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洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 I 1500KG 移動(dòng)式旋臂起重機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 本課題的任務(wù)是 1500KG 移動(dòng)式旋臂起重機(jī)設(shè)計(jì) 懸臂起重機(jī)是懸臂可繞固 定于基座上的定柱回轉(zhuǎn) 或者是懸臂與轉(zhuǎn)柱剛接 在基座支承內(nèi)一起相對于垂直 中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的由立柱和懸臂組成的懸臂起重機(jī) 主要由電起升機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等構(gòu)成 本次設(shè)計(jì)首先 通過對懸臂起重吊結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析 在此分析基礎(chǔ)上提 出了懸臂起重吊的設(shè)計(jì)方案 接著 對主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇 然后 對 各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核 最后 通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了懸臂起 重吊總裝圖及主要零部件圖 通過本次設(shè)計(jì) 鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識 如 機(jī)械原理 機(jī)械設(shè)計(jì) 材料 力學(xué) 公差與互換性理論 機(jī)械制圖等 掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠 熟練使用 AutoCAD 制圖軟件 對今后的工作于生活具有極大意義 關(guān)鍵詞 懸臂起重吊 起升機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 II 1500KG Mobile Jib Crane Design ABSTRACT The task of this project is a small cantilever lifting boom boom cranes are available in a given column rotation around a fixed pedestal or cantilever column and turn rigid support within the base together with respect to the vertical centerline of rotation by consisting of columns and cantilever cranes Mainly by electric lifting mechanism traveling mechanism rotation mechanism and the like The design is first by making the lifting of the cantilever structure and principles of analysis presented in this analysis lifting cantilever design basis Next the main technical parameters were calculated choice then for all the major components has been designed and checked Finally AutoCAD drawing software to draw a cantilever lifting assembly diagram and main parts diagram Through this design the consolidation of the university is expertise such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerances and interchangeability theory mechanical drawing etc mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life KEY WORDS Cantilever Lifting Hoisting mechanism Traveling mechanism Rotating mechanism 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 III 目 錄 第 1 章 緒論 1 1 1 設(shè)計(jì)的背景及意義 1 1 2 起重機(jī)的分類 1 1 3 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)況 2 1 4 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 5 2 1 設(shè)計(jì)要求及分析 5 2 2 方案設(shè)計(jì) 5 2 2 1 起升機(jī)構(gòu) 5 2 2 2 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 5 2 2 3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 6 第 3 章 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 3 1 電動(dòng)葫蘆的選擇 8 3 2 鋼絲繩的選擇 9 3 2 1 鋼絲繩破斷拉力計(jì)算 9 3 2 2 鋼絲繩允許拉力的計(jì)算 9 3 3 卷筒尺寸設(shè)計(jì)及校核 10 3 3 1 卷筒類型及構(gòu)造 10 3 3 2 卷筒直徑 10 3 3 3 卷筒長度 10 3 3 4 卷筒壁厚 11 3 3 5 強(qiáng)度計(jì)算 12 3 4 電動(dòng)機(jī)的選擇 13 3 4 1 電動(dòng)靜功率的計(jì)算 13 3 4 2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 13 3 5 卷筒軸的設(shè)計(jì)及校核 13 3 5 1 初算卷筒軸最小直徑 14 3 5 2 確定各段軸的直徑 長度 14 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 IV 3 5 3 計(jì)算支座反力 14 3 5 4 疲勞計(jì)算 14 3 5 5 靜強(qiáng)度計(jì)算 15 3 6 取物裝置設(shè)計(jì) 15 3 7 懸臂梁的設(shè)計(jì) 17 3 7 1 計(jì)算條件 17 3 7 2 受力計(jì)算 17 第 4 章 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 4 1 選電動(dòng)機(jī) 19 4 1 1 運(yùn)行阻力 19 4 1 2 計(jì)算靜功率 19 4 2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 19 4 3 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間 19 4 4 選擇制動(dòng) 20 4 5 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 20 4 6 選擇減速器 20 第 5 章 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 5 1 載荷計(jì)算 21 5 2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算 23 5 2 1 摩擦阻力矩 23 5 2 2 坡道阻力矩 24 5 2 3 慣性阻力矩 24 5 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 25 5 4 聯(lián)軸器的選擇 26 5 5 制動(dòng)器的選擇 27 5 6 減速器的選擇 27 5 7 開式齒輪的選擇與設(shè)計(jì) 27 5 7 1 選定齒輪類型及基本參數(shù) 27 5 7 2 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 28 5 7 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 30 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 V 5 7 4 幾何尺寸計(jì)算 31 結(jié) 論 32 謝 辭 33 參考文獻(xiàn) 34 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 1 第 1 章 緒論 1 1 設(shè)計(jì)的背景及意義 起重機(jī)械是一種循環(huán) 間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械 主要用于物品的裝卸 一個(gè)工作循 環(huán)一般包括 取物裝置從取物地點(diǎn)由起升機(jī)構(gòu)把物品提起 運(yùn)行 旋轉(zhuǎn)或變幅機(jī) 構(gòu)把物品移位 然后物品在指定地點(diǎn)下降 接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng) 使取物裝置回到 原位 以便進(jìn)行下一次的工作循環(huán) 在兩個(gè)工作循環(huán)之間 一般有短暫的停歇 由此可見 起重機(jī)械工作時(shí) 各機(jī)構(gòu)經(jīng)常是處于起動(dòng) 制動(dòng)以及正向 反向等相 互交替的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的 起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要起重設(shè)備 它對 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 節(jié)省人力 降低建設(shè)成本 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 加快建設(shè)速度 實(shí) 現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用 1 2 起重機(jī)的分類 起重機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分成以下三類 1 梁式型起重機(jī) 可在長方形場地及其上空作業(yè) 多用于車間 倉庫 露天堆場等處的物品裝 卸 有梁式起重機(jī) 橋式起重機(jī) 龍門起重機(jī) 纜索起重機(jī) 運(yùn)載橋等 2 懸臂起重機(jī) 旋臂起重機(jī) 懸臂起重機(jī)有立柱式 壁掛式 平衡起重機(jī)三種形式 柱式懸臂起重機(jī)是懸臂可繞固定于基座上的定柱回轉(zhuǎn) 或者是懸臂與轉(zhuǎn)柱 剛接 在基座支承內(nèi)一起相對于垂直中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的由立柱和懸臂組成的懸臂起重 機(jī) 它適用于起重量不大 作業(yè)服務(wù)范圍為圓形或扇形的場合 一般用于機(jī)床等 的工件裝卡和搬運(yùn) 壁掛起重機(jī)是固定在墻壁上的懸臂起重機(jī) 或者可沿墻上或其他支承結(jié)構(gòu) 上的高架軌道運(yùn)行的懸臂起重機(jī) 壁行起重機(jī)的使用場合為跨度較大 建筑高度 較大的車間或倉庫 靠近墻壁附近處吊運(yùn)作業(yè)較頻繁時(shí)最適合 平衡起重機(jī)俗稱平衡吊 它是運(yùn)用四連桿機(jī)構(gòu)原理使載荷與平衡配重構(gòu)成 一平衡系統(tǒng) 可以采用多種吊具靈活而輕松地在三維空間吊運(yùn)載荷 平衡起重機(jī) 輕巧靈活 是一種理想的吊運(yùn)小件物品的起重設(shè)備 被廣泛用于工廠車間的機(jī)床 上下料 工序間 自動(dòng)線 生產(chǎn)線的工件 砂箱吊運(yùn) 零部件裝配 以及車站 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 碼頭 倉庫等各種場合平衡吊 3 門式起重機(jī) 門式起重機(jī)一般根據(jù)門架結(jié)構(gòu)形式 主梁形式 吊具形式來進(jìn)行分類 按門框結(jié)構(gòu)形式分 a 全門式起重機(jī) b 半門式起重機(jī) c 雙懸臂門 式起重機(jī) d 單懸臂門式起重機(jī) 按主梁結(jié)構(gòu)形式分 a 單主梁門式起重機(jī) b 雙梁橋式起重機(jī) 1 3 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)況 1 國內(nèi)起重機(jī)研究及發(fā)展現(xiàn)況 中國古代灌溉農(nóng)田用的桔槔是臂架型起重機(jī)的雛形 14 世紀(jì) 西歐出現(xiàn)人力 和畜力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂架型起重機(jī) 19 世紀(jì)前期 出現(xiàn)了橋式起重機(jī) 起重機(jī)的重 要磨損件如軸 齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造 并開始采用水力驅(qū)動(dòng) 19 世紀(jì)后期 蒸汽驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)逐漸取代了水力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī) 20 世紀(jì) 20 年代開 始 由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展 以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力裝置的各種 起重機(jī)基本形成 自 1999 年 沉寂了多年的中國起重機(jī)行業(yè)猶如火山爆發(fā) 呈現(xiàn)出快速發(fā)展 的勢頭 一發(fā)不可收拾 出現(xiàn)了連年增長 一浪高過一浪的態(tài)勢 即使是在被稱 為宏觀調(diào)控年的 2004 年也不例外 2006 年 5 月 國內(nèi)企業(yè)制造的最大噸位履帶式起重機(jī) 三一重工的 SCC4000 400t 成功下線 但這個(gè)紀(jì)錄將會(huì)在 2006 年 11 月在上海舉辦的 bauma China 工程機(jī)械展會(huì)上被打破 今后 5 年 我國電網(wǎng)建設(shè)總投資將超過 萬億元 期間 電網(wǎng)建設(shè)投資將占到電力行業(yè)總投資的 50 以上 能基本滿足新建電源輸 配電的需求 在這些大型項(xiàng)目對起重機(jī)的大量需求下 加速了國內(nèi)起重機(jī)市場向 大型化發(fā)展的勢頭 2 國外起重機(jī)研究及發(fā)展現(xiàn)況 a 發(fā)展超大型起重機(jī) 由于各重點(diǎn)工程向大型化發(fā)展 所需構(gòu)件和配套設(shè)備重量不斷增加 對超大 型起重設(shè)備的需求日趨增長 利渤海爾 LTM1800 型是目前世界最大的 AT 產(chǎn)品 起重量 800t 安裝超起裝置后型號變更為 LTM11000D 型 最大起重量增至 1000t 1998 年推出的 LTM1500 型 起重量 500t a 迷你 起重機(jī)大量涌現(xiàn) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 起重機(jī)向微型化發(fā)展 是適應(yīng)現(xiàn)代建設(shè)要求而出現(xiàn)的新趨勢 10 年前開發(fā)的 神鋼 RK70 7t 是世界首臺(tái)裝有下俯式吊臂的 迷你 Mini RT 產(chǎn)品 目前下俯式吊 臂已成為 迷你 起重機(jī)的重要標(biāo)志 這種新概念設(shè)計(jì)已成功移植到德馬泰克 AC25 25t 和加藤 CR 250 25t 等較大噸位起重機(jī)上 b 伸縮臂結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn) 利渤海爾 LTM1090 2 90t 和 LTM1160 2 型 160t AT 產(chǎn)品 采用了裝有 Telematik 單缸自動(dòng)伸縮系統(tǒng)的卵圓形截面主臂 這種卵圓形截面主臂在減輕結(jié) 構(gòu)重量和提高起重性能方面具有良好效果 目前卵圓形吊臂已列入利勃海爾新產(chǎn) 品標(biāo)準(zhǔn)部件 裝有世界最長的 7 節(jié) 84m 卵圓形截面主臂的 LTM1500 型 500t AT 產(chǎn)品 也采用這種單缸伸縮系統(tǒng) c 數(shù)據(jù)總線技術(shù)得到應(yīng)用 利渤海爾 LTM1030 2 型 30t 是世界首臺(tái)裝有數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)的高技術(shù)雙軸 AT 產(chǎn)品 該機(jī)采用 CANBUS 控制域網(wǎng)總線 技術(shù) 完成發(fā)動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng)各功 能塊之間的數(shù)字式數(shù)據(jù)傳輸和電子控制 采用數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng) 可降低起重機(jī) 油耗及排放值 簡化布線 提高整機(jī)可靠性與維修方便性 目前已有多種新機(jī)型 裝有 LSB 系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線 d 靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)進(jìn)入市場 首臺(tái)靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)是原克虜伯公司 1992 年研制的雙軸 KMK2035 型 35t AT 產(chǎn)品 瑞士 Compact Truck 公司 1993 年推出的雙軸 CT2 35t AT 產(chǎn)品是世界第 一臺(tái)投放市場的靜液壓傳動(dòng)起重機(jī) 意大利 Rigo 公司在 1994 年推出了 RT200 20t 靜液壓傳動(dòng) RT 起重機(jī) 據(jù)介紹 某些機(jī)型采用靜液壓傳動(dòng)后 可大 約減重 1 3 e 混合型起重機(jī)得到發(fā)展 過去 10 年中日本 RT 產(chǎn)品居世界領(lǐng)先地位 許多產(chǎn)品裝有傳統(tǒng)型號不具備的 適于公路行駛的驅(qū)動(dòng)裝置 因而可在日本公路合法行駛 這樣就促使用戶對歐美 制造廠商也提出了新要求 據(jù)報(bào)道 1997 年世界 RT 產(chǎn)品總銷量達(dá) 5000 臺(tái) 其 中日本生產(chǎn)了 2800 臺(tái) 美國為 1250 臺(tái) 1 4 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本次是對一移動(dòng)式旋臂起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有 首先 調(diào)查懸臂起重機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)況并對其結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析 在此分 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 4 析基礎(chǔ)上提出了懸臂起重吊的總體設(shè)計(jì)方案 接著 其構(gòu)成的三大主要機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的各零部件 進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與校核 最后 通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了懸臂起重吊總裝圖及主要零部件圖 并且編制本設(shè)計(jì)論文 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 2 1 設(shè)計(jì)要求及分析 設(shè)計(jì)一臺(tái) 1500KG 移動(dòng)式旋臂起重機(jī) 設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)要求 1 額定起重重量 1500KG 2 回轉(zhuǎn)角度 360 3 提升速度 5m min 高度 5m 4 移動(dòng)方式 手動(dòng) 自動(dòng) 2 2 方案設(shè)計(jì) 起重機(jī)根據(jù)功能不同 可分為以下幾個(gè)機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu) 2 2 1 起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)包括 取物裝置 鋼絲繩卷繞系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)裝置等部分 用來實(shí)現(xiàn)物 品上升與下降動(dòng)作 不同的物品 需用不同的取物裝置 其驅(qū)動(dòng)裝置亦稍有不同 但布置方式基本上相同 起升機(jī)構(gòu)包括 取物裝置 鋼絲繩卷繞系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)裝置等部分 用來實(shí)現(xiàn)物 品的上升與下降動(dòng)作 根據(jù)設(shè)計(jì)要求所給參數(shù) 起重量 Q 1 5t 屬于小起重量旋臂起重機(jī) 主要技術(shù) 要求參數(shù)如下 表 2 1 起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 起重量 Q 起升高度 H 跨度 L 起升速度 V 回轉(zhuǎn)速度 轉(zhuǎn)角范圍 1500Kg 5m 3m 5m min 30rad min 360 傳動(dòng)裝置中廣泛采用減速器 它是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立的閉合傳動(dòng)裝置 用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機(jī)的需要 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及分析 直接 選用電動(dòng)葫蘆為起升機(jī)構(gòu) 2 2 2 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要用作水平運(yùn)移物品以及調(diào)整起重機(jī) 小車 的工作位置 通用 橋式起重機(jī)和龍門起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的用途往往是屬于前者 而門座起重機(jī)和裝卸 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 橋的運(yùn)行機(jī)構(gòu)往往是屬于后者 運(yùn)行機(jī)構(gòu)有下列部件組成 電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)裝置 傳動(dòng)軸 聯(lián)軸器和減速器等 制動(dòng)器和車輪組等 在大型起重機(jī)中 為了降低車輪的壓力 提高傳動(dòng)件和支 承件的通用化程度 便于裝配和維修 常采用帶有平衡梁的車輪組 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的 工作速度隨起重機(jī)的用途而定 2 2 3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩大部分組成 前者用來將起重機(jī) 旋轉(zhuǎn)部分支承在固定部位上 后者用來驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)部分相對于固定部分的回轉(zhuǎn) 驅(qū) 動(dòng)裝置的形式與支承裝置形式有一定的的關(guān)系 回轉(zhuǎn)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)支承方式有定 柱式 轉(zhuǎn)柱式 轉(zhuǎn)盤式等幾種 全回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由三部分組成 a 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)機(jī) 他是整機(jī)的傳動(dòng)分流裝 置中的一個(gè)傳動(dòng)元件 在機(jī)械傳動(dòng)中是某根軸 在電力傳動(dòng)中是電動(dòng)機(jī) 在液壓 傳動(dòng)中是液壓馬達(dá) 它的動(dòng)力是由起重機(jī)的總動(dòng)力源 內(nèi)燃機(jī)供給 并經(jīng)過機(jī)械 傳動(dòng) 或電能 或液壓能變換而來的 b 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置 一般是其減速 作用 c 旋轉(zhuǎn)小齒輪 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過它和回轉(zhuǎn)支承裝置上的大齒圈嚙合 以實(shí) 現(xiàn)回轉(zhuǎn)平面的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 1 回轉(zhuǎn)支承裝置 回轉(zhuǎn)支承裝置簡稱回轉(zhuǎn)支承 為起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分提供穩(wěn)定 牢固的支承 并 將回轉(zhuǎn)部分的載荷傳遞給固定部分 在起重機(jī)主要使用柱式和滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支 承裝置 下面介紹滾動(dòng)軸承式和柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 1 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置 起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分固定在大軸承的回轉(zhuǎn)座圈上 而大軸承的固定座圈則與底架或門座的頂面相固結(jié) 2 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置又可分為轉(zhuǎn)柱式和定柱式兩類 圖 6 1 表示定柱式支承 定柱 2 固定在起重機(jī)底座上 起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分支承在定柱 頂部的推力兼徑向軸承 1 上 并可繞定柱中心回轉(zhuǎn) 回轉(zhuǎn)部分的下部分由 4 個(gè)水 平滾輪支承在定柱下部圓形滾道上 定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小 自重和驅(qū)動(dòng)功率較小 能使起重機(jī)重心降低 轉(zhuǎn)柱 式是將定柱式支承的定柱作為起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分 把其回轉(zhuǎn)部分作為固定機(jī)架 轉(zhuǎn) 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 適用于起升高度和工作幅度較大的起重 機(jī) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 綜合比較以上各種回轉(zhuǎn)支承裝置 本設(shè)計(jì)屬于小型起重機(jī) 所以采用定柱式 支承裝置 2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置一般安裝在起重機(jī)的回轉(zhuǎn)部分 電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)最后一級 小齒輪 小齒輪與裝在起重機(jī)回轉(zhuǎn)固定部分上的大齒圈相嚙合 以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 下面是常見的兩種形式的機(jī)械傳動(dòng)裝置 圖 2 1 為臥式電動(dòng)機(jī)與與蝸桿減速器傳動(dòng) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī) 1 經(jīng)聯(lián)軸器 2 由蝸輪蝸桿 3 及極限力矩聯(lián)軸器組成的減速器后 經(jīng)中間齒輪 4 傳動(dòng) 最后 通過回轉(zhuǎn)小齒輪 5 帶動(dòng)整個(gè)旋轉(zhuǎn)架以上部分繞大齒圈回轉(zhuǎn) 這種傳動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)是 工作平穩(wěn) 結(jié)構(gòu)緊湊 傳動(dòng)比大 缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低 圖 2 2 表示立式電動(dòng)機(jī)與立式圓柱齒輪減速器傳動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)是平面尺寸緊湊 傳動(dòng)效率高 比較兩種傳動(dòng)方式 本設(shè)計(jì)選擇圖 2 1 所示傳動(dòng)方式 圖 2 1 臥式電機(jī)與蝸桿減速器傳動(dòng) 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 蝸輪 4 大 小齒輪 5 小齒輪 6 大齒圈 圖 2 2 立柱式電動(dòng)機(jī)與圓柱齒輪減速器傳動(dòng) 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 減速器 4 小齒輪 5 大齒圈 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 第 3 章 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 1 電動(dòng)葫蘆的選擇 由額定起重量為 1 5t 起升高度為 5 米 通過查閱 CD1 型電動(dòng)葫蘆主要技術(shù) 參數(shù) 選擇電動(dòng)葫蘆的型號為 CD8 8 其技術(shù)性能為下表所示 表 3 1 CD8 8 電動(dòng)葫蘆技術(shù)參數(shù) 技術(shù)性能 單位 參數(shù) 起重量 噸 1 5 起升高度 米 5 起重速度 米 分 5 運(yùn)行速度 米 分 20 鋼絲繩直徑 毫米 8 鋼絲繩規(guī)格 GB1102 74 6 37 8 鋼絲繩長度 米 18 工字梁軌道型號 GB706 88 20a 32c 環(huán)形軌道最小曲率半徑 米 2 0 工作級別 M3 結(jié)合次數(shù) 120 min 起重電機(jī)型號 ZDY31 4 額定功率 千瓦 1 5 額定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 1380 額定電流 安培 7 6 運(yùn)行電動(dòng)機(jī)型號 ZDY12 4 額定功率 千瓦 0 4 額定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 1380 電流 安培 1 25 基本尺寸 電動(dòng)小車式 L1 毫米 205 L2 毫米 290 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 技術(shù)性能 單位 參數(shù) f 毫米 956 Bmax 毫米 935 電動(dòng)小車型總重 千克 65 3 2 鋼絲繩的選擇 鋼絲繩是起重機(jī)機(jī)械的重要零件之一 它是一種易于彎曲的撓性件 具有強(qiáng) 度高 撓型好 自重輕 運(yùn)行平穩(wěn) 極少突然斷裂等特點(diǎn) 因而廣泛用于起重機(jī) 的起升機(jī)構(gòu) 變幅機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 也可用于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 3 2 1 鋼絲繩破斷拉力計(jì)算 由 起重吊裝簡易計(jì)算 可知 鋼絲繩破斷拉力計(jì)算公式如下 2 1 biibnFds 4 2 式中 鋼絲繩的破斷拉力 N 鋼絲繩中每一根鋼絲的直徑i 鋼絲繩中每一根鋼絲的總根數(shù)n 鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度 Pa b 鋼絲繩中鋼絲的總斷面面積iF2m 鋼絲繩中的搓捻不均勻引起的受載不均勻系數(shù) 當(dāng)鋼絲繩為 6 37 1 時(shí) 0 82 當(dāng)鋼絲繩為 6 19 1 時(shí) 0 85 本設(shè)計(jì)選用 6 37 1 型鋼絲繩 與以同徑者 6 19 1 型相比較 鋼絲多且細(xì) 則繩的撓性好 而耐磨性稍差 在此基礎(chǔ)上還能滿足我們的需求 所以我們選用 6 37 1 型鋼絲繩 GB1102 74 驗(yàn)算 6 37 1 型 2 2 KNs 73 60482 1702 105 4 3 33max 驗(yàn)算 6 19 1 型 2 3 s 36 0485 170 17 0 4 3 323max 3 2 2 鋼絲繩允許拉力的計(jì)算 通過查閱 起重吊裝簡易計(jì)算 用于機(jī)動(dòng)起重設(shè)備的安全系數(shù) K 為 5 6 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 我們選用較大的安全系數(shù) K 6 滑輪組倍率 則可以的鋼絲繩的允許拉力2 m 為 2 4 KNK Spb1 0673 3 3 卷筒尺寸設(shè)計(jì)及校核 3 3 1 卷筒類型及構(gòu)造 卷筒是起升機(jī)構(gòu)和牽引機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件 起升機(jī)構(gòu)的卷筒是用來卷 繞并儲(chǔ)存鋼絲繩的 卷筒大多用鑄鐵鑄造 大卷筒和單件生產(chǎn)的卷筒 用鋼板焊 接 卷筒承受起升載荷的作用 應(yīng)有做狗剛性的底座予以支承 而卷筒的軸應(yīng)該 是靜定支承 根據(jù)鋼絲繩在卷筒卷繞層數(shù)分為單層卷筒和多層卷筒 卷筒材料采用不低于 HT20 40 的鑄鐵 特殊是可采用 ZG25II ZG35II 鑄鋼或 3 號鋼板焊成 3 3 2 卷筒直徑 卷筒直徑的大小直接影響鋼絲繩的彎曲程度 為保證鋼絲繩壽命 卷筒直徑 不能太小 卷筒直徑必須大于鋼絲繩直徑的一點(diǎn)倍數(shù) 卷筒直徑一般為 2 6 deD10 式中 卷筒卷繞直徑 鋼絲繩中心所在直徑 mm 0 與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲有關(guān)的系數(shù) 1e 鋼絲繩直徑 mm d 帶入數(shù)字得 m1980 為了適當(dāng)?shù)臏p少卷筒的長度 則應(yīng)該選用較大直徑的卷筒 根據(jù) 起 重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 7 表 14 1 選用直徑 D 200 的卷筒 卷筒槽尺寸由表 14 3 得 t1 14 槽底半徑 R 6 7 標(biāo)準(zhǔn)槽 3 3 3 卷筒長度 圖 3 1 是卷筒的大體形狀及尺寸 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 11 圖 3 1 單層繞卷筒長度 2 7 210L 式中 卷筒上車螺旋槽部分的長度 m 無繩槽卷筒端部尺寸 根據(jù)構(gòu)造需要選定 1 固定鋼絲繩所需要的查長度 2 pL32 2 8 pZDmHL 10ax0 式中 最大起升高度 ax 滑輪組倍率 卷繞計(jì)算直徑 由鋼絲繩中心算起的直徑 0 m 為固定鋼絲繩的安全圈數(shù) 1Z5 1 Z 繩槽節(jié)距 pmp 4 2 綜上 帶入數(shù)得 L315 314 0 21 m2 mL4128315210 取 5 3 3 4 卷筒壁厚 2 9 D16 2 06 2 0 取 14 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 3 3 5 強(qiáng)度計(jì)算 卷筒壁中承受復(fù)雜的應(yīng)力 包括起升鋼絲繩拉力纏繞而產(chǎn)生的壓應(yīng)力 鋼絲 繩拉力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力 根據(jù)分析扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力非常小 可忽略不計(jì) 卷筒壁中的應(yīng)力主要是鋼絲繩在卷筒壁上產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力 而當(dāng)卷筒的長度小于 或等于 3 倍卷筒直徑 即當(dāng) 時(shí) 主要計(jì)算壓應(yīng)力 彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力DL3 一般不大于壓應(yīng)力的 所以只計(jì)算壓應(yīng)力是合理的 此時(shí)卷筒內(nèi)表面 15 0 上的最大壓應(yīng)力為 2 10 Smax21pAt壓壓 式中 多層卷繞系數(shù) 該值與鋼絲繩卷繞層數(shù)有關(guān) 應(yīng)力減小系數(shù) 考慮繩圈繞入時(shí)對筒壁有減小作用 一般可取2 0 75 2A 鋼絲繩中最大靜拉力 maxs 卷筒壁厚 可按下列初選 鑄鋼卷筒 d 鑄鐵卷筒 0 1 6 02 D 卷筒繩槽節(jié)距 t 許用壓應(yīng)力 壓 對 鋼 屈服強(qiáng)度 2s 壓 s 對鑄鐵 抗壓強(qiáng)度 5 y 壓 y 所以 2 11 MpaAt 72 389 3872401 4 70Smax21 壓 選用灰鑄鐵 HT200 最小抗拉強(qiáng)度 許用壓應(yīng)力為Pasb M52壓 因?yàn)?所以抗彎強(qiáng)度符合要求 壓壓 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 3 4 電動(dòng)機(jī)的選擇 3 4 1 電動(dòng)靜功率的計(jì)算 2 12 3 27KW0 8612596120VQ 起靜N 式中 起升載荷重量 Kg 起 V 物品上升速度 米 分 機(jī)構(gòu)總效率 一般取 0 8 0 9 0 為了滿足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不過熱要求 對起升機(jī)構(gòu) 可按下式初選相應(yīng)于機(jī) 構(gòu)的 值的電動(dòng)機(jī)功率 jc 2 13 千 瓦 靜電 Nkj 式中 系數(shù) 電 由 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 取 則1 電k KWjc27 3 查 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 選擇電動(dòng)機(jī)型號 選用電動(dòng)機(jī)為 YZ 系列冶金及起重三 相異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)型號為 YZ132M2 6 電動(dòng)機(jī)工作制為 S2 短時(shí)工作制 工作定額為 30 分 額定功率為 4KW 額定轉(zhuǎn)速為 915r min 3 4 2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 電動(dòng)機(jī)工作因?yàn)闇厣l(fā)熱 過高的溫升會(huì)使繞組的絕緣材料加速老化 故 需要對按靜功率選擇的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)熱驗(yàn)算 以控制電動(dòng)機(jī)溫升在容許的范圍內(nèi) 按照工作類型系數(shù)法 由 起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例 9 表 2 9 可知 的等效 25jc 功率為 2 14 靜等 效 N 的值結(jié)合 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 7 表 8 14 和圖 8 37 得 則 87 0 2 75kw3 0 等 效 綜合以上的計(jì)算結(jié)果 所以所選電動(dòng)機(jī)滿足要求 額等 效 3 5 卷筒軸的設(shè)計(jì)及校核 由于卷筒軸的可靠性對起重機(jī)的安全 可靠的工作非常重要 因此應(yīng)十分重 視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度 剛度計(jì)算 卷筒軸的結(jié)構(gòu) 應(yīng)盡可能簡單 合理 應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小 卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度 而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度 此外 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 對較長的軸還需校核軸的剛度 由前面的設(shè)計(jì)可知 卷筒的名義 取卷筒長度 卷筒槽形mD20 70 L 槽底半徑 繩槽尺寸 鋼絲繩允許拉力為 其它mr7 6 t14KNp12 參數(shù)有 28KW卷PT N6 3卷 in 16 4rn卷 選取軸的材料為 45 剛 調(diào)制處理 3 5 1 初算卷筒軸最小直徑 2 18 mnAd18 624 13mi 取軸的最小直徑圓整為 d3 圖 3 2 卷筒心軸結(jié)構(gòu)圖 3 5 2 確定各段軸的直徑 長度 1 2 段和 6 7 段為軸承的位置 直徑 其它各部分直徑按照md63721 結(jié)構(gòu)來取 確定卷筒心md7032 d8043 5405 軸各段長度時(shí) 應(yīng)根據(jù)軸承寬度 卷筒長度和端蓋長度來確定 mL3621 6 7 段為套筒長度 取 L1532 L9543 L54 07 3 5 3 計(jì)算支座反力 NRA 13490032513210 NB68492 心軸右輪轂支承處最大彎矩 mRMBw 03130 3 5 4 疲勞計(jì)算 對于疲勞計(jì)算采用等效彎矩 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 得知等效系數(shù) j 1 1 等效彎矩 Nwd 3 976801 彎曲應(yīng)力 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 15 MPadMw71 58 10396 3 心軸的載荷變化為對稱循環(huán) 由上式知許用彎曲應(yīng)力 軸材料用 45 號鋼 其中 Pab60 Par 43 1 w Pankw8 96 725 81 式中 n 1 6 安全系數(shù) K 應(yīng)力集中系數(shù) 與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù) 當(dāng)零件表面形狀劇烈過x 渡和 零件上開有溝槽時(shí) 以及緊配合區(qū)段 本處取5 2 1 xK5 1 xK 與零件表面加工粗糙度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù) mK 0m 本處 取 15 通過w 3 5 5 靜強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件 其動(dòng)力系數(shù)可由表查得 1 2 c mNMwcw 6 105382 max MPad 4 06153 3axa 許用應(yīng)力 anrw5 1876 通過 故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算通過max w 3 6 取物裝置設(shè)計(jì) 取物裝置能使起重機(jī)順利安全和高效率的工作 應(yīng)盡可能構(gòu)造簡單 質(zhì)量輕 由搬運(yùn)物品形狀不同 取物裝置分為通用專用兩類 通用取無裝置有吊鉤 吊環(huán) 專用取物裝置由抓斗 電磁吸盤 夾鉗等 對于本設(shè)計(jì) 我們選擇吊鉤作取無裝 置 吊鉤是起重機(jī)上極其重要的零件 吊鉤的突然斷裂將造成人身及設(shè)備事故 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 因此對吊鉤的材料和加工 國家有嚴(yán)格規(guī)定 吊鉤按制造方法分鍛造吊鉤和片式 吊鉤 中小起重量的吊鉤一般用優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造而成 大型起重量的吊鉤一般用 片式吊鉤 吊鉤的專用材料有 20 20Mn 34CrMo 34CrNiMo 等 鍛造吊鉤必 須經(jīng)過熱處理 以達(dá)到規(guī)定的機(jī)械性能 片式吊鉤要求鋼板軋制方向與吊鉤受力 方向一致 片式吊鉤比鍛造吊鉤可靠 一般不會(huì)不會(huì)產(chǎn)生突然斷裂 因強(qiáng)度和材 料引起的斷裂只限于起重個(gè)別鋼板 因此易發(fā)現(xiàn)并跟換 也同樣由于強(qiáng)度和材料 不確定性的吊鉤不允許鑄造 焊接制造和修復(fù) 吊鉤的型號可查相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn) 吊鉤的主要尺寸 圖 3 3 是吊鉤鉤身主要尺寸圖 圖 3 3 吊鉤鉤深主要尺寸 吊鉤的主要尺寸是由勾孔直徑 D 來決定的 勾孔直徑 mCp35 0 式中 額定起重量 pCt 帶入數(shù)據(jù)得 2 19 D49 2 35 0 取 m4 其它尺寸 mhl DS5 2 05 12 904 753 7 121 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 3 7 懸臂梁的設(shè)計(jì) 3 7 1 計(jì)算條件 吊重為 1 5 噸 懸臂梁為工字鋼 長度為 3 米 選擇工字鋼材料為 Q235 其 許用應(yīng)力 100MPa 3 7 2 受力計(jì)算 想求出 cd 桿的長度為 L 4527 7mm 3 1 2450 ac 桿的受力分析簡圖如圖 3 4 所示 圖 3 4 ac 桿受力分析圖 設(shè) cd 桿拉力為 F 由平衡方程 0 得AM F 4500mm 4900 4000 0 3 2 2504 F 39441N 3 3 把 F 分解為沿 ac 桿軸線的分量 和垂直于 ac 桿軸線的分量 可見 ac 桿在xFyF ab 段內(nèi)產(chǎn)生壓縮與彎曲的組合變形 F 4500 4527 7 39200N 3 4 x F 500 4527 7 4355N 3 5 y 作 ac 桿的彎矩圖和 ab 段的軸力圖如 3 5 所示 從圖中可以看出 在 b 點(diǎn)左 側(cè)的截面上彎矩為最大 而軸力與其他截面相同 故為危險(xiǎn)截面 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 圖 3 5 ac 桿彎矩圖和 ab 段軸力圖 開始計(jì)算時(shí) 可以先不考慮軸力 發(fā)熱影響 只根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件選取工字NF 鋼 W 19 6 100 196 3 6 maxM 31063cm 查型鋼表 選取 20a 號工字鋼 W 237 A 35 5 選定工字鋼后 32c 同時(shí)考慮軸力 及彎矩的影響 再進(jìn)行強(qiáng)度校核 在危險(xiǎn)截面 b 的下邊緣各點(diǎn)上NF 發(fā)生最大壓應(yīng)力 且為 84MPa 3 7 maxmaxcMAW 3426901 035 7Nm 結(jié)果表明 最大壓應(yīng)力小于許用應(yīng)力 故無需重新選擇截面的型號 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 第 4 章 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要有下列不見組成 電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)裝置 傳動(dòng)軸聯(lián)軸器和減速 器等 制動(dòng)器和車輪組等 4 1 選電動(dòng)機(jī) 4 1 1 運(yùn)行阻力 P 靜 P 摩 P 坡 P 風(fēng) 公斤 P 靜 小車運(yùn)行靜阻力 室內(nèi)運(yùn)行 所以 P 坡 P 風(fēng) 0 P 靜 P 摩 Q G0 K 附 2K d D 輪 22 95 公斤 其中 K 附 1 2 0 015 d 45mm D 輪 100mm 4 1 2 計(jì)算靜功率 N 靜 P 靜 v 120 0 08kw 3 1 式中 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)功率 取 0 9 由于選用的電動(dòng)葫蘆為小車式 配用的電機(jī)功率滿足 所以直接選用 型號 為 ZDY12 4 技術(shù)參數(shù) 4 2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 按照等效功率法 求 JC 25 時(shí)所需的等效功率 N k r 0 85 0 87 0 08 0 06kWx25j 式中 k 工作級別系數(shù) 對于 M3 級 k 0 8525 25 r 系數(shù) 根據(jù)機(jī)構(gòu)平均起動(dòng)時(shí)間與平均工作時(shí)間的比值 t t 查得 qg 一般起升機(jī)構(gòu) t t 0 1 查得 r 0 87qg 由以上計(jì)算結(jié)果 N 故初選電動(dòng)機(jī)能滿足 ex 4 3 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間 滿載運(yùn)行時(shí)電機(jī)的靜力矩 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 0 07kg m i DPMj2輪靜 啟動(dòng)時(shí)間 3 2 GnmkoQjq375 975 01t 其中 22212509 38 07 kgDGDzid 平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 3 3 mnNMe 4 15 q s58 6tq 4 4 選擇制動(dòng) 0 65kg m 375nknv2o975 0t1j GDQ 制制 式中 k 取 1 15 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 選用型號 CL4 4 5 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 制動(dòng)時(shí)間 6 5s 靜制靜制制 MMGD n2vo975 0 3752kt 4 6 選擇減速器 減速器總傳動(dòng)比 3 4 輪n ii min r64D0vn 輪輪 i 22 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 選用 ZQA25 型的減速器 當(dāng)中級工作類型時(shí) 25 自重 100kg 輸出軸直徑為 200mm 軸端長 101mm 0igG1d1l 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 21 第 5 章 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 在于擴(kuò)大機(jī)械的工作范圍 當(dāng)?shù)跤形锲返钠鹬乇奂芾@起 重機(jī)的回轉(zhuǎn)中心的回轉(zhuǎn)時(shí) 就能使物品吊運(yùn)到回轉(zhuǎn)圓所及的范圍以內(nèi) 這種回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)是通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的 本設(shè)計(jì)選擇圖 5 1 所示傳動(dòng)方式 圖 5 1 臥式電機(jī)與蝸桿減速器傳動(dòng) 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 蝸輪 4 大 小齒輪 5 小齒輪 6 大齒圈 5 1 載荷計(jì)算 作用在回轉(zhuǎn)部分上的外載荷包括 回轉(zhuǎn)部分自身重力 起升載荷及其載荷 Q 及其載荷影響 貨載擺動(dòng)時(shí)的水平載荷 各機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)的慣性載荷等 回轉(zhuǎn)機(jī)2 構(gòu)傳動(dòng)零件的計(jì)算決定于電動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)矩 不管作用在起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分的外載荷有多少 包括若干個(gè)向下的載荷和若 干個(gè)水平載荷 總可以簡化成四個(gè)力 一個(gè)沿回轉(zhuǎn)中型鉛垂項(xiàng)下的力 一個(gè)V 沿水平支承輪 滾子 的水平力 一個(gè)繞回轉(zhuǎn)中型的力偶 及一個(gè)作用在某一HT 鉛垂面的力偶矩 其中繞回轉(zhuǎn)中心的力偶 由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩或制動(dòng)MT 器的轉(zhuǎn)矩平衡 鉛垂力 以及力偶 由回轉(zhuǎn)裝置支承 各力的分析計(jì)算如下 V 1 起重機(jī)自重的計(jì)算 總質(zhì)量 4 1 kgtHCaRmp 631 105 63 0232 旋轉(zhuǎn)臂架重量 kgb8 1 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 2 垂直力及傾覆力矩的計(jì)算 圖 5 2 回轉(zhuǎn)臂簡圖 因?yàn)樵诖_定回轉(zhuǎn)支承裝置的動(dòng)態(tài)容量計(jì)算載荷時(shí) 要選取最不利工況 回轉(zhuǎn) 支承裝置的靜態(tài)容量按起重機(jī)靜載荷試驗(yàn)工況進(jìn)行計(jì)算 此時(shí)不計(jì)風(fēng)力 僅考慮 125 試驗(yàn)載荷時(shí)的最大工作載荷 水平載荷較小忽略不計(jì) 所以有 4 2 bQGFV 125 4 3 LRM 式中 最大額定載荷 N 旋臂重力 b 其它回轉(zhuǎn)部分重力 1 帶入?yún)?shù)到公式中得 KNV13 0295138025 mM 2780471 3 支承反力的計(jì)算 采用定柱支承裝置 支承高 滾道直徑 采用前后兩組mh3 D 滾輪裝置 前后兩組滾輪的中心夾角為 每組兩只滾輪 計(jì)八支 上支承采 60 用球面推力軸承 推力軸承的載荷 KNhMFr 45 6932087 Hh 式中 為水平力 此時(shí)水平力只計(jì)風(fēng)力 假設(shè)室內(nèi)無風(fēng) 所以 0 H 每一組水平滾輪的反力 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 23 4 4 KNFNh796 382 164530cos2 4 5 7980 5 2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)計(jì)算包括 回轉(zhuǎn)阻力矩計(jì)算及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 回轉(zhuǎn)阻力包括支承回轉(zhuǎn)裝置中的摩擦力矩 風(fēng)阻力矩 坡道阻力矩 fT wT 慣性阻轉(zhuǎn)矩 等 wT iT 5 2 1 摩擦阻力矩 柱式起重機(jī)摩擦阻力包括推力軸承中的摩擦阻轉(zhuǎn)矩 徑向軸承中的摩擦 fv 阻轉(zhuǎn)矩 及水平輪的摩擦阻轉(zhuǎn)矩 把這些阻力相加的 fr fhT 4 6 fhfrfvfT 1 推力軸承的摩擦組轉(zhuǎn)矩 選用單向推力求軸承 51230 額定載荷 mDd215 150 KNCr24 NdVTvfv 32 35 0 式中 推力軸承所受的軸向力 推力軸承的內(nèi)外平均直徑 v 推力軸承的摩擦系數(shù) 滾動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承 015 15 0 6 2 水平滾輪的摩擦阻轉(zhuǎn)矩按下式計(jì)算 5 11 mNNfDTfr 07 169452 0 5 式中 水平滾輪壓力之和 水平滾輪的當(dāng)量摩擦系數(shù) 對使用滾動(dòng)軸承和對使用滑動(dòng)軸承 f 分別取 08 5 032 f 滾道計(jì)算直徑 當(dāng)滾道固定 水平滾輪沿滾道滾動(dòng)時(shí) 12D 式中 水平滾輪直徑 1D 滾道直徑 2 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 當(dāng)滾輪的回轉(zhuǎn)中心固定 滾道沿水平滾輪滾動(dòng)時(shí) 2D 3 徑向軸承摩擦阻力計(jì)算 選用雙列向心球面滾子軸承 3003126 md0 13 NTfh 62 01 06945 所以總的摩擦力矩為 4 7 fhfrfvf 35 10 37 3 5 2 2 坡道阻力矩 陸地上起重機(jī)由于滾道鋪設(shè)不平或土壤地基沉陷 起重機(jī)的回轉(zhuǎn)中心與鉛垂 線成一夾角 4 8 mNGlT 28 961sin0 295318 sin0 式中 G 回轉(zhuǎn)部分總重力 N 相對于上述重量的重心到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)軸線的距離 0l 起重機(jī)傾斜角 由地形坡度 土壤沉陷或轉(zhuǎn)柱傾斜等引起 起重機(jī)旋轉(zhuǎn)角度 當(dāng) 時(shí)坡道阻轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值 09 5 2 3 慣性阻力矩 起重機(jī)回時(shí)的慣性阻力矩 由繞回轉(zhuǎn)中心線回轉(zhuǎn)的物品慣性阻力矩 和回gQT 轉(zhuǎn)部分的慣性阻力矩 以及機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)零件的慣性阻力矩 組成 gGT m 1 物品繞起重機(jī)起重機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)的慣性阻力矩 gQT NmNtnRFQg 93 215 97205 92 式中 起重機(jī)的額定載荷 N 起吊物品的質(zhì)心至回轉(zhuǎn)中心的水平距離 m 起重機(jī)回轉(zhuǎn)速度 n in r1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)時(shí)間 通?？扇?t sst6 3 2 回轉(zhuǎn)部分慣性阻力矩 4 9 mNtnJTGgQ 1425 967845 9 式中 起重機(jī)部件至回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2kg 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 25 4 10 2 22678430184mkggGlJ 3 作用在電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分的慣性阻力矩 5 18 NtnJTmg 94 15 9215 式中 電動(dòng)機(jī)軸上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 聯(lián)軸器 制動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2k 考慮除電動(dòng)機(jī)以外其他轉(zhuǎn)動(dòng)零件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系數(shù) 2 1 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 mnmin r 機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)間 ts 綜上 總的慣性阻力矩 為 iT 4 11 NTgmGgQi 94 3075 14293 1 5 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率的等效載荷是將各種等效轉(zhuǎn)矩予以合成 他們包括 摩擦 阻轉(zhuǎn)矩 坡道阻轉(zhuǎn)矩 風(fēng)力等效轉(zhuǎn)矩及貨載擺動(dòng)的等效轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的等效功率為 4 12 aIwfceq TTnP mxa7 095 式中 由貨載擺角為 產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)阻力矩 aI 起重機(jī)回轉(zhuǎn)速度 cn in r 機(jī)構(gòu)效率 當(dāng)采用齒輪傳動(dòng)時(shí) 85 0 按照上式 帶入數(shù)值后可得 kwPeq 93 362 9567 03158 90 根據(jù) 的值初選電動(dòng)機(jī) 查 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 3 表 12 7 選擇 YZRe 電動(dòng)機(jī) 額定功率為 機(jī)座號為 132M2 同步轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)KW7 min 10r 動(dòng)慣量為 0 07 轉(zhuǎn)子繞組開路電壓為 185 電動(dòng)機(jī)過載能力計(jì)算 4 13 aIwfMcn TTmHP mxa095 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 26 式中 考慮電壓降及最大力矩誤差的系數(shù) H 機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的個(gè)數(shù) m 基準(zhǔn)接電持續(xù)率下允許的過載轉(zhuǎn)矩倍數(shù) M 帶入值后的得 KWPP en 7 35 13608 956273 1085 2901 所以電動(dòng)機(jī)過載能力足夠 5 4 聯(lián)軸器的選擇 機(jī)構(gòu)的總速比為 4 14 100 nim 式中 機(jī)構(gòu)總的傳動(dòng)比 i 電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速 mmin r 回轉(zhuǎn)速度 ni 以上的速比僅為大約值 因?yàn)樵谶x擇減速器時(shí)還要做些調(diào)整 因此這里電動(dòng) 機(jī)的速度用同步轉(zhuǎn)速 高速軸的聯(lián)軸器可根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出尺寸選擇然后校驗(yàn) 123M 電動(dòng)機(jī)的輸出軸為圓柱形 直徑為 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例 選擇38 MLLE 梅花帶制動(dòng)輪聯(lián)軸器 聯(lián)軸器型號為 MLL25 200 允許的最大的轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 mNT 40205 mkg 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為 NnPTm 35 17 9 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總速比是很大的 除去低速及針輪傳動(dòng)和開式齒輪傳動(dòng) 一般 此級速比為 6 10 也還是比較大的 對本例 若取低速級的速比為 則8 1 i 減速器總速比為 由上面可知 聯(lián)軸器的允許轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩36 12 i 的 11 倍多 因此強(qiáng)度是足夠的 5 5 制動(dòng)器的選擇 4 15 max1 Tb 式中 制動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 ax nTT4 3 82max 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 27 則可得 4 16 mNTn 58 163 3 max 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 b 23 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例 選擇 型液力推桿制動(dòng)器 制動(dòng)輪直 08EYWZ 徑為 最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 20N 5 6 減速器的選擇 從 5 4 的計(jì)算中得出減速器的傳動(dòng)比 上網(wǎng)查詢選擇減速器型號63 12 i 為 SF87R57DT80N4 此減速器采用模塊化設(shè)計(jì) 傳動(dòng)比覆蓋范圍廣 分配精細(xì) 合理 外形設(shè)計(jì)適合全方位的萬能安裝配置 其傳動(dòng)比為 113 3 公稱轉(zhuǎn)速 公稱輸入功率為 min 1460rn KW6 4 5 7 開式齒輪的選擇與設(shè)計(jì) 5 7 1 選定齒輪類型及基本參數(shù) 1 選擇直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2 根據(jù)懸臂起重機(jī)工作環(huán)境 選擇 4 級精度 GB10095 88 3 材料選擇 小齒輪材料選 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 硬度為 241 269HB 大齒輪的 外形比較大選用鑄鋼 ZG310 570 調(diào)質(zhì)處理 硬度為 175 210HB 4 初選小齒輪齒數(shù) 開式齒輪傳動(dòng) 由于齒數(shù)主要為磨損失效 為使輪齒不 止過小 故小齒輪不宜選用過多的齒數(shù) 一般可取 Z 17 25 取 Z 20 則大11 齒輪的齒數(shù) Z 75 20 135 取 Z 135 22 m 齒輪是抗彎能力的重要標(biāo)志 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)暫初選 m 4mza310 5 4 21 5 7 2 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn) 6 公式 321 2 HEdaZuKTd 1 確定公式中的各計(jì)算設(shè)置 1 選載荷系數(shù)常用值為 1 2 2 取 K 1 2 2 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 28 已知 F 10 KN 減速機(jī)e T 10 10 4m 4 10大 34mN 小齒輪轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算 T 小 10 54 73 3 取齒寬系數(shù) 根據(jù)參考文獻(xiàn) 6 第 3 卷 齒輪非對稱布置 的推薦值 d d 選用 0 6d 4 齒數(shù)比 u 傳動(dòng)比 i 5 查參考 4 表 11 6 的材料的彈性影響系數(shù) Z 188 9MpaE2 1 6 查參考文獻(xiàn) 3 圖 10 21 按齒面硬度查小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa01lim MPa502lim 7 查參考文獻(xiàn) 3 式 10 13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 按工作壽命 15 年 每年 工作 300 天 每天 5 小時(shí)計(jì)算 小齒輪的轉(zhuǎn)速 in r846 1930i 減電n7105 60 hiijLN 式中 J 齒輪每轉(zhuǎn)一周時(shí) 同一齒輪面嚙合的次數(shù) 查參考文獻(xiàn) 3 查的接觸疲勞壽命5 72 10 24 0 i 97 1HNK2HN 8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為 1 安全系數(shù) S 1 由參考文獻(xiàn) 3 式中 10 12 得 MPaSHN5826097 1lim1 K 2li2H 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 1 計(jì)算小齒輪圓直徑 代入 中較小的值 td1 H 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 29 mZuKTdHEdt 74 5 918 6 0123 132 2721 3 計(jì)算齒寬 b mbt 4 76 01 4 計(jì)算齒寬與齒高之比 h 模數(shù) 齒高 h 2 25m 2 25 3 7 8 325mmtm7 32041 z t 所以 hb 5 8 5 計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) V 1 48m s 4 級精度 由參考文獻(xiàn) 4 表 11 5 查的動(dòng)載荷系數(shù) 1 VK 直齒輪 1 FaH 由表 11 4 查的使用系數(shù) 1 A 由表 11 7 查的齒向載荷分布系數(shù) 31 HK 由 查圖 10 13 得 3 5 HKhb 25 F 故載荷系數(shù) 41 31 HVA 6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓 由參考文獻(xiàn) 3 式 10 10a 得 mKidt 7 82 14731 7 計(jì)算模數(shù) 93 2081zmt 5 7 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 由文獻(xiàn) 4 11 14 公式得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321 FYdZKTSa 1 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值 1 由文獻(xiàn) 4 圖 11 14 查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的 501MPaFE 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 30 彎曲疲勞強(qiáng)度極限為 3802MPaFE 2 由文獻(xiàn) 1 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 86 01 FNK8 02FN 3 計(jì)算彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 由文獻(xiàn) 1 式得 PaSKFFEN 34 1508611 M86 2 22 4 計(jì)算載荷系數(shù) OK34 1 1 FVAK 由表 10 5 查得 972aY82Fa 5 查取齒形系數(shù) 由表 10 5 查得 5 1Sa9 12sa 6 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 5 查得 1 saY7 2sa 7 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 FS 0147 375291 FSa 01634 8 23791 YSaF 大齒輪的數(shù)值比較大 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 8 30164 176 04852 32321 FYdZKTmSa 對比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算的模數(shù) 由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力 而齒 面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力 僅與齒輪直徑有關(guān) 可取由彎曲強(qiáng)度所得的 模數(shù) 4 14 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m 4mm 按彎曲疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算得 小齒輪齒數(shù) 取 zmd7 81 68 1947 1 mdZ 20 大齒輪齒數(shù) 135207 62 Z 取 Z 135 2 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 31 這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng) 既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 又滿足了齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度 并做到結(jié)構(gòu)緊湊 避免浪費(fèi) 5 7 4 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 mZd80241 mZd540132 2 計(jì)算齒頂圓直徑 1 aah 54822 aah 3 計(jì)算中心距 31025481 d 4 計(jì)算齒輪寬度 由于減速機(jī)的輸出軸長 50 所以選擇 取 501mB 51 mB02 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 32 結(jié) 論 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程 可以說是我們大學(xué)所 學(xué)專業(yè)知識的一次綜合考察和評定 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我們對以前所學(xué)的專業(yè) 知識有了一個(gè)總體的認(rèn)識與融會(huì)貫通 例如我們在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要用到所學(xué)的工 程制圖 材料力學(xué) 機(jī)械工程材料 機(jī)械設(shè)計(jì) 極限配合與公差以及CAD計(jì)算機(jī) 輔助制圖等基礎(chǔ)的專業(yè)知識 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中 不僅使我們熟悉了舊的的知 識點(diǎn) 還使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒有注意的細(xì)節(jié)問題 而這些細(xì)節(jié)問題恰恰是決定 我們是否能夠成為一名合格的機(jī)械技術(shù)人才的關(guān)鍵所在 此外 我感覺兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識面 使我學(xué)到了許多 知識 不僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識 在做設(shè)計(jì)的過程中 由于需要用到課本外的知 識 這要求我們上網(wǎng)或者到圖書館等查閱資料 例如在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案時(shí)就需要我們 對提升裝置的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選擇合適的傳動(dòng)方式 由于 以前沒有注意此方面的問題 所以必須通過實(shí)踐認(rèn)識和查閱資料才能做到更好 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 謝 辭 從基礎(chǔ)課到專業(yè)課四五十門 但這都是零散的 成塊吸收 而最終的畢業(yè)設(shè) 計(jì)就是把這些零散 成塊的知識有條理 系統(tǒng)化 綜合運(yùn)用 達(dá)到檢驗(yàn)所學(xué)程度 的目的 既是對綜合運(yùn)用知識的能力的培養(yǎng) 又是為將來走上工作崗位的做的一 次實(shí)戰(zhàn)模擬 課題對我來說是陌生的 因?yàn)槠綍r(shí)接觸這方面的知識很少 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程 中 我學(xué)會(huì)了如何把所學(xué)的知識應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去 不是單一的設(shè)計(jì)一件東西 而 是要靈活運(yùn)用 舉一反三 能運(yùn)用到別的設(shè)計(jì)中去 不過 在設(shè)計(jì)上還有很多缺 陷 需要進(jìn)一步完善 希望各位領(lǐng)導(dǎo)和老師提出意見 批評指正 使以后不在犯 同樣的錯(cuò)誤 不斷成熟 進(jìn)步 在此我感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的孜孜不倦的教悔和 熱心幫助 經(jīng)過了近 3 個(gè)月的時(shí)間 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于作完了 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我尊 敬的老師們和我的同學(xué)給予了我很大的幫助 在此我深表感謝 沒有他們的幫助 我很難將這次畢業(yè)設(shè)計(jì)做好 我更加感謝的我的指導(dǎo) 在我的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中都 給予了我很大的支持和幫助 在此 我對老師衷心的說一聲謝謝 我還要感謝院 里的領(lǐng)導(dǎo) 因?yàn)槭撬麄優(yōu)槲姨峁┝诉@