资源描述
75/20T 桥式起重机设计计算书
1. 重要技术参数
1.1. 主起升机构
起重量 75t(750kN)
起升速度 4.79m/min
起升高度 16m
工作级别 M5
1.2. 副起升机构
起重量 20t(200kN)
起升速度 7.16m/min
起升高度 18m
工作级别 M5
1.3. 小车行走机构
行走速度 32.97m/min
工作级别 M5
轮距 3.3m
轨距 3.4m
1.4. 大车行走机构
行走速度 75.19m/min
工作级别 M5
轮距 5.1m
轨距 16.5m
2. 机构计算
2.1.主起升机构
主起升机构为单吊点闭式传动,卷筒按螺旋绳槽、双联卷筒、单层缠绕设计。
2.1.1. 钢丝绳
A. 钢丝绳最大拉力Smax:
= 78868 N
式中,Q ——额定起升载荷,Q = 750000 N;
α —— 进入卷筒钢丝绳分支数,对于双联卷筒,α = 2;
q —— 滑轮组倍率,q = 5;
ηh —— 滑轮组效率,ηh =0.97。
B. 钢丝绳最小直径d min:
= 28.08 mm
式中,C —— 钢丝绳选取系数,C = 0.1;
C. 钢丝绳选取
按6×19W+FC-28-170-I -光-右交型钢丝绳,d = 28mm,σb = 1700MPa(钢丝绳公称抗拉强度), 钢丝破断拉力总和S0= 492500N,
钢丝绳实际安全系数:
= 6.24> 5,通过。
钢丝绳型号为:
6×19W+FC-28-170-I -光-右交 GB1102-74
2.1.2. 卷筒尺寸与转速
A. 卷筒直径
卷筒最小直径Dmin≥(e-1)d=17×28=476mm,
式中,e —— 筒绳直径比, e = 20;
取D0=800mm(卷筒名义直径),
实际直径倍数es= = 28.57> 18,满足。
B. 卷筒长度
绳槽节距p = 32mm,绳槽半径r=15+0.2mm,绳槽顶峰高h= 10.5mm。
单边固定圈数:ngd = 3圈;
单边安全圈数:naq = 1.5圈;
单边工作圈数:
= 30.75圈
式中,H —— 起升高度,H=16m。
D —— 卷绕直径,D= D0+d=0.828m。
取ngz = 30.75圈;。
单边绳槽圈数:n = 35.25圈。
绳槽排列长度:Lgz = 35.25×32 = 1128 mm;
卷筒长度:Ljt = 2800 mm。
C. 卷筒转速
卷筒转速:
= 9.21 r/min
式中,υ—— 起升速度,υ=4.79m/min。
2.1.3. 电动机
A. 机构效率
减速机效率:ηj = 0.95
卷筒效率:ηt = 0.98
机构效率:η = ηj ηt ηh = 0.95×0.98×0.97 = 0.9
B. 电动机静功率
电动机静功率:
= 67.86kW
选取电动机YZR315S—10,S3,FC25%,Ne = 63 kW,ne = 580 r/min; S3,FC40%,N40 = 55kW,n40 = 580 r/min,(力矩倍数) Tm = 3.11,(飞轮矩) GDd2 =28.2 kg·m2,(自重) Gd = 1026 kg。
电动机额定力矩:
= 1037.3 N·m
C. 在静功率下电动机转速
在静功率下电动机转速:
= 575.324r/min
式中,n0 ——电动机同步转速, n0= 600 m/min;
n40 ——电动机在基准制S3,FC40%时转速,
n40 = 580 m/min;
N40 ——电动机在基准制S3,FC40%时功率,N40= 55kW。
D.电动机过载验算
电动机必要满足下式:
= 45.82 kW
式中,H —— 系数, 对于绕线电动机,H = 2.1;
m —— 电动机个数,对于一种吊点,m = 1;
N40 = 55kW,满足。
E.电动机发热验算
稳太平均功率:
= 54.288 kW < 63 kW 通过。
式中,G —— 稳太系数,对于本机, G = 0.8;
2.1.4. 速比与分派
A. 总传动比
= 62.467
B. 减速机
按QJRS-D560-63-ⅢC减速机考虑,减速机实际传动比is= 63,减速机许用输出扭矩TIja = 60000N·m。
实际起升速度υs = 4.79m/min。
2.1.5. 制动器选取
制动器按2个计,计算制动力矩:
= 791.775 N·m
式中,k —— 安全系数,k=1.75;
η' —— 制动时机构效率,η'≈ η = 0.9;
选取制动器YWZ2-500/125,额定制动力矩Tzha = 1800 N·m,自重Gzh = 220kg。
2.1.6. 起、制动时间验算
平均起动力矩:Ttm = 1.6Tn = 1.6×1037.3
= 1659.68 N·m
机构空载启动转动惯量:(高速轴之后某些按5%计)
kg.m2
对于起升机构,启动时,阻力矩:Tr = 0。
启动时间:
= 0.55+0.005 =0.555 s
式中,m —— 重物及吊具质量,m = 1.02×75000=76500 kg;
启动加速度:
= 0.144m/s2 < 0.4m/s2
带载启动时,静力矩:
= 1117.14 N·m
重物及吊具质量m,换算到高速轴上转动惯量为:
= 1.65 kg·m2
带载启动时间:
=
= 1.865+0.015=1.88 s
启动加速度:
= 0.042m/s2 < 0.4m/s2 通过。
带载制动时,静力矩:
= 904.88 N·m
制动时间:
=
= 1.34+0.011 =1.351 s
制动加速度:
= 0.059m/s2 < 0.4m/s2 通过。
2.1.7. 起升机构计算载荷
平均起动力矩倍数:β=1.6;
系数= 1.077;
系数
式中,JⅠ——轴上计算处前段转动惯量;
JⅡ——轴上计算处后段转动惯量;
动载系数:
; ;
一类载荷(疲劳载荷)TⅠ= φ8Tn ( Nm );
二类载荷(正常工作最大载荷)TⅡ= φ5φ8Tn = (2φ8-ξ)Tn ( Nm );
机构(换算到高速轴上)计算载荷系数见表1。
表1:起升机构计算载荷系数
项目
轴 段
JⅠ
JⅡ
α
φ8
φ5
φ5φ8
电动机轴
7.05
8.7
1.234
1.366
1.212
1.656
减速机高速轴
14.38
2.37
0.165
1.151
1.064
1.225
从上面表1可以看出,起升机构一、二类载荷动载系数都不不大于1,依照规范,分别用φ8、φ5φ8计算一、二类载荷。
在电动机轴段,
一类载荷TⅠ= φ8Tn =1.366×1037.3 = 1416.95 N·m ;
二类载荷TⅡ= φ5 φ8Tn =1.212×1.366×1037.3= 1717.34 N·m 。
在减速机高速轴段
一类载荷TⅠ= φ8Tn =1.151×1037.3 =1193.93 N·m ;
二类载荷TⅡ=φ5 φ8Tn =1.064×1.151×1037.3 =1270.34 N·m 。
换算到减速机低速轴上一类载荷:
TⅠj = 1193.93×63×0.95 = 71456.71 N·m ;
≈1,
可见,减速机满足。
换算到减速机低速轴上二类载荷:
TⅡj = 1270.34×63×0.95 = 76029.85 N·m ;
2.1.8. 卷筒轴计算
A. 卷筒轴尺寸与轴上载荷
卷筒轴受力分析见图1;
卷筒自重:Gjt = 23850 N;
图1 卷筒轴受力分析
B. 支反力
Rc = =
= 96860N
Rd = 2×78868 + 23850 – 96860
= 84726 N
Ra = =
= 97965N
Rb = 96860 + 84726 – 97965
= 83621N
正号表达力方向与图示力方向相似。
C. 卷筒轴危险截面上弯矩
由于卷筒轴自重影响很小,为简化计算,卷筒轴自重忽视不计,卷筒轴弯矩图见图2,显然,危险截面在图1所示I-I、II-II截面上。
MI = 61573×0.147 = 17142 N·m
MII = 61573×0.059 = 7568 N.m
图2 卷筒轴弯矩图
D. 卷筒轴危险截面抗弯量
= = 401920 N/mm2
= = 130671 N/mm2
E. 卷筒轴危险截面弯曲应力
卷筒轴材料为45#钢,回火,HB187~217,屈服极限σs = 285 N/mm2 ,许用应力σa = 178 N/mm2 ,各截面上应力:
== 42 .65N/mm2
< 178 N/mm2 = σa ; 强度满足。
= = 57.9N/mm2
< 178 N/mm2 = σa ; 强度满足。
2.1.9. 卷筒强度与稳定性
A. 卷筒强度验算
由于卷筒长度Ljt= 2800 mm,卷筒直径D=828mm。
挤压应力:
式中,δjt —— 卷筒壁厚,δjt=40 mm;
A1 —— 应力减小系数,普通取A1=0.75;
A2 —— 卷绕系数,单层卷筒A2=1.0;
卷筒用HT200制作,抗压极限σy = 736 N/mm2,许用挤压应力:
σy < σya ,强度满足。
B. 卷筒稳定性验算
由于Ljt > 2D0,须作稳定性验算。
卷筒单位面积上所受外压力:
= 4.46 N/mm2
卷筒绳槽底径:D0 = 800mm,卷筒内径:Dn = 720mm;
卷筒壁中部半径:rp = 380mm;
== 0.97
= = 7.37
== 9.25
可见,
< <
卷筒属于中长薄壁筒,其受压失稳临界压力为:
= 85.87 N/mm2
由于:
= = 815.77 N/mm2 >736 N/mm2 = σy,
则:
= = 19.25
> 1.2 ~ 1.5,稳定性满足。
2.2.副起升机构
副起升机构为单吊点闭式传动,卷筒按螺旋绳槽、双联卷筒、单层缠绕设计。
2.2.1. 钢丝绳
A. 钢丝绳最大拉力Smax:
=26020 N
式中,Q ——额定起升载荷,Q = 00 N;
α —— 进入卷筒钢丝绳分支数,对于双联卷筒,α = 2;
q —— 滑轮组倍率,q = 4;
ηh —— 滑轮组效率,ηh =0.98。
B. 钢丝绳最小直径d min:
= 16.13 mm
式中,C —— 钢丝绳选取系数,C = 0.1;
C. 钢丝绳选取
按6×19W+FC-16-170-I-光-右交 型钢丝绳,d = 16mm,σb = 1700MPa(钢丝绳公称抗拉强度), 钢丝破断拉力总和S0= 183000N,
钢丝绳实际安全系数:
= 7.03> 6,通过。
钢丝绳型号为:
6×19W+FC-16-170-I-光-右交GB1102-74
2.2.2. 卷筒尺寸与转速
A. 卷筒直径
卷筒最小直径D min≥(e-1)d=19×16=304mm,
式中,e —— 钢丝绳直径倍数, e = 20;
取D0=500mm(卷筒名义直径),
实际直径倍数hs= = 31.25> 19,满足。
B. 卷筒长度
绳槽节距p = 20mm,绳槽半径r=10+0.2mm,绳槽顶峰高h= 6mm。
单边固定圈数:ngd = 2圈;
单边安全圈数:naq = 1.5圈;
单边工作圈数:
= 44.4圈
式中,H —— 起升高度,H=18m。
D —— 卷绕直径,D= D0+d=0.516m。
取ngz = 44.5圈;。
单边绳槽圈数:n = 48圈。
绳槽排列长度:Lgz = 48×20 = 960 mm;
卷筒长度:Ljt = 2200 mm。
C. 卷筒转速
卷筒转速:
= 17.67 r/min
式中,υ—— 起升速度,υ=7.16m/min。
2.2.3. 电动机
A. 机构效率
减速机效率:ηj = 0.95
卷筒效率:ηt = 0.98
机构效率:η = ηj ηt ηh = 0.95×0.98×0.98 = 0.91
B. 电动机静功率
电动机静功率:
= 26.75kW
选取电动机YZR225M-8,S3,FC25%,Ne = 26 kW,ne = 708 r/min;S3,FC40%,N40 = 22kW,n40 = 715 r/min,(力矩倍数) Tm = 2.96,(飞轮矩) GDd2 =3.2 kg·m2,(自重) Gd = 390 kg。
电动机额定力矩:
= 350.71N·m
C. 在静功率下电动机转速
在静功率下电动机转速:
= 707.44 r/min
式中,n0 ——电动机同步转速, n0= 750 m/min;
n40 ——电动机在基准制S3,FC40%时转速,
n40 = 715 m/min;
N40 ——电动机在基准制S3,FC40%时功率,N40= 22kW。
D.电动机过载验算
电动机必要满足下式:
= 18.98 kW
式中,H —— 系数, 对于绕线电动机,H = 2.1;
m —— 电动机个数,对于一种吊点,m = 1;
N40 = 22kW,满足。
E.电动机发热验算
稳太平均功率:
= 21.4 kW < 26 kW 通过。
式中,G —— 稳太系数,对于本机, G = 0.8;
2.2.4. 速比与分派
A. 总传动比
= 40.03
B. 减速机
按ZQA650-Ⅱ-3CA减速机考虑,减速机实际传动比is= 40.17,减速机许用输出扭矩TIja = 61500N·m。
误差0.3%,
实际起升速度υs = 7.14m/min。
2.2.5. 制动器选取
制动器按1个计,计算制动力矩:
= 521.64 N·m
式中,k —— 安全系数,k=1.75;
η' —— 制动时机构效率,η'≈ η = 0.91;
选取制动器YWZ2-300/90,额定制动力矩Tzha = 630 N·m,自重Gzh = 104 kg。
2.2.6. 起、制动时间验算
平均起动力矩:Ttm = 1.6Tn = 1.6×350.71
= 561.14 N·m
机构空载启动转动惯量:(高速轴之后某些按5%计)
J0=()×1.05=1.454 kg.m2
对于起升机构,启动时,阻力矩:Tr = 0。
启动时间:
= 0.192+0.007 =0.199s
式中,m —— 重物及吊具质量,m = 1.02×0=20400 kg;
启动加速度:
= 0.6m/s2
带载启动时,静力矩:
= 360 N·m
重物及吊具质量m,换算到高速轴上转动惯量为:
= 0.42 kg·m2
带载启动时间:
=
= 0.7+0.02=0.72 s
启动加速度:
= 0.166m/s2 < 0.4m/s2 通过。
带载制动时,静力矩:
= 304 N·m
制动时间:
=
= 0.54+0.015 =0.555 s
制动加速度:
= 0.215m/s2 < 0.4m/s2 通过。
2.2.7. 起升机构计算载荷
平均起动力矩倍数:β=1.6;
系数= 1.03;
系数
式中,JⅠ——轴上计算处前段转动惯量;
JⅡ——轴上计算处后段转动惯量;
动载系数:
; ;
一类载荷(疲劳载荷)TⅠ= φ8Tn ( Nm );
二类载荷(正常工作最大载荷)TⅡ= φ5φ8Tn = (2φ8-ξ)Tn ( Nm );
机构(换算到高速轴上)计算载荷系数见表2。
表2:起升机构计算载荷系数
项目
轴 段
JⅠ
JⅡ
α
φ8
φ5
φ5φ8
电动机轴
0.8
1.074
1.343
1.357
1.241
1.684
减速机高速轴
1.384
0.49
0.354
1.179
1.126
1.328
从上面表2可以看出,起升机构一、二类载荷动载系数都不不大于1,依照规范,分别用φ8、φ5φ8计算一、二类载荷。
在电动机轴段,
一类载荷TⅠ= φ8Tn =1.357×350.71 = 476 N·m ;
二类载荷TⅡ= φ5 φ8Tn =1.60×350.71= 590.6 N·m 。
在减速机高速轴段
一类载荷TⅠ= φ8Tn =1.179×350.71 =413.5 N·m ;
二类载荷TⅡ=φ5 φ8Tn =1.328×350.71 =465.7 N·m 。
换算到减速机低速轴上一类载荷:
TⅠj = 413.5×40.17×0.95 = 15780 N·m ;
= 3.9 >1,
可见,减速机满足。
换算到减速机低速轴上二类载荷:
TⅡj = 465.7×40.17×0.95 = 17771.8 N·m ;
2.2.8. 卷筒轴计算
A. 卷筒轴尺寸与轴上载荷
卷筒轴受力分析见图3;
卷筒自重:Gjt = 3370 N;
图3 卷筒轴受力分析
B. 支反力
Rc = =
= 28934N
Rd = 2×26020 + 3370 – 28934
= 26476 N
Ra = =
= 29366N
Rb = 28934 + 26476 – 29366
= 26044 N
正号表达力方向与图示力方向相似。
C. 卷筒轴危险截面上弯矩
由于卷筒轴自重影响很小,为简化计算,卷筒轴自重简化忽视不计,卷筒轴弯矩图见图4,显然,危险截面在图1所示I-I、II-II截面上。
图4 卷筒轴弯矩图
MI = 26044×0.1625 = 4232 N·m
MII = 26044×0.099 = 2578 Nm
D. 卷筒轴危险截面抗弯量
= = 113646 N/mm2
= = 60290 N/mm2
E. 卷筒轴危险截面弯曲应力
卷筒轴材料为45#钢,回火,HB187~217,屈服极限σs = 285 N/mm2 ,许用应力σa = 178 N/mm2 ,各截面上应力:
== 37.2 N/mm2
< 178 N/mm2 = σa ; 强度满足。
= = 42.76 N/mm2
< 178 N/mm2 = σa ; 强度满足。
2.2.9. 卷筒强度与稳定性
A. 卷筒强度验算
由于卷筒长度Ljt= 2200 mm,卷筒卷绕直径D=516mm。
挤压应力:
式中,δjt —— 卷筒壁厚,δjt=25 mm;
A1 —— 应力减小系数,普通取A1=0.75;
A2 ——卷绕系数,A2=1.0;
卷筒用HT200制作,抗压极限σy = 736 N/mm2,许用挤压应力:
σy < σya ,强度满足。
B. 卷筒稳定性验算
由于Ljt > 2D0,须作稳定性验算。
卷筒单位面积上所受外压力:
= 3.9 N/mm2
卷筒绳槽底径:D0 = 500mm,卷筒内径:Dn = 450mm;
卷筒壁中部半径:rp = 237.5mm;
== 0.97
= = 9.26
== 9.25
可见,
< <
卷筒属于中长薄壁筒,其受压失稳临界压力为:
= 68.3 N/mm2
由于:
= = 648.85 N/mm2 <736 N/mm2 = σy,
则:
= = 17.5 > 1.2 ~ 1.5,稳定性满足。
2.3. 小车行走机构
小车行走机构由4组车轮组构成,两组积极,两组从动,对称布置,分别驱动。积极车轮组电动机通过带制动轮联轴器驱动减速机高速轴,减速机低速轴通过齿轮联轴器带动车轮转动。
2.3.1. 行走轮压计算
图5 小车轮压计算简图
计算轮压时,小车重量
按Gxc= 251.1kN计,
主钩满载时行走载荷
QH1=750kN;
副钩满载时行走载荷
QH2=200kN;
计算简图见图5。
A. 空载轮压
小车重量近似均匀分布。用
P1k,P2k,P3k,P4k分别表达小
车重量Gxc折算到四组车轮组
轮压,
B. 主钩满载时行走轮压
用P1H1,P2H1,P3H1,P4H1分别表达主钩满载时行走载荷QH1折算到四组车轮组轮压,用Q11,Q21,Q31,Q41分别表达主钩满载时四组车轮组合轮压,则
Q11= P1k+P1H1= 62.775+182.95 = 245.725 kN;
Q21= P2k+P2H1= 62.775+192.05 = 254.825 kN;
Q31= P3k+P3H1= 62.775+182.95 = 245.725 kN;
Q41= P4k+P4H1= 62.775+192.05 = 254.825 kN;
C. 副钩满载时行走轮压
用P1H2,P2H2,P3H2,P4H2分别表达副钩满载时行走载荷QH2折算到四组车轮组轮压,用Q12,Q22,Q32,Q42分别表达副钩满载时四组车轮组合轮压,则
Q12= P1k+P1H2= 62.775+11.06 = 73.835 kN;
Q22= P2k+P2H2= 62.775+88.94 = 151.715 kN;
Q32= P3k+P3H2= 62.775+11.06 = 73.835 kN;
Q42= P4k+P4H2= 62.775+88.94 = 151.715 kN;
可见,主钩满载时行走轮压最大,为254.825 kN。
2.3.2. 车轮组选取
最小轮压:Rmin = 73.835 kN,最大轮压:Rmax =254.825 kN;
车轮等效疲劳载荷:
= = 194.495 kN
选用车轮直径为Dc= Ø630mm角型车轮组,配P43轨,点接触,车轮轮压P = 224 kN,车轮许用轮压:
Ra = C1C2P
式中,C1 —— 转速系数;
车轮转速:
υc —— 行走速度;υc = 32.97 m/min;
查得:C1 = 1.09;
C2 —— 工作级别系数;C2 = 1.0;
因此,Ra = 224×1.09×1 = 244.16 kN > 194.495 kN = Rc,通过。
2.3.3. 电动机
2.3.3.1. 行走阻力计算
A. 摩擦阻力
Ff = ω Gxx
式中,Gxx —— 行走重量;Gxx = Gxc + QH1 = 251.1+ 750 = 1001.1 kN
ω —— 阻力系数:
= 0.012
式中,μ —— 轴承摩擦系数;μ=0.015
dc —— 车轮轴径,dc=160mm;
C —— 偏斜运营侧向附加阻力系数;C=2.0
k —— 车轮轨道方向滚动摩擦力臂;k=0.8
因此,Ff = 0.012×1001.1 = 12 kN。
B. 坡道阻力
Fγ = Gxx Sinγ
式中,γ —— 坡度角;普通按Sinγ = 0.001;
因此,Fγ = 0.001×1001.1 = 1.0 kN。
C. 风阻力
Fω = C A q kh
式中,C —— 风力系数;C = 1.2;
kh —— 风压高度变化系数;kh = 1;
q—— 风压;一类风压qI=150N/m2,二类风压qII= 250N/m2;
A —— 受风面积;A = 7m2。
因此,FωI = 1.2×7×150 /1000 = 1.26 kN;
FωII = 1.2×7×250 /1000 = 2.1 kN。
D. 静阻力
FstI = Ff + Fγ+ FωI = 12 + 1.0 + 1.26 =14.26 kN
FstII = Ff + Fγ+ FωII = 12 + 1.0 + 2.1 = 15.1 kN
2.3.3.2. 机构效率
减速机效率:ηj = 0.93
联轴器效率:ηl = 0.98
轴承效率:ηz = 0.98
机构效率:η=ηjηl2ηz = 0.93×0.983 = 0.89
2.3.3.3. 电动机选取
A. 电动机静功率
= 8.8 kW
B. 电动机启动加速功率
加速时间:ta = 5 s,加速度:a = 0.11 m/s2。
启动加速功率:
式中,mxx —— 行走总质量,mxx = 100111kg;
nd —— 电动机额定转速,r/min;
ΣGD2 —— 机构换算到电动机轴上总飞轮矩,kg·m2;
普通在选取电动机时,上式中后一某些按前一某些20%计,因此,
= 7.25 kW
C. 电动机额定功率
电动机额定功率:
= 9.44 kW
式中,m —— 电动机数量,m = 1 ;
λas —— 电动机平均启动转矩倍数,λas = 1.7 ;
选取电动机YZR160L-6,S3,FC25%,Ne = 13 kW,ne = 912 r/min,GD2 = 0.78 kgm2,Gd = 174 kg;S3,FC40%,N40 = 11 kW,n40 = 945 r/min,Tm = 2.47。
D. 电动机过载验算
电动机在FstII下静功率:
= 9.32 kW
电动机额定功率:
= 9.7kW
与电机静功率很相近,因此电机过载验算通过。
E. 电动机发热验算
<13 kW = Ne 发热验算通过。
式中,G —— 稳态系数, G = 0.8;
F. 电动机额定扭矩
电动机额定力矩:
G. 电动机在静功率下转速
在静功率下电动机转速:
式中,n0 ——电动机同步转速, n0=1000 m/min;
n40 ——电动机在基准制S3,FC40%时转速,
n40 = 945m/min;
N40 ——电动机在基准制S3,FC40%时功率,
N40 = 11 kW。
2.3.4. 速比与分派
A. 总传动比
= 57.3
B. 速比分派
按ZSC750-Ⅲ-1减速机考虑,减速机传动比为:ij =54.75。
此减速机为软齿面减速机,在同步转速为1000r/min时,许用功率Nja = 14.0kW,减速机自重Gj = 452kg。
传动比误差4.6%,实际行走速度υs = 32.97m/min。
2.3.5. 制动器
计算制动力矩:
=3.01 N·m
选取择制动器YWZ2-200/25,制动力矩Tzha =180 N·m,制动器自重Gj = 29kg。
2.3.6. 积极轮打滑验算
当小车空载运营时积极轮轮压与从动轮轮压同样,因此这种工况下积极轮不会打滑,打滑验算从略。
当主起升满载运营时积极轮轮压与从动轮轮压相近,因此这种工况下积极轮不会打滑,打滑验算从略。
当副起升满载运营时积极轮轮压与从动轮轮压相差较大,须作打滑验算。
小车行走,半数积极车轮,半数从动车轮,风力按与行走相反方向吹,积极轮压和为:
Nt = 2×73835 = 147670 N
取粘着系数:μ0 = 0.12 (室外)
粘着力为:μ0 Nt = 0.12×147670= 17720 N。
满足下式时,车轮不打滑:
等号右侧各项之和表达电动机启动时作用在车轮周向驱动力(牵引力):
按电动机功率13 kW配启动电阻,电动机产生驱动力为:
货载及小车自身质量换算到电动机轴上转动惯量为:
= 1.66kgm2
高速轴及联轴器转动惯量:
取β= 1.6,于是:
= 18809 N ≈ μ0 Nt
即,满足条件,验算通过。
2.3.7. 机构计算载荷
机构传动采用分别驱动,闭式传动。在计算启动或启动过程中惯性载荷时,普通应考虑货载质量。在计算弹性振动尖峰载荷TII时,可不考虑货载质量。由于行走机构启动时,传动机构弹性振动扭转转矩不久达到它尖峰值TII,这时载荷摆角还很小;但在考虑刚体动态转矩时,普通要考虑货载质量。
小车自身质量mxc = 25111 kg,换算到高速轴上转动惯量为:
= 0.42 kgm2
平均起动力矩倍数:β=1.6;
高速轴及联轴器转动惯量:
摩擦阻力Ff =15 kN
坡道阻力Fγ= 1.0 kN
风阻力FωI = 5.4 kN
静阻力FstI = 21.4 kN
系数
式中,JⅠ——轴上计算处前段转动惯量;
JⅡ——轴上计算处后段转动惯量;
动载系数:
; ;
一类载荷(疲劳载荷)TⅠ= φ8Tn ( Nm );
二类载荷(正常工作最大载荷)TⅡ= φ5φ8Tn = (2φ8-ξ)Tn ( Nm );
机构(换算到高速轴上)计算载荷见表2。
表2:小车行走机构计算载荷
项目 轴 段
JⅠ
JⅡ
α
φ8
φ5
φ5φ8
电动机轴
0.195
0.585
3
1.65
0.9
1.485
1.825
9.36
1.62
从上面表2可以看出,行走机构减速机高速轴上一类载荷(疲劳载荷)系数达到电动机额定转矩1.65倍,尖峰转矩达到1.485倍。
一类载荷TⅠ= φ8Tn =1.65×136.13 = 224.6 N·m ;
二类载荷TⅡ= φ5φ8Tn =1.485×136.13 = 202.2 N·m 。
换算到减速机低速轴上一类载荷:
TⅠj = 224.6×54.75×0.93 = 11436 N·m ;
换算到减速机低速轴上二类载荷:
TⅡj = 202.2×54.75×0.93 = 10295.5 N·m ;
2.4. 大车行走机构
大车行走机构由4组台车构成,每组台车由一种积极轮一种从动轮构成。走行台车由电动机通过带制动轮联轴器驱动减速机高速轴,减速机低速轴通过齿轮联轴器带动车轮转动。
2.4.1. 行走轮压计算
计算轮压时,门机总重量按Gm=641.72kN计,小车重Gxc= 251.1kN,行走载荷Qx=750kN。I侧为司机室一侧,司机室及梯子平台重量按GS=8.72kN计,GS只作用在台车1上,门机除去小车、司机室和梯子重量Gj=641.72-251.1-8.72=381.9kN可视为均布于四组台车上,计算简图见下图6。
用P1j,P2j,P3j,P4j分别表达Gj折算到四组车轮组轮压,可见,
图6 大车轮压计算简图
A. 空载最小轮压
当空载小车位于门机II侧极限位置时,小车行走中心至跨端距离c=2568.5mm,此时I侧轮压可达到最小值。见图7。
图7 空载最小轮压计算简图
用P1m,P2m,P3m,P4m分别表达空载小车在此位置时折算到四组大车车轮组轮压,可见,P1m=P2m,P3m=P4m
且P1m+P2m+P3m+P4m=P1k+P2k+P3k+P4k=Gxc= 251.1kN
则
=39.1 kN
P1m= P2m=19.55 kN
P3m= P4m= 106 kN
用Q1k,Q2k,Q3k,Q4k分别表达空载时四组大车车轮组轮压,则
Q1k=P1j+P1m+GS= 95.475+19.55+8.72 = 123.745 kN
Q2k=P2j+P2m = 95.475+19.55 =115.025 kN
Q3k=P3j+P3m = 95.475+106 = 201.475 kN
Q4k=P4j+P4m = 95.475+106 = 201.475 kN
因此,,
B. 满载最大轮压
当主起升满载且小车位于门机I侧极限位置时,小车行走中心至跨端距离d=2748.5mm,此时I侧轮压可达到最大值。见图8。
图8 满载最大轮压计算简图
用P1h,P2h,P3h,P4h分别表达满载小车在此位置时折算到四组大车车轮组轮压,可见,P1h=P2h,P3h=P4h
且P1h+P2h+P3h+P4h=Q11+Q21+Q31+Q41=Gxc+Qx= 1001.1kN
则
=164.94 kN
P3h= P4h= 82.47 kN
P1h= P2h= 418.08 kN
用Q1h,Q2h,Q3h,Q4h分别表达满载时四组大车车轮组轮压,则
Q1h=P1j+P1h+GS= 95.475+418.08+8.72 = 522.275 kN
Q2h=P2j+P2h = 95.475+418.08 = 513.555 kN
Q3h=P3j+P3h = 95.475+82.47 = 177.945 kN
Q4h=P4j+P4h = 95.475+82.47 = 177.945 kN
因此, ,
2.4.2. 车轮组选取
最小轮压:Rmin = 61.87 kN,
最大轮压:Rmax = 261.14 kN;
车轮等效疲劳载荷:
= =194.7kN
选用车轮直径为Dc= Ø700mm角型车轮组,配QU100轨,点接触,车轮轮压P = 347 kN,车轮许用轮压:
Ra = C1C2P
式中,C1 —— 转速系数;
车轮转速:
υc —— 行走速度;υc = 75.19 m/min;
查得:C1 = 0.99;
C2 —— 工作级别系数;C2 = 1.0;
因此,Ra = 0.99×1.0×347 = 343.53 kN > 194.7 kN = Rc,通过。
2.4.3. 电动机
2.4.3.1. 行走阻力计算
A. 摩擦阻力
Ff = ω Gdx
式中, Gdx —— 行走重量;Gdx = Gm + Qx = 641.72+ 750 = 1391.72 kN
ω —— 阻力系数:
= 0.009
式中,μ —— 轴承摩擦系数;μ = 0.015
dc —— 车轮轴径; dc = 170mm
C —— 偏斜运营侧向附加阻力系数; C = 1.5
k —— 车轮轨道方向滚动摩擦力臂。k = 0.8
因此,Ff = 0.009×1391.72 = 12.53 kN。
B. 坡道阻力
F
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