100T双梁桥式起重机设计说明书Word格式文档下载.doc
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1.2.1确定起升机构传动方案,选择滑轮组和吊钩组 11
1.2.2选择钢丝绳 11
1.2.4确定卷筒尺寸,并验算强度 12
1.2.5选电动机 14
1.2.6验算电动机发热条件 14
1.2.7选择减速器 14
1.2.8校核减速器输出轴强度 15
1.2.9选择制动器 16
1.2.10选择联轴器 16
1.2.11验算起动时间 17
1.2.12验算制动时间 17
1.2.13高速浮动轴 17
1.3.1确定小车传动方案 20
1.3.2选择车轮及轨道并验算其强度 20
1.3.3运行阻力的计算 21
1.3.4选电动机 22
1.3.5验算电动机发热条件 22
1.3.6选择减速器 23
1.3.7验算运行速度和实际所需功率 23
1.3.8验算起动时间 23
1.3.9按起动工况校核减速器功率 24
1.3.10验算起动不打滑条件 24
1.3.11选择制动器 25
1.3.12选择高速轴联轴器及制动轮 26
1.3.13选择低速轴联轴器 27
1.3.14验算低速浮动轴强度 27
2起重机大车设计......................................................................................................29
2.1起重机打车运行机构计算 29
2.1.1确定传动机构方案 29
2.1.2选择车轮与轨道,并验算其强度 29
2.1.3运行阻力的计算 31
2.1.4选择电动机 31
2.1.5验算电动机发热条件 32
2.1.6选择减速器 32
2.1.7验算运行速度 32
2.1.8验算启动时间 33
2.1.9按起动工况校核减速器功率 33
2.1.10验算起动不打滑条件 34
2.1.12选择联轴器 35
2.1.13验算低速浮动轴强度 36
3起重机结构设计......................................................................................................36
3.1基本参数和已知条件 38
3.2材料选择及许用应力 38
3.3总体尺寸设计 38
3.3.1桥架尺寸的确定 38
3.3.2端梁尺寸 39
3.3.3主、端梁的连接 39
3.4主梁截面性质计算 40
3.5端梁截面性质计算 42
3.6载荷 43
3.7主梁计算 46
3.8主梁疲劳强度校核 53
3.9刚度校核 56
3.10稳定性校核 58
参考文献 61
63
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ηh=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=n×
Smax=6×
90.28=541.7KN
查表3-1-6选用纤维芯钢丝绳6×
19W+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28NAT6×
19W+FC1850ZS233.6GB8918-88
1.1.3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E128×
900-150ZBJ80006.8-87
1.1.4确定卷筒尺寸,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:
=+(6~10)=0.02×
900+(6~10)=24~28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
卷筒拉应力验算:
由于卷筒长度L>3D,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:
====125834340N·
mm
卷筒断面系数:
=0.1=0.1×
=15443271
式中——卷筒外径,=900mm;
——卷筒内径,=-2=900-2×
26=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A900×
3000-17×
30-18×
3左ZBJ80007.2-87
1.1.5选电动机
计算静功率:
===132.1KW
式中——机构总效率,一般=0.8~0.9,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,=0.85~0.95,取=0.9
查表28选用电动机YZR315M,其(15%)=125KW,=750rpm,[]=34kg·
,电动机质量=1170kg
1.1.6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:
≥·
·
=1×
0.85×
132.1=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/=0.1~0.2,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<=125KW
1.1.9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=2×
87720=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]=150KN——QJS630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:
=(0.7~0.8)
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。
∴=0.8×
3.4×
1625×
50×
0.95=67925Nm<[]=85000Nm
由以上计算,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×
=232.48㎏·
m=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=1800~2800Nm,制动轮直径=630mm,制动器质量=185.8㎏
1.1.11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=1.5~2.0
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CLZ4半联轴器,其图号为S180,最大容许转矩[]=5600Nm>值,飞轮力矩kg·
m,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kg·
m,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=69.22kg·
m
静阻力矩:
kg·
m=1838.7Nm
平均起动转矩:
∴=2.65s
通用桥式起重机起升机构的,此时>
1s
1.1.13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,对于零件表面有急剧过渡和开有键槽及紧配合区段,=1.5—2.5
——与零件表面加工光洁度有关,此处取k=2×
1.25=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T1-362.1508。
得其质量:
G0=697kg两端滑轮间距A=102mm
1.2.2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ηh=0.985
Smax===4348kg=43.48KN
43.48=260.88KN
查附表1选用纤维芯钢丝绳6×
19W+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20NAT6×
1.2.3确定滑轮主要尺寸
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E120×
630-100ZBJ80006.8-87
1.2.4确定卷筒尺寸,并验算强度
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
L===1709mm取L=2000mm
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=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
=+(6~10)=0.02×
650+(6~10)=19~23取=23mm
===N/m2=85.9MPa
许用压应力:
===130MPa<故抗压强度足够
由于卷筒长度L>3D,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
====41262520N·
=6987005
——卷筒外径,=650mm;
——卷筒内径,=-2=650-2×
23=604mm
于是===5.9MPa
=+=5.9+=31.67MPa
式中许用拉应力===39MPa
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A650×
2000-11×
22-20×
1.2.5选电动机
===46.93KW
式中——机构总效率,一般=0.8~0.9,取=0.85
≥=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,=0.85~0.95,取=0.9
查附表28选用电动机YZR280S,其(40%)=42KW,=719rpm,[]=9.2kg·
,电动机质量=747kg
1.2.6验算电动机发热条件
46.93=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/=0.1~0.2,取/=0.1,由[2]图6-6查得=0.85。
1.2.7选择减速器
卷筒转速:
===13.55r/min
===53.06
查表QJS-450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]=44KW,=50,质量=1400㎏,主轴直径=50mm,轴端长=110mm(锥形)
==9.5=10.08m/min
误差:
100%=6.1%<[]=25%
实际所需等效功率:
==39.89=40.32KW<=42KW
1.2.8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:
=≤[]
43480=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]=64KN——QJS450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(起重运输机械)公式(6-17)得输出轴最大扭矩:
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
Nm——减速器输出轴最大容许转矩,由表36查得。
∴=0.7×
1.5×
572.8×
0.95=28568Nm<[]=30000Nm
1.2.9选择制动器
所需静制动力矩:
=1.75×
=85.36㎏·
m=853.6Nm
由表3-7-17选用YWZ5-400/80制动器,其制动转矩=630~1250Nm,制动轮直径=400mm,制动器质量=79.4㎏
1.2.10选择联轴器
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=1.5~2.0。
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kg·
m,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
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