新鄉学院
2012届
毕业设计
题目： 16T/4.5T,跨度19.5m,双粱桥式起重机
学位申请人姓名 学 号 所在学院名称
吴 楠 08050102032 机电工程学院
专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 指导教师职称
刘莉莉 教授
完成时间：2012年5月25日
目 录
内容摘要……………………………………………………………………...............….5 关键词…………………………………………………………………………................5 Abstract……………………………………………………………………......................5 Key words…………………………………………………………………..............…....5 1. 桥式起重机设计参数………………………………………………….…................6 2. 起升机构方案的选择…………………………………………………….................7
2.1 钢丝绳、滑轮和卷筒的确定………………………………………................7 2.2 起升电动机的确定……………………………………………….............…..11 2.3 减速器的选用………………………………………………...…...............….12 2.4 起制动时间验算…………………………………………….……..............…14 3. 大车运行机构设计方案………………………………………….……...................16
3.1 确定机构的传动方案……………………………………….……..............…16 3.2 选择车轮与轨道，并验算其强度………………………….……..............…16 3.3 运行阻力计算……………………………………………….……..............…18 3.4 选择电动机………………………………………………………...............…19 3.5 验算电动机的发热功率条件……………………………………...............…20 3.6 减速器的选择……………………………………………………...............…20 3.7 验算运行速度和实际所需功率…………………………………...............…20 3.8 验算起动时间……………………………………………………...............…21 3.9 选择制动器………………………………………………………...............…22 4. 小车运行机构…………………………………………………………….................24
4.1 确定机构的传动方案……………………………………………...............…24 4.2 选择车轮与轨道并验算其强度……………………………………...............24 4.3 运行阻力计算……………………………………………………...............…25 4.4 电动机的选择……………………………………………………...............…26 4.5 减速器的选择……………………………………………………...............…27 4.6 实际运行速度计算与校核………………………………………...............…28 4.7 电动机验算……………………………………………………...............……28 4.8 制动器的选择……………………………………………………...............…30 4.9 主动轮打滑验算…………………………………………………...............…32 5. 主端梁主要尺寸的确定和横截面积几何性质………………………................…34
5.1桥架尺寸及主梁尺寸的确定……………………………………...............….34 5.2 主端梁截面积几何性质…………………………………………...............…35 6. 主梁的设计……………………………………………………………...............….36
6.1 固定载荷与动力效应系数……………………………………...............……36 6.2 惯性载荷与偏斜运行侧向力…………………………………...............……36 6.3 左侧端梁总静轮压……………………………………………...............……38 6.4 主梁的垂直载荷………………………………………………...............……39 6.5 移动载荷作用在主梁的内力……………………………………...............…40 6.6 主梁的水平载荷………………………………………………...............……41 6.7 主梁强度校核…………………………………………………...............……455 6.8 主梁稳定性……………………………………………………...............……51
6.9 刚度计算………………………………………………………..............…..54 6.10 加劲肋的确定……………………………………………………................56 7. 端梁的设计……………………………………………………………...................58
7.1 计算载荷确定……………………………………………………...............…58 7.2端梁垂直最大弯矩…………………………………………………................58 7.3端梁水平最大弯矩………………………………………………...............….59 7.4端梁的强度校核…………………………………………………...............….59 8. 主要焊缝的计算………………………………………………………....................62
8.1 端梁端部上翼缘焊缝…………………………………………................……62 8.2 下盖板翼缘焊缝的剪应力验算…………………………………................…62 8.3 主梁上盖板焊缝…………………………………………………................…62 9. 主梁和端梁的连接…………………………………………………................….....644 10. 焊接工艺设计…………………………………………………………....................66 参考文献…………………………………………………………………...............…….69 致谢…………………………………………………………………………………………………….70
绪 论
我国生产的桥式起重机, 不论是通用桥式起重机或是冶金工厂用特种桥式类型起重机,在1958年以前由于设计力量薄弱, 基本上是沿用国外的设计, 桥架结构以箱型和四桁架型等传统结构型式为主。一直到1958年大跃进以后, 由于破除迷信, 在群众性的技术革新运动推动下, 才试制了一些新型桥架结构的桥式起重机, 其中主要的如偏轨箱型、单主梁结构、三角桁架结构等等。但是由于没有及时总结经验, 研究试验工作也做得不够, 没有在改进与提高以后进行推广, 因此桥架选型工作仍然是我们当前迫切要做的工作, 应该比较系统的有组织的研究适合我国各个产业部门采用的桥架结构型。
桥式起重机是应用非常广泛的起重机械。随着社会主义建设的发展, 桥式起重机的需要与日俱增, 我国每年的桥机产量在10万吨以上。桥式起重机的桥架结构是起重机的重要组成部分, 它的重量占起重机自重的40%～60% , 要使用大量的钢材。桥架自重也直接影响厂房建筑承重结构及基础的土建费用与材料消耗。在确保产品使用安全及正常使用年限的前提下, 尽最减轻桥架自重是节约金属材料的重要途径。
我国在桥式起重机的产品系列化、通用化和标谁化方面虽然也做了一些工作, 但为了使桥架结构定型, 还要做大量的工作。目前生产的基本情况是5～50吨小起重量桥式起重机仍以箱型结构为主,箱型结构是应用最为广泛的传统结构。它具有制造简便、生产工效高、通用性强等一系列的优点, 因而迄今仍然是国内外桥式起重机的常用桥架形式。在国内, 在50年代和60年代初期, 5～50吨的小起重量系列产品和75～250吨的大起重量系列产品都采用箱型结构。
起重机设计的总体方案
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。
本次起重机设计的主要参数如下:
起重量16t,跨度19.5m，起升高度为16m起升速度9.5m/min小车运行速度
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v=42m/min大车运行速度V=84.6m/min大车运行传动方式为分别传动;桥架主梁型式,箱形梁.小车估计重量7.5t，起重机的重量28t .工作类型为中级。
根据上述参数确定的总体方案如下： 端梁的设计：
端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的；大车的运行采用分别传动的方案。
在装配起重机的时候，先将端梁的一段与其中的一根主梁连接在一起，然后再将端梁的两段连接起来。
本章主要对箱形桥式起重机进行介绍，确定了其总体方案并进行了一些简单的分析。箱形双梁桥式起重机具有加工零件少，工艺性好、通用性好及机构安装检修方便等一系列的优点，因而在生产中得到广泛采用。我国在5吨到10吨的中、小起重量系列产品中主要采用这种形式，但这种结构形式也存在一些缺点：自重大、易下挠，在设计和制造时必须采取一些措施来防止或者减少。
主梁的设计：
主梁跨度19.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接，主梁横截面腹板的厚度为6mm,翼缘板的厚度为10mm，主梁上的走台的宽度取决于端梁的长度和大车运行机构的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁连接处的高度取H0=0.4-0.6H，腹板的稳定性由横向加劲板和，纵向加劲条或者角钢来维持，纵向加劲条的焊接采用连续点焊，主梁翼缘板和腹板的焊接采用贴角焊缝，主梁通常会产生下挠变形，但加工和装配时采用预制上拱。
小车的设计：
小车主要有起升机构、运行机构和小车架组成。
起升机构采用闭式传动方案，电动机轴与二级圆柱齿轮减速器的高速轴之间采用两个半齿联轴器和一中间浮动轴联系起来，减速器的低速轴鱼卷筒之间
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