龍門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-起重量 16t【6張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】

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In this paper, gantry cranes for the overall design and structural design of metal, mainly by the door frame gantry crane, lifting mechanism, operating agencies, travel agencies and other components. This paper studies the single-beam gantry crane classification, structure, the main form, and their selection and other basic parameters; secondly, to single-beam gantry crane for the overall design of the main beam intensity was calculated, and the Dragon Metal Structure Design and calculation cranes; then, lifting mechanism and operation mechanism is designed and calculated; then, crane running gear is designed and calculated; finally, using AutoCAD drawing software to draw a gantry crane and main parts and assembly drawings parts drawing. Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life. Keywords: Gantry crane; Metal structures; Hoisting mechanism; Travel agencies 47 第1章 緒論 1.1研究背景及意義 隨著人類的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代社會(huì)越來越離不開物料搬運(yùn)，物料搬運(yùn)的經(jīng)濟(jì)意義顯示在各個(gè)方面。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)和專家們估計(jì)，如今的物料搬運(yùn)費(fèi)用在工業(yè)生產(chǎn)成本中所占比例可能超過30%。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，物料搬運(yùn)技術(shù)己成為機(jī)械制造業(yè)最大的分支之一，被西方國家稱之為第三利潤的源泉。如德國，1996年其年產(chǎn)值為175億馬克，約占整個(gè)機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)值的8%，全國約有350家企業(yè)，從業(yè)人數(shù)超過了77000人。在美國，產(chǎn)值約達(dá)到120億美元。 我國的物料搬運(yùn)業(yè)近年來呈增長的態(tài)勢，在國民經(jīng)濟(jì)中的作用也越來越大。如在港口中，實(shí)際上物料搬運(yùn)的費(fèi)用己經(jīng)超過30%，在汽車制造業(yè)，也己接近30%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997年末，我國獨(dú)立核算的物料搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)廠總數(shù)達(dá)958家，其中國營企業(yè)211家，全行業(yè)從業(yè)人數(shù)為35.3萬人。1997年物料搬運(yùn)機(jī)械總產(chǎn)值255億元人民幣，比上年增長3.6%，約占當(dāng)年機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值的1.7%。起重機(jī)作為物料搬運(yùn)工具，裝備在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，在現(xiàn)代化生產(chǎn)中占有重要地位。 起重機(jī)，在完成一個(gè)工作過程中，一般包括“儲(chǔ)、裝、運(yùn)、卸”作業(yè)，因而對(duì)于提高生產(chǎn)能力、保證產(chǎn)品質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)輸效率、加快物資周轉(zhuǎn)、流通等方一面均有著重要的影響，對(duì)安全生產(chǎn)、減少事故更有顯著作用。龍門起重機(jī)作為物料搬運(yùn)機(jī)械中的最主要的一種，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，龍門起重機(jī)起重范圍可以從幾噸到幾十噸甚至幾百噸，在機(jī)械制造、冶金、鋼鐵、碼頭集裝箱裝運(yùn)等行業(yè)都必須有龍門起重機(jī)。因此，對(duì)其進(jìn)行研究，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)，使其更加合理，使用更加方便，成本更加低廉，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[13-14]。 1.2起重機(jī)簡介 起重機(jī)是起升、搬運(yùn)和輸送物料及產(chǎn)品的機(jī)具，是國民生產(chǎn)各部門提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、生產(chǎn)過程機(jī)械化不可缺少的大型機(jī)械設(shè)備，如圖1.1所示。起重機(jī)對(duì)于提高工程機(jī)械各生產(chǎn)部門的機(jī)械化，縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本，起著非常重要的作用。 起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用于各種物料的起重、運(yùn)輸、裝卸、安裝和人員輸送等作業(yè)中，從而大大減輕了體力勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，是保證施工生產(chǎn)質(zhì)量和效益的關(guān)鍵起重設(shè)備。有些起重機(jī)還能在生產(chǎn)過程中進(jìn)行某些特殊的工藝操作，使生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、水電站、倉庫等各生產(chǎn)部門中，都得到廣泛地應(yīng)用。在現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)中，起重機(jī)更是不可缺少的。近年來，由于工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)水平不斷提高，起重機(jī)的作用已超出作為輔助設(shè)備的范圍，進(jìn)而直接應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過程中，成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上的主體設(shè)備組成部分。因此，世界各國都在不斷改進(jìn)起重機(jī)產(chǎn)品的性能，提高運(yùn)轉(zhuǎn)速度和生產(chǎn)能力，提高自動(dòng)化水平，制造方便可靠、新型、高效能的起重機(jī)和運(yùn)輸機(jī)來滿足生產(chǎn)的需要[1]。 圖1.1 龍門式起重機(jī) 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，在國民經(jīng)濟(jì)各部門和基本建設(shè)中，新結(jié)構(gòu)、新工藝、新技術(shù)、新材料的不斷應(yīng)用。一些大、中型構(gòu)件、橋梁等設(shè)備的垂直運(yùn)輸及在高難度建筑上的安裝就位等工作，沒有起重機(jī)設(shè)備是很難完成的。 我國在發(fā)明和使用起重機(jī)方面，歷史是最悠久的。早在奴隸社會(huì)的商朝時(shí)期，由于農(nóng)業(yè)灌溉上的需要，以創(chuàng)造了用于汲水的起重工具，這是由杠桿和取物裝置構(gòu)成的簡單起重裝置。早在古代我國勞動(dòng)人民就發(fā)明了轆護(hù)以汲取更深的井水，轆護(hù)是由支架、卷筒、繩索和曲柄等簡單元件組成的，成為現(xiàn)代絞車的原始雛形。在公元200年左右出現(xiàn)了用于汲水和排水的翻車。翻車的發(fā)明，從工作原理上說，是一個(gè)很大的飛躍，它從間歇?jiǎng)幼靼l(fā)展為連續(xù)動(dòng)作，與現(xiàn)代的刮板運(yùn)輸機(jī)極為相似[2]。 隨著我國生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，起重機(jī)制造業(yè)也得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用，起重機(jī)領(lǐng)域也從無到有、由小到大的逐步發(fā)展起來，一批起重機(jī)的科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)加工逐步建立，設(shè)計(jì)一、研制力量日趨壯大。不僅產(chǎn)品的種類基本齊全，而且有了自己的系列和標(biāo)準(zhǔn)。不僅能生產(chǎn)小型輕巧的起重機(jī)械，而且也能生產(chǎn)噸位很大的、技術(shù)較先進(jìn)的大型起重機(jī)。但是，與世界先進(jìn)水平比較，無論在產(chǎn)品的種類、數(shù)量方面，還是機(jī)械性能、質(zhì)量等方面都存在著較大的差距。為盡快趕超世界先進(jìn)水平，我們應(yīng)該在獨(dú)立自主的原則下，認(rèn)真學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)[3]。 1.3國內(nèi)外起重機(jī)研究及發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)在，我國工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展已經(jīng)有了很好的基礎(chǔ)，產(chǎn)品門類，生產(chǎn)規(guī)模，大、中、小企業(yè)構(gòu)架和發(fā)展環(huán)境都比較好，但同國際先進(jìn)的工程機(jī)械制造廠一家相比差距還比較大，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的可靠性、使用壽命、綠色工程設(shè)計(jì)、高新技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用以及管理模式上。相對(duì)而言，我國自主開發(fā)能力還比較薄弱，有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品還比較少，新產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)大部分還依賴于引進(jìn)國外技術(shù)；另一方面對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的消化、吸收、創(chuàng)新不足。其次，對(duì)市場反應(yīng)速度慢，產(chǎn)品更新周期長。而美國一些機(jī)械企業(yè)1990年已經(jīng)做到了三個(gè)“3”，即產(chǎn)品的生命周期為3年，產(chǎn)品的試制周期為3個(gè)月，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期為3個(gè)星期。我國工程機(jī)械的規(guī)格還有空缺。以上事實(shí)證明：中國工程機(jī)械市場雖然可保持持續(xù)增長的勢頭，但中國工程機(jī)械行業(yè)的技術(shù)發(fā)展仍然任重道遠(yuǎn)。 隨著我國生產(chǎn)和制造業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，起重機(jī)制造業(yè)也得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用，起重機(jī)領(lǐng)域也從無到有、從小到大逐步發(fā)展起來，一批起重機(jī)的科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)工廠也逐步建立，設(shè)計(jì)、研制力量日趨壯大。不僅產(chǎn)品的種類基本齊全，而且有了自己的系列和標(biāo)準(zhǔn)。不僅能生產(chǎn)小型輕巧的起重機(jī)械，而且也能生產(chǎn)噸位很大的、技術(shù)較先進(jìn)的大型起重機(jī)[3]。但是，與世界先進(jìn)水平比較，無論在產(chǎn)品的品種、數(shù)量方面，還是機(jī)械的性能、質(zhì)量方面都存在著較大的差距。我們應(yīng)該在獨(dú)立自主的基礎(chǔ)上，積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，趕超世界先進(jìn)水平。 從20世紀(jì)后期開始，國際上龍式起重機(jī)的生產(chǎn)向大型化、多功能化、專用化和自動(dòng)化的方向發(fā)展[5]。 ①重點(diǎn)產(chǎn)品大型化，高速化和專用化 ②系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化 ③通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化 ④產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化 ⑤產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化 基于以上起重機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)和國內(nèi)外集裝箱碼頭的現(xiàn)狀，世界上絕大多數(shù)大型的集裝箱港口都采用跨運(yùn)車、輪胎式龍門起重機(jī)和軌道式龍門起重機(jī)系統(tǒng)。相比于跨運(yùn)車，龍門起重機(jī)因其較高的堆場利用率而受到大型集裝箱碼頭的歡迎，特別是亞洲集裝箱碼頭，據(jù)Cargo System統(tǒng)計(jì)，在2004-2009年交貨定單中，中國堆場龍門起重機(jī)訂單占世界總訂單的34%，而通用型中大型門式起重機(jī)的需求量日益劇增。因此對(duì)中大型門式起重機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化設(shè)計(jì)研究已經(jīng)成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題[14-16]。 第2章 龍門起重機(jī)介紹及選型 2.1龍門起重機(jī)概述 2.1.1龍門起重機(jī)的分類 龍門起重機(jī)的形式很多，根據(jù)不同的分類方法，可以概括為以下幾種： (l)依據(jù)主梁數(shù)量不同，可分為單主梁龍門起重機(jī)和雙主梁龍門起重機(jī)，如圖2.1（a）和2.1（b）所示； (2)依據(jù)取物裝置不同，可分為吊鉤式、抓斗式、電磁吸盤式等起重機(jī)； (3)依據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，可分為析架式、箱形梁式、管型梁式、混合結(jié)構(gòu)式等起重機(jī)； (4)依據(jù)支腿結(jié)構(gòu)形式不同，可分為L形、C形單主梁龍門起重機(jī)和八字形、O形、半門形等雙梁龍門起重機(jī)； (5)依據(jù)支腿與主梁的連接方式不同，可分為兩個(gè)剛性支腿、一個(gè)剛性支腿與一個(gè)柔性支腿兩種結(jié)構(gòu)形式的龍門起重機(jī)。柔性支腿與主梁之間可采用螺栓、球形鉸和柱形鉸連接或其它方式連接； (6)依據(jù)用途不同，可分為一般用途龍門起重機(jī)、造船用龍門起重機(jī)、水電站用龍門起重機(jī)、集裝箱用龍門起重機(jī)以及裝卸橋用龍門起重機(jī)等；此外，還可以分為單梁或雙梁，單懸臂、雙懸臂或無懸臂，軌道式或輪胎式等[2]。 圖2.1（a） 單主梁龍門起重機(jī) 圖2.1（b）雙主梁龍門起重機(jī) 2.1.2龍門起重機(jī)的結(jié)構(gòu) 總體來說，無論龍門起重機(jī)的形式如何，其組成主要分為三大部分：機(jī)械部分、結(jié)構(gòu)部分和電氣部分。具體來說，龍門起重機(jī)主要由門架結(jié)構(gòu)、載重小車、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電氣設(shè)備和駕駛室等幾部分組成。 （1）門架結(jié)構(gòu) 門架結(jié)構(gòu)主要由主梁和支腿組成。主梁用以支撐載重小車，并且通過支腿沿軌道運(yùn)行。小型龍門起重機(jī)采用單梁，大型龍門起重機(jī)采用雙梁。主梁的結(jié)構(gòu)通常有箱形和析架式兩種，箱形梁結(jié)構(gòu)簡單、便于制造，但迎風(fēng)面積大，運(yùn)行阻力大，且自重大，不利于節(jié)省鋼材。支腿的構(gòu)造，大型機(jī)上一般一側(cè)用剛性支腿，另一側(cè)用柔性支腿，以減輕自重，補(bǔ)償跨度誤差。 （2）載重小車 雙梁龍門起重機(jī)的載重小車與橋式起重機(jī)小車基本相同。但主梁通常用電動(dòng)葫蘆做載重小車，但單主梁的龍門起重機(jī)不使用普通的電動(dòng)葫蘆做載重小車。由20t龍門起重機(jī)箱形主梁力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)于吊鉤需要放置在主梁的外側(cè)(即側(cè)向懸掛的方式)，所以小車形式也相應(yīng)有變化，除了沿軌道形式的車輪外，還增加了防止傾翻和導(dǎo)向的水平和垂直滾輪 （3）大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)同橋式起重機(jī)，多采用分別驅(qū)動(dòng)。因?yàn)槭锹短熳鳂I(yè)，其支腿面裝有夾軌器或壓軌器。在起重機(jī)不工作或偶有大風(fēng)時(shí)，采用夾軌器夾緊軌道，防止起重機(jī)被風(fēng)吹動(dòng)造成事故。 （4）電氣設(shè)備 （a）電機(jī)：電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)分為電動(dòng)狀態(tài)和制動(dòng)(發(fā)電)狀態(tài)兩種。在龍起重機(jī)中，當(dāng)電機(jī)引進(jìn)電能時(shí)，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這種運(yùn)狀態(tài)稱為電動(dòng)狀態(tài):當(dāng)電機(jī)軸上加入機(jī)械能，除去電機(jī)本身的損耗外在電機(jī)內(nèi)變成電能，這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)成為制動(dòng)(發(fā)電)狀態(tài)。在一定條件下，任何一臺(tái)電機(jī)都可以采用上述兩種狀態(tài)中的任何一種狀態(tài)運(yùn)行。 （b）照明與信號(hào)：照明分為內(nèi)部照明和工作場地照明兩種。內(nèi)部照明包括縱室照明、電氣設(shè)備室照明和手提檢修燈；在露天場地工作的起重機(jī)一般由于地照明條件較差，往往需要增設(shè)探照燈2-4只。 （c）駕駛室 駕駛室是操作人員對(duì)龍門起重機(jī)進(jìn)行具體使用的場所，由于龍門起重機(jī)是卸大型貨物的重要起重設(shè)備，其運(yùn)行的好壞直接影響運(yùn)行的效率，因此，對(duì)操作人員有很嚴(yán)格的要求。例如熟悉龍門起重機(jī)的用途、設(shè)備、操作方法、起重能力以及保養(yǎng)知識(shí)等[5]。 2.1.3龍門起重機(jī)的主要形式 龍門起重機(jī)的形式很多，這里主要介紹幾種主要形式。根據(jù)主梁形式，可為單主梁龍門起重機(jī)和雙主梁龍門起重機(jī)。龍門起重機(jī)的起重小車若采用電動(dòng)蘆，稱為單梁電動(dòng)葫蘆式龍門起重機(jī)。 單梁電動(dòng)葫蘆龍門起重機(jī)的承重結(jié)構(gòu)是上部主梁和支腿，當(dāng)起重量較小時(shí)，用單梁工字鋼即可作為電動(dòng)葫蘆的跑道，又可作為承載梁。當(dāng)起重量和跨度較時(shí)，工字鋼上需加矩形斷面析架梁起重要承載作用。單梁電動(dòng)葫蘆龍門起重機(jī)有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是速度低、起重量小(一般在10t以下)。 單梁龍門起重機(jī)若采用專制小車則稱單主梁小車式龍門起重機(jī)。由于其支的形式不同，可分為單主梁L形和單主梁C形龍門起重機(jī)。L形單主梁龍門起機(jī)的起重小車多采用垂直反滾輪式(兩支點(diǎn))小車；C形單主梁龍門起重機(jī)多用水平反滾輪式(三支點(diǎn))小直反滾輪小車構(gòu)造簡單，維修方便，但起機(jī)構(gòu)啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)垂直方向的跳動(dòng)比較大。水平反滾輪小車工作過程中比較穩(wěn)，但維修不太方便。 按龍門起重機(jī)支腿的數(shù)目，可分為龍門起重機(jī)和半龍門起重機(jī)。半龍門起重機(jī)的一個(gè)支腿沿地面軌道運(yùn)行，另一側(cè)則沿安置于廠房或倉庫結(jié)構(gòu)上的軌道運(yùn)行。 按龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的形式，有可分為析架式龍門起重機(jī)和板梁式龍門起重機(jī)。這兩種結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是板梁結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)量大些，主要原因在于析架式結(jié)構(gòu)，起重量雖然要比板梁結(jié)構(gòu)要輕一些，但制造勞動(dòng)量大，多采用手工焊，維修、保養(yǎng)也不太容易等。 2.1.4龍門起重機(jī)的基本參數(shù) 龍門起重機(jī)的特性可用下列基本參數(shù)來表征:起重量、起升高度、跨度、懸臂長度、工作速度和生產(chǎn)率。 （1）起重量 龍門起重機(jī)的起重量(及額定起重量)是指起重機(jī)在正常工作時(shí)允許起吊的最大貨物的重量以及能從起重機(jī)上取下的取物裝置(不包括吊鉤裝置)重量之和。對(duì)于配置抓斗一和電磁吸盤的龍門起重機(jī)，起重量包括抓斗和電磁洗盤重量。起重量系列已有國家標(biāo)準(zhǔn)。龍門起重機(jī)國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)系列如表2.1。 表2.1龍門起重機(jī)起重量系列 單位：t 3 5 8 10 12.5 16 20 32 40 50 80 100 125 140 160 180 200 225 250 （2）跨度 龍門起重機(jī)的跨度是指大車行走軌道中心線之間的距離，單位是米(m)?？缍仁怯墒褂脝挝桓鶕?jù)起重機(jī)的工作范圍、起重機(jī)跨度內(nèi)鋪設(shè)線路的股數(shù)、運(yùn)輸車輛通道及需要貨位多少而定。龍門起重機(jī)通常采用兩種跨度系列。如表2.2。 表2.2龍門起重機(jī)現(xiàn)行跨度系列 單位：m 系列1 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38 系列2 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 （3）起升高度 龍門起重機(jī)的起升高度是當(dāng)?shù)蹉^上升到最高位置時(shí)，大車運(yùn)行軌面到吊鉤中心的垂直距離，單位是米(m)。對(duì)于抓斗龍門起重機(jī)，起升高度則是當(dāng)抓斗上升到最高位置時(shí)，大車運(yùn)行軌面到抓斗最低點(diǎn)之間的垂直距離。對(duì)于某些裝卸船只的龍門起重機(jī)，吊鉤或抓斗需要下到大車運(yùn)行軌面以下進(jìn)入船艙裝卸貨物，此時(shí)起升高度應(yīng)該包括軌面以下的部分(稱下放深度)，軌面以上的起升高度與下放深度之和總稱起升高度。 （4）工作速度 龍門起重機(jī)的工作速度包括起升和運(yùn)行(大車運(yùn)行和小車運(yùn)行)速度。起升速度是指吊鉤(抓斗)的起升速度，單位為米/分(m/min)。運(yùn)行速度是指龍門起重機(jī)大車和起重小車的行走速度，單位為米/分(m/min)。工作速度的選擇應(yīng)與工作行程相適應(yīng)。協(xié)同工作機(jī)構(gòu)的速度應(yīng)該協(xié)調(diào)，不至于因某一機(jī)構(gòu)太慢或太快影響工作循環(huán)時(shí)間。 （5）生產(chǎn)率 生產(chǎn)率是表明龍門起重機(jī)裝卸能力的綜合指標(biāo)，單位為噸/時(shí)(t/h)。生產(chǎn)率可根據(jù)起重量、機(jī)構(gòu)的工作速度、工作行程以及機(jī)構(gòu)重疊工作的程度進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際生產(chǎn)率還取決于生產(chǎn)條件和操作者的熟練程度。 龍門起重機(jī)的基本參數(shù)一般是在設(shè)計(jì)前根據(jù)使用單位的要求合理選定的。起重量及表示工作范圍的尺寸參數(shù)可根據(jù)所裝卸的單件重量及工作場地的情況決定。工作速度與生產(chǎn)率大小有關(guān)。一般來說，對(duì)裝卸量大、生產(chǎn)率要求高的裝卸時(shí)取較高的工作速度，對(duì)大件貨物裝卸或安裝時(shí)取較小的工作速度[7]。 2.2龍門起重機(jī)的選型 2.2.1設(shè)計(jì)數(shù)要求 起重量： 16t 最大跨度： 24m 最大起升高度： 18m 軌距： 24m 工作級(jí)別： A6 起升速度： 2～20m/min 起重機(jī)運(yùn)行速度：8～80 m/min 車運(yùn)行速度： 4～40 m/min 2.2.2方案選型 龍門起重機(jī)的選型必須建立在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上。選型時(shí)應(yīng)充分了解用戶要求，機(jī)械的工作條件，制造工藝水平，設(shè)備維修能力和料源等因素。無論選擇了什么形式的龍門起重機(jī)，都要力求達(dá)到節(jié)約材料，使用性能好，制造安裝容易，維修方便，專用費(fèi)用少和外形美觀等目的。選型時(shí)應(yīng)該由使用、制造、設(shè)計(jì)技術(shù)人員三方面相互協(xié)商，汲取各方面的經(jīng)驗(yàn)和成果，尤其是國外先進(jìn)技術(shù)[6]。 第3章 龍門起重機(jī)總體及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1總體結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì) 3.1.1主梁設(shè)計(jì) （1）基本尺寸設(shè)計(jì) 取主梁高度 H1=（1/14-1/17）L=3.6～6.8m 根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求和結(jié)構(gòu)的要求取 H1=4040mm 選用主梁為偏軌式箱形主梁 主梁寬度 B1=（0.6～0.8）H1=1.3～2.1m 初選B1=1.59m 變截面長度 初選為3m 主梁上、下翼緣板厚δ0 =20mm 主腹板δ1=12mm 副主板δ2 =8mm 箱形梁承軌部分采用寬翼緣T字鋼拼合，型號(hào)為600 T字鋼上翼緣厚20、腹板厚12 圖3-1 主橋架總圖 （2）主梁截面幾何參數(shù)計(jì)算 圖3-2 主梁截面尺寸 截面積: A0=(1774X20+1650X20+4000X12+4000X8)mm2=148520mm4 求重心坐標(biāo)： 求慣性矩： 3.1.2端梁設(shè)計(jì) 端梁高度 H2=1/2H1=2020mm 寬度 B2=1m 端梁上、下翼緣板厚δ0′=10mm 腹板δ=8mm 主梁和端梁采用法蘭盤螺栓鏈接 圖3-3 端梁尺寸 3.1.3剛性支腿設(shè)計(jì) 根據(jù)跨度60m，采用一剛性支腿和一柔性支腿的設(shè)計(jì)方法，柔性支腿鉸接。在門架平面計(jì)算按靜定簡圖，在計(jì)算支腿平面內(nèi)力時(shí)，采用超靜定簡圖。由于設(shè)計(jì)起重機(jī)為工作級(jí)別為M6，最大輪壓為20.3t，查手冊(cè)選取車輪的車輪直徑為Φ800，軌道型號(hào)為QU80。由于起升高度H0=16.5m，極限起升高度距主梁下翼緣高度h0=2.5m，支腿與質(zhì)量連接支座高度hz=0.3m 。6輪臺(tái)車高度h臺(tái)=3.415m 臺(tái)車與下端梁連接支座 H支下=185mm下端梁高度 H下端=600mm 得出支腿的高度為： H支= H0+h0-hz-h臺(tái)-H支下-H下端 =（16.5+2.5-0.3-3.415-0.185-0.6）m=14.5m=14500mm 門架平面: 剛性支腿上端寬度:b剛上=1.2h主=4.8m。 為滿足彎矩和扭力的強(qiáng)度要求，取 b剛上=5m。 下端寬度 b剛下>1.59/3=0.53m。 考慮車輪和支腿支撐的構(gòu)造，取b剛下=1000mm。 為節(jié)省材料又能符合力學(xué)的要求，將剛性支腿的構(gòu)造設(shè)計(jì)為如下圖形式： 圖3-4 剛性支腿 剛性支腿上截面： 圖3-5 1—1截面圖 剛性支腿下截面： 圖3-6 2—2截面圖 剛性支腿1-1截面計(jì)算： 圖3-7 剛性支腿上端截面 整個(gè)截面是由兩個(gè)截面組成，一個(gè)截面 整個(gè)截面的慣性矩： 計(jì)算剛性支腿中間截面的尺寸屬性： 剛性支腿下端截面計(jì)算： 3.1.4柔性支腿設(shè)計(jì) 柔性支腿下端寬度設(shè)計(jì)于剛性支腿相同：b柔下=1040mm 根據(jù) 取b柔上=1640mm 圖3-8 柔性支腿 支腿上截面： 圖3-9 柔性支腿上端截面 柔性支腿下端截面和剛性支腿下端截面各尺寸一樣： 圖3-10 柔性支腿下端截面 柔性支腿上截面： 柔性支腿中間截面： 柔性支腿下截面和剛性支腿下截面各尺寸一樣，截面性質(zhì)一樣在此不再做計(jì)算。 3.1.5下端梁設(shè)計(jì) 圖3-11 下端梁總尺寸 下端梁的兩端截面計(jì)算： 圖3-12 下端梁截面 3.1.6上馬鞍設(shè)計(jì) 上馬鞍設(shè)計(jì)與主梁直接相連，截面比較細(xì)小，起到加強(qiáng)橋架穩(wěn)定性、水平剛度、抗彎、抗扭能力。因?yàn)樯像R鞍不在支腿平面與支腿直接剛性連接，所以所受作用力相對(duì)較小。為了簡化模型在此我們不對(duì)其做考慮，把其當(dāng)作進(jìn)一步加強(qiáng)作用。 圖3-13 支腿平面示意圖 圖3-14 上馬鞍的尺寸設(shè)計(jì) 3.2主橋架計(jì)算 3.2.1載荷計(jì)算 起重機(jī)的各種載荷不可能同時(shí)作用于金屬結(jié)構(gòu)，應(yīng)按各種載荷出現(xiàn)的頻繁程度與結(jié)構(gòu)的重要性根據(jù)起重機(jī)不同工況，考慮最不利的情況下，進(jìn)行合理組合。 （1）主梁自重載荷 主梁的單位重量： （2）一根主梁上小車集中載荷 由于小車的軌距相對(duì)主梁橋梁的長度過小，故計(jì)算時(shí)將車輪壓力計(jì)算為一點(diǎn)壓力，作為集中載荷，作用于主梁上的移動(dòng)載荷。 由于 簡便起見 用代替，，=1.1 （3）端梁自重 分配于主梁端部為固定集中載荷: （4）慣性載荷 一根主梁上的小車慣性力為: 一根主梁自重的慣性力: 端梁自重作用在主梁端的慣性力為: （5）偏斜運(yùn)行側(cè)向力 由于本起重機(jī)采用剛、柔性支腿，故側(cè)向力主要作用在剛性支腿架下面。 ①滿載小車在主梁跨中央 支腿下面采用6車輪臺(tái)車，2個(gè)一組 剛性支腿端總靜輪壓： 由 查得 偏斜側(cè)向力為： ②滿載小車在主梁左端極限位置 剛性支腿下端車輪總靜輪壓為： （6）扭轉(zhuǎn)載荷 偏軌箱形梁有垂直載荷和水平慣性力的偏心作用而產(chǎn)生的移動(dòng)扭矩，其他載荷產(chǎn)生的扭矩較小而且作用方向相反，故不做考慮。 偏軌箱形梁彎心A在梁截面的對(duì)稱形心在x軸上，（不考慮翼緣板外伸部分）彎心至主腹板中線的距離為： 圖3-15 扭轉(zhuǎn)載荷計(jì)算 軌高 hg=152mm 移動(dòng)扭轉(zhuǎn)力為： 3.2.2強(qiáng)度計(jì)算 （1）主梁跨中的強(qiáng)度計(jì)算 需要計(jì)算主梁跨中截面危險(xiǎn)點(diǎn)1、2、3的強(qiáng)度 圖3-16 主梁截面 主腹板上邊緣點(diǎn)1的應(yīng)力 主腹板邊至軌頂距離為： 主腹板邊的局部壓應(yīng)力為： 垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為： 水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為： 慣性載荷與側(cè)向力對(duì)主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用相反。應(yīng)力很少故這此不計(jì)算。 主梁上翼緣的靜矩為: 主腹板邊上的切應(yīng)力為： 式中：A0為主梁的過四邊中心線的截面面積： 點(diǎn)1的應(yīng)力： 點(diǎn)2的應(yīng)力： 驗(yàn)證合格 點(diǎn)3的應(yīng)力： ⑵小車位于懸臂極限位置處主梁支腿根部截面的強(qiáng)度計(jì)算 仍然驗(yàn)算該截面的1、2、3點(diǎn)的強(qiáng)度 主腹板上邊的切應(yīng)力為: 點(diǎn)1的應(yīng)力: 點(diǎn)2的應(yīng)力: 點(diǎn)點(diǎn)3的應(yīng)力: 3.2.3疲勞強(qiáng)度計(jì)算 橋架工作級(jí)別為M6，應(yīng)按載荷組合計(jì)算Ⅰ計(jì)算主梁跨中的最大彎矩截面的疲勞強(qiáng)度。 由于水平慣性載荷產(chǎn)生的風(fēng)載產(chǎn)生的應(yīng)力相對(duì)較小，為了簡化計(jì)算故忽略。 主梁自重彎矩: 圖3-17 主梁自重彎矩 滿載小車在跨中時(shí)對(duì)主梁的彎矩: 圖3-18 集中載荷作用的彎矩 滿載小車在懸臂極限位置時(shí)的彎矩: 圖3-19 集中載荷作用的彎矩 由此可見主梁中間位置截面的疲勞破壞最嚴(yán)重，以下驗(yàn)算中間界面的疲勞強(qiáng)度: 跨中最大彎矩為: 跨中的最小彎矩為，滿載小車在懸臂極限位置: （1）驗(yàn)算主腹板受拉翼緣板焊縫4點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度 圖3-20 主梁截面 應(yīng)力循環(huán)特性： 根據(jù)工作級(jí)別A6，應(yīng)力集中等級(jí)K1及材料Q235，查得 [σ-1]=119Mpa 焊縫拉伸強(qiáng)度許用應(yīng)力為： （2）驗(yàn)算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處5點(diǎn)疲勞強(qiáng)度 應(yīng)力循環(huán)特性: 根據(jù)工作等級(jí)A6材料為Q235，橫隔板采用雙面連續(xù)貼角焊縫連接，底板與受拉翼緣板的間隙距離為50mm，應(yīng)力集中等級(jí)為K3。 查得[σ-1]=71Mpa。 符合要求。 3.2.4主梁穩(wěn)定性計(jì)算 （1）整體穩(wěn)定性 整體穩(wěn)定性符合要求。 （2）局部穩(wěn)定性 翼緣板穩(wěn)定性: 需設(shè)置一條縱向加勁肋在垂直中心線處，不再進(jìn)行驗(yàn)算。 翼緣板最大外伸部分: 穩(wěn)定滿足。 主腹板穩(wěn)定性: 副腹板穩(wěn)定性: 需設(shè)置橫隔板及三條縱向加勁肋，主腹板設(shè)置相同，其布置顯示于圖： 圖3-21 主梁加強(qiáng)布局 橫向大隔板間距a=2000mm 縱向加勁肋位置 且 寬翼緣添加小隔板的間距為a0=400mm 加勁肋尺寸的確定: ①大隔板的厚度為δ=8mm，板中孔尺寸為1200mm×3590mm ②上翼緣板縱向加勁肋選用<125×125×8mm A=27.770cm2 Ix=514.65cm 縱向加勁肋對(duì)翼緣板厚度中線的慣性矩為： ③主、副腹板采用相同的縱向加勁肋: A=19.75 Ix=297.03 縱向加勁肋對(duì)主腹板厚度中線的慣性矩: 或者： 合格 ④端梁一樣在翼緣板上添加一根縱向加勁肋，在腹板上加兩根，分別在0.2h處和0.4h處。大隔板也相同，間距a=2m 厚度δ=8mm 勁板均采用125×125×8 3.3支腿計(jì)算 3.3.1載荷計(jì)算 支腿平面內(nèi)計(jì)算的最不利工況是：滿載小車在懸臂極限位置，起重機(jī)不動(dòng)或帶載荷偏斜運(yùn)動(dòng)并制動(dòng)，同時(shí)有風(fēng)載荷作用。 支腿承受的載荷有：結(jié)構(gòu)設(shè)備重量、小車載荷、運(yùn)動(dòng)沖擊力、偏斜側(cè)向力及工作風(fēng)力。 （1）一根梁上的起升載荷與小車自重 （2）大車的自重 剛性支腿上端以上的自重: 剛性支腿下端以上的自重: 柔性支腿下端以上的自重: （3）小車的慣性力 小車與貨物的風(fēng)載荷: （4）垂直于門架平面的風(fēng)載荷 （5）大車支腿以上橋架作用在支腿上的慣性力 風(fēng)載荷: （6）作用與支腿架的風(fēng)載荷和支腿自重慣性力 （7) 偏斜運(yùn)行側(cè)向載荷Ps 小車滿載跨中 小車滿載極限位置 3.3.2支腿強(qiáng)度計(jì)算 門架平面內(nèi)，剛性支腿上端截面受到彎矩。柔性支腿與主梁鉸接不受彎矩。 支腿上端與主梁法蘭用螺栓連接，下端與下端梁焊接。 （1）剛性支腿上端，內(nèi)測分支的最大內(nèi)測1點(diǎn)的應(yīng)力 圖3-22 剛性支腿上端 My為水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力: （2）剛性支腿下端的計(jì)算 在支腿平面內(nèi)，剛性和柔性支腿下端截面都受到彎矩作用。因剛性支腿下端截面與柔性一樣，但是剛性支腿所受的載荷對(duì)截面的作用較大。故在此只對(duì)剛性支腿下端進(jìn)行計(jì)算： 由于支腿下端只受單向彎曲，故下翼緣最外側(cè)各點(diǎn)都是危險(xiǎn)點(diǎn)，去任意點(diǎn)2 2點(diǎn)的應(yīng)力： 圖3-23 支腿下端截面 （3）計(jì)算剛?cè)嵝灾鹊闹行拈L度處 剛性支腿受雙向彎曲。柔性受單向彎曲且所受載荷是支腿下截面的一半，截面面積比下端截面大，故在此也不做計(jì)算。 剛性支腿3點(diǎn)處: 剛性支腿4點(diǎn)處: 3.3.3支腿穩(wěn)定性計(jì)算 （1）整體穩(wěn)定性 龍門起重機(jī)剛性支腿是雙向壓彎構(gòu)件，柔性支腿是單向壓彎構(gòu)件，支腿的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算按下面簡化計(jì)算式驗(yàn)算： Mx、My——龍門架平面和支腿平面的計(jì)算彎矩（常取距支腿小端0.45h處截面的彎矩） φ——軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)支腿長細(xì)比 。 其中龍門架平面支腿為上端固定，下端鉸支μ1=0.7。 支腿平面，支腿下端固定，上端自由μ2=2。 μ2為變截面支腿的折算長度系數(shù)由表查?。? 查取μ2=1.1 取 驗(yàn)算通過。 由于柔性支腿只受單項(xiàng)彎曲，故不作驗(yàn)算。 （2）局部穩(wěn)定性 ①剛腿的蓋板: 合格 柔腿的蓋板: 需在中心線處設(shè)置一條縱向加勁板。 寬度h>10δ 取h=150。 厚度，取。 ②腹板: 需設(shè)置橫向加勁肋a=1.5m。 并設(shè)置一條縱向加勁肋在中線處。 寬度h>10δ，取h=120。 厚度，取。 3.4下橫梁的強(qiáng)度計(jì)算 經(jīng)分析下端梁5點(diǎn)為危險(xiǎn)點(diǎn)，5點(diǎn)受雙向載荷。 5點(diǎn)的應(yīng)力為： 圖3-24 下橫梁端截面 在截面內(nèi)位于支腿腹板正對(duì)下側(cè)添加2橫向大隔板截面面積為： 3.5連接強(qiáng)度驗(yàn)算 支腿上端與主梁通過法蘭盤用螺栓連接，下端與下端梁焊接。 3.5.1計(jì)算焊縫的強(qiáng)度 支腿與法蘭采用焊接連接，采用周邊貼角焊縫連接，焊縫高度。 剛性支腿上法蘭平面和焊縫在X方向的作用力為: 圖3-25 支腿受力 所受的彎矩為: 水平慣性力F為: 計(jì)算焊縫的慣性矩: 圖3-26 焊縫連接 焊縫截面性質(zhì): 經(jīng)過分析焊縫端點(diǎn)6點(diǎn)為應(yīng)力最大點(diǎn)，6點(diǎn)的應(yīng)力為： 驗(yàn)算合格。 柔性支腿不受彎矩作用，其他受力過小，故在此不做計(jì)算。 3.5.2計(jì)算螺栓連接強(qiáng)度 圖3-27 螺栓布置 （1）剛性支腿與主梁的連接 由支腿的受力分析可得出距y0軸最遠(yuǎn)的一排螺栓的受力最大,豎直方向的壓力最小值為0。 共采用92個(gè)普通螺栓，孔徑的Φ40mm。螺紋小徑為。 單個(gè)許用拉力為： 其中 驗(yàn)算合格 單個(gè)螺栓的剪力: 合格 （2）柔性支腿與主梁的連接 柔性支腿與主梁采用鉸接，受單向較小作用力，在此不在計(jì)算。 3.6剛度計(jì)算 3.6.1靜剛度和位移 圖3-28 剛度計(jì)算 （1）滿載小車位于主跨中產(chǎn)生的垂直靜撓度 驗(yàn)算通過。 式中:集中載荷 為剛性支腿對(duì)垂直平面的折算慣性矩，可以近似取支腿距小端為0.72H處的截面慣性矩。 （2）滿載小車位于懸臂端極限位置產(chǎn)生的靜撓度 （3）橋架水平慣性位移 合格。 （4）起重機(jī)偏斜運(yùn)行對(duì)主梁產(chǎn)生的水平位移 式中——起重機(jī)偏斜運(yùn)行超前力 3.6.2垂直動(dòng)剛度 門式起重機(jī)的動(dòng)剛度以滿載小車位于起重機(jī)指定位置產(chǎn)生的滿載自振頻率來表達(dá)。 圖3-29 門式起重機(jī)垂直自振頻率的計(jì)算 滿載小車位于跨中或懸臂端工作時(shí)，應(yīng)按同一標(biāo)準(zhǔn)來檢驗(yàn)起重機(jī)的垂直自振頻率，計(jì)算模型如圖所示，門式起重機(jī)的垂直自振頻率（HZ）。 可用下列公式來計(jì)算： 起重量： 小車量： 橋架中點(diǎn)的質(zhì)量為： 起升鋼絲繩最大下放長度為： 橋架跨中靜位移： 起升鋼絲繩選用直徑為Ф36mm，鋼絲繩滑輪組的靜伸長為： 結(jié)構(gòu)影響系數(shù)為： 起重機(jī)跨中的垂直自振頻率為： 驗(yàn)算合格。 小車位于懸臂端頻率小在此不做驗(yàn)算。 第4章 起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 龍門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)如圖4.1所示，主要包括電動(dòng)機(jī)，半齒聯(lián)軸器，浮動(dòng)軸，帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器，制動(dòng)器，減速器，卷筒等[23]。 1電動(dòng)機(jī)2半齒聯(lián)軸器3浮動(dòng)軸4帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器5制動(dòng)器6減速器7卷筒 如圖4-1 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 4.1.1鋼絲繩選擇 滑輪組的效率： （4-1） 下降時(shí)的滑輪組效率： （4-2） 小車走行時(shí)滑輪組效率： （4-3） 鋼絲繩最大靜拉力 當(dāng)起升機(jī)構(gòu)工作時(shí)鋼絲繩的最大拉力為： （4-4） 在上式計(jì)算中，由重量向重力換算時(shí)取重力加速度。 當(dāng)小車運(yùn)行時(shí)鋼絲繩的最大拉力為： （4-5） 根據(jù)計(jì)算鋼絲繩直徑公式，選擇系數(shù)C取為0.095，得： （4-6） 選用面接觸鋼絲繩，最小直徑為36mm,破斷拉力為904000N，參考質(zhì)量531kg/100m。所選用的鋼絲繩的計(jì)算安全系數(shù)n=904000/146349=6.177，滿足所設(shè)計(jì)的要求。 4.1.2卷筒 當(dāng)采用國產(chǎn)直徑的鋼絲繩，卷筒節(jié)距，標(biāo)準(zhǔn)繩槽名義直徑。 四層繞卷筒長度 因?yàn)槔@繩量大，采用多層纏繞，層數(shù)多卷筒長度可以短，但起升速度變化較大，經(jīng)初步計(jì)算，認(rèn)為采用4層較為有利，每一卷筒的繞繩量,節(jié)距取為40mm，在4層情況下，卷筒的長度L可用下式計(jì)算： （4-7） 圓整取為1000mm。 卷筒壁厚 取卷筒壁厚為50mm，驗(yàn)算其強(qiáng)度，對(duì)于4層取，卷筒壁的應(yīng)力為： （4-8） 鋼絲繩線速度 鋼絲繩在第一層時(shí)的線速度為： （4-9） 鋼絲繩在第一層時(shí)的線速度為： （4-10） 平均線速度為： （4-11） 卷筒的靜轉(zhuǎn)矩： （4-12） 4.1.3電動(dòng)機(jī)的選擇 （1）起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)功率，即靜功率按上計(jì)算： （4-13） 式中， ——滑輪組效率； ——卷筒組效率； ——減速器效率； ——開式齒輪效率； （2）電動(dòng)機(jī)選型 起升機(jī)構(gòu)選擇擇4臺(tái)YZP200L-8型電動(dòng)機(jī)，根據(jù)相關(guān)資料，對(duì)于一般用途的起重機(jī)，取CZ=300，JC=25%；轉(zhuǎn)速735r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=0.339kg，自重為260kg。變頻控制的電動(dòng)機(jī)最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 （3）起升電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn) 根據(jù)公式驗(yàn)算發(fā)熱得： （4-14） 式中，——所選電動(dòng)機(jī)在相應(yīng)CZ值和JC值下的額定功率； ——平均穩(wěn)態(tài)負(fù)載系數(shù)； ——機(jī)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)平均功率； ——計(jì)算功率； 校驗(yàn)通過。 （4）起升電動(dòng)機(jī)過載能力校驗(yàn) 根據(jù)公式校驗(yàn)得： （4-15） 式中，——在機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率下電動(dòng)機(jī)基準(zhǔn)功率； ——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過載倍數(shù)； ——考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差及靜載試驗(yàn)超載的系數(shù)； 校驗(yàn)通過。 4.1.4減速器的選擇 因?yàn)槠鹕俣群苄。瑥睦碚撋险f起升載荷動(dòng)載系數(shù)接近于1，現(xiàn)在根據(jù)鐵道部制定報(bào)900t箱梁運(yùn)架設(shè)備技術(shù)條件中的規(guī)定，取。 疲勞計(jì)算的基本載荷為： （4-16） 選擇用4臺(tái)QJRS-D-400，i=100，安裝形式為Ⅶ或Ⅷ，輸出軸的連接形式為平鍵，工作級(jí)別為M5，當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速為710r/min時(shí)，高速軸許用功率為15.5kW，額定輸出轉(zhuǎn)矩21200，輸出轉(zhuǎn)矩安系數(shù)為： （4-17） 實(shí)際工作級(jí)別為M4，許用功率為，輸出功率安系數(shù)為： （4-18） 4.1.5制動(dòng)器的選擇 每套驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)兩個(gè)制動(dòng)器，每一個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： （4-19） 選用YW-200/E30型的制動(dòng)器，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T=135~310，安裝時(shí)調(diào)整，一套起升機(jī)構(gòu)安裝兩臺(tái)制動(dòng)器，使其中一臺(tái)延時(shí)動(dòng)作，就不會(huì)產(chǎn)生太大沖擊。 4.1.6機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間計(jì)算 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： （4-20） 靜轉(zhuǎn)矩： （4-21） 變頻控制的電動(dòng)機(jī)軸上的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： （4-22） 起升質(zhì)量： （4-23） 起升速度： （4-24） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： （4-25） 總的起動(dòng)時(shí)間： （4-26） 本起升速度非常小，故上式第2項(xiàng)之值也非常之小，可忽略不計(jì)，因此機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間為： （4-27） 4.2小車的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)如圖4.2所示，主要包括電動(dòng)機(jī)，聯(lián)軸器，浮動(dòng)軸，制動(dòng)器，減速器，車輪等。 1電動(dòng)機(jī)2聯(lián)軸器3制動(dòng)器4減速器5車輪6聯(lián)軸器7浮動(dòng)軸 圖4-2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 4.2.1運(yùn)行機(jī)構(gòu)的基本參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 起重量： 小車加吊具質(zhì)量： 小車軌道坡度： 小車運(yùn)行速度： 小車軌距：A3 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別：A6 4.2.2運(yùn)行靜阻力 有軌運(yùn)行摩擦阻力： （4-28） 坡道阻力： （4-29） 風(fēng)阻力： （4-30） 起升繩的僵性和滑輪的摩擦阻力： （4-31） 使?fàn)恳K保持一定垂度所需的張力： （4-32） 總的靜阻力： （4-33） 4.2.3電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的靜功率： （4-34） 按穩(wěn)態(tài)負(fù)荷系數(shù)法求平均穩(wěn)態(tài)功率： （4-35） 式中G=1。 電動(dòng)機(jī)選擇的選型為YZP200L-8，額定功率為15kW，額定轉(zhuǎn)速為735r/min，工作制為S3-40%，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為2.8，額定轉(zhuǎn)矩為192。 4.2.4減速器的選擇與計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)減速器的選用： （4-36） 折算為M5時(shí)： （4-37） 選用型號(hào)QJRS-D450-100Ⅲ-P，當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速為710r/min，工作級(jí)別為M5時(shí)，高速軸許用功率22kW，滿足要求，輸出轉(zhuǎn)矩30000，最大允許徑向載荷64000N。 計(jì)算傳遞最大轉(zhuǎn)矩為： （4-38） 安全系數(shù)為： （4-39） 計(jì)算最大徑向載荷： （4-40） 安全系數(shù)： （4-41） 4.2.5連軸器的選擇 安裝在電動(dòng)機(jī)與減速器之間聯(lián)軸器選擇為ML系列梅花形彈性聯(lián)軸器，其計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： （4-42） 選用型號(hào)MLLZ6—2008582.5聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩630。 4.2.6制動(dòng)器的選擇 運(yùn)行機(jī)構(gòu)按滿載、順風(fēng)下坡運(yùn)行制動(dòng)工況和非工作狀態(tài)最大風(fēng)壓作用下空載，這兩種情況中較大的選擇制動(dòng)器。 （1）工作狀態(tài)下制動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿足： （4-43） 式中，，，； ，： 由開上式中第一個(gè)括號(hào)內(nèi)前三項(xiàng)之和小于后兩項(xiàng)之和，說明在工作狀態(tài)下沒有制動(dòng)器也可以。 （2）非工作狀態(tài)下制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： （4-44） 式中，； ； ； ； ； 選用制動(dòng)器型號(hào)為—200/E23，制動(dòng)力矩為135~200，滿足要求。 4.2.7小車車輪的強(qiáng)度計(jì)算 靜輪壓； 動(dòng)輪壓； 空載輪壓； 初定車輪直徑D=700mm； 軌道型號(hào)為QU100； 車輪材料65Mn； 疲勞計(jì)算載荷： （4-45） 車輪踏面點(diǎn)接觸許用載荷： （4-46） 校核通過。 第5章 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1運(yùn)行機(jī)構(gòu)的基本參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 起重量： 整機(jī)自重： 跨度： 大車運(yùn)行速度： 整機(jī)工作級(jí)別：A6 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別：M3 5.2運(yùn)行靜阻力 1有軌運(yùn)行摩擦阻力： （5-1） 式中，D，d——車輪直徑及其與軸承相配合處軸徑； k——車輪沿軌道路的滾動(dòng)摩擦力臂； ——軸承摩擦系數(shù)； c——偏斜運(yùn)行的側(cè)向附加阻力系數(shù)； 2坡道路阻力： （5-2） 3風(fēng)阻力 （5-3） 4總的運(yùn)行靜阻力： （5-4） 5.3電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的靜功率： （5-5） 加速階段消耗的功率，即變頻調(diào)速設(shè)定的起動(dòng)時(shí)間為10~15s，定，那么在加速階段消耗的功率為： （5-6） 考慮電動(dòng)機(jī)短期過載能力，按下式選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率： （5-7） 共有16臺(tái)電動(dòng)機(jī)，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)需大于2.375kW，所以3kW選擇用電動(dòng)機(jī)滿足要求。 5.4減速器的選擇 初選擇斜齒輪—錐齒輪減速器，型號(hào)為KAT107—YEJ3—6P—146.4額定功率3kW，輸出轉(zhuǎn)速6.56r/min，輸出轉(zhuǎn)矩5835，傳動(dòng)比146.4，使用系數(shù)1.33。 5.5緩沖器的選擇 聚氨酯緩沖器主要性能參數(shù)的確定 緩沖行程： （5-10） 需要的緩沖容量A： （5-11） 式中，——換算到車輪踏面的制動(dòng)力，平時(shí)調(diào)整得較松，取=20000N 總的最大緩沖力： （5-12） 選擇用兩個(gè)型號(hào)為JHQ—C—9的緩沖器，單個(gè)參數(shù)：容量1.96，緩沖行程式120mm，緩沖力103kN，可以滿足要求。 5.6車輪與軌道 為了地基投資小，要求輪壓小，大車走行采用48個(gè)輪，輪壓，，車輪直徑D=600mm，軌道型號(hào)為P60。 許用輪壓：根據(jù)大連起重機(jī)廠資料，當(dāng)車輪直徑D=600mm，軌道P43，運(yùn)行速度，工作級(jí)別為M3時(shí)，車輪組最大許用輪壓為24.6t。 疲勞計(jì)算載荷： （5-13） 車輪踏面點(diǎn)接觸許用載荷： （5-14） 式中，當(dāng)軌頂r=300，車輪R=300時(shí)，m=0.338；=