双梁桥式起重机设计说明书

设计题目
12.5/3.2T双梁桥式起重机设计计算主要设计参数：
小车主钩副钩
起重量50t 10t
起升高度12m 16m
起升速度9m/min 16m/min
起升机构工作级别M5
小车自重15.5t~18.5t
运行机构工作级别M5
小车运行速度40-45m/min
轨距2500mm
轮距3400mm
大车
跨度31.5m
运行速度80m/min
运行机构工作级别Ｍ5
桥式起重机概述
桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。

桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就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。

桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。

桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱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、桥架金属结构组成。

起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。

起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。

电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。

小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。

起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。

中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。

起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。

当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。

桥架的金属结构由主粱和端粱组成，分为单主粱桥架和双粱桥架两类。

单主粱桥架由单根主粱和位于跨度两边的端粱组成，双粱桥架由两根主粱和端粱组成。

主粱与端粱刚性连接，端粱两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。

主粱上焊有轨道，供起重小车运行。

桥架主粱的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。

箱形结构又可分为正轨箱形双粱、偏轨箱形双粱、偏轨箱形单主粱等几种。

正轨箱形双粱是广泛采用的一种基本形式，主粱由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。

偏轨箱形双粱和偏轨箱形单主粱的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主粱是由一根宽翼缘箱形主粱代替两根主粱，自重较小，但制造较复杂。

四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走
台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。

空腹桁架结构类似偏轨箱形主粱，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形粱外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。

二、桥式起重机分类
1、普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。

起重量可达五百吨，跨度可达60米。

2、简易梁桥式起重机又称粱式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。

桥架主粱是由工字钢或其他型钢和板钢组成的简单截面粱，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字粱的下翼缘上运行。

桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂粱式起重机。

3、冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。

这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。

主要有五种类型。

4‘铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。

主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作。

5、夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上。

6、脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。

小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。

7、加料起重机：用以将炉料加到平炉中。

主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。

主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。

副小车用于修炉等辅助作业。

8、锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件。

主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件。

第一章：小车主起升机构构计算:
1.1）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1-1的传动方案.如图所示,采用了双联滑轮组.按Q=50t,由表8-2查取滑轮组倍率h i =5 因而承载绳分支数为 Z=2h i =10
图1.1 起升机构传动方案
查表15-15选型号G15吊钩组,得其自重为G=1050Kg; 两动滑轮组间距 A=112mm
1.2）选择钢丝绳
若滑轮组采用滚动轴承, 当h i =5,查表8-4得滑轮组效率h
=0.97
钢丝绳所受最大拉力:
max
2h h
Q G s i =
500001050
250.97
=5263kg
查表5-3得当工作级别为M5时,安全系数K=5.5.
钢丝绳选用线接触6W(19)型钢丝绳,其破断拉力换算系数=0.85 钢丝绳的计算钢丝绳破断拉力总和b s
max b
k
S s =
5.5
52630.85
34054.7kgf
由表12-10选择钢丝绳6W(19)公称抗拉强度170Kgf/2mm ,直径d=22.5mm 其钢丝绳破断拉力总和[S]=36000Kgf, 标记如下:
钢丝绳6W(19)-22.5-170-Ⅱ-光-右交(GB1102-74)
1.3）确定滑轮主要尺寸 滑轮的许用最小直径:
D ≥d(e-1)=22.5(25-1)=540㎜
式中系数e=25由表12-2中查得.由表13-2中选用标准滑轮D=600;由附表取平衡滑轮直径D=0.6D=360㎜;由附表查得两种滑轮的绳槽部分的尺寸
1.4）确定卷筒尺寸并验算强度 卷筒直径:
D ≥d(e-1)=25(22.4-1)=540㎜
选用D=600㎜.由图册查得绳槽螺距t=25㎜. 卷筒长度:
1
120005242
2
4
25112 3.14622.5
h Hi L
Z t
L D
=1946.8mm 取L=2000㎜
式中:0Z :附加安全系数,取0Z =2;
1L :卷筒重要不切槽部分长度,取等于吊钩组两工作动滑轮的间距,即1L =A=112㎜,实
际长度在绳偏斜角允许范围内似的增减;
0D :卷筒的计算直径D=D+d=622.5㎜. 卷筒壁厚:
=0.02D+(610)=0.02600+（6~10）=18~22mm
取=20mm 卷筒的压应力验算:
2max .max
52631052
1529.4/2.0 2.5
y y
s kgf cm t
对于HT15-33铸铁材料,抗压强度极限26500/by
kgf cm ,
抗拉强度极限为
21500/b
kgf cm .
故许用压应力为：
4.25
by
y
265001529.4/4.25
kgf cm
故强度足够.
由于卷同长度L>3D,尚应计算弯矩产生的拉应力(弯矩图示于图1-2):
图1.2 卷筒弯矩图
w
l
M W
卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中央时:
1
max max
2w
L L M S l
S
=(200011.2)
5263
496827.2.2kgf cm
卷筒断面系数: 4
4
0.1i D D W
D
=4
4360540.1
742860
cm
式中:D 为卷筒外径,取D=600㎜;
i D 为卷筒内径,i D = 2
6022054D cm
由此可得:
w l
M W =2496827.2
66.89/7428
kgf cm
合成应力:
'max l
l
y y
=2
300
66.89
1052273.16/1530
l
kgf cm
式中许用拉应力：
2300/5
l
l
kgf cm
1.5）初选电动机 计算静功率:
010260j
Q G v N =
(500001050) 5.9
57.89102600.85
kw
式中
:-------机构的总效率,取=0.85
(注:一般规定在初选电动机时取=0.80~0.85.因
h
j
,卷筒效率
j
=0.96~0.98;
减速器效率0
=0.94,故对于一般无开式齿轮的传动效率.所以取=0.85比较合适.)
电动机的计算功率:
e
d j N k N =0.8557.89
48.21kw
式中:系数d k 由表8-10中查得,对于工作级别为M5的桥式起重机,取0.85 查表5-1-13选用电动机YZR-315S-10, 其2
21
40%
55,580..,7.22.e d
N kw n r p m GD kgf m
按照等效功率法求得:当JC%=40时,所需的等效功率
40
0.557.890.88
25.47j
Nx
K N kw
式中:40k 工作类型系数
,查表8-16得，当工作级别为M5时取0.5 系数,根据
q
g
t t 值查得.
起重机构平均起动时间与平均工作时间的比值,由图8-34查得当
q g
t t = 0.1 时, =0.88
由以上计算结果可知,初选电动机能满足发热条件,即
x e N N 25.4750kw
kw
1.6）选用标准减速器 卷筒转速: 0
5.9515..3.140.6225
h j
vi n r p m D
减速器总传动比:158038.6715
o
j
n i n
查表3-10-6选QJS-500减速器,当工作级别为M5时，许用功率N =62.0KW ； '0
40i
；
自重g G =1350kg,输入轴端直径1d =55mm,轴端长1l =110mm 。

1.7)验算实际起升速度和实际所需功率 实际起升速度:
0'
'
i i v v 38.675.9
5.7/min 40
m
误差:
'100%v v
v =
5.9 5.7
100%
3%5.9
[]=15%
实际所需等效功率:
'
'
x
x v N N v =25.475.7124.6
40%
49.215.9
e N kw
1.8)校核减速器输出轴强度 1:输出轴最大径向力:由中公式
max
max 1
2
j
R aS G R
式中:max aS 卷筒上卷绕钢丝绳引起的载荷;
j G 卷筒轴及自重,参考附表决定;
R 减速器输出轴端最大容许径向载荷,由表3-3-8查得R <9300kgf. 因此:
max
1
(252631713)6174.593002
R kg kgf
R
kgf
通过。

2:输出轴最大扭矩:由公式
'
max
max
00
0.70.8
e M M i M
式中:(40%)1(40%)
975
e e N M n =49.21975
82.72.580
kgf m ------电动机的额定力矩;
max
当JC%=40时电动机最大力矩倍数,由表5-1-13查得
max
=3.1;
=0.95减速器传递效率;
M =42500kgf.m
因此max M =(0.7~0.8) 3.182.72400.956601~7544M
由以上计算可知所选减速器能满足要求. 1.9)选择制动器 所需制动力矩:
00'
'
02z z j
z
h Q
G D M k M k i i
(500001050)0.6225
1.75
0.852540
118.2.kgf m
式中:z k 制动安全系数,由表8-17查得z k =1.75.
由表3-12-7选用2YWZ 400/50制动器,其额定制动力矩ez M =100kgf.m; 制动轮直径z D =400mm;制动器重量z G 97kg.
1.10)选择联轴器 高速轴的计算扭矩:
js
el M M n =2 1.682.72
264.7.kgf m
式中:
1
等效系数,查表得2;
n 安全系数,查表得n =1.6;
el M 相应于机构值的电动机额定力矩换算到高速轴上的力矩.
40%1(40%)
975
e el
N M n =49.21975
82.72.580
kgf m
由表5-1-13查得YZR315S-10电动机轴端为圆柱形d=95㎜,l=170㎜.
由表3-10-6查得QJS-500减速器的高速轴端为圆锥形d=55㎜,l=110㎜. 从表3-12-7中选用CLZ 4齿形联轴器,最大允许扭矩max
M =560kgf.m,
飞轮矩2()l GD =0.92.kgf m ,重量l G =36.4kg. 初选浮动轴的轴端为圆柱形d=55㎜,l=110㎜.
从表3-12-8中选用一个带制动轮的直径为400㎜的齿形联轴器,最大允许扭矩
max
M
=315kgf.m,飞轮矩2
()z GD =25.2.kgf m ,重量z G 67kg. 浮动轴轴端直径d=55㎜,l=110㎜. 1.11)验算起动时间 起动时间:
2
2
001
1
2
()()375q
q j
Q
G D n t c GD i
M M
式中:22221()()()d
l
z
GD GD GD GD
27.220.9 5.2
13.32.kgf m
静阻力矩:
00()2j
Q G D M i =
(500001050)
150.15.25400.85
kgf m
平均起动力矩:
(40%)1(40%)
1.5 1.5975
e q
e
N M M n 1.5 49.21
975
124.08.580
kgf m
因此,
q
t 2
2
580
(500001050)0.622511.513.32
375(124.08150.15)
(540)0.85
0.94s
对于3~80t 通用桥式起重机1~2sec q
t 此处q
t 1sec 可在电气设计时,增加起动电阻,
延长实际起动时间,故所选电动机合适. 1.12)验算制动时间 制动时间:
22
001
1
'
2
()()375()
z
ez
j Q
G D n t C GD M M i
式中:'000
()2j h Q
G D M i i (500001050)0.6225
0.85
67.54.2540
kgf m
因此：
22
001
1
'2
()()375()
z
ez
j Q
G D n t C GD M M i
2
2
580
(500001050)0.62251.1513.32
0.85375(10067.54)
(540)
0.75
当12/min 1.0sec.z z
z v m t t t 时，因为时,故合适.
1.13)高速轴计算 1.疲劳计算:
轴受脉动扭转载荷,其等效扭矩:
1
e
M
M 282.72165.44.kgf m
式中:
1
等效系数,由表查得
1
=2.
e M 相应于季候工作类型的电动机额定力矩传至计算轴的力矩.
(40%)1(40%)
975
e e
N M n 49.21
975
82.72.580
kgf m
由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径d=55㎜. 因此扭转应力为:
23
16544497.2/0.25n
M kgf cm W
许用扭转应力:1
21ok
K
n
轴材料用45钢,
23000/,s
kgf cm ，
23000/,s
kgf cm
21
0.22
1320/,
s
kgf cm 20.6
1800/s
s
kgf cm
x m K
k k -----考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数;
x k -----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,
x k =1.5~2.5；
m
k -----与
零
件
表
面
加
工
光
洁
度
有
关
,对
于
5; 1.15~1.2,3, 1.25~1.35m
m
k k 对于.
此处取K=2 1.25=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=0.2.
n 安全系数,查表得n =1.6. 因此221320[]
611.1/(2.50.2) 1.6
ok kgf cm
故
n ok
通过.
2．静强度计算:
轴的最大扭矩:
II
CII
j M M =2150.15
300.3kgf
式中:
cII
-----动力系数,由表2-5查得,因轴的工作速度较高,取2cII
；
j M 按照额定起重量计算轴受静力矩,由上节计算得
最大扭转应力:
2max
3
30030902.48/0.2 5.5II M kgf cm W
许用扭转应力:21800[]1125/1.6
s
II
II
kgf cm n
式中:II n -----安全系数，由表2-21查得II n =1.6。

max
[]II 故合适.
浮动轴的构造如图1-3所示, 中间轴径1
d 1
(5~10)55(5~10)
60~65,65d mm d mm 取,
图1.3 浮动轴
第二章：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2-1的传动方案.如图所示,采用了双联滑轮组.按Q=10t,由表8-2查取滑轮组倍率h i =3 因而承载绳分支数为 Z=2h i =6
图2.1 副起升机构传动方案
查表15-15选型号G15吊钩组,得其自重为G=161Kg; 2.2)选择钢丝绳
两动滑轮组间距 A=77mm
若滑轮组采用滚动轴承, 当h i =3,查表8-4得滑轮组效率h
=0.985
钢丝绳所受最大拉力:
0max
2h h Q G s i = 10000161
1719.3230.985
kgf
查表5-3得当工作级别为M5时,安全系数K=5.5.
钢丝绳选用线接触6W(19)型钢丝绳,其破断拉力换算系数=0.85 钢丝绳的计算钢丝绳破断拉力总和b s
max b
k S s =
5.5
1719.311124.90.85
kgf
由表12-10选择钢丝绳6W(19)公称抗拉强度155Kgf/2mm ,直径d=13.5mm 其钢丝绳破断拉力总和[S]=11500Kgf, 标记如下:
钢丝绳6W(19)-13.5-155-Ⅱ-光-右交(GB1102-74) 2.3)确定滑轮主要尺寸 滑轮的许用最小直径:
D≥d(e -1)=13.5(25-1)=324㎜
式中系数e=25由表12-2中查得.由表13-2中选用标准滑轮D=400mm;由附表取平衡滑轮直径D=0.6D=250㎜;由附表查得两种滑轮的绳槽部分的尺寸 2.4)确定卷筒尺寸并验算强度 卷筒直径:
D≥d(e -1)=13.5(25-1)=324㎜
选用D=400㎜.由图册查得绳槽螺距t=16㎜. 卷筒长度:
1
160003242
2
4
16
77 3.14423.5
h Hi L
Z t
L D
=1452mm
取L=1500㎜
式中:0Z :附加安全系数,取0Z =2;
1L :卷筒重要不切槽部分长度,
取等于吊钩组两工作动滑轮的间距
,即1L =A=77㎜,实际
长度在绳偏斜角允许范围内似的增减;
0D :卷筒的计算直径D=D+d=413.5㎜. 卷筒壁厚:
=0.02D+(610)=0.02400+（6~10）=14~18mm
取=15mm 卷筒的压应力验算:
2max .max
1719.3716
1529.4/1.5 1.6
y y
s kgf cm t
对于HT15-33铸铁材料,抗压强度极限
26500/by
kgf cm ,抗拉强度极限为
21500/b
kgf cm .
故许用压应力为：
4.25
by
y
265001529.4/4.25
kgf cm
故强度足够.
由于卷同长度L>3D,尚应计算弯矩产生的拉应力(弯矩图示于图2-2):
图2.2 卷筒弯矩图
w
l
M W
卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中央时:
1
max max
2w
L L M S l
S
=(1507.7)
1719.3
122328.2.2
kgf cm
卷筒断面系数:
4
4
0.1i D D W
D
=4
4340370.1
171540
cm
式中:D 为卷筒外径,取D=400㎜;
i D 为卷筒内径,i D = 2
4021537D cm
由此可得:
w l
M W =2122328.2
71.33/1715
kgf cm
合成应力:
'max
l
l
y y
=2
300
71.33
716211.72/1530
l
kgf cm
式中许用拉应力： 2300/5
l
l
kgf cm
2.5)初选电动机 计算静功率:
010260j
Q G v N =
(10000161)13.2
25.78102600.85
kw
式中:
-------机构的总效率,取=0.85
(注:一般规定在初选电动机时取=0.80~0.85.因
h
j
,卷筒效率
j
=0.96~0.98;
减速器效率0
=0.94,故对于一般无开式齿轮的传动效率.所以取=0.85比较合适.)
电动机的计算功率:
e
d j N k N =0.825.78
20.63kw
式中:系数d k 由表8-10中查得,对于工作级别为M5的桥式起重机,取0.8 查表5-1-13选用电动机YZR-200L-6, 其2
21
40%26,1000..,0.55.e d
N kw n r p m GD kgf m
按照等效功率法求得:当JC%=25时,所需的等效功率
25
0.7525.780.87
16.82j
Nx
K N kw
式中:25k 工作类型系数
,查表8-16得，当工作级别为M5时取0.5 系数,根据
q
g
t t 值查得.
起重机构平均起动时间与平均工作时间的比值,由图8-34查得当
q g
t t = 0.1 时, =0.87
由以上计算结果可知,初选电动机能满足发热条件,即
x
e N N 25.4750kw
kw
2.6)选用标准减速器 卷筒转速: 0
13.5331.19..3.140.4135
h
j
vi n r p m D
减速器总传动比:1100032.0631.19
o
j
n i n
查表3-10-6选QJS-280减速器,当工作级别为M5时，许用功率N =23KW ； '0
31.5i
；
自重g G =330kg,输入轴端直径1d =48mm,轴端长1l =110mm 。

2.7)验算实际起升速度和实际所需功率 实际起升速度:
0'
'
i i v v =32.0613.213.44/min 31.5m
误差:
'100%v v
v
=
13.4413.2
100%
2%
13.2
[]=15%
实际所需等效功率:
'
'
x
x v N N v =13.4416.8217.13
25%
2613.2
e N kw
2.8)校核减速器输出轴强度: 1:输出轴最大径向力:由中公式
max
max 1
2
j
R aS G R
式中:max aS 卷筒上卷绕钢丝绳引起的载荷;
j G 卷筒轴及自重,参考附表决定;
R 减速器输出轴端最大容许径向载荷,由表3-3-8查得R <2100kgf. 因此:
max
1
(21719.3456)1947.321002
R kg kgf
R
kgf 通过。

2:输出轴最大扭矩:由公式
'
max
max
00
0.70.8
e M M i M
式中:(25%)1(25%)
975
e e N M n =2697525.35.1000
kgf m ------电动机的额定力矩;
max
当JC%=25时电动机最大力矩倍数,由表5-1-13查得
max
=2.8;
=0.95减速器传递效率;
M =7500kgf.m
因此max M =(0.7~0.8) 2.825.3531.50.951486.85~1699.26M
由以上计算可知所选减速器能满足要求. 2.9)选择制动器 所需制动力矩:
00 '
'
2
z z j z
h
Q G D
M k M k
i i
(10000161)0.4135
1.750.85 1.7518.9
2331.5
33.07.
kgf m
式中:
z
k制动安全系数,由表8-17查得
z
k=1.75.
由表3-7-19选用
2
YWZ300/25制动器,其额定制动力矩
ez
M=320kgf.m;
制动轮直径
z
D=300mm;制动器重量
z
G=60kg.
2.10)选择联轴器
高速轴的计算扭矩:
js el
M M n=2 1.625.3581.12.
kgf m
式中:
1
等效系数,查表得2;
n安全系数,查表得n=1.6;
el
M 相应于机构值的电动机额定力矩换算到高速轴上的力矩.
25%
1(25%)
975e
el
N
M
n
=
26
97525.35.
1000
kgf m
由表5-1-13查得YZR-200L-6电动机轴端为圆柱形d=60㎜,l=140㎜.
由表3-10-5查得QJS-250减速器的高速轴端为圆锥形d=45㎜,l=110㎜.
从表3-12-7中选用CLZ
3
齿形联轴器,最大允许扭矩
max
M=315kgf.m,
飞轮矩2
()
l
GD=0.122
.
kgf m,重量
l
G=25.4kg.
初选浮动轴的轴端为圆柱形d=45㎜,l=110㎜.
从表3-12-8中选用一个带制动轮的直径为300㎜的齿形联轴器,最大允许扭矩max
M=315kgf.m,飞轮矩2
()
z
GD=2
1.8.
kgf m,重量
z
G=39kg.
浮动轴轴端直径d=45㎜,l=110㎜.
2.11)验算起动时间
起动时间:
2
2
001
1
2
()()375q
q j
Q
G D n t c GD i M M
式中:22221()()()d
l
z
GD GD GD GD
20.550.12 1.8
2.47.kgf m
静阻力矩:
00()2j
Q G D M i =
(10000161)26.15.2331.50.85
kgf m
平均起动力矩:
(25%)1(25%)
1.5 1.5975
e q e
N M M n 1.5 26
975
38.03.1000
kgf m
因此,
q
t 2
21000
(10000161)0.413511.5 2.47
375(26.1538.03)
(331.5)0.85
0.69s
对于3~80t 通用桥式起重机1~2sec q t 此处q
t 1sec 可在电气设计时,增加起动电阻,
延长实际起动时间,故所选电动机合适. 2.12)验算制动时间 制动时间:
22
001
1
'2
()()375()
z
ez
j Q
G D n t C GD M M i
式中:'
000
()2j h Q
G D M i i (10000161)0.4135
0.85
18.9.2331.5
kgf m
因此：
22
001
1
'2
()()375()
z
ez
j Q
G D n t C GD M M i
2
2
1000
(10000161)0.41351.15 2.47
0.85375(3219.8)
(331.5)
0.72s
当12/min 1.0sec.z z z v m t t t 时，因为时,故合适.
2.13)高速轴计算
1.疲劳计算:
轴受脉动扭转载荷,其等效扭矩:
1
e
M
M 225.3550.7.kgf m
式中:
1
等效系数,由表查得
1
=2.
e M 相应于季候工作类型的电动机额定力矩传至计算轴的力矩.
(25%)1(25%)
975
e e
N M n 26975
25.35.1000
kgf m
由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径d=55㎜. 因此扭转应力为:
23
5070278.2/0.2 4.5n
M kgf cm W
许用扭转应力:1
21ok
K
n
轴材料用45钢,
23000/,s
kgf cm ，
23000/,s
kgf cm
21
0.22
1320/,
s
kgf cm 20.6
1800/s
s
kgf cm
x m K
k k -----考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数;
x k -----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,
x k =1.5~2.5；
m
k -----与
零
件
表
面
加
工
光
洁
度
有
关
,对
于
5; 1.15~1.2,3, 1.25~1.35m
m
k k 对于.
此处取K=2 1.25=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=0.2.
n 安全系数,查表得n =1.6. 因此221320[]
611.1/(2.50.2) 1.6
ok kgf cm
故
n ok
通过.
2．静强度计算:
轴的最大扭矩:
II
CII
j M M =226.15
52.3kgf
式中:
cII
-----动力系数,由表2-5查得,因轴的工作速度较高,取2cII
；
j M 按照额定起重量计算轴受静力矩,由上节计算得
最大扭转应力:
2max
3
5230286.97/0.2 4.5II M kgf cm W
许用扭转应力:21800[]1125/1.6
s
II
II
kgf cm n
式中:II n -----安全系数，由表2-21查得II n =1.6。

max
[]II 故合适.
浮动轴的构造如图2-3所示, 中间轴径1
d 1
(5~10)45(5~10)
50~55,55d mm d mm 取,
图2.3 浮动轴
第三章：小车运行机构计算
3.1)确定机构传动方岸案
经比较后,确定采用如图3-1所示的传动方案.
图3.1 小车运行机构传动方案
3.2)选择车轮与轨道并验算其强度
车轮的最大轮压:小车自重估计取为XC G =18000kgf 假定轮压均布,
11
5000018000170004
4
max
P Q G kgf
载荷率:
50000 2.78 1.618000
XC
Q G
由表19-6选择车轮:当运行速度<60m/min, 1.6XC
Q G 工作级别为
M5时,车轮直径D=350㎜,轨道为24kgf/m 轻轨的许用轮压为17.8t,故可用. 1,疲劳计算:
疲劳计算时的等效载荷:2
0.6500003000d Q Q kgf
式中:
2
等效系数,由表查得.
车轮的计算轮压:10.9512000
11400j I d
P K P kgf
式中:3000018000
120004
4
d
XC d
Q G P kgf
-----小车车轮等效轮压;
I K -----冲击系数,由表2-6.第二类载荷,当运行速度V<1m.sec 时; I K =1.
-----载荷变化系数,由表5-3得，当
30000 1.6718000
d x
Q G 时, =0.95
根据点接触情况计算接触疲劳应力:
2
2
321
214000(
)400011400(
)35 1.3
jd
j P D
223582/kgf cm
式中:r=13cm-----轨顶弧形半径,由表19-9查得. 对于车轮材料,由表查得接触许用应力
320400~22800/jd
kgf cm .
jd
jd
与
相差不大。

因此,故疲劳计算通过. 2,强度校核 最大计算轮压:
max
max
1.017000
17000j II P k P kgf
式中II K -----冲击系数,由表2-6第Ⅱ类载荷当运行速度 点接触时进行强度校核的接触应力:
2
3
2
3max
max 21
214000(
)4000
17000(
)35 1.3
d j P D
=20571.992/kgf cm
车轮材料用ZG55-,由表5-4查得:
2max
20000~23000/d kgf cm
max
d max
d 强度校合通过。

3)运行阻力计算
摩擦力矩:
2
m
xc d M Q
G k
由表知c D =350mm 车轮的轴承型号为7518,轴承内径和外径的平均值d=125mm; 由表7-1查得:滚动轴承摩擦系数k=0.0005;轴承摩擦系数0.02,
附加阻力系数 2.0
代入上式得:
当满载时运行阻力矩:
()
m Q
Q
M 0.125
2(5000018000)(0.00050.02
)2
=69kgf.m 运行摩擦阻力:
()()
68388.57.0.35/2
2
m Q Q m Q
Q c
M P kgf m D
当无载时运行阻力矩:
(0)
()2
m Q
cx d M G k
0.125
218000(0.00050.02
)18.2
kgf m
运行摩擦阻力:
(0)(0)
2
m Q m Q
c
M P D 18102.86.0.35/2
kgf m
3.4)选电动机 电动机静功率:1140038.57.9710260
102600.91
j xc j p v N kw m
式中:()
j
m Q
Q p P -----满载运行时静阻力;
m=1-----驱动电动机台数.
初选电动机功率:
0.50.887.97
36.1d j
N
k N kw
式中:d k -----电动机功率增大系数.由表8-10查得d k =0.5.
查表5-1-13选用电动机YZR-160L-6,e N =11kw ；1n =1000/min r ；
2()d GD =20.2.kgf m ；电动机重量d G =174kg.
3.5)验算电动机发热条件 等效功率: 40
x
j
N k N 0.50.887.79 3.61kw
式中:40k -----工作类型系数,由表8-16查得,
-----根据
q
g
t t 值查得.
起重机构平均起动时间与平均工作时间的比值,由图8-34查得当
q g
t t = 0.1 时, =0.88
由此可知, x N e N 故初选电动机发热条件通过.
3.6)选择减速器 车轮转速:38.5
35..3.140.35xc c
c v n r p m D
机构传动比:10
100028.5735
c
n i n
查表3-10-5
选用QJR-236减速器:'031.5i ;[]13.9j
N kw ，
可见j
N []j N ，
故初选电动机发热条件通过。

3.7)验算运行速度和实际所需功率 实际运行速度:'0'0
28.5738.5
34.92/38.5
xc
xc
i v v m mim i
误差:
'38.534.92
100%100%
9%15%38.5xc xc
xc
v v v 合适。

实际所需电动机静功率:''
34.92
7.97
7.23
1138.5
xc j
j
e
xc
v N N N kw v
故所选电动机和减速器均合适。

3.8)验算起动条件 起动时间:22
01
1
'2
()()375c q
q
j
Q
G D n t m c GD i mM M
式中:1n =1000r.p.m;
m=1(驱动电机台数) 1(40%)
(40%)11
1.5 1.5975
1.5975
1000
jc jc q
e
N M M n =16.09kgf.m 当满载时运行静阻力矩:
()
()
'
68 2.4.31.50.9
m Q
Q j Q
Q M M kgf m i
当无载时运行静阻力矩:
(0)
(0)
'
180.63.31.50.9
m Q
j Q
M M kgf m i
初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩:
222()()0.3.z
l
GD GD kgf m
机构总飞轮矩:
22221
()()()() 1.15
0.2
0.3
0.58.d
z
l
c GD c GD GD GD kgf m
满载起动时间:
()
q Q
Q t 2
21000
(5000018000)0.350.58
375(116.09 2.4)
31.50.9
1.93s
无载起动时间:
(0)
q Q
t 2
21000
180000.350.58
375(116.090.63)
31.50.9
1.4s
由表7-6查得,当xc v =30-60m/min 时,起动时间推荐值为5~6sec,()
q q Q
Q t t ,
故所选电动机满足季候快速起动要求. 3.9)按起动工况校核减速器功率 起动状况减速器传递的功率:
'
'
10260d xc P v N
m
式中:'()
60xc xc d j g j
q Q
Q Q
G v P P P P g
t -----计算载荷;
6800034.92388.57
40979.8160 1.93
d
P kgf
'm -----运行机构中同一级传动减速器的个数.
因此,N
409734.9225.97102600.9
kw ,13.9j
N
kw N
所选用减速器的j N ,如改大一号,则中心距将增大,相差太大,考虑到减速器有定的过载能力,故不再改动.
3.10)验算起动不打滑条件
由于起重机系室内使用的,故坡度及风阻力矩均不计.故在无载起动时,主动车轮上与轨道接触处的圆周切向力:
'
21
(0)
(0)
()2
602XC XC Q
C
q Q
d P k
Pk G v T D g t
0.1258750(0.0005
0.02)287500.0005
1800034.922
9.81600.140.35/2
7702.8kgf
车轮与轨道粘着力:
(0)
187500.24275Q
F P f
kgf
(0)
Q
T
故可能打滑.解决办法是在无载起动时串入起动电阻,延长起动时间. 满载起动时,主动轮与轨道接触处的圆周切向力:
'
21
()
()
()2602
XC XC
Q
Q C
q Q
Q d P k
Pk G v T D g t
(500018000)
34.929.8160 1.93
0.1253375(0.00050.02)2
33750.0005
20.35/2
2379.57kgf
车轮与轨道粘着力:
()
1()
337500.26750Q
Q Q
Q F P f
kgf
T
故满载起动时不会打滑,因此所选电动机合适. 3.11)选择制动器
查得小车运行机构的制动时间Z
t 3~4sec ,取Z t =3sec,因此所需的制动力矩:
21'2'
00
()()()1
2
()375xc xc C
z
l
z
d Q
G k Q
G D n M mc GD m t i i
10000.587.58
0.03
7.213753
kgf
由3-7-19表选用制动器2200/25YWZ ,额定制动力矩ez M =20kgf.m,考虑到所取制动时间
z t =3s 与起动实际q t =1.93s 比较接近,并验算了起动不打滑条件故略去制动不打滑条件的验算.
3.12)选择联轴器
1．机构高速轴上全齿联轴器的计算扭矩:
js
el M M n 11
2975
1.4301000
kgf
式中:=2等效系数,由表2-7查得; n =1.4安全系数,由表查得;
el M 相应于机构值的电动机额定力矩换算到高速轴上的力矩 1
975
e
el
N M n =10.73kgf 由表3-10-8查电动机YZR160L-8两端伸出轴为圆柱形d=48㎜,l=110㎜及'd =48㎜,'l =110㎜;由附表查QJR-236减速器高速轴端为圆柱形d=38㎜,l=80㎜.故从附表中选一个全齿联轴器:CLZ1联轴器,其最大允许扭矩max
71.M
kgf m ;飞轮矩2
0.03l
GD 2/kgf m ,重量
7.96l
G kg .
高速轴端制动轮，根据制动器由表选用制动轮，飞轮矩2()0.2z
GD 2/kgf m ，重量
10z
G kg 。

以上两部分飞轮矩之和与原估计相符，故有关计算不需要重新计算。

2.低速轴的计算扭矩:
''0
11
331.50.942.532
2
js
js M M i
由附表查得减速器低速轴端为圆柱形d=80㎜,l=130㎜;由附表查得主动车轮的伸出轴端为圆柱形d=65mm,l=85mm,故从附表中选四个半齿联轴器. (标记中分子数字表示浮动轴端直径) 3.13)验算低速浮动轴强度 1.疲劳计算
低速浮动轴的等效扭矩:
'1
10.7331.50.9
1.4
212.84.2
2
el M M
kgf m i
式中:
1
等效系数,由表查得;
由上节已取浮动轴端直径d=,其扭转应力
23
21284388/0.2 6.5n
M kgf cm W
浮动轴的载荷变化为对称循环(因运行机构正反转扭矩值相同),许用扭转应力：
1
11132013772.5 1.4
k
k
n 2/kgf cm
式中:材料用45钢,取
26000/b
kgf cm 23000/s
kgf cm
210.22
1320/b
kgf cm
20.6
1800/s
s
kgf cm
x m K
k k 考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数,参考起升季候计算，
取;K=2.5
1.4n
安全系数,由表查得. 1n
k
故疲劳验算通过.
2.静强度计算 静强度计算扭矩:
'0
10.73
2.25
31.50.9341.2.22
el II
CII
M M kgf m i
式中:
CII
动力系数,查表得
CII
;
扭转应力:
2max
3
341200621.211/0.2 6.5II M kgf cm W
许用扭转应力21286/s
II
II
kgf cm n
因此,
II
静强度验算通过.
浮动轴中间轴直径:1d = 1d +（5~10）=65+（5~10）=70~75mm ，取1d =75mm 如图3-3
图3.3 浮动轴
第四章：大车运行机构计算
4.1）确定传动机构方案
跨度为31.5米大跨度，为减轻重量，决定采用下图4-1所示的传动方案
图4.1 大车运行机构传动方案
4.2）选择车轮与轨道，并验算其强度
按照下图4-2所示的重量分布，计算大车车论的最大轮压和最小轮压
图4.2 车轮与轨道重量分布图
满载时，最大轮压：
max
600160
16014304
24231.5
xc
xc
xc G G G G L e P KN L
空载时，最小轮压：
min
1600160
160188424
231.5
xc
xc G G G P KN L
车轮踏面疲劳计算载荷：
max
min 2243088
3003
3
c
P P P kN
车轮材料：采用ZG340-640（调质），0
700,
380b
Mpa Mpa ，由表3-8-10选择车轮直
径900c D φ=，由表3-8-12查得轨道型号为80QU （起重机专用轨道） 按车轮与轨道为点接触和线接触良种情况来演算车轮的接触强度。

点接触局部挤压强度验算：
2
2
''212
33
5000.201
0.971346655.240.52c
R k c c N m P
式中：2k -----许用点接触应力常数，由表5-2取2k =0.201；
R -----曲率半径，由车轮和轨道两者曲率半径中取大值，取轨道的曲率半径为
R =500mm;
m-----由轨顶和车轮的曲率半径之比r R 所确定的系数，由表5-5查得 m=0.52
1c -----转速系数，由表5-2查得,车轮转速
8028.31/min 3.140.9
xc c
c
v n r D 时，1c =0.97
2c -----工作级别系数,由表5-4查得，当5M 级时2c =1
''c c
P P
故验算通过。

线接触局部挤压强度验算
'12
7.01900800.971489578.4II c c
k D lc c N P
：
式中：II k -----许用线接触应力常数2(/)N mm ，由表5-2查得II k =7.01， l-----车轮与轨道的有效接触长度，80QU 轨道的l=80mm ， c D -----车轮直径（mm ） 12c c 同前
'c c
P P
故验算通过
4.3）运行阻力计算 摩擦总阻力矩：
2
m
d M Q G
k
由查得着论的轴承型号为，轴承内径和外径的平均值为
150270
210
2
mm +=
：由查得：滚动摩擦系数k=0.0006m ；轴承摩擦系数=0.02；附加阻力系数=1.5。

代如上式得： 当满载时的运行阻力矩：
2
0.21
1.5(500000600000)(0.0006
0.02
)2
4455.m Q
Q
d M Q G k
N m
运行摩擦阻力：
445599002
0.9/2
m Q
Q
m Q
Q
c M P N
D
当空载时时的运行阻力矩：
20.21
1.5600000(0.00060.02
)2
2430.m Q
d M G k
N
m
运行摩擦阻力：
243054002
0.9/2
m Q
m Q
c M P N D
4.4）选择电动机 电动机静功率：
990080710001000600.952
j dc j
P v N kw m
式中:j
m Q
Q
P P 满载运行时的静阻力；
M=2驱动电动机台数； =0.95机构传动效率
初选电动机功率：
0.97 6.3d j
N
k N kw
式中：d k 电动机功率增大系数，由中表查得d k =0.9 由表5-1-13选用电动机QJR-180L-8
11e
N kw ；2
0.39d
GD 1
750/min n r
电动机质量G d =230kg. 4.5）验算电动机发热条件 等效功率：
400.5 1.37
4.55x
j
N k N kw
式中：40k 工作级别系数，由表查得。

当40k
由按起重机工作场所得q g t t
由此可知，x e N N 故初选电动机发热通过。

4.6）选择减速器 车轮转速：
8028.3/min 0.9
dc c
c
v m r D
机构传动比：
10
75026.528.3
c
n i n
查附表，选用两台减速器QJR-D236，'
0i =25 可见j
N N .
4.7）验算运行速度和实际所需功率 实际运行速度：
'0
'0
26.580
84.8/25
dc
dc
i v m s v
i
误差：
'6%[]15%dc
dc
dc
v v v。