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起重機(jī)小車設(shè)計(jì)模板
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- 起重機(jī)小車設(shè)計(jì)模板
1）確定起升機(jī)構(gòu)傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組
2）選擇鋼絲繩
3）確定滑輪主要尺寸
4）確定卷筒尺寸，并驗(yàn)算強(qiáng)度
5）選電動機(jī)
6）驗(yàn)算電動機(jī)發(fā)熱條件
7）選擇減速器
8）驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率
9）校核減速器輸出軸強(qiáng)度
10）選擇制動器
11）選擇聯(lián)軸器
12）驗(yàn)算起動時間
13）驗(yàn)算制動時間
14）高速浮動軸
1）確定傳動方案
2）選擇車輪及軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度
3）運(yùn)行阻力的計(jì)算
4）選電動機(jī)
5）驗(yàn)算電動機(jī)發(fā)熱條件
6）選擇減速器
7）驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率
8）驗(yàn)算起動時間
6)按起動工況校核減速器功率
10）驗(yàn)算起動不打滑條件
11）選擇制動器
12）選擇高速軸聯(lián)軸器及制動輪
13）選擇低速軸聯(lián)軸器
14）驗(yàn)算低速浮動軸強(qiáng)度
1.起升機(jī)構(gòu)計(jì)算
按照布置宜緊湊的原則，決定采用如下圖5-1的方案。按Q=20t，查[1]表4-2取滑輪組倍率ih=3，承載繩分支數(shù)：
Z=2ih=6
圖5-1 起升機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖
查[1]附表9選短型吊鉤組，圖號為T1-362.1508。得其質(zhì)量：G0=467kg兩端滑輪間距 A=87mm
若滑輪組采用滾動軸承，當(dāng)ih=3，查[1]表2-1得滑輪組效率ηh=0.985
鋼絲繩所受最大拉力：
Smax===3463kg=34.63KN
查[2]表2-4,中級工作類型(工作級別M5)時,安全系數(shù)n=5.5。
鋼絲繩計(jì)算破斷拉力Sb：
Sb=n×Smax=5.5×34.63=190.5KN
查[1]附表1選用纖維芯鋼絲繩6×19W+FC，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，光面鋼絲，左右互捻，直徑d=20mm，鋼絲繩最小破斷拉力[Sb]=220.4KN，標(biāo)記如下：
鋼絲繩 20NAT6×19W+FC1670ZS233.6GB8918-88
滑輪的許用最小直徑：
D≥==480mm
式中系數(shù)e=25由[2]表2-4查得。由[1]附表2選用滑輪直徑D=500mm，由于選用短型吊鉤，所以不用平衡滑輪�；喌睦K槽部分尺寸可由[1]附表3查得。由附表4選用鋼絲繩d=20mm，D=500mm，滑輪軸直徑D5=100mm的E1型滑輪，其標(biāo)記為：
滑輪E120×500-100 ZB J80 006.8-87
卷筒直徑：
D≥=20=480mm
由[1]附表13選用D=500mm，卷筒繩槽尺寸由[3]附表14-3查得槽距，t=22mm，槽底半徑r=11mm
卷筒尺寸：
L==
=1644mm 取L=2000mm
式中 Z0——附加安全系數(shù)，取Z0=2；
L1——卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動滑輪的間距，即L1=A=87mm，實(shí)際長度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當(dāng)增減；
D0——卷筒計(jì)算直徑D0=D+d=500+20=520mm
卷筒壁厚：
=+（6～10）=0.02×500+（6～10）=16～20
取=20mm
卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算：
===N/m2=78.7MPa
選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強(qiáng)度=195MPa
許用壓應(yīng)力：===130MPa
＜ 故抗壓強(qiáng)度足夠
卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算：由于卷筒長度L＞3D，尚應(yīng)校驗(yàn)由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，卷筒彎矩圖示與圖5-2
圖5-2 卷筒彎矩圖
卷筒最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時：
===
=33123595N·mm
卷筒斷面系數(shù)：
=0.1=0.1×=3545088
式中——卷筒外徑，=500mm；
——卷筒內(nèi)徑，=-2=500-2×20=460mm
于是
===9.34MPa
合成應(yīng)力：
=+=9.34+=32.95MPa
式中許用拉應(yīng)力 ===39MPa
∴＜
卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過。故選定卷筒直徑=500mm，長度L=2000mm；卷筒槽形的槽底半徑=11mm，槽距=22mm；起升高度=16m，倍率=3
卷筒 A500×2000-11×22-16×3左ZB J80 007.2-87
計(jì)算靜功率：
===40.1KW
式中——機(jī)構(gòu)總效率，一般=0.8～0.9，取=0.85
電動機(jī)計(jì)算功率：
≥=0.840.1=32.11KW
式中系數(shù)由[2]表6-1查得，對于～級機(jī)構(gòu)，
=0.75～0.85，取=0.8
查[1]附表28選用電動機(jī)YZR 250M2，其（25%）=33KW，=725rpm，[]=7.0kg·，電動機(jī)質(zhì)量=513kg
按照等效功率法，求=25%時所需的等效功率：
≥··=0.75×0.85×40.1=25.6KW
式中——工作級別系數(shù)，查[2]表6-4，對于M5～M6級，
=0.75；
——系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均起動時間與平均工作時間的比重（/）查得。由[2]表6-3，一般起升機(jī)構(gòu)/=0.1～0.2，取/=0.1，由[2]圖6-6查得=0.85。
由以上計(jì)算結(jié)果＜，故初選電動機(jī)能滿足發(fā)熱條件
卷筒轉(zhuǎn)速：
===18.7r/min
減速器總傳動比：、
===38.8
查[1]附表35選ZQ-650Ⅱ-3CA減速器，當(dāng)工作類型為中級（相當(dāng)工作級別為M5級）時，許用功率[N]=31.5KW，=40.17，質(zhì)量=878㎏，主軸直徑=60mm，軸端長=110mm（錐形）
實(shí)際起升速度：
==10.2=10.6m/min
誤差：
=×100%=×100%=3.9%＜[]=15%
實(shí)際所需等效功率：
==25.6=26.6KW＜=33KW
由[2]公式（6-16）得輸出軸最大徑向力：
=≤[]
式中=2×34630=69260N=69.26KN——卷筒上卷繞鋼絲所引起的載荷；
=9.81KN——卷筒及軸自重，參考[1]附表14估計(jì)
[R]=89.5KN——ZQ650減速器輸出軸端最大允許徑向
載荷，由[1]附表36查得。
∴==39.5KN＜[]=89.5KN
由[2]公式（6-17）得輸出軸最大扭矩：
=（0.7～0.8）
式中==9750=443.8Nm——電動機(jī)軸額定力矩；
=2.8——當(dāng)=25%時電動機(jī)最大力矩倍數(shù)
——減速器傳動效率；
Nm——減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由[1]附表36查得。
∴=0.8×2.8×443.8×40.17×0.95=37936Nm＜[]=96500Nm
由以上計(jì)算，所選減速器能滿足要求
所需靜制動力矩：
·=·
=1.75×
=65.67㎏·m=656.8Nm
式中=1.75——制動安全系數(shù)，由[2]第六章查得。
由[1]附表15選用YWZ5-315/50制動器，其制動轉(zhuǎn)矩=360～710Nm，制動輪直徑=315mm，制動器質(zhì)量=61.4㎏
高速聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由[2]（6-26）式：
Nm
式中——電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（前節(jié)求出）；
=1.5——聯(lián)軸器安全系數(shù)；
=1.8——剛性動載系數(shù)，一般=1.5～2.0。
由[1]附表29查得YZR-250M2電動機(jī)軸端為圓錐形，。從[1]附表34查得ZQ-650減速器的高速軸為圓錐形。
靠電動機(jī)軸端聯(lián)軸器 由[1]附表43選用CLZ半聯(lián)軸器，其圖號為S180，最大容許轉(zhuǎn)矩[]=3150Nm＞值，飛輪力矩kg·m，質(zhì)量=23.2kg
浮動軸的兩端為圓柱形
靠減速器軸端聯(lián)軸器 由[1]附表45選用帶制動輪的半齒聯(lián)軸器,其圖號為S198,最大容許轉(zhuǎn)矩[]=3150Nm, 飛輪力矩 kg·m,質(zhì)量37.5
kg.為與制動器YWZ5-315/50相適應(yīng),將S198聯(lián)軸器所需制動輪,修改為應(yīng)用
起動時間：
式中=7.0+0.403+1.8
=9.203kg·m
靜阻力矩：
kg·m
=519.5Nm
平均起動轉(zhuǎn)矩：
Nm
∴
=1.429s
查[2]對于3～80t通用橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的，此時>1s.
由[2]式（6-24）得，制動時間：
式中
查[1]表6-6查得許用減速度a0.2,a=v/，，因?yàn)�，故合適。
（1）疲勞計(jì)算 軸受脈動扭轉(zhuǎn)載荷，其等效扭矩：
式中——動載系數(shù)=0.5（1+）=1.065
——起升動載系數(shù)，
=1+0.71v=1+0.7110.6/60=1.13
由上節(jié)選擇聯(lián)軸器中，已經(jīng)確定浮動軸端直徑d=55mm,因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
軸材料用45號鋼，
彎曲： =0.27（+ ）=0.27（600+300）=243MPa
扭轉(zhuǎn)： = /=243/=140MPa
=0.6=0.6300=180MPa
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：由[1]中式（2-11），（2-14）
式中 ——考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)；
——與零件幾何形狀有關(guān)，對于零件表面有急劇過渡和開有鍵槽及緊配合區(qū)段，=1.5—2.5
——與零件表面加工光潔度有關(guān)，此處取k=2×1.25=2.5
——考慮材料對應(yīng)力循環(huán)對稱的敏感系數(shù)，對碳鋼，低合金鋼
——安全系數(shù)，查[1]表30得
因此,
故, 通過.
（2）強(qiáng)度計(jì)算 軸所受的最大轉(zhuǎn)矩
最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
式中：——安全系數(shù)，由[1]表2-21查得
故合適。
浮動軸的構(gòu)造如圖所示，中間軸徑
高速浮動軸構(gòu)造如圖所示，中間軸徑，取
圖5-3 高速浮動軸構(gòu)造
2.小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算
經(jīng)比較后，確定采用下圖所示傳動方案：
圖5-4 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動簡圖
車輪最大輪壓：小車質(zhì)量估計(jì)取Gxc=7000kg
假定輪壓均布，則Pmax=（2500+7000）/4=6750kg
車輪最小輪壓：Pmin=Gxc/4=7000/4=1750kg
初選車輪：由[1]表3-8-15P360，當(dāng)運(yùn)行速度40m/min<60m/min ，Q/Gxc=20000/7000=3>1.6，工作級別為M5時，車輪直徑Dc=350mm，軌道型號為P24，許用輪壓為11.8t >Pmax。GB4628—84規(guī)定，直徑系為=250,315,400,500,630mm，故初步選定車輪直徑=400mm，而后校核強(qiáng)度。
強(qiáng)度驗(yàn)算：
按車輪與軌道為線接觸及點(diǎn)接觸兩種情況驗(yàn)算車輪接觸強(qiáng)度
車輪踏面疲勞計(jì)算載荷：
Pc=（2Pmax+Pmin）/3=（2×6750+17500）/3
=50833N
車輪材料為ZG340-640，σs=340Mpa，σb=640Mpa
線接觸局部擠壓強(qiáng)度：
Pc’=k1DclC1C2=6.0×400×26.13×1×1=62712N
式中, k1——許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm2），由[2]表5-2查得k1=6.0
l——車輪與軌道有效接觸強(qiáng)度，對于P24，
l=b=26.13mm
C1——轉(zhuǎn)速系數(shù)，由[2]表5-3，車輪轉(zhuǎn)速
Nc=v/Dc=40/（3.14*0.4）=31.85r/min
時，C1=1.0
C2——工作級別，由[2]表5-4，當(dāng)為M5時，
C2=1
Pc’ > Pc，故通過。
點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度：
Pc’’=k2R2C1C2/m3=0.132×3002×1×1/0.473
=114426N
式中，k2——許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm2），由[3]表5-2查得k2=0.132
R——曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的大值。車輪R1=D/2=400/2=200mm，軌道R2=300mm，故取R=300mm
m——由R1/R2比值所確定的系數(shù)，R1/R2=
200/300=0.67，由[3]表5-5查得m=0.47
Pc’’ >Pc，故通過。
摩擦阻力Fm：
小車滿載運(yùn)行時的最大摩擦阻力：
=（200000+7000）
=8100N
式中，Q——起升載荷；
G——起重機(jī)或者運(yùn)行小車的自重載荷；
f——滾動摩擦系數(shù)，由(1)表2-3-2查得f=0.6；
——車輪軸承摩擦系數(shù)，由(1)表2-3-3查得 =0.02；
d——與軸承相配合處車輪軸的直徑，d=125mm；
D——車輪踏面直徑，D=400mm；
——附加摩擦阻力系數(shù)，由(1)表2-3-4查得 =2；
——摩擦阻力系數(shù)，初步計(jì)算時可按(1)表2-3-5查得 =0.01。
空載運(yùn)行時最小摩擦阻力：
Fm0=
=
=1225N
電動機(jī)的靜功率：
Pj=
=
=4.72kw
式中，——機(jī)構(gòu)傳動效率，取0.9式中
Fj=Fm(Q=Q)——滿載運(yùn)行時的靜阻力；
m——驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù)m=2；
對于橋式起重機(jī)的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)可按下式初選電動機(jī)：
P=kdPj=1×4.72=4.72kw
初選電動機(jī)功率： N=kdNj=1.6*1.684=2.694kw
式中，kd——電動機(jī)功率增大系數(shù)，由[1]表7-6得kd=1.0。
由附表選用電動機(jī)YZR-160M1，Ne=5.8kw，n1=1000 r/min，(GD2)d=0.47kg.m2，電動機(jī)質(zhì)量154kg 。
電機(jī)等效功率：
Nx =K2.5×r×Nj
=0.75×1.12×4.72
=3.96kw
式中，K2.5——工作類型參數(shù)，由表6-4查得K2.5=0.75
r——由(1)按起重機(jī)工作場所得tq/tg=0.2，查得r=1.12
由此可知，Nx < Ne，滿足發(fā)熱要求
車輪轉(zhuǎn)速：
nc=
機(jī)構(gòu)傳動比：
i0=
由[1]附表40，選用兩臺ZSC-600-Ⅲ-2減速器， =46.7；[N]=6.9kw (當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為600r/min時)。
故NJ<[N]
實(shí)際運(yùn)行速度：
V’dc=Vdc
誤差：
實(shí)際所需電動機(jī)靜功率：
N’j=NJ
由于N’j
起動時間：
tq=
式中 n1=1000r/min； m=1(驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù))；
Mq=1.5Me=1.5
Me——JC25%時電動機(jī)額定扭矩：
Me =9550
滿載運(yùn)行時的靜阻力矩：
Mj(Q=Q)=
空載時的運(yùn)行阻力矩：
Mj(Q=0)=
初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪轉(zhuǎn)矩：
(GD2)zl+(GD2)l=0.28kg·m2
機(jī)構(gòu)總飛輪矩（高速軸）：
C(GD2)l=1.15×(0.47+0.28)=1.863kg·m2
滿載起動時間：
tq(Q=Q)=
=1.23s
空載起動時間：
tq(Q=0)= [
由[1]表7-6查得,當(dāng)時, [tq]的推薦植為5.5s,故tq(Q=Q) <[tq],古所選電動機(jī)能滿足快速起動的要求.
起動工況下校核減速器功率：
Nd=
式中 Pd=Pj+Pg=Pj+
=8100+(7000+20000)
=17904N
m’——運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一傳動減速器的個數(shù)，m’=1
因此 Nd=
所選用減速器的[N]JC25%=6.9kw＜Nd, 故減速器合適。
由于起重機(jī)是在室內(nèi)使用，故坡度阻力及風(fēng)阻力均不予考慮。以下按二種工況進(jìn)行驗(yàn)算
空載起動時，主動車輪與軌道接觸的圓周切向力：
=
=847.4㎏=8474N
車輪與軌道的粘著力：
＜，故可能打滑。解決辦法是在空載起動時增大起動電阻，延長起動時間。
滿載時起動，主動車輪與軌道接觸處的圓周切向力：
=
+
=1069.5㎏=10695N
車輪與軌道的粘著力：
＞，故滿載起動時不會打滑，因此所選電動機(jī)合適。
由[2]查得，對于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動時間≤3～4s，取=2s，因此，所需制動轉(zhuǎn)矩：
={
-}
=27.2 Nm
由附表15選用，其制動轉(zhuǎn)矩
考慮到所取制動時間與起動時間很接近，故略去制動不打滑條件驗(yàn)算
高速軸聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由[2]（6-26）式：
式中 ——電動額定轉(zhuǎn)矩；
n——聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)n=1.35；
——機(jī)構(gòu)剛性動載系數(shù)，=1.2～2.0，取=1.8。
由附表31查電動機(jī)YZR132M2-6兩端伸出軸各為圓柱
d=38mm，=80mm。由附表37查ZSZ-600減速器高速軸
端為圓柱形=35mm，=55mm。故從附表41選鼓形齒式聯(lián)軸器，主動端A型鍵槽=38mm，L=80mm；從動端A型鍵槽=30mm，L=55mm。標(biāo)記為：GICL聯(lián)軸器ZBJ19013-89。其公稱轉(zhuǎn)矩＞=88Nm，飛輪矩=0.009kg·，質(zhì)量=5.9kg
高速軸端制動輪：根據(jù)制動器已選定為，由[1]附表16選制動輪直徑=200mm，圓柱形軸孔d=38mm，L=80mm，標(biāo)記為：制動輪200-Y38 JB/ZQ4389-86，其飛輪矩=，質(zhì)量=10kg
以上聯(lián)軸器與制動輪飛輪矩之和：+=
原估計(jì)基本相符，故以上計(jì)算不需修改
低速軸聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，可由前節(jié)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩求出
Nm
由[1]附表37查得ZSC-600減速器低速軸端為圓柱形d=80mm，L=115mm，取浮動軸裝聯(lián)軸器軸徑d=8mm，L=115mm，由[1]附表42選用兩個GICLZ鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動端：Y型軸孔A型鍵槽，=80mm。從動端：Y型軸孔，A型鍵槽，=75m，L=8mm，標(biāo)記為
GICLZ聯(lián)軸器
由前節(jié)已選定車輪直徑=400mm，由[1]表19參考車輪組，取車輪軸安裝聯(lián)軸器處直徑d=80mm，L=115mm，同樣選用兩個GICLZ鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動軸端：Y型軸孔，A型鍵槽=75m，L=115mm，從動端：Y型軸孔，A型鍵槽=80mm，L=115mm，標(biāo)記為：
GICLZ聯(lián)軸器ZBJ19014-89
（1）疲勞驗(yàn)算 由[4]運(yùn)行機(jī)構(gòu)疲勞計(jì)算基本載荷
Nm
前節(jié)已選定浮動軸端直徑d=70mm，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
浮動軸的載荷變化為對稱循環(huán)（因運(yùn)行機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值相同），材料仍選用45鋼，由起升機(jī)構(gòu)高速浮動軸計(jì)算，得，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
式中——與起升機(jī)構(gòu)浮動軸計(jì)算相同
＜ 通過
（2）強(qiáng)度驗(yàn)算 由[4]運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作最大載荷
式中 ——考慮彈性振動的力矩增大系數(shù)，對突然起
動的機(jī)構(gòu)，=1.5～1.7，此處取=1.6；
——剛性動載系數(shù)，取=1.8。
最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
＜ 故通過
浮動軸直徑：（5～10）=85～90m 取=90mm
...
熱門關(guān)鍵詞： 
