30-5t橋門式起重機副起升機構的設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 汽車 輪胎 履帶 固定式 移動式 起重機械 表 11 起重機械的類別 30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 4 P 輪壓是指一個車輪傳遞到軌道或地面上的最大垂直載荷，按工況不同，分為工作輪壓和非工作輪壓。 H和下降深度 h 起升高度是指起重機水平停機面或運行軌道至吊具允許最高位置的垂直距離，單位為 m。某些起重機，吊具 需要深入到運行軌道或者地平面以下作業，應考慮下降深度，其指的是吊具最低工作位置與起重機水平支承面之間的垂直距離。 V 工作速度，按起重機工作機構的不同可分為：起升（下降）速度 Vn，回轉速度 w，起重機（大車）運行速度 Vk，小車運行速度 Vt，吊重行走速度，變幅速度 V1等。 表面起重機工作繁重程度的參數，是為了考慮起重量和時間的利用程度以及工作循環次數的工作特征。 是表示臂架型起重機作業性能的曲線，他有起重量曲線和起升高度曲線組成。 橋門式起重機的基本構成 橋門式起重機一般有橋架（門架），裝有起升機構和小車運行機構，大車運行機構，操作室，小車導電裝置，起重機總電源導電裝置等組成。 本篇設計主要針對起升機構中的副起升機構 —— 額定起重量為 5T，它的主要機構包含以下裝置： 驅動裝置 包括電動機、聯軸器、減速機、卷筒等五大部件，其中卷筒又屬于鋼絲繩卷繞系統中的部件。 鋼絲繩卷繞系統 包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動滑輪等四大部件，其中卷筒又屬于驅動裝置中的部件。 取物裝置 包括吊鉤、吊環、抓斗、電磁吸盤、吊具、掛梁等多種形式，本篇設計采用吊鉤這一形式。 安全保護裝 置 包括安全制動器、超負荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護開關等，安全保護裝置采用國標配件，即根據現場的實際情況，進行零件的選配即可。 30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 5 圖 11 橋門式起重機的水平實物圖 本設計的主要內容 主要設計任務 依據起重機械的設計要求，設計出能夠使 30/5T 橋門式起重機（指主起升機構最大起重量為 30T，副起升機構最大起重量為 5T 的橋門式起重機）正常運行的副起升機構，其包括對副起升機構中的對驅動裝置、鋼絲繩卷繞系統、取物裝置、安全保護裝置的各部件的設計與選配。 設計技 術要點 ，了解其副起升機構的各主要部件的功30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 6 能、作用及工作原理 ，通過查找相應的資料進行選配。 圖 12 橋門式起重機的三視圖 Y Z R 1 6 0 LY Z R 1 6 0 L30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 7 第 2 章 副起升機構的設計方案選擇 副起升機構的主要參數設定 本次設計的橋式起重機主要用于設備檢修使用，該起重機主起升機構利用等級為 T4（經常清閑的使用），載荷狀態 L2中（機構經常承受中等載荷，較少承受最大載荷）主要設計參數如下： 額定起重量： Gn=5t 小車軌距： K=2500mm 工作級 別： M4（依據起重機的利用等級和載荷狀態選擇確定） 起升高度： H=16m 起升速度： V 起升 =12m/min 小車運行速度： V 運行 =45m/min 小車自重： 噸 起升機構設計要素設計起升機構需要給定的主要參數有：起重量、工作級別、起升高度和起升速度。 額定起重量對起升機構的組成形式、傳動部件、電動機的驅動功率有重要影響。在起重機系列設計中，合理選擇起重量是重要的環節。一般情況下，當起重量超過 10t 時，常設置兩個起升機構，即主起升機構和副起升機構。主起升機構的起重能力大，用 以起吊重量大的貨物。副起升機構的起重能力小，但速度較快，用以起吊較輕的貨物或作輔助性工作，提高工作效率。 起升速度的選擇與起重量、起升高度、工作級別和使用要求有關，中、小起重量的起重機選用高速以提高生產率，大起重量的起重機選用低速以提高驅動功率，提高工作的平穩性和安全性。工作級別高、經常使用、要求生產率高的起重機宜采用高速；反之，工作級別低、用于輔助性工作的起重機可選用低速。用于安裝與設備維修的起重機除選用低速外，還需配備有微速或調試功能。大起升高度的起重機為了提高工作效率，除適當提高起升高速外，還可備有空 載快速升降功能。 30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 8 副起升機構方案的選擇 副起升機構一般由驅動裝置 (包括電動機、聯軸器、制動器、減速器、卷筒、等 )、鋼絲繩卷繞裝置 (包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動滑輪 )、取物裝置和安全保護裝置組成。 當起重量在 50t 以下時，常見的橋式起重機的起升機構布置方式如圖 21所示： 1 1電動機； 2制動輪； 3制動器； 4轉動軸； 5聯軸器； 6卷筒； 7減速器； 圖 21 起升機構配置方案 圖 22 副起升機構鋼絲繩卷繞 30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 9 圖 21的方案布置形式，在通用橋式起重機設計在實際設計中普遍應用，具有結構緊湊、傳動穩定、安裝簡便等優點。 當起重量在 510t時，典型的雙聯滑輪組起升機構鋼絲繩卷繞如圖 22所示。 根據《起重運輸機械》冶金工業出版社 表 22選擇起重量≤ 5t 時，雙聯滑輪組倍率 a 取 1~2，本設計計算選擇滑輪組倍率 a=2。 圖 23 起重小車元器件各機構的配置方案圖 圖 24 副起升機構的部件布置圖30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 10 第 3 章 驅動裝置的設計 起重機運行機構的 驅動方式 可分為兩大類：一類為集中驅動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅動。大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調整，驅動傳動裝置常采用萬向聯軸器。 普通橋式起重機主要采用電力驅動，一般是在司機室內操縱，也有遠距離控制的，本設計采用駕操控制方 式進行設計。 電動機的選擇及核算 電動機是把電能轉換成機械能的設備，是驅動設備中的核心，如同人的心臟。電動機按使用電源不同分為直流電動機和 交流電動機 ，電力系統中的電動機大部分是交流電機，可以是同步電機或者是異步電機（電機定子磁場 轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速）。本設計采用的是三相異步交流電動機。 初選電動機 電動機的選擇，應根據生產機械所需要的功率來選擇，盡量使電動機在額定負載下運行。選擇時應注意以下兩點： (1)如果電動機功率選得過小 ,就會出現“小馬拉大車”現象，造成電動機長期過載，使其絕緣因發熱而損壞，甚至電動機被燒毀； (2)如果電動機功率選得過大．就會出現“大馬拉小車”現象，其輸出機械功率不能得到充分利用，功率因數和效率都不高，不但對用戶和電網不利，而且還會造成電能浪費，要正確選擇電動機，必須根據現場的實際工 況，進行對比選擇。 首先，先對起升機構滿載是的凈功率進行粗略計算，經查閱起重機設計手冊，易知凈功率的計算公式如下： ?6000 nj PQVN ? 30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 11 其中各字母代表的含義如下： Nj—— 起升機構滿載時的靜功率（ Kw） Q—— 起升載荷，指起升質量的重力（ N） P—— 在計算起升重物時用到的一個起升安全系數，一般取值為 ~，本設計為保證足夠的安全，取最大值 Vn—— 起升速度（ m/min） η —— 起升機構的總效率 （包括減速器、卷筒和滑輪組的效率），采用齒輪減速器，一般可取η = 則由： η —— 起升機構的總效率取值 Q —— 起升質量的重力 =5000kg P—— 起升安全系數，取值 Vn —— 起升速度 =12m/min 可得： 起升機構滿載時的靜功率 kwP Q VN nj 00 00 00 6 00 0???????? 橋式起重機的使用工況較接近 S S4和 S5，根據 Nj=， JC=25%,初選電動機 YZR180L8,其基準功率為 13Kw（超出部分是為進行高速起升、下降所預留的）： 在 S4工況中，當 CZ=150， JC=25%時，其允許輸出功率 N= Kw（ 此值設定為該電動機的最大輸出功率） ,轉速 nd=700r/min； 在基準工作制時，額定輸出功率 Ne=11 kW,力矩允許過載λ =，Jd= m2 電動機的校驗 30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 12 按《起重運輸機械》冶金工業出版社 式（ 65）： kwZGP QVN nw 0 0 0 0 0 0 6 0 0 039。?????????? NW=N= KW,驗算通過。 式中， G為穩態負載系數，經查詢《起重機設計手冊》，可查得， G 取值 。 由于該設備可能出現在高溫環境中使用，因此電動機自身發熱率不得超過75%，電 動機的自身最高發熱率 =，發熱率符合要求。 按《起重運輸機械》冶金工業出版社 式（ 66）： 過載功率 kwZP QVN n 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0H 39。????????????過 Ne=11 KW KW,驗算通過。 式中， H 代表繞線異步電動機，經查《起重機設計手冊》，可查得， H 取值。 λ表示電動機轉矩的允許過載倍數，經查《起重機設計手冊》，可查得，λ取值 。 電動機過載率 。 通過計算發熱率及過載率，發現型號為 YZR180L8，基準功率為 13kw 的電動 機完全能夠承受設計要求，并沒有出現過多盈余而導致資源浪費。 卷筒的設計 30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 13 在起重機的起升機構中，滑輪起著省力和支撐鋼絲繩并為其導向的作用。對于輕、中型工作類型的橋式起重機的滑輪可用灰鑄鐵和球墨鑄鐵制造；對于重級以上工作類型的橋式起重機的滑輪，可用鑄鋼制造。對于大直徑（ D800mm）的滑輪可用碳鋼焊接?；喌闹睆綄︿摻z繩使用壽命有直接的影響，鋼絲繩每經過滑輪一次，就要彎曲一次，這樣多次反復彎曲，是造成鋼絲繩損壞的重要原因之一。 卷筒是起重機的重要承重部件，通過電機的作用來卷繞鋼絲繩以實現起吊重物的下降或提升， 它承載起升載荷，收放鋼絲繩，實現取物裝置的升降。因此，起重機械卷筒的安全性、可靠性非常重要。 確定卷筒的主要尺寸 D≥ d（ e1） =11（ 251） =264mm 由《起重機課程設計》附表 13選用 1D =300 mm， 卷筒繩槽尺寸由《起重機械設計手冊》表 333得槽距， 1t =13 mm，槽底半徑 1r =6 mm。 ： mmLtZDHiL h120820203)4221016(2)4(23100??????????????? 取 L =1500mm 式中： 0Z —— 附加安全系數，取 0Z = 2； 1L —— 卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動滑輪的間距，即 1L =200 mm，30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 14 實際長度在繩偏斜角允許范圍內可以適當增減； 0D —— 卷筒計算直徑 0D =D+d=300+11=311 mm δ =+（ 6～ 10） = 300 +（ 6～ 10） =12～ 16 mm 取δ =4 mm 卷筒的強度校驗 ： M pamNSty/12876262m a xm a x???????? 式中， Smax 表示鋼絲繩所承受的壓力，其計算方法在鋼絲繩卷繞系統的設計中將涉及到。 依據《起重機械設計手冊》中對卷筒部件的設計要求，以及考慮到卷筒的安全性、可靠性等 ，并通過查詢各類鋼材的性能及工藝，初步選用灰鑄鐵 HT200作為本設計中副起升機構卷筒的制造材料，最小抗拉強度σ b =195MPa，許用壓應力： Mpan b ][1??? ?? 因 maxy? ﹤ y][? ，故抗拉強度是足夠的。 ： 由于卷筒長度 L≥ 3D，尚應校驗由彎曲應力產生的拉應力，卷筒彎矩圖示 3130/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 15 所示： 圖 32 1 卷 筒彎矩圖 圖 31 卷筒彎矩圖 卷筒的最大彎矩發生在鋼絲繩位于卷筒中間時： mNLLSlSMw????????83694002202050012876)2( 1m a x1m a x 卷筒斷面系數： mNDDDW i???????3004444 30/5T 橋門式起重機副起升機構的設計 16