吊钩桥式起重机的设计
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关于吊钩桥式起重机的设计计算
题目：吊钩桥式起重机的课程设计
已知数据：起重量G=16 t，跨度 S=16.5 m，工作级别为A7，起升高度H=12m，起升速度Vq=16m/min，机构工作级别为M6，小车运行速度为Vy=45m/min，大车运行速度为Vx=110m/min，大车运行传动方式：分别驱动，桥架主梁型式：箱型梁，估计质量：小车：Gxc<=16
t，G'<=23.7。（小车运行机构工作级别为M5，速度计算偏差与实际数值偏差为15%均可）
根据机构工作级别M6可知起升机构的JC值为：JC=60%，小车运行机构的工作级别M5可知运行机构的JC值为：JC=25%。
一． 机构计算
一） 确定起升机构的传动方案，如图一b)和c)，选择滑轮组和吊钩组
图一
a) 桥式起重机上的双联滑轮组 b) 起升机构传动方案
按照布置及紧凑原则，采用图1的传动方案，如图，采用双联滑轮组。因为：Q=16t,查教材3-6,3-7(P48),取滑轮组倍率a=3，承载绳分支数Z=2a=6（即钢丝绳有6根分支），采用课本图3-10双联滑轮组c)方案，查附表4-1，强度等级为M，选钩号为16的吊钩组，滑轮数为2，适用钢丝绳直径17.5-24mm，R=12.5mm,D1=630mm，h1=204mm,h2=275mm,h3=650mm,h4=145mm,a1=140mm,Go=453kg,L=578mm,s=372mm,查附表4-3，P245。
滑轮组采用滚动轴承，当a=3时，查手册的[1]表2-1得滑轮组效率&h=0.98
(一) 钢丝绳的选择
1. 计算钢丝绳的最大工作静拉力：
Sm ==28460.4 N 1
x--承载分支系数，吊钩：承载分支数为6,x=0.5(双联滑轮组)； --导向滑轮数，=2；
a— 起升滑轮组倍率，a=3；
—滑轮组效率，−9，P48;
—导向滑轮效率，=0.98；
额定起升载荷；
：PQ=(G+Gd)g=(16000+400)9.8=160720 N
Gd=2.5%G
Gd—吊具质量，kg,见表4-2，P112，G=12.5-20t,Gd=2.5%G;
2. 选钢丝绳
（1） 根据使用场合，选结构形式为637S (线接触钢丝绳，纤维芯)
（2） 室内工作的桥式起重机，选用右交互捻钢丝绳，通常为B级镀锌
（3） 钢丝绳直径：Fo= nSm =5.628460.4=159378N(采用最小安全系数法：Fo)
n—钢丝绳最小安全系数，见表3-2，M6，运动绳，n=5.6；
Fo—钢丝绳破断拉力；
dmin=C=0.098=16.5
C=
dmin—钢丝绳最小直径，mm；
S—钢丝绳最大工作静拉力，N；
C—钢丝绳选择系数，见表3-2mm/N1/2
纤维芯钢丝绳=0.33；钢丝绳公称抗拉强度选用中间值取：=1770N/；
选d=18mm,=1770N/,Fo=169000N （4） 标注如下：18 637S-FC B ZS 169
(二) 滑轮、卷筒尺寸、卷筒转速的计算
1. 滑轮
（1） 滑轮的卷绕直径：
D=hd=22.418=403.2 mm
h—滑轮的卷绕直径与钢丝绳直径的比值，查表3-5，M6，滑轮 h=22.4，卷筒h1=20,P45;d—钢丝绳直径，d=18mm;
取滑轮的卷绕直径为500mm，滑轮的槽底直径为Do=482mm
(2)滑轮槽形状及尺寸见附表2-1，P235。
d>1718,R=10,H=30,B1=53,E1=38,R1=18,R2=15,R3=3,R4=5.M=12,C=1.5,S=12
选铸造滑轮组，ZG 270-500 铸钢铸造，轧制滑轮：低碳钢Q235
3
2. 卷筒
（1） 采用双联卷筒：
卷绕直径：D=hd=2018=360mm
查表3-5，M6，h=20
适当放大卷筒直径，选卷绕直径D=648mm,卷筒的槽底直径Do=630mm,查表3-10，P49。
（2） 卷筒绳槽尺寸。 卷筒选取标准槽d=18mm,p1=20mm,有关尺寸查附表3-1，P237.
（3） 卷筒长度 采用双联卷筒：
L=2(L0+L1+L2)+L3=2(413.86+20+60)+372=1359.7mm （3-12）
L滑-2Hmin tanL3L滑+2Hmin tan
查附表4-3，L3=S=372mm
L0=(+n0)p1=( +3)20=413.86mm
取L=1500mm
L1—两端空余部分长度，L1=P1=20mm；
L2—固定钢丝绳所需的长度，L2=3 P1=60mm；
L0—卷筒卷绕部分长度；H—最大起升高度，H=12m,n0—安全圈数，n0=3；
卷筒：槽底半径R=10,节距P1=20,h1=7,R1=0.8,加深槽形：P2=24,h2=11，R2=0.5，查附表p237
（4） 卷筒壁与强度验算
卷筒材料：Q235-A3 钢板卷焊=0.02 D0+(6)=20.6mm
查附表,P239,D=648mm,模数m=8，齿数z=54，D1=260,D2=432,D3=525,D4=570
因为：L=1500<3D=1944
所以：=A1A2 =1 0.75 =51.8[]=112.5N/
式中A1—卷绕层数系数，查表3-11，A1=1；
A2—应力减小系数，A2=0.75；
[]—许用压应力，112.5 N/
—材料屈服极限，=225 N/
（5） 卷筒转速 吊钩（16t） nt= = = 23.6 (r/min)
Vq—起升速度，m/s；D—卷筒卷绕直径，m；
3. 选电动机
1） 电动机稳态起升功率
PN === 24.5 kw 4
=.t.ch=0.980.980.95=0.876
式中：PQ—额定起升载荷，N；Vq—起升速度，Vq=16m/min；
—起升机构总效率；t—卷筒效率，t=0.98；ch—传动效率，ch=0.95，见表4-3。
2） 初选电动机
YZR系列异步电动机：PnPN =G2 PN =0.824.5=19.6 kw
PN—电动机稳态起升功率；G—稳态负载平均系数，见表4-8，G=G2,见表4-4，G2=0.8
根据Pn=19.6KW,JC=60%,此时等效接电持续率JC'=40%，选YZR 225M-6
电动机两台，工作制度S3应力普系数Ks:0.250.5,查表1-17，P20
查附表YZR 225 M 额定功率Pn=22KW,转速n=715r/min,最大转矩为2.9，转子转动惯量J=0.825kg.m2
电动机轴径d1=65mm,轴端长l1=1050mm
4. 减速器的选择
计算传动比：ic=n/nt= n40%/ nt =715/23.59=30.3
n—电动机额定转速，n=715r/min;
nt—卷筒转速，nt=23.59r/min 2)QJ型减速器的选用
[P]（1+2）.PN =(1+1.095) 24.5=28.74KW
[P]—减速器高速轴许用功率，KW；
2—起升动载系数，见表2-1,2-2；
i—机构工作级别；
吊钩：2=2min +=1.05+0.1716/60=1.095
根据[P]=28.74kw,JC=60%,ic=30.3,n=715r/min,选择减速器QJR-235-31.5
传动比：ic=31.5，高速轴圆柱形轴伸d2=55mm,l2=110mm；
低速轴带有外齿轮,模数m=8mm,Z=54；
当工作级别为M6时，高速轴许用功率[P]=29kw,输出转矩：[Mn]=12500N.m
3)减速器验算
减速器输出轴承受短暂的最大转矩：
5
Mnmax=2Mn=1.0959221.2=10097.2 N.m<[Mn]=12500 N.m
Mn=SD/2=28460.360.648/2=9221.2 N.m
Mn—钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的转矩；
2—起升动载系数；
S—最大工作静拉力；D—卷筒卷绕直径,D=648mm；
5. 实际起升速度计算
1） 实际起升速度：
Vq=nD/60ai=7153.140.648/(60331.5)=0.26 m/s
实际起升速度应满足的条件：
100%<15%
100%=100%=2.5%<15%
所以验算合格。
6．选择联轴器
采用齿式联轴器：
ML=kML=2293.85=587.7 N.m[ML]
ML=9550=955022/715=293.85 N.m
k—系数，起升机构k=2,查表可知：k=1.33.1,起升机构和变幅机构取大值；
ML--联轴器所连接轴的传递转矩；
根据联轴器计算力矩ML=587.7 N.m,减速器高速轴直径d2=55mm,L2=110mm,圆柱形轴端，A型键；电动机轴直径的d1=65mm,L1=1050mm,圆锥形轴端，C型键。
电动机与变速器：GⅡCL2齿式联轴器，[Mn]=710N.m,转动惯量J=0.022kg.m2
变速器与减速器：GⅡCL2齿式联轴器，[Mn]=710N.m,转动惯量J=0.022kg.m2
2） 低速轴
齿轮减速器QJR-D335-31.5 的低速轴轴端是C型，带有齿轮联轴器的外齿轮，与其相啮合的内齿圈和卷筒的轮毂作为一体，模数和齿数相同。
7．电动机的验算
1）起动时间
6
tq=n/9.55(Mdq-MN)=7153.41/[9.55(440.8-314.5)]=2.04
s
Mdq—电动机的平均起动力矩，N.m；n—电动机额定转速，r/min；
Mdq =ASMn=(1.5) Mn=1.5955022/715=440.8N.m
MN—稳态起升额定起升载荷的转矩，N.m；
AS—电动机平均起动转矩倍数，见表4-6，AS=(1.5)
Mn—电动机额定转矩，N.m；
--机构总转动惯量，kg.m2
=k(J1+J2)+PQD2/4ga2 i2
=1.15(0.825+0.022+0.022+2)+1607200.6482 /
(249.83231.520.876)=3.41 kg.m2
J1—电动机转子转动惯量，kg.m2 ，J1 =0.825 N.m 查资料：《起重
