桥式起重机大车运行机构的计算

第三章桥式起重机大车运行机构的计算3.1原始数据起重机小车大车载重量（T）跨度（m)起升高度（m）起升速度()m inm重量（T）运行速度()minm小车重量（T）运行速度()m inm16 16.5 10 7.9 16.8 44.6 4 84.7 大车运行传动方式为分别传动；桥架主梁型式，桁架式。

工作类型为中级。

3.2确定机构的传动方案本次设计采用分别驱动，即两边车轮分别由两套独立的无机械联系的驱动装置驱动，省去了中间传动轴及其附件，自重轻。

机构工作性能好，受机架变形影响小，安装和维修方便。

可以省去长的走台，有利于减轻主梁自重。

图大车运行机构图1—电动机2—制动器3—高速浮动轴4—联轴器5—减速器6—联轴器7低速浮动轴8—联轴器9—车轮3.3车轮与轨道的选择3.3.1车轮的结构特点车轮按其轮缘可分为单轮缘形、双轮缘形和无轮缘形三种。

通常起重机大车行走车轮主要采用双轮缘车轮。

对一些在繁重条件下使用的起重机，除采用双轮缘车轮外，在车轮旁往往还加水平轮，这样可避免起重机歪斜运行时轮缘与轨道侧面的接触。

这是，歪斜力由水平轮来承受，使车轮轮缘的磨损减轻。

车轮踏面形状主要有圆柱形、圆锥形以及鼓形三种。

从动轮采用圆柱形，驱动轮可以采用圆柱形，也可以采用圆锥形，单轮缘车轮常为圆锥形。

采用圆锥形踏面车轮时须配用头部带曲率的钢轨。

在工字梁翼缘伤运行的电动葫芦其车轮主要采用鼓形踏面。

图 起重机钢轨 图 大车行走车轮3.3.2车轮与轨道的初选选用四车轮，对面布置桥架自重：kN t L Q G 3.20773.2082.045.0==+=起 式中 起Q ——起升载荷重量，为16000kg L ——起重机的跨度，为16.5m 满载最大轮压：m ax P =LlL q Q q G -⋅++-24起 式中 q ——小车自重，为4tl ——小车运行极限位置距轨道中心线距离，为1.5m 代入数据计算得：kN P 7.132max =空载最大轮压:•max P =LlL q q G -⋅+-24 代入数据得•max P =60kN空载最小轮压：Llq q G P ⋅+-=24min 代入数据得m in P =43.64kN载荷率：772.03.207160==G Q 查《机械设计手册 第五版起重运输件•五金件》表8-1-120，当运行速度在m in 90~60m ，772.0=G Q 起，工作类型为中级时，选取车轮直径为600mm 时，型号为38P 的轨道的许用轮压为178kN ，故可用。

车轮材料为ZG310-570,320HB 。

3.3.2车轮踏面疲劳强度的校验车轮踏面的疲劳计算载荷：32minmax P P P c += 代入数据计算得：kN P c 103=车轮踏面的疲劳强度：≤c P 21322C C mR k式中 2k ——与材料有关的许用点接触应力常数，查《起重机械》表7-1取为 0.1R ——曲率半径，取车轮和轨道曲率半径中之大值，取为600mm m ——由轨道顶与车轮曲率半径之比所确定的系数，查表7-4取为0.468 1C ——转速系数，查表7-2取为0.96 2C ——工作级别系数，查表7-3取为1.00 代入数据计算得:21322C C mR k kN kN 10316.337≥= 故满足要求。

3.4电动机选择3.4.1选择电动机应综合考虑的问题（1）根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速以及工作环境等要求，选择电动机类型及安装方式。

（2）根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求，并考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。

所选电动机功率应大于或等于计算所需的功率，按靠近的功率等级选择电动机，负荷率一般选择0.8~0.9。

过大的备用功率会使电动机的效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。

（3）根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构型式。

（4）根据企业的电网电压标准，确定电动机的电压等级和类型。

（5）根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。

（6）选择电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中前期与后期电动机功率变化关系等各种因素。

图 三相异步电动机 3.4.2运行阻力风坡摩静P P P P ++= 式中 静P ——起重机大车运行静阻力 摩P ——起重机大车运行摩擦阻力坡P ——起重机大车在有坡度轨道上运行时须克服由起重机 重量分力引起的阻力风P ——室外起重机大车运行时由风载荷引起的阻力3.4.2.1运行摩擦阻力起重机大车满载运行时的最大摩擦阻力： ()()0002f G Q K D dK G Q P +=++=起附轮起摩μ 式中0G ——起重机大车自重，估计为2500kg K ——滚动摩擦系数，查表取0.06 d ——轴承内径，取为10cmμ——轴承摩擦系数，查表9-3取为0.015附K ——附加摩擦阻力系数，查表9-4取为1.5轮D ——车轮直径，取为60cm 0f ——摩擦阻力系数 故计算得： kgP 9.124=摩 满载运行时最小摩擦阻力：()轮起摩满D dK G Q P μ++=20min代入数据得：kg P 25.83min =摩满 空载运行时最小摩擦阻力： 轮摩空D dK G P μ+=20min 代入数据得：kgP 25.11min =摩空 3.4.2.2满载运行时最大坡度阻力起重机大车满载运行时的最大坡度阻力： ()0G Q K P +=起坡坡式中 坡K ——坡度阻力系数，查表9-5取为0.001 故计算得： 坡P =18.5kg3.4.2.3满载运行时最大风阻力本次设计的桥式起重机是在理想条件下运作的，故不考虑风的因素，即：风P =0故综上所述，起重机大车运行静阻力风坡摩静P PP P ++==143.4kg 3.4.3初选电动机3.4.3.1满载运行时的电动机的静功率mvP N η6120静静=式中 静P ——起重机大车满载运行时的静阻力 v ——起重机大车运行速度为84.7min m η——机构传动效率取为0.9m ——电动机个数，本次设计采取分别传动的方案，故取2 故计算得: 静N =1.1kw3.4.3.2电动机的初选对于吊钩桥式起重机的大车运行机构，可按下式初选电动机: 静电N K N =式中 电K ——电动机启动时为克服惯性的功率增大系数，查表9-6，取为1.87 故：==静电N K N 1.87×1.1kw =2.057kw冶金及起重用三相异步电动机是用于驱动各种型式的起重机械和冶金设备中的辅助机械的专用系列产品。

它具有较大的过载能力和较高的机械强度，特别适用于短时或断续周期运行、频繁启动和制动、有时过负荷及有显著的振动与冲击的设备。

故查询《机械设计课程设计手册》表12-7，选取电动机额定功率为2.5kw ，故初选电动机型号为YZR132M1-6，其额定转速为892min r 。

3.4.3.3初选电动机后确定减速器的传动比和车轮的转速车轮的转动速度为84.7min m ，即为1.41s m 轮轮πD vn =代入数据得：=轮n 44.9min r 故减速器的传动比：轮n n i ==9.44892=19.85 3.4.3.4满载运行时电动机的静力矩ηi D P M 2轮静静=式中 i ——减速器的传动比 代入数据计算得：=静M 2.41m kg ⋅3.4.3.5电动机的过载能力校验运行机构的电动机必须进行过载校验。

aas n t nJ v P m P 91280100012⋅+⋅⋅≥∑ηλ静 式中 n P ——基准接电持续率时电动机额定功率as λ——平均启动转矩表示值（相对于基准接电持续率时的额定转矩）； 对绕线型异步电动机取1.7，笼型异步电动机取转矩允许过载倍数的0090。

静P ——运行静阻力为1405.32N v ——运行速度，即为车轮的转速1.41s m η——机构传动效率，取为0.9∑J ——机构总转动惯量，即折算到电动机轴上的机构旋转运动质量与直线运动质量转动惯量之和；按下式计算得：()()2222190.13.9m kg n v G Q m J J k J =+++=∑η1J ——电动机转子转动惯量2J ——电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量k ——考虑其他传动件飞轮矩影响的系数，一般取k =1.1~1.2，取1.1 n ——电动机额定转速a t ——机构初选启动时间，桥式起重机大车运行机构a t =8~10s ，取10s 。

故计算得:kw P d 3.2=已知n P =2.5kw ＞d P ，故满足要求。

3.4.4起动时间与起动平均加速度验算3.4.4.1起动时间的验算()静平起起满－M mM Jn t 55.9∑=式中 平起M ——电动机的平均起动转矩静M ——满载、上坡、迎风时作用于电动机轴上的静阻力矩 m ——电动机个数，m =2 n ——电动机转速，为892min r 查《起重机设计手册》表8-11得：()m kg M M ⋅=⨯==875.15.275.08.0~7.0max 平起 代入数据计算得：s t 71.2=起满对起重机的起重时间一般要求s t 10~8≤，故满足要求。

3.4.4.2平均加速度的验算252.071.241.1s m t v a ===起满平查表9-7得知起重机大车运行机构的平均加速度需在0.4~0.72s m 之间即为合理，故满足要求。

3.4.5电动机的发热校验对工作频繁的工作性运行机构，为避免电动机过热损坏，需进行发热校验。

ηm v P GP P s 1000静=≥ 式中 P ——电动机工作的接电持续率JC 值、CZ 值时的允许输出容量 s P ——工作循环中负载的稳态功率G ——稳态负载平均系数，查《起重机械》表7-11取9.0=G 代入数据计算得：P kw P s ≤=99.0，即满足不发热条件。

3.4.6起动打滑验算为了使起重机运行时可靠的启动，应对驱动轮作启动时的打滑验算。

大车空载时更易发生打滑现象，故校验空载时大车是否打滑。

()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-≥⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+平轮联电平起轮驱轮a gD i GD GD k M D i R D d K 2222min ημϕ 式中 ϕ——粘着系数，对室内工作的起重机取0.15K ——粘着安全系数，上式中取平均起动力矩，故取K=1.12 η——机构在起动时的传动效率m in 驱R ——驱动轮最小轮压2电GD ——电动机转子飞轮矩之和 2联GD ——电动机轴上带制动轮联轴器的飞轮矩k ——计及其他传动件飞轮矩影响的系数，换算到电动机轴上取1.1 平起M ——验算打滑一侧电动机的平均起动力矩 平a ——起重机大车起动时的平均加速度大车空载起动时，驱动轮最小轮压为空载最大轮压与最小轮压之和，即：min 'maxmin P P R +=驱=60+43.64=103.64kN =10.364kg 故：min 驱轮R D d K ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+μϕ=414.1364.106010015.012.115.0=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+ ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-平轮联电平起轮a gD i GD GD k MD i 2222η =()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯+⨯-⨯⨯⨯52.0601022028.1465.11.1875.1609.0202 =1.1093＜1.414故()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-≥⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+平轮联电平起轮驱轮a gD i GD GD k M D i R D d K 2222min ημϕ成立，即满足启动不打滑条件。