吊钩桥式起重机小车运行机构计算.docx
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吊钩桥式起重机小车运行机构计算.docx
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吊钩桥式起重机小车运行机构计算
5-50/10吨吊钩桥式起重机
计算书
一、小车部分
2、小车运行机构计算
编号:
GJS—
技术科
设计计算说明书
第1页
共25页
5-50/10吨吊钩桥式起重机小车运行机构计算书目录
说明
一、电动机的选择
1、小车运行总静阻力计算
2、电动机轴上静阻力矩及静功率计算
3、选定电动机和减速机速比确定
4、总飞轮矩的计算
5、电动机起动时间计算
6、平均起动加速度计算
7、电动机功率按发热条件的校核
8、起动时附着安全系数的校验
二、减速机选择
1、耐久计算载荷的确定
2、减速机输入功率的计算
3、减速机一端从动轴的最大承载力矩
三、制动器选择
1、容许制动减速度的确定
2、空载制动不打滑的制动轴上所需的总制动力矩
3、化到制动轴上的空载运行静阻力矩
4、制动器制动力矩的计算
5、空载制动的最小制动路
6、满载制动减速度
技术科
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第2页
共25页
7、满载制动制动路
四:
齿轮联轴器的选择
1、电机联轴器计算力距
2、传动轴上齿轮联轴器计算力矩
五、传动轴计算
1、强度计算
2、扭转耐久性安全系数的计算
六、行轮计算
1、行轮相当载荷的确定
2、容许局部挤压应力
3、轮缘点接触时局部挤压应力的校验
附:
计算表表1—表13
技术科
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第3页
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说明
1、计算范围:
本计算按我厂已生产的吊钩桥式起重机(载重量5—50/10吨)
小车运行机构技术性能进行核算。
机构情况见小车运行机构简图(图1)
工作制度:
中级
工作条件:
室内:
常温及典型的工作负菏情况
2、计算方法:
为便于计算,比较和消除重复的说明起见,将5—50/10吨小车列在一个计算表上用同法算出。
[在各章,公式及数据的直上方用[]表示参考资料号码]计算时将各计算表中的已知参数代入相应计算公式,便得出表列的计算结果。
3、计算参考资料及号码
⑴起重机机构和起重机运输机械零件的计算(57年版)全苏起重运输机器制造科学研究所编。
⑵起重机机构和起重运输机械零件的计算(59年俄文版)全苏起重运输机器制造科学研究所编。
⑶通用桥式起重机
⑷起重机设计手册
⑸电动桥式起重机设计技术条件
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4、小车运行机构简图:
«SkipRecordIf...»
顺号
名称
数量
1
减速机
1
2
电机联轴器
1
3
电动机
1
4
制动器
1
5
齿轮联轴器
4
6
主动车轮
2
7
轴承箱
4
8
传动轴
2
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一、电动机的选择:
(1)
1、小车运行总静阻力W总静计算
算式:
W总静=R缘W摩(kg)
式中:
K缘—行轮凸缘对钢机头部摩擦阻力系数
取K缘=
W摩=(G车+Gn)«SkipRecordIf...»«SkipRecordIf...»(kg)
——小车满载摩擦阻力
G车——小车重量(kg)
Gn——额定起重量(t)
D行轮——行轮直径(cm)
d——行轮轴径(cm)
μ——行轮滚动摩擦力臂(cm)
据
(1)书(表17)[1]化简为表1表1
D行轮
25
35
40
50
μ
f——行轮轴承摩擦系数,据[1](表18)[1]
取f=
2、电动机轴上静阻力矩M静及静动率N静计算:
算式:
小车满载时:
«SkipRecordIf...»
«SkipRecordIf...»;或«SkipRecordIf...»
小车空载时:
«SkipRecordIf...»
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式中:
η——机构效率
取η=
n电(r/min),V车(m/min)及i——初步设计时初步选择的电动机转数,小车行走速度及机构传动比(由电动机至车轮间)
W总静(kg),D行轮(m)、G车(kg)及Q载(kg)——仝前
3、选定电动机和减速机速比确定。
⑴由电动样本查出电动机的型号,功率P额(kw)、转数n电(r/min)及最大力矩倍数Ψ
⑵计算电动机额定转矩M额
«SkipRecordIf...»
⑶«SkipRecordIf...»
式中D行轮(m)及V车(m/min)——仝前
4、机构总飞轮矩换算到电动机轴上的值GD总2
算式:
小车满载时:
«SkipRecordIf...»
小车空载时:
«SkipRecordIf...»
式中:
«SkipRecordIf...»
«SkipRecordIf...»——位于电动机轴上的电动机转子,联轴器,制动轮等飞轮矩之和
GD2电——电动机转子飞轮矩(kgm2)
GD2联——电机联轴器飞轮矩(kgm2)
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GD2制——制动轮飞轮矩
Q载(kg),G车(kg),V车(m/min),η电(r/min)及η——仝前
5、电动机起动时间t起计算
算式:
小车满载时:
«SkipRecordIf...»
小车空载时:
«SkipRecordIf...»
式中:
t相对——由负荷率α负及电动机最大起动力矩M起而查得的相对起动时间。
直此有三种情况:
⑴t相对(满、最小)——满载全压起动时的相对起动时间,
据«SkipRecordIf...»由图2查得
⑵t相对(满正常)——满载正常起动时间的相对起动时间
据«SkipRecordIf...»由图2查得
⑶t相对(空最小)——空载全压起动时的相对起动时间,
据«SkipRecordIf...»由图2查得
GD2总(满)()、GD2总(空)()、n电(转/分)、M额()
M静(空)()、M静(满)()及ψ——仝前
图2为⑴书(图111)⑴的放大图
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α
6、平均起动加速度α平的计算:
算式:
«SkipRecordIf...»
式中:
V车(m/min)及t起(t)——仝前
α平的三和值为:
α平(空最大)>α平(满最大)>α平(满正常)
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7、电动机功率按发热条件的校核:
由于电动机的实际工况难以具体确定因此发热校核用求出电动机在
JC=25%时,所需的当量额定功率N25值来校核。
即确定的电动机在
JC=25%时之名牌功率P额>N25时为通过。
算式:
N25=K类型r当.N静(满)(kw)
式中:
K类型——工作类型系数,按表2查得(参书
(1)241页)
K类型=表2
工作类型
轻型
中型
重型
K类型
N静(满)(kw)——仝前
r当——起动情况对当量功率影响的系数。
按起动时间与运转工序的平均时间之比值t平均比值及机构类型由
(1)书图119)查得
图3是将(图119)简化后所得。
在t平均比值=(查表93[1]得)时,在此查得γ当=。
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8、起动时附着安全系数K附的校验
校对小车空载全压起动对的不利条件下的K附值:
算式:
«SkipRecordIf...»
式中:
G主动轮压(空)——空载时小车主动轮压对轨道的总压力,[可用满载时主动轮压减去由载重引起的主动轮压得到](kg)
f附着——行轮与钢轨的附着系数,对于室内工作没有潮气情形取
f附着=
a——行轮总数,对于Gn=5-50吨的小车运行机构为a=4
b——空轮的行轮总数。
对于Gn5-50吨的小车运行机构为b=2
«SkipRecordIf...»
——小车空载运行阻力(kg)
G车(kg)、f(=、d(cm)、D行轮(cm)、K缘(=)及
μ(cm)——仝前
将上列各值代入算式后得出:
算式(简化):
«SkipRecordIf...»
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二、减速机选择:
(1)
1、耐久计算栽荷P计算的确定
算式:
P计算=W总静+W动(kg)
式中:
W动=«SkipRecordIf...»α平(满载)(kg)
——小车满载起重机时的惯性力,考虑正常起动状态即最大起动力矩为额定力矩的倍的情况
W总静(kg)、G车(kg)及Gn(kg)——仝前
Q平(满正常)——最大起动力矩=倍时的平均起动加速度(m/t2),在此Q平(满载)相当于Q平(满载、正常)
2、减速机输入功率N输入的计算:
算式:
«SkipRecordIf...»«SkipRecordIf...»
式中:
η(')及V车(m/min)——仝前
根据算出的N输入,减速机速比i及运动型式来确定减速机型号。
3、减速机一端从动轴的最大承载力矩M最大(承载)
算式:
M最大(承载)=«SkipRecordIf...»
M最大(承载)≤M最大(容许)为通过。
式中:
G总主动轮压——小车满载时主动行轮承受的总压力(kg)
G最大主动轮压——主动轮压中的最大主动轮压(kg)
M最大(容许)——所选定的减速机府端从动轴可以承受的最大容许扭转力矩()。
由所选定的减速机参数表申查得。
M额、ψ、i及η(=——仝前
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三、制动器的选择:
[1]
制动时要避免行轮在钢轨上的滑移现象产生,因此要选择适当的减速度,并按空载情形下进行制动力矩的计算和选择制动器。
1、容许制动减速度j减的确定:
对于不同情形下的j减值按(表25)[1]选取。
对f附着=
«SkipRecordIf...»的情形下的荐用容许减速度j减值为j减=(m/min)
2、空载制动不打滑时制动轴上所需的总制动力矩M总制动
算式:
«SkipRecordIf...»
式中:
∑GD2转=高(kgm2)
——换算到制动轴上(在此为电动机轴)的机构旋转质量的总飞轮矩
η制——制动轴转数,在此为电动机转数(«SkipRecordIf...»)
即η制=η电,G车(kg)、D行轮(厘米)、g=961(cm/t2)、i
V车(m/min)、η(=)及j减(m/t2)(仝前)
3、化到制动轴上的空载运行(K缘=1)静阻力矩M空(静制)
算式:
M空(静制)=M静(空)«SkipRecordIf...»
式中:
M静(空)()、η(=)及K缘(=)—仝前
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4、制动器制动力矩M制动器的计算:
算式:
M制动器=M总制动——M空(静制)
按计算所得M制动器值选择制动器
5、空载制动的最小制动路S最小的计算
算式:
S最小=«SkipRecordIf...»
式中:
V车(m/min)及j减(m/t2)——仝前
6、满载制动(在制动力距M制动器不变时)减速度j减(满):
算式:
«SkipRecordIf...»
式中:
M总制动、i、η(=)、D行轮(m)、Q载(kg)
G车(kg)、∑GD2转、η制(«SkipRecordIf...»)及
V车(m/min)——仝前
7、满载制动(M制动器不变时)的制动路S(满):
算式:
«SkipRecordIf...»
式中:
V车(m/min)及j减(满)——仝前
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四、齿轮联轴器的选择:
电机联轴器及传动轴齿轮联轴器(机构简图中顺号2及5)均按齿轮联轴器最大容许扭矩M容许,大于计算力矩M计算来选择。
1、电机联轴器计算力矩M计算(电):
算式:
M计算(电)=K重要ψM额≤M容许(电)
式中:
K重要——重要程度系数,查(表174)选取,在此取
K重要=
M容许(电)——选定的马达联轴器最大容许扭矩()
ψ及M额——仝前
若M计算(电)LK重要M制动器则选择联轴器算式为:
K重要M制动器≤M容许(电)()
2、转动轴上齿轮联轴器计算力矩计算(转)
算式:
M计算(转)=K重要ψ、M额、i、η«SkipRecordIf...»
式中:
K重要(=、ψ、M额、i、η(=G总主动轮压(kg)
及G最大主动轮压(kg)——仝前
M容许(转)——选定的传动轴上的齿轮联轴器的最大容许扭矩()
若M计算(马)LK重要M制动器,则选择联轴器算式为:
K重要M制动器i、η≤M容许(传)
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五、传动轴计算:
认为传动轴(示竟图顺号8)只承受扭转载荷;材料:
45号钢
1、强度计算:
算式:
«SkipRecordIf...»
式中:
⑴抗扭净载面系数W扭
«SkipRecordIf...»
⑵传动轴最大作用转矩M最大扭:
M最大扭=ψM额iη«SkipRecordIf...»«SkipRecordIf...»
若ψM额<M制动器则算式为:
M最大扭=M制动器iη«SkipRecordIf...»
⑶许用扭转应力[τ]
[τ]=«SkipRecordIf...»(kg/cm2)
d轴、b及t——传动轴各部尺寸(cm)见(图4)(图示)
σ屈服——材料屈服极限应力,对45号钢为:
σ屈服=3400kg/cm2
K强=×1×(见[1]340页)[τ]=«SkipRecordIf...»
η(=)、ψ、M额«SkipRecordIf...»、M制动器«SkipRecordIf...»、i、G总主动轮压«SkipRecordIf...»及
G最大主动轮压(kg)——仝前
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第16页
共25页
2、扭转耐久性安全系数n扭的计算:
算式:
«SkipRecordIf...»
式中:
(1)扭当剪切应力τ当:
«SkipRecordIf...»(kg/cm2)
W扭(cm3)——仝前
M相当=K期限M(静+动)——耐久计算相当转矩
M(静+动)=P计算«SkipRecordIf...»
——耐久计算的计算相当转矩
P计算(kg)D行轮(m)、G总主动轮压(kg)及G最大主动轮压(kg)——仝前
K期限——使用期限系数,由[1]书(表2)[1]及(表4)[1]综合为表3来查取。
在小车工作制度为中级转轴使用期限15年及转轴每分钟转数约50转/分之时查得K期限=
表3
小车运行工作制度
轻级
中级
重级
轴的使用期限(年)
25
15
10
轴的转数(转/分)
10
50
10
50
10
50
使用期限系数K期限
⑵扭转耐久限τ-1
τ-1=σ强度(kg/cm2)
转轴材料:
45号钢,σ强度=6000kg/cm2
t-1=×6000=1320kg/cm2(如按设计手册[4]取45号钢τ-11500~2000kg/cm2则安全系数更大)。
⑶轴劲上有过盈配合零件时有效应力集中系数与尺寸因素的比值«SkipRecordIf...»:
45号钢传动轴在轴颈上有压配合传力零件«SkipRecordIf...»的值
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第17页
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可查表如下:
表4
过盈配合表面的压缩应力P压
kg/cm2
传动轴直径(厘米)
10-20
0
100
200
≥300
⑷过盈配合表面压缩应力P压的计算:
根据参考书[3],对基孔制静配合je,P压>300kg/cm2
⑸容许耐久性安全系数[n扭]
[η扭]=K重要,K制度,K材料、[2][5]
K重要——零件重要程度系数,K重要=
K制度——考虑机构工作制度及计算应力与实际应力差别系数
K制度=
P材料——材料的可靠性系数,取K材料=
[n扭]=××=
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六、行轮计算[1]
设计选用钢轨为圆弧表面,行轮材料55∧Ⅱ
1、行轮相当载荷P相当的确定
算式:
P相当=ν载变K工况G最大轮压(kg)
式中:
K工况——机构工作情况系数,由[1]书(表28)[1]简化得表5如下:
表5
工作制度
轻型
中型
重型
K工况
γ载变——载荷变化系数由
(1)书(表27)
(1)得表6
Q载G车
≥
γ载变
G最大轮压——小车轮压中最大的轮压(公斤)
Gn(kg)、G车(kg)及G最大轮压(kg)——仝前
2、容许局部挤压应力[σ]挤压
与行轮材料,表面硬度,接触情形等有关,查[1]书(表178)
(1)
取[σ]挤压=17000(kg/cm2)
3、轮缘点接触时局部挤压应力σ挤压的校验
算式:
σ挤压=16500m3«SkipRecordIf...»(kg/cm2)
式中:
γ大——行轮半径或钢轨凸面半径,取两者较小值为大值(厘米)、较小值则为γ小值。
m——与行轨半径及钢轨凸面半径有关的系数由[1](表77)[1]得表7
表7
r小/r大
m
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第19页
共25页
一、电动机选择
1、小车运行总静阻力:
W总静=K缘W摩;W摩=(G车+Gn)«SkipRecordIf...»
(计算表1)
额定起
重量Gn
(t)
小车重
G车(kg)
行轮直径D行轮(cm)
摩擦力臂μ
(cm)
摩擦系数
f
行轮轴径d
(cm)
系数
K缘
摩擦阻力
W摩
(kg)
总静阻力
W总
(kg)
5
1950
25
6
56
140
2560
61
152
10
3724
35
9
110
275
4034
112
280
15/5
7012
116
440
8010
184
460
20/5
7518
220
550
8394
227
568
30/5
11319
40
10
331
827
12234
338
845
50/10
16132
50
12
476
1190
16916
481
1200
«SkipRecordIf...»
电动机功率N静计算及电动机的选定:
«SkipRecordIf...»
(计算表2)
额定起重量
Gn
(t)
小车重
G车
(kg)
电动机轴上静阻力矩
满载移动
功率
N静(满)
(kg)
选定的电动机主要参数
预选
速度
比i
估计效率
η
满载M静(满)(kw)
空载M静(空)()
功率P额
(kg)
转数n电
r/min
最大力矩
倍数ψ
型号
5
1950
885
YZR132M1-6
2560
10
3724
910
YZR132M2-6
4034
15/3
7012
8010
20/5
7518
8394
30/5
11319
5
940
YZR160M1-6
12234
50/10
16132
945
YZR160M2-6
16916
技术科
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第20页
共25页
3、满载及空载时机构总飞轮矩换行
«SkipRecordIf...»
到电动机轴上的值GD2总(满)及GD2总(空)«SkipRecordIf...»
(计算表3)
起重量Gn
(t)
小车重
G车(kg)
V车
m/min
效率
η
η电
γ/min«SkipRecordIf...»
电动转子飞轮矩GD2电kg/m2
马达联轴器飞轮矩GD2联
kgm2
制动轮飞轮矩GD2制(kgm2)
在电机轴上的诸零件飞轮矩和GD2高(kgm2)
飞轮矩
GD2总(空)
(kgm2)
飞轮矩
GD2总(满)
(kgm2)
5
1950
885
2560
10
3724
910
4034
15/3
7012
8010
20/5
7518
8394
30/5
11319
940
12234
50/10
16132
945
16916
4、电动机起动时间t起及平均起动机加速度α平:
«SkipRecordIf...»
«SkipRecordIf...»;«SkipRecordIf...»;«SkipRecordIf...»
(计算表4)
额定起重量Gn
(t)
小车重
G车
(kg)
电动机额定转矩M额(kgm)
负荷率α负
相对起动时间t相对
起动时间t起(秒)
α平(mt2)
满载
空载
满载
最小
满载
正常
空载
最小
满载
最小
满载
正常
空载
最小
满载
最大
满载
正常
空载
最大
5
1950
2560
10
3724
4034
15/3
7012
8010
20/5
7518
8394
30/5
11319
12234
50/10
16132
16916
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5、电动机功率P额极发热条件的校核:
按发热的条件在Jc=25%时所需的
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