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1、精品学习资源50/10 吨通用桥式起重机小车设计桥式起重机设计说明书设计审核批准日期目录设计任务书1概述2第 1 章小车主起升机构运算71.1确定传动方案，挑选滑轮组和吊钩组71.2挑选钢丝绳 -71.3 确定卷筒尺寸并验算强度81.4 初选电动机101.5 选用标准减速器111.6 校核减速器输出轴强度111.7 电动机过载验算和发热验算111.8 挑选制动器121.9 挑选联轴器131.10 验算起动时间13欢迎下载精品学习资源1.11 验算制动时间141.12 高速轴运算15第 2 章小车副起升机构运算172.1 确定传动方案，挑选滑轮组和吊钩组172.2 钢丝绳的挑选172.3 确定卷
2、筒尺寸并验算强度182.4 初选电动机212.5 选用标准减速器212.6 校核减速器输出轴强度222.7 电动机过载验算和发热验算222.8 挑选制动器232.9 挑选联轴器232.10 验算起动时间242.11 验算制动时间252.12 高速轴运算25第 3 章小车运行机构运算273.1 确定机构传动方案273.2 挑选车轮与轨道并验算其强度283.3 运行阻力运算293.4 选电动机303.5 验算电动机发热条件303.6 挑选减速器313.7 验算运行速度和实际所需功率313.8 验算起动条件313.9 按起动工况校核减速器功率323.10 验算起动不打滑条件333.11 挑选制动器3
3、33.12 挑选联轴器343.13 验算低速浮动轴的强度353.14 小车缓冲器36参考文献39欢迎下载精品学习资源设 计 者审核设计1 张；6.机构部件图 2 号 1 张，机构零件图 2 号 1 张小车运行机构设计参数：工作级别 M5 ，运行速度 45m/min，轨距 2500mm，参考轮距 2800mm，桥式起重机设计任务书天宇桥机设计室时间： 2021 年 02月 25 日欢迎下载精品学习资源小车参考自重：约 11.5t1 张质文 , 包起帆等 . 起重机设计手册 . 北京中国铁道出版社， 20012 倪庆兴 , 王殿臣 . 起重输送机械图册 上册. 北京：机械工业出版社 ,19913
4、AUTOCAD有用教程 2005中文版 .哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社,主要参考文献20054 杨长揆 , 傅东明 . 起重机械 其次版 .北京：机械工业出版社 , 19855 陈道南 , 盛汉中 . 起重机设计课程设计指导书. 北京：机械工业出版社, 19916 孙恒, 陈作模 . 机械原理 第六版 . 北京：高等训练出版社 , 2000说明：一式两份，一份装订入设计室档案内，一份交客户；概述桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车；桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范畴，就可以充分利用桥架下面的空间吊
5、运物料，不受地面设备的阻碍；桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处；桥式起重机可分为一般桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种；一般桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成；起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成；起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组；电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物；小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构；起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的
6、主动车轮各用一台电动机驱动；中、小型桥式起重机较多采纳制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的一般桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采纳万向联轴器；起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，假如起重量很大，常用增加车轮的方法来降低轮压；当车轮超过四个时，必需采纳铰接均衡车架装置，使起重机的载荷匀称地分布在各车轮上；桥架的金属结构由主粱和端粱组成，分为单主粱桥架和双粱桥架两类；单主粱桥架由单根主粱和位于跨度两边的端粱组成，双粱桥架由两根主粱和端粱组成；主粱与端粱刚性连接，端粱两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行；主粱上焊有轨道，供起重小车运行；桥架主粱的结构类型较多
7、比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构；欢迎下载精品学习资源箱形结构又可分为正轨箱形双粱、偏轨箱形双粱、偏轨箱形单主粱等几种；正轨箱形双粱是广泛采纳的一种基本形式，主粱由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简洁，制造便利，适于成批生产，但自重较大；偏轨箱形双粱和偏轨箱形单主粱的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主粱是由一根宽翼缘箱形主粱代替两根主粱，自重较小，但制造较复杂；四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但
8、与其它结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲惫强度较 低，已较少生产；空腹桁架结构类似偏轨箱形主粱，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形粱外，其余三片钢板上依据设计要求切割成很多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架， 在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采纳的一种型式；桥式起重机分类1一般桥式起重机主要采纳电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离掌握的；起重量可达五百吨，跨度可达60M；2简易梁桥式起重机又称粱式起重机，其结构组成与一般桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小；桥架主粱是由工字钢或其它型钢和板钢组
9、成的简洁截面粱， 用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字粱的下翼缘上运行；桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂粱式起重机；3冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参加特定的工艺操作，其基本结构与一般桥式起重机相像，但在起重小车上仍装有特别的工作机构或装置；这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高；主要有五种类型；4铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用；主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等帮助工作；5夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上；
10、6脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出；小车上有特地的脱锭装置，脱锭方式依据锭模的外形而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭；7加料起重机：用以将炉料加到平炉中；主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内；主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摇摆和回转；副小车用于修炉等帮助作业；8锻造起重机：用以与水压机协作锻造大型工件；主小车吊钩上悬挂特别翻料器，用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件；第 1 章 主起升机构运算欢迎下载精品学习资源1.1 确定传动方案，挑选滑轮组和吊钩组依据构造宜紧凑的原就, 打算采纳下图的传动方案；如图1 所示，采纳
11、了双联滑轮组. 按 Q=32t，表 8-2 查取滑轮组倍率 =4 ，因而承载绳分支数为Z=2 =8 ； 吊具自重载荷；得其自重为： G=2.0% =0.02 320=6.4kN图 1主起升机构简图1.2 挑选钢丝绳如滑轮组采纳滚动轴承，=4, 查表得滑轮组效率=0.97 ；钢丝绳所受最大拉力按下式运算钢丝绳直径d=c =0.096 =19.7mmc:挑选系数，单位 mm/ ，用钢丝绳 =1850N/mm2，据 M5及 查表得 c 值为 0.096 ；选不松散瓦林吞型钢丝绳直径d=20mm，其标记为 6W19-20-185-I-光- 右顺 GB1102-74 ；1.3 确定卷筒尺寸 , 转速及滑
12、轮直径卷筒和滑轮的最小卷绕直径： h d式中 h 表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数； 查表得：筒 =18 ；滑轮 =20 ；筒最小卷绕直径 = d=18 20=360；轮最小卷绕直径 = d=20 20=400；考虑起升机构布置卷筒总长度不宜太长，轮直径和卷筒直径一样取D=650 ；卷筒长度=1946.8mm；式中 ：筒上有绳槽长度，中安全圈 n=2，起上升度 H=16m，槽节矩 t=23mm，绕直径 =670mm；：定绳尾所需长度, 取 =3 23=69mm ；：筒两端空余长度：筒中间无槽长度, 取 =t=23mm；, 依据滑轮组中心间距=150， =1761mm；欢迎下载精品学习资
13、源卷筒壁厚 =0.02D+610=0.02 650+610mm=1923mm ， =20mm，进行卷筒壁的压力运算；卷筒转速 = =14.3r/min；1.4 运算起升静功率= =47.6kW式中 起升时总机械效率=0.858为滑轮组效率取 0.97 ；传动机构机械效率取0.94 ；卷筒轴承效率取0.99 ；连轴器效率取 0. 98；说明书全部公式格式全部应当如下所示:s式中 ：电动机满载下降转速，单位为r/min ，r/min；：制动力矩， N.m ；：净阻力矩， N.m ；1.5 初选电动机 G =0.8 47.6=38.08kW式中： JC 值时的功率，位为kW；G：稳态负载平均系数，依
14、据电动机型号和JC值查表得 G=0.8 ；选用电动机型号为YZR280M-10， =55KW， =556r/min，最大转矩答应过载倍数 m=2.8；飞轮转矩 GD2=15.5KN.m2；电动机转速 =561.92r/min式中: 在起升载荷 =326.4kN作用下电动机转速；: 电动机同步转速；, :是电动机在 JC 值时额定功率和额定转速；1.6 选用减速器减速器总传动比：=39.3 ，取实际速比 =40 ；欢迎下载精品学习资源起升机构减速器按静功率选取，依据 =47.6kW ， =561.92r/min， =40 ，工作级别为M5， 选定减速器为ZQH100，减速器许用功率 =79KW
15、；低速轴最大扭矩为M=20500N.m减速器在 561.92r/min时许用功率 为 = =73.9955kW实际起升速度 = =7.38m/min实际起升静功率 = =46.77kW用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩；1.7 电动机过载验算和发热验算过载验算按下式运算： = =41.78kW=45KW41.78kW，此题 恰好与 =的功率相等；式中：准接电连续率时，电动机额定功率，单位为kW； H: 系数，绕线式异步电动机，取H=2.5 ； m:基准接电连续率时 , 电动机转矩答应过载倍数, 查表得 m取 1.7 ；m: 电动机个数； : 总机械效率 =0.858 ；发热验算按下式
16、运算 :P P式中 P: 电动机在不同接电连续率JC 值和不同 CZ值时答应输出功率，单位为kW,按 CZ=30 0， JC 值=25%，查表得 P=43.867kW；= =38.08kWP=43.867 =38.O8kW过载验算和发热验算通过1.8 挑选制动器按下式运算，选制动器：式中 : 制动力矩 , 单位为 N.m；: 制动安全系数，查表M5得 =2.0 ；: 下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为N.m；= =586.4N.m: 下降时总机械效率，通常取 0.858= =2 586.4=1172.N.m选用 =1172.8N.m选用 YWZ5-400/121 制动器，其额定制动力矩12
17、50N.m；欢迎下载精品学习资源安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩=2000N.m ；1.9 挑选联轴器依据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及外形选连轴器，使连轴器的许用应力矩M运算的所需力矩 M,就满意要求；电动机的轴伸： d=85mm锥形 ，长度 E=170 0.5mm； 减速器轴伸 :d=90mm柱形 ，长度 E=135mm；浮动轴的轴头： d=60mm， 长度 E=107mm；选取梅花弹性连轴器：型号为MLL9-I-400M=2800N.m ； GD2=132.5 4=530Kg.m ；型号为 ML L9， M=2800N.m ； GD2=18.95 4=75.8Kg.m2；电动机
18、额定力矩 =944.69N.m运算所需力矩M=n =1.5 1.8 944.69=2550.69N.M式中 n：安全系数取 n=1.5 ；：刚性动载系数，取 1.8 ；M=2800M=2550.69N.M所选连轴器合格；1.10 验算起动时间起动时间：=1.3s式中：=15.6+530+75.8=621.4kN.m静阻力矩：= =796.5N.m电动机启动力矩：=1.7 =1.7 944.69=1605.97N.m平均起动加速度：= =0.095m/s 2=0.095 m/s 2 =0.2 m/s2电动机启动时间合适；1.11 验算制动时间制动时间：欢迎下载精品学习资源=0.76s：电机满载下
19、降转速，单位为r/min ；= =2 600-556=644r/min=2000N.m=586.4N.m平均制动减速器速度= =0.17m/s2 图所示 ,中间轴径；其次章小车副起升机构运算2.1 确定传动方案 , 挑选滑轮组和吊钩组依据构造宜紧凑的原就，打算采纳下图的传动方案；如图3）所示，采纳了单联滑轮组. 按Q=5t，取滑轮组倍率 =2 ，因而承载绳分支数为Z=4 ；副起升机构简图 -10-185-I-光- 右顺 GB1102-74 ；2.3 确定卷筒尺寸并验算强度卷筒直径：欢迎下载精品学习资源卷筒和滑轮的最小卷绕直径： h d式中 h 表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数； 查表得
20、：卷筒 =18 ；滑轮 =20卷筒最小卷绕直径= d=18 10=180滑轮最小卷绕直径= d=20 10=200考虑起升机构布置及卷筒总长度不宜太长，滑轮直径和卷筒直径一样取D=400 ；卷筒长度： L=1500mm卷筒壁厚 =0.02D+610=0.02 400+610mm=1418mm ，取 =18mm，应进行卷筒壁的压力运算；卷筒转速 = r/min=60r/min；2.4 运算起升静功率= =18.17kW式中 起升时总机械效率=0.894为滑轮组效率取 0.97 ； 为传动机构机械效率取0.94 ； 为卷筒轴承效率取0.99 ； 连轴器效率取 0.99 ；2.5 初选电动机 G =
21、0.8 18.17=14.536kW式中 ：在 JC 值时的功率 , 单位为 kW；G：稳态负载平均系数 , 依据电动机型号和JC 值查表得 G=0.8；选用电动机型号为YZR180L-6， =17KW， =955r/min，最大转矩答应过载倍数 m=2.5；飞轮转矩 GD2=1.5KN.m2；电动机转速 =951.9r/min式中 : 在起升载荷 =49.98kN 作用下电动机转速；: 电动机同步转速；, :是电动机在 JC 值时额定功率和额定转速；2.6 选用减速器减速器总传动比：=15.865 ，取实际速比 =16起升机构减速器按静功率选取，依据 =18.17kW ， =951.9r/m
22、in， =16 ，工作级别为M5， 选定减速器为ZQH50，减速器许用功率 =31KW ；低速轴最大扭矩为M=21000N.m；减速器在 951.9r/min时许用功率 为 = =29.5kW17kW实际起升速度 = =19.334m/min；欢迎下载精品学习资源实际起升静功率 = =18.02kW ；用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩；2.7 电动机过载验算和发热验算过载验算按下式运算： = =15.136kW=17KW15.136kW，此题 恰好与 =的功率相等；式中 : 基准接电连续率时，电动机额定功率，单位为kW； H: 系数，绕线式异步电动机，取H=2.1 ；m:基准接电连
23、续率时，电动机转矩答应过载倍数，查表得 m取 2.5 ；m: 电动机个数；: 总机械效率 =0.894 ；发热验算按下式运算 :P P式中 P: 电动机在不同接电连续率JC 值和不同 CZ值时答应输出功率，单位为kW，按 CZ=15 0， JC 值=25%，查表得 P=15.393kW；= =14.42kWP=15.363 =14.42kW过载验算和发热验算通过；2.8 挑选制动器按下式运算，选制动器式中 ：制动力矩，单位为N.m；：制动安全系数，查表M5得 =2.0 ；：下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为N.m；= =143.12N.m ：下降时总机械效率，通常取 0.894= =2 1
24、43.12=286.24N.m依据选用 =286.24N.m 选用 YWZ 315/30 制动器，其额定制动力矩400N.m； 安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩=290N.m ；2.9 挑选联轴器依据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及外形选连轴器，使连轴器的许用应力矩M运算的所需力矩 M,就满意要求；欢迎下载精品学习资源电动机的轴伸： d=55mm锥形 ，长度 E=82 0.5mm； 减速器轴伸： d=50mm柱形 ，长度 E=85mm；浮动轴的轴头： d=45mm，长度 E=84mm；选取梅花弹性连轴器：型号为MLL6-I-200 ， M=630N.m ；GD2=6.7 4=26.8K
25、g.m2；型号为 M LL6， M=630N.m ； GD2=1.85 4=7.4Kg.m2；电动机额定力矩 =170N.m运算所需力矩M=n =1.5 2.0 170=510N.m式中n ：安全系数取 n=1.5 ；：刚性动载系数，取 2.0 ；M=630M=510N.M所选连轴器合格；2.10 验算起动时间起动时间：=1.0s式中：=1.5+26.8+7.4=35.7kN.m静阻力矩：= =179.07N.m电动机启动力矩：=1.7 =1.7 170=289N.m平均起动加速度：= =0.32m/s 2=0.32 m/s 2 =0.4 m/s2电动机启动时间合适；2.11 验算制动时间制动
26、时间：=0.85s：电机满载下降转速，单位为r/min ；= =2 1000-951.9=1048.1r/min欢迎下载精品学习资源=290N.m=143N.m平均制动减速器速度= =0.37m/s2 =0.4m/s2所以制动时间也合适；2.12 高速轴运算2.12.1 疲惫运算：轴受脉动扭转载荷 , 其等效扭矩：式中： 等效系数 , 由表查得 =2 ； 相应于季候工作类型的电动机额定力矩传至运算轴的力矩；由上节挑选联轴器中 , 已确定浮动轴端直径d=45 .因此扭转应力为 :许用扭转应力 :轴材料用 45 钢,，；-考虑零件几何外形和零件表面状况的应力集中系数；-与零件几何外形有关 , 对于
27、零件表面有急剧过度和开键槽及紧协作区段, =1.52.5；-与零件表面加工光滑度有关, 对于 对于此处取 K=2 1.25=2.5-考虑材料对应力循环不对称的敏锐系数, 对碳钢 , 低合金刚，取 =0.2.安全系数 , 查表得 =1.6.因此故 通过；2.12.2 静强度运算 :轴的最大扭矩 :式中 : -动力系数 , 由表查得 , 因轴的工作速度较高 , 取 =2 ； 依据额定起重量运算轴受静力矩,最大扭转应力 :欢迎下载精品学习资源许用扭转应力 :式中 : -安全系数，由表查得=1.6 ；故合适 .浮动轴的构造如图 4）所示：中间轴径 ,浮动轴 4）第三章小车运行机构运算3.1 确定机构传
28、动方案经比较后 , 确定采纳如图 5）所示的传动方案；运行机构简图 1.6由表挑选车轮：当运行速度当满载时运行静阻力矩：当无载时运行静阻力矩：初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩：机构总飞轮矩：满载起动时间：=4.59无载起动时间：=由表查得，当 =30-60m/min时，起动时间举荐值为56sec ， ，故所选电动机满意季候快速起动要求；3.9 按起动工况校核减速器功率起动状况减速器传递的功率：欢迎下载精品学习资源式中：=运算载荷：-运行机构中同一级传动减速器的个数：=1 ，因此 kw所选用减速器的 kw，许用扭转应力： 式中 : 材料用 45 钢，取 ； ；考虑零件几何外形和零件表面状况的应力集
29、中系数，参考起升季候运算，取K=2.5 ；安全系数，由表查得；因此 故疲惫验算通过；3.13.3静强度运算静强度运算扭矩：式中： 动力系数 , 查表得 ； 扭转应力：许用扭转应力因此， 静强度验算通过；第四章小车安全装置运算4.1 小车缓冲器小车质量和运行速度都不大，故采纳橡胶缓冲器，初定缓冲器数目n=2；4.1.1 缓冲行程欢迎下载精品学习资源式中 ：小车碰撞速度，有限位开关，故取=；：容许的最大减速度，为4m/s2；所以4.1.2 缓冲能量4.1.3 最大缓冲力4.1.4 橡胶缓冲器的主要尺寸橡胶断面积 A式中 ：橡胶的许用应力，采纳中等硬度，中等强度的橡胶，弹性模数；n: 缓冲器个数，取
30、 n=2选用圆形断面，就其直径D 为，考有关标准，取D=100mm橡胶缓冲器的长度L，取 L=110mm4.1.5 缓冲器的额定缓冲行程, 额定缓冲容量和极限缓冲力 F：4.1.6 实际的缓冲行程，最大缓冲力和最大减速度参考文献1 张质文，包起帆等 . 起重机设计手册 . 中国铁道出版社 .2001. 北京 .2 倪庆兴，王殿臣 . 起重输送机械图册上册） . 北京：机械工业出版社，1991.3 周明衡 .减速器选用手册 .北京.化学工业出版社 . 20024 AUTOCAD有用教程 2005 中文版） . 哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社.2005.5 大连理工高校工程画教研室. 机械制图 ,北
31、京：高等训练出版社，2000.1 杨长揆，傅东明 .起重机械 其次版） .北京：机械工业出版社，1985.欢迎下载精品学习资源2 倪庆兴，王殿臣 . 起重输送机械图册 上册） . 北京：机械工业出版社，1991.3 西南交通高校等 . 起重机设计手册 .北京：机械工业出版社，20014 周明衡 .减速器选用手册 .北京 .化学工业出版社 . 20025 陈道南，盛汉中 . 起重机设计课程设计指导书.北京：机械工业出版社，1991.6 起重机设计手册编写组. 起重机设计手册 .北京：机械工业出版社，1985.7 徐格宁 . 起重输送机金属结构设计.北京：机械工业出版社，2003.8 孙恒，陈作模
32、 . 机械原理 第六版） .北京：高等训练出版社，2000.9 杨长揆，傅东明 .起重机械 第一版） .北京：机械工业出版社，1991.10 倪庆兴，王殿臣 . 起重机械 .上海：上海交通高校出版社，11 管彤贤 , 潘力行，龚贤 . 起重机械典型结构图册.北京：人民交通出版社，1993.12 唐增宝，何永然，刘以俊. 机械设计课程设计 . 武汉：华中科技高校出版社. 13AUTOCAD有用教程 2005 中文版） . 哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社.2005.14 冯如设计在线 .AUTOCAD2006与机械制图手册 . 北京：电子工业出版社.200615 大连理工高校工程画教研室. 机械制图 ,北京：高等训练出版社，2000.欢迎下载