20t桥式起重机起升机构-课程设计

1 起升机构方案的选择

起升机构一般由驱动装置(包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等)、钢丝绳卷绕装置(包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮)、取物装置和安全保护装置组成。电动机驱动是起升机构的主要驱动方式。当起重量在50t以下时，常见的桥式起重机的起升机构布置方式如图1所示；

1-电动机；2-联轴器；3-传动轴；4-制动器；5-减速器；6-卷筒；

7-轴承座；8-平滑滑轮；9-钢丝绳；10-滑轮组；11-吊钩

图1起升机构配置方案

当起重量在20-30t时，常见的起升机构钢丝绳卷绕如图2所示。采用双联滑轮组，滑轮组倍率m=4。

图2 钢丝绳卷绕示意图

2 起升机构设计计算

2.1 钢丝绳、滑轮和卷筒直径的确定 2.1.1 钢丝绳的计算与确定

采用双联滑轮组，按t Q 20=，查取滑轮组倍率m =4； 钢丝绳所受最大拉力（载荷）：

N Z P S Q 26020

98.08204000

max =⨯=

=

滑

η

（式1） 式中 Q P ——最大载荷，

()()N g Q Q P G Q 2040001040020000=⨯+=+=

其中 kg Q Q G 40002.0==；

Z ——悬挂吊重的钢丝绳分支数，8422=⨯==m Z ； 滑η——滑轮组效率，滑η=0.98； 所选钢丝绳的直径应满足：

max S C d ≥ （式2） 260201.0=

mm 1.16=

式中 d ——钢丝绳直径；

m ax S ——钢丝绳最大静工作拉力；

C ——选择系数，根据《起重机械》表2-4，()

N mm C /1.0=； 取钢丝绳直径mm d 18=，捻向：交互捻；选择钢丝绳型号为： 178167019618ZS S NAT +⨯ 119 19968918/-T GB

2.1.2 滑轮和卷筒直径的确定

按钢丝绳中心来计算滑轮与卷筒的最小直径：

hd D =min ； （式3） 式中 min D ——按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的最小直径；

d ——钢丝绳直径；

h ——与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据《机械设计手册》

表8.1-61，对滑轮1h =20，对卷筒2h =18；

根据(式1-3)，得

滑轮 mm d h D 36018202min =⨯==；

取动滑轮直径(滑轮槽底直径)mm D 450=，平衡滑轮()D D 8.0~6.0=平。取

mm D D 3604508.08.0=⨯==平。

卷筒 mm d h D 32418181min =⨯==；

2.2 吊钩滑轮组的选择和验算 2.2.1.吊钩的选择

吊钩尾部螺纹直径的确定, []σπϕϕσ≤=

=

2

1

224d P F

P Q

Q

[]

75

.5814.3204000

09.14421⨯⨯⨯=

≥

σπϕQ

P d

mm 4.69= （式4） 式中 Q P ——最大其中载荷；

2ϕ——起动动载系数，由《起重机械》表1-9确定 09.12=ϕ； F ——螺纹根部面积； 1d ——螺纹根部直径； []σ——许用应力，[]n

s

σσ=

，4=n ；选等级强度为M ，则a s MP 235=σ，

[]a MP 75.58=σ；

采用短型吊钩组，根据额定起重量t Q 20=和工作类型M5来选择直柄单钩LM16 —MGB/T10051.1—1988，吊钩材料为DG20,螺纹外径mm d 80=，螺纹根部直径mm d 691=。

2.2.2 吊钩螺母的计算

螺母高度不得小于H ，

()

()

mm d d t

P H Q 51.830

69-803.1410

2000004422212=⨯⨯⨯⨯=

-=

π （式5）

式中 t=10mm ——螺距；

p ——许用挤压应力，钢对钢MPa p 35~30=（螺母材料45号钢）

；

公制螺母的高度 mm d 96802.11.2H =⨯==； 考虑放止动垫片的尺寸取螺母高度：mm 100H =；

螺母外径：mm d D 144801.8 1.8=⨯==外。

2.2.3止推轴承的计算

对于颈部直径mm d 80=的吊钩选轻系列单列止推轴承8317，取静负荷容量

N C o 340000=。

轴承的计算载荷应等于或小于其静负荷容量：

0Q 2448002040002.1C N P R Q <=⨯==安计 （式6）

2.2.4 吊钩横梁的计算

图3 吊钩横梁计算简图

采用45号钢制造，强度极限MPa b 610=σ，屈服极限MPa s 430=σ，耐久极限 MPa 2501=-σ。

假设横梁上作用集中载荷，计算弯曲应力，此外还认为剪切力对弯曲应力影响不大，按结构布置确定计算尺寸，即靠边两个滑轮轴线间的距离mm l 240=，横梁中间宽度mm B 160=，拉板厚度mm 30=δ，横梁的计算载荷244800N =计Q （也是止推轴承的计算载荷）。

中间截面A-A 的最大弯曲应力

()5

.25.122s h d B l Q W M σσ≤-==

计

()s

d B l

Q h σ25.25.1-⨯≥

计=

()430

85160240

2448005.25.1⨯-⨯⨯⨯

mm 7.82= （式7） 式中 h ——横梁高度；

2d ——轴孔直径，()mm d d 855805212=+=-+=； 取 mm h 100=。

轴孔1d 的平均挤压应力 []be be d Q σδσ≤=

12计 86

302244800

21⨯⨯=

≥

s

Q d δσ计

mm 4.47= （式8） 式中 []be σ——许用挤压应力，[]MPa s

be 865

==σσ；

δ——拉板厚度，mm 30=δ 取mm d 601=。

2.2.5 滑轮及滑轮轴承的选择

由钢丝绳直径mm d 81=绳，动滑轮直径mm 504D =滑，选择滑轮的型号为滑轮1997.365JB /T900545081A ——⨯。 滑轮用内轴套和隔环:

内轴套：19995.4110JB /T900T65—⨯； 隔环；199905.4H140JB /T90—； 滑轮轴承：46216；

滑轮挡盖：1999005.4AG140JB /T9—。

2.3 卷筒的计算

2.3.1 卷筒的基本尺寸

取卷筒（按槽底计算）直径mm 605D =；

卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算）mm 785D =卷；

卷筒长度

100)6040745(2)(2310+++⨯=+++=光L L L L L s

mm 1790= （式9）

式中 0L ——卷筒上有螺旋槽部分长