毕业设计书LD型电动单梁桥式起重机

毕业设计书

班级：2012级机械制造与自动化管理班

设计（论文）题目：LD 型电动单梁桥式起重机

学生姓名：苏伟

指导老师：彭发 职称：讲师

教学班负责人：法俊

日期：2015年6月至2015年 6月

目录

一 概述²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²1

1. 单梁桥式起重机的工作方式²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²1

2. 单梁桥式起重机的机构特点²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²1

3. 桁架梁和箱的比较²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²1

4.LD 型电动单梁桥式起重机各部件作用²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²1

5. 运行机构²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²3

6. 发展趋势²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²4

7. 工作条件及设计要求²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²4

8. 型式及设计的构造特点²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²5

二 选择电动葫芦的型号规格²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²6

三 主梁设计计算²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²6

1. 主梁断面几何特性²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²6

2. 主梁强度的计算²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²7

3. 主梁刚度的计算²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²10

4. 主梁稳定性的计算²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²12

四 端梁设计计算²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²12

1. 轮距的确定²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²12

2. 端梁中央断面集合特点²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²13

3. 起重机最大轮压²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²14

4. 最大歪斜侧向力²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²19

5. 断面中央断面合成压力²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²20

五 主、端梁连接计算²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²20

1. 主、端梁连接形成及受理分析²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²20

2. 螺栓拉力的计算²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²20

六 大车运行机构设计计算²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²23

1. 确定机构的传动方案²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²23

2. 选择车轮和轨道，并验算车轮强度²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²23

3. 传动装置设计计算²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²24

4. 验算电动机²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²25

5. 设计减速装置²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²27

七 起重机有关机构的安全装置²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²29

八 起重机的组装及试车要求²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²29

1. 起重机的安装应注意的事项²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²29

2. 起重机的试车要求²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²30

九 设计小结²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²31

十 参考文献²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²33

一、概述

起重机是具有起重吊钩或其它取物装置在空间内容实现垂直升降和水平运移重物的起重机械。

LD 型电动单梁桥式起重机为一般用途的起重机用于机械制造、装配、仓库等场所（此次设计的是用于机修车间）。是一种有轨运行的轻小型起重机，适用于额定起 0. 5～5.0 吨, 适用跨度4. 5～16.5米，工作环境温度在-35℃ ～35℃ 范围内，LD 型电动单梁桥式起重机不适于用来调运熔化金属﹑赤热金属、易燃品及其危险物品，也不适用于具有酸性或其它有腐蚀性化学气体的车间。

1、单梁桥式起重机的工作方式：

它安装在产房高出两侧的吊车梁上，整机可在吊车梁上铺设的轨道上横向行驶，起重小车沿小车轨道行驶（横向）。吊钩做升降运动，即与CD 1型（或MD 1）的电动葫芦配套使用完成重物的升降、平移等人们难以做到的需要。

2、单梁桥式起重机机构的特点：

主要有点是：结构简单、重量轻、对厂房的负荷小、建筑高度小、耗电少。主梁与端梁采用螺栓连接、拆装、运输和储存方便，补充备件方便、轮压小、工艺性好，适合采用自动焊接和流水作业加工，安装快，维修方便。缺点是起重量不大。

3、桁架梁河箱形梁的比较

桁架自重和挡风面积小、风阻力小、节省钢材；缺点是外形尺寸大，要求厂房建筑高度大，而且桥梁是由很多根不同型号和规格的杆件逐件焊接而成，费工、费钱。

箱型梁的优点：外形尺寸小，用整块钢板焊成，便于下料和采用自动焊接，适合大批量生产；缺点是自重较大。

4、LD 型电动单梁桥式起重机各部件的作用（位结构）

①主梁

主梁是采用钢板压延成型的U 型槽钢与工字钢组焊而成的箱型实腹梁。作用是支承着可移动的小车，并能沿铺设的专用轨道运行，将起重机的全部质量的 重力传给厂房建筑结构。

②端梁

由两种形式：一种是压制成形，在焊接车门那个箱形结构，适用于做中、小起重机吊钩桥式起重机的端梁；另一种是四块钢板拼成的箱形结构，通常配制带角形轴承箱的车轮组，但焊接工作量大，生产效率低于前种（本产品采用前一种） 。

③主梁和端梁的联接

两种形式：一种是在主梁的两端，用法兰和高度的螺栓与端梁的法兰相连接。这种方式的优点是：主、端梁可以分批生产再组装，加工及库存的占地面积小、输送方便、费用较低。另一种形式是加连接板再焊接的方法联接。优点是：制造简单、装拆方便、成本低，是我国中、小起重机吊钩桥式起重机端梁和主梁的主要连接形式。

④电动葫芦

它是一种由电机驱动，经卷筒、滑轮或有巢链轮卷方起重机或起重链条，带动取物装置升降的轻小型起重设备。它具有体积小、重量轻、操作维修方便、价格低、安全可靠等特点，主要应用于起重量及工作范围要求不大或对工作速度要求不高的场合。将上部固定，可将起重设备单独使用或是通过小车悬挂在工字钢轨上运行，作电动单梁桥式起重机、龙门起重机、臂架型起重机的起重小车，使用作业面积扩大，使用场合增多，由于如此灵活，可作工厂、码头、仓库、货场等常用的起重设备。电动葫芦的简述其，有渐开线外啮合齿轮传动和行星齿轮传动两类，但前者具有制造简单、维修方便、效率高等特点。

⑤大车

使起重机作水平运动，用于搬运货物或调整工作位置，同时可将作用在起重机上的载荷传给支承它的基础。

⑥小车架

是支承和安装起升机构（电动葫芦）和小车运行机构的几家，同时又是之家和传递起升载荷的金属结构。

⑦小车

是小车作水平运动，用以搬运货物或调整工作位置，同时将作用在小车上的载荷传给支承的主梁。

⑧操纵室

用于司机操纵作起重机的运行工作，操作室的构造与位置安装，应保证使司机有良好的视野。其结构分为敞开式与封闭是两种，桥式起重机的操作室应安装在无滑线一侧的桥架上。

5、运行机构

运行机构的任务是使起重机或小车作水平运动，用于搬运货物或调整工作位置，同时可将作用在起重机或小车上的载荷传给支承它们的基础。陆上的起重机的运行机构分为有轨道运行和无轨道运行两类，而桥式起重机的运行属于前一类。

桥式起重机上的运行机构：由电机、传动装置（传动轴、联轴器和减速器等）、制动器和车轮组成。运行机构按其特点（构造）可分为得当分组式和一体是两种。按其主动轮驱动的方式，可分为几种驱动和分别驱动两种。

运行机构是依靠主动车轮与轮道间的摩擦力（通常称为附着力或粘着力）来实现驱动的。为了保证有足够大的驱动轮（主动车轮），驱动车轮应布置得当，在任何情况下，都应使其具有足够大的轮压。桥式起重机上运行机构的驱动轮，通常为总轮数的一半，采用对称布置成四角布置，遮掩可保证驱动轮轮压之和不变，不会发生打滑现象，使机构运行正常。

①小车运行机构：

LD 型电动单；梁桥式起重机采用自行式的自动葫芦，其小车运行机构就是电动葫芦的自行式电动小车。

②大车运行机构

LD 型电动单梁桥式起重机的大车运行机构一般均作分别驱动的型式（即：每一边轨道上的大车运行机构的主动车轮分别单独的电动机来驱动）电动机采用封闭自扇冷式，带制动器的绕线型电动机或带制动器的变极笼型电动机。司机室操纵时用绕线的电动机，传动装置采用自行式电动葫芦电动小车的闭线减速器。一级开式齿轮减速器的型式。其中闭式齿轮部分是专用同轴式减速机，这种型式的传动装置简单、轻巧、零件数量少、通用化程度高，便于制造和修理，但开式齿轮较易磨损，传动效率稍低，在有特殊要求时，传动装置也可采用二级定轴式摆线行星式、少齿差渐开线行星式等。采用全封闭型减速器或采用带制动器的电动机—减速器套装组各式的传动装置。它便于专业化生产。传动效率较高，但制

造及安装 5齿面圆柱精度要求较高。QS 系列“三合一”减速器为三级渐开线布置平行轴传动外啮合渐开线硬齿面圆柱齿轮减速器（中华人民共和国专业标准号为：ZBJ19027—90）。减速器直接按与带制动器的绕线是或鼠笼式电动相配，集减速器、电动机、带制动器为一体，制动器不需配电源，所配电机具有双重功能接通电源即可旋转，切断电源后，电机本身即产生制动力矩而制动。电动机—减速器驱动部件利用减速器机体直接固定在端梁或主梁的伸出支架上，主动车轮利用其伸出轴端直接插入到驱动部件减速器的低速空心轴内。通过花键连接，靠力矩支承铰保持平衡。大车运行机构中采用“三合一”驱动部件，使机构变得非常紧凑、自重轻、分组性好、装配与更换方便，不受桥架起台和小车架变形的影响，并由于驱动部件不与走台相连接，可以减少主梁的扭转载荷，而且可使走台的构造也大为简化，但当电动机容量增大时，悬臂受力复杂化。故大型起重机的运行机构，目前仍采用分组式分别驱动，大车轮采用圆柱形踏面的双轮缘车轮，小车车轮采用圆锥鼓形车轮。

6、发展趋势

新的发展是动态刚度计算，测试它的挠性变形，节省材料，整个结构小，计算机控制吊车，摄像机摄像，计算机处理，用于恶劣的环境的场合，载荷限制器是限制起重机起吊极限载荷的一种安全装置。称量装置是用来像是起重机吊物品具体重量的装置。

①从桥架上讲有正轨箱形梁和斜轨箱形梁两种。

②从传动机构上讲，老式的传动机构是采用齿轮连接，新式的传动机构采用的是梅花弹性联轴器，直接与车轮联接，中间加个方向联轴节。

③从导出方式讲，最早是排好架子，后期改为挂缆，直接有厂家生产出挂极式，导电部分不外漏。

④吊车比较好的操纵方式：如遥控吊车，人可以无线操纵起升高度过高，可直接地面操纵。LD 型吊车遥控发展得较早。

⑤自动取物装置采用计算机控制，传感器控制。

⑥设计采用ZAD 缩短设计周期。

7、工作条件及设计要求

为机修车间设计一台LD 型电动单梁桥式起重机，具体要求如下：

⑴起重量：5吨

⑵起升高度：9米

⑶电动葫芦运行速度：30m/min

⑷电动葫芦的起升速度：8 m/min

⑸葫芦最大轮压：P max =1900公斤（kg ）

⑹葫芦自重：G=500kg

⑺起重机跨度：11m

⑻大车运行速度：45m/min

⑼大车轮距：2m

⑽工作级别：M 5

⑾工作环境：一般常温

⑿使用寿命：10年

⒀操纵室操纵：G 操=400公斤

8、型式及设计的构造特点

LD 型电动单梁桥式起重机由桥梁、小车、大车运行机构、电器设备构成。桥架由一根主梁和两根端梁用螺栓连接而成。电动单梁桥式起重机是一种有轨运行的轻小型起重机。它适用于额定起重量为：1～10吨，适用跨度为6～22．5米，工作环境温度在-30℃～40℃范围内，起重机的工作级别为A 3～A 5，LD 型电动桥式起重机是按中级工件类型设计和制造的。

本次设计的LD 型电动单梁桥式起重机的主梁结构式采用钢板压延成形的U 形槽钢，与工字钢组焊成的箱形实腹梁。横梁也是用钢板压延成U 形槽钢，在组焊成箱形封闭箱，为贮存，运输方便，在主梁与横梁之间用M 20的螺栓（45号钢制）连接而成。大车运行时靠两台锥形转子电机，通过齿轮减速装置驱动两边的主动车轮实现的起升机构与小车运行机构采用CD 1、MD 1形成的电动葫芦。运行机构采用分别驱动形式制动靠锥形转子制动的交流异步电机来完成。起重机主电源由厂房一侧的角钢或圆钢滑触线引入，电动葫芦由电缆供电。

电动单梁桥式起重机的外形如下图所示：

二、选择电动葫芦的规格型号

电动葫芦的形式与参数，参见产品样本，选用目前应用得最多的CD1或者MD1型。

CD1型和MD1型电动葫芦的起重量一般为0. 5～10吨，起重高度为6～30m ，起升速度为8 m/min，起重量为10t 时为7 m/min。而MD 1型电弧炉具有两种起升速度，除常速外，还有0.8 m/min的慢速可满足精密装卸，砂箱合模等精细作业的要求。电动葫芦的总体结构可分为起升机构和运行机构两部分，起升机构由电动机、制动器、减速装置、卷筒装置以及吊钩滑轮组等组成。

本次设计的电动小车采用CD 1型5t 电动葫芦，CD 1型电动葫芦的主辅电机为带锥形制动器的锥形转子电机，电机和制动器制成一体。使电动葫芦结构紧凑、自重轻。据资料〔3〕P 135查得，电动葫芦型号CD 15-9D, 自重为500kg 。 结果：选用CD 15-9D

三、主梁设计计算

1、主梁断面几何特性

根据系列产品资料，粗布给出主梁的断面尺寸如图示：

主梁跨中断面图

根据系列产品资料，查得28a 普型工字钢（GB706-65） 的尺寸参数：

h= 280mm b=122mm d=8.5mm

t=13.7mm F1=55.45 q=43.4公斤/m

①主梁断面面积

Jx=7114cm² Jy=345cm²

F=0.5（l 1-2³δ1）+2δ1³h 1+2³δ2³l 2+F1+δ³l 3 =0.5³（40-2³0.5）+2³0.5³40+2³0.5³25.5+55.45+1³10.5 = 151cm²

②主梁断面水平形心轴x-x 位置

y 1= F ⋅y

F 1

11x

式中：∑F 1—主梁面的面积（cm ²）.

∑F 1 y1x -各部分面积对x-x ′轴的距离（cm ³）

y 1x -各部分面积形心至x ′-x ′轴的距离(cm)

则：y 1=〔0.5³（40-2³0.5）³79.75+2³0.5³40³60+2³0.5³25.5³

31.5+55.45³15+1³10.5³0.5〕÷151=37cm

y 2 =4cm

结果：F=151cm²

y 1=37cm y 2 =4cm

③主梁断面惯性矩

Jx=ΣJ xi +ΣF i y 1 ²

=(39³0.5 ³) ÷12+39³0.5³42.75 ²+ 2³0.5³40 ³÷12+2³0.5³40

³23 ²+（2³0.5³17.4 ³）÷12cos47°+2³0.5³25.5³5.7 ²+7114+55.45³22 ²+(10.5³1 ²) ÷12+10.5³1³36.5 ²=111545cm 4 Jy=ΣJ yi +ΣF i y 1 ²

=(0.5³39 ³) ÷12+2³40³0.5³÷12+2³0.5³40³19.75²+2³0.5³19³÷12sin47°+2³0.5³25.5³10²+345+1³10.5³÷12=21849 cm 4 结果：Jx =111545cm 4 Jy=21849 cm 4 2、主梁强度的计算

根据这种起重机的结构形式及特点，可以不考虑水平惯性对主梁造成的应力及其水平面内在和对主梁的扭转作用也可以忽略不计。该主梁的强度计算按第Ⅱ类载荷进行组合，对活动在和由于小车的论据很小，可近似的按集中载荷计算。跨中断面弯曲正应力包括：梁的整体弯曲应力和由小车；轮压在工

字钢下翼缘引起的局部弯曲应力两部分，合成后进行强度校核。 梁的整体弯曲在垂直平面内按简支梁计算，在水平面内按刚度的框架计算：

①垂直载荷在下翼缘引起的弯曲应力

根据P 543 26-99计算：

y 1PL k ∏G 操k ∏qL 2

++) 单位：公斤/厘米² ζx = (y x 428

式中：P=ψⅡQ+G葫

=5000³1.2+500³1.1 =6550

其中：Q-额定起重量 Q=5000公斤 G 葫-电动葫芦自重 G 葫=500公斤 ψⅡ-动力系数，对于中级工作类型 ψⅡ=1.2 kⅡ-冲击系数，对于操纵室操纵时 kⅡ=1.1 y 1-主梁下表面距断面形心轴x-x 的距离 y1=37厘米 y x -主梁跨中断面对x-x 轴惯性力矩 y x =111545cm 4 l-操纵室重心到支点的距离 l=100cm G操-操纵室的重量 G操=400公斤 G葫 –电动葫芦的自重 G 葫=500公斤 q-桥架单位长度重量（公斤／米）

q= 1000³F ³γ+q´

=1000³0.0151³7.85+7.5=126kg／m

其中： F-主梁断面面积 F=0.0151 m² γ-材料比重，对钢板 γ=7.85t／m ² q´-材料横加筋板的重量所产生的均布载荷 q´=7.5 t／m 所以：ζx =37÷111545³〔(1.2³5000+1.1³500) ÷4³1100+1.1³400

³100÷2+1.1³1.26³1100 ²÷8〕=676.30公斤/厘米²

结果：ζx =676.30公斤／厘米 ②主梁工字钢下翼局部弯曲计算

a、计算轮压作用点位置i 及系数δ

i=a+c-e

式中：i-轮压作用点与腹板表面的距离（cm ）

c-轮缘同工字钢翼缘边缘之间的间隙，取c=0.4 cm a=

b-d

=(12.2-0.85) ÷2=5.675cm 2

1

e=0.164R（cm ）对普型工字钢，翼缘表面斜度为.

6

R-为葫芦定轮踏面曲率半径，由机械手册31.84查得R=16.7 cm

则： e=0.164³16.7=2.73 cm 所以：i=5.675＋0.4-2.73=3.345

i

ξ==3.345÷5.675=0.58

a

结果：i=3.345 ξ=0 .58 b 、工字钢下翼缘局部曲应力计算：

如上图所示L 点横向（在xy 平面内），局部弯曲应力ζ1由下式计算： ζx =±

式中：

a1-翼缘结构形成系数，贴板补强时取： a1=0.9

k1-局部弯曲系数，由图可得：k 1=1.9

a 1k 1P 轮

2

t 0

t0=t+δ

其中：t-工字钢翼缘平均厚度 t=1.37 cm δ-补强板厚度 δ=1 cm

t 0²=（1.37+1）²=2.37²=5.6 cm²

所以：ζ1=±(0.9³1.9³1900÷5.61)=579公斤/厘米² 结果：ζ1=579公斤／厘米²

如图，1点纵向（在yz 平面内）局部弯曲应力为ζ2由下式计算：

ζ2=±

a 1k 2P 轮

t 02

式中：k 2由图得：k 2=0.6 所以：ζ2=183公斤／厘米²

如图中得α´点纵向（yz 平面内）局部弯曲应力为ζ3，由下式计算：

ζ3= ±

a 2k 3P 轮

2

t0

式中：

K 3-局部弯曲系数，查图得：k 3=0.4

a2-翼缘结构形式系数，贴板补强时a 2=1.5

所以：ζ3=±（1.5³0.4³1900÷5.61）=203公斤／厘米²

c 、主梁跨中断面当量应力计算 图中的1点当量应力为ζ当=

=759公斤／厘米²＜[ζ]=1800公斤／厘米²

αˊ点当量应力为αα

当i

当αˊ

，由下式计算：

=αx +α3=676.3+203=879.3公斤／厘米²＜[ζ]=1800公斤／厘米²

3、刚度计算 ①垂直静钢度计算

P ⋅L 3L

f= ≤[f]=

48EJ x 700

式中：f-主梁垂直静挠度（cm ）

P-静载荷（公斤） P=Q+G=5000+500=5500公斤 L-跨度 L=1100厘米

E-材料弹性衡量，对3号钢E=2.1³10³³10³公斤/厘米² Jx-主梁断面垂直惯性矩（cm 4） Jx=111545cm 4

[f]-许用垂直静挠度（cm ），取[f]=

L

厘米 700

所以：f=5500³1100³÷48³2.1³10³³10³³111545=0.65cm [f]=1100÷700=1.57cm f＜[f] 所以满足要求结果： ②水平静刚度计算

L P 1⋅L 3

f水=≤[f水]= 出自[]26-108式

20048EJ y

式中: f 水-主梁水平静挠度（cm ） P′-水平惯性力（公斤） P′=

Q +G

=（5000+500）÷20=275公斤 20

Jy-主梁断面水平惯性矩 Jy=21849 cm 4

[f水]-许用水平静挠度，取[f水]= [f水]= 1100÷200=0.55cm

L

厘米 200

f水=275³1100 ³÷48³2.1³10³³10³³2149=0.16cm f水＜[f水] 注：系数

满足要求

11p

的选取是按P 惯=a 平=(Q+G)/9.8³0.5≈(Q+G) 2020g

P惯-水平惯性力（公斤） g-重力加速度，取g=9.8m/s²

a平-起重机运行机构的加速度，当驱动轮为总数的½时，取a 平=0.5 m/s² 注均自[Ⅰ]P12表6-8得 ③动刚度计算

在垂直方向的自振周期： T=2

π

[T] ＝0.3s 式中：T-自振周期（秒） M-起重机和葫芦的换重量M=

1

(0.5qlk +G) g

其中：g-重力加速度 g=980cm/s ² L-跨度 L=1100cm q-主梁均布载荷 q=1.26公斤/厘米 G-电动葫芦的重量 G=500公斤 所以：M=

1

(0.5³1.26³1100＋500)=1.21公斤²秒²／厘米 980

则：T=2³

秒 T＜[T]=0.3s 4、稳定性计算

稳定性计算包括主梁整体稳定性计算和主梁腹板，受压翼缘的局部稳性计算：

1、主梁整体稳定性

由于本产品主梁水平刚度比较大，故可不计算主梁的整体稳定性。 2、主梁腹板的局部稳定性

由于葫芦小车的轮压作用在主梁的受拉区，所以主梁腹板局部稳定性不计算。

3、受压翼缘板局部稳定性

由于本产品主梁是冷压形成的U 形槽钢，通过每隔一米艰巨的横向加筋板及斜侧板同工字钢组焊成一体。U 形槽钢的两圆角都 将大大加强上翼缘板稳定性，所以受压翼缘板局部稳定性可不计算。 四、端梁设计计算：

本产品的端梁结构采用钢板冷压成U 形槽钢，在组焊成箱形端梁，见下图，

1、轮距的确定

k 1111=～ 即k=(～)L

757L 5

11

=(～) ³11

57

=1.57～2.2m

取k=2.0m 2、端梁中央断面几何特性 ①断面总面积

参数见中央断面图，则：

F=2³35³0.5+2³24³0.5+33.5³1=92.5cm ②形心位置

(相对于z ′-z ′) 则：

y1=(2³35³0.5³17.5+24³0.5³34.75+24³0.5³1.25+33.5³1³

18.25) ÷92.5 =17.9cm

所以：y 2=35-17.5=17.1cm (相对于y ′-y ′) 则：

z 1=(35³0.5³25.75+35³0.5³1.25+33.5³1³0.5+2³24³0.5³13.5) ÷92.5

=8.8cm

所以：z 2=26-z1=17.2cm ③断面惯性矩

Jx=2³1/12³0.5³35 ³+2³35³0.5³(17.5-17.9) ²+1/12³1³33.5

³+1³33.5³(18.25-17.9) ²+1/12 ³³³24³0.5 ³+24³0.5³(34.75-17.9) ²+1/12³24³0.5 ³+24³0.5³(1.25-17.9) ²

=13449.78cm 4

Jy=2³1/12³0.5³24³+2³24³0.5³4.7²+1/12³35³0.5³+35³0.5

³16.95²+1/12³30³0.5³+35³7.55²³0.5+1/12³33.5³1³+33.5³8.3²

=10018.82cm 4 以上的计算公式均出自[]P146 平行移动轴公式：Iz 1=Iz+a²A

bh 3

Iz=

12

④断面模数

Wx=Jx/y1=13449.78÷17.9=751cm³

Wy=Jy/Z2=10018.82÷17.2=582cm³ 3、起重机最大轮压

一般的单梁桥式起重机是由四个车轮支承的，起重载荷通过这些支承点传到轨道道上。

①起重机支座及作用

②起重机最大轮压的计算

带额定载荷小车分别移到左、右两端极限位置时，按第Ⅱ类载荷计算最大轮压。

（1）操纵室操纵，当载荷移到左端极限位置时，各车轮轮压 Na =

ψQ+kG

∏

∏

4G 操(L-l)k 1k ∏²

L k ψ∏Q+k∏G 2L 1k ∏ql k ∏G 端

N b =²(1-)+++ K ⅡG

424L

G 操l k ∏

k ∏²

L k ψ∏Q+k∏G 2L 1k ∏ql k ∏G 端

N c =²(1-)+++ K ⅡG

424L

G 操l k-k 1

k ∏²

L k ψ∏Q+k∏G 2L 1k ∏ql k ∏G 端

N d =²(1+ )+++ K ⅡG

424L

G 操(L-l)k-k 1k ∏²

L k

²(1+

2L 1k ∏ql k ∏G 端

)+++ KⅡG

42L

轮主

+ KⅡG

驱

+

轮主

+ K ⅡG

驱

+

轮从

+ K ⅡG

驱

+

轮从

+ K ⅡG

驱

+

式中：Q-额定起重量 Q=5000公斤 G-电葫芦重量 G=500公斤

KⅡ-冲击系数，对有操纵室的单梁吊取k Ⅱ=1.1

ψⅡ-动力系数，对中级工作类型单梁吊取ψⅡ=1.2 G端-端梁重 G端=155kg G轮主-主动轮装置重 G轮主=65.5 G轮从-从动轮装置重 G轮从=46公斤 G驱-驱动装置 G驱=47公斤 G操-操纵室重量 G操=400公斤

q-主梁单位长度的重量.q=126公斤/m=1.26公斤/cm L-跨度 L=1100厘米 k-轮距 k=200cm L1=465.85cm L1=419 Ki =25cm l=100cm

s1=841.5cm s2=1310cm 均出自[]P310页 所以：

Na =(1.2³5000+1.1³500) ÷4³(1+2³465.85÷1100)+1.1³1.26³

1100÷4+1.1³155÷2+ 1.1³65.5+ 1.1³49+ 1.1³400³（1100-100） ÷1100³25÷200

= 3024+381+85+72+54+50 =3666公斤=36720N

N b =(1.2³5000+1.1³500) ÷4³(1-2³465.85÷1100)+1.1³1.26³ 1100÷4+1.1³155÷2+ 1.1³65.5+ 1.1³49+ 1.1³400³100 ÷1100³25÷200

= 251+381+85+72+54+50 =848公斤=8480N

N c =(1.2³5000+1.1³500) ÷4³(1-2³465.85÷1100)+1.1³1.26³ 1100÷4+1.1³155÷2+1.1³46+ 1.1³400³100÷1100³(200-25)÷200

= 251+381+85+51+35

=803公斤=8030N

N d =(1.2³5000+1.1³500) ÷4³(1-2³465.85÷1100)+1.1³1.26³ 1100÷4+1.1³155÷2+ 1.1³46+1.1³400³（1100-100）÷1100³(200-25)÷200

= 3024+381+85+51+350 =3891公斤=38910N ⑵操纵室操纵

当载荷移到右端极限位置时各车车轮轮压： Na =

ψQ+kG

∏

∏

4k ∏

²(1-

2L 2k ∏ql k ∏G 端

)+++ K ⅡG L 42

轮主

+ K ⅡG

驱

+

G 操(L-l)k 1

² L k

ψ∏Q+k∏G 2L 2k ∏ql k ∏G 端G 操l k 1

N b =²(1+ )+++ K ⅡG 轮主+ K ⅡG 驱+ k ∏²

L 42L 4k

N c =

N d =

ψQ+kG

∏

∏

4

²(1+

2L 2k ∏ql k ∏G 端G 操l k-k 1

)+++ K ⅡG 轮从+ K ⅡG 驱+ k ∏L 42L k

ψQ+kG

∏

∏

4

G 操(L-l)k-k 1k ∏²

L k

²(1-

2L 2k ∏ql k ∏G 端

)+++ K ⅡG L 42

轮从

+ K ⅡG

驱

+

式中：l 2=419cm

所以：N a =(1.2³5000+1.1³500) ÷4³(1-2³419÷1100)+1.1³1.26³

1100÷4+1.1³155÷2+ 1.1³65.5+ 1.1³49+ 1.1³400³（1100-100）÷1100³25÷200

= 390+381+85+72+54+50 =1032公斤=10320N

N b =(1.2³5000+1.1³500) ÷4³(1+2³419÷1100)+1.1³1.26³ 1100÷4+1.1³155÷2+ 1.1³65.5+ 1.1³49+ 1.1³400³100 ÷1100³25÷200

= 2885+381+85+72+54+50 =3482公斤=34820N

N c =(1.2³5000+1.1³500) ÷4³(1+2³419÷1100)+1.1³1.26³ 1100÷4+1.1³155÷2+1.1³46+ 1.1³400³100÷1100³(200-25)÷200

= 2885+381+85+51+35 =3437公斤=34370N

N d =(1.2³5000+1.1³500) ÷4³(1-2³419÷1100)+1.1³1.26³ 1100÷4+1.1³155÷2+ 1.1³46+1.1³400³（1100-100）÷1100³(200-25)÷200

= 390+381+85+51+350 =1257公斤=12570N

当起重机满载时，无论在左端或右端 NA =ND NB ≈N C

都相差不大，因此，计算均通过。 ⑶当起重机空载时

a. 操纵室操纵起重机各轮的轮压（运行到左侧时） N a 空=

k ∏G 2L 1k ∏ql k ∏G 端

²(1+ )+++ KⅡG 442L

轮主

+ KⅡG

驱

+ k ∏

G 操(L-l)k 1

²L k

Nb 空=

k ∏G 2L 1k ∏ql k ∏G 端G 操l k 1

²(1-)+++ KⅡG 轮主+ KⅡG 驱+ k ∏²

442L L k k ∏G 2L 1k ∏ql k ∏G 端G 操l k-k 1

Nc 空=²(1-)+++ KⅡG 轮从+ KⅡG 驱+ k ∏²

442L L k k ∏G 2L 1k ∏ql k ∏G 端G 操(L-l)k-k 1

Nd 空=²(1+ )+++ KⅡG 轮从+ KⅡG 驱+ k ∏²

442L L k

式中的各参数与前面所表示的一样

则：N a 空=1.1³500÷4³(1+2³465.85÷1100)+1.1³1.26³1100÷4+1.1³

155÷2+ 1.1³65.5+ 1.1³49+ 1.1³400³（1100-100）÷1100³25÷200

=254+381+85+72+54+50

=896公斤=8960N

N b 空=1.1³500÷4³(1-2³465.85÷1100)+1.1³1.26³1100÷4+1.1

³155÷2+ 1.1³65.5+ 1.1³49+ 1.1³400³100÷1100³25

÷200

= 21+381+85+72+54+50

=618公斤=6180N

N c 空=1.1³500÷4³(1-2³465.85÷1100)+1.1³1.26³

1100÷4+1.1³155÷2+1.1³46+ 1.1³400³100÷1100³(200-25)÷200

= 21+381+85+51+35 =573公斤=5730N

N d 空=1.1³500÷4³(1-2³465.85÷1100)+1.1³1.26³

1100÷4+1.1³155÷2+ 1.1³46+1.1³400³（1100-100）÷1100³(200-25)÷200

= 254+381+85+51+350 =1121公斤=11210N

b. 操纵室操纵，空载时移到右端极限位置时，各车轮的轮压： Na 空=

k ∏G 2L 2k ∏ql k ∏G 端G 操(L-l)k 1

²(1- )+++ K ⅡG 轮主+ K ⅡG 驱+ k ∏² 4L 42L k k ∏G 2L 2k ∏ql k ∏G 端G 操l k 1

N b 空=²(1+ )+++ KⅡG 轮主+ KⅡG 驱+ k ∏²

4L 42L k k ∏G 2L 2k ∏ql k ∏G 端G 操l k-k 1

N c 空=²(1+ )+++ KⅡG 轮从+ KⅡG 驱+ k ∏²

4L 42L k k ∏G 2L 2k ∏ql k ∏G 端G 操(L-l)k-k 1

N d 空=²(1- )+++ K ⅡG 轮从+ K ⅡG 驱+ k ∏

4L 42L k

所以：N a 空=1.1³500÷4³(1-2³419÷1100)+1.1³1.26³1100÷4+1.1³

155÷2+ 1.1³65.5+ 1.1³49+ 1.1³400³（1100-100）÷1100³25÷200

=33+381+85+72+54+50

=675公斤=6750N

N b

空=1.1³500÷4³(1+2³419÷1100)+1.1³1.26³1100÷4+1.1³

155÷2+ 1.1³65.5+ 1.1³49+ 1.1³400³100÷1100³25÷200

= 242+381+85+72+54+50

=837公斤=8370N

N c 空=1.1³500÷4³(1+2³419÷1100)+1.1³1.26³

1100÷4+1.1³155÷2+1.1³46+ 1.1³400³100÷1100³(200-25)÷200

= 242+381+85+51+35 =794公斤=7940N

N d 空=1.1³500÷4³(1-2³419÷1100)+1.1³1.26³

1100÷4+1.1³155÷2+ 1.1³46+1.1³400³（1100-100）÷1100³(200-25)÷200

= 33+381+85+51+350 =900公斤=9000N

所以，电动单梁桥式爱中级对操纵室操作满载时，它的最大轮压是当载荷移到左端极限位置时的从动轮D 上，即：N D 为最大轮压N max =3891公斤=38910N.Nmin 为最小轮压，出现在当起重机空载时，电动葫芦移到左侧时B 轮上的轮压，即N min =NB 空=573公斤=5730N 4、最大歪斜侧向力

起重机运行时，由于各种原因会出现跑偏、歪斜现象。此时，车轮轮缘与轨道侧面的接触，并产生运行方向垂直的侧向力

s.

由上图所示：当载荷移到左端极限位置时，操纵室操纵时最大轮压为N D =3891公斤，并认为N A ≈N D, 这时的最大歪斜侧向力为： SD =λ²N 式中：N-最大轮压 ,N=3891公斤 λ-测压系数

所以：S D =0.1³3891=389.1公斤

当载荷移到右端极限位置时，操纵室操纵最大轮压为N B =3482公斤，并认为N C

≈N B 这时的最大歪斜侧向力为：

SB =0.1³3482=348.2公斤 5、端梁中央断面合成应力

由于操纵室连接架加强了操纵室侧端梁的强度，所以最大侧向力考虑当载荷向右移到极限位置时最大侧向力在B 轮上，即：S B =348.2公斤

式中：k-轮距 k=200cm wx. w y -断面模数w x =751cm³ wy =582cm³

〔ζ〕-许用应力，由于端梁受理复杂，一般只计算垂直载荷和歪斜侧向力，所以许用应力3号钢取〔ζ〕≤1400公斤／cm ²

ζ=3482³200÷2³751+348.2³200÷2³582=523.4公斤/厘米² 所以ζ＜[ζ]=1400公斤/厘米². 安全 五、主、端梁连接计算

1、主、端梁连接形成及受力分析

本产品的主、端梁连接是采用螺栓和减载凸缘那你结构的形式，如图所

示，主梁两端同端梁之间各用六个M 20螺栓(45号钢) 连接。

受力分析：这种连接形式，可以为在主、端梁之间，垂直载荷由凸缘承受剪

力及挤压力，此情况下，螺栓主要承受由起重机运行时的歪斜侧向力和起重机支承反力所是使的造成的拉力。一般水平惯性力对螺栓的影响可忽略不计。

本产品的操纵室是由一个刚强的连接架同时连接到主梁及端梁上。这样就加强了主、端梁之间的连接强度，所以这里仅验算非操作室一侧的主、端梁连接强度。

2、螺栓拉力的计算

①起重机歪斜侧向力力矩的计算

已知：起重量Q=5000公斤 跨度L=1100cm 起重机运行速度V=45m／min 如（歪斜侧向力简图）所示：起重机歪斜侧向力矩为：M S=s ²k 式中;s-歪斜侧向力，由前节得：s=s B =348.2公斤 k-轮距 k=2.0m 所以：M S =348.2³2.0=696.4公斤／米 ②歪斜侧向力矩对螺栓拉力的计算

如上图（b ）中，对螺栓d 的计算

设歪斜侧向力矩M S 对螺栓d 的拉力为N 1则N 1=

2.5M s x 2

x i

式中系数2.5是考虑螺栓预案紧力及载荷分布不均匀性的系数。 式中：M S -歪斜侧向力矩，M S =696.4公斤／m ²

x-螺栓d 距离图（b ）中的y-y 轴的距离 x=0.52m

∑X i ²-每个受拉螺栓距离图（b ）中y-y 轴的距离的平方之和（m ²）

所以：

N 1=2.5³696.4³0.52÷（0.52 ²+0.52 ²+0.52 ²+0.02²+0.02²+0.02²）=905.32÷0.1824=1114公斤

③起重机支承反力对螺栓的作用力矩

当载荷移动到非操纵室一侧的极限位置时，取端梁作为受力离体，其受力如下图：

取ｃ点为受力平衡点∑ＭＣ=0 得：M R =MN =RB l 0

式中：l 0-力臂，如图中所示，取t 0=13.5cm MR -支反力R B 对C 的作用力矩（公斤／m ） MN -所有受拉螺栓对C 点得力矩之和（公斤／m ） RB -起重机右端支反力，可认为是R B =NB +NC

B

R =3482+3437=6919GO公斤

所以：ＭR =MN =RB l 0=6919³0.135=934公斤²米 ④支反力矩对螺栓的拉力

设支反力矩M R 对螺栓d 的拉力为N 2.

N 2=

式中：M N -各螺栓的力矩和 MN =934公斤²米

y-螺栓d 中心线至上图z-z 轴的距离（m ）

∑y i ²-每个受拉力螺栓到图中

2.5M s y

2y i z-z 轴距离平方之和

2.5-考虑螺栓预紧力及载荷分布不均与性的影响系数

所以：

N 2=2.5³934³0.285÷（0.285²+0.285²+0.285²+0.185²+0.085²+0.085²) =665.475÷0.245 =2721公斤 ⑤螺栓d 承受的总拉力

N 0=N1+N2=1114+2712=3826公斤

⑥验算螺栓强度

受拉螺栓强度ζ=

N 0

≤[ζ] F 0

式中：N 0-螺栓总拉力 N0=3826公斤

πd 02

F0-螺栓的净断面面积cm F0=

4

其中：d 0-螺纹根径，对于M 20螺栓的螺纹底径d 0=16.75mm 即：1.675cm 所以 F0=3.14³1.675 ²÷4=2.2cm ²

〔ζ〕-螺栓的许用应力（公斤／厘米²） 〔ζ〕=（0.5～0.6）ζ

s

其中：ζs -材料屈服极限，对端梁连接螺栓采用45号钢正火的M 20螺栓， ζs =3600公斤／厘米²。

所以：ζ=3826÷2.2=1739公斤／厘米²﹤〔ζ〕 所以:强度合格 ⑦凸缘垂直剪切应力验算

剪应力：ι=c²R B /F′≤〔ι〕

式中：c-受剪断面形状系数，对矩形断面，c 取1.5

R B -支反力 RB =6919公斤

F ´-受剪面积 F´=1³54=54cm ²(F´见图b)

〔ι〕-材料许用剪切应力，对强钢而取〔ι〕=950公斤／厘米² 所以: ι=1.5³6919÷54=192公斤/cm ² ι＜〔ι〕

合格

⑧凸缘挤压应力验算

挤压应力

ζ挤=RB / F´´≤〔ζ端〕 式中：R B -支反力 RB =6919公斤

F ´-承压断面面积，由图（b ）中得：F ´´=0.4³54=21.6cm² 〔ζ端〕-材料的端面挤压应力，对强钢取：〔ζ端〕=2400公斤／厘米² 所以：ζ端=6919÷21.6=320公斤／厘米² ζ

端﹤

〔ζ端〕=2400公斤／厘米²

验算通过

六、大车运行机构设计计算：

1、确定机构传动方案

2、选择车轮和轨道，验算车轮强度

大车车轮采用圆柱形踏面的双轮缘车轮，材料选用ZG340-640（相当于ZG55，正火后回火）车轮直径φ35mm 。为了提高车轮的使用寿命，车轮踏面和轮缘内侧进行表面淬火，便面强度达到HB300～380. 对于淬硬层的深度，应大于15～20mm ，因轮压N max =3891公斤，故选用P 18型铁路钢轨（圆弧顶），由于轨顶面是圆弧形能适应车轮的倾斜，一级起重机跑偏的情况具有足够的强度，使用寿命长，同时其轨顶应有足够的宽度以减少对基础的比压，截面具有足够的抗弯强度，轨面一般与车轮配用，不再进行强度校核。 ②验算车轮的疲劳强度

由于车轮在使用中失效的主要原因是踏面疲劳损坏，车轮的计算蛀牙是踏面疲劳强度的计算。

踏面疲劳计算载荷：P C =

2P max +Pmin

自[Ⅰ]P62(4-11式) 3

式中：P C -车轮他民疲劳计算载荷（N ） Pmax -起重机正常工作时的最大轮压 Pmin -起重机正常工作时的最小轮压 故P C =（2³38910﹢8030）÷3=28.6KN 因圆柱形踏面与圆弧顶钢轨为点接触 所以车轮踏面的疲劳计算载荷应满足：

P C ≤

C 1C 2K 2R m

3

2

式中：C 1-转速系数，﹝Ⅰ﹞表4-4，因n= V k ／πD =45÷3.14³0.35=40.95r／min

查得C 1=0.968（插值法计算）

C 2-运行机构工作级别系数，〔Ⅰ〕 表4-5得：C 2=1.00（工作级别为M 5） K 2-与车轮材料有关的点接触应力常熟，查〔Ⅰ〕4-6得：K 2=0.126（插值法计算）

查得：ζb =640MPa〔s 〕P 3-39

R-曲率半径，P 18型轨道顶面曲率半径，R=175mm，取车轮半径与轨道顶

曲面曲率半径中之大值，故取R=175mm

m-由轨道顶面曲率半径与车轮半径之比所确定的系数： m=

90r = =0.514 R 175

根据比值，查0.487表〔Ⅰ〕4-7得：m=0.487 则：P C ≤0.968³1³0.126³175 ²÷0.487 ³=32.3KN

R 2

PC =28.6KN＜C 1C 2K 2=323KN

m 3

所以车轮疲劳强度校核通过。 3、传动装置设计计算： ①选择电动机

a、大车运行机构的静功率计算：满载时，按下式计算：

N j =

WV j k

6000z η

⑴起重机自重（不含葫芦重）为3.24t ，自﹝3﹞P 309电动葫芦自重为0.5t, 则：

PG =3.24+0.5=3.74t

所以P Q ´+ PG =（15000+3740）³9.8=85652 出自[Ⅲ]P135 ⑵查表6-5得，运行阻力系数，滚动轴承W=0.0083

所以，静阻力：W j =Mn=(PQ +PG )W=85652³0.0083=10.9≈711N 所以静功率N j =

WV j k

6000z η

式中：W j -静阻力W j =711N Vn-起重机或小车运行速度Vn=45

Z-电动机的数目，分别驱动Z=2 ε-运行机构的效率，取ε=0.95

则：N j =

WV j k

=711³45÷60000³2³0.95=0.28KW

6000z η

⑶大车运行机构的惯性阻力

P Q 1+P G V k

⋅Wg=(1.1～1.3) 自[Ⅰ]表6-8 g 60tq

tq=3.2+(0.75-0.63)÷(1-0.63) ³(4-3.2)=3.5s

所以：Wg=1.2³85652÷9.8³45÷60³3.5=2247N

b 、大车运行机构的功率计算：

⑴大车运行机构的动功率按下式计算： Ng= W g V k =2247³45÷60000³2³0.95=0.88KW 6000z η

c 、电动机功率计算：

电动机功率按下式计算

N d = N j +Nd P125 [Ⅰ] λp

由于是绕线型异步电动机，电动机的平均启动力矩倍数λp=1.7

则：Nd=（0.28+0.88）÷1.7=0.682KW

查表 [Ⅰ] 表6-1. 知 Jc= 25%.G=G2 . 由资料《QS 系列“三合一”减速器》 ，P13表12初选电动机为型号：ZDR100-4C 型绕线式电动机，功率：1.5KW 转速n=1350r/min制动力矩为：10.0N ²M

2. 验算电动机

①电动机的发热计算

绕线型异步电动机的发热验算按[Ⅰ] P117或6-51计算：

V k 1

Nw=GW （PQ ´+ PG） 6000z η

由[Ⅰ] P117表6-7得：G=G2=0.90

Vk=Vk′=45m/min

则：Nw=0.9³0.0083³85652³45÷60000³2³0.95=0.252KW＜1.5KW

电动机发热利用率为：0.252÷1.5³100%=16.8%

验算通过

②电动机的过载验算

(PQ 1+PG )D 2

电动机过载按公式[J]= +1.15ZJ计算 出自[Ⅰ] P117 24i g η

总传动比：i= n d =1350÷40.95=32.96 n

[J]= 85652³0.35²÷4³9.8³0.95³32.96²+1.15³2³0.045=0.36kg²m ² 按[Ⅰ] P118 6-52式得:

[J]c2n d 2V k 1

Ne ≥1／z λp[w（PQ ´+ PG）+] 6000η1000t q

验算电机的过载能力：

1÷2³1.07[0.0083³85652³45÷60000³0.95+0.36³0.105²³1400²÷1000³3.5]=0.729KW﹤1.5KW

电机的过载利用率为：0.72915³100%=48.6%

③验算起动时是否打滑

求空载起动时间tq 0

P G D 2

[J]= +1.15ZJ1=3.74³1000³0.35²÷4³32.96²³0.95+1.15³2³4gi 2η

0.045=0.115kg²m ²

Mj= WmD／2i ε 自[Ⅰ] P116 6-45式

其中：Wm= PGgW=3740³9.8³0.0083=304N

Mq=1.7 Me=1.7³9550³1.5÷1350=18N²m

所以; Mg=304³0.35÷2³0.95³39.96=18N²m

按[Ⅰ] P 6-53式

tq 0= c [J]nd Z Mq - Mj

所以tq 0=0.105³1350³0.115÷(2³18-1.7)=0.475s

按式[Ⅰ]（ 6-62）P120得： ϕ⋅Pmin cnd 2i η[(Mq -1.15)J 1]⋅-P min ⋅W t q0D

式中：ψ-粘着系数（滑动摩擦系数）对室内的起重机，一般取ψ=0.15 n-粘着安全系数，一般取n=1.05-1.2

Pmin-为主动轮空载时的最小轮压，为NB 空=618公斤=6180N

所以:0.15³6180÷[(18-1.15³0.045³0.105³1350÷0.475) ³2³32.96³0.95÷0.35﹣6180³0.0083]=2.09

所以2.096﹥n=1.05-1.2（粘着安全系数）

不会打滑

注：由于近代起重机力求自重轻，且较高运行，这样电动机的驱动功率较大，而主动车轮又较小，在这种情况下，只要起重机能起动，起动力矩尖峰时期打滑，还是允许的。

3、设计减速装置

V k =45÷3.14³0.35=40.95r/min D

n d 所以总传动比i= =1350÷40.95=32.9856 n 因为n=

①选择减速器的类型

近年来，国内的好多桥式起重机采用“三合一”驱动部件的分别传动大车运行机构，此次设计所选用的减速器是参照德国马克公司技术标准设计的QS 系列“三合一”减速器为三级折线布置平行轴传动外啮合渐开线。硬齿面（HRC56-62）。圆柱齿轮减速器（中华人民共和国专业标准号为：ZBJ19027-90）减速器直接与带制动器的绕线式电动机相配，集减速器、电动机、制动器为一体，制动器不需另配电源，所配电机具有双重功能，接通电源即可旋转，切断电源后，电机本身即产生制动力矩而制动。减速器齿轮采用高强度优质合金钢材料，淬硬、精制。简述其的特点为：承载能力大、传动比范围广、传动效率高、结构紧凑美观、体积小、重量轻、运转平稳、噪音低，输出轴与被驱动轴采用轴装方式（减速器输出轴为渐开线内花键的空心轴）再通过减速器苫布扭转支承的支撑孔，保持平衡，且易于装卸、装配、调整、使用方便、快速、简单。输出轴可两面装配，即可用于单独驱动，亦可用于集中驱动。

QS 系列减速器主要用于3.2～50t 桥式起重机及电动单、双梁起重机的运行机构，也适用于运输、冶金、钢铁、矿山、石油、化工、建筑、铁路、港口、国防工程、轻紡工业机械设备用剑传动机构。

减速器的使用条件：齿轮圆周速度≦20m ／s ，输入轴（高速轴）转速≦1500m ／min 工作环境温度-40℃～+45℃（当低于0℃是启动前润滑油应预热至0℃以上），而且可正反两方向运转。

②确定减速器的型号

由资料《QS 系列“三合一”减速器》P6表6，选用QS160型减速器，工作级

别为M6公称传动比i ´=35.5许用功率P1=3.74KW输出扭矩T2=892N²m

由于配套电机功率P ＜许用功率P 1 2~2.5P 1=3.74÷(2～2.5)=1.87～1.497KW 2~2.5

而配套电机功率P=1.5KW＜P

所以所选的电机与减速器能配套

LD 型电动单梁桥式起重机的工作级别为M5则应按下式进行计算：

Pmi=Pm6³1.12

式中：i-工作级别 Pmi相当于Mi 工作级别的功率值

Pm6功率表中所列许用功率值

所以Pm 5= Pm6³1.12 =3.74³1.12=4.1932KW

对惯性载荷较小起制动次数较少的机构，计算结果可直接按小于表列功率选用。但一般运行机构，惯性载荷较大起制动频繁选用减速器时，应按机起制动时，零件所承受的最大振动力矩计算，此时应把表列功率除以系数ψs. 即Pmi ≥ψsPn

式中：ψs-弹性振动矩增大系数，根据实践经验和《起重机用QS 型减速器》标准应取ψs=2～2.5

PN-电动机额定功率

所以：

Pm5≥（2～2.5）PN=（2～2.5）³1.5=（3～3.75）KW

实际运行速度Vk ′=iVk／L ′=32.96³45÷35.5=41.79m/min

速度误差; ε= Vk- Vk′／Vk=(45-41.79) ÷45³100%=7.1%

速度误差虽超过4%，但对工作无多大的影响

七、起重机有关使用机构的安全装置

1、缓冲器

为了阻止起重机和小车越轨，在起重机和小车轨道两极端位置装有挡铁，叫收起起重机。小车与挡铁相撞的动能，保证设备不受损坏，当运行速度超过20m/min应装缓冲器。

本次设计所从所采用的是：橡胶缓冲器，因弹性变量较少，吸收动能有

限，常用于运行速度50m/min一下的小车或25m/min以下的起重机上，其环境温度在-30℃～+50℃为宜。

2、起升高度限位器

用来防止司机操作失误或其它原因而引起的吊钩过卷扬，从而造成拉断起升钢丝绳，造成人生事故危害，为此必须装有起升高度限位器。

3、行程限位器

小车行程限位开关装在桥架端部，碰杆装在小车架上，起重机则装在横梁上。

4、安全开关

为了保护维修工人的安全，走台和作业平台的铺板应采用防漏性能钢板制成，走台和平台间必须设置牢固栏杆，栏杆高度H ≥1000mm 铺板约450mm 处应有中间扶杆，地步不低于70mm 挡板。

八、起重机的组装及试车要求

1、起重机的安装注意事项

⑴安装前：检查电动跑车和行走机构所有零部件，是否有锈蚀和损伤，桥架是否有整体变形形式各构件的局部变形，若零件生锈损伤，应把机构拆开，把零件放在火油内清洗干净，对于损伤零件，视损伤程度进行修理或是更换，再装配。

⑵装前. 在安装地点把桥式搁平，然后把电动跑车挂装在工字钢下翼，挂装时，应使跑车车轮的轮缘的内表面与工字钢下翼有3mm 的间隙，跑车上所有的落幕应预紧固，开口销须销好。如果使电动跑车和桥架一道吊装，则应先用直径为15～18mm 的坚韧麻绳或棉绳将跑车可靠的捆扎在工字钢中不或稍偏一点的部位，使之不能沿工字钢窜动。

⑶安装起重机所使用的各种工具，如手摇卷扬机（绞车）、吊具、复滑轮、钢绳和桅杆等应事先做严密的质量检查，只有在证实这些工具安全可靠的情况下，方可使用。

在安装时以起吊起重机的钢绳，其安全系数不得小于5，这就是说，如果其根起重钢绳，在工作时最大可能承受的拉力为S ，那么所选的钢绳的破断拉力应小于5S.

⑷起吊起重机是，只允许捆扎桥架的工字钢禁止捆扎传动轴、机械零件或桥架的其他构件，用钢丝绳捆扎工字钢时，必须垫以厚的木板或橼带，以防损伤机

体。

⑸起重机钢丝绳的固定轴（按头）必须用钢绳卡子可靠的连接，钢绳卡子的数目根据受力大小而定。但不得少于三个，起重钢绳与水平所成的夹角，尽可能不大于45°.

⑹所用滑轮的直径，不宜小于钢绳直径的20倍。

⑺不论采用何种方法按装起重机，起吊的动作应平稳和缓慢，当起吊中途出现卡阻现象时，应赶快找出原因，并予以消除，不得盲目用强力拉引。

⑻起吊起重机时，应先把起重机吊到离地约100mm 左右的高度，停放15 ～20mm. 以观察所有机构是否可靠，查实之后，在继续起吊

⑼手摇卷扬机（绞车）与基础的固定必须可靠，

⑽在安装起重机的地点，应划出进行安装工作的区域，在安装起重机的工作进行时，除了指挥人员和安装人员外，其他人不准进入，以保证安装工作安全顺利进行。

2、起重机的试车要求

起重机安装好之后，在正式的投厂使用之前应先进行试车。试车应由专人进行负责，该产品的试车包括三个程序，只有在前一个程序试车松弛合格后，方许进入下一个试车程序。

试车前应做好检查工作，试车人员检查所有机构的装配是否完整、正确，所有的紧固是否可靠，机构是否有充足的润滑油（脂）。以及桥架的各构件是否固定安装不慎造成的变形等。

①无负荷试车

无无负荷试车是指：在电动跑车不吊重物的情况下得试车，先开动电动跑车，让它沿工字钢钢梁下翼全程行走2～3次，再让空钩上、下3次，最后，反复开动行走机构电动机，观察车轮是否打滑。

无负荷试车应符合如下的要求：

⑴电动跑车在进行沿工字钢下翼行走时，无卡阻现象。

⑵电动跑车的行走和空钩的升降，不应有异常的摆动、振动、冲击和跳跃。 ⑶电动跑车的四个车轮全部与工字钢下翼接触。

⑷起重机不应有卡轨现象。

⑸车轮不应打滑。

②静负荷试车

把电动跑车开到起重机中部，让电动跑车提升额定负荷离地面约100～200mm 悬停时间不少于10min. 反复三次后，桥架不应有永久变形，卸载后，实际上拱值不应少于0.71100L ，试验载荷为1.25倍的额定载荷。

③动负荷试车

在静负荷试车合格后，方可进行动负荷试车，试验时起吊1.1倍额定载荷，开动机构反复起动、运转、停车、反转等动作达1小时

动负荷试车应符合如下要求：

⑴各机构应动作灵敏、工作平稳可靠，各限位开关、安全保护联锁装置应动作准确可靠，各零部件无裂纹等损坏的现象，各联按处不得松动，不应有异常的冲击和震动。

⑵提升机构在制动后的下滑距离S ≤V .V 为提升速度cm/min 100m

⑶起重机的桥架在卸载后不得产生永久性变形。

上试车全部结束后，应敬爱那个试车结果写成报告i ，提交主管部门审核和保存，方可对该产品进行正式的投产使用。

九、设计小结

本次的毕业设计，我们严格按照任务书中得要求来完成，总体感觉，在毕业设计中的每一项工作，均是环环相扣的，从毕业生产实习、手机资料，到设计计算、绘制图件均是紧密联系在一起的。在指导老师彭容老式的讲解及实习单位的实习讲解下，使我对于起重机的相关知识得以进一步的提升，使一些难以想象、抽象的东西得以初步的认识它的相关外形及构造、作用，比如说机构的一些零部件的外形结构、安装方式等，使自己对毕业设计课题的思路有了初步的头绪，并找到相应的突破口。

通过编写设计计算说明书及绘制图纸，也提高了自己的综合运用所学知识的能力，而且，对自己查阅资料的能力得到了相应的锻炼。

此次毕业设计，是对我三年来的所学知识的一次全面考察和能力的检验。使我受益匪浅。再次刚写我的指导老师。

十、参考文献

1. 《起重运输机械》 罗义新 主编 冶金工业出版社出版 1993年4月第一版

2. 《机械零件设计手册》

东北工学院《机械零件设计手册》编写组编

3. 《起重运输机械产品样本：起重机械卷》

机械工业出版社 1991

4. 《机械零件》

高等教育出版社出版 1987

5. 《机械设计手册》

化学工业出版社出版 1970

6. 《起重机设计手册》

机械工业出版 1980

7. 《机械零件课程设计手册》 卢颂峰主编

中央广播电视大学出版社出版 1986

8. 《机械原理》

高等教育出版社出版 1987

9. 《机械零件课程设计》

高等教育出版社出版 1990

10. 《葫芦式起重机》

天津科学技术出版社出版

11. 《机械设计师手册》

机械工业出版社出版 1989

年7月北京第一版郑志祥 主编 年10月第二版 年10月第二版 年3月天津第一版年1月第一版 潘震苍 主编 年5月第一版 汤慧瑾 主编 年5月第一版 宫本智 著 年1月第一版