1、100/25tA7通用桥式起重机设计（L=19m）摘 要 起重机的出现大大提高了人们的劳动效率，以前需要许多人花长时间才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果，尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。在工厂的厂房内搬运大型零件或重型装置桥式起重是不可获缺的。 桥式起重机小车主要包括起升机构、小车架、小车运行机构、吊具等部分。其中的小车运行机构主要由减速器、主动轮组、从动轮组、传动轴和一些连接件组成。此次设计的桥式起重机是水电站桥式起重机，安装于丰满水电站扩建工程厂房内，用于水轮发电机组及其附属设备的安装和检修工作。水电站内设备一般都是大中型设备，对桥式起重机的载荷要求较高，所
2、以对减速器性能要求较高。关键词：桥式起重机；小车运行机构；减速器Design of the bridge type hoist crane Car movement organizationABSTRACTThe invention of crane has greatly increased peoples work efficiency .People can use crane to handle with huge articles ,which used to be taken a long time to do,especially in a small area .The bri
3、dge type hoist crane is required to handle with huge accessory or huge device.The bridge type hoist crane car consists of promoted organization,the car frame，the car movement organization,hoisting mechanisms and so on.Its operation structure is composed of reducer,the driving wheel group,the driven
4、wheel group,the transmission shaft and some connect fitting.The core of this structure is the design of the reducer.This bridge type hoist crane is be used to the hydroelectric power station.It is installed in the expanded workshop of Fengman water and electricity station.It is used to installing,ex
5、amining and repairing the water-turbine generator set and its accessorial equipments.the equipments in the water and electricity station are large or medium-size.These equipments have a high request on the load of bridge type hoist crane,so they also have a high request on the capability of the redu
6、cer.Key words: bridge type hoist ,the reducer 摘 要IABSTRACTII1 起重机小车设计.11.1 小车主起升机构计算11.1.1 确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组11.1.2 选择钢丝绳11.1.3 确定滑轮主要尺寸21.1.4 确定卷筒尺寸，并验算强度21.1.5 选电动机41.1.6 验算电动机发热条件51.1.7 选择减速器51.1.8 验算起升速度和实际所需功率51.1.9 校核减速器输出轴强度61.1.10 选择制动器71.1.11 选择联轴器71.1.12 验算启动时间81.1.13 验算制动时间81.1.14 高速浮动轴
7、91.2.1 确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组111.2.2 选择钢丝绳111.2.4 确定卷筒尺寸，并验算强度121.2.5 选电动机141.2.6 验算电动机发热条件141.2.7 选择减速器141.2.8 校核减速器输出轴强度151.2.9 选择制动器161.2.10 选择联轴器161.2.11 验算起动时间171.2.12 验算制动时间171.2.13 高速浮动轴171.3.1 确定小车传动方案201.3.2 选择车轮及轨道并验算其强度201.3.3 运行阻力的计算211.3.4 选电动机221.3.5 验算电动机发热条件221.3.6 选择减速器231.3.7 验算运行速度和
8、实际所需功率231.3.8 验算起动时间231.3.9 按起动工况校核减速器功率241.3.10 验算起动不打滑条件241.3.11 选择制动器251.3.12 选择高速轴联轴器及制动轮261.3.13 选择低速轴联轴器271.3.14 验算低速浮动轴强度272 起重机大车设计.292.1 起重机打车运行机构计算292.1.1 确定传动机构方案292.1.2 选择车轮与轨道，并验算其强度292.1.3 运行阻力的计算312.1.4 选择电动机312.1.5 验算电动机发热条件322.1.6 选择减速器322.1.7 验算运行速度322.1.8 验算启动时间332.1.9 按起动工况校核减速器功
9、率332.1.10 验算起动不打滑条件342.1.12 选择联轴器352.1.13 验算低速浮动轴强度363 起重机结构设计.363.1 基本参数和已知条件383.2 材料选择及许用应力383.3 总体尺寸设计383.3.1 桥架尺寸的确定383.3.2 端梁尺寸393.3.3 主、端梁的连接393.4 主梁截面性质计算403.5 端梁截面性质计算423.6 载荷433.7 主梁计算463.8 主梁疲劳强度校核533.9 刚度校核563.10 稳定性校核58参考文献6163100/25tA7通用桥式起重机设计（L=19m）1 起重机小车设计1.1 小车主起升机构计算1.1.1 确定起升机构传动
10、方案，选择滑轮组和吊钩组按照布置宜紧凑的原则，决定采用如下图1-1的方案。按Q=100t，查表4-2（起重机设计手册）取滑轮组倍率ih=6，承载绳分支数：Z=2ih=12图1-1查表3-4-11（起重机设计手册）选双钩锻造式吊钩组，得其质量：G。=4000kg，两端滑轮间距A=131mm。1.1.2 选择钢丝绳若滑轮组采用滚动轴承，当ih=6，查表2-1（起重机运输机械）得滑轮组效率h=0.96。钢丝绳所受最大拉力：Smax=9027.8kg=90.28KN查表2-4（起重运输机械）,重级工作类型(工作级别M7)时,安全系数n=6。钢丝绳计算破断拉力Sb：Sb=nSmax=690.28=541
11、.7KN查表3-1-6选用纤维芯钢丝绳619W+FC，钢丝公称抗拉强度1850MPa，光面钢丝，左右互捻，直径d=28mm，钢丝绳最小破断拉力Sb=546KN，标记如下：钢丝绳 28NAT619W+FC1850ZS233.6GB8918-881.1.3 确定滑轮主要尺寸滑轮的许用最小直径：D=812mm式中系数e=30由表2-4（起重运输机械）查得。由附表2选用滑轮直径D=900mm，滑轮的绳槽部分尺寸可由1附表3查得。由附表4选用钢丝绳d=28mm，D=900mm，滑轮轴直径D5=150mm的E1型滑轮，其标记为：滑轮E128900-150 ZB J80 006.8-871.1.4 确定卷筒
12、尺寸，并验算强度卷筒直径：D=28=812mm由附表13选用D=900mm，卷筒绳槽尺寸由3附表14-3查得槽距，t=30mm，槽底半径r=17mm卷筒尺寸：L=2714mm 取L=3000mm式中 Z0附加安全系数，取Z0=2； L1卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即L1=A=131mm，实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减；D0卷筒计算直径D0=D+d=900+28=928mm 卷筒壁厚： =+（610）=0.02900+（610）=2428 取=26mm卷筒壁压应力验算：=N/m2=112.5MPa选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度=195MPa 故抗压强度足够卷筒拉
13、应力验算：由于卷筒长度L3D，尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图示与图1-2 图1-2 卷筒弯矩图卷筒最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：=125834340Nmm卷筒断面系数：=0.1=0.1=15443271式中卷筒外径，=900mm； 卷筒内径，=-2=900-226=848于是 =8.15Mpa合成应力：=+=8.76+=35.51MPa式中许用拉应力：=39MPa卷筒强度验算通过。故选定卷筒直径=900mm，长度L=3000mm；卷筒槽形的槽底半径=17mm，槽距=30mm；起升高度=18m，倍率=6卷筒 A9003000-1730-183左ZB J80 007.2-871.1.
14、5 选电动机计算静功率：=132.1KW式中机构总效率，一般=0.80.9，取=0.85电动机计算功率：=0.9132.1=118.89KW式中系数由表6-1(起重运输机械)查得，对于级机构，=0.850.95，取=0.9查表28选用电动机YZR 315M，其（15%）=125KW，=750rpm，=34kg，电动机质量=1170kg1.1.6 验算电动机发热条件 按照等效功率法，求=40%时所需的等效功率：=10.85132.1=112.3KW 式中工作级别系数，查表（起重运输机械）6-4，对于重级，=1；系数，根据机构平均起动时间与平均工作时间的比重（/）查得。由2表6-3，一般起升机构/
15、=0.10.2，取/=0.1，由图（起重运输机械）6-6查得=0.85。由以上计算结果，故初选电动机能满足发热条件1.1.7 选择减速器卷筒转速：=14r/min减速器总传动比：=53.57查表（起重机设计手册）选QJS-D-630型减速器，当工作类型为重级（相当工作级别为M7级）时，许用功率N=124KW，=50，质量=3600，主轴直径=80mm，轴端长=170mm（锥形）1.1.8 验算起升速度和实际所需功率 实际起升速度：=6.8=6.35m/min误差：=100%=100%=6.6%=15%实际所需等效功率：=112.3=120.25KW=125KW1.1.9 校核减速器输出轴强度由
16、起重运输机械公式（6-16）得输出轴最大径向力= 式中=287720=175440N=175.44KN卷筒上卷绕钢丝所引起的载荷；=9.81KN卷筒及轴自重，参考表3-10-7（起重机设计手册）查得R=150KNQJS630减速器输出轴端最大允许径向载荷。=92.63KN=150KN 由2公式（6-17）得输出轴最大扭矩：=（0.70.8） 式中=9750=1625Nm电动机轴额定力矩；=3.4当=40%时电动机最大力矩倍数； 减速器传动效率； Nm减速器输出轴最大容许转矩，由（ 起重机设计手册）表3-10-6查得。=0.83.41625500.95=67925Nm=85000Nm由以上计算，
17、所选减速器能满足要求1.1.10 选择制动器所需静制动力矩：= =1.75=232.48m=2324.8Nm 式中=1.75制动安全系数，由（起重运输机械）第六章查得。 由表3-7-17（起重机设计手册）选用YWZ5-630/121制动器，其制动转矩=18002800Nm，制动轮直径=630mm，制动器质量=185.81.1.11 选择联轴器高速联轴器计算转矩，由2（6-26）式：Nm式中电动机额定转矩（前节求出）； =1.5联轴器安全系数； =1.8刚性动载系数，一般=1.52.0由1附表29查得YZR-315M电动机轴端为圆锥形，。从表3-10-9（起重机设计手册）查得QJS-D-630减
18、速器的高速轴为圆锥形。靠电动机轴端联轴器 由表312-7（起重机设计手册）选用CLZ4半联轴器，其图号为S180，最大容许转矩=5600Nm值，飞轮力矩kgm，质量=37.5kg浮动轴的两端为圆柱形靠减速器轴端联轴器 由1附表45选用带制动轮的半齿联轴器,其图号为S198,最大容许转矩=19000Nm, 飞轮力矩 kgm,质量218kg.为与制动器YWZ5-630/121相适应,将S198联轴器所需制动轮,修改为应用1.1.12 验算启动时间起动时间：式中=35+0.22+34=69.22kgm静阻力矩：kgm =1838.7Nm平均起动转矩：Nm=2.65s 通用桥式起重机起升机构的，此时1
19、s1.1.13 验算制动时间制动时间：式中 查1表6-6查得许用减速度a0.2,a=v/，因为，故合适。1.1.14 高速浮动轴 （1）疲劳计算: 轴受脉动扭转载荷其等效扭矩：式中动载系数=0.5（1+）=1.04 起升动载系数，=1+0.71v=1+0.716.8/60=1.08由上节选择联轴器中，已经确定浮动轴端直径d=85mm,因此扭转应力为：轴材料用45号钢，弯曲： =0.27（+ ）=0.27（600+300）=243MPa扭转： = /=243/=140MPa =0.6=0.6300=180MPa许用扭转应力：式中考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数； 与零件几何形状有关，
20、对于零件表面有急剧过渡和开有键槽及 紧配合区段，=1.52.5 与零件表面加工光洁度有关，此处取k=21.25=2.5 考虑材料对应力循环对称的敏感系数，对碳钢，低合金钢 安全系数，查1表30得因此, ,故通过.(2) 强度计算 轴所受的最大转矩 最大扭转应力： 许用扭转应力：式中：安全系数，由1表2-21查得, 故合适。中间轴径，取1.2 小车副起升机构计算1.2.1 确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组 照布置宜紧凑的原则，决定采用如下图2-1的方案。按Q=25t，查1表4-2取滑轮组倍率ih=3，承载绳分支数：Z=2ih=6图2-1副起升结构简图查表3-4-11选短型吊钩组，图号为T
21、1-362.1508。得其质量：G0=697kg两端滑轮间距 A=102mm1.2.2 选择钢丝绳 若滑轮组采用滚动轴承，当ih=3，查表2-1（起重运输机械）得滑轮组效率h=0.985钢丝绳所受最大拉力：Smax=4348kg=43.48KN钢丝绳计算破断拉力Sb：Sb=nSmax=643.48=260.88KN 查附表1选用纤维芯钢丝绳619W+FC，钢丝公称抗拉强度1850MPa，光面钢丝，左右互捻，直径d=20mm，钢丝绳最小破断拉力Sb=279.5KN，标记如下：钢丝绳 20NAT619W+FC1850ZS233.6GB8918-881.2.3 确定滑轮主要尺寸 滑轮的许用最小直径：
22、D=580mm 式中系数e=30由表2-4（起重运输机械）查得。由附表2选用滑轮直径D=630mm，由于选用短型吊钩，所以不用平衡滑轮。滑轮的绳槽部分尺寸可由附表3查得。由附表4选用钢丝绳d=20mm，D=630mm，滑轮轴直径D5=100mm的E1型滑轮，其标记为：滑轮E120630-100 ZB J80 006.8-871.2.4 确定卷筒尺寸，并验算强度卷筒直径：D=20=580mm由1附表13选用D=650mm，卷筒绳槽尺寸由3附表14-3查得槽距，t=22mm，槽底半径r=11mm卷筒尺寸：L=1709mm 取L=2000mm式中 Z0附加安全系数，取Z0=2； L1卷槽不切槽部分长
23、度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即L1=A=102mm，实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减； D0卷筒计算直径D0=D+d=650+20=670mm 卷筒壁厚：=+（610）=0.02650+（610）=1923取=23mm卷筒壁压应力验算：=N/m2=85.9MPa选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度=195MPa许用压应力：=130MPa 故抗压强度足够卷筒拉应力验算：由于卷筒长度L3D，尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图示与图2-2 图2-2 卷筒弯矩图卷筒最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：=41262520Nmm卷筒断面系数：=0.1=0.1=6987005式中：卷筒外径，=
24、650mm； 卷筒内径，=-2=650-223=604mm于是 =5.9MPa合成应力：=+=5.9+=31.67MPa 式中许用拉应力 =39MPa卷筒强度验算通过。故选定卷筒直径=650mm，长度L=2000mm卷筒槽形的槽底半径=11mm，槽距=22mm；起升高度=20m，倍率=3卷筒 A6502000-1122-203左ZB J80 007.2-871.2.5 选电动机计算静功率：=46.93KW 式中机构总效率，一般=0.80.9，取=0.85电动机计算功率：=0.946.93=42.24KW 式中系数表6-1（起重运输机械）查得，对于级机构，=0.850.95，取=0.9查附表28
25、选用电动机YZR 280S，其（40%）=42KW，=719rpm，=9.2kg，电动机质量=747kg1.2.6 验算电动机发热条件 按照等效功率法，求=40%时所需的等效功率：=10.8546.93=39.89KW 式中工作级别系数，查表（起重运输机械）6-4，对于M7级，=1； 系数，根据机构平均起动时间与平均工作时间的比重（/）查得。由2表6-3，一般起升机构/=0.10.2，取/=0.1，由2图6-6查得=0.85。由以上计算结果，故初选电动机能满足发热条件1.2.7 选择减速器 卷筒转速：=13.55r/min减速器总传动比：=53.06查表QJS-450减速器，当工作类型为重级（
26、相当工作级别为M7级）时，许用功率N=44KW，=50，质量=1400，主轴直径=50mm，轴端长=110mm（锥形） 实际起升速度：=9.5=10.08m/min 误差：=100%=100%=6.1%=25% 实际所需等效功率：=39.89=40.32KW=42KW1.2.8 校核减速器输出轴强度由（起重运输机械）公式（6-16）得输出轴最大径向力：= 式中=243480=86960N=86.96KN卷筒上卷绕钢丝所引起的载荷；=9.81KN卷筒及轴自重，参考1附表14估计R=64KNQJS450减速器输出轴端最大允许径向载荷，由表3-10-7（起重机设计书册）=48.4KN=64KN由（起
27、重运输机械）公式（6-17）得输出轴最大扭矩：=（0.70.8）式中=9750=572.8Nm电动机轴额定力矩； =1.5当=25%时电动机最大力矩倍数 减速器传动效率； Nm减速器输出轴最大容许转矩，由表36查得。=0.71.5572.8500.95=28568Nm=30000Nm由以上计算，所选减速器能满足要求1.2.9 选择制动器 所需静制动力矩：= =1.75=85.36m=853.6Nm 式中=1.75制动安全系数，由(起重运输机械)第六章查得。由表3-7-17选用YWZ5-400/80制动器，其制动转矩=6301250Nm，制动轮直径=400mm，制动器质量=79.41.2.10 选择联轴器高速联轴器计算转矩，由2（6-26）式：Nm 式中电动机额定转矩（前节求出）； =1.5联轴器安全系数； =1.8刚性动载系数，一般=1.52.0。由1附表29查得YZR-280S电动机轴端为圆锥形，。从1附表34查得QJS-450减速器的高速轴为圆锥形。靠电动机轴端联轴器 由表3-12-7(起重机设计手册)选用CLZ半联轴器，其图号为S180，最大容许转矩=3150Nm值，飞轮力矩kgm，质量=25.4kg.浮动轴的两端为圆柱形 靠减速器轴端联轴器 由表3-12-8选用带制动轮的半齿联轴器,其图
