桥式起重机 起重机运行机构运算论文.docx
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桥式起重机起重机运行机构运算论文
摘要
桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。
普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组。
而桥式起重小车作为起重机重要组成部件，主要包括起升机构、小车架、小车运行机构、吊具等部分。
起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。
本次课程设计主要针对的是桥式起重机的主副起升的电动机、大车结构电动机及其相应的减速器的计算，并进一步对计算出的结果进行验算。
此次课程设计的意义在于为满足起重机长寿命工作，从而对选择电动机和减速器起到一定的数据指导作用。
关键词：
起重机，电动机，减速器
ABSTRACT
Thecranescanbedividedintonormalbridgecranes,simplecranesandmetallurgicalspecialbridgescranes.Normalcranesusuallybyliftingthecarwasrunning,bridges,metalconstructionofbridges.thebridgeinliftingvehiclesasanimportantcomponentofacrane。
Promotionagencies,includingacarandruntheinstitutions,andsoang。
Uppromotionagenciesincludingmotor,thebrake,gearandbeltsandpulleys.Thecurriculumdesignisprimarilydirectedatthebridge,thecranesupthepromotionofthemotors,motorcarsandrelatedstructuresofgear.Andfurthertotheresultshavemade.Thecurriculumdesignistomeetthelongevitywork，Tochoosetheelectricmotorandgearbytheguide.
Keywords：
cranes，motor，reducer
目录
第1章引言·························································1
第2章起重机介绍···················································2
2.1起重机定义······················································2
2.2起重机的类型····················································2
2.3桥式起重机定义··················································2
2.4桥式起重机分类··················································2
第3章电动机和减速器的选择··········································6
3.1电动机和减速器的简介············································6
3.2计算条件························································6
3.3选择起升机构电动机与减速器······································7
3.3.1主起升电动机与减速器的选择····································7
3.3.1.1主起升电动机的选择··········································7
3.3.1.2主起升减速器的选择··········································8
3.3.2副起升电动机与减速器的选择···································10
3.3.2.1副起升电动机的选择·········································10
3.3.2.2副起升减速器的选择·········································11
3.4选择大车运行机构电动机与减速器·································12
3.4.1电动机的选择·················································12
3.4.2减速器的选择·················································15
第4章结论························································18
参考文献··························································19
致谢······························································20
附录·······························································21
外文资料原文·······················································26
译文·······························································29
主要符号表
符号
意义
G
稳态平均系数
g
重力加速度
kd
电动机功率增大系数
η
机构总效率
ic
转速器传动比
第1章引言
起重机械是用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备。
它的出现改变了人类几千年来以手工来搬动重物的状况，现在几个按钮就能完成以前做不到或很难做到的搬运工作，人得到了休息，效率也提高了。
起重机械发展历史悠久，种类日益繁多，应用极为广泛。
当今国民经济的各个部门，如冶金、机械、交通运输、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口、铁路、农场、林区和国防等都离不开起重机械。
随着科学技术的进步和经济建设的发展，日益显现出起重机械作为实现生产过程机械化、自动化、减轻体力劳动强度，提高劳动生产率的特种设备的突出地位。
现代起重机械结构已向大型、精密、高效、多功能、宜人化的机电一体化方向发展。
第2章起重机介绍
2.1起重机定义
起重机（Crane）属于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。
一个工作循环包括：
取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。
2.2起重机的类型
根据其构造和性能的不同，一般可分为轻小型起重设备、桥式类型起重机械和臂架类型起重机三大类。
轻小型起重设备如：
千斤顶、葫芦、卷扬机等。
桥架类型起重机械如梁式起重机、龙门起重机等。
臂架类型起重机如固定式回转起重机、塔式起重机、汽车起重机、轮胎、履带起重机等。
在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。
又称吊车。
属于无聊搬运机械。
起重机的工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。
起重机械按具有的结构的多少、动作繁简的程度及工作性质和用途，可以分为：
1简单起重机械，简单起重机械一般只作升降运动或一个直线方向的移动，只需具备一个运动机构，而且大多数是手动的，包括各种千斤顶、绞车、电葫芦等。
2通用起重机，械通用起重机械除需要一个使物品升降的起升机构外还有使物品作水平方向的直线运动或旋转运动机构，包括通用桥式起重机、龙门起重机、固定旋转式起重机和行动旋转式起重机。
3特殊起重机械，特殊起重机械也是具备两个以上机构的多动作起重机械，专用于某些专业性的工作，构造比前述两类起重机械更为复杂，包括各种冶金专用起重机、建筑专用起重机和港口专用起重机。
2.3桥式起重机定义
桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。
由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。
桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。
它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。
2.4桥式起重机分类
2.4.1通用桥式起重机
通用桥式起重机是指在一般环境中工作的普通用途的桥式起重机。
以下类型的起重机都属于通用桥式起重机。
①通用吊钩桥式起重机
通用吊钩桥式起重机由金属结构、大车运行机构、小车运行机构、起升机构、电器及控制系统及司机室组成。
取物装置为吊钩。
额定起重量为10t以下的多为1个起升机构；16t以上的则多为主、副两个起升机构。
这类起重机能在大多数作业环境中装卸和搬运物料及设备。
②电磁桥式起重机
电磁桥式起重机的基本构造与吊钩桥式起重机相同，不同的是吊钩上挂1个直流起重电磁铁，用来吊运具有导磁性的黑色金属及其制品。
通常是经过设在桥架走台上电动发电机组或装在司机室内的可控硅直流箱将交流电源变为直流电源，然后再通过设在小车架上的专用电缆卷筒，将直流电源用挠性电缆送到起重电磁铁上。
③抓斗桥式起重机
抓斗桥式起重机的装置为抓斗，以钢丝绳分别连接抓斗起升、起升机构、开闭机构。
主要用于散货、废旧钢铁、木材等的装卸、吊运作业。
这种起重机除了起升闭合机构以外，其结构部件等与通用吊钩桥式起重机相同。
④两用桥式起重机
两用桥式起重机有3种类型：
抓斗吊钩桥式起重机、电磁吊钩桥式起重机和抓斗电磁桥式起重机。
其特点是在1台小车上设有两套各处独立的起升机构，一套为抓斗用，一套为吊钩用（或一套为电磁吸盘用一套为吊钩用，或一套为抓斗用一套为电磁吸盘用）。
⑤三用桥式起重机
三用桥式起重机是一种多用的起重机。
其基本构造与电磁桥式起重机相同。
根据需要可以用吊钩吊运重物，也可以在吊钩上挂1个马达抓斗装卸物料，还可以把抓斗卸下来再挂上电磁盘吊运黑色金属，故称为三用桥式起重机。
⑥双小车桥式起重机
这种起重机与吊钩桥式起重机基本相同，只是在桥架上装有2台起重量相同的小车。
这种机型用于吊运与装卸长形物件。
2.4.2专用桥式起重机
①冶金桥式起重机
冶金桥式起重机根据用途可以划分为不同的类型，主要结构基本与通用吊钩桥式起重机相同，取物装置多为专用。
主要用于冶金车间的吊运作业，其起重量很大，最大的可达到数百吨。
②绝缘吊钩桥式起重机
这种起重机结构形式与通用吊钩桥式起重机基本相同。
但是为了防止工作过程中带电设备的电流可经过被吊物传到起重机上，危及司机安全，故要求在吊钩组、小车架、小车轮上设置3道绝缘装置。
主要用于冶炼铝、镁的工厂。
③防爆吊钩桥式起重机
这种起重机的结构形式与通用吊钩桥式起重机基本相同。
但是所用的整套电气设置具有防爆性能。
与钢轨接触的运行车轮要采用不易产生摩擦火花的材料制作，以防止在起重机使用中产生火花引起爆炸或燃烧事故。
主要用于具有易燃易爆物的车间、库房或其他场所。
目前产品规格较多。
2.4.3电动葫芦型桥式起重机
其特点是桥式起重机的起重小车用自行式电动葫芦代替，或者用固定式电动葫芦作起重小车的起升机构，小车运行、大车运行等机构的传动装置也尽量与电动葫芦部件通用化。
因此，与上述通用桥式起重机相比，电动葫芦型桥式起重机虽然一般起重量较小、工作速度较慢、工作级别较低，但其自重轻、能耗较小、易采用标准产品电动葫芦配套，而且对厂房等建筑物的压力较小，建筑和使用经济性都较好。
①电动梁式起重机
其特点是用自行式电动葫芦替代通用桥式起重机的起重小车，用电动葫芦的运行小车在单根主梁的工字钢下突缘上运行，跨度小时直接用工字钢作主梁，跨度大时可在主梁工字钢的上面再作水平加强，形成的组合断面主梁。
其主梁可以是单根主梁，也可以是两根主梁，其桥架可以是像通用桥式起重机那样通过运行装置直接支撑在高架轨道上，也可以通过运行装置悬挂在房顶下面的架空轨道上。
②电动葫芦桥式起重机
其特点是采用固定式电动葫芦装在小车上作起升机构，小车运行机构也多采用电动葫芦零部件作成简单的构造形式，小车也极为简便轻巧，其整体高度小，小车及桥架自重轻、重心低、有很广泛的使用适应性。
桥式类型起重机的大致分类
图2-1
第3章电动机和减速器的选择
3.1电动机和减速器的简介
电动机是一种旋转式机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子，其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动，这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。
它是将电能转变为机械能的一种机器。
通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。
电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。
电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。
由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。
在起重机中也占有特别重要的位置
减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。
选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。
起重机的升起、运行、回转和电动臂架变幅机构中都要使用减速器。
各个机构的共同特点是周期性工作，承受间歇性载荷。
起升机构和电动飞平衡臂架变幅机构使用的减速器，齿轮单面受力。
运行机构和回转机构的减速器是双面受力的，而且起动制动的惯性比较大。
减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。
在起重机中也特别重要。
3.2计算条件
（1）跨度、额定起重量
桥机跨度L=25.5m
主钩额定起重量Gz=20T
副钩额定起重量Gf=5T
（2）起升高度
主钩起升高度12m
副钩起升高度14m
（3）工作级别
起重机工作级别A5
（4）运行起升速度
大车运行速度V1=87.6m/min
小车运行速度V2=44.6m/mim
主钩起升下降速度V3=7.2m/min
副钩起升下降速度V4=19.5m/min
（5）整车自重（含小车）G1=37T
小车自重G2=6977kg
（6）机构接电持续率JC%=25%
3.3选择起升机构电动机与减速器
选择附图1所示吊钩组，其质量Gd=219Kg
3.3.1主起升电动机与减速器的选择
3.3.1.1主起升电动机的选择
电动机的静功率：
Pj1=G（Gz+Gd）V3/（60*102η）公式
（1）
=（20000+219）*7.2/（60*102*0.85）=28Kw
式中G--稳态平均系数，可由表1查得，取G=1
g--重力加速度，取g=9.8m/s2；
η--机构总效率，取η=0.85；
Gz--主钩额定起重量；
表3—1稳态负载平均系数
G1
G2
G3
G4
0.7
0.8
0.9
1.0
初选电动机功率：
N=kdPj1=0.85*28=23.8Kw公式
（2）
式中kd—电动机功率增大系数，取Kd=0.85
由附表1选用电动机，由小车工作级别为A5，JC%=25%，可查的Cz=150则可查得选用电动机的型号为YZR225M-8,其允许输出功率容量P=24.1Kw。
转速ni=708r/min
按照等效功率法，求JC=25%时的等效功率
Px=KnYPj1=0.75*0.85*28=17.8Kw公式（3）
式中Kn--工作级别系数，取Kn=0.75
Y--系数，取Y=0.85
由以上结果Px3.3.1.2主起升减速器的选择
卷筒转速
nj=V3ih/πDt=（7.2*3）/（3.14*0.414）=16.6r/min公式（4）
式中ih查得，取ih=3
表3-2桥式与龙门式起重机常用倍率
起重量（t）
3
2
8（10）
12
16
20
32
50
80
100
125
160
200
250
倍率ih
1
2
3
3
3
3
4
4
5
6
6
6
8
8
转速器传动比：
ic=
=
=42.6公式（5）
查附表2选ZQ-250-Ⅱ减速器，当工作类型为重级，传动比i0=40.17
实际起升速率
Vs=V3
=7.2*
=7.6m/min公式（6）
误差e：
e=
*100%=
*100%=5.6%公式（7）
实际所需等效功率：
Ps=Px*
=17.8*
=18.8Kw≤P=24.1Kw公式（8）
输出轴最大径向力：
Rmax=
（aSmax+Gj）≤[R]公式（9）
式中aSmax=2*17290=34580N=34.58KN—卷筒上卷绕钢丝绳引起的载荷；
Gj=4.56KN—卷筒及轴自重；
[R]=20.5KN—ZQ250减速器输出轴端最大允许径向载荷。
∴Rmax=
（34.58+4.56）=19.57KN<[R]=20.5KN
由[1]公式（6-17）得输出轴最大扭矩：
Mmax=（0.7~0.8）ψmaxMei0′η0≤[M]
式中Me=9750
=9750
=218
Nm—电动机轴额定力矩；
ψmax=2.8—当JC=25%时电动机最大力矩倍数，由附表3查出；
η0=0.95—减速器传动效率；
[M]=26500Nm—减速器输出轴最大容许转矩，由附表4查得。
∴Mmax=0.8*2.8*218*40.17*0.95=18635Nm<[M]=26500Nm
由上计算，所选减速器能满足要求。
3.3.2副起升电动机与减速器的选择
3.3.2.1副起升电动机的选择
电动机的静功率：
Pj2=G（Gf+Gd）gV4/（60*102η）=（5000+219）*19.5/（60*102*0.75）=19Kw
式中G--稳态平均系数，取G=1；
g--重力加速度，取g=9.8m/s2；
η--机构总效率，取η=0.85
Gf--副钩额定起重量；
Gd--吊钩组重量；
初选电动机功率：
N=kdPj2=0.75*19=14.6Kw公式（10）
式中kd—电动机功率增大系数，取Kd=0.75
由附表1选用电动机，由小车工作级别为A5，JC%=25%，可查的Cz=150则可查得选用电动机的型号为YZR180L-6,其允许输出功率容量P=15.4kw。
ni=711r/min
按照等效功率法，求JC=25%时的等效功率：
Px=KnYPj2=0.75*0.85*14.6=9.3Kw公式（11）
式中Kn--工作级别系数，取Kn=0.75
Y--系数，取Y=0.85
由以上结果Px3.3.2.2副起升减速器的选择
卷筒转速：
nj=V4ih/πDt=（19.5*3）/（3.14*0.414）=45r/min公式（12）
式中ih（转速器传动比）
ic=
=
=15.8公式（13）
查附表2选ZQ-250-Ⅵ减速器，当工作类型为重级，传动比i0=15.75
实际起升速率
Vs=V3
=7.2*
=7.22m/min公式（14）
误差：
e=
*100%=
*100%=0.2%公式（15）
实际所需等效功率
Ps=Px*
=9.3*
=9.33Kw≤P=15.4K公式（16）
输出轴最大径向力：
Rmax=
（aSmax+Gj）≤[R]
式中aSmax=2*17290=34580N=34.58KN—卷筒上卷绕钢丝绳引起的载荷；
Gj=4.66KN—卷筒及轴自重；
[R]=20.5KN—ZQ500减速器输出轴端最大允许径向载荷。
∴Rmax=
（34.58+4.56）=19.57KN<[R]=20.5KN
由[1]公式（6-17）得输出轴最大扭矩：
Mmax=（0.7~0.8）ψmaxMei0′η0≤[M]
式中Me=9750
=9750
=218
Nm—电动机轴额定力矩；
ψmax=2.8—当JC=25%时电动机最大力矩倍数，由附表3查出；
η0=0.95—减速器传动效率；
[M]=26500Nm—减速器输出轴最大容许转矩，由附表4查得。
∴Mmax=0.8*2.8*218*40.17*0.95=18635Nm<[M]=26500Nm
由上计算，所选减速器能满足要求。
3.4选择大车运行机构电动机与减速器
3.4.1电动机的选择
满载时，最大轮压：
Pmax=
公式（17）
=
=207136N
空载时，最小轮压：
Pmin=
公式（18）
=
=72216N
车轮踏面疲劳计算载荷：
Pt=
=
=162163N公式（19）
选择车轮直径D=800mm
摩擦总阻力矩：
Mm=β*（Gz+G1）g（k+（μ*d）/2）公式（20）
式中Mm---摩擦总阻力矩
β---附加阻力系数取β=1.5Gz---起重量
G1---起重机自重
K---滚动摩擦系数查得K=0.0007
μ---轴承摩擦系数查得μ=0.02
d---轴承内径查得直径800车轮轴承内径d=150mm
当满载时，摩擦总阻力矩：
Mm1=β*（Gz+G1）g（k+（μ*d）/2）公式（21）
=1.5*（20000+37000）*9.8*（0.0007+0.02*
）
=1843N/m
运行摩擦阻力：
Pm1=
=
=4607.5N公式（22）
当空载时，摩擦总阻力矩：
Mm2=β*（Gz+G1）g（k+（μ*d）/2）公式（23）=1.5*37000*9.8*（0.0007+0.02*
）
=1196N/m
运行摩擦阻力：
Pm2=
=
=2990N公式（24）
电动机静功率：
Pj3=
=
=3.9Kw公式（25）
式中Pm1--满载时运行摩擦阻力；
V1--大车运行速率；
η--机构效率，取η=0.85；
M--电动机台数；
初选电动机功率：
N=KdPj3=3.9*1.3=5.1Kw公式（26）
由附表1选用电动机YZR160M1-6，其在JC%=25%时允许输出容量P=5.83Kw转速n1=921r/min等效功率
Nx=K25yPj3=0.75*1.3*3.9=3.8Kw公式（27）
式中K25--工作级别系数，当JC%=
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