20t橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) （論 文）</p><p>　　所屬課程名稱 工程起重機(jī) </p><p>　　題目20t橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)</p><p>　　院 系 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p><b>　　班級(jí) </b></p><p>　　學(xué)生

2、 </p><p>　　學(xué)號(hào) 2 </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　輔導(dǎo)老師 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1．起升機(jī)構(gòu)方案的選擇…………………………………………………1</p

3、><p>　　2．起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………2</p><p>　　2.1 鋼絲繩、滑輪和卷筒直徑的確定 …………………………………2</p><p>　　2.1.1鋼絲繩的計(jì)算與確定…………………………………………2</p><p>　　2.1.2滑輪和卷筒直徑的確定………………………………………2</p&g

4、t;<p>　　2.2 吊鉤滑輪組的選擇和驗(yàn)算 ………………………………………3</p><p>　　2.2.1吊鉤的選擇…………………………………………………3</p><p>　　2.2.2吊鉤螺母的計(jì)算 ……………………………………………3</p><p>　　2.2.3止推軸承的計(jì)算 ……………………………………………4</p>

5、<p>　　2.2.4吊鉤橫梁的計(jì)算 ……………………………………………4</p><p>　　2.2.5滑輪及滑輪軸承的選擇………………………………………5</p><p>　　2.3 卷筒的計(jì)算……………………………………………………5</p><p>　　2.3.1 卷筒的基本尺寸……………………………………………5</p><p

6、>　　2.3.2 驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度………………………………………………6</p><p>　　2.3.3 卷筒轉(zhuǎn)速 …………………………………………………7</p><p>　　2.4 電動(dòng)機(jī)的確定…………………………………………………8</p><p>　　2.4.1 電動(dòng)機(jī)的確定………………………………………………8</p><p>

7、　　2.4.2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過(guò)載驗(yàn)算 ……………………………………8</p><p>　　2.5 減速器的選用…………………………………………………9</p><p>　　2.5.1減速器的確定 ………………………………………………9</p><p>　　2.5.2減速器的驗(yàn)算 ………………………………………………9</p><p>　　2.

8、6 制動(dòng)器的選擇 ………………………………………………10</p><p>　　2.7 聯(lián)軸器的選擇 ………………………………………………10</p><p>　　2.6.起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算 ……………………………………………11</p><p>　　2.6.1起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算……………………………………………11</p><p>　　2.6.2制

9、動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算……………………………………………12</p><p>　　3．參考文獻(xiàn)……………………………………………………………13</p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) </p><p>　　機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)及其制造專業(yè)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）題目：20t橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu) </p><p

10、>　　課程設(shè)計(jì)（論文）年7月11日止。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求：</p><p>　　主要技術(shù)參數(shù)： </p><p>　　起重量：Q=20t； </p><

11、p>　　工作級(jí)別：M5（JC%=25%）； </p><p>　　起升高度：16m; </p><p>　　起升速度：7.5m/min。 </p><p>　　設(shè)計(jì)任

12、務(wù)要求： </p><p>　?。?）對(duì)起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇計(jì)算起重零部件，并驗(yàn)算； </p><p>　?。?）繪制吊鉤滑輪組圖（1＃，CAD）； </p><p>　?。?）繪制卷筒壓板零件圖（3＃，手工畫(huà)）；

13、 </p><p>　?。?）繪制吊鉤橫梁零件圖（2＃，CAD）； </p><p>　?。?）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（1份） </p><p>　　1 起升機(jī)構(gòu)方案的選擇</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置(包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器

14、、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(dòng)滑輪)、取物裝置和安全保護(hù)裝置組成。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是起升機(jī)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)起重量在50t以下時(shí)，常見(jiàn)的橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)布置方式如圖1所示；</p><p>　　1-電動(dòng)機(jī)；2-聯(lián)軸器；3-傳動(dòng)軸；4-制動(dòng)器；5-減速器；6-卷筒；</p><p>　　7-軸承座；8-平滑滑輪；9-鋼絲繩；10-滑輪組；11-吊鉤</

15、p><p>　　圖1起升機(jī)構(gòu)配置方案</p><p>　　當(dāng)起重量在20-30t時(shí)，常見(jiàn)的起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩卷繞如圖2所示。采用雙聯(lián)滑輪組，滑輪組倍率m=4。</p><p>　　圖2 鋼絲繩卷繞示意圖</p><p>　　2 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.1 鋼絲繩、滑輪和卷筒直徑的確定</p>

16、<p>　　2.1.1 鋼絲繩的計(jì)算與確定</p><p>　　采用雙聯(lián)滑輪組，按，查取滑輪組倍率m =4；</p><p>　　鋼絲繩所受最大拉力（載荷）：</p><p><b>　?。ㄊ?）</b></p><p>　　式中 ——最大載荷，</p><p><b>　　其

17、中 ；</b></p><p>　　Z——懸掛吊重的鋼絲繩分支數(shù)，；</p><p>　　——滑輪組效率，=0.98；</p><p>　　所選鋼絲繩的直徑應(yīng)滿足： </p><p><b>　　（式2）</b></p><p>　　式中 ——鋼絲繩直徑；</p><

18、;p>　　——鋼絲繩最大靜工作拉力；</p><p>　　C——選擇系數(shù)，根據(jù)《起重機(jī)械》表2-4，；</p><p>　　取鋼絲繩直徑，捻向：交互捻；選擇鋼絲繩型號(hào)為：</p><p>　　2.1.2 滑輪和卷筒直徑的確定</p><p>　　按鋼絲繩中心來(lái)計(jì)算滑輪與卷筒的最小直徑：</p><p>　　；

19、 （式3）</p><p>　　式中 ——按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪和卷筒的最小直徑；</p><p><b>　　——鋼絲繩直徑；</b></p><p>　　——與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8.1-61，對(duì)滑輪=20，對(duì)卷筒=18；</p>

20、<p>　　根據(jù)(式1-3)，得</p><p><b>　　滑輪 ；</b></p><p>　　取動(dòng)滑輪直徑(滑輪槽底直徑)，平衡滑輪。取。</p><p><b>　　卷筒 ；</b></p><p>　　2.2 吊鉤滑輪組的選擇和驗(yàn)算</p><p>　　2

21、.2.1.吊鉤的選擇</p><p>　　吊鉤尾部螺紋直徑的確定,</p><p><b>　?。ㄊ?）</b></p><p>　　式中 ——最大其中載荷；</p><p>　　——起動(dòng)動(dòng)載系數(shù)，由《起重機(jī)械》表1-9確定 ；</p><p><b>　　——螺紋根部面積；</b

22、></p><p><b>　　——螺紋根部直徑；</b></p><p>　　——許用應(yīng)力，，；選等級(jí)強(qiáng)度為，則，；</p><p>　　采用短型吊鉤組，根據(jù)額定起重量和工作類型M5來(lái)選擇直柄單鉤LM16 —MGB/T10051.1—1988，吊鉤材料為DG20,螺紋外徑，螺紋根部直徑。</p><p>　　2.

23、2.2 吊鉤螺母的計(jì)算</p><p>　　螺母高度不得小于H，</p><p><b>　?。ㄊ?）</b></p><p>　　式中 t=10mm——螺距；</p><p>　　——許用擠壓應(yīng)力，鋼對(duì)鋼（螺母材料45號(hào)鋼）；</p><p>　　公制螺母的高度 ；</p>&l

24、t;p>　　考慮放止動(dòng)墊片的尺寸取螺母高度：；</p><p><b>　　螺母外徑：。</b></p><p>　　2.2.3止推軸承的計(jì)算</p><p>　　對(duì)于頸部直徑的吊鉤選輕系列單列止推軸承8317，取靜負(fù)荷容量 </p><p><b>　　。<

25、;/b></p><p>　　軸承的計(jì)算載荷應(yīng)等于或小于其靜負(fù)荷容量：</p><p><b>　　（式6）</b></p><p>　　2.2.4 吊鉤橫梁的計(jì)算</p><p>　　圖3 吊鉤橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　采用45號(hào)鋼制造，強(qiáng)度極限，屈服極限，耐久極限 。</p

26、><p>　　假設(shè)橫梁上作用集中載荷，計(jì)算彎曲應(yīng)力，此外還認(rèn)為剪切力對(duì)彎曲應(yīng)力影響不大，按結(jié)構(gòu)布置確定計(jì)算尺寸，即靠邊兩個(gè)滑輪軸線間的距離，橫梁中間寬度，拉板厚度，橫梁的計(jì)算載荷（也是止推軸承的計(jì)算載荷）。</p><p>　　中間截面A-A的最大彎曲應(yīng)力</p><p><b>　　=</b></p><p><b&

27、gt;　?。ㄊ?）</b></p><p>　　式中 ——橫梁高度；</p><p><b>　　——軸孔直徑，；</b></p><p><b>　　取 。</b></p><p><b>　　軸孔的平均擠壓應(yīng)力</b></p><p>&

28、lt;b>　?。ㄊ?）</b></p><p>　　式中 ——許用擠壓應(yīng)力，；</p><p><b>　　——拉板厚度，</b></p><p><b>　　取。</b></p><p>　　2.2.5 滑輪及滑輪軸承的選擇</p><p>　　由鋼絲繩直

29、徑，動(dòng)滑輪直徑，選擇滑輪的型號(hào)為滑輪。</p><p>　　滑輪用內(nèi)軸套和隔環(huán):</p><p><b>　　內(nèi)軸套：；</b></p><p><b>　　隔環(huán)；；</b></p><p>　　滑輪軸承：46216；</p><p><b>　　滑輪擋蓋：。<

30、;/b></p><p><b>　　2.3 卷筒的計(jì)算</b></p><p>　　2.3.1 卷筒的基本尺寸</p><p>　　取卷筒（按槽底計(jì)算）直徑；</p><p>　　卷筒的計(jì)算直徑（按纏繞鋼絲繩的中心計(jì)算）；</p><p><b>　　卷筒長(zhǎng)度</b>

31、</p><p><b>　?。ㄊ?）</b></p><p>　　式中 ——卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)</p><p>　　其中 ——最大起升高度；</p><p><b>　　——滑輪組倍率；</b></p><p>　　——卷筒計(jì)算直徑，；</p><p&

32、gt;　　——固定鋼絲繩安全圈數(shù)，??；</p><p>　　——繩槽槽距，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8.1-49，得；</p><p>　　——無(wú)繩槽卷筒端部尺寸，；</p><p>　　——固定鋼絲繩區(qū)段的長(zhǎng)度，；</p><p>　　——左右螺旋槽之間的距離，</p><p>　　其中 ——兩側(cè)滑輪繩槽中心線之間的距離，

33、；</p><p>　　——當(dāng)?shù)蹉^滑輪位于最上部極限位置時(shí)，卷筒軸和滑輪軸之間的距離，；</p><p>　　——繞上卷筒的鋼絲繩分支相對(duì)于垂直位置的允許偏角，；</p><p><b>　　取 ；</b></p><p>　　其壁厚按經(jīng)驗(yàn)公式確定</p><p><b>　　。<

34、/b></p><p>　　2.3.2 驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度</p><p>　　卷筒的采蓮采用HT30，抗壓強(qiáng)度為， 抗拉強(qiáng)度為。</p><p><b>　　卷筒所受壓應(yīng)力</b></p><p><b>　?。ㄊ?0）</b></p><p>　　式中 ——對(duì)吊鉤起重機(jī)的

35、安全系數(shù)，=4.25;</p><p>　　，滿足受壓強(qiáng)度要求。</p><p>　　由于卷筒長(zhǎng)度，尚應(yīng)計(jì)算彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力；</p><p><b>　　圖4 卷筒彎矩圖</b></p><p>　　卷筒的最大彎矩產(chǎn)生在鋼絲繩位于卷筒中央時(shí)，</p><p><b>　　（式11）&l

36、t;/b></p><p>　　式中 ——卷筒全長(zhǎng)；</p><p>　　——左右螺旋槽之間的距離；</p><p><b>　　卷筒斷面系數(shù)</b></p><p><b>　?。ㄊ?2）</b></p><p>　　式中 ——卷筒直徑，；</p>&l

37、t;p><b>　　——卷筒內(nèi)徑，；</b></p><p><b>　　彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力</b></p><p><b>　　滿足受拉強(qiáng)度要求；</b></p><p><b>　　合成應(yīng)力 </b></p><p>　　2.3.3 卷筒轉(zhuǎn)速<

38、;/p><p>　　2.4 電動(dòng)機(jī)的確定</p><p>　　2.4.1 電動(dòng)機(jī)的確定</p><p><b>　　起升機(jī)構(gòu)靜功率：</b></p><p><b>　?。ㄊ?3）</b></p><p>　　式中 ——最大起升載荷；</p><p>&l

39、t;b>　　——起升機(jī)構(gòu)總效率</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率：</b></p><p>　　由起重機(jī)的工作級(jí)別M5，可以由《工程起重機(jī)》標(biāo)3—19中得到：</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)》選定型電動(dòng)機(jī)，&l

40、t;/p><p><b>　　主要指標(biāo)為：</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)速 </b></p><p><b>　　額定功率 </b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)速 </b></p><p><b>　　輸出軸直徑

41、 </b></p><p><b>　　輸出軸長(zhǎng)度 </b></p><p><b>　　鍵槽寬 </b></p><p>　　2.4.2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過(guò)載驗(yàn)算</p><p><b>　　等效功率：</b></p><p><b>

42、;　?。ㄊ?4）</b></p><p>　　根據(jù)表3—27，，查表3—52起升機(jī)構(gòu)曲線1得r=0.88，查表3—28得K=0.75，</p><p>　　，電動(dòng)機(jī)滿足不過(guò)熱條件。</p><p><b>　　過(guò)載驗(yàn)算：</b></p><p><b>　?。ㄊ?5）</b></p

43、><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　2.5 減速器的選用</p><p>　　2.5.1 減速器的確定</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　?。ㄊ?6）</b></p><

44、;p><b>　　傳動(dòng)比：</b></p><p>　　根據(jù)《減速器選用手冊(cè)》選定 ，</p><p><b>　　主要參數(shù)：</b></p><p><b>　　輸入轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　許用輸入功率</b></p>

45、<p><b>　　貨物的實(shí)際速度</b></p><p><b>　?。ㄊ?7）</b></p><p>　　2.5.2 減速器的驗(yàn)算</p><p>　　驗(yàn)算減速器被動(dòng)軸的最大扭矩及最大徑向力</p><p><b>　　最大扭矩的驗(yàn)算：</b></p&

46、gt;<p><b>　　（式18）</b></p><p>　　式中 —電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，=2.0；</p><p>　　— 減速器的傳動(dòng)比；</p><p>　　—減速器的效率，=0.94；</p><p>　　減速器許用輸入扭矩 </p><p><b>　　，符合

47、要求；</b></p><p>　　輸出軸最大徑向力的驗(yàn)算：</p><p><b>　?。ㄊ?9）</b></p><p>　　式中 ——卷筒上鋼絲繩最大拉力；</p><p>　　——卷筒重量，查閱得；</p><p>　　低速軸端的最大容許徑向載荷 ，，符合要求。</p&g

48、t;<p>　　2.6 制動(dòng)器的選擇</p><p>　　根據(jù)物體下降時(shí)的扭矩:</p><p><b>　?。ㄊ?0）</b></p><p>　　式中 ——最大載荷量，；</p><p>　　——卷筒計(jì)算直徑，；</p><p><b>　　——滑輪組倍率，；</

49、b></p><p>　　——減速器傳動(dòng)比，；</p><p><b>　　——總效率，；</b></p><p><b>　　制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ，</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)》選擇制動(dòng)器，</p><p><b>　　主要參數(shù)：</b&g

50、t;</p><p><b>　　制動(dòng)輪直徑</b></p><p><b>　　額定轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　2.7 聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑和變速器輸入直徑選用聯(lián)軸器型齒輪聯(lián)軸器和型齒輪聯(lián)軸器。</p><p><b>　

51、　的主要參數(shù)：</b></p><p><b>　　公稱轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　許用轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p><b>　　的主要參數(shù)：</b></p><p

52、><b>　　公稱轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　許用轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p><b>　　聯(lián)軸器力矩的校核：</b></p><p><b>　　（式21）</b>&

53、lt;/p><p>　　式中 ——傳扭矩的計(jì)算值；</p><p>　　——按第類載荷計(jì)算的軸傳最大扭矩，對(duì)高速軸，在此位電動(dòng)及轉(zhuǎn)矩的允許過(guò)載倍數(shù)，位電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，，；其中，</p><p>　　—聯(lián)軸器重要參數(shù)，對(duì)于起升機(jī)構(gòu)=1.8；</p><p><b>　　—角度偏差系數(shù)，；</b></p><

54、;p><b>　　聯(lián)軸器符合要求。</b></p><p>　　2.8 起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算</p><p>　　2.8.1 起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算</p><p><b>　　啟動(dòng)時(shí)間：</b></p><p><b>　?。ㄊ?2）</b></p><p>

55、　　式中 ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，；</p><p>　　——電動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，；</p><p>　　——電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，；</p><p>　　——機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）：</p><p>　　其中 —電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，=0.67；</p><p>　　—制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，=1.01

56、；</p><p>　　，起動(dòng)時(shí)間符合要求。</p><p>　　2.8.2 制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算</p><p><b>　　滿載下降制動(dòng)時(shí)間：</b></p><p><b>　　（式23）</b></p><p>　　式中 ——滿載下降時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，；</p>

57、<p>　　——制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，；</p><p>　　—電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，；</p><p>　　—機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，。</p><p><b>　　3參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 王若梅,方中, 伊位忠.《實(shí)用起重手冊(cè)》.北京：水利電力出版社,1989</p>

58、;<p>　　2 唐保寧,高學(xué)滿.《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,1993</p><p>　　3 沈鴻,周建南,汪道涵,張維,史洪志.《機(jī)械工程手冊(cè)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1982</p><p>　　4 顧迪, 哈爾濱建筑大學(xué).《工程起重機(jī)》.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1988</p><p>　　5 濮良貴,紀(jì)名剛.《機(jī)械設(shè)計(jì)