鶴式（門式）起重機設(shè)計,鶴式,門式,起重機,設(shè)計 太原科技大學(xué) 畢 業(yè) 論 文 論文題目：8T內(nèi)河港口門座起重機（中）機械部分二維設(shè)計 姓 名： 學(xué)　　院：機械電子工程學(xué)院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及自動化（起工） 年 級：２０* *級 指導(dǎo)教師： 2007年4 月 2 日 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué)院（直屬系）： 機械電子工程學(xué)院 時間： 2007 年 4 月 2 日 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計（論文）題目 8T內(nèi)河港口門座起重機（中）機械部分二維設(shè)計 主要研 究內(nèi)容 通過對內(nèi)河港口裝卸生產(chǎn)的熟悉和了解，按實際生產(chǎn)要求，對門座起重機進行整機設(shè)計（其中變幅機構(gòu)用繩索補償法），培養(yǎng)用所學(xué)的知識解決實際問題的能力 研究方法 根據(jù)所學(xué)知識、查找近期資料和參考行業(yè)中類似門座起重機的設(shè)計進行計算. 主要技術(shù)指標(或研究目標) 起重量8t，起升高度：軌上20m、軌下16m，起升速度12.5m/min，起升機構(gòu)工作級別M5，吊鉤抓斗互換；軌距×基距12×12m，運行速度16m/min，運行機構(gòu)工作級別M3，回轉(zhuǎn)速度1.5r/min，回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作級別M4，變幅速度16m/min，變幅機構(gòu)工作級別M5 主要參考文獻 <<機械工程手冊>>編寫組編。北京：機械工業(yè)出版社1979 <<起重機設(shè)計手冊>>編寫組編。北京：機械工業(yè)出版社1980 <<金屬結(jié)構(gòu)>>徐克晉主編。北京：機械工業(yè)出版社，1993 說明：一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。 目錄 前言--------------------------------------------------------------（1） 第一章：起升機構(gòu)---------------------------------------------------（2） 1.1:起升機構(gòu)方案規(guī)劃---------------------------------------（2） 1.2：起升機構(gòu)設(shè)計計算--------------------------------------（2） 1.確定傳動方案-----------------------------------------（2） 2.選擇鋼絲繩-------------------------------------------（2） 3.確定滑輪主要尺寸-------------------------------------（3） 4.確定卷筒尺寸并驗算強度-------------------------------（3） 5.選電動機---------------------------------------------（4） 6.驗算電動機的發(fā)熱條件---------------------------------（4） 7.選用標準減速器---------------------------------------（4） 8.驗算實際起升速度和實際所需功率-----------------------（5） 9.校核減速器輸出軸強度---------------------------------（5） 10.選擇制動器------------------------------------------（6） 11.選擇聯(lián)軸器------------------------------------------（6） 12.驗算起動時間----------------------------------------（7） 13.驗算制動時間----------------------------------------（7） 第二章：運行機構(gòu)---------------------------------------------------（9） 2.1：運行機構(gòu)方案規(guī)劃---------------------------------------（9） 2.2：運行機構(gòu)設(shè)計計算---------------------------------------（9） 1.起重機支腿受載---------------------------------------（9） 2.選擇車輪與軌道并驗算其強度--------------------------（11） 3.運行阻力計算----------------------------------------（12） 4.驅(qū)動機構(gòu)--------------------------------------------（13） 第三章：回轉(zhuǎn)機構(gòu)--------------------------------------------------（18） 3.1. 回轉(zhuǎn)機構(gòu)方案規(guī)劃--------------------------------------（18） 3.2. 回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計計算--------------------------------------（19） 3.2.1.回轉(zhuǎn)支撐裝置------------------------------------（19） 3.2.2.回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置------------------------------------（20） 第四章：變幅機構(gòu)--------------------------------------------------（26） 4.1. 變幅機構(gòu)方案規(guī)劃--------------------------------------（26） 4.3.用圖解發(fā)設(shè)計滑輪組補償系統(tǒng)-----------------------------（26） 第五章：起重機的穩(wěn)定性--------------------------------------------（45） 第六章：選緩沖器--------------------------------------------------（49） 第七章：起重機的防風(fēng)抗滑安全性------------------------------------（50） 中英文翻譯-------------------------------------------------------（51） 參考文獻---------------------------------------------------------（65） 后記-------------------------------------------------------------（65） 8T內(nèi)河港口門座起重機（中）機械部分二維設(shè)計 機械電子工程學(xué)院 機自 指導(dǎo)教師： 摘要：本次設(shè)計為8T內(nèi)河港口門座起重機機械部分的設(shè)計，門座起重機是港口碼頭使用的最典型的電動裝卸機械。門座起重機的機械部分主要由四大機構(gòu)組成：起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)。對各個機構(gòu)有不同的要求：起升機構(gòu)要實現(xiàn)吊鉤和抓斗的互換；運行機構(gòu)采用立式減速器；回轉(zhuǎn)機構(gòu)要采用大軸承作為支撐；變幅機構(gòu)采用補償滑輪組進行補償。 關(guān)鍵詞: 門座起重機，內(nèi)河，機械部分 8T inland port door seat hoist ( China) the mechanical part is designed two-dimentionally Mechanical electronic engineering institute Ji Zi 0322 Mao Yong Fong Guide a teacher: Yang Ming Liang Abstract : Design for the design of the mechanical part of seat hoist of 8T door of inland port this time, the door seat hoist is the most typical electronic loading and unloading machinery used at the port quay . The mechanical part of the door seat hoist is made up of four major organizations mainly: Is it promote organization , run mechanism , is it is it construct , become pieces of organization to transform to go back to get up. Have different demands to each organization: Getting up should realize the exchange of clivers and crab bucket to promote the organization; The operation organization adopts the vertical decelerator ; Go back to transform to construct to adopt the conduct of the great bearing to support ; Turn into an organization and adopt and compensate the pulley block to compensate. Key Words: Door seat hoist , the inland river, mechanical part 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計課題為8t內(nèi)河港口門座起重機，我在大量調(diào)查，參觀，實習(xí)和借鑒各種文獻資料的基礎(chǔ)上，同時在老師的精心指導(dǎo)下及本組成員的共同努力下完成的。 內(nèi)河港口門起重機是近幾年發(fā)展起來的一種新型起重機，深受內(nèi)河港口單位的青睞，它具有廣闊的發(fā)展前景和市場，由于該機械的設(shè)計過程中，主要需要設(shè)計四大機構(gòu)：起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)。能將我們所學(xué)的知識最大限度的貫穿起來，使我們學(xué)以至用。因此，以此機型作為研究對象，具有一定的現(xiàn)實意義，又能便于我們理論聯(lián)系實際。全面考察我們的設(shè)計能力及理論聯(lián)系實際過程中分析問題、解決問題的能力。 在設(shè)計過程中，共同研究、討論，成分發(fā)揮了團隊協(xié)作的精神，歷時三個月的時間。在此期間，我們得到了楊明亮、文豪等老師的指導(dǎo)和幫助，在此我們?nèi)M成員向他們表示衷心的感謝。 由于我們的設(shè)計是一種初步嘗試，而且知識水平有限，在設(shè)計中難免會有錯誤和不足之處，敬請各位老師給予批評指正，在此表示感謝。 - 1 - 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章．起升機構(gòu) 1.1起升機構(gòu)方案規(guī)劃 起升機構(gòu)是用來實現(xiàn)貨物升降，因此它是任何起重機不可缺少的部分，是起重機中最基本的機構(gòu)。其工作的好壞，將直接地影響到整機的工作性能。起升機構(gòu)主要由驅(qū)動裝置、傳動裝置、卷繞系統(tǒng)、取物系統(tǒng)與制動裝置組成。 針對此門座起重機采用兩套驅(qū)動裝置，兩個電動機分別驅(qū)動，為使兩個獨立但相互協(xié)作的兩個驅(qū)動裝置能更好的發(fā)揮作用且不互相干涉所以采用如圖1所示布置。由兩個電動機分別通過齒式聯(lián)軸器與減速器的高速軸相連，再由減速器低速軸帶動卷筒將鋼絲繩卷上或放出，經(jīng)過滑輪組系統(tǒng)，使吊鉤等取物裝置實現(xiàn)上升和下降。選用齒式聯(lián)軸器是為了安裝方便與避免高速軸在小車架受栽變形時受到彎曲，且是用得最廣范的，減速器選用三級柱式齒輪減速器。由于門座起重機是工作比較繁重的多用途起重機械，本設(shè)計采用抓斗吊鉤互換使用。正因為工作級別比較高，對于鋼絲繩和卷筒，滑輪來說要求是比較高的，為避免鋼絲繩的磨損，卷筒和滑輪都取直徑比較大的，且鋼絲繩選用絲數(shù)較多的，為防止吊鉤的旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩選擇向相反方向纏繞的兩根。機構(gòu)停止工作時，制動器是吊鉤連同貨物懸吊在空中，吊鉤的升降靠電動機改變轉(zhuǎn)向來達到，當滑輪組升降到最高極限位置時，使吊鉤停止上升，以此可以保證安全。 1.2起升機構(gòu)設(shè)計計算 1.確定傳動方案 按照構(gòu)造宜緊湊的原則，決定采用下圖的傳動方案，采用雙聯(lián)滑輪組。 按Q=8t，取滑輪組倍ih =2 因而承載分支數(shù)為 Z=2ih =4 釣具自重G0=（0.025～0.035）×Q=2～2.8KN 取G0=2.5KN； 2.選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動軸承，當i=3，查[1]中表2-1得滑輪組效率ηh=0.98。 鋼絲繩所受最大拉力： 吊鉤 = 單繩抓斗 按下式計算鋼絲繩直徑d C-選擇系數(shù) 查得C=0.104 選擇鋼絲繩6W（19）公稱抗拉強度155N/mm2，直徑d=17.5mm，其鋼絲破斷拉力總和為[Sb]=138000N， 標記如下： 鋼絲繩6W（19）-17.5-1550-I-光-右交（GB1102-74） 3.確定滑輪主要尺寸 滑輪的許用最小直徑： （e-1）=17.5×20=350mm 式中系數(shù)e=25由1]中表2-3查得。由附表5中選用標準滑輪D=400mm 4.確定卷筒尺寸并驗算強度 卷筒直徑： （e-1）=17.5×18=315mm 選用D=400mm。由附表12查得繩槽螺距t=16mm。 卷筒長度： L=（）t+L12 =（）×22+66 =1296.28mm 取L=1310mm 式中： H-起升高度H=H1+H2=20000+16000mm n-安全圈數(shù) 取2 L1—卷筒端部不切槽部分長度，取L1=3t=66mm； D0——卷筒的計算直徑D0=D+d=414.5mm。 卷筒壁厚： δ=0.02D+（6-10）=0.02×400+（6-10） =14-18mm 取δ=15mm 卷筒壁的壓應(yīng)力計算： ＜[] Aτ-應(yīng)力減小系數(shù)，一般取Aτ=0.75 對于HT15-33鑄鐵材料，抗壓強度極限σby=650N/cm2，抗拉強度極限為σb=150N/cm2。故許用壓應(yīng)力： []= 故強度足夠 扭曲應(yīng)力： 5.選電動機 計算靜功率： 式中：η——機構(gòu)的總效率，取η=0.85 （注：一般規(guī)定在初選電動機時取η=0.80-0.85。因η=ηhηjη0，卷筒效率ηj=0.96-0.98；ZQ型減速器效率η0=0.94，故對于一般無開式齒輪的傳動效率η＜0.85。所以取η=0.85比較合適） 查手冊選用電動機YZR200L-8，其， 6）驗算電動機的發(fā)熱條件 按照等效功率法求得：當JC%=40時，所需的等效功率 式中：——工作類型系數(shù)，查（1）中表6-4，=0.75（中級）； γ——系數(shù)，根據(jù)tq/tg值查得。 tq/tg——起重機構(gòu)平均起動時間與平時工作時間的比值，由（1） 中查得當tq/tg=0.1時，γ=0.87。 由以上計算結(jié)果可知，初選電動機能滿足發(fā)熱條件， 即＜ 7）選擇標準減速器 卷筒轉(zhuǎn)速： 減速器總傳動比： 查手冊選QJR-D400-40IICW減速器，當中級工作類型時， 許用功率[N]=39kw；i0‘=40，自重Gg=1390kg，輸入軸直徑 軸端長l1=110mm（錐形） 8）驗算起升速度和實際所需功率 實際起升速度： 誤差： ＜[ε]=15%， 可以。 實際功率： 9）校核減速器輸出軸強度 （1） 輸出軸最大徑向力：由[1]中公式（6-16） 式中：aSmax=2×26810N—卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷； Gj=2240N—卷筒及軸自重，參考附表13決定； [R]=55000N—QJR-D280減速器輸出軸端最大容許徑向載荷，由附表35查得。 因此＜[R]，（2）通輸出軸最大扭矩：由[1]中公式（6-17） 式中： ——電動機的額定力矩； ψmax=2.9—當JC%=40時電動機最大力矩倍數(shù)，由附表25查得； η0=0.95—減速器傳動效率； [M]=21200kgf.m 因此 =15520—17737kgf.m＜[M] 由以上計算可知所選減速器能滿足要求 10）選擇制動器 所需制動力矩： 式中：kz=2.0—制動安全系數(shù)，由[1]查得。 由手冊選用YWZ2-300/50制動器，制動輪直徑Dz=200mm; 其額定制動力矩Mez=200N.m， 制動器重量Gz=43kg。 11）選擇聯(lián)軸器 高速軸的計算扭矩： 式中：——等效系數(shù)，查表2-7得； ——安全系數(shù)，查表2-21得； Mel——相應(yīng)與機構(gòu)JC%值的電動機額定力矩換算到高速軸上的力矩 由手冊查得YZR200L-8電動機軸端為圓錐形d=60mm，l=140mm 由手冊查得QJR-D400-40IICW減速器的高速軸端為圓錐形d=65mm，l=140mm。從表3-12-7選用CLZ3半聯(lián)軸器，最大允許扭矩[M]max=3150Mm，飛輪矩（GD2）l=0.12kg.m2，重量Gl=25.4kg。 12）驗算起動時間 起動時間： +0.2=2.92kgf.m 靜阻力矩： 平均起動力矩： 因此， 查[1]對于3-80t通用橋式起重機[tq]=1-2sec，故所選電動機合適。 13）驗算制動時間 制動時間： 查[1]當v≤12m/min時，[tz]=10sec。因為tz＜[tz]，故合適。 —下降是電動機軸上的靜力矩 - 8 - 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第二章 運行機構(gòu) 2.1.運行機構(gòu)方案規(guī)劃 運行機構(gòu)的任務(wù)是使起重機或載重小車作水平運動。門座起重機屬于非工作性的運行機構(gòu)可以調(diào)整工作位置。該性能是依靠電動機驅(qū)動使運行機構(gòu)及整機在軌道上運行，運行機構(gòu)主要由支撐裝置和驅(qū)動裝置兩大部分組成。本設(shè)計中采用有軌運行支撐裝置，四條支腿，考慮最大輪壓不易過大，所以一個支腿由兩個車輪支撐，車輪可用鑄鋼車輪，為方便兩輪所受輪壓均衡，采用一個運行臺車。有軌運行驅(qū)動方式有兩種：自行式和牽引式。自行式運行驅(qū)動機構(gòu)設(shè)在運行部分上靠主動車輪與軌道的附著力驅(qū)動，構(gòu)造簡單布置方便，是最常用的運行驅(qū)動方式。自行式驅(qū)動機構(gòu)的缺點是：自重較大，驅(qū)動力有限，不能產(chǎn)生較大的加速度，并且也不能用于坡度較大的場合。牽引式運行驅(qū)動機構(gòu)裝在運行部分以外，具有自重及驅(qū)動力沒有限制的優(yōu)點。它的缺點是：牽引鋼絲繩壽命短，維修麻煩運行阻力較大，牽引式運行驅(qū)動機構(gòu)用于要求自重輕或運行坡度較大的重機上。本設(shè)計采用自行式，為了保證足夠的驅(qū)動力，采用對角驅(qū)動，這是門座起重機常用的。這種布置方式能夠保證主動車輪之和基本上不隨臂架位置變化。驅(qū)動力由電動機通過帶制動輪的聯(lián)軸器傳給減速器：選用立式三級圓柱齒輪減速器：此方案電動機的位置是橫向的，因而橫向尺寸較大。 傳動方案如圖所示 2.2.運行機構(gòu)設(shè)計計算 1.起重機支腿受載 （1） 自身的垂直力 —門座部分的自重載荷 —為回轉(zhuǎn)部分的自重載荷 —起升載荷 作用點近似為回轉(zhuǎn)中心 其它力對回轉(zhuǎn)中心所產(chǎn)生的力矩 —回轉(zhuǎn)部分自重載荷 取 —回轉(zhuǎn)部分重心到回轉(zhuǎn)中心距離，取=0.1m —起升重量，取80kN R—最大幅度，R=25m （2） 工作時風(fēng)力 —風(fēng)力系數(shù)，=1.2 —計算風(fēng)壓 —150Pa —250Pa A—迎風(fēng)面積，A=50m2 —風(fēng)壓高度系數(shù) （3） 非工作時風(fēng)力 估計為5m 支撐力 （4）車輪及主動車輪的確定 采用8輪運行，兩輪驅(qū)動，且對角布置，其分配到每個輪的最大最小輪壓為： 等效輪壓： 2.選擇車輪與軌道并驗算其強度 （1）選擇車輪與軌道 根據(jù)車輪踏面疲勞強度計算等效輪壓 可選用車輪直徑為D=500mm，材料ZG55-Ⅱ，表面淬硬度為軌道選320HBS 軌道型號P38 （2）車輪踏面疲勞強度校核 所選車輪踏面都為圓柱形 軌道凸頂半徑r=300mm —與材料有關(guān)的應(yīng)力常數(shù)，=0.132N·mm2 C1—轉(zhuǎn)速系數(shù)，C1=1.13 C2—工作級別系數(shù)，C2=1.25 R—取軌道凸頂與車輪曲率半徑中較大者 此處R=r=300mm m—r/R之比的有關(guān)系數(shù)，m=0.388 （3）車輪踏面最大強度校核 本設(shè)計規(guī)定軌道接頭高度h不大于1mm 運行沖擊系數(shù) 車輪踏面最大強度校核： 3.運行阻力計算 起重機穩(wěn)太運行阻力由摩擦力、風(fēng)阻力和坡度阻力 （1）滿載時最大摩擦阻力 滿載時最小摩擦阻力 式中： —附加阻力系數(shù)，=1.5 —摩擦阻力系數(shù)，采用滾動軸承，取=0.006 空載時最大摩擦阻力： （2）風(fēng)阻力=11.88kN （3）坡度阻力 —坡度阻力系數(shù)，去=0.003 4.驅(qū)動機構(gòu) （1）選擇電動機 電動機靜功率： 式中： —穩(wěn)態(tài)運行時靜阻力，=14370N —大車運行速度，=16/60=0.267m/s m=2—驅(qū)動電動機臺數(shù)。 η=0.95—機構(gòu)傳動效率. 根據(jù)穩(wěn)態(tài)靜功率和機構(gòu)JC值=25%，CZ=150， 查手冊選用YZR112M-6電動機 Pn=1.8kw；nn=815r/min；（GD2）d=0.23kg/m2 （2）選減速器 傳動比： 式中： —電動機額定轉(zhuǎn)速 —車輪轉(zhuǎn)速， 查手冊選用QJS170-80減速器： P許=2.1kw i=80； ∴實際運行轉(zhuǎn)速16m/min （3）選聯(lián)軸器 計算扭矩： 式中： =1.35——安全系數(shù)， —剛性動載系數(shù)，=1.8 ——電動機額定功率。 由手冊查電動機YZR112M-6兩端伸出軸為圓柱形d=32mm，l=80mm；由手冊查QJR-236減速器高速軸端為圓柱形d1=22mm，l=50mm。故選帶制動輪D=200的半齒聯(lián)軸器。 靠減速器軸端選半齒聯(lián)軸器：CLZ3 [M]=710Nm,J=0.03, G=7.96kg。 （4） 起動時間 運行機構(gòu)總飛輪距為： 式中； —計及傳動機構(gòu)中其它低速傳動部分零件的飛輪距影響系數(shù)，取=1.15 起動功率Pq計算： —計算起動時間，取=3.4s 實際起動時間： —一臺電動機的平均起動力矩 —電動機起動力矩倍數(shù)，當工作級別MJC=25%，=1.6 —機構(gòu)滿載穩(wěn)定運行靜阻力矩 [J]—總轉(zhuǎn)動慣量 （5）電動機過載驗算 電動機過載功率按下式進行驗算 —基準接電持率時，電動機額定功率，=1.8kW （6）起動打滑驗算 起動打滑驗算按下式進行 —粘著系數(shù)，取0.12 —粘著安全系數(shù)，取=1.05 —平均加速度， —軸承摩擦直徑，=0.1m —軸承摩擦系數(shù)，滾動軸承取=0.015 D—車輪直徑，D=0.5m （GD）2—一臺電機所擔(dān)飛輪距 Pmin—最小輪壓，Pmin =30.1kN 左邊 右邊 左邊>右邊 - 17 - 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第三張 回轉(zhuǎn)機構(gòu) 3.1回轉(zhuǎn)機構(gòu)方案規(guī)劃 起重機的回轉(zhuǎn)部分相對于非回轉(zhuǎn)部分實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動的裝置稱為回轉(zhuǎn)機構(gòu)?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)是臂架型回轉(zhuǎn)起重機的主要工作機構(gòu)之一，它的作用是使已被起升在空間的貨物繞起重機的垂直軸線作圓弧運動，以達到在水平面內(nèi)運輸貨物的目的?；剞D(zhuǎn)部分與變幅機構(gòu)配合工作?？墒狗?wù)面積擴大到相當寬的環(huán)形面積?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)與運行機構(gòu)配合工作，可是服務(wù)范圍擴大到與橋架型起重機一樣。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)也包括：回轉(zhuǎn)支撐裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。回轉(zhuǎn)支撐裝置的任務(wù)是保證起重機回轉(zhuǎn)部分有確定的回轉(zhuǎn)運動，并能承受起重機的各種載荷所引起的垂直力、水平力與傾覆力矩，回轉(zhuǎn)支撐裝置的形式，概括可以分兩大類；柱式回轉(zhuǎn)支撐裝置與盤式回轉(zhuǎn)支撐裝置，前者的主要優(yōu)點是承受傾覆力較好，后者的主要優(yōu)點是所占的空間高度較小。 本設(shè)計采用轉(zhuǎn)盤式中的滾動軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置。它是目前國內(nèi)外廣泛采用的一種轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支撐。它是一個大型滾動軸承，能承受水平載荷PH、垂直載荷PV、及傾覆力矩M 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊；裝配與維護簡單，密封及潤滑條件良好，軸向阻力小，磨損也小，壽命長；軸承中央可以作為通道，對于起重機總體布置帶來某些方便。 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置采用立式電動機——聯(lián)軸器——水平安置的制動器——行星齒輪減速器——最后一級大齒輪傳動。這種方案使平面布置緊湊，更好地利用了空間，避免了圓錐齒輪或渦輪傳動，傳動效率高。立式齒輪減速器采用三級圓柱齒輪傳動，是較為理想的方案。 3.2 回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計計算 Q起升載荷 R最大幅度25m G1臂架自重2t a臂架中心到回轉(zhuǎn)中心的距離=25x35%=8.75m G2回轉(zhuǎn)部分自重45t b回轉(zhuǎn)部分中心到回轉(zhuǎn)中心距離2m G3對重30t C對重到回轉(zhuǎn)中心的距離10m Pw風(fēng)阻力19.8KN h風(fēng)阻力距回轉(zhuǎn)中心的距離5m 3.2.1回轉(zhuǎn)支撐裝置 1.考慮八級風(fēng)時的最大載荷： 2.不計風(fēng)力考慮125%實驗載荷： 3.不計風(fēng)阻力 工況Ⅰ可作為靜態(tài)計算，工況Ⅱ可作為動態(tài)容量計算，回轉(zhuǎn)支撐機構(gòu)形式采用滾動軸承，單排四點接觸式（01系列） 根據(jù)手冊查得工況參數(shù)和載荷換算系數(shù)如下： fs=1.25 fd=1.55 接觸壓力角 ka=1.0 kr =5.046 回轉(zhuǎn)支撐載荷為： 靜態(tài)F’a= fs（kaFa+ krFr）=1.25×1.0×55000=687500N M’=fs ka M=1.25×1.0×160×104=2.0×106NM 動態(tài)F’a= fd（kaFa+ krFr）=1.55×1.0×55000=821500N M’=fd ka M=1.55×1.0×1199000=1.86×106NM 對照承載能力曲線可確定軸承型號 選用：011.45.1600 外形尺寸：D=1740mm d=1460mm H=110mm 外齒參數(shù)：De=1817.2mm m=14mm z=127mm 結(jié)構(gòu)尺寸：d1=1598 3.2.2回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置 （一）計算回轉(zhuǎn)力矩 1.回轉(zhuǎn)支撐裝置中的摩擦阻力矩 換算摩擦系數(shù)μ=0.01 摩擦中心線直徑D=1.598 ∑P-滾動體法向反力絕對值總和 接觸角60Ο k—滾動體形狀與剛度的系數(shù) 取4.8 2.風(fēng)阻力矩 Pw1物品上的風(fēng)力 R 幅度25m Pw2風(fēng)向垂直臂架時作用于起重機回轉(zhuǎn)部分上的風(fēng)力 l回轉(zhuǎn)部分迎風(fēng)面積形心到回轉(zhuǎn)軸線的距離5m 驗算電動機發(fā)熱的等效風(fēng)阻力矩為： 3.傾斜阻力矩 PG回轉(zhuǎn)部分自重 45t l自重距回轉(zhuǎn)軸線的距離 2m 軌道坡度 0ο10’ 4.回轉(zhuǎn)阻力矩 （1）電動機工作時.Ⅰ類載荷 （2）接觸疲勞強度的Ⅰ類載荷 （3）Ⅱ類載荷 （二）驅(qū)動機構(gòu) 1.選電動機 計算靜功率Pj 每分鐘回轉(zhuǎn)數(shù) 傳動效率 考慮起動影響選用較大電動機 選用YZR200L-8電動機 P額=15kw 轉(zhuǎn)速nd=712 最大轉(zhuǎn)距倍率 λ=2.9 J=0.622 2.選齒輪和減速器 回轉(zhuǎn)機構(gòu)總傳動比： -減速器傳動比 -工況系數(shù) 取1.4 -電動機輸出轉(zhuǎn)距 根據(jù) 選取行星減速器ZZLP 450—100JB/T9043.2-1999 T出=39.25KNm -大齒圈速比 大齒圈 121 m=12 齒輪 齒輪直徑d=mz=12×17=204mm 實際減速比 3.驗算起動時間 式中[J]-折合轉(zhuǎn)動慣量，單位kg·m2 則 符合推薦范圍3～8s 4.選制動器 起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的制動力矩，由于幅度很大需要在相當范圍內(nèi)調(diào)整。因而采用常開式可調(diào)節(jié)的制動器，確定其最大制動力矩，順風(fēng)、順坡條件下。 一定時間內(nèi)制動 取tzh=7s 式中： 安全系數(shù) 剛性動載系數(shù) 電機額定力矩Mn 根據(jù)電動機軸伸尺寸和聯(lián)軸器計算力矩Mc選聯(lián)軸器，使Mc小于聯(lián)軸器許用力矩[Mc] 電動機軸伸：d=60mm l=140mm 減速器高速端軸伸：d=45mm l=70mm 選用CLZ2聯(lián)軸器 許用力矩T=1400Nm 5.電動機驗算 （1）發(fā)熱校核 由手冊查得 JC= 40% CZ=1000 G2=0.6 [Pn]=8.503kw Ps-穩(wěn)態(tài)平均功率 G2-查手冊 取0.6 （2）過載校核 Pn=15kw 過載功率 式中；H-系數(shù) 取H=1.55 λ-電動機轉(zhuǎn)距允許過載倍數(shù) 2.9 則 電動機過載驗算通過 - 25 - 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第四章 變幅機構(gòu) 4.1變幅機構(gòu)方案規(guī)劃 變幅機構(gòu)是在回轉(zhuǎn)類起重機中，從取物裝置中心線到起重機旋轉(zhuǎn)中心線的距離稱為起重機的變幅，在非回轉(zhuǎn)的臂架型起重機中，從取物裝置中心線到臂架餃軸的水平距離，或其它典型軸線的距離稱為起重機的幅度，用來改變這一幅度的機構(gòu)。 本設(shè)計中門座起重機的變幅采用俯仰式。在用臂架俯仰進行變幅的起重機中，為使載重在變幅過程中沿水平線或近似水平線移動，一般采用繩索補償法和組合臂架法。前者特點為：物品在變幅過程中引起的升降現(xiàn)象，依靠起升纏繞系統(tǒng)中及時放出或收入一定長度的起升繩的辦法來補償，使其在變幅過程中沿水平或近似水平的軌跡移動。它主要有兩種：（一）補償滑輪組法，即在起升繩系統(tǒng)中增加一個補償滑輪組，這類補償法的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，對臂架受力情況有利，容易獲得較小的最小幅度。缺點是起升繩的長度大，起升繩繞過滑輪組數(shù)目多，因而磨損快，小幅度時物品擺動角度大。（二）補償滑輪法，即從卷筒出來的鋼絲繩，經(jīng)過裝在擺動杠桿上的導(dǎo)向滑輪，然后通向臂架頭部。與前者比較，它的優(yōu)點是起升繩的磨損減小，缺點是臂架所受彎曲力矩較大且難獲得最小幅度。本次設(shè)計采用補償滑輪組法。 變幅驅(qū)動機構(gòu)有繩索滑輪組、曲柄連桿、扇形齒輪、齒條、螺桿、液壓桿等形式。 繩索滑輪組，這種傳動形式結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，臂架受力好，但由于鋼絲繩為撓性件，不能承受壓力，在小幅度時臂架有后傾的可能。 曲柄連桿變幅的優(yōu)點是能自動限制變幅極限位置，使工作可靠性增大，但其變幅速度不均勻，電動機與曲柄間所需傳動比大，因而裝置尺寸和自重增大，該形式現(xiàn)已少用。 扇形齒輪變幅也因件速機構(gòu)笨重，已逐漸被淘汰。齒條變幅的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊自重輕，但啟制動有沖擊，不平穩(wěn)，齒條工作條件差，易磨損。 螺桿變幅雖可獲得較大的傳動，變幅平穩(wěn)。但其效率低，潤滑和維修不太方便。 液壓桿變幅的有點是機構(gòu)緊湊自重輕，可無級調(diào)速，但對制造精度和密封防漏要求高。 考慮實際情況與要求，經(jīng)比較，最后選用液壓桿變幅驅(qū)動機構(gòu)。 4.2用圖解法設(shè)計滑輪組補償系統(tǒng) 已知臂架系統(tǒng)的參數(shù)：Rmax=25m,Rmin=8m,f=2m(起重機回轉(zhuǎn)中心線到臂架絞點的水平距離)，起升滑輪組的倍率m=2，補償滑輪組的倍率mF=5，起升載荷PQ=80KN，確定補償點的位置B 解：圖解法得到的補償點B應(yīng)保證物品在變幅過程中盡可能水平移動。 作圖的假定條件：由載荷PQ引起的臂架端部的合力對臂架下絞點O的力矩雜在變幅過程中都等于0，即合成作用線與臂架軸線相重合。 作圖的具體步驟如下： 1． 以一定的比例作出最大幅度Rmax和最小幅度Rmin的臂架位置，并在Rmax與Rmin之間分成若干幅度間隔，取11個臂架位置。 2． 在幅度1位置，由臂架端部A1以一定比例引垂線并截?。ǖ扔谄鹕d荷）以C1為圓心，為半徑，畫弧交臂架軸線于D1點，過A1點作C1D1的平行線A1 A’1，這些直線得出一個交點范圍，在此范圍內(nèi)即可初選出補償滑輪的補償點B，即可定出OB的長度及其與鉛垂線的夾角θ 3． 補償點B的位置確定后，就可根據(jù)整個變幅范圍內(nèi)的一系列臂架位置，作出變幅過程中物品移動的實際軌跡線，并根據(jù)此校核實際最大高度差是否滿足要求，一般應(yīng)使Δy<3%Rmax，此外，還應(yīng)根據(jù)整個工作幅度內(nèi)一系列臂架位置上未平衡的力矩作出其變化圖，并根據(jù)此校核未平衡物品力矩的最大值Δy<3%Mmax，一般應(yīng)使其不超過最大載荷重力矩的10% 4． 若補償點B的位置不能使以上兩個條件得以滿足，則應(yīng)修正B點的位置，重復(fù)上述步驟，直到滿足條件為止。 校核實際最大高度差Δymax: Δh2=m( h2- h1)-mF (l1- l2) =2x(11035.14-9000)-5(22916.04-22131.81) =149.13 mm Δh3=m( h3- h1)-mF (l1- l3) =2x(12970.2-9000)-5(22916.04-21369.84) =344.4 mm Δh4=m( h4- h1)-mF (l1- l4) =2x(14790.45-9000)-5(22916.04-20639.95) =200.45 mm Δh5=m( h5- h1)-mF (l1- l5) =2x(16482.05-9000)-5(22916.04-19949.02) =129 mm Δh6=m( h6- h1)-mF (l1- l6) =2x(18032.11-9000)-5(22916.04-19308.58) =26.92 mm Δh7=m( h7- h1)-mF (l1- l7) =2x(19428.84-9000)-5(22916.04-18729) =-77.52 mm Δh8=m( h8- h1)-mF (l1- l8) =2x(20661.61-9000)-5(22916.04-18220.04) =-156.78 mm Δh9=m( h9- h1)-mF (l1- l9) =2x(21721.03-9000)-5(22916.04-17792.38) =-176.24 mm Δh10=m( h10- h1)-mF (l1- l10) =2x(22599.06-9000)-5(22916.04-17454.56) =109.28 mm Δh11=m( h11- h1)-mF (l1- l11) =2x(23288.99-9000)-5(22916.04-17214.73) =71.43mm Δymax=Δh3-Δh9 =344.4-（-176.24）=520.64mm <3%Rmax=0.03x25000=750mm ∴實際最大高度差滿足要求。 校核未平衡力矩的最大值ΔMmax： F1 =22843.97N，e1=429.84mm ΔM1= F1 e1=22843.97Nx429.84mm=9.82KNm F2 =23429.94N，e2=203.75mm ΔM2= F2 e2= 23429.94Nx203.75mm=4.77 F3 =24231.62N，e3=41.73mm ΔM3= F3 e3 =24231.62Nx41.73mm1.01KNm F4 =24909.9N，e4=84.63mm ΔM4= F4 e4 =24909.9Nx84.63mm =2.11KNm F5 =25568.53N，e5=166.37mm ΔM5= F5 e5 =25568.53N x166.37mm =4.25KNm F6 =26199.13N，e6=196.35mm ΔM6= F6 e6 =26199.13N x196.35mm =5.14KNm F7 =26777.41N，e7=174.4mm ΔM7= F7 e7 =26777.41N x 174.4mm =4.67KNm F8 =27332.1N，e8=120.88mm ΔM8= F8 e8 =27332.1N x 120.88mm =3.30KNm F9 =27810.31N，e9=27.83mm ΔM9= F9 e9 =27810.31N x27.83mm =0.77KNm F10 =28212.72N，e10=208.6mm ΔM10= F10 e10 =28212.72N x208.6mm =5.89KNm F11 =28527.45N，e11=379.7mm ΔM11= F11 e11 =28527.45N x 379.7mm =10.83KNm ΔMmax=ΔM11=10.83KNm<10%x最大載重力矩 =0.1x80x25=200 KNm ∴未平衡力矩最大值滿足要求。 4.3變幅驅(qū)動機構(gòu)計算 1.選液壓缸 （1）變幅力計算： F 液壓力 Q+q 物品與吊具重力 GB 臂架的重力 Pw 臂架中心處的風(fēng)力 l 液壓缸中心線至鉸點的垂直距離 L 臂架長度 l’ 起升滑輪組拉力至鉸點的垂直距離 m 起升滑輪組倍率 mF 補償滑輪組倍率 nt 轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)速度 R 幅度 β 臂架仰角 α 鋼絲繩偏擺角α=5。 =113.354KN （2）計算液壓缸直徑： D 活塞直徑 P 工作壓力，選用16MP的液壓缸 F 液壓力 選用液壓缸DG—J100C—E1—E D=100mm d=55mm 推力F=125.66KN 最大行程6m 2. 選液壓泵： 全程變幅時間： Rmax 最大幅度 Rmin 最小幅度 v 變幅速度 液壓缸的平均速度： smax 最大行程 smin 最大行程 流量計算： v 液壓缸的運行速度 D 液壓缸的內(nèi)徑 =1478.94ml/s 排量計算： Q 流量 v泵 泵的轉(zhuǎn)速，選用2000r/min 選用泵CBG1024 額定壓力16MP 額定轉(zhuǎn)速2000r/min 最大壓力20MP 最大轉(zhuǎn)速2500r/min 排量50ml/r - 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