论文《LD型电动单梁桥式起重机》.doc

个人收集整理 勿做商业用途毕业设计书班级：2008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:黄光朴 指导老师：彭容 职称:讲师 教学班负责人：肖俊 日期:2011年6月至2011年 月 目录Error! No bookmark name given.一 概述11。单梁桥式起重机的工作方式12.单梁桥式起重机的机构特点13。桁架梁和箱的比较14.LD型电动单梁桥式起重机各部件作用15。运行机构36。发展趋势47.工作条件及设计要求48.型式及设计的构造特点5二 选择电动葫芦的型号规格6三 主梁设计计算61。主梁断面几何特性62。主梁强度的计算73。主梁刚度的计算104.主梁稳定性的计算12四 端梁设计计算121.轮距的确定122。端梁中央断面集合特点133。起重机最大轮压144.最大歪斜侧向力195。断面中央断面合成压力20五 主、端梁连接计算201。主、端梁连接形成及受理分析202.螺栓拉力的计算20六 大车运行机构设计计算231.确定机构的传动方案232.选择车轮和轨道，并验算车轮强度233. 传动装置设计计算244.验算电动机255。设计减速装置27七 起重机有关机构的安全装置29八 起重机的组装及试车要求291。起重机的安装应注意的事项292。起重机的试车要求30九 设计小结31十 参考文献33- 35 -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。55。0 吨,适用跨度4。516。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CD1型（或MD1）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）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.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） 。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。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.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。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。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。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.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.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。文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网络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.从桥架上讲有正轨箱形梁和斜轨箱形梁两种.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。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。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.自动取物装置采用计算机控制,传感器控制。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： 起重量:5吨 起升高度：9米 电动葫芦运行速度：30m/min电动葫芦的起升速度：8 m/min葫芦最大轮压：Pmax=1900公斤（kg）葫芦自重：G=500kg起重机跨度：11m大车运行速度：45m/min大车轮距：2m工作级别:M5工作环境:一般常温使用寿命：10年操纵室操纵：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:110吨，适用跨度为6225米，工作环境温度在-3040范围内，起重机的工作级别为A3A5,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M20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CD1、MD1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。510吨,起重高度为630m，起升速度为8 m/min,起重量为10t时为7 m/min。而MD1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CD1型5t电动葫芦，CD1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3P135查得,电动葫芦型号CD159D，自重为500kg.结果：选用CD15-9D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 主梁断面面积 Jx=7114cm Jy=345cm F=0。5(l1-21)+21h1+22l2+F1+l3 =0.5（40-20.5）+20.540+20.525.5+55.45+110.5 = 151cm 主梁断面水平形心轴xx位置 y1= 式中：F1主梁面的面积（cm)。F1 y1x-各部分面积对x-x轴的距离（cm ) y1x-各部分面积形心至xx轴的距离（cm）则：y1=0。5（4020.5）79.75+20。54060+20.525。531.5+55.4515+110。50.5151=37cm y2 =4cm结果：F=151cm y1=37cm y2 =4cm主梁断面惯性矩 Jx=Jxi+Fi y1 =（390。5 ） 12+390.542。75 + 20.540 12+20.54023 +（20。517.4 ）12cos47+20。525。55.7 +7114+55.4522 +(10。51 ） 12+10。5136。5 =111545Jy=Jyi+Fi y1 =(0。539 ) 12+2400。512+20。54019。75+20.51912sin47+20。525。510+345+110.512=21849 结果：Jx=111545 Jy=21849 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:垂直载荷在下翼缘引起的弯曲应力根据P543 2699计算： x= 单位：公斤/厘米式中:P=Q+G葫 =50001。2+5001。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 动力系数，对于中级工作类型 =1。2 k冲击系数，对于操纵室操纵时 k=1.1 y1主梁下表面距断面形心轴xx的距离 y1=37厘米 yx-主梁跨中断面对xx轴惯性力矩 yx=111545 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= 1000F+q =10000.01517。85+7。5=126kgm其中: F主梁断面面积 F=0。0151 m 材料比重，对钢板 =7。85tm q-材料横加筋板的重量所产生的均布载荷 q=7。5 tm所以:x=37111545（1.25000+1.1500) 41100+1。14001002+1。11.261100 8=676.30公斤/厘米结果：x=676。30公斤厘米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 i=a+ce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=（12。2-0。85) 2=5。675cm e=0.164R(cm)对普型工字钢,翼缘表面斜度为。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。16416。7=2.73 cm所以：i=5。6750。42.73=3。345 =3。3455。675=0.58结果：i=3。345 =0 .58b、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1由下式计算: x=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：k1=1。9 t0=t+其中:t工字钢翼缘平均厚度 t=1.37 cm -补强板厚度 =1 cmt0=（1.37+1）=2。37=5.6 cm所以:1=（0.91。919005.61)=579公斤/厘米结果：1=579公斤厘米如图,1点纵向（在yz平面内）局部弯曲应力为2由下式计算：2=式中：k2由图得：k2=0。6所以：2=183公斤厘米如图中得点纵向(yz平面内）局部弯曲应力为3,由下式计算: 3= 式中： K3-局部弯曲系数，查图得：k3=0.4 a2-翼缘结构形式系数,贴板补强时a2=1.5所以:3=（1.50。419005.61）=203公斤厘米c、主梁跨中断面当量应力计算图中的1点当量应力为当= = =759公斤厘米=1800公斤厘米点当量应力为当,由下式计算:当i=x+3=676。3+203=879。3公斤厘米=1800公斤厘米3、刚度计算垂直静钢度计算 f= f= 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。11010公斤/厘米Jx-主梁断面垂直惯性矩()Jx=111545 f-许用垂直静挠度（cm），取f= 厘米所以：f=55001100482。11010111545=0.65cm f=1100700=1。57cm ff 所以满足要求结果:水平静刚度计算 f水=f水= 出自26108式式中： f水主梁水平静挠度(cm) P水平惯性力（公斤） P=(5000+500）20=275公斤 Jy主梁断面水平惯性矩 Jy=21849 f水许用水平静挠度，取f水= 厘米 f水= 1100200=0.55cm f水=2751100 482。110102149=0.16cm f水f水满足要求注:系数的选取是按P惯=a平=（Q+G)/9.80。5（Q+G） P惯水平惯性力(公斤） g-重力加速度,取g=9.8m/s a平-起重机运行机构的加速度，当驱动轮为总数的时，取a平=0.5 m/s 注均自P12表68得动刚度计算 在垂直方向的自振周期： T=2T 0。3s 式中:T自振周期（秒) M-起重机和葫芦的换重量M=（0。5qlk+G） 其中:g重力加速度 g=980cm/s 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=(0。51.261100500）=1.21公斤秒厘米则:T=23.14=0.0531秒 TT=0.3s4、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，端梁通过车轮将主梁支承在轨道上，端梁同车轮的联接形成是将车轮通过心轴安装在端梁的腹板上。1、轮距的确定 = 即k=（）L =(） 11 =1.572.2m 取k=2.0m2、端梁中央断面几何特性断面总面积 参数见中央断面图，则： F=2350.5+2240.5+33.51=92.5cm形心位置 （相对于zz)则： y1=（2350.517.5+240.534.75+240.51.25+33.5118.25) 92。5=17。9cm 所以:y2=35-17.5=17。1cm (相对于yy）则：z1=（350。525.75+350。51。25+33。510.5+2240.513。5） 92.5 =8。8cm 所以:z2=26z1=17.2cm断面惯性矩 Jx=21/120.535 +2350.5（17.517。9） +1/12133。5 +133.5（18。25-17。9) +1/12 240.5 +240。5（34。7517。9) +1/12240.5 +240。5(1。2517.9） =13449。78 Jy=21/120.524+2240.54。7+1/12350.5+350.516。95+1/12300.5+357。550。5+1/1233。51+33。58.3 =10018.82以上的计算公式均出自P146平行移动轴公式:Iz1=Iz+aA Iz=断面模数 Wx=Jx/y1=13449。7817.9=751cm Wy=Jy/Z2=10018.8217。2=582cm3、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。 起重机支座及作用 起重机支座反力作用见下图: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= （1+ ）+ KG轮主+ KG驱+ Nb=（1)+ KG轮主+ KG驱+ Nc=（1)+ KG轮从+ KG驱+ Nd=（1+ ）+ KG轮从+ KG驱+ 式中：Q-额定起重量 Q=5000公斤 G电葫芦重量 G=500公斤 K-冲击系数，对有操纵室的单梁吊取k=1.1动力系数,对中级工作类型单梁吊取=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=(1.25000+1.1500) 4（1+2465.851100)+1.11。2611004+1.11552+ 1。165.5+ 1。149+ 1。1400（1100-100）110025200 = 3024+381+85+72+54+50 =3666公斤=36720NNb=（1.25000+1。1500) 4（1-2465.851100)+1.11。2611004+1。11552+ 1.165.5+ 1.149+ 1。1400100110025200 = 251+381+85+72+54+50 =848公斤=8480NNc=（1。25000+1.1500) 4(12465.851100）+1.11.2611004+1。11552+1。146+ 1.14001001100（200-25)200 = 251+381+85+51+35 =803公斤=8030NNd=（1.25000+1。1500) 4（1-2465。851100)+1。11.2611004+1。11552+ 1。146+1.1400（1100100）1100(20025)200 = 3024+381+85+51+350 =3891公斤=38910N操纵室操纵当载荷移到右端极限位置时各车车轮轮压： Na= (1 ）+ KG轮主+ KG驱+ Nb=（1+ )+ KG轮主+ KG驱+ Nc=（1+ )+ KG轮从+ KG驱+ Nd=(1 ）+ KG轮从+ KG驱+ 式中：l2=419cm所以：Na=(1。25000+1.1500) 4(1-24191100)+1.11。2611004+1。11552+ 1。165.5+ 1.149+ 1.1400（1100100)110025200 = 390+381+85+72+54+50 =1032公斤=10320NNb=(1.25000+1。1500） 4(1+24191100)+1.11。2611004+1。11552+ 1.165.5+ 1。149+ 1。1400100110025200 = 2885+381+85+72+54+50 =3482公斤=34820NNc=（1.25000+1.1500) 4(1+24191100）+1。11.2611004+1.11552+1.146+ 1。14001001100（20025)200 = 2885+381+85+51+35 =3437公斤=34370NNd=(1。25000+1.1500) 4(124191100)+1。11。2611004+1。11552+ 1.146+1。1400（1100-100）1100(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