1、起重機小車設計說明書設計內容 計 算 與 說 明結 果 1）確定起升機構傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組 2）選擇鋼絲繩 3）確定滑輪主要尺寸4）確定卷筒尺寸，并驗算強度5）選電動機 6）驗算電動機發熱條件7）選擇減速器 8）驗算起升速度和實際所需功率9）校核減速器輸出軸強度 10）選擇制動器11）選擇聯軸器12）驗算起動時間13）驗算制動時間14）高速浮動軸1）確定傳動方案2）選擇車輪及軌道并驗算其強度3）運行阻力的計算4）選電動機5）驗算電動機發熱條件6）選擇減速器7）驗算運行速度和實際所需功率8）驗算起動時間6)按起動工況校核減速器功率10）驗算起動不打滑條件11）選擇制動器12）選擇高速軸

2、聯軸器及制動輪13）選擇低速軸聯軸器14）驗算低速浮動軸強度1.起升機構計算按照布置宜緊湊的原則，決定采用如下圖5-1的方案。按Q=20t，查1表4-2取滑輪組倍率ih=3，承載繩分支數：Z=2ih=6 圖5-1 起升機構計算簡圖 查1附表9選短型吊鉤組，圖號為T1-362.1508。得其質量：G0=467kg兩端滑輪間距 A=87mm若滑輪組采用滾動軸承，當ih=3，查1表2-1得滑輪組效率h=0.985鋼絲繩所受最大拉力：Smax=3463kg=34.63KN查2表2-4,中級工作類型(工作級別M5)時,安全系數n=5.5。鋼絲繩計算破斷拉力Sb： Sb=n×Smax=5.5&#

3、215;34.63=190.5KN查1附表1選用纖維芯鋼絲繩6×19W+FC，鋼絲公稱抗拉強度1670MPa，光面鋼絲，左右互捻，直徑d=20mm，鋼絲繩最小破斷拉力Sb=220.4KN，標記如下：鋼絲繩 20NAT6×19W+FC1670ZS233.6GB8918-88滑輪的許用最小直徑：D=480mm式中系數e=25由2表2-4查得。由1附表2選用滑輪直徑D=500mm，由于選用短型吊鉤，所以不用平衡滑輪。滑輪的繩槽部分尺寸可由1附表3查得。由附表4選用鋼絲繩d=20mm，D=500mm，滑輪軸直徑D5=100mm的E1型滑輪，其標記為： 滑輪E120×500

4、-100 ZB J80 006.8-87卷筒直徑： D=20=480mm由1附表13選用D=500mm，卷筒繩槽尺寸由3附表14-3查得槽距，t=22mm，槽底半徑r=11mm 卷筒尺寸：L= =1644mm 取L=2000mm式中 Z0附加安全系數，取Z0=2； L1卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動滑輪的間距，即L1=A=87mm，實際長度在繩偏斜角允許范圍內可以適當增減； D0卷筒計算直徑D0=D+d=500+20=520mm 卷筒壁厚： =+（610）=0.02×500+（610）=1620取=20mm卷筒壁壓應力驗算：=N/m2=78.7MPa選用灰鑄鐵HT200，最小抗

5、拉強度=195MPa許用壓應力：=130MPa 故抗壓強度足夠 卷筒拉應力驗算：由于卷筒長度L3D，尚應校驗由彎矩產生的拉應力，卷筒彎矩圖示與圖5-2 圖5-2 卷筒彎矩圖卷筒最大彎矩發生在鋼絲繩位于卷筒中間時： =33123595N·mm 卷筒斷面系數：=0.1=0.1×=3545088式中卷筒外徑，=500mm； 卷筒內徑，=-2=500-2×20=460mm于是 =9.34MPa 合成應力： =+=9.34+=32.95MPa式中許用拉應力 =39MPa 卷筒強度驗算通過。故選定卷筒直徑=500mm，長度L=2000mm；卷筒槽形的槽底半徑=11mm，槽距=

6、22mm；起升高度=16m，倍率=3 卷筒 A500×2000-11×22-16×3左ZB J80 007.2-87 計算靜功率： =40.1KW式中機構總效率，一般=0.80.9，取=0.85 電動機計算功率：=0.840.1=32.11KW式中系數由2表6-1查得，對于級機構，=0.750.85，取=0.8 查1附表28選用電動機YZR 250M2，其（25%）=33KW，=725rpm，=7.0kg·，電動機質量=513kg 按照等效功率法，求=25%時所需的等效功率：··=0.75×0.85×40.1=25

7、.6KW式中工作級別系數，查2表6-4，對于M5M6級，=0.75； 系數，根據機構平均起動時間與平均工作時間的比重（/）查得。由2表6-3，一般起升機構/=0.10.2，取/=0.1，由2圖6-6查得=0.85。由以上計算結果，故初選電動機能滿足發熱條件 卷筒轉速：=18.7r/min 減速器總傳動比：、=38.8 查1附表35選ZQ-650-3CA減速器，當工作類型為中級（相當工作級別為M5級）時，許用功率N=31.5KW，=40.17，質量=878，主軸直徑=60mm，軸端長=110mm（錐形） 實際起升速度：=10.2=10.6m/min 誤差：=×100%=×10

8、0%=3.9%=15% 實際所需等效功率：=25.6=26.6KW=33KW 由2公式（6-16）得輸出軸最大徑向力：= 式中=2×34630=69260N=69.26KN卷筒上卷繞鋼絲所引起的載荷；=9.81KN卷筒及軸自重，參考1附表14估計R=89.5KNZQ650減速器輸出軸端最大允許徑向載荷，由1附表36查得。=39.5KN=89.5KN 由2公式（6-17）得輸出軸最大扭矩：=（0.70.8）式中=9750=443.8Nm電動機軸額定力矩； =2.8當=25%時電動機最大力矩倍數 減速器傳動效率； Nm減速器輸出軸最大容許轉矩，由1附表36查得。=0.8×2.8

9、×443.8×40.17×0.95=37936Nm=96500Nm 由以上計算，所選減速器能滿足要求 所需靜制動力矩：·=· =1.75×=65.67·m=656.8Nm式中=1.75制動安全系數，由2第六章查得。 由1附表15選用YWZ5-315/50制動器，其制動轉矩=360710Nm，制動輪直徑=315mm，制動器質量=61.4 高速聯軸器計算轉矩，由2（6-26）式： Nm式中電動機額定轉矩（前節求出）； =1.5聯軸器安全系數； =1.8剛性動載系數，一般=1.52.0。 由1附表29查得YZR-250M2電動機軸

10、端為圓錐形，。從1附表34查得ZQ-650減速器的高速軸為圓錐形。 靠電動機軸端聯軸器 由1附表43選用CLZ半聯軸器，其圖號為S180，最大容許轉矩=3150Nm值，飛輪力矩kg·m，質量=23.2kg 浮動軸的兩端為圓柱形 靠減速器軸端聯軸器 由1附表45選用帶制動輪的半齒聯軸器,其圖號為S198,最大容許轉矩=3150Nm, 飛輪力矩 kg·m,質量37.5kg.為與制動器YWZ5-315/50相適應,將S198聯軸器所需制動輪,修改為應用 起動時間：式中=7.0+0.403+1.8=9.203kg·m 靜阻力矩：kg·m =519.5Nm平均起動

11、轉矩：Nm =1.429s 查2對于380t通用橋式起重機起升機構的，此時>1s. 由2式（6-24）得，制動時間：式中 查1表6-6查得許用減速度a0.2,a=v/，因為，故合適。（1）疲勞計算 軸受脈動扭轉載荷，其等效扭矩：式中動載系數=0.5（1+）=1.065 起升動載系數，=1+0.71v=1+0.7110.6/60=1.13由上節選擇聯軸器中，已經確定浮動軸端直徑d=55mm,因此扭轉應力軸材料用45號鋼，彎曲： =0.27（+ ）=0.27（600+300）=243MPa扭轉： = /=243/=140MPa =0.6=0.6300=180MPa許用扭轉應力：由1中式（2-

12、11），（2-14）式中考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應力集中系數；與零件幾何形狀有關，對于零件表面有急劇過渡和開有鍵槽及緊配合區段，=1.52.5與零件表面加工光潔度有關，此處取k=2×1.25=2.5考慮材料對應力循環對稱的敏感系數，對碳鋼，低合金鋼安全系數，查1表30得因此, 故, 通過.（2）強度計算 軸所受的最大轉矩最大扭轉應力：許用扭轉應力：式中：安全系數，由1表2-21查得 故合適。浮動軸的構造如圖所示，中間軸徑高速浮動軸構造如圖所示，中間軸徑，取 圖5-3 高速浮動軸構造2.小車運行機構計算經比較后，確定采用下圖所示傳動方案：圖5-4 小車運行機構傳動簡圖 車輪最大

13、輪壓：小車質量估計取Gxc=7000kg 假定輪壓均布，則Pmax=（2500+7000）/4=6750kg車輪最小輪壓：Pmin=Gxc/4=7000/4=1750kg 初選車輪：由1表3-8-15P360，當運行速度40m/min<60m/min ，Q/Gxc=20000/7000=3>1.6，工作級別為M5時，車輪直徑Dc=350mm，軌道型號為P24，許用輪壓為11.8t >Pmax。GB462884規定，直徑系為=250,315,400,500,630mm，故初步選定車輪直徑=400mm，而后校核強度。強度驗算：按車輪與軌道為線接觸及點接觸兩種情況驗算車輪接觸強度車

14、輪踏面疲勞計算載荷： Pc=（2Pmax+Pmin）/3=（2×6750+17500）/3 =50833N車輪材料為ZG340-640，s=340Mpa，b=640Mpa線接觸局部擠壓強度： Pc=k1DclC1C2=6.0×400×26.13×1×1=62712N式中, k1許用線接觸應力常數（N/mm2），由2表5-2查得k1=6.0 l車輪與軌道有效接觸強度，對于P24， l=b=26.13mm C1轉速系數，由2表5-3，車輪轉速 Nc=v/Dc=40/（3.14*0.4）=31.85r/min 時，C1=1.0 C2工作級別，由2表5

15、-4，當為M5時， C2=1 Pc > Pc，故通過。 點接觸局部擠壓強度： Pc=k2R2C1C2/m3=0.132×3002×1×1/0.473 =114426N式中，k2許用點接觸應力常數（N/mm2），由3表5-2查得k2=0.132R曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的大值。車輪R1=D/2=400/2=200mm，軌道R2=300mm，故取R=300mm m由R1/R2比值所確定的系數，R1/R2= 200/300=0.67，由3表5-5查得m=0.47 Pc >Pc，故通過。摩擦阻力Fm：小車滿載運行時的最大摩擦阻力： =（200000+70

16、00） =8100N式中，Q起升載荷；G起重機或者運行小車的自重載荷；f滾動摩擦系數，由(1)表2-3-2查得f=0.6；車輪軸承摩擦系數，由(1)表2-3-3查得 =0.02； d與軸承相配合處車輪軸的直徑，d=125mm； D車輪踏面直徑，D=400mm；附加摩擦阻力系數，由(1)表2-3-4查得 =2；摩擦阻力系數，初步計算時可按(1)表2-3-5查得 =0.01。空載運行時最小摩擦阻力： Fm0= =1225N電動機的靜功率：Pj= = =4.72kw式中，機構傳動效率，取0.9式中 Fj=Fm(Q=Q)滿載運行時的靜阻力；m驅動電動機臺數m=2；對于橋式起重機的小車運行機構可按下式初

17、選電動機：P=kdPj=1×4.72=4.72kw初選電動機功率： N=kdNj=1.6*1.684=2.694kw式中，kd電動機功率增大系數，由1表7-6得kd=1.0。由附表選用電動機YZR-160M1，Ne=5.8kw，n1=1000 r/min，(GD2)d=0.47kg.m2，電動機質量154kg 。 電機等效功率： Nx =K2.5×r×Nj =0.75×1.12×4.72 =3.96kw式中，K2.5工作類型參數，由表6-4查得K2.5=0.75 r由(1)按起重機工作場所得tq/tg=0.2，查得r=1.12由此可知，Nx &

18、lt; Ne，滿足發熱要求車輪轉速：nc=機構傳動比：i0=由1附表40，選用兩臺ZSC-600-2減速器， =46.7；N=6.9kw (當輸入轉速為600r/min時)。 故NJ<N實際運行速度：Vdc=Vdc誤差：實際所需電動機靜功率：Nj=NJ由于Nj<Ne，故所選電動機和減速器均合適起動時間： tq=式中 n1=1000r/min； m=1(驅動電動機臺數)；Mq=1.5Me=1.5MeJC25%時電動機額定扭矩：Me =9550 滿載運行時的靜阻力矩：Mj(Q=Q)=空載時的運行阻力矩：Mj(Q=0)=初步估算高速軸上聯軸器的飛輪轉矩： (GD2)zl+(GD2)l=0

19、.28kg·m2機構總飛輪矩（高速軸）：C(GD2)l=1.15×(0.47+0.28)=1.863kg·m2滿載起動時間：tq(Q=Q)= =1.23s空載起動時間： tq(Q=0)= 由1表7-6查得,當時, tq的推薦植為5.5s,故tq(Q=Q) <tq,古所選電動機能滿足快速起動的要求. 起動工況下校核減速器功率：Nd=式中 Pd=Pj+Pg=Pj+=8100+(7000+20000)=17904Nm運行機構中同一傳動減速器的個數，m=1因此 Nd=所選用減速器的NJC25%=6.9kwNd, 故減速器合適。由于起重機是在室內使用，故坡度阻力及風阻

20、力均不予考慮。以下按二種工況進行驗算空載起動時，主動車輪與軌道接觸的圓周切向力：= =847.4=8474N 車輪與軌道的粘著力： ，故可能打滑。解決辦法是在空載起動時增大起動電阻，延長起動時間。滿載時起動，主動車輪與軌道接觸處的圓周切向力： = +=1069.5=10695N車輪與軌道的粘著力：，故滿載起動時不會打滑，因此所選電動機合適。由2查得，對于小車運行機構制動時間34s，取=2s，因此，所需制動轉矩： = -=27.2 Nm 由附表15選用，其制動轉矩 考慮到所取制動時間與起動時間很接近，故略去制動不打滑條件驗算高速軸聯軸器計算轉矩，由2（6-26）式： 式中 電動額定轉矩； n聯軸

21、器的安全系數，運行機構n=1.35； 機構剛性動載系數，=1.22.0，取=1.8。由附表31查電動機YZR132M2-6兩端伸出軸各為圓柱d=38mm，=80mm。由附表37查ZSZ-600減速器高速軸端為圓柱形=35mm，=55mm。故從附表41選鼓形齒式聯軸器，主動端A型鍵槽=38mm，L=80mm；從動端A型鍵槽=30mm，L=55mm。標記為：GICL聯軸器ZBJ19013-89。其公稱轉矩=88Nm，飛輪矩=0.009kg·，質量=5.9kg高速軸端制動輪：根據制動器已選定為，由1附表16選制動輪直徑=200mm，圓柱形軸孔d=38mm，L=80mm，標記為：制動輪200

22、-Y38 JB/ZQ4389-86，其飛輪矩=，質量=10kg以上聯軸器與制動輪飛輪矩之和：+=原估計基本相符，故以上計算不需修改低速軸聯軸器計算轉矩，可由前節的計算轉矩求出 Nm 由1附表37查得ZSC-600減速器低速軸端為圓柱形d=80mm，L=115mm，取浮動軸裝聯軸器軸徑d=8mm，L=115mm，由1附表42選用兩個GICLZ鼓形齒式聯軸器。其主動端：Y型軸孔A型鍵槽，=80mm。從動端：Y型軸孔，A型鍵槽，=75m，L=8mm，標記為 GICLZ聯軸器 由前節已選定車輪直徑=400mm，由1表19參考車輪組，取車輪軸安裝聯軸器處直徑d=80mm，L=115mm，同樣選用兩個GICLZ鼓形齒式聯軸器。其主動軸端：Y型軸孔，