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I 摘 要 橋式起重機(jī)是一種重要的物料搬運(yùn)機(jī)械 橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架 上的軌道縱向運(yùn)行 起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行 構(gòu)成一矩形的工作 范圍 就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料 不受地面設(shè)備的阻礙 橋式起重 機(jī)可分為普通橋式起重機(jī) 簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī) 3 種 本文講述了 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁的設(shè)計(jì) 首先 通過(guò)對(duì)橋式起重機(jī)總體構(gòu)成及工作原理進(jìn)行分析 在此分析基礎(chǔ)上提出了橋式起重 機(jī)各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 接著 對(duì)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)各主要構(gòu)成件并進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核 然后 對(duì)主梁行了設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 最后 通過(guò) AutoCAD 制圖軟件繪制了本橋式起 重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁裝配圖及主要零件圖 通過(guò)本次設(shè)計(jì) 鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí) 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 掌握了起重機(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(duì)今后的工作于生活具有極大意義 關(guān)鍵字 起重機(jī) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 主梁 設(shè)計(jì) II Abstract Bridge crane is a kind of important material handling machinery Bridge crane bridge laying along the elevated track in the vertical sides of runs heavy cart along the laying on the bridge transverse running track constitute a rectangular scope of work you can make full use of space below the bridge lifting material from the ground equipment hindered Bridge crane can be divided into ordinary bridge crane simple beam bridge crane and metallurgical special bridge crane 3 This paper describes the design of 10T and 10 5m span bridge crane girder and the transmission mechanism First of all through the bridge crane overall composition and working principle analysis this analysis is proposed based on the mechanism of bridge crane design scheme then trolley traveling mechanism of the main components and the design and verification then on the main beam the design and strength check Finally through the AutoCAD drawing software drawn the bridge type crane drive mechanism and assembly diagram of main girder and main parts figure Through the design the consolidation of the University of the professional knowledge such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerance and interchangeability theories mechanical drawing master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work in life is of great significance Keywords Crane Operating mechanism Main beam Design III 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒 論 1 1 1 選題背景及意義 1 1 2 橋式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀 1 1 3 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 2 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 5 2 1 設(shè)計(jì)要求 5 2 2 方案設(shè)計(jì) 5 2 2 1 起升機(jī)構(gòu)布置方案 5 2 2 2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方案 5 2 2 3 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方案 6 第 3 章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 3 1 設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則 7 3 2 總體參數(shù)計(jì)算 7 3 2 1 傳動(dòng)方案確定 7 3 2 2 車輪 軌道的選擇與驗(yàn)算 7 3 2 3 運(yùn)行阻力計(jì)算 9 3 3 驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與驗(yàn)算 9 3 3 1 選擇電動(dòng)機(jī) 9 3 3 2 減速器的選擇 10 3 4 其他附件的選擇 13 3 4 1 制動(dòng)器的選擇 13 3 4 2 聯(lián)軸器的選擇 14 3 4 3 緩沖器的選擇 14 3 4 4 浮動(dòng)軸的驗(yàn)算 15 第 4 章 主梁的設(shè)計(jì) 17 4 1 總體橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 4 1 1 箱形雙梁橋架的構(gòu)成 17 4 1 2 箱形雙梁橋架的選材 17 4 2 主梁總體參數(shù)計(jì)算 17 4 3 主梁的受力分析 19 4 3 1 計(jì)算載荷確定 19 IV 4 3 2 主梁垂直最大彎矩 20 4 3 3 主梁水平最大彎矩 20 4 4 主梁的校核計(jì)算 21 4 4 1 強(qiáng)度驗(yàn)算 21 4 4 2 垂直剛度驗(yàn)算 22 4 4 3 水平剛度驗(yàn)算 22 4 5 主要焊縫的計(jì)算 23 4 6 焊接工藝設(shè)計(jì) 23 總 結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 27 附錄 28 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 1 1選題背景及意義 起重機(jī)械用來(lái)對(duì)物料作起重 運(yùn)輸 裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備 它可以完 成靠人力無(wú)法完成的物料搬運(yùn)工作 減輕人們的體力勞動(dòng) 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 在工 廠 礦山 車站 港口 建筑工地 倉(cāng)庫(kù) 水電站等多個(gè)領(lǐng)域部門(mén)中得到了廣泛的 使用 隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大 特別是現(xiàn)代化 專業(yè)化的要求 各種專門(mén)用途的 起重機(jī)相繼產(chǎn)生 在許多重要的部門(mén)中 它不僅是生產(chǎn)過(guò)程中的輔助機(jī)械 而且已 成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備 它的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積 極的促進(jìn)作用 起重機(jī)械是起升 搬運(yùn)物料及產(chǎn)品的機(jī)械工具 起重機(jī)械對(duì)于提高 工程機(jī)械各生產(chǎn)部門(mén)的機(jī)械化 縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本 起著非常重要的作 用 在高層建筑 冶金 華工及電站等的建設(shè)施工中 需要吊裝和搬運(yùn)的工程量日 益增多 其中不少組合件的吊裝和搬運(yùn)重量達(dá)幾百噸 因此必須選用一些大型起重 機(jī)進(jìn)行吊裝工作 通常采用的大型起重機(jī)有龍門(mén)起重機(jī) 門(mén)座式起重機(jī) 塔式起重 機(jī) 履帶起重機(jī) 輪式起重機(jī)以及在廠房?jī)?nèi)裝置的橋式起重機(jī)等 在道路 橋梁和水利電力等建設(shè)施工中 起重機(jī)的使用范圍更是極為廣泛 無(wú) 論是裝卸設(shè)備器材 吊裝廠房構(gòu)件 安裝電站設(shè)備 吊運(yùn)澆注混凝土 模板 開(kāi)挖 廢渣及其他建筑材料等 均須使用起重機(jī)械 尤其是水電工程施工 不但工程規(guī)模 浩大 而且地理?xiàng)l件特殊 施工季節(jié)性強(qiáng) 工程本身又很復(fù)雜 需要吊裝搬運(yùn)的設(shè) 備 建筑材料量大品種多 所需要的起重機(jī)數(shù)量和種類就更多 在電站廠房及水工 建筑物上也安裝各種類型的起重機(jī) 供檢修機(jī)組 起閉雜們及起吊攔污柵之用 在這些起重機(jī)中 橋式起重機(jī)是生產(chǎn)批量最大 材料消耗最多的一種 由于這 種起重機(jī)行駛在高空 作業(yè)范圍能掃過(guò)整個(gè)廠房的建筑面積 因而受到用戶的歡迎 得到很大的發(fā)展 1 2橋式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀 目前 在工程起重機(jī)械領(lǐng)域 歐洲 美國(guó)和日本處于領(lǐng)先地位 歐洲作為工程 起重機(jī)的發(fā)源地 輪式起重機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平最高 該地區(qū)的工程起重機(jī)械業(yè)主要生 產(chǎn)全地面起重機(jī) 履帶式起重機(jī)和緊湊型輪胎起重機(jī) 也生產(chǎn)少量汽車起重機(jī) 其 中 全路面起重機(jī) 履帶起重機(jī)以中大噸位為主 緊湊型輪胎起重機(jī)則以小噸位為 主 汽車起重機(jī)一般為通用底盤(pán)組裝全地面上車 即以改裝為主 其產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn) 性能高 可靠性高 產(chǎn)品銷往全球 美國(guó)工程起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)水平相對(duì)落后于歐洲 不過(guò)近年來(lái) 美國(guó)工程起重機(jī) 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 2 械業(yè)通過(guò)收購(gòu)和合并手段 得以蓬勃發(fā)展 目前該地區(qū)主要生產(chǎn)輪胎起重機(jī) 履帶 式起重機(jī) 全路面起重機(jī)和汽車起重機(jī) 主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司 特點(diǎn)是 技術(shù)較先進(jìn) 性能較高 可靠性能高 其中汽車底盤(pán)技術(shù)和全路面技術(shù)領(lǐng)先于歐洲 產(chǎn)品主要銷往美洲地區(qū)和亞太地區(qū) 日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó) 輪式起重機(jī)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚 起步于 20 世紀(jì) 70 年代 但是發(fā)展速度很快 很受亞太市場(chǎng)歡迎 此外 日本還通過(guò)收購(gòu) 手段更新生產(chǎn)技術(shù) 如日本多田野通過(guò)收購(gòu)德國(guó)法恩底盤(pán)公司 發(fā)展全路面技術(shù) 日本工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)汽車起重機(jī) 履帶起重機(jī) 越野輪胎起重機(jī)和全路面 起重機(jī) 其中 越野輪胎起重機(jī)的產(chǎn)量最大 汽車起重機(jī)的產(chǎn)量次之 呈減少趨勢(shì) 全路面起重機(jī)的產(chǎn)量最少 呈上升趨勢(shì) 主要生產(chǎn)企業(yè)包括多田野 加藤 神鋼 日立和小松等 產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)水平和性能較高 但可靠性落后于歐美 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快 生產(chǎn)和生活各個(gè)領(lǐng)域的建設(shè)規(guī)模的逐年擴(kuò)大 也促進(jìn)了施工機(jī)械化程度的迅速提高 先進(jìn)的施工機(jī)械已成為加快施工速度 保證 工程質(zhì)量和降低成本的物質(zhì)保證 起重機(jī)行業(yè)也因此得到了很大的發(fā)展 為促進(jìn)社 會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的發(fā)展 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 充分發(fā)揮其中運(yùn)輸機(jī)械的作用是具有重 要意義的 1 3橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 橋式起重機(jī)是一種重要的物料搬運(yùn)機(jī)械 橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架 上的軌道縱向運(yùn)行 起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行 構(gòu)成一矩形的工作 范圍 就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料 不受地面設(shè)備的阻礙 橋式起重 機(jī)可分為普通橋式起重機(jī) 簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī) 3 種 物料搬運(yùn)成了人類生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分 距今已有五千多年的發(fā)展歷史 隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大 自動(dòng)化程度的提高 作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代 化生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣 作用愈來(lái)愈大 對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高 起重機(jī) 正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革 大型化和專業(yè)化 模塊化和組合化 輕型化和多元化 自動(dòng)化和智能化 成套化和系統(tǒng)化以及新型化和實(shí)用化是這場(chǎng)變革得主題 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展 我國(guó)橋式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也 越發(fā)激烈 橋式起重機(jī)行業(yè)在國(guó)內(nèi)需求旺盛和出口快速增長(zhǎng)的帶動(dòng)下 依然保持高 速發(fā)展 產(chǎn)品幾近供不應(yīng)求 盡管我國(guó)起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速 但是國(guó)內(nèi)起重機(jī)仍缺 乏競(jìng)爭(zhēng)力 從技術(shù)實(shí)力看 與歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比 中國(guó)的技術(shù)實(shí)力還有一定差 距 目前 過(guò)內(nèi)大型起重機(jī)尚不具備大量生產(chǎn)能力 從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看 由于技術(shù)能力 所限 中國(guó)起重機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也不完善 難以同國(guó)外匹敵 橋式起重機(jī)可分為以下幾類 1 通用橋式起重機(jī) 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 3 抓斗橋式起重機(jī) 抓斗橋式起重機(jī)的裝置為抓斗 以鋼絲繩分別聯(lián)系抓斗起升 起升機(jī)構(gòu) 開(kāi)閉 機(jī)構(gòu) 主要用于散貨 廢舊鋼鐵 木材等的裝卸 吊運(yùn)作業(yè) 這種起重機(jī)除了起升 閉合機(jī)構(gòu)以外 其結(jié)構(gòu)部件等與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同 電磁橋式起重機(jī) 電磁橋式起重機(jī)的基本構(gòu)造與吊鉤橋式起重機(jī)相同 不同的是吊鉤上掛 1 個(gè)直 流起重電磁鐵 又稱為電磁吸盤(pán) 用來(lái)吊運(yùn)具有導(dǎo)磁性的黑色金屬及其制品 通常 是經(jīng)過(guò)設(shè)在橋架走臺(tái)上電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或裝在司機(jī)室內(nèi)的可控硅直流箱將交流電源變 為直流電源 然后再通過(guò)設(shè)在小車架上的專用電纜卷筒 將直流電源用撓性電纜送 到起重電磁鐵上 通用吊鉤橋式起重機(jī) 通用吊鉤橋式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu) 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu) 電氣控制系統(tǒng)及司機(jī)室組成 取物裝置為吊鉤 額定起重量為 10t 以下的多為 1 個(gè) 起升機(jī)構(gòu) 16t 以上的則多為主 副兩個(gè)起升機(jī)構(gòu) 這類起重機(jī)能在多種作業(yè)環(huán)境中 裝卸和搬運(yùn)物料及設(shè)備 兩用橋式起重機(jī) 兩用橋式起重機(jī)有 3 種類型 抓斗吊鉤橋式起重機(jī) 電磁吊鉤橋式起重機(jī)和抓 斗電磁橋式起重機(jī) 其特點(diǎn)是在一臺(tái)小車上設(shè)有兩套各處獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu) 一套為 抓斗用 一套為吊鉤用 或一套為電磁吸盤(pán)用一套為吊鉤用 或一套為抓斗用一套為 電磁吸盤(pán)用 三用橋式起重機(jī) 三用橋式起重機(jī)是一種多用的起重機(jī) 其基本構(gòu)造與電磁橋式起重機(jī)相同 根 據(jù)需要可以用吊鉤吊運(yùn)重物 也可以在吊鉤上掛一個(gè)馬達(dá)抓斗裝卸物料 還可以把 抓斗卸下來(lái)再掛上電磁盤(pán)吊運(yùn)黑色金屬 故稱為三用橋式 可換 起重機(jī) 這種起重 機(jī)適用于經(jīng)常變換取物裝置的物料場(chǎng)所 雙小車橋式起重機(jī) 這種起重機(jī)與吊鉤橋式起重機(jī)基本相同 只是橋架上裝有兩臺(tái)起重量相同的小 車 這種機(jī)型用于吊運(yùn)與裝卸長(zhǎng)形物件 2 電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī) 其特點(diǎn)是橋式起重機(jī)的起重小車用自行式電動(dòng)葫蘆代替 或者用固定式電動(dòng)葫 蘆作起重小車的起升機(jī)構(gòu) 小車運(yùn)行 大車運(yùn)行等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置也盡量與電動(dòng)葫 蘆部件通用化 因此 與上述通用橋式起重機(jī)相比 電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)雖然一 般起重量較小 工作速度較慢 工作級(jí)別較低 但其自重輕 能耗較小 易采用標(biāo) 準(zhǔn)產(chǎn)品電動(dòng)葫蘆配套 對(duì)廠房建筑壓力負(fù)載較小 建筑和使用經(jīng)濟(jì)性都較好 因此 在中小起重量范圍的一般使用場(chǎng)合使用越來(lái)越廣泛 甚至有替代某些通用橋式起重 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 4 機(jī)的趨勢(shì) 電動(dòng)梁式起重機(jī) 其特點(diǎn)是用自行式電動(dòng)葫蘆替代通用橋式起重機(jī)的起重小車 用電動(dòng)葫蘆的運(yùn) 行小車在單根主梁的工字鋼下翼緣上運(yùn)行 跨度小時(shí)直接用工字鋼作主梁 跨度大 時(shí)可在主梁工字鋼的上面再作水平加強(qiáng) 形成組合斷面主梁 其主梁可以是單根主 梁 電動(dòng)單梁式起重機(jī) 也可以是兩根主梁 電動(dòng)雙梁式起重機(jī) 其橋架可以是像通 用橋式起重機(jī)那樣通過(guò)運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上 也可以通過(guò)運(yùn)行裝置懸掛 在房頂下面的架空軌道上 懸掛式 電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī) 其特點(diǎn)是固定式電動(dòng)葫蘆裝在小車上作起升機(jī)構(gòu) 小車運(yùn)采用行機(jī)構(gòu)也多采用 電動(dòng)葫蘆零部件作成簡(jiǎn)單的構(gòu)造形式 小車也極為簡(jiǎn)便輕巧 其整體高度小 小車 及橋架自重輕 重心低 有很廣泛的使用適應(yīng)性 箱形雙梁橋式起重機(jī)是由一個(gè)有兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架 在橋架上運(yùn)行起重小車 可起吊和水平搬運(yùn)各類物體 它適用于機(jī)械加工和裝配車間 料場(chǎng)等場(chǎng)合 橋架的結(jié)構(gòu)主要有箱形結(jié)構(gòu) 空腹桁架式結(jié)構(gòu) 偏軌空腹箱形結(jié)構(gòu)及 箱形單主梁結(jié)構(gòu)等 5 80 噸中小起重量系列起重機(jī)一般采用箱形結(jié)構(gòu) 且為保證起 重機(jī)穩(wěn)定 選擇箱形雙梁結(jié)構(gòu)作為橋架結(jié)構(gòu) 為了操縱和維護(hù)的需要 在傳動(dòng)側(cè)走 臺(tái)的下面裝有司機(jī)室 司機(jī)室有敞開(kāi)式和封閉式兩種 一般工作環(huán)境的室內(nèi)采用敞 開(kāi)式的司機(jī)室 在露天或高溫等惡劣環(huán)境中使用封閉式的司機(jī)室 箱形雙梁橋架具 有加工零件少 工藝性好 通用性好等優(yōu)點(diǎn) 橋架結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)其工作類型和使用環(huán) 境溫度等條件 按照有關(guān)規(guī)定來(lái)選 用鋼材 橋式起重機(jī)一般由裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架 裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的 起重小車 電氣設(shè)備 司機(jī)室等幾個(gè)大部分組成 外形像一個(gè)兩端支撐在平行的兩 條架空軌道上平移運(yùn)行的單跨平板橋 起升機(jī)構(gòu)用來(lái)垂直升降物品 起重小車用來(lái) 帶著載荷作橫向運(yùn)動(dòng) 橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)用來(lái)將起重小車和物品作縱向移動(dòng) 以 達(dá)到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成三維空間里作搬運(yùn)和裝卸貨物用 橋式起重機(jī)是使用最廣泛 擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī) 其額定起重 量從幾噸到幾百噸 最基本形式是通用吊鉤橋式起重機(jī) 其他形式的橋式起重機(jī)基 本上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來(lái)的 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 5 第 2章 總體方案設(shè)計(jì) 2 1設(shè)計(jì)要求 本次起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)要求如下 10T 跨度 10 5m 小車軌距 2 5m 起升高度 16m 工作級(jí)別 A5 A6 主起升 速度 M5 10m min 大車運(yùn)行速度 M5 71m min 小車運(yùn)行速度 M5 32m min 最 大輪壓 103kN 參考鋼軌 P43 2 2方案設(shè)計(jì) 一個(gè)正常起重機(jī)由運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu) 橋架金屬結(jié)構(gòu)和電力設(shè)施組成 其中 運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)是使物體作升降及水平方向上的移動(dòng) 以此來(lái)完成一個(gè)周期運(yùn) 動(dòng) 橋架金屬結(jié)構(gòu)是根據(jù)起重機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的 像運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu) 被掉 重物 橋架本身等這些重力將作用在金屬結(jié)構(gòu)上并要滿足一定條件下載荷的要求 電力設(shè)施為起重機(jī)提供動(dòng)力來(lái)源 并相應(yīng)提供一些輔助功能 2 2 1 起升機(jī)構(gòu)布置方案 本起升機(jī)構(gòu)由吊鉤 鋼絲繩 制動(dòng)器 減速器 電動(dòng)機(jī)等部分組成 其中有些 零件采用標(biāo)準(zhǔn)件 起升機(jī)構(gòu)的連接方式為 電動(dòng)機(jī)依靠聯(lián)軸器同減速器進(jìn)行連接 再經(jīng)過(guò)減速器 與卷筒相連 而卷筒上的鋼絲繩因?yàn)檫B著吊鉤而使物體可以進(jìn)行升降 起升機(jī)構(gòu)需先確定技術(shù)參數(shù)方可考慮布置方案 主要的標(biāo)準(zhǔn)件根據(jù)計(jì)算進(jìn)行選 用 而非標(biāo)準(zhǔn)件要對(duì)零件受彎矩 剪力和組合載荷等情況進(jìn)行考慮 布置方案如圖 2 1 所示 圖 2 1 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2 2 2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方案 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 6 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)依靠電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器相連 并通過(guò)減速器 低速聯(lián)軸器與小車主 動(dòng)輪進(jìn)行連接 起重小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的功能是讓小車在水平方向進(jìn)行移動(dòng) 使被吊重物能改變工 作位置從而滿足不同要求 而被吊重物又可通過(guò)小車傳遞載荷 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)分為支撐裝置和驅(qū)動(dòng)裝置 支撐裝置主要通過(guò)車輪組傳遞載荷 運(yùn)行時(shí)可通過(guò)平衡梁來(lái)減小輪壓 而緩沖器安裝在小車上可保證運(yùn)行的安全 因?yàn)?開(kāi)式齒輪摩擦嚴(yán)重 因此驅(qū)動(dòng)裝置采用閉式齒輪傳動(dòng) 驅(qū)動(dòng)方式為集中驅(qū)動(dòng) 小車 傳動(dòng)方案如圖 2 2 所示 圖 2 2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 1 電動(dòng)機(jī) 2 制動(dòng)器 3 減速器 4 車輪 5 聯(lián)軸器 6 浮動(dòng)軸 7 聯(lián)軸器 本方案?jìng)鲃?dòng)軸所受的扭矩較小 每邊軸的扭矩是減速器輸出軸扭矩的一半 減 速器輸出軸與車輪軸之間的聯(lián)接采用了半齒聯(lián)軸器 5 和浮動(dòng)軸 6 因而便于安裝 且允許有較大的安裝誤差 由于齒輪的維護(hù)保養(yǎng)條件好 齒輪傳動(dòng)構(gòu)成獨(dú)立的減速 器部件 因而機(jī)構(gòu)的拆裝分組性好 但這種方案中 車輪軸承和聯(lián)軸器不可避免增 多會(huì)使運(yùn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化 造成制造難度加大 2 2 3 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方案 在連接方式上 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)基本相同 都是通過(guò)電動(dòng)機(jī)與聯(lián) 軸器 減速器的連接將動(dòng)力矩傳遞到到主動(dòng)車輪組上 其與小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主要區(qū) 別在于兩者間軌距的差別 因?yàn)榇筌囘\(yùn)行機(jī)構(gòu)比起小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)對(duì)負(fù)載的要求更大 所以大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采 用分別驅(qū)動(dòng) 這樣即方便了安裝又不會(huì)因一側(cè)電動(dòng)機(jī)損壞而在運(yùn)行時(shí)造成停止 傳 動(dòng)方案如圖 2 3 所示 圖 2 3 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 7 1 電動(dòng)機(jī) 2 制動(dòng)器 3 高速浮動(dòng)軸 4 聯(lián)軸器 5 減速器 6 聯(lián)軸器 7 低速浮動(dòng)軸 8 聯(lián)軸器 9 車輪 第 3章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 1設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常和橋架的設(shè)計(jì)一起考慮 兩者的設(shè)計(jì)工作要交叉進(jìn)行 一般的設(shè)計(jì)步驟 1 確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳方式 2 布置橋架的結(jié)構(gòu)尺寸 3 安排大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的具體位置和尺寸 4 綜合考慮二者的關(guān)系和完成部分的設(shè)計(jì) 對(duì)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求是 1 機(jī)構(gòu)要緊湊 重量要輕 2 和橋架配合要合適 這樣橋架設(shè)計(jì)容易 機(jī)構(gòu)好布置 3 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷 不影響橋架剛度 4 維修檢修方便 機(jī)構(gòu)布置合理 3 2總體參數(shù)計(jì)算 已知數(shù)據(jù) 10T 跨度 10 5m 大車運(yùn)行速度 M5 71m min 最大輪壓 103kN 參考鋼軌 P43 另外根據(jù)常用市場(chǎng)現(xiàn)有起重機(jī)的估計(jì)重量 G 168KN 小車的重量為 Gxc 40KN 橋架采用箱形結(jié)構(gòu) 3 2 1傳動(dòng)方案確定 本起重機(jī)采用分別傳動(dòng)的方案如圖 3 1 圖 3 1 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 8 1 電動(dòng)機(jī) 2 制動(dòng)器 3 高速浮動(dòng)軸 4 聯(lián)軸器 5 減速器 6 聯(lián)軸器 7 低速浮動(dòng)軸 8 聯(lián)軸器 9 車輪 3 2 2車輪 軌道的選擇與驗(yàn)算 按照如圖所示的重量分布 計(jì)算大車的最大輪壓和最小輪壓 滿載時(shí)的最大輪壓 Pmax 95 6KNL eQ 2Gxc4 5 162401 68 空載時(shí)最大輪壓 P max 50 2KN e 2xc4 5 16240 168 空載時(shí)最小輪壓 P min 33 8KNL e 2Gxc4 5 16240 168 式中的 e 為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離 e 1 5m 載荷率 Q G 100 168 0 595 由 1 表 19 6 選擇車輪 當(dāng)運(yùn)行速度為 Vdc 60 90m min Q G 0 595 時(shí)工作類 型為中級(jí)時(shí) 車輪直徑 Dc 500mm 軌道為 P38 的許用輪壓為 150KN 故可用 1 疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的等效載荷 Qd 2 Q 0 6 100000 60000N 式中 2 等效系數(shù) 有 1 表 4 8 查得 2 0 6 車論的計(jì)算輪壓 Pj KCI r Pd 1 05 0 89 77450 72380N 式中 Pd 車輪的等效輪壓 Pd 77450NL Qd5 12Gxc4c 5 162406 8 r 載荷變化系數(shù) 查 1 表 19 2 當(dāng) Qd G 0 357 時(shí) r 0 89 Kc1 沖擊系數(shù) 查 1 表 19 1 第一種載荷當(dāng)運(yùn)行速度為 V 1 5m s 時(shí) Kc1 1 05 根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算疲勞接觸應(yīng)力 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 9 j 4000 4000 13555Kg cm2 321 rDcPj32301578 j 135550N cm2 式中 r 軌頂弧形半徑 由 3 附錄 22 查得 r 300mm 對(duì)于車輪材料 ZG55II 當(dāng) HB 320 時(shí) jd 160000 200000N cm2 因此滿足疲勞強(qiáng)度計(jì)算 2 強(qiáng)度校核 最大輪壓的計(jì)算 Pjmax KcII Pmax 1 1 95600 105160N 式中 KcII 沖擊系數(shù) 由 3 表 2 7 第 II 類載荷 KcII 1 1 按點(diǎn)接觸情況進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力 jmax 15353Kg cm2 321max rDcPj32301506 jmax 153530N cm2 車輪采用 ZG55II 查 1 表 19 3 得 HB 320 時(shí) j 240000 300000N cm2 jmax j 故強(qiáng)度足夠 3 2 3運(yùn)行阻力計(jì)算 摩擦總阻力距 Mm Q G K d 2 由 1 表 19 4 Dc 500mm 車輪的軸承型號(hào)為 22220K 軸承內(nèi)徑和外徑的平均 值為 100 180 2 140mm 由 1 中表 9 2 到表 9 4 查得 滾動(dòng)摩擦系數(shù) K 0 0006m 軸承摩擦系數(shù) 0 02 附加阻力系數(shù) 1 5 代入上式中 當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩 Mm Q Q Mm Q Q Q G 2 d 1 5 100000 168000 0 0006 0 02 0 14 2 804N m 運(yùn)行摩擦阻力 Pm Q Q 3216N2 DcQMm 5 084 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 10 空載時(shí) Mm Q 0 G K d 2 1 5 168000 0 0006 0 02 0 14 2 504N P m Q 0 Mm Q 0 Dc 2 504 2 0 5 2016N 3 3驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與驗(yàn)算 3 3 1選擇電動(dòng)機(jī) 1 電動(dòng)機(jī)選擇計(jì)算 電動(dòng)機(jī)靜功率 Nj Pj Vdc 60 m 3216 90 60 0 95 2 2 54KW 式中 Pj Pm Q Q 滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力 P m Q 0 2016N m 2 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù) 初選電動(dòng)機(jī)功率 N Kd Nj 1 3 2 54 3 3KW 式中 Kd 電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù) 由 1 表 9 6 查得 Kd 1 3 查 2 表 31 27 選用電動(dòng)機(jī) YR160M 8 Ne 4KW n1 705rm GD2 0 567kgm2 電動(dòng)機(jī)的重量 Gd 160kg 2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率條件 等效功率 Nx K25 r Nj 0 75 1 3 2 54 2 48KW 式中 K25 工作類型系數(shù) 由 1 表 8 16 查得當(dāng) JC 25 時(shí) K25 0 75 r 由 1 按照起重機(jī)工作場(chǎng)所得 tq tg 0 25 由 1 圖 8 37 估得 r 1 3 由此可知 Nx Ne 故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過(guò) 選擇電動(dòng)機(jī) YR160M 8 3 3 2減速器的選擇 1 減速器選擇計(jì)算 車輪的轉(zhuǎn)數(shù) nc Vdc Dc 90 3 14 0 5 57 3rpm 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 i n1 nc 705 57 3 12 3 查 2 表 19 11 選用兩臺(tái) ZLZ 160 12 5 IV 減速器 i 12 5 N 9 1KW 當(dāng)輸 入轉(zhuǎn)速為 750rpm 可見(jiàn) Nj N 中級(jí) 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過(guò) 減速器 ZLZ 160 12 5 IV 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 11 2 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 實(shí)際運(yùn)行的速度 V dc Vdc i i 90 12 3 12 5 88 56m min 誤差 Vdc V dc Vdc 90 88 56 90 100 1 6 15 合適 實(shí)際所需的電動(dòng)機(jī)功率 N j Nj V dc Vdc 2 54 88 56 90 2 49KW 由于 N jN 故所選減速器功率合適 5 驗(yàn)算啟動(dòng)不打滑條件 由于起重機(jī)室內(nèi)使用 故坡度阻力及風(fēng)阻力不考慮在內(nèi) 以下按三種情況計(jì)算 1 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)同時(shí)驅(qū)動(dòng) n nz2 601 1cqdcDkpdkptvgGf 式中 p1 max in 33 8 50 2 84KN 主動(dòng)輪輪壓 p2 p1 84KN 從動(dòng)輪輪壓 f 0 2 粘著系數(shù) 室內(nèi)工作 nz 防止打滑的安全系數(shù) nz 1 05 1 2 n 2 9725 0 06 184 6 10847 56108 333 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 13 n nz 故兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)不會(huì)打滑 2 事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作 而無(wú)載小車位于工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí) 則 n nz2 601 1cqdcDkpdkptvgGf 式中 p1 50 2KN 主動(dòng)輪輪壓 maxp p2 2 2 33 8 50 2 117 8KN 從動(dòng)輪輪壓 in 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)空載啟動(dòng)時(shí)間 qt 13 47 s qt24 3750 95 012685 012 n 2 942 06 7 1608 n nz 故不打滑 3 事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作 而無(wú)載小車遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí) 則 n nz2 601 1cqdcDkpdkptvgGf 式中 P1 33 8KN 主動(dòng)輪輪壓 minP P2 2 33 8 2 50 2 134 2KN 從動(dòng)輪輪壓 ip ax qt 13 47 S 與第 2 種工況相同 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 14 n 1 89 故也不會(huì)打滑2 5 006 831 46 21347 60581 8 結(jié)論 根據(jù)上述不打滑驗(yàn)算結(jié)果可知 三種工況均不會(huì)打滑 3 4其他附件的選擇 3 4 1制動(dòng)器的選擇 由 1 中所述 取制動(dòng)時(shí)間 tz 5s 按空載計(jì)算動(dòng)力矩 令 Q 0 得 Mz 20121 3751iGDmctnMCzj 式中 19 2N m 0 min 2 Dpcj 5 129 346 Pp 0 002G 168000 0 002 336N Pmin G 1344N2 1 cDd 25 0 14 6 68 M 2 制動(dòng)器臺(tái)數(shù) 兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作 Mz 41 2 N m 95 1684 15370192 2 現(xiàn)選用兩臺(tái) YWZ 200 25 的制動(dòng)器 查 1 表 18 10 其制動(dòng)力矩 M 200 N m 為避免打滑 使用時(shí)將其制動(dòng)力矩調(diào)制 3 5 N m 以下 3 4 2聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)傳動(dòng)方案 每套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動(dòng)軸 1 機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩 110 6 1 4 154 8 N m jsMIn 式中 MI 連軸器的等效力矩 MI 2 55 3 110 6 N mel 1 等效系數(shù) 取 2 查 2 表 2 71 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 15 Mel 9 75 55 3 N m705 4 由 2 表 33 20 查的 電動(dòng)機(jī) Y160M1 8 軸端為圓柱形 d1 48mm L 110mm 由 2 19 5 查得 ZLZ 160 12 5 iv 的減速器 高速軸端為 d 32mm l 58mm 故在靠電機(jī)端從由 表 2 選聯(lián)軸器 ZLL2 浮動(dòng)軸端 d 40mm MI 630N m GD2 ZL 0 063Kg m 重量 G 12 6Kg 在靠近減速器端 由 2 選用兩個(gè)聯(lián)軸器 ZLD 在靠近減速器端浮動(dòng) 軸端直徑為 d 32mm MI 630 N m GD2 L 0 015Kg m 重量 G 8 6Kg 高速軸上轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩之和為 GD2 ZL GD2 L 0 063 0 015 0 078 Kg m 與原估算的基本相符 故不需要再算 2 低速軸的計(jì)算扭矩 154 8 15 75 0 95 2316 2 N m 0 iMjsjs 3 4 3緩沖器的選擇 1 碰撞時(shí)起重機(jī)的動(dòng)能 W 動(dòng) g Gv20 G 帶載起重機(jī)的重量 G 168000 100000 0 1 178000N V0 碰撞時(shí)的瞬時(shí)速度 V0 0 3 0 7 Vdx g 重力加速度取 10m s2 則 W 動(dòng) 5006 25 N m 1025 78220 Gv 2 緩沖行程內(nèi)由運(yùn)行阻力和制動(dòng)力消耗的功 W 阻 P 摩 P 制 S 式中 P 摩 運(yùn)行阻力 其最小值為 Pmin Gf0min 178000 0 008 1424N f0min 最小摩擦阻力系數(shù)可取 f0min 0 008 P 制 制動(dòng)器的制動(dòng)力矩?fù)Q算到車輪踏面上的力 亦可按最大制動(dòng)減 速度計(jì)算 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 16 P 制 17800 0 55 9790N max制gG 0 55 m s2ax制 S 緩沖行程取 S 140 mm 因此 W 阻 1424 9790 0 14 1569 96N m 3 緩沖器的緩沖容量 一個(gè)緩沖器要吸收的能量也就是緩沖器應(yīng)該具有的緩沖容量為 n 阻動(dòng)緩 5006 25 1569 96 3436 29 N m 式中 n 緩沖器的個(gè)數(shù) 取 n 1 由 1 表 22 3 選擇彈簧緩沖器彈簧 D 120 mm d 30 mm 3 4 4浮動(dòng)軸的驗(yàn)算 1 疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 低速浮動(dòng)軸的等效力矩 MI 1 Mel i 1 4 55 3 12 5 0 95 919 4N m 式中 1 等效系數(shù) 由 2 表 2 7 查得 1 1 4 由上節(jié)已取得浮動(dòng)軸端直徑 D 60mm 故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 N cm2 2186 0943 WMIn 由于浮動(dòng)軸載荷變化為循環(huán) 因?yàn)楦?dòng)軸在運(yùn)行過(guò)程中正反轉(zhuǎn)矩相同 所以許 用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 4910 N cm24 192 301 Ikn 式中 材料用 45 號(hào)鋼 取 b 60000 N cm2 s 30000N cm2 則 1 0 22 b 0 22 60000 13200N cm2 s 0 6 s 0 6 30000 18000N cm2 K KxKm 1 6 1 2 1 92 考慮零件的幾何形狀表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù) Kx 1 6 Km 1 2 nI 1 4 安全 系數(shù) 由 2 表 2 21 查得 n 1k 故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò) 2 靜強(qiáng)度的計(jì)算 計(jì)算強(qiáng)度扭矩 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 17 Mmax 2 Mel i 2 5 55 3 12 5 0 95 1641 7 N m 式中 2 動(dòng)力系數(shù) 查 2 表 2 5 的 2 2 5 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 3800N cm2362 0 147 WMI 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 1804 ISIn N cm2 II 故強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò) 高速軸所受扭矩雖比低速軸小 但強(qiáng)度還是足夠 故高速軸驗(yàn)算省去 第 4章 主梁的設(shè)計(jì) 4 1總體橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 18 橋架的結(jié)構(gòu)主要有箱形結(jié)構(gòu) 空腹桁架式結(jié)構(gòu) 偏軌空腹箱形結(jié)構(gòu)及箱形單主 梁結(jié)構(gòu)等 參考 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 5 80 噸中小起重量系列起重機(jī)一般采用箱形結(jié) 構(gòu) 且為保證起重機(jī)穩(wěn)定 我選擇箱形雙梁結(jié)構(gòu)作為橋架結(jié)構(gòu) 4 1 1箱形雙梁橋架的構(gòu)成 箱形雙梁橋架是由兩根箱形主梁和端梁構(gòu)成 主梁一側(cè)安置水平走臺(tái) 用來(lái)安 裝大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和走人 主梁與端梁剛性地連接在一起 走臺(tái)是懸臂支撐在主梁的 外側(cè) 走臺(tái)外側(cè)安置有欄桿 在實(shí)際計(jì)算中 走臺(tái)個(gè)欄桿均認(rèn)為是不承受力的構(gòu)件 為了操縱和維護(hù)的需要 在傳動(dòng)側(cè)走臺(tái)的下面裝有司機(jī)室 司機(jī)室有敞開(kāi)式和 封閉式兩種 一般工作環(huán)境的室內(nèi)采用敞開(kāi)式的司機(jī)室 在露天或高溫等惡劣環(huán)境 中使用封閉式的司機(jī)室 4 1 2箱形雙梁橋架的選材 箱形雙梁橋架具有加工零件少 工藝性好 通用性好等優(yōu)點(diǎn) 橋架結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù) 其工作類型和使用環(huán)境溫度等條件 按照有關(guān)規(guī)定來(lái)選用鋼材 為了保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度便于施工和安裝 以及運(yùn)輸途中不致?lián)p壞等原因 在 橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中有最小型鋼的使用限制 如連接用鋼板的厚度應(yīng)不小于 4mm 又 如對(duì)組合板梁的板材使用 因保證穩(wěn)定性和防止銹蝕后強(qiáng)度減弱等原因 雙腹板的 每塊厚度不能小于 6mm 單腹板的厚度不小于 8mm 作用在橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)上的載荷有 固定載荷 移動(dòng)載荷 水平慣性載荷 及大車運(yùn)行歪斜產(chǎn)生的車輪側(cè)向載荷等 在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)候要考慮到這些載荷 4 2主梁總體參數(shù)計(jì)算 1 大車輪距 2 065 3 3K 85L 1 6 5 m 取 3m 2 橋架端部梯形高度 16 5 1 65 3 3C 105 L105 取 3 3 主梁腹板高度 根據(jù)主梁計(jì)算高度 0 92 最后選定腹板高度 0 9Hmhm 4 確定主梁截面尺寸 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 19 主梁中間截面各構(gòu)件根據(jù) 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 表 7 1 確定如下 腹板厚 6 上下蓋板厚 8 m1 m 主梁兩腹板內(nèi)壁間距根據(jù)下面的關(guān)系式來(lái)確定 2633 5 Hb 920 330 L16m 因此取 350b 蓋板寬度 350 2 6 40 402240B m 取 400 主梁的實(shí)際高度 5161Hh 主梁中間截面和支承截面的尺寸簡(jiǎn)圖分別示于圖 2 1 和 2 2 主梁中間截面尺寸簡(jiǎn)圖 主梁支承截面尺寸簡(jiǎn)圖 5 加勁板的布置尺寸 為了保證主梁截面中受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性 需要設(shè)置一些加勁構(gòu)件 主梁端部大加勁板的間距 0 9 取 0 8 ah m a 主梁端部 梯形部分 小加勁板的間距 0 4 1 20 8 主梁中部 矩形部分 大加勁板的間距 1 5 2 1 35 1 8 取 1 6a h ma 主梁中部小加勁板的間距 小車鋼軌采用 輕軌 其對(duì)水平重心軸線 的最15Px 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 20 小抗彎截面模數(shù) 47 7 則根據(jù)連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強(qiáng)度條件求得加勁板間minW3c 距 此時(shí)連續(xù)梁的支點(diǎn)既加勁板所在位置 使一個(gè)車輪輪壓作用在兩加勁板間距的 中央 141 1 411a min 6P 47 108 5 2 cm 式中 小車的輪壓 取平均值 動(dòng)力系數(shù) 由 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 圖 2 2 查得 1 15 鋼軌的許用應(yīng)力 170 MPa 因此 根據(jù)布置方便 取 0 81a2m 由于腹板的高厚比 150 160 所以不需要設(shè)置水平加勁桿 906h 4 3主梁的受力分析 4 3 1計(jì)算載荷確定 查 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 圖 7 11 得半個(gè)橋架 不包括端梁 的自重 41 2qG 則主梁由于橋架自重引起的均布載荷 KN 241 5 6qlGKNmL 采用分別驅(qū)動(dòng) 12 yq 查 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 表 7 3 得 4 1dGKN 主梁的總均布載荷 2 5 2 5 5 m 主梁的總計(jì)算均布載荷 1 1 5 5 5 qk 式中 1 1 沖擊系數(shù) 由 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 表 2 6 查得 k 作用在一根主梁上的小車兩個(gè)車輪的輪壓值可根據(jù) 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 表 7 4 中所列數(shù)據(jù)選用 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 21 37000 36000 1PN 2PN 考慮動(dòng)力系數(shù) 的小車車輪的計(jì)算輪壓值為 1 15 37000 42550 1 1 15 36000 41400 2P N 4 3 2主梁垂直最大彎矩 計(jì)算主梁垂直最大彎矩 2012 max12 4 xcdGPLBqkGlLMP 0kl 設(shè)敞開(kāi)式司機(jī)操縱室的重量為 9807 起重心距支點(diǎn)的距離為 280N0lcm 將各已知數(shù)值代入上式計(jì)算可得 2 max165041650 41 8425 2651 028 GPM 5105 10N Km 4 3 3主梁水平最大彎矩 計(jì)算主梁水平最大彎矩 2max 1 3 44gggPLqLM 式中 3128yxcIK 作用在主梁上的集中慣性載荷為 12gP 3706730N 作用在主梁上的均布慣性載荷為 0 25 gq 5Km 計(jì)算系數(shù) 時(shí) 取近似比值 2 100 12yIC 2xcL 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 22 且 400 200 因此可得 KcmxcL 1650 1716 328104 2max76 5 516 5 3 74716gM 8 9Nm 4 4主梁的校核計(jì)算 4 4 1強(qiáng)度驗(yàn)算 主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力 GPg maxaxGPgyMW 式中 主梁中間截面對(duì)水平中心軸線 的抗彎截面模數(shù) 其近似值 xW 45001 3xhB 90 6 4 8 903 3cm 主梁中間截面對(duì)垂直重心軸線 的抗彎截面模數(shù) 其近似值 y y 2263 1 3yBWhb 40 8 9 6 353 3cm 因此可得 0 1 121 6 65 1 0402MPa 由 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 表 2 24 查得 A3 鋼的許用應(yīng)力為 160Pa 故 主梁支承截面的最大剪應(yīng)力 maxa02GPQSI 式中 主梁支承截面所受的最大剪力 axP 0ma122GxcdLBqkGLl 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 23 42000 41400 165041650 4165028 2 137420 N 主梁支承截面對(duì)水平重心軸線 的慣性矩 其近似值 0 xI x 54180 0001 232xHhHWB 5 651 6 40 8 32 4cm 主梁支承截面半面積對(duì)水平重心軸線 的靜矩 S x 1266 00112 42hh 50 650 8 242 3c 由此可得 0 1 28 16max 3758 MPa 查得許用剪應(yīng)力為 95 Pa 故 由以上計(jì)算可知 強(qiáng)度足夠 max 4 4 2垂直剛度驗(yàn)算 主梁在滿載小車輪壓作用下所產(chǎn)生的最大垂直撓度 321 64 8xPLfEI 式中 0 973 210374 856xcBL 2x HIW 49502 01cm 由此可得 0 844 3 246576 97 0 8 0 481f cm 允許的撓度 因此 1 0fL 2 3cm f 4 4 3水平剛度驗(yàn)算 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 24 主梁在大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)起 制動(dòng)慣性載荷作用下產(chǎn)生的水平最大撓度 43 1 5 488ggyyPLqLfEIEJ 式中 70gN 2 5qcm 16 45260 4023yBIW 4cm 由此可得 3 46 6701516502 510416504 8240473847gf cm 水平撓度的許用值 因此 0 825gLfc gf 由上面的計(jì)算可知 主梁的垂直和水平剛度均滿足要求 4 5主要焊縫的計(jì)算 1 主梁側(cè)面焊縫 端梁支承截面上蓋板對(duì)水平重心線 X X 的截面積矩 40 1 5 74 229 6 cm3S 端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力 4878 8 N cm2 6 073294 17 0 1 2 hInRfxA 式中 n1 上蓋板翼緣焊縫數(shù) hf 焊肉的高度 取 hf 0 6 cm 2 主梁側(cè)面焊縫的剪應(yīng)力驗(yàn)算 端梁支承截面下蓋板對(duì)水平重心線 X X 的面積矩 2 12 1 2 8 06 232 128 cm3S 1 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 25 端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力 4929 8 N cm2 6 0732941817 02 2 hInSRfxA 由 1 表 查得 9500 N cm2 因此焊縫計(jì)算應(yīng)力滿足要求 4 6焊接工藝設(shè)計(jì) 對(duì)橋式起重機(jī)來(lái)說(shuō) 其橋架結(jié)構(gòu)主要是由很多鋼板通過(guò)焊接的方法連接在一起 焊接的工藝的正確與否直接影響橋式起重機(jī)的力學(xué)性能和壽命 角焊縫常用的確定焊角高度的方法 角焊縫最小厚度為 a 0 3 max 1 max 為焊接件的較大厚度 但焊縫最小厚度不小于 4mm 當(dāng)焊接件的厚度小 于 4mm 時(shí) 焊縫厚度與焊接件的厚度相同 角焊縫的厚度還不應(yīng)該大于較薄焊接件的厚度的 1 2 倍 即 a 1 2 min 按照以上的計(jì)算方法可以確定端梁橋架焊接的焊角高度 a 6mm 在端梁橋架連接過(guò)程中均采用手工電弧焊 在焊接的過(guò)程中焊縫的布置很關(guān)鍵 橋架的焊縫有很多地方密集交叉在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避免如圖 4 1 a 4 1 b 示 4 1 a 4 1 b 定位板和彎板的焊接時(shí)候 由于定位板起導(dǎo)向作用 在焊接時(shí)要特別注意 焊 角高度不能太高 否則車輪組在和端梁裝配的時(shí) 車輪組不能從正確位置導(dǎo)入 焊 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 26 接中采用 E5015 J507 焊條 焊條直徑 d 3 2mm 焊接電流 160A 焊角高度最大 4 如圖 7 2 位彎板和定位板的焊接 角鋼和腹板 上蓋板的焊接采用的是搭接的方法 在焊好后再將兩段端梁拼在 一塊進(jìn)行鉆孔 由于所用的板材厚度大部分都小于 10mm 在焊接過(guò)程中都不開(kāi)坡 口進(jìn)行焊接 總 結(jié) 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(shuō)是我們大學(xué)所 學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次綜合考察和評(píng)定 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我們對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知 識(shí)有了一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)與融會(huì)貫通 例如我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)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(shí) 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中 不僅使我們熟悉了舊的的知識(shí)點(diǎn) 還 使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒(méi)有注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題 而這些細(xì)節(jié)問(wèn)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(jué)兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識(shí)面 使我學(xué)到了許多 知識(shí) 不僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識(shí) 在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中 由于需要用到課本外的知 識(shí) 這要求我們上網(wǎng)或者到圖書(shū)館等查閱資料 例如在設(shè)計(jì)方案時(shí)就需要我們對(duì)橋 式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì)的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選用 合適的方案 由于以前沒(méi)有注意此方面的問(wèn)題 所以必須通過(guò)實(shí)踐認(rèn)識(shí)和查閱資料 才能做到更好 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 27 參考文獻(xiàn) 1 吳麗萍 我國(guó)起重機(jī)新技術(shù)的進(jìn)展與國(guó)外發(fā)展動(dòng)向 J 山西機(jī)械 2002 4 51 52 2 田金金 陳志平 張巨勇等主編 橋式起重機(jī)安全檢測(cè)法綜述及展望 J 機(jī)電工程 2009 3 26 1 5 3 王小明 盧志強(qiáng)主編 國(guó)內(nèi)外大型起重機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) J 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 與創(chuàng)新 2009 2 22 6 8 4 李偉 李瑞華主編 起重機(jī)智能控制的發(fā)展現(xiàn)狀與思考 J 煤礦機(jī)械 2006 8 27 3 4 5 傅東明主編 起重機(jī)械 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 6 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 編寫(xiě)組主編 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB3811 83 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 M 北京 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局出版社 1983 7 張質(zhì)文等主編 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 中國(guó)鐵道出版社 2001 8 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 M 第 1 5 卷 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 1994 9 劉曰奇 橋式起重機(jī)箱型主梁結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化研宄 D 黑龍江 東北林業(yè)大學(xué) 2012 10 金星池 國(guó)內(nèi)起重機(jī)設(shè)計(jì)展望 J 科技創(chuàng)業(yè)家 2012 16 96 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 28 11 焦洪宇 周奇才 吳青龍等主編 橋式起重機(jī)箱型主梁周期性拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì) J 礦山 機(jī)械 2014 23 50 134 139 12 王衛(wèi)輝 孟小胴 強(qiáng)寶民等主編 橋式起重機(jī)安全評(píng)估指標(biāo)體系研究和系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù) 2013 9 9 156 159 13 楊瑞剛 徐格寧 范小寧等主編 橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性失效準(zhǔn)則與剩余壽命評(píng) 估準(zhǔn)則 J 中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào) 2009 10 19 95 100 14 Y Torrisi Crane grabs pole position M Australian Mining 1998 15 Enrique Castillo Roberton Minguez Carmen Castillo Sensitivity analysis in optimization and reliabilitly problems J Reliability Engineering and System Safety 2008 93 12 1788 1800 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束 在這短短的四年里 讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友 工 作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師 畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老 師的精心指導(dǎo) 在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng) 摯的感謝 首先 向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意 在自己緊張的工作中 仍然盡 量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo) 時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r 督促我們抓緊學(xué)習(xí) 老師 給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程 從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作 他都給予了 指導(dǎo) 不僅使我學(xué)會(huì)書(shū)本中的知識(shí) 更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法 其次 要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們 以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意 在整 個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷 更重要的是為我們提供不少技 術(shù)方面的資料 另外 也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝 總之 本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果 在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里 我們合 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 29 作的非常愉快 教會(huì)了大我許多道理 是我人生的一筆財(cái)富 我再次向給予我?guī)椭?的老師和同學(xué)表示感謝 附錄 The Use and History of Crane Every time we see a crane in action we remains without words these machines are sometimes really huge taking up tons of material hundreds of meters in height We watch with amazement and a bit of terror thinking about what would happen if the load comes off or if the movement of the crane was wrong It is a really fascinating system surprising both a