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機(jī)構(gòu)名稱
項目
機(jī)構(gòu)名稱
機(jī)構(gòu)名稱
項目
大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)
主起升
副起升
起重量
t
50
10
軌距
mm
22500
起升速度
m/min
6.1
13.1
運(yùn)行速度
m/min
59
工作級別
中級(M5)
中級(M5)
工作級別
中級(M5)
最大起升高度
m
14
18
輪距
mm
5500
電源
三相交流 50Hz 380V
起重量Q=50t;橋架跨度L=22.5m;大車運(yùn)行速度vdc=59m/min;工作級別為M5級,機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率JC%=25%;起重機(jī)估計總重(包括小車重量)G=480kN;小車自重Gxc=180kN;橋架采用箱形梁式結(jié)構(gòu)。
1)確定傳動機(jī)構(gòu)方案
跨度22.5m為中等跨度,為減輕重量,決定采用上圖的傳動方案
2)選擇車輪與軌道,并驗(yàn)算其強(qiáng)度
按照下圖所示的重量分布,計算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓
圖 輪壓計算圖
滿載時,最大輪壓:
e為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離
空載時,最小輪壓:
車輪踏面疲勞計算載荷
載荷率:Q/G=500/490=1.02
大車車輪使用雙輪緣車輪,輪緣高為25mm—30mm。根據(jù)工作級別、運(yùn)行速度和Q/G的值,初選車輪踏面直徑,車輪材料,軌道及其材料。
車輪材料:采用ZG340-640(調(diào)質(zhì)),σb=700MPa,σs=380MPa,由參考文獻(xiàn)[7]附表18選擇車輪直徑Dc=800mm,,軌道為QU70的許用輪壓為33.2t,軌道型號為P38。
按車輪與軌道為點(diǎn)接觸和線接觸兩種情況來驗(yàn)算車輪的接觸強(qiáng)度
點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算:
式中:
k2——許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)(N/mm2),由參考文獻(xiàn)[1]表5-2 取k2=0.191;
R——曲率半徑,由車輪和軌道兩者曲率半徑中取最大值,取Qu70軌道的曲率半徑為R=400mm;
m——由軌頂和車輪的曲率半徑之比(r/R)所確定的系數(shù),由參考文獻(xiàn)[1]表5-5查得m=0.46
c1——轉(zhuǎn)速系數(shù),車輪轉(zhuǎn)速,由參考文獻(xiàn)[1]表5-3,c1=0.98;
c2——工作級別系數(shù),由參考文獻(xiàn)[1]表5-4查得,當(dāng)M5級時 c2=1
Pc”>Pc 故驗(yàn)算通過
線接觸局部擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算:
式中:
k1——許用線接觸應(yīng)力常數(shù)(N/mm2),由參考文獻(xiàn)[1]表5-2查得,k1=6.6;
l——車輪與軌道的有效接觸長度,Qu80軌道的l=80mm;
c1,c2——同前
Pc’>Pc 故驗(yàn)算通過
3) 運(yùn)行阻力計算
摩擦總阻力矩:
由參考文獻(xiàn)[3]查得Dc=800mm車輪的軸承型號為7530E,軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為;由參考文獻(xiàn)[1]表7-1~表7-3:滾動摩擦系數(shù)k=0.0006m;軸承摩擦系數(shù)μ=0.02;附加阻力系數(shù)β=1.5。代入上式得:
當(dāng)滿載時的運(yùn)行阻力矩
運(yùn)行摩擦阻力:
當(dāng)空載時
4) 選擇電動機(jī)
電動機(jī)用于各種類型的起重機(jī)械及其他類似設(shè)備的電力傳動,具有較高的過載能力和機(jī)械強(qiáng)度,適用于短時或斷續(xù)周期性工作制。
電動機(jī)靜功率:
式中
——滿載運(yùn)行時的靜阻力;
m=2——驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù);
η=0.95——機(jī)構(gòu)傳動效率;
初選電動機(jī)功率:
式中
kd——電動機(jī)功率增大系數(shù),由參考文獻(xiàn)[1]表7-6查得 kd=1.3
由參考文獻(xiàn)[7]附表30選用電動機(jī)JZR2-22-6;
;電動機(jī)質(zhì)量115kg
5) 驗(yàn)算電動機(jī)發(fā)熱條件
等效功率:
式中
k25——工作級別系數(shù),由參考文獻(xiàn)[1]查得 當(dāng)JC%=25%時, k25=0.75;
γ——由參考文獻(xiàn)[1]得,按起重機(jī)工作場所得 查得γ=1.3。
由此可知,,故初選電動機(jī)發(fā)熱通過;
6) 計算減速器傳動比
車輪轉(zhuǎn)速
機(jī)構(gòu)傳動比:
減速器設(shè)計計算
7) 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率
實(shí)際運(yùn)行速度:
8)驗(yàn)算起動時間
起動時間
式中
m=2(驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù));
——JC25%時電動機(jī)額定扭矩
滿載運(yùn)行時的靜阻力矩:
空載運(yùn)行時的靜阻力矩:
初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩:
機(jī)構(gòu)總飛輪矩(高速軸):
滿載起動時間
空載起動時間:
起動時間在允許范圍(小于8~10s)之內(nèi),故合適
9) 驗(yàn)算起動不打滑條件
由于起重機(jī)是在室內(nèi)使用,故坡度阻力及風(fēng)阻力均不予考慮。以下按三種工況進(jìn)行驗(yàn)算
①二臺電動機(jī)空載時同時起動:
式中 ——主動輪輪壓和;
——從動輪輪壓和;
f=0.2——室內(nèi)工作的粘著系數(shù);
——防打滑的安全系數(shù)
n>nz,故兩臺電動機(jī)空載起動不會打滑
②事故狀態(tài):當(dāng)只有一個驅(qū)動裝置工作,而無載小車位于工作者的驅(qū)動裝置這一邊時,則
式中 ——工作的主動輪輪壓;
——非主動輪輪壓之和;
——一臺電動機(jī)工作時的空載起動時間:
n>nz,故不會打滑
③事故狀態(tài),當(dāng)只有一個驅(qū)動裝置工作,而無載小車遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動裝置這一邊時,則
;
,與第二種工況相同
n>nz,故也不會打滑
起動不打滑驗(yàn)算通過
10) 選擇制動器
由參考文獻(xiàn)[1]得制動時間,
按空載計算制動力矩,即Q=代入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)[1]的(7-16)式:
式中 ——坡度阻力;
m=2——制動器臺數(shù),兩套驅(qū)動裝置工作
現(xiàn)選用兩臺YWZ5200/23制動器,查參考文獻(xiàn)[7]附表15得其額定制動力矩Mez=112N·m,為避免打滑,使用時需將其制動力矩調(diào)至39.7N·m以下。?
考慮到所取的制動時間tz≈tq(Q=0),在驗(yàn)算起動不打滑條件時已知是足夠安全的,故制動不打滑驗(yàn)算從略。
11) 選擇聯(lián)軸器
根據(jù)機(jī)構(gòu)傳動方案,每套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動軸
①機(jī)構(gòu)高速軸上的計算扭矩:
式中 M1——聯(lián)軸器的等效力矩:
φ1——等效系數(shù),見參考文獻(xiàn)[7]表2-7取φ1=2
由參考文獻(xiàn)[7]附表31查得,電動機(jī)JZR2-22-6,軸端為圓柱形,d1=40mm,E=110m,減速器高速軸端為圓柱形d=40mm,l=50mm,故在靠近電動機(jī)端從附表44中選帶Φ200制動輪的半齒聯(lián)軸器S119(靠電動機(jī)一側(cè)為圓柱形孔,浮動軸端d=40mm)[Ml]=710N·m;(GD2)zl=0.36kg·m2;重量G=15kg。在靠減速器端,由《機(jī)械設(shè)計手冊》選用半齒聯(lián)軸器CLZ1(靠減速器端為圓柱形,浮動軸端直徑d=40mm);其[Ml]=710N·m;(GD2)l=0.532kg·m2;重量G=12.8kg
高速軸上傳動零件的飛輪矩之和為:
與原估計基本相符,故有關(guān)計算則不需要重復(fù)
②低速軸的計算扭矩:
減速器低速軸端為圓柱形,d=75mm,l=140mm
由附表19查得Dc=800mm的主動車輪的伸出軸為圓柱形,d=95mm,l=130mm
故從附表42中選用4個聯(lián)軸節(jié):
其中兩個為:(靠減速器端)?
另兩個為:(靠車輪端)?
所有的[Ml]=3150N·m,(GD2)=0.0149kg·m2,重量G=25.5kg(在聯(lián)軸器型號標(biāo)記中,分子均為表示浮動軸端直徑)
12) 浮動軸的驗(yàn)算
①疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算:
式中φ1——等效系數(shù),由參考文獻(xiàn)[7]查表2-6查得φ1=1.4
由上節(jié)已取浮動軸直徑d=85mm,故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為:
由于浮動軸載荷變化為對稱循環(huán)(因?yàn)楦虞S在運(yùn)行過程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相同),所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為:
式中材料用45號鋼,取σb=600MPa;σs=300MPa。所以,
k=kx·km=1.6×1.2=1.92——考慮零件幾何形狀,表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)。由參考文獻(xiàn)第二章第五節(jié)及參考文獻(xiàn)[2]第四章查得:kx=1.6;km=1.2
nI=1.4——安全系數(shù)(由表2-18查得)τn<[τ-1k],故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過
②靜強(qiáng)度驗(yàn)算:?
計算靜強(qiáng)度扭矩:
式中 ΦcII——動力系數(shù),查參考文獻(xiàn)[7]表2-7得 ΦcII=2.5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:
許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力:
τ<[τ]II ,故靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過
高速軸所受扭矩雖比低速軸?。ǘ呦嗖頸0·η倍),但強(qiáng)度還是足夠的,故此處高速軸的強(qiáng)度驗(yàn)算從略