15t桥式起重机设计说明书.doc
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1、毕 业 设 计(论文)说 明 书课题: 15t桥式起重机起升机构和 小车运营机构及其部件设计 专 业 机械制造与设计 班 级 机械0332 学 号 33 姓 名 邹志华 指导教师 赵近谊 完毕日期:2023 年 2 月至2023 年 5 月湖南冶金业职技术学院机械工程系湖南冶金职业技术学院毕业设计(论文)任务书学 生姓 名邹志华班级机械0332学号33专业机械制造与设计毕业设计题 目15t桥式起重机起升机构和小车运营机构及其部件设计规定完毕的重要工作量1) 15t桥式起重机起升机构和运营机构说明书2) 15t电动机吊钩桥式起重机装配图一张3) 卷筒装配图一张(共2张装配图)4) 齿轮图一张5)
2、 心轴图一张6) 卷筒图一张7) 轴承座一张 (共4张零件图)毕业设计(论文)完毕日期从 2023 年 2月25日 至 2023 年 5月25日指导教师(签 名)教研室主任(签 名)系(部)审核: (签章)湖南冶金职业技术学院毕业设计(论文)指 导 教 师 意 见 书学 生姓 名邹志华班级机械0332学号33专业机械制造与设计毕业设计题 目15t桥式起重机起升机构和小车运营机构及其部件设计 评 语 指导教师: (署名) 年 月 日湖南冶金职业技术学院毕业设计(论文)答辩用纸学 生姓 名邹志华班级机械0332学号33专业机械制造与设计毕业设计题目15t桥式起重机起升机构和小车运营机构及其部件设计
3、主答辩委员答辩时间 年 月 日(上、下午)向学生提出的重要问题湖南冶金职业技术学院毕业设计(论文)总成绩单学 生姓 名邹志华班级机械0332学号33专业机械制造与设计毕业设计题目15t桥式起重机起升机构和小车运营机构及其部件设计序号项 目 名 称成绩比例(%)签 名1指导教师评估502答辩委员会评估50系(部)审核总 成 绩(盖章)年 月 日目录毕 业 设 计(论文)说 明 书- 1 -目录- 6 -第1章 起升机构设计- 8 -1.1拟定起升机构传动方案,选择滑轮组和吊钩- 8 -1.2选择钢丝绳- 8 -1.3拟定滑轮主尺寸- 9 -1.4拟定卷筒尺寸,并验算强度- 9 -1.5选电动机-
4、 11 -1.6验算电动机发热条件- 11 -1.7选择减速器- 11 -1.8验算起升速和实际所需功率- 11 -1.9校核减速器输出轴强度- 12 -1.10选择制动器- 12 -1.11选择联轴器- 13 -1.12验算起动时间- 13 -1.13验算制动时间- 13 -1.14高速浮动轴计算- 14 -1.14.1疲劳计算- 14 -第二章、小车运营机构计算- 17 -2.1拟定机构传动方案- 17 -2.2选择车轮与轨道并验算其强度- 17 -2.3运营阻力计算- 18 -2.4选电动机- 19 -2.5验算电动机发热条件- 19 -2.6选择减速器- 19 -2.7验算运营速度和实
5、际所需功率- 20 -2.8验算起动时间- 20 -2.9按起动工况校核减速器功率- 21 -2.10验算起动不打滑条件- 21 -2.11选择制动器- 22 -2.12选择高速轴器及制动轮- 22 -2.13选择低速轴联轴器- 23 -2.14验算低速浮动轴强度- 24 -2.14.1 疲劳验算- 24 -2.14.2 强度验算- 24 -第三章 卷筒部件计算- 25 -3.1卷筒心轴计算- 25 -3.1.1支座反力- 25 -3.1.2疲劳计算- 25 -3.1.3静强度计算- 26 -3.2选轴承- 26 -3.3绳端固定装置计算- 27 -第四章 吊钩- 29 -4.1拟定吊钩装置构
6、造方案- 29 -4.2选择并验算吊钩- 29 -4.2.1吊钩轴颈螺纹M64处拉伸应力:- 29 -4.2.2吊钩弯曲部分A-A断面的验算- 30 -4.3拟定吊钩螺母尺寸- 31 -4.4止推轴承的选择- 31 -4.5吊钩横轴计算- 32 -4.6滑轮轴计算- 33 -4.7拉板的强度验算- 34 -4.8滑轮轴承的选择- 35 -结 论- 37 -参考文献- 38 -致 谢.- 41-第1章 起升机构设计1.1拟定起升机构传动方案,选择滑轮组和吊钩按照布置宜紧凑的原则,决定采用5图4-10的方案。如图1-1所示,采用了双联滑轮组。按Q=15表17取滑轮组倍率 ih=3,承载绳分支数;
7、Z=2ih =6 如图 1-1 起升机构计算简图查2附表9选图号G20吊钩组T1-362.1508得其质量:G0=467kg.两动滑轮组间距A=185mm.1.2选择钢丝绳若滑轮组采用滚动轴承,当ih=3,查1表2-1得滑轮组效率:n=0.985,钢绳所受最大拉力:S = =(15000+467)(230.985)=2617kg =26.17kN 查1表2-4,中级工作类别(工作级别M5)时,安全系数n=5.5 钢丝绳计算破断拉力:Sb=nSmax=5.526.17=133.94kN 查2附表1选用瓦林吞型纤维芯钢丝绳619w+FC.钢丝公称抗拉强度1570MPa,光面钢丝,右交互捻,直径d=
8、16mm,钢丝绳最小破断拉力Sb=132.6kN 标记如下: 钢丝绳 16NAT619w+FC1700ZS108GB8918-881.3拟定滑轮主尺寸滑轮的许用最小直径: Dd(e-1)=20(25-1)=480mm式中系数e=25由1表2-4查的。由附表2选用滑轮直径D=560mm.取平衡滑轮直径Dp0.6400=336mm.由附表2选用Dp=355mm.由附表4选用钢丝绳直径d=20mm,D=560mm,滑轮轴直径D5=140mm的E1型滑轮标记为: 滑轮F20560-140 ZB J80 006.8-87由2附表5平衡滑轮组选用d=20mm,D=355mm,滑轮轴直径D=75mm的F型滑
9、轮标记为: 滑轮F20355-75 ZB J80 006.9-87 1.4拟定卷筒尺寸,并验算强度卷筒直径 Dd(e-1)=16(25-1)=480mm由2附表13选用D=500mm,卷筒绳槽尺寸由3附表14-3查的槽距t=20mm,槽底半径r=10mm 卷筒尺寸 L=2=mm Z0附加安全系数,取Z0=2 L1卷筒不切槽部分长度,取其等于吊钩组动滑轮的间距,即L1=A=185mm,实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减。 D0卷筒计算直径D0=D+d=400+20=420mm 卷筒壁厚:=0. 02D +(610)=0.002400(610)=1418mm 取=16mm 卷筒壁压应力验算:
10、 选用灰铸铁HT200 最小抗拉强度b=195MPa 许用应力: y= 130MPa 故抗压强度足够卷筒抗应力验算: 由于卷筒长度L3D 响应效验由弯矩产生的拉应力,卷筒弯矩图示于图(1-2)图 1-2 转筒弯矩图发生在钢丝绳位于卷筒中间时: 卷筒断面系数:式中 D卷筒外径,D=500mm; Di卷筒内径,Di=D-2=500-215=470mm于是 合成应力 MPa式中许用应力 卷筒强度验算通过 故选定卷筒直径D=500mm,长度L=2023mm,卷筒槽形的槽底半径r=10mm,槽距t=20mm,起升高度H=8mm,倍率ih=3;靠近减速器一端的卷筒槽向为左的A型卷筒,标记为: 卷筒 A50
11、02023102083 左ZB J80 007.2871.5选电动机计算净功率:Nj=(Q+G0)V/10260=35.68kw式中,机构的总效率,取=0.85。 电动机的计算功率:NeKdNj=0.835.6828.544kN式中 系数kd由161查得,对于M1M6级机构,kd=0.750.85,取kd=0.8查2附表30选用电动机JZR2428,其中Nc25=16kw,n1=715rpm, GD d=1.46kg.m ,电机质量Gd=260kg1.6验算电动机发热条件按照等效功率法,求JC=25时,所需要的等效功率: Nxk25rNj=0.750.8735.68=23.3kw 式中 k25
12、 工作系数k25=0.75 r 系数 根据机构平均起动时间与平均工作时间的比值(tqtg查得 由1表63,一般起升机构tqtg=0.10.2,取tqtg=0.1,由1图66查得r=0.87 由以上计算结果 NxNe 故初选电动机能满足发热条件 1.7选择减速器卷筒转速:n=17.2rmin减速器总传动比=41.6查2附表35选ZQ-500-3CA减速器。当工作类型为中级时,许用功率N=12kw,io=40.17,质量Gg=345,入轴直径d1=50,轴端长l1=85锥形1.8验算起升速和实际所需功率 实际起升速度 v=7.5=7.77mmin 误差: =x100=3.6=15 实际所需等效功率
13、:=9.69.95KWNe(25)=16KW 符合满足条件1.9校核减速器输出轴强度由1公式6-16的输出轴最大径向力: Rmax=(as+G)R式中 aSmax=226170=52340 N=34.58kN-卷筒上卷绕钢丝绳引起的载荷 Gj=4.56kN-卷筒及轴自重,参考附表4估计 R=20.5kN-ZQ500减速器输出轴端最大允许径向载荷,由附表40查得。 Rmax=0.534.584.56=19.57kNR=20.5kN 由1公式6-17得出输出最大扭钜: Mmax=0.70.8max Meio oM式中 Me=9750=218 Nm-电动机轴额定力矩 max=2.8- 当 JC=25
14、时,电动机最大力矩倍数,由附表33查得。 0.95减速器传动功率; M=26500 Nm减速器输出轴最大允许转矩,由附表36查得 Mmax=0.82.821840.170.95=18635NmM=26500Nm由上计算 ,所选减速器能满足需求。1.10选择制动器所需静制动力矩:0.85=267Nm式中 K2=1.75=制动安全系数,由1第六章查得由2附表15选用Ywz531523制动器,其制动转矩Me=180280Nm,制动轮直径D2=315mm,制动器质量G2=41.6Kg1.11选择联轴器高速轴联轴器计算转矩,由11626式: M=n=1.51.8218=588.6N.m式中 Me=218
15、 电动额定转矩 N=1.5-联轴器安全系数 =1.8-刚性动载系数,一般8=1.52.0由附表31查得JZR2-42-8电动机轴端为圆锥形d=65mm,l=105.从附表34查得ZQ-500减速器的高速轴联轴端为圆锥形d=50mm,l=85mm.考电动机轴端联轴器,由附表33选用CLZ3半联轴器,其图号为S139,最大允许转矩Mt=3150NmMc值,飞轮力矩GDl=0.403kg.m,质量Gl=23.6kg.浮动轴的两轴端联轴器,由附表45选用300mm制动轮的半齿联轴器,其图号为S124,最大允许转矩Mt=3150Nm,飞轮钜GD2=1.8kgm,质量G2=38.5kg,为与制动器YWZ5
16、-31523相适应,将S124联轴器所带300mm制动轮,修改为315mm应用。1.12验算起动时间起动时间:t=式中 (GD)=(GD)十(GD2)十(GD)=1.465十0.403十18=3.668kgm静阻力矩:Mj=(Q+G)D/2i=(1500+467)0.416/2340.170.85=31.40kgm=314Nm平均起动转矩: Mq=1.5Me=1.5216=327Nm通常起升机构起动时间为15s,此处tq1s,可在电气设计时,增长起动电阻延长起动时间,故所选电动机适合。1.13验算制动时间制动时间式中由1表66查得许用减速器,a0.2, a=vt2.故 t=0.633t2t2
17、故合适1.14高速浮动轴计算1.14.1疲劳计算 起升机构疲劳计算基本载荷 =1.045218=227.8Nm式中 动载系数,=1/2(1+)=1/2(1+1.09)=1.045 起升载荷动载系数物品起升或下降制动的动载效应 1+0.71v=1+0.717.71/60=1.09由前节已选定轴径d=45mm,因此扭转应力: N/m=12.5MPa轴材料用45号钢,=600MPa, =300MPa,弯曲: =0.27(=0.27(600+300)=233Mpa扭转 =140Mpa =0.6300=180MPa轴受脉动循环的许用扭转应力: = 式中 K=KxKm考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集
18、中系数; Kx与零件几何形状有关,对于零件表面有急剧过渡和开有键槽及紧配合区段,Kx=1.52.5 Km与零件表面加工光洁度有关,对于 Km=1.51.2,对于 ,Km=1.251.35 此处取K=21.25=2.5 考虑材料相应力循环不对称的敏感系数,对碳钢及低合金钢=0.2 n安全系数,n=1.25 由2表30查得 = =88.9MPa 故 nok 通过1.14.2强度验算 轴所受最大弯矩: M=Me=109218=238MPa 最大扭矩应力: = 13.05MPa许用扭转应力: =120MPa式中 安全系数,=1.5 故通过浮动轴的构造如图(1-3)所示,中间轴径d1=d510=5055
19、mm,取d1=55mm图 1-3 高速浮动轴构造图第二章、小车运营机构计算2.1拟定机构传动方案拟定机构传动方案 经比较后,拟定采用如图1-4所示的传动方案图 1-4 小车运营机构传动简图2.2选择车轮与轨道并验算其强度车轮最大轮压: 小车质量估计取Gxc=5000kg,假定轮压均布: Pmax=5000kg=50000N车轮最小轮压: Pmin=1250kg=12500N初选车轮:由2附表17可知,当运营速度60min时,QGxc=150005000=2.51.6 工作级别为M5级,车轮直径Dc=350mm,轨道型号为18kgmP18的许用轮压为3.49tPmax=3.5t .根据GB462
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