起重机课程设计.doc

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第2章 小车副起升机构计算 2.1 确定传动方案选择滑轮组和吊钩组 按照构造宜紧凑的原则，决定采用下图的传动方案。如图图2-1所示，采用了单联滑轮组.按Q=5t，取滑轮组倍率=2，因而承载绳分支数为 Z=4。吊具自重载荷，其自重为：G=2.0%=0.02200kN=4kN 图2-1 副起升机构简图 2.2 选择钢丝绳 若滑轮组采用滚动轴承， 当=2，查表得滑轮组效率=0.985，钢丝绳所受最大拉力： 按下式计算钢丝绳直径d： d=c=0.096=10.895mm c: 选择系数，单位mm/，选用钢丝绳=1850N/mm，根据M5及查表得c值为0.096。 选不松散瓦林吞型钢丝绳直径d=10mm， 其标记为6W(19)-10-185-I-光-右顺(GB1102-74)。 2.3 确定卷筒尺寸并验算强度 卷筒直径： 卷筒和滑轮的最小卷绕直径： ≥hd 式中h表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数； 查表得：卷筒=18；滑轮=20 卷筒最小卷绕直径=d=1820=360 滑轮最小卷绕直径=d=2020=400 考虑起升机构布置及卷筒总长度不宜太长，滑轮直径和卷筒直径一致取D=400㎜。 卷筒长度：L=1500mm 卷筒壁厚δ=0.02D+(6~10)=[0.02400+(6~10)]mm=14~18mm，取δ=18mm，应进行卷筒壁的压力计算。 卷筒转速=r/min=60r/min。 2.4 计算起升静功率 ==18.17kW 式中η起升时总机械效率=0.894 为滑轮组效率取0.97；为传动机构机械效率取0.94；为卷筒轴承效率取0.99；连轴器效率取0.99。 2.5 初选电动机 ≥G=0.818.17=14.536kW 式中：在JC值时的功率，单位为KW； G：均系稳态负载平数,根据电动机型号和JC值查表得G=0.8。 选用电动机型号为YZR180L-6，=17KW，=955r/min，最大转矩允许过载倍数λm=2.5；飞轮转矩GD=1.5KN.m。 电动机转速=951.9r/min 式中:在起升载荷=49.98kN作用下电动机转速； :电动机同步转速； ,:是电动机在JC值时额定功率和额定转速。 2.6 选用减速器 2.6.1 初选减速器 减速器总传动比：=15.865取实际速比=16。 起升机构减速器按静功率选取，根据=18.17kW，=951.9r/min，=16，工作级别为M5，选定减速器为ZQH50，减速器许用功率[]=31KW。低速轴最大扭矩为M=21000N.m。 减速器在951.9r/min时许用功率[]为[]==29.5kW>17kW 实际起升速度==19.334m/min； 实际起升静功率==18.02kW。 用Ⅱ类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。 2.6.2 验算输出轴端最大容许径向载荷 用Ⅱ类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。 查卷筒的产品目录可知卷筒的自重 2.6.3 验算输出轴的最大容许扭矩 输出轴容许最大扭矩，按大于电动机的最大力矩进行校验 式中 --------电动机实际最大力矩 ---------------电动机最大力矩倍数 ------------------传动比 ---------------减速器传动效率，取0.95 2.7 电动机过载验算和发热验算 过载验算按下式计算： ≥==15.136kW =17KW>15.136kW，此题恰好与=的功率相等。 式中:基准接电持续率时，电动机额定功率，单位为kW； H:系数，绕线式异步电动机，取H=2.1； λm:基准接电持续率时，电动机转矩允许过载倍数，查表得λm取2.5； m:电动机个数； η:总机械效率η=0.894。 发热验算按下式计算: P≥Pз 式中 P:电动机在不同接电持续率JC值和不同CZ值时允许输出功率，单位为kW，按CZ=150，JC值=25%，查表得P=15.393kW； ==14.42kW P=15.363>=14.42kW 经计算过载验算和发热验算通过。 2.8 选择制动器 按下式计算，选制动器： ≥ 式中:制动力矩,单位为N.m； :制动安全系数，查表1-5M5得=2.0； :下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为N.m。 ==143.12N.m η：下降时总机械效率，通常取η≈η≈0.894 ==2143.12=286.24N.m 根据选用=286.24N.m选用YWZ315/30制动器，其额定制动力矩400N.m； 安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩=290N.m。 2.9 选择联轴器 根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩[M]>计算的所需力矩M,则满足要求。 电动机的轴伸：d=55mm(锥形)，长度E=820.5mm； 减速器轴伸：d=50mm(柱形)，长度E=85mm； 浮动轴的轴头：d=45mm， 长度E=84mm。 选取梅花弹性连轴器：型号为MLL6-I-200，[M]=630N.m；GD=6.74=26.8Kg.m；型号为MLL6，[M]=630N.m；GD=1.854=7.4Kg.m。 电动机额定力矩=170N.m 计算所需力矩M=n=1.52.0170=510N.m 式中 n：安全系数取n=1.5； ：刚性动载系数，取＝2.0； [M]=630>M=510N.M 所选连轴器合格。 2.10 验算起动时间 起动时间： = 式中： =1.5+26.8+7.4=35.7kN.m 静阻力矩： ==179.07N.m 电动机启动力矩： =1.7=1.7170=289N.m 平均起动加速度： ==0.32m/s =0.32 m/s<[]=0.4 m/s 经计算电动机启动时间合适。 2.11 验算制动时间 制动时间： = =0.85s ：电机满载下降转速，单位为r/min； ==21000-951.9=1048.1r/min =290N.m =143N.m 平均制动减速器速度 所以制动时间也合适。 2.12 高速轴计算 2.12.1疲劳计算 轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩： 由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径d=45㎜. 因此扭转应力为: 许用扭转应力: 轴材料用45钢, ，； 弯矩： 扭矩： 轴受脉动循环的许用扭转应力： -----考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数; -----与零件几何形状有关,对于零件表面有急剧过度和开键槽及紧配合区段, =1.5~2.5； -----与零件表面加工光洁度有关,对于对于 此处取K=21.25=2.5 -----考虑材料对应力循环不对称的敏感系数,对碳钢,低合金刚，取η=0.2. 安全系数,查表得=1.6 因此，故 通过。 1.12.2 强度验算 轴所受最大转矩：: 式中: -----动力系数,由表查得 =2； 按照额定起重量计算轴受静力矩, 最大扭转应力: 许用扭转应力: 式中: -----安全系数，由表查得=1.6。 故合适. 浮动轴的构造如图（4）所示： 中间轴径, 图2-2 副起升高速传动轴构造图