起重機(jī)課程設(shè)計(jì).doc
第2章 小車副起升機(jī)構(gòu)計(jì)算
2.1 確定傳動(dòng)方案選擇滑輪組和吊鉤組
按照構(gòu)造宜緊湊的原則,決定采用下圖的傳動(dòng)方案。如圖圖2-1所示,采用了單聯(lián)滑輪組.按Q=5t,取滑輪組倍率=2,因而承載繩分支數(shù)為 Z=4。吊具自重載荷,其自重為:G=2.0%=0.02200kN=4kN
圖2-1 副起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2.2 選擇鋼絲繩
若滑輪組采用滾動(dòng)軸承, 當(dāng)=2,查表得滑輪組效率=0.985,鋼絲繩所受最大拉力:
按下式計(jì)算鋼絲繩直徑d:
d=c=0.096=10.895mm
c: 選擇系數(shù),單位mm/,選用鋼絲繩=1850N/mm,根據(jù)M5及查表得c值為0.096。
選不松散瓦林吞型鋼絲繩直徑d=10mm,
其標(biāo)記為6W(19)-10-185-I-光-右順(GB1102-74)。
2.3 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度
卷筒直徑:
卷筒和滑輪的最小卷繞直徑:
≥hd
式中h表示與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)的有關(guān)系數(shù);
查表得:卷筒=18;滑輪=20
卷筒最小卷繞直徑=d=1820=360
滑輪最小卷繞直徑=d=2020=400
考慮起升機(jī)構(gòu)布置及卷筒總長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng),滑輪直徑和卷筒直徑一致取D=400㎜。
卷筒長(zhǎng)度:L=1500mm
卷筒壁厚δ=0.02D+(6~10)=[0.02400+(6~10)]mm=14~18mm,取δ=18mm,應(yīng)進(jìn)行卷筒壁的壓力計(jì)算。
卷筒轉(zhuǎn)速=r/min=60r/min。
2.4 計(jì)算起升靜功率
==18.17kW
式中η起升時(shí)總機(jī)械效率=0.894
為滑輪組效率取0.97;為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械效率取0.94;為卷筒軸承效率取0.99;連軸器效率取0.99。
2.5 初選電動(dòng)機(jī)
≥G=0.818.17=14.536kW
式中:在JC值時(shí)的功率,單位為KW;
G:均系穩(wěn)態(tài)負(fù)載平數(shù),根據(jù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)和JC值查表得G=0.8。
選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YZR180L-6,=17KW,=955r/min,最大轉(zhuǎn)矩允許過(guò)載倍數(shù)λm=2.5;飛輪轉(zhuǎn)矩GD=1.5KN.m。
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=951.9r/min
式中:在起升載荷=49.98kN作用下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;
:電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速;
,:是電動(dòng)機(jī)在JC值時(shí)額定功率和額定轉(zhuǎn)速。
2.6 選用減速器
2.6.1 初選減速器
減速器總傳動(dòng)比:=15.865取實(shí)際速比=16。
起升機(jī)構(gòu)減速器按靜功率選取,根據(jù)=18.17kW,=951.9r/min,=16,工作級(jí)別為M5,選定減速器為ZQH50,減速器許用功率[]=31KW。低速軸最大扭矩為M=21000N.m。
減速器在951.9r/min時(shí)許用功率[]為[]==29.5kW>17kW
實(shí)際起升速度==19.334m/min;
實(shí)際起升靜功率==18.02kW。
用Ⅱ類載荷校核減速器輸出軸的徑向載荷,最大力矩。
2.6.2 驗(yàn)算輸出軸端最大容許徑向載荷
用Ⅱ類載荷校核減速器輸出軸的徑向載荷,最大力矩。
查卷筒的產(chǎn)品目錄可知卷筒的自重
2.6.3 驗(yàn)算輸出軸的最大容許扭矩
輸出軸容許最大扭矩,按大于電動(dòng)機(jī)的最大力矩進(jìn)行校驗(yàn)
式中 --------電動(dòng)機(jī)實(shí)際最大力矩
---------------電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù)
------------------傳動(dòng)比
---------------減速器傳動(dòng)效率,取0.95
2.7 電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算
過(guò)載驗(yàn)算按下式計(jì)算:
≥==15.136kW
=17KW>15.136kW,此題恰好與=的功率相等。
式中:基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí),電動(dòng)機(jī)額定功率,單位為kW;
H:系數(shù),繞線式異步電動(dòng)機(jī),取H=2.1;
λm:基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過(guò)載倍數(shù),查表得λm取2.5;
m:電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù);
η:總機(jī)械效率η=0.894。
發(fā)熱驗(yàn)算按下式計(jì)算:
P≥Pз
式中 P:電動(dòng)機(jī)在不同接電持續(xù)率JC值和不同CZ值時(shí)允許輸出功率,單位為kW,按CZ=150,JC值=25%,查表得P=15.393kW;
==14.42kW
P=15.363>=14.42kW
經(jīng)計(jì)算過(guò)載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算通過(guò)。
2.8 選擇制動(dòng)器
按下式計(jì)算,選制動(dòng)器:
≥
式中:制動(dòng)力矩,單位為N.m;
:制動(dòng)安全系數(shù),查表1-5M5得=2.0;
:下降時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的靜力矩,單位為N.m。
==143.12N.m
η:下降時(shí)總機(jī)械效率,通常取η≈η≈0.894
==2143.12=286.24N.m
根據(jù)選用=286.24N.m選用YWZ315/30制動(dòng)器,其額定制動(dòng)力矩400N.m;
安裝時(shí)將制動(dòng)力矩調(diào)整到所需的制動(dòng)力矩=290N.m。
2.9 選擇聯(lián)軸器
根據(jù)電動(dòng)機(jī)和減速器以及浮動(dòng)軸的軸伸尺寸及形狀選連軸器,使連軸器的許用應(yīng)力矩[M]>計(jì)算的所需力矩M,則滿足要求。
電動(dòng)機(jī)的軸伸:d=55mm(錐形),長(zhǎng)度E=820.5mm;
減速器軸伸:d=50mm(柱形),長(zhǎng)度E=85mm;
浮動(dòng)軸的軸頭:d=45mm, 長(zhǎng)度E=84mm。
選取梅花彈性連軸器:型號(hào)為MLL6-I-200,[M]=630N.m;GD=6.74=26.8Kg.m;型號(hào)為MLL6,[M]=630N.m;GD=1.854=7.4Kg.m。
電動(dòng)機(jī)額定力矩=170N.m
計(jì)算所需力矩M=n=1.52.0170=510N.m
式中 n:安全系數(shù)取n=1.5;
:剛性動(dòng)載系數(shù),?。?.0;
[M]=630>M=510N.M
所選連軸器合格。
2.10 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間
起動(dòng)時(shí)間:
=
式中:
=1.5+26.8+7.4=35.7kN.m
靜阻力矩:
==179.07N.m
電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩:
=1.7=1.7170=289N.m
平均起動(dòng)加速度:
==0.32m/s
=0.32 m/s<[]=0.4 m/s
經(jīng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間合適。
2.11 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間
制動(dòng)時(shí)間:
=
=0.85s
:電機(jī)滿載下降轉(zhuǎn)速,單位為r/min;
==21000-951.9=1048.1r/min
=290N.m
=143N.m
平均制動(dòng)減速器速度
所以制動(dòng)時(shí)間也合適。
2.12 高速軸計(jì)算
2.12.1疲勞計(jì)算
軸受脈動(dòng)扭轉(zhuǎn)載荷,其等效扭矩:
由上節(jié)選擇聯(lián)軸器中,已確定浮動(dòng)軸端直徑d=45㎜.
因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為:
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:
軸材料用45鋼, ,;
彎矩:
扭矩:
軸受脈動(dòng)循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:
-----考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù);
-----與零件幾何形狀有關(guān),對(duì)于零件表面有急劇過(guò)度和開(kāi)鍵槽及緊配合區(qū)段, =1.5~2.5;
-----與零件表面加工光潔度有關(guān),對(duì)于對(duì)于
此處取K=21.25=2.5
-----考慮材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱的敏感系數(shù),對(duì)碳鋼,低合金剛,取η=0.2.
安全系數(shù),查表得=1.6
因此,故 通過(guò)。
1.12.2 強(qiáng)度驗(yàn)算
軸所受最大轉(zhuǎn)矩::
式中: -----動(dòng)力系數(shù),由表查得 =2;
按照額定起重量計(jì)算軸受靜力矩,
最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:
式中: -----安全系數(shù),由表查得=1.6。
故合適.
浮動(dòng)軸的構(gòu)造如圖(4)所示:
中間軸徑,
圖2-2 副起升高速傳動(dòng)軸構(gòu)造圖