起重机主起升机构设计.docx
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起重机主起升机构设计
一起重机主起升机构设计
按照布置紧凑的原则采用图A所示方案,采用双联尚且轮组按
Q=10t查[2]表3-2-8取滑轮组倍率ih=3承载绳分支数:
ih=3z=6
Z=zih=2X3=6
查[2]表3-4-11与3-4-12得选号为8217/220得其质量G=24627kg两动滑
轮间距
L二2iOnun
若滑轮组采用滚动轴承当iF3查表[213-2-11得滑轮组效率HF0.98钢丝绳所受最大拉力:
£一—
2也
=10000+24627=17.425^
2x3x0.98
选择82171220吊钩组
查表[231-2-9得佻为中级工作级别,查[3]表2-4中级工作类型(工作级别血)时安全系数n二6.0钢丝绳汁算破断为%:
Sb二nXS出二6X17.425二104.55KN
查[1]表选用钢丝绳6X19绳纤维芯,钢丝公称抗拉强度1850\/mm‘光面钢丝,右交互捻,直径d二21.5mm,钢丝绳最小破断拉力[Sj=324KN
钢丝.绳6X19-21。
5-1850-1-光-右交GB1102-74d二21.5mm
滑轮的许用最小直径
D^d(e-l)=21.5(30-D)=624mm
式中系数e二30III[2]表2-4查得,ill[2]表2选和滑轮直径D二630mm
D二630mm
滑轮E?
21.5X630-140Zbj80006.8—87
卷筒直径Dd(e-l)二21.5(30-1)二624mm
表13选用D二630mm卷筒绳槽尺寸山[1]查表3-3-3槽距D二630mm
Pi二25mm,绳槽半径R二12mm
卷筒尺寸
L=2(如+z°+4)(16x10x3+2+4)X25+270=1007mm
7tDottx651.5
ZoZo二2
LjLi二A二21Omm
DoDo二D+d二630+21.5=651.5
卷筒壁厚
6二0.02D+(6〜10)二0.02X630+(6〜10)二19〜23mm
取8=20mm
卷筒壁压应力讣算
V17475
omax==——=34.85MPa
取0.02x0.025
选用灰铸铁HT200,最小抗拉强度ob=195mpa8二20mm
许用压应为[o]•尸丑130MP"
1.5
0曲<[0]、•故抗拉强度足够0卩<[0]7
卷筒拉应力验算山于卷筒长度2>3D尚应校验山弯矩产生的拉应力,卷筒弯矩如图B:
二
=
,s运,
「Sy
卷筒最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时:
]_[1nf)7—?
70
MfS适1二S^[—W17415X()=6421112.5N•mm
z2
卷筒断面系数
「£)4_£)46304-5904,
W二0.1[]二0・1X=5770793.7mm3
D630
式中D—卷筒外径D二630mm
D——卷筒内径DlD-Z5=630-2X20二590mm
「门Mw6421112.5
十是o产——==\A\MPa
iv5770793.7
合成应力
b]=b<+.crvmax=1.11x34.85=7.019MPa
[b]y
式中许用拉应力[ct]l=^=—=48.75MP"
4
01<[O
卷筒强度验算通过。
故选定卷筒直径D二630mm,长度Z二1007mm
卷筒槽底半径"12mm槽距25mm,起升高度16m,倍率if3
卷筒A630X1007-12X25-16X3左zB[800012-87oi<[o]L强度通过计算静功率
(g+GjVjl00m+246.27)xi33=26i^
7102x60/7102x60x0.85
式中n——机构总效率n二o.85
电动机计算功率:
NeMkA尸0.8X26.1=20.96kw
式中系数kd由[2]表6-1查得,对于览〜此级结构凡二20.96kw
Kd二0.75〜0.85取匕二0.8
查[1]附表28选用电动机YZR315M其Ne(25%)=72kw
nF725rpm[GDd二34kg•加'电动机质量Gd=l170kg选电动机YZR315M
按照等效功率法求JC二2%所需的等效功率:
n心5v・N丿=O・5xO・87x26・l=ll・3535Rw
式中心——工作级别系数K:
5=0.5NH1.3535kw
r——系数,根据机构平均起动时间与平均工作时间的比重(tp/ts)查得。
由⑵表6-3,—般起重机构tp/t=0.1〜0.2取te/tp=0.1由⑵图6-6查得r=0.87Ns 减速器总传动比心=鱼=竺=37选减速器查[1]表附表35选ZQ-500-iIiij19.5 -3CA减速器,当工作类型为中级ZQ-500-I1-3(相当工作级别为级)时许多功率[M]=12kw,i。 二40.17,质量G=345kg,主轴直径d^oOmm,轴端L’二85mm(锥形)实际起升速度 V1=V=-^=13・3x"=14.8/7? /minV1=14.8m/min 亡37 误差 v1-v148-133 s=xl00%=一———x100%=11%v匕]=15% v13.3 实际所需等效功率 y1133 N\=心—=34.4x—=29・OUwvNe(25%)=72kw xxV14.8 N\ 由⑵公式(6-16)得输出最大径向力 Knax=*(娼际+Gj)S[R] 式中aSg二2X17425=34850N二34.85KN 式中Me二981n=l.5仇二1・8 山[1]附表29查得YZR-42-8电动机轴端为圆锥形d二65mm,1二103mm,从[1]附表34查得ZQ-500减速器的高速轴为圆锥形d二50mm1二85mm靠电动机轴端联器, 由[1]附表43选用CIZ$半联轴器,其图号为S139,最大容许转矩M]=3150N.>Mc值飞轮力矩(GD1),=0.43灯•m2,质量G=23.2kg。 浮动轴的两端为圆柱形d二45mm,1二83mm,靠减速器轴端联轴器,山[1]附表 45选和4>300mm制动轮的半齿联轴器,其图号为S124,最大容许转矩[M: ]二3150乂 E轮力矩(GD~\=\.Skg-m2质量38.5kg为与制动器YZ二315/23相适应将S124 联轴器所需"300mm制动轮修改为*315应用,带"315mm制动轮半齿联轴器图 号S198o 式中(G£>2)]=(GZ)2)d+(GD2): =1.463+0.403=1.8=3.668kg・m2 (Q+G°)Q(10000+246・47)x0.6515 2hj_2x3x40.17x0.85 平均起动转矩G尸4.56kNRg二〈[R][R]二20.5kN =-(34.58+4.56)19.57kN<[R]=20.5kN2 曲⑵公式(6-17)得输出轴最大扭矩 NU=(0.7〜0.8)“Mi1。 叽W[M] 式中M.=9750=9750—=981Nm crc匕/n q725 [M]减速器输出轴强度足够 远二2.8n: =0.95[M]=26500Nm 二0.8X2.8X218X40.17X0.95=1835Nm<[M]=26500Nm 山以上计算所选减速器能满足要求,所需静制力矩 ⑴欤也十"+GM心.75回5246.47)x().65I5心5+2.0M”'J2.讥2x3x40.17 式中k==l.75 ll|[l]附表选用YWZ5—500/80制动器。 其中制动转矩 也二800〜1400M1,制动轮直径Dz=500mm制动器质量匸=124・4kg半齿联轴器dz„图号S仅 高速联轴器计算转矩由[2](6-26)式: Mc=nM二1・5X1.8X981=2648.7Nm Ma=1.5Mc=l.5X981=14715Nm 725=一“(10000+246.4)x0.65152 tD=1.15x3.668+; "38.2(1471.5-981.1)[(3x40.17)2x0.85 查[2]对J: 3〜80t通用桥式起重机起升机构的匕]二1〜5sec,此时tp>ls由[2]式(6-24)得 制动时间 匸=C(GD2\+(Q+GJD: z3&2(Mq-MjLi1. 725 …“(10000+246.47)x0.65152' 1.15x3.668+x0.85 (3x40.17f_ =1.135 =0.337$ x 38.2(280-23.5) tx=0.337sEt 式中 0=(Q7)D=(10000+246.4)x0.6女x°&=吶•用 7Zinio2x3x40.17 查[1]表6-6查得许用减速度&W0.2a=v7t: [t=]二0.883scc 因为t<[tj故合适 二、起重机小车的设计 车轮最大轮压: 小车质量估取J二4000kg假定轮压均布 代*=1(2+GJ=1(10000+4000)=3500kg=35000/V 车轮最小轮压肚=払=土x4000=1000^=10000/V 初选车轮由附表17可知当运行速度<60m/min2=巴型_=2517.6。 工作级别QXc4000 为中级时,车轮直径De二350mm,轨道型号为18kg/m(P18)的许用轮压为3.49t~P远二3.5t根据GB4628-8规定直径系列为Dc=250,315,400,500,630mm,故初步选定车轮直径D£=315mm,而后校核强度 车轮直径Dc=315mm,材料ZG340-640,轨道P18 强度验算: 按车轮与轨道为线接触两种情况验算车轮接触强度,车轮踏面疲劳计算载荷 P=2几际一代un=2X'、()()()+")()()()=2^667^ '33 车轮材料ZG340-6.05=340Mpa,5b=640Mpa点接触局部挤压强度 £1S75 ^>=^=^=0.132x^x0.96x1=30277^ 式中Ki——&二0・181 D 315 RR= =-15.75 2 2 加一£=磐二=0・57由[1]表5-5查得加=0.47卫>尺故通过 R157.5 根据以上计算结果选定直径D二313mm的单缘车轮标记为: 车轮DYLo—315GB4628—84 摩擦阻力矩 M,”=(Q+G,)(k+M£)p 查附表19,山D二350mm,车轮组的轴承型号图为7518,据此选D=315mm车轮组 轴承为7518,轴承内径和外径的平均值d异曰。 125讪由[1]表7-1〜表7-32 查得滚动摩擦系数20.0005,轴承摩擦系数M=0.02附加阻力系数B二0.2,代入 上式得满载时运行阻力矩 M“y=0=(10000+40000)(0.0005+0.02x^^)2=49kg・m=490Nm 2 运行摩擦阻力 饥廿瓮-岛P昨WN 当无载时皿如)=G,伙+碍)0=4000(0.0005+0.02x罟尸 =14£g・〃? =\40Nm 电动机静功率: 式中P尸几叱一一满载静阻力n=0.9一一机构传动交率m=l—一驱动电动机台数 初选电动机功率 N=kdN尸1」5X2.59=2.98kw 式中kd=l.15 由附表30选用电动机JZR-12-6 Ne=3.5皿 77,=910r/nin(GD);=0.742kg•加? 电机质G.=80kyf等效功率 电动机JZR-12-6 Nx=k25•r-Nj=0.75xl.72x2.29=1.92 式中k: 5=0.75 r=l.12 由此可知NKNc故初选发动机发热条件通过 转轮转速 几=^F=q[驚第=40®卩,”也.3.14x0.35 机构传动比 儿40.9 =22.23 Ill[2]表21-16选用ZSC-400-I-2减速器=22.4[7V]I(I级=2.Skw(当输入轴转速为lOOOrpJ可见N/EN]中级,实际运行速度 i799^ Vx\=v斗=43.8——=43.46in/niin rW22.4 误差£=Ik二2k=—丄、」6xl00%=0.77%<15%合适 匕c,43.8 实际所需电动机静功率 .v14349 NN吃壬忙訂2.2仆“ 所选电动机减速器均合适 起动时间 式中m二91Orpmm=l 当满载时运动静力矩 当无载时运动阻力矩 初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩 (G£>2).+(GD2)1=0.26kgf.m2 机构总飞轮矩 C(G£>2)严c[(GD2)d+(GD)+(G£>2)J =1.15x(0.142+0.26) =0.466kgf.m: (10000+4000)0.352 22.42x0.9 满载启动时间 Sg=x0.466+ 37.5(1x5.62-2.43) =3.24SEC 无载启动时间 由[1]表7-6查得Vxc=3060m/min时tq推荐值为56sec tq>tq@Q: 故所选电动机满足快速起动要求 起动状况减速器传递的功率 式中P尸Pj+P尸Pj+竺x—一 g⑹戒詡 二280+"°°°°~4()()())43・46二606.9kgf计算载荷 9.81x60x3.25 m'----运动机构中同一级传动减速器个数m'二1 606.9x43.46<“ 因此、二二4.9kw 102x60x0.9x1 所用减速器的[N]中级二2・8k*N,如改选大一号则中心距将有400增至600mn相差太大考虑到减速器乂一定过载能力(如[N]轻级二6・Okw>N,故不再变动。 山于起重机系室内使用的,故坡度及风阻力矩均不计。 故在无载起动时,主动车轮上轨道接触圆周切向力: 0.125 4()()043462000(0.0005+0.02)2.0+2000x0.0005 二x‘)+ 9&160x0.760.35/2 =445.lkgf 车轮与轨道粘着力 F如〉二P£二200x0.2=400kgf 解决的办法是在无载起动时增大起动电阻延长起动时间 满载起动时,主动车轮与轨道接触的圆切向力 T一(Q+g匕PM+码)0+啓 8b/他■⑴DJ2 _(10000+4000)44.677000(0.0005+0.02冒)2+7000x0.0005 ~9^81X60x3.24+0.35/2 =355.9kgf 车轮和轨道粘着力 F(Q=Q>=Pif=(10000+4000)/2x0.2=1400kgf>T(g 故满载时不会打滑,因此所选电机合适 由[1]查得对于小车运行机构的制动时间t: >34sec取t: =3seco因此所需 制动力矩 =1.88kgf 由[7]表23-25选用Jwz-200/100制动器,额定制动力矩Me==4kgf.m 考虑到所取制动t==3sec与起动时间tq二3.25sec很接近并已验算不打滑条 件,故略去制动不打滑条件的验算 (1)机构高速轴上全齿联轴器的讣算扭矩 Mjs=二2x3.75x1.4=10.5kgf.m =2—等效系数 n】二2——安全系数 Mei相应于机构Jc%值的电动机额定力矩折算到高速轴上力矩 N35 也沖十975丽电7備』山⑵图33-1查电动机JZR-12-6两端伸出轴为圆柱形d二35mm 1二80mm及d'二35mm;V二87mm由[2]表21-15查得ZSC-400减速器轴端圆柱形的的的d严30mm,里1二55mm,故从[7]表21-11中选一个全齿联轴器C1联轴器一.其最大允许扭矩[M]远二71kgf.m,E轮矩GD')i二0.72kgf.m=, JA3O 重量Gz=71kgfo 高速轴端制动轮,根据控制器JZW-200/100,由[7]表23-59选用制动轮200-Y35,Q/ZB118.2(Y),飞轮矩(GD2)s=0.14kgf.m3;重量=llkgf<» 以上两部分飞轮矩之和原有关计算不需要重新讣算。 (2)低速轴的讣算扭矩 Mj・$=丄Mr•©W=丄xlO.5x22.4x0.9=lO5.Skgf.rn 22 III[2]表21-15查得ZSC-400减速器低速轴端为圆柱形d二63mm,1二85mm°由[2]表19-4查得主动轮的伸出轴端为圆柱形d=65mm,l=185mmo故从[7]表21-11中选四个半齿联轴器 C1Z联轴器凹 A65 最大允许扭矩[M]远二315kgf.m>M「js (标记中分子数且表示浮动轴端直径) 1)疲劳验算低速浮动轴的等效扭矩 Mj—•町.“=1.4x2^.x22.4x0.9=52.92阳丿? 式中产1・4等效系数 山上节已取浮动轴端直径d二50mm其扭转应力 n~ W =>292211•〃财7切, (UH& 浮动轴载荷变化为对称循环(因运行机构)反转扭矩值相同 允许用扭转应力 -=竺•X—=377.1^7c/n2 2.51.4 式中材料用45钢b=6000kgf/cm2-,s=3000kgf/cm: -x=0.22. •o=0.22x6000=1320kgf/cm2,s=0.6,5=0.6x3000=1800kgf/cm: . K二•Ko——考虑零件儿何形状和零件表面状况的应力集中系数,参 数起升机构讣算取22.5 m二1.4-一-安全系数查表2-21得 因此■〈[七]疲劳验算通过 2)静强度讣算静强度计算扭矩 M〃=叭ii•与i"=2.25x于x22.4x0.9=85.05R妙加 式中cii动力系数di=2.25 扭转应力 许用扭转剪应力 因此〈[h静强度验算通过 心〈[5强度计算通过 浮动轴径: d产&(510)=5560mm取d产60mm,浮动轴d二50,dl二60 三、起重机大车的设计 跨度22.5为中等跨度,为减轻重量决定采用本书图6-la的传动方案 按照图6-4所示的重量分布计算大车车轮的最大轮压和最小轮压 满载时,最大轮压 选择车轮直径D二800mm山[1〕表5-1查得轨道型号为QU70 按车轮与轨道为点接触和线接触两种情况来验算车轮的接触强度 点接触局部挤压强度验算 R24(X)2 P(n=k.—C,G=0.181——rX0.95x1=282650N ■m■0.46 式中k2一一许用点接触应力常数(N/mm')由[1]表5-2取匕二0.101 R曲率半径R二400mm m——由轨顶和车轮的曲率半径之比(r/R)所确定的系数m二0.46 G——转速系数 G--一工作级别系数当Ms级时21Pe”>Pe验算通过Pe'〉P 验算通过 P”>Pc故验算通过 线接触局部挤压强度验算 P;=kxdeLCxC2=6.6x800x70x0.95xl=351120N 式中k.----许用线接触应力常数匕二66 L——车轮与轨道有效接触长度1二70mm 乂一一车轮直径 同前 Pe'>Pe故验算通过 摩擦总阻力矩 M,”=0(Q+G)(K+/弓) 由[3]查得De二800轮轴型号为7520,轴承内径和外径的平均值为 1()()+1? °=140mm,由[1]表7-1表78查得,滚动摩擦系数k二0.00006m,轴 2 承摩擦系数=0.02附加阻力系数二1.5代入上式得 肖满载时的的运行阻力力矩 =0(0+G)(K+//-)=1.5(100000+40000)(0.0006+0.2x—) 22 =1020N.M 运行摩擦阻力 当空载时 M”’(q=o)=7.5x240000(0.0006+0.02x岁)=120N.m 2 电动机静功率 =4.18加 N_Pjv_4080X116.8 j~10007/w-1000x60x0.95x2 式中P尸P.g,—--满载运行时的静阻力 M二2驱动电机台数 =0.95——机构传动效率 初选电动机功率 Ngj二].3x4.18=5.434kw电动机JZR-22-6两台 式中kd——电动机功率增大系数kd二1.3 由附表30选用电动机JZRz-22-6,汕二7.5kw,: =930r/min, (GD2)d=0.419kg.m2.电动机质量为115kg 等效功率 汕二心Nj=0.715x1.3x2.63=4.0755kw 式中心一一工作级别数 一一由[1]按起重机工作场所得tQ/t=0.25查得二1.3 由此可知\ 车轮转速 机构传动比 =20.04 查附表35选用两台ZQ-400-V-421.6H心=20.49[N]二11.7kw 减速机两台 实际运行速度 ^=^<=7T-=ll6.8x^^-=114.25//nin 误差 ^=1™5=0035x100%=35%<15%^ 实际所需要电机静功率 V11425 N严N严=4.18x——=4.02也, 7他H6.8 由于Xr〈N,故所选电动机减速度均合适 起动时间 r沏J 式中 ni=930min m=2 鵝二1.5Me=1.5x9550x—=54N.m 930 孔二9550NQEj”时电动机额定扭矩 71(^25%) 满载时的静阻力矩 空载运行时的静阻力矩 初步估算高速轴上联轴器的E轮矩 (GD2)sl+(GD=)f0.468kg.m= 机构总飞轮矩(高速
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