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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)</p><p> BZD5型柱式懸臂起重機(jī)設(shè)計(jì)</p><p> Design of BZD5 Column Rotary Beam Crane</p><p><b> 2015年6月</b></p><p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中文摘要</p>
2、;<p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文摘要</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 1 緒論……………………………………………………………………………1</p><p> 2 懸臂起重機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)劃與方案論證……………………………………………3</p><p> 2.1 懸
3、臂起重機(jī)工作原理…………………………………………………………3</p><p> 2.2 各種機(jī)構(gòu)方案論證……………………………………………………………3</p><p> 3 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………9</p><p> 3.1 鋼絲繩的選取…………………………………………………………………9</p>
4、<p> 3.2 滑輪的計(jì)算及選取……………………………………………………………9</p><p> 3.3 卷筒的計(jì)算及選擇……………………………………………………………10</p><p> 3.4 鋼絲繩尾端在卷筒上的固定方式……………………………………………12</p><p> 3.5 關(guān)于電動(dòng)機(jī)的選擇………………………………
5、……………………………13</p><p> 3.6 選擇電動(dòng)葫蘆型號(hào)……………………………………………………………13</p><p> 3.7 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………14</p><p> 4 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………15</p><p> 4.
6、1 計(jì)算回轉(zhuǎn)力矩…………………………………………………………………15</p><p> 4.2 選擇電動(dòng)機(jī)……………………………………………………………………16</p><p> 4.2 齒輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………16</p><p> 4.4 鍵的選擇與校核………………………………………………………………21&
7、lt;/p><p> 5 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………………23</p><p> 5.1 立柱計(jì)算……………………………………………………………………23</p><p> 5.2 地腳連接螺釘?shù)倪x擇與校核…………………………………………………25</p><p> 5.3 懸臂梁的設(shè)計(jì)與相關(guān)計(jì)算…
8、…………………………………………………27</p><p> 5.4 懸臂撓度………………………………………………………………………28</p><p> 結(jié)論…………………………………………………………………………………32</p><p> 致謝…………………………………………………………………………………33</p><p>
9、 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………34</p><p><b> 1 緒論</b></p><p> 立柱式懸臂起重機(jī)是近年發(fā)展起來的中小型起重裝備,無論是室內(nèi)室外更或是各種裝卸平臺(tái),立柱式懸臂起重機(jī)隨處可見,方便快捷,省時(shí)省力。</p><p> 本次設(shè)計(jì)為BZD5型立柱式懸臂起重機(jī),起重機(jī)由立柱,懸
10、臂梁回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置,回轉(zhuǎn)支承裝置及電動(dòng)葫蘆組成。電動(dòng)葫蘆在旋臂梁的工字鋼上作水平與升降直線運(yùn)行,以此起吊重物。隨著我國(guó)機(jī)械水平方面的技能與水平的提高,特別是國(guó)家中小企業(yè)的發(fā)展,對(duì)于起重機(jī)的需求,使用,要求上都有提高,且對(duì)起重機(jī)的安全性能、效率及耐久性的要求也相對(duì)提高。綜合這些需求,合理地設(shè)計(jì)這樣一臺(tái)起重機(jī)有著十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p> 課題的基本內(nèi)容和要求:</p><p>
11、 BZD5型柱式懸臂起重機(jī)是與電葫蘆配套使用的一種輕型起重機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。</p><p><b> 主要參數(shù):</b></p><p><b> 起重量:5噸;</b></p><p><b> 提升高度:4米;</b></p><p> 最大回轉(zhuǎn)半徑R:4米;<
12、/p><p> 回轉(zhuǎn)角度:360°;</p><p> 起升速度:常速,8米/分;慢速,0.8米/分;</p><p> 外形高度:5.750米;</p><p> 外形寬度:4.6米;</p><p> 運(yùn)行速度:20米/分;</p><p> 自重:4500公斤。</
13、p><p> 2 懸臂起重機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)劃與方案論證</p><p> 2.1 懸臂起重機(jī)工作原理</p><p> 手動(dòng)柱式懸臂起重機(jī)在升降方面是由電動(dòng)葫蘆來調(diào)節(jié),旋轉(zhuǎn)方面與水平運(yùn)行是由人工驅(qū)動(dòng),起重量太小,操作麻煩。BZD型立柱式懸臂起重機(jī)是在手動(dòng)基礎(chǔ)上加上電動(dòng)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置,與附著在懸臂梁上的電動(dòng)葫蘆,無論周旋轉(zhuǎn),水平運(yùn)行,還是升降運(yùn)動(dòng)完全實(shí)現(xiàn)電控,極大的降低
14、了勞動(dòng)強(qiáng)度與工作效率。</p><p> 2.2 各機(jī)構(gòu)方案論證</p><p> 2.2.1 整體結(jié)構(gòu)方案及其方案論證</p><p> 方案一:懸臂梁與固定在立柱頂端上的旋轉(zhuǎn)基座連接,以此來達(dá)到旋轉(zhuǎn)的目的。結(jié)構(gòu)如圖2-1。</p><p> 方案二:懸臂梁直接通過上旋轉(zhuǎn)支承固定在立柱的頂端,與下回轉(zhuǎn)支承支撐懸臂梁,來實(shí)現(xiàn)36
15、0度旋轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)如圖2-2。</p><p> 圖2-1 方案一結(jié)構(gòu)圖</p><p> 圖2-2 方案二結(jié)構(gòu)</p><p> 方案一能達(dá)到基本要求,但其回轉(zhuǎn)角度有限,無法達(dá)到360度旋轉(zhuǎn)。方案二能夠?qū)崿F(xiàn)全方位旋轉(zhuǎn)。根據(jù)任務(wù)書要求,選擇方案二。</p><p> 2.2.2起升機(jī)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案及其方案論證</p>&
16、lt;p> 方案一:借鑒塔式起重機(jī)水平與豎直方向運(yùn)行的結(jié)構(gòu)形式,采用小車和吊鉤作起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)。在懸臂梁上額外焊接小車的運(yùn)行軌道,此外電動(dòng)機(jī),減速器,鋼絲繩,卷筒都要做另外的固定。結(jié)構(gòu)如圖2-3。</p><p> 圖2-3 方案一結(jié)構(gòu)圖</p><p> 方案二:鋼絲繩電動(dòng)葫蘆是由起升電動(dòng)機(jī),運(yùn)行電動(dòng)機(jī),減速器,鋼絲繩,卷筒,吊鉤,聯(lián)軸器組成。重量輕,體積小,設(shè)計(jì)合理,運(yùn)
17、行平穩(wěn),操作簡(jiǎn)單,運(yùn)行方便,可做起升,水平運(yùn)動(dòng),力學(xué)性能好。此外能夠直接以工字梁作為運(yùn)行軌道,安裝方便。廣泛應(yīng)用于懸臂,龍門等起重機(jī)上。結(jié)構(gòu)如圖2-4。</p><p> 圖2-4 方案二結(jié)構(gòu)圖</p><p> 方案一適用于較大起重量的其中裝置上,安裝復(fù)雜,布局所占空間較大。方案二重量輕,體積小,設(shè)計(jì)合理,運(yùn)行平穩(wěn),操作簡(jiǎn)單,運(yùn)行方便可以直接附著在工字鋼上,結(jié)構(gòu)緊湊。因此選用方案二。
18、結(jié)構(gòu)如圖2-5。</p><p> 圖2-5 電動(dòng)葫蘆結(jié)構(gòu)圖</p><p> 電動(dòng)葫蘆有CD1型與MD1型:</p><p> CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆可廣泛用于提升重物或安裝在單梁起重機(jī),直線、曲線的工字梁上,減速器采用硬齒面?zhèn)鲃?dòng)設(shè)計(jì),壽命長(zhǎng),機(jī)械效率高。電機(jī)采用錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)電動(dòng)機(jī),具有上下雙向安全限位裝置。起升速度為8m/min,可以滿足一般作業(yè)要求。&l
19、t;/p><p> CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆是一種輕小型起重設(shè)備,具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、零部件通用性強(qiáng)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。也可用于葫蘆雙梁、葫蘆龍門起重機(jī)或懸臂吊上,是工礦企業(yè)、鐵路、碼頭、倉庫中常用的起重設(shè)備。</p><p> MD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆大致上和CD1型電動(dòng)葫蘆相仿,無論是起升電機(jī)還是運(yùn)行電機(jī),減速器,卷筒,鋼絲繩,制動(dòng)器都和CD1型大相徑庭,但MD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的
20、減速器是采用齒面?zhèn)鲃?dòng),壽命長(zhǎng),效率高。其制動(dòng)器采用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)能夠更快更平穩(wěn)的限制位移同時(shí)也具有雙向安全限位裝置。</p><p> MD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆最主要的區(qū)別是其起升電機(jī)有快慢兩檔起升速度:8m/min和0.8m/min,不同的情況可以滿足不同的需求,這在使用方面可以說大大的增加了MD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的范圍。結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小是它另外的特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于很多工礦企業(yè)、鐵路、碼頭、倉庫中的小型起
21、吊裝置與運(yùn)行裝置。</p><p> 根據(jù)任務(wù)書要求要有常、慢兩檔起升速度,因此選擇MD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆。</p><p> 2.2.3 旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)的選擇與方案論證</p><p> 方案一:定柱式回轉(zhuǎn)支承。懸臂梁與立柱通過如圖所示回轉(zhuǎn)支承連接,滾子固定在與懸臂梁連接的上支撐座上,滾子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,安裝較困難。難以承受較大的軸向力,彎矩,傾覆力矩。結(jié)構(gòu)如圖
22、2-6。</p><p> 方案二:?jiǎn)闻潘狞c(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承。單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承由內(nèi)外兩個(gè)套圈通過鋼球與防塵罩組成。能同時(shí)承受軸向力,徑向力和傾覆力矩,廣泛應(yīng)用于各種工程機(jī)械的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中。結(jié)構(gòu)如圖2-7。</p><p> 方案三:雙排異球式回轉(zhuǎn)支承。雙排異球式回轉(zhuǎn)支承廣泛應(yīng)用于塔式起重機(jī)。</p><p> 雙排異球式回轉(zhuǎn)支承具有兩個(gè)內(nèi)圈一個(gè)外圈,通過
23、異徑雙排直徑不同的鋼球與隔離塊鑲嵌連接。上下圓弧軌道的承載角度都為90度,能夠承受很大的軸向力,彎矩與傾覆力矩。結(jié)構(gòu)如圖2-8。</p><p> 圖2-6 定柱式回轉(zhuǎn)支承</p><p> 圖2-7 單排接觸球式回轉(zhuǎn)支承</p><p> 圖2-8 雙排異徑球式回轉(zhuǎn)支承</p><p> 綜上所述選擇方案三,雙排異徑球式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)
24、簡(jiǎn)單,技術(shù)純熟,安裝方便,性能好。定柱式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,安裝不方便。單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承雖然可以承受軸向力,徑向力和傾覆力矩,但所承受有限,不適宜較大的壓力。</p><p> 2.2.4 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的選擇與方案論證</p><p> 方案一:回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)固定在下支承上。電動(dòng)機(jī)連接減速器,直接固定在下支撐上,通過電動(dòng)機(jī)連接減速器帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)懸臂梁轉(zhuǎn)動(dòng)。減速器輸出用
25、齒輪,大齒輪與立柱中央固定的齒圈相連,以旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支架的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)懸臂梁繞立柱旋轉(zhuǎn)。</p><p> 方案二:回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)固定在上支承上。電動(dòng)機(jī)連接減速器,直接固定在上支撐上,通過電動(dòng)機(jī)連接減速器帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而直接帶動(dòng)懸臂梁轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p> 綜上所述選擇第一種方案,回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選擇雙排異徑球式回轉(zhuǎn)支撐,可以承受很大的力矩,因此回轉(zhuǎn)下支撐只承受很小的力,第一種方案的齒輪也會(huì)承受很小
26、的徑向力,并且第一種方案距離地面近安裝修理都方便。</p><p> 2.2.5 懸臂梁截面形式的方案及其論證方案</p><p> 方案一:選擇工字鋼作為起重機(jī)懸臂梁,截面如下圖2-11所示。</p><p> 方案二:選擇對(duì)焊槽鋼為起重機(jī)懸臂梁,兩個(gè)U型槽鋼焊在一起,截面為方形,截面如圖2-12所示。</p><p> 圖2-9
27、工字鋼截面圖 圖2-10 對(duì)焊槽鋼截面圖</p><p> 工字鋼能夠承受較大的彎矩與傾覆力矩,相對(duì)來說質(zhì)量輕便,同時(shí)可以作為電動(dòng)葫蘆的導(dǎo)軌。而對(duì)焊槽鋼能夠承受較大的軸向力,但在切向力,扭矩的承受卻相對(duì)來說差。因此選擇工字鋼。</p><p> 3. 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p> 起升裝置的設(shè)計(jì)為鋼絲繩電動(dòng)葫蘆。鋼絲繩電動(dòng)葫蘆是由起升電
28、動(dòng)機(jī),運(yùn)行電動(dòng)機(jī),減速器,鋼絲繩,卷筒,吊鉤,聯(lián)軸器組成。重量輕,體積小,設(shè)計(jì)合理,運(yùn)行平穩(wěn),操作簡(jiǎn)單,運(yùn)行方便,可做起升,水平運(yùn)動(dòng),力學(xué)性能好。此外能夠直接以工字梁作為運(yùn)行軌道,安裝方便。廣泛應(yīng)用于懸臂,龍門等起重機(jī)上。不同規(guī)格的零件組成的電動(dòng)葫蘆型號(hào)不一樣,其參數(shù),規(guī)格,力學(xué)性能都不盡相同。同時(shí)各個(gè)部分也可另外通過設(shè)計(jì),選取,進(jìn)而組裝。</p><p> 本次設(shè)計(jì)按照任務(wù)書上的要求,通過計(jì)算所允許的極限規(guī)格
29、的各零件參數(shù)來選取符合要求的電動(dòng)葫蘆。</p><p> 3.1 鋼絲繩的選取</p><p> 在水平運(yùn)行與起升運(yùn)行過程中,鋼絲繩的安全性舉足輕重,無論是對(duì)人身安全,貨物安全還是工作效率都有影響,因此鋼絲繩安全的保證很重要,一些必要的措施必不可少。根據(jù)《起重機(jī)安全》初步得出以下措施:</p><p> 1.增加鋼絲繩有效橫截面積,降低鋼絲繩所受的應(yīng)力,進(jìn)而
30、提高鋼絲繩的安全系數(shù)。</p><p> 2.選用較大直徑的滑輪與卷筒</p><p> 3.經(jīng)常做一些適當(dāng)?shù)谋pB(yǎng),根據(jù)季節(jié)使用頻率涂抹潤(rùn)滑油。</p><p> 4.減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)。</p><p> 5.定期檢查鋼絲繩的損耗程度,預(yù)防安全事故。</p><p> 鋼絲繩允許最小直徑計(jì)算:</p
31、><p> 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3],6371型鋼絲繩計(jì)算公式:</p><p><b> 其中:</b></p><p> K——機(jī)動(dòng)起重機(jī)安全設(shè)備系數(shù),k=5—6,上述取6</p><p> 因此,根據(jù)上述所得鋼絲繩的選取至少要大于7.67mm</p><p> 3.2 滑輪的計(jì)算及選取&l
32、t;/p><p><b> 滑輪許用最小直徑:</b></p><p><b> 式中:</b></p><p> —按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪允許的最小卷繞直徑</p><p><b> d—鋼絲繩直徑mm</b></p><p> e—滑輪直徑與鋼
33、絲繩直徑的比值</p><p> 查參考文獻(xiàn)表[6]12-2,輪繩直徑比e=25</p><p> 查參考文獻(xiàn)[6]表13-2,初步選定 ,</p><p><b> 軸承型號(hào)220</b></p><p> 3.3 卷筒的計(jì)算及選擇</p><p><b> 1)卷筒直徑
34、:</b></p><p> 根據(jù)鋼絲繩卷繞裝置:</p><p> 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表4—19與JB/T 9006.2—1999</p><p><b> 選取卷筒直徑</b></p><p><b> 2)卷筒長(zhǎng)度:</b></p><p> 根
35、據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表4—22 ,選擇單聯(lián)卷筒。</p><p> 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]公式:</p><p> 其中:——卷槽不切槽部分長(zhǎng)度,取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪的間距,所選只有一個(gè)滑輪,取=A。</p><p> ——卷筒計(jì)算直徑。 </p><p><b> 3)卷筒厚度:</b></p><
36、;p><b> 允許最大值</b></p><p><b> 卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算:</b></p><p> 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]公式4—31:</p><p> 選用灰鑄鐵HT200,最小抗拉強(qiáng)度,許用壓應(yīng)力:</p><p><b> 故抗壓強(qiáng)度足夠</b>&l
37、t;/p><p> 卷筒拉應(yīng)力計(jì)算校核:</p><p> 由于卷筒長(zhǎng)度不大于三倍直徑,由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力。</p><p> 卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí):</p><p><b> 卷筒斷面系數(shù)</b></p><p><b> 式中:</b></
38、p><p> D——卷筒外徑D=400mm</p><p><b> ——卷筒內(nèi)徑</b></p><p><b> 因此:</b></p><p><b> 合成應(yīng)力:</b></p><p><b> 式中許用拉應(yīng)力:</b&g
39、t;</p><p><b> 所以<</b></p><p><b> 卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過。</b></p><p><b> 因此,</b></p><p> 初步選擇卷筒參數(shù)為:</p><p> 卷筒直徑:D=400mm,</
40、p><p> 長(zhǎng)度:L=600mm,</p><p> 卷筒槽形的槽底半徑:r=1.5mm,</p><p> 繩槽尺寸:t=20mm,</p><p><b> 倍率:=2</b></p><p> 3.4鋼絲繩在卷筒上的固定方式</p><p> 固定方式如圖
41、3-1所示:</p><p> 主要組成:1.卷筒 2.鋼絲繩 3.滑輪</p><p><b> 圖3-1 單聯(lián)卷筒</b></p><p> 卷筒有兩種:多層卷繞的光滑表面與單層卷繞的螺旋槽表面。</p><p> 光滑表面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,鋼絲繩會(huì)緊密纏繞在卷筒上,一般適合于鋼絲繩多層卷繞的卷筒,節(jié)省表面的
42、需求。</p><p> 螺旋槽表面有螺旋槽,鋼絲繩會(huì)緊緊卡在螺旋槽內(nèi),避免了來回晃動(dòng),避免摩擦造成的機(jī)械障礙與磨損,增加其使用性能與安全性,但其只適合于單層卷繞,同時(shí)也可以成對(duì)使用,稱為雙聯(lián)卷筒。</p><p> 一般選用單層卷繞的單聯(lián)卷筒。</p><p> 單聯(lián)卷筒上的螺旋槽有兩種:淺槽和深槽。淺槽也叫標(biāo)準(zhǔn)槽,一般就用標(biāo)準(zhǔn)槽,因?yàn)樗墓?jié)距比較短,因此繩
43、槽圈數(shù)也都相同,一般來說,標(biāo)準(zhǔn)槽的卷筒其有效長(zhǎng)度會(huì)比深槽的短。但是鋼絲繩嵌入卷筒時(shí)與卷筒表面的偏角比較大,在某些特殊環(huán)境下使用,鋼絲繩會(huì)有脫槽的危險(xiǎn),因此,為了避免鋼絲繩在卷筒上脫槽或纏繞出錯(cuò)就選擇深槽的卷筒。</p><p> 3.5 關(guān)于電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p><b> 計(jì)算靜功率:</b></p><p><b>
44、 式中:</b></p><p> ——機(jī)構(gòu)總功率,一般=0.8-0.9,取=0.9</p><p><b> V——水平運(yùn)行速度</b></p><p><b> 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率:</b></p><p> 式中 系數(shù)對(duì)于級(jí)機(jī)構(gòu),=O.85~0.95,取=0.85</p
45、><p> 3.6選擇電動(dòng)葫蘆型號(hào)</p><p> 綜合上述的計(jì)算與論證,根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]表1—24,</p><p> 選擇MD1—5型電動(dòng)葫蘆,參數(shù)如表3-1。</p><p> 表3-1 MD1-5電動(dòng)葫蘆參數(shù)</p><p><b> 3.7變幅機(jī)構(gòu)</b></p&
46、gt;<p> 起重機(jī)需要一種機(jī)構(gòu)來改變作業(yè)幅度而且沿臂架徑向水平位移和吊運(yùn)物品,這就是變幅機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)因工作量問題,變幅機(jī)構(gòu)只做簡(jiǎn)要概括,不做過多的敘述。</p><p> 懸臂起重機(jī)的幅度是一個(gè)重要參數(shù),回轉(zhuǎn)式起重機(jī),吊取重物的設(shè)備中心線到起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心線水平距離;非旋臂式起重機(jī),是橫臂架鉸軸的中心線距離到吊取設(shè)備中心線,或其他典型軸的距離。立柱懸臂梁是變幅機(jī)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)的主要力量,除了結(jié)
47、構(gòu)重力本身外,還承擔(dān)負(fù)荷起升力,臂架的損壞(折疊臂或墜臂)可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)嚴(yán)重的起重事故。變幅機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)一樣同樣是安全控制的一個(gè)重點(diǎn)。</p><p> 變幅機(jī)構(gòu)根據(jù)不同情況的多種類型:</p><p> 根據(jù)不同的作業(yè)要求,可分為非工作性變幅與工作性變幅。</p><p> 非工作性變幅的主要任務(wù)是調(diào)整變幅機(jī)構(gòu)的位置,只有在空載條件適當(dāng)?shù)姆确秶?,提升材?/p>
48、的過程中振幅的變化。例如,移動(dòng)起重機(jī)受穩(wěn)定限制,不允許停止加載的過程中。工作特點(diǎn)是振幅頻率較低,低速度。</p><p> 工作性變幅可以有可變負(fù)荷,從而擴(kuò)大了起重作業(yè)區(qū)域。主要特點(diǎn)是頻繁變化振幅、高速度,直接影響裝卸生產(chǎn)率,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)力越大,相對(duì)來說機(jī)構(gòu)就會(huì)變得越復(fù)雜。</p><p> 變幅機(jī)構(gòu)根據(jù)不同的性能要求,還可以進(jìn)一步劃分為平衡性變幅機(jī)構(gòu)和非平衡性變幅機(jī)構(gòu):</p>
49、;<p> 平衡性變幅機(jī)構(gòu)。一般在操作中,使起重機(jī)項(xiàng)振幅的重心沿水平或接近水平線移動(dòng),和自由運(yùn)行的平衡中心相平衡。這可以既節(jié)省驅(qū)動(dòng)功率,而且運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。</p><p> 非平衡性變幅機(jī)構(gòu)。通過擺動(dòng)臂完成水平貨物運(yùn)輸,應(yīng)該增加或減少,需要較高的驅(qū)動(dòng)功率,無論是貨物重心,臂架中心,還是共同作用的作用力中心都會(huì)有不同程度的波動(dòng)幅度,慣性載荷大,影響使用性能。因此,非平衡的變幅主要用于非工作性的變
50、幅機(jī)構(gòu)。</p><p> 4. 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p> 4.1 計(jì)算回轉(zhuǎn)力矩</p><p> 根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]計(jì)算公式:</p><p><b> 其中:</b></p><p><b> ——起升載荷 5t</b></p>
51、<p> ——旋轉(zhuǎn)部分重量 1.2t</p><p><b> ——對(duì)重 0t</b></p><p><b> 因此:=6.2t</b></p><p> 當(dāng)起升載荷在極限距離時(shí),對(duì)下支承的水平力為</p><p> 1)對(duì)上支承的作用力:</p><p&
52、gt;<b> 其中:</b></p><p><b> ——0.003</b></p><p><b> ——0.1m</b></p><p><b> 其中:</b></p><p><b> ——0.003</b>&l
53、t;/p><p><b> ——0.1m</b></p><p><b> 風(fēng)阻力矩</b></p><p> 小中型懸臂起重機(jī)一般為室內(nèi)使用,風(fēng)力可近乎為零。</p><p><b> 3)傾斜阻力矩</b></p><p> Mq=NcLsin
54、a=154Nm</p><p> 其中a=0.0286°</p><p><b> 4)慣性力矩</b></p><p><b> 4.2選擇電動(dòng)機(jī)</b></p><p><b> 計(jì)算靜功率:</b></p><p><b&
55、gt; 式中:</b></p><p> n—起重機(jī)回轉(zhuǎn)速度,一般取0.6—0.8r/min,本處取n=0.6</p><p><b> —機(jī)構(gòu)效率</b></p><p> 查參考文獻(xiàn)[3]表7-4,選Y90S-6型電動(dòng)機(jī)。</p><p><b> 主要參數(shù):</b><
56、;/p><p> 額定功率:0.75kW;</p><p> 額定電流:2.3A;</p><p> 轉(zhuǎn)速:910r/min;</p><p><b> 轉(zhuǎn)矩:2N·m;</b></p><p><b> 重量:21Kg。</b></p><
57、;p> 因任務(wù)書未給出BZD5型立柱式懸臂起重機(jī)的回轉(zhuǎn)角速度,這部分可自行給一個(gè)速度限定2.5r/min。</p><p> 因此查參考文獻(xiàn)[6]表12-3,減速器為擺線針輪減速器,型號(hào)為SF87R57DT80N4其中的臥式擺線針輪減速器。</p><p> SF87R57DT80N4臥式擺線針輪減速器:</p><p><b> 工作級(jí)別:
58、M5;</b></p><p> 傳動(dòng)比:113.3;</p><p> 工程轉(zhuǎn)速,輸入:1460r/min。</p><p> 4.3齒輪的設(shè)計(jì)</p><p> 4.3.1 傳動(dòng)比的分配</p><p><b> 總傳動(dòng)比:</b></p><p&
59、gt; 擺線針輪減速器是標(biāo)準(zhǔn)件,查表可以選擇允許的傳動(dòng)比,齒輪傳動(dòng)比一般來講不宜太小,否則會(huì)大齒輪與減速機(jī)前端很有可能產(chǎn)生干涉。</p><p> 擺線針輪減速器的傳動(dòng)比有一個(gè)傳動(dòng)比的大概范圍,這里先用最大的傳動(dòng)比來計(jì)算。初選。</p><p> 選定齒輪類型及基本參數(shù)</p><p><b> 選擇齒輪傳動(dòng)</b></p>
60、<p> 根據(jù)其工作環(huán)境與受力方式選擇直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p><b> 2)選擇工作精度</b></p><p><b> 初選4級(jí)精度;</b></p><p><b> 材料選擇。</b></p><p> 因?yàn)樾↓X輪所受應(yīng)力大,因此:&
61、lt;/p><p> 小齒輪材料選用40Cr。</p><p> 大齒輪材料選用鑄鋼。</p><p> 兩者均調(diào)質(zhì)處理,表面淬火。</p><p><b> 初選小齒輪齒數(shù)。</b></p><p> 小齒輪與大齒輪是直齒開式傳動(dòng),因此齒輪一般為磨損失效。</p><p
62、> 小齒輪齒數(shù)一般可選用,取整選。</p><p> m體現(xiàn)了齒輪的抗彎能力,初選。</p><p> 4.3.2齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算</p><p> 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]齒輪計(jì)算公式:</p><p> 其中:K——載荷系數(shù)常用值,K為1.2~2,取K = 1.2</p><p> 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
63、</p><p> 已知F= 10 KN 減速機(jī)</p><p> =10×10×4m=4×10</p><p><b> 小齒輪轉(zhuǎn)矩:</b></p><p><b> = </b></p><p><b> 取齒寬系數(shù):
64、</b></p><p> 齒輪非對(duì)稱布置,選用</p><p><b> 齒數(shù)比等于傳動(dòng)比</b></p><p><b> 材料的彈性影響系數(shù)</b></p><p> 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]圖10-21,按齒面硬度:</p><p> 小齒輪的接觸疲勞
65、強(qiáng)度極限;</p><p> 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限;</p><p> 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù),按工作壽命年,每年工作天,每天小時(shí)計(jì)算:</p><p><b> 小齒輪的轉(zhuǎn)速:</b></p><p><b> 式中:</b></p><p> ——齒輪每個(gè)周期同一
66、齒輪面嚙合的次數(shù)</p><p> 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1],按觸疲勞壽命,;</p><p> 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p> 取失效率為1%,安全系數(shù)S=1。</p><p><b> 4.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p> 1)計(jì)算小齒輪圓直徑</p><
67、;p><b> 3)計(jì)算齒寬b</b></p><p> 4)計(jì)算齒寬與齒高之比</p><p><b> 模數(shù):</b></p><p><b> 齒高:</b></p><p><b> 5)計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p>
68、<p> 因?yàn)椋?級(jí)精度,查參考文獻(xiàn)[1]表11-5,動(dòng)載荷系數(shù);直齒輪;</p><p> 查表11-4,使用系數(shù);</p><p> 查表11-7,齒向載荷分布系數(shù),</p><p><b> 查圖10-13,;</b></p><p><b> 因此載荷系數(shù):</b>&l
69、t;/p><p><b> 計(jì)算分度圓</b></p><p> 由參考文獻(xiàn)[1]式10-10a</p><p><b> 7) 計(jì)算模數(shù)</b></p><p> 4.3.4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p> 由參考文獻(xiàn)[1]彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式:</p
70、><p> (1)確定公式中的各計(jì)算數(shù)值</p><p> 1)由文獻(xiàn)[4]圖11-14查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為</p><p> 2)由文獻(xiàn)[1]查得彎曲疲勞壽命系數(shù),。</p><p> 3) 計(jì)算彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由文獻(xiàn)[1]式得</p><p><b> 4
71、)計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p><b> 由表10-5查得;</b></p><p><b> 5)查取齒形系數(shù)</b></p><p><b> 由表10-5查得;</b></p><p> 6)查取應(yīng)力校正系數(shù)</p><p&
72、gt;<b> 由表10-5查得;</b></p><p> 7)計(jì)算大小齒輪的并加以比較</p><p> 大齒輪的數(shù)值比較大。</p><p><b> ?。?)設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p> 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)
73、的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關(guān),可取由彎曲強(qiáng)度所得的模數(shù)。并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=6mm,按彎曲疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑。</p><p><b> 小齒輪齒數(shù):</b></p><p><b> 取</b></p><p><b> 大齒輪齒數(shù)
74、:</b></p><p><b> 取</b></p><p> 因此小齒輪分度圓直徑取為120mm,大齒輪分度圓直徑為600mm。</p><p> 4.4 鍵的選擇與校核</p><p> 由參考文獻(xiàn)[1]可知:</p><p> 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件,通常是用來實(shí)現(xiàn)軸與
75、輪轂之間的軸向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆卸簡(jiǎn)單、對(duì)中性較好等優(yōu)點(diǎn),因而得到廣泛應(yīng)用。這種鍵連接不能承受軸向載荷,因而對(duì)軸上的零件不能起到軸向固定的作用。</p><p> 根據(jù)硬度不同,平鍵可分為普通平鍵和薄型平鍵、導(dǎo)向平鍵和花鍵四種;普通平鍵按構(gòu)造分為圓頭平鍵(A型)平頭平鍵(B型)和單圓頭平鍵(C型)三種。</p><p> 本設(shè)計(jì)采用普通平鍵A型。</p>
76、<p><b> 鍵的選擇</b></p><p> 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵的連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來選擇;鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取決,鍵的截面尺寸b×h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度L一般按輪轂的長(zhǎng)度來選擇,即鍵長(zhǎng)等于或略短于輪轂的長(zhǎng)度。所選定的鍵長(zhǎng)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。</p>&l
77、t;p> 鍵的類型及材料:普通平鍵A型、45鋼;</p><p> 鍵的尺寸b×h×L:22mm×12mm×50mm;</p><p><b> 鍵連接強(qiáng)度校核</b></p><p> 鍵的受力簡(jiǎn)圖如圖4-1:</p><p> 圖4-1 鍵的受力簡(jiǎn)圖</p
78、><p><b> 圖中:</b></p><p><b> ——轉(zhuǎn)矩,N;</b></p><p><b> ——軸的直徑mm;</b></p><p> ——鍵的工作長(zhǎng)度,A型鍵l=L-b;</p><p> ——鍵的長(zhǎng)度,mm;</p&
79、gt;<p><b> ——鍵的寬度mm;</b></p><p> ——鍵與輪轂的接觸高度m;平鍵 ;</p><p> ——鍵連接的許用擠壓應(yīng)力;</p><p> ——鍵連接的許用剪應(yīng)力。</p><p> 鍵工作表面的擠壓應(yīng)力:</p><p> 鍵連接的許用擠壓
80、應(yīng)力</p><p> 由參考文獻(xiàn)[1]公式6-1:</p><p><b> ??;</b></p><p><b> 滿足要求。</b></p><p><b> 鍵的剪應(yīng)力:</b></p><p> 鍵連接的許用剪切應(yīng)力取靜載荷值</
81、p><p><b> 鍵的強(qiáng)度滿足要求。</b></p><p> 5. 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算</p><p> 設(shè)計(jì)任務(wù)書對(duì)這部分要求為:</p><p><b> 起重量:5噸</b></p><p><b> 提升高度:4米</b><
82、;/p><p><b> 最大回轉(zhuǎn)半徑:4米</b></p><p> 外形高度:5.750米</p><p><b> 外形寬度:4.6米</b></p><p><b> 自重:4500公斤</b></p><p><b> 5.1
83、 立柱計(jì)算</b></p><p> 定柱為無縫鋼管,材料為45號(hào)鋼</p><p> 定柱受到的扭轉(zhuǎn)力矩來自小齒輪</p><p> 所選定柱的內(nèi)外徑只比為,材料的許用應(yīng)力[]=60MPa。</p><p> 由參考文獻(xiàn)[1]公式:</p><p> 由公式算出,因此取外徑為375mm,初選立柱
84、高度為5m。</p><p> 圖5-1 立柱受力圖</p><p> 如圖5-1,可以看作是由臂架和立柱一部分組成的三角剛性區(qū)域產(chǎn)生的彎矩對(duì)立柱的影響,可以簡(jiǎn)化為圖5-2。</p><p> 圖5-2 立柱受力簡(jiǎn)化圖</p><p> 立柱力矩圖如圖所示:</p><p><b> 5-3 立柱示
85、意圖</b></p><p><b> 5-4 立柱彎矩圖</b></p><p> 5-5 立柱軸向力圖</p><p> 彎矩是由重物與懸臂共同作用產(chǎn)生,因此:</p><p> 因此該立柱校核合格。</p><p> 5.2地腳連接螺釘?shù)倪x擇與校核</p>
86、;<p> 地腳連接螺釘有兩種:圓形排列,如圖5-6。矩形排列,如圖5-7。</p><p> 圖5-6 地腳螺釘圓形排列</p><p> 圖5-7 地腳螺釘矩形排列</p><p> 選擇圓形排列,受力均勻,便于加工。</p><p> 初選地腳螺栓為M28型,查參考文獻(xiàn)[5]表17.11,螺栓小徑為25.825m
87、m。</p><p> 地腳螺栓間距:a=425mm</p><p> 地腳螺栓數(shù)量:n=8</p><p> 計(jì)算圓周排列螺栓所受載荷:</p><p> 考慮試車載荷為1.25G</p><p><b> 動(dòng)載荷為1.1G</b></p><p> 其他人為
88、因素(如非正常操作造成超載)2G</p><p> 故螺栓應(yīng)具備的拉應(yīng)力為:192.5Mpa</p><p> 其中:——螺栓的預(yù)緊系數(shù)</p><p><b> ——?jiǎng)偠认禂?shù)</b></p><p> ——所有法蘭盤上的螺栓距中心位置的平方和</p><p> 查參考文獻(xiàn)[7]表3.1
89、-5.1,有關(guān)螺栓規(guī)格與對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度關(guān)系如下表:</p><p><b> 故選用M28螺栓</b></p><p> 5.3懸臂梁的設(shè)計(jì)與相關(guān)計(jì)算</p><p> 所選的懸臂梁為工字鋼,根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書,初選長(zhǎng)4.5米,材料為Q235,所許用應(yīng)力為</p><p><b> 懸臂梁力矩分析圖:<
90、;/b></p><p> 懸臂所受力矩圖可以看出危險(xiǎn)截面在立柱與懸臂連接處</p><p><b> 其中:</b></p><p> ——由集中載荷與均布載荷共同產(chǎn)生的彎矩,前邊已計(jì)算。</p><p> ——截面抗彎系數(shù),=2674.543</p><p> 根據(jù)參考文獻(xiàn)[6
91、]表25—30,選工字鋼規(guī)格為h=275mm,b=220mm。</p><p><b> 5.4 懸臂撓度</b></p><p> 懸臂的撓度由均布載荷與集中載荷共同作用所產(chǎn)生</p><p> 圖5-6 懸臂撓度示意圖</p><p><b> 因此撓度符合要求。</b></p&
92、gt;<p><b> 結(jié) 論</b></p><p> 從一開始的課題的擬定,任務(wù)書發(fā)放和后來的一系列的關(guān)于起重機(jī)的資料的收集,開題報(bào)告的編寫和外文翻譯,近一個(gè)月的準(zhǔn)備工作。接下來就是長(zhǎng)達(dá)近一個(gè)月的關(guān)于起重機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算,懸臂起重機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)劃與方案論證,懸臂起重機(jī)工作原理,各種機(jī)構(gòu)方案論證,整體結(jié)構(gòu)方案及論證,起升機(jī)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案,旋轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)的選擇,回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的
93、方案論證。和各種機(jī)構(gòu)的計(jì)算,選擇與校核。最后為期兩個(gè)多星期的機(jī)械制圖,繪制立柱式懸臂起重機(jī)的裝配,電動(dòng)葫蘆的結(jié)構(gòu)圖,懸臂梁的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖,回轉(zhuǎn)支撐裝置的結(jié)構(gòu)圖,還有后來的一些零零總總的修改,總的來說畢業(yè)設(shè)計(jì)也是有條不紊的完成了。</p><p> 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中,自己雖然在實(shí)習(xí)的時(shí)候見過起重機(jī),但只是了解外形,具體內(nèi)部不甚明了,通過到圖書館借書,網(wǎng)上搜集資料,才把具體的機(jī)構(gòu)部位和參數(shù)弄懂。在接下來的計(jì)算中,把自己大
94、學(xué)期間學(xué)到的知識(shí)系統(tǒng)的匯總到一塊,做到學(xué)以致用。學(xué)會(huì)了針對(duì)不同的機(jī)械工作環(huán)境各種可行的方案,與根據(jù)具體情況進(jìn)行各種方案之間的論證。同時(shí)也學(xué)會(huì)了各種機(jī)構(gòu)的受力分析,各種機(jī)構(gòu)零件的計(jì)算選擇與校核。比如:計(jì)算回轉(zhuǎn)力矩,選擇電動(dòng)機(jī),齒輪的設(shè)計(jì),傳動(dòng)比的分配,齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算,齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算,鍵的選擇與校核,金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算,懸臂撓度,都是一種對(duì)知識(shí)的回顧。機(jī)械制圖的一些基本知識(shí)與需要注意的一些細(xì)節(jié)。</p><p>
95、; 畢業(yè)設(shè)計(jì)其實(shí)也是一種系統(tǒng)匯總的學(xué)習(xí),書本知識(shí)的復(fù)習(xí),切合實(shí)際的練習(xí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了很多,在老師與同學(xué)的幫助下,克服了多種的困難,是這四年來不僅是對(duì)知識(shí),技能,也是對(duì)師生情,同窗情的一種收獲與感知,讓自己更加感受到這個(gè)小組,班級(jí),以至整個(gè)母校的情深厚誼。</p><p> 這就是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)論,我這幾個(gè)月來的體會(huì)與收獲。</p><p><b> 致 謝</b
96、></p><p> 我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在曹老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)中完成。多虧了每次遇到問題老師的耐心解釋,我的設(shè)計(jì)才想回來說順利。從設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)收集,設(shè)計(jì)到最終的修改,,鄧?yán)蠋熁舜罅康臅r(shí)間和精力,在此表達(dá)我真誠(chéng)的感謝,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度、開拓的精神和高度的責(zé)任感會(huì)使學(xué)生受益于萬千!</p><p> 由于幾個(gè)同學(xué)和我相同的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),在們我平時(shí)設(shè)計(jì)和討論問題中,指出我們的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,這樣我
97、就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題以保證設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行,多謝同學(xué)的幫助。</p><p> 再次對(duì)學(xué)院,老師以及同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感謝。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 璞良貴等.《機(jī)械設(shè)計(jì)》[M];高等教育出版社,2006.</p><p> [2] 孫訓(xùn)方等.《材料力學(xué)》[M];高等教育
98、出版社,2009.</p><p> [3] 華玉潔..《起重機(jī)械與吊裝》[M];化學(xué)工業(yè)出版社,2006.</p><p> [4] 許朝銓.《軌道設(shè)計(jì)手冊(cè)與懸掛運(yùn)輸設(shè)備》[M];中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.</p><p> [5] 王世剛,王樹才等《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新》[M];國(guó)防工業(yè)出版社,2010.</p><p>
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