18吨桥式起重机的设计机械部分Word文档格式.docx
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我国生产的吊钩电动双梁桥式起重机额定起重范围为5〜500t,一般10t以上,起重机有主、副两套起升机构;
300t以上,起重机还有三套起升机构。
电动双梁起重机由桥架、小车运行机构、大车运行机构和电气设备构成。
在系统整体设计中采用传统布局的典型结构,小车运行机构采用集中驱动。
起升机构滑轮组采用双联滑轮组,重物在升降过程中没有水平移动,起升过程平稳,且钢丝绳的安装和更换容易。
相应的卷绕装置采用单层卷筒,有与钢丝绳接触面积大,单位压力低的优点。
在起升机构中还涉及到钢丝绳、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择等。
小车运行机构中涉及小车轮压计算、小车车轮、小车轨道、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择计算等。
在起重机控制方面,起升机构用主令控制器和磁力控制屏来实现控制,大、小车运行机构用凸轮控制器直接控制。
在控制系统设计中,主要针对起升机构、大车运行机构、小车运行机构电路控制系统的设计及保护电路的设计。
利用低压电气元件控制起重机,其使用寿命较长,适合车间恶劣环境。
关键词:
桥式起重机起升机构小车运行机构电气控制系统
ABSTRACT
Bridgecraneisasignificantincreaselaborproductivitygoodshandlingequipment,primarilytocarrygoodsworkshops,equipmentinstallationandmaintenance,andotherpurposes.China'
sproductionofelectricalhookrateddouble-beambridgecraneliftingtherangeof5~500t,generallymorethan10t,cranesarethemain,twosetsoflifting300tabove,therearethreesetsofcranesliftingbodies.
Two-electricbeamfromthebridgecrane,thetrolleyrunning,travelingmechanismandelectricalequipmentconstituted.Theoveralldesignofthesystemusingthetraditionallayoutofthetypicalstructureandoperationofinstitutionsusedcardrivenfocus.Pulleygrouporagencyfromusingdouble-pulleyblocks,heavyobjectsintheprocessofliftingthelevelofnomovement,orfromtheprocesssmooth,andtheinstallationandreplacementofwireropeeasily.Windinginstallationsinthecorrespondingsinglereel,alargeareaofcontactwiththerope,theadvantagesoflowpressureunits.InliftingbodiesalsoinvoIvesrope,reducer,couplings,electricalandbrakethechoice.Vehiclesinvolvedintheoperationofinstitutionspressureonthewheels,carwheels,cartrack,reducer,couplings,electricalandbrakethechoiceofcalculation.
Inthecranecontrol,orfromtheinstitutionswiththemaincontrollerandmagneticcontrolofthescreentoachievecontrol,bigandsmallcarcamcontrollerrunninginstitutionswithdirectcontrol.Inthecontrolsystemdesign,mainlyforliftingbodies,travelingmechanism,thecarruninstitutionscircuitdesignandcontrolsystemfortheprotectionofthecircuitdesign.Useoflow-voltageelectricalcomponentscontrolcrane,aIongerservicelifeforworkshopharshenvironment.
Keywords:
bridgecranehoistingmechanismcaragenciesoperatingelectric
controlsystem
1绪论
1.1桥式起重机的简介
桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化和自动化,减轻体力劳动,提高劳动生产率的重要物品搬运设备。
它通常用来搬运物品,也可用于设备的安装与检修等用途。
桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上,整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶,而起重小车又可沿小车轨道(铺设在起重机的桥架上)横向行驶,吊钩则作升降运动。
因此,它的工作范围是其所能行驶地段的长方体空间,正好与一般车间形式相适应。
1.2普通桥式起重机的主要组成部分
1.2.1大车大车由桥架和大车运行机构组成。
桥架:
桥架为起重机的金属结构,一方面支撑小车,允许小车在它上面横向行驶;
另一方面又是起重机行走的车体,可沿铺设在厂房上面的轨道行驶。
在其两侧的走台上,安装有大车运行机构和电器设备,大车运行机构用来驱动大车行走,大车上一般还有驾驶室,用来操纵起重机和安装各机构的控制设备。
桥架主要由主梁和端梁组成。
设计时要考虑其强度,刚度和稳定性要求,也应考虑自重和外形尺寸要小,加工制造简单,运输、存放和使用维修方便,成本低等因素。
1.2.2小、车小车由起升机构,小车运行机构,小车架和保护装置等组成。
小车架要承受起升载荷和各机构自重,应有足够的强度和刚度,同时又要尽量减轻自重,以降低轮压和桥架受载。
小车的电力则由滑线或软电缆引入。
设计时要考虑改善零部件的受力情况、减少外形尺寸和自重、安全可靠、工作平稳、装配维修方便等因素。
1.2.3动力装置和控制系统动力装置是驱动起重机运动的动力设备,它在很大程
度上决定了起重机的性能和构造特点,桥式起重机的动力装置一般采用电动机。
控制系统包括操纵装置和安全装置。
各机构的启动、调速、改向、制动和停止,都通过操纵控制系统来实现。
1.3普通桥式起重机的运行方式
桥式起重机是一种循环的、间隙动作的、短程搬运机械。
一个工作循环一般包括上料、运送、卸料及回到原位的过程,即取物装置从取物地点由起升机构把物料提起,由运行机构把物料移位,然后物料在指定地点下放,接着进行相反动作,使取物装置回到原处,以便进行下一次工作循环。
在两个工作循环之间一般有短暂的停歇。
起重机工作时,各机构经常处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态之中。
2设计任务及技术参数2.1主要技术参数:
最大起重量:
18吨
粱跨度:
31500mm
起升速度:
18~28m/min
起升高度:
14mm
起重机运行速度:
80~95m/min起升机构运行速度:
40~45m/min
2.2起重机工作机构的级别:
起重机工作级别A6;
其中载荷状态为Q2(有时起升额
6
定载荷,一般起升中等载荷);
利用等级为T6(总工作循环次数N』10,不经常繁忙使用)
起升机构工作级别M6;
其中利用等级为T6,载荷状况为L2
小车运行机构工作级别M4;
其中利用等级为T4,载荷状况L3
大车运行机构工作级别M4;
其中利用等级为T4,载荷状况L2
3吊钩组的选择计算
3.1原始参数
机构工作级别:
M6,采用双联滑轮组,倍率:
m=4
起升质量:
mQ=18t起升载荷:
Pq180KN
Vn18〜28m/min初取Vn20m/min
3.2设计步骤
3.2.1.吊钩形式选择吊钩采用倍率m=4的双联滑轮组,故采用长形吊钩组
吊钩用普通的短吊钩
3.2.2.吊钩结构及制造方法的确定选用吊钩断面为梯形的吊钩,其受力情况合
理.用锻造方式制造,材料为20钢,机加工前热处理,硬度小于或等于156HBS
3.2.3.吊钩主要尺寸的确定
单钩D(3~3.5).Q额一即D(3~3.5).18=148.4mm150mm
则由公式—1.0~1.2得,h=150(因为吊钩断面为梯形,故h=D)
D
Q额:
额定起重量(吨)
3.2.4.钩身强度计算1—2和3—4断面为危险断面,通常垂直断面3—4取与水平断面1—2相同的断面,而最大拉应力约为1—2断面的50%,故只验算1—2面。
计算
公式:
2?
Pq2^1.56180103265》
1-158.81
A?
BD158400.096150
2
式中:
A—断面面积,A=15840mm
e,—断面重心坐标,e1=65mm
B—断面形状系数,B=0.096
2—起升动力系数,2=1.56
对于20钢,查表得s220N/mm;
取安全系数n=1.3,则许用应力为:
即d1
42PQ41.56180103
——.=80.62mm
V3.1455
2Pq同上
FQ=180KN
d1—螺纹根部直径
—材料许用应力
A-螺纹根部截面面积
3.2.6.确定吊钩螺母尺寸螺母最小工作高度:
H=0.8d=72mn根据实际结构,需设
防松螺栓,故取螺母高度为:
90mm螺栓外径D=(1.7~2)d=153~180mm
选取D=160mm上式中d为螺纹公称直径,d=90mm
3.2.7.选择推力轴承根据所选吊钩螺母尺寸,查表初选推力轴承型号:
81124其额定静载荷C0=660KN因轴承在工作时很少转动,只需校验额定静载荷即可。
当量静
负荷:
Pd2FQ1.56180280.8KN
Cjn0PD1.25280.8351KNn°
—安全系数,取n°
=1.25
Cj<
C0校验通过选择81124型推力轴承
328.
根据滑轮尺寸,
吊钩组装置示意图为
受力图
吊钩梁可看作简支梁,受力图如下:
横梁中间断面尺寸如下示:
吊钩横梁中间断面图
集中载荷:
P=2FQ1.56180KN280.8KN
P
L=475mmLl78mmL2112mmL395mmP1=P2=2L=475mmll=237.5mmD=106mmB=160mmP=280.8KN
最大弯矩计算如下:
max
匚L1280.8O.2375KN?
m=33.345KN?
m
22
中间断面的弯曲系数:
W(Bd)h(160106)h
66
最大弯曲应力为:
33.345610
(160106)h
N/mm2
3.710
N/mm2
横梁材料为45钢,查表得屈服极限:
s290N/mm2
取安全系数n=3,则许用强度:
s2902
—96.7N/mm
n3
由max<
则有
2058777.8
146mmh>
■96.7
取h=200mm
33.345KN?
Mmax
3.2.9.吊钩拉板强度计算
967N/mm2h=200mm
算如下:
2PQ
1.56
I
2(bd)2(200120)
拉板结构尺寸如下图所示,断面
1760
iN/
A—A受拉伸应力,计
型叵N/mm2
2mm
其中
为拉板厚
度,因拉板材料为A3钢,查表得屈服极限:
240N
/mm
取安全系数n=1.7,则许用拉伸应力为:
176012.48mm因
141
1.56180000
23.14120
2PQ
j2d
240
3.5
68.57N/mm2
1.7
141N/mm
因:
挤压应
全系数
n=3.5,
372.61
5.43mm取
68.57
拉板结构图如下:
>
12.48mmn=3.5
5.43mm
20mmb=200mmd=120mm
h=100mm
4滑轮组的设计计算
4.1.滑轮结构形式及相关尺寸的确定采用铸钢滑轮,因为其强度和冲击韧性
4.2.轮直径的确定普通滑轮直径的选择:
D(h1)d(22.41)20428mm查表选取D=630mm
h—与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数,查表取h=22.4
d—钢丝绳直径,d=20mm
平衡轮直径的选择:
DpDomaxhd22.420448mm
4.3.吊钩组上滑轮轴的计算
(1)吊钩装置简图如下;
L=475mmL仁78mmL2=112mmL3=95mm
(2).滑轮轴可简化为简支梁,认为作用四个集中载荷受力情况图如下:
弯矩图
P巳P3巳-£
pQ1.56180KN=70.2KNP0P
44
140.4KN
78140.4103N?
mm=10951.2103N?
mm
20904
弯曲应力为:
W
Wz
0.1d3
Mmax
78Po
滑轮轴材料为
45钢,
S290N/mm则有.w<
-20904104
120mm
即:
d>
121
查手册选取d=130mm
P0140.4KN
290
2.4
121N/mm
d=130mm
3
Mmax10951210N?
mm材料:
45钢
S290N/mm2
4.4轮轴承的选择计算轴承的圆周速度:
VmVn420m/min80m/min
n二——8004.045r/min
工作转数:
D3.14630每个滑轮中均采用两个径向滚动轴承,根
据滑轮组的选择,查表选用6226型轴承。
查表得,额定静载荷:
C0r148KN额定动载荷:
C0165KN所选轴承的验算:
F21.5
fnfT
-P39KN123.2KN
0.951
C123.2KN<
%148KN(C。
165KN)验算通过
5钢丝绳的选择
5.1钢丝绳的最大静拉力
SPnSmax623660N141960N
5.2.钢丝绳的选择初选钢丝绳:
查手册选纤维芯钢丝绳,直径d=20mm确定其抗拉
强度为1670N/mm钢丝绳的校核:
校核通过
式中n—为钢丝绳折减系数,取n=0.85
Px—钢丝绳最小破断拉力,查手册选取Px=220KN
5.3.钢丝绳的标记选取钢丝绳为:
直径20mm光面钢丝,结构形式为619西鲁式,
纤维芯,抗拉强度为1670N/mm,右交互捻,最小破断拉力为220KN单位长度重量
147Kg/100mm
标记:
20NAT&
19S+FC1670ZS220147GB/T89181996
6卷筒的设计计算
6.1.卷筒类型的初步选择由于起升高度比较高,根据滑轮倍率和起升速度,采用
双联卷筒,标准槽形,用铸造方式制造,材料为灰铸铁
6.2.卷筒直径的定
(1)直径确定:
D(hd(201)20380mm
查手册选用A型卷筒,直径D=400mm
h—与机构级别有关的系数,取h=20d—钢丝绳的直径,d=20mm
(2)卷筒的槽形的选择:
查手册,选标准槽形,其尺寸如下:
槽底半径R=11mm,
槽距R22mm,表面精度为1级,
标记为:
槽形11221JB/T9006.1—19993.
6.3.双联卷筒长度及壁厚的确定
L。
(H:
?
Z1)R
(1)卷筒上有螺旋槽部分长?
D。
140004
(3)221000.18mm
=3.14420
a—滑轮组倍率,a4
D0—卷筒计算直径
D0Dd40020420mm
乙一固定钢丝绳安全圈数,乙3
R—绳槽槽距,R=22mm
(2)双联卷筒长度L:
L(L。
L1L2)L3
2(1000.187066)1802452.36mm取L=2500mm
L1—卷筒两端的边缘长度根据结构取L1=70mm
L2—固定钢丝绳所需长度L23P32266mm
L3—中间光滑部分长度根据钢丝绳允许偏角3左右,则有:
l40.2hminL3l40.2hmin3190.21500L33190.21500
hmin—取物装置处于上极限时,动滑轮轴线与卷筒轴线的间距,取hmin=1500mm
l4—由卷筒出来的两根钢丝绳引入悬挂装置的两动滑轮的间距:
l4=319mm
所选卷筒标记为:
卷筒A40025001122144左JB/T9006.2—1999
(3)卷筒壁厚确定对铸铁卷筒,按经验公式初选:
°
.02D
(6~10)=0.02400+(6~10)=14~18mm
取18mm
6.4.卷筒强度的计算因卷筒长度L=2500mm>
3D=1200m需计算压应力和弯曲应
力。
(1)压应力的计算卷筒最大压应力在筒壁的内表面,
S
压
?
R
26288.7
66.4MPa
1822
y
n
750
4.25176.47MPa压66.4MPa<
y176.47MPa较核通过
上式中:
Smax—钢丝绳最大静拉力Smax=26288.7N
y—许用压应力
y—抗压强度,查手册y=750Mpa
n—安全系数,取n=4.25
R—钢丝绳卷绕节距,Pl=22mm
(2)弯曲应力的计算受力和弯曲简图:
TTTH
亠i
因扭转应力很小,故忽略不计。
Mw25145141.55
M弯一弯矩;
Smax956.5=26288.7
2159690
11.64MPa
式中:
M弯
956.5=25145141.55N?
W—卷筒断面抗弯模量;
D4(D2)4
W-
32D
=32
卷筒所受合应力:
=35.8Mpa
35.8Mpa<
拉
4004(400220)4
400=2159690
64
11.6466.4
176.47
64MPa校核通过
B32064MPa
b—材料的抗拉强度,b=320Mpan—安全系数;
取n=5
Pk
P—
6.5.卷筒的抗压稳定性验算验算公式:
n
n—稳定系数;
取n=1.5
—卷筒壁单位面积受的外压力;
Pk—受压失稳临界压力;
7钢丝绳在卷筒上的固定计算
便于观察和检查,
7.1.固定方法的选择采用压板固定;
因其构造简单,装拆方便,
并安全可靠。
其固定形式如下图示:
A-A
S弘26288.7
7.2绳尾固定处拉力计算计算式如下:
Gee0.1422式中:
Smax—钢丝绳最大静拉力
—钢丝绳与卷筒的摩擦系数,取0.14
—安全圈在卷筒上的包角;
取22
e—自然对数的底数;
e=2.718
4530.1N
7.3.螺栓预紧力计算因选压板槽为半圆形,故:
SG
(e1)
4530.1
0.1422
0.14(e1)
4756.4N
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