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1、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目 機械加工車間吊車設(shè)計 學(xué) 院 工業(yè)制造學(xué)院 　 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 霍海龍 學(xué) 號 20081011329 年級 08級 指導(dǎo)教師 龔一龍 職稱 教授 2012年 5 月 28 日  摘要 起重設(shè)備應(yīng)用十分廣泛，例如在建筑工地、工礦企業(yè)、車站倉庫、港口碼頭、海洋開發(fā)、宇宙航行等各個行

2、業(yè)占有十分重要的位置?？梢哉f它在陸地、海洋、空中等各個方面都發(fā)揮著重要作用。 本次設(shè)計是為機械加工車間設(shè)計一個起重設(shè)備，為提高適應(yīng)性和操作性，起重設(shè)備采用單梁起重機的形式。所以此次設(shè)計將主要對單梁橋式起重機進行設(shè)計與計算，說明書包括八章。第一章主要介紹了起重機的發(fā)展趨勢和本設(shè)計的主要組成部分；第二章主是確定電動葫蘆；第三、四章主要是對主梁和端梁的設(shè)計計算；第五、六主要是主、端梁連接計算和大車運行機構(gòu)設(shè)計計算；第七、八章主要是起重機安全裝置和試車要求。 對于車間內(nèi)使用的吊車主要用于搬運車間內(nèi)較大型工件和一些加工設(shè)備，可以極大的提高工作效率。同時使用起重設(shè)備還可以極大的節(jié)省車間的空間，方

3、便布置其它設(shè)備。 關(guān)鍵詞:起重機、 主梁設(shè)計、端梁設(shè)計。 Abstract Lifting equipment is widely used in the construction sites, industrial and mining enterprises, stations, ports, warehouse marine development, space navigation and other industrie

4、s. You can tell it play an important role in the land, sea, air and other aspects . This design is for the mechanical processing plant design of a lifting device, in order to improve the adaptability and operability, lifting equipment using single beam crane form. So the design will focus on s

5、ingle beam bridge crane design and calculation, and the specification includes eight chapters. The first chapter mainly introduces the crane and the development trend of the design of the main part; second chapter main is to determine the electric hoist; third, the four chapter is mainly about the d

6、esign and calculation of main girder and end girder; fifth, six main is the main, end beam connection calculation and traveling mechanism design; seventh, the eight chapter crane safety device and test requirements. For the used in the workshop crane is mainly used for handling workpieces with l

7、arge workshop and some processing equipment, can greatly improve the working efficiency. At the same time, the use of lifting equipment can greatly save workshop space, convenient layout and other equipment. Keywords: Crane, Girder design, End beam design. 目 錄 摘 要····

8、·········································································Ⅰ Abstract·······································································Ⅱ Error! No bookmark name given.一 緒論··············································································1 1.單梁橋式起重機的工作方式·······

9、·········································1 2.單梁橋式起重機的機構(gòu)特點················································1 3.桁架梁和箱的比較···························································1 4.LD型電動單梁橋式起重機各部件作用····································1 5.運行機構(gòu)·······················································

10、···············3 6.發(fā)展趨勢······································································4 7.工作條件及設(shè)計要求·························································4 8.型式及設(shè)計的構(gòu)造特點······················································5 二 選擇電動葫蘆的型號規(guī)格··················································

11、·····6 三 主梁設(shè)計計算····································································6 1.主梁斷面幾何特性····························································6 2.主梁強度的計算·······························································7 3.主梁剛度的計算························································

12、······10 4.主梁穩(wěn)定性的計算····························································12 四 端梁設(shè)計計算····································································12 1.輪距的確定····································································12 2.端梁中央斷面集合特點·············································

13、·········13 3.起重機最大輪壓······························································14 4.最大歪斜側(cè)向力······························································19 5.斷面中央斷面合成壓力······················································20 五 主、端梁連接計算·························································

14、······20 1.主、端梁連接形成及受理分析··············································20 2.螺栓拉力的計算······························································20 六 大車運行機構(gòu)設(shè)計計算··························································23 1.確定機構(gòu)的傳動方案·························································23 2.選擇

15、車輪和軌道，并驗算車輪強度········································23 3. 傳動裝置設(shè)計計算··························································24 4.驗算電動機···································································25 5.設(shè)計減速裝置································································27 七 起重機有關(guān)機構(gòu)的安全裝置··

16、·················································29 八 起重機的組裝及試車要求······················································29 1.起重機的安裝應(yīng)注意的事項················································29 2.起重機的試車要求···························································30 3.維護·····························

17、··············································31 設(shè)計小結(jié)·········································································32 致謝················································································ 參考文獻·········································································33

18、 一、緒論 起重機是具有起重吊鉤或其它取物裝置在空間內(nèi)容實現(xiàn)垂直升降和水平運移重物的起重機械。 單梁橋式起重機為一般用途的起重機用于機械制造、裝配、倉庫等場所（此次設(shè)計的是用于機械加工車間）。是一種有軌運行的輕小型起重機，適用于額定起重載荷不超過兩噸，工作環(huán)境溫度在-35℃ ～35℃ 范圍內(nèi)，電動單梁橋式起重機不適于用來調(diào)運熔化金屬﹑赤熱金屬、易燃品及其危險物品，也不適用于具有酸性或其它有腐蝕性化學(xué)氣體的車間。 1、單梁橋式起重機的工作方式： 它安裝在產(chǎn)房高出兩側(cè)的吊車梁上，整機可在吊車梁

19、上鋪設(shè)的軌道上橫向行駛，起重小車沿小車軌道行駛（橫向）。吊鉤做升降運動，即與CD1型（或MD1）的電動葫蘆配套使用完成重物的升降、平移等人們難以做到的需要。 2、單梁橋式起重機機構(gòu)的特點： 主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、對廠房的負荷小、建筑高度小、耗電少。主梁與端梁采用螺栓連接、拆裝、運輸和儲存方便，補充備件方便、輪壓小、工藝性好，適合采用自動焊接和流水作業(yè)加工，安裝快，維修方便。缺點是起重量不大。 3、桁架梁河箱形梁的比較 桁架自重和擋風(fēng)面積小、風(fēng)阻力小、節(jié)省鋼材；缺點是外形尺寸大，要求廠房建筑高度大，而且橋梁是由很多根不同型號和規(guī)格的桿件逐件焊接而成，費工、費錢。 箱型梁的優(yōu)點：

20、外形尺寸小，用整塊鋼板焊成，便于下料和采用自動焊接，適合大批量生產(chǎn)；缺點是自重較大。 4、電動單梁橋式起重機各部件的作用及結(jié)構(gòu) ①主梁 主梁是采用鋼板壓延成型的U型槽鋼與工字鋼組焊而成的箱型實腹梁。作用是支承著可移動的小車，并能沿鋪設(shè)的專用軌道運行，將起重機的全部質(zhì)量的 重力傳給廠房建筑結(jié)構(gòu)。 ②端梁 由兩種形式：一種是壓制成形，在焊接車門那個箱形結(jié)構(gòu)，適用于做中、小起重機吊鉤橋式起重機的端梁；另一種是四塊鋼板拼成的箱形結(jié)構(gòu)，通常配制帶角形軸承箱的車輪組，但焊接工作量大，生產(chǎn)效率低于前種（本產(chǎn)品采用前一種） 。 ③主梁和端梁的聯(lián)接 兩種形式：一種是在主梁的兩端，用法蘭和高度的螺

21、栓與端梁的法蘭相連接。這種方式的優(yōu)點是：主、端梁可以分批生產(chǎn)再組裝，加工及庫存的占地面積小、輸送方便、費用較低。另一種形式是加連接板再焊接的方法聯(lián)接。優(yōu)點是：制造簡單、裝拆方便、成本低，是我國中、小起重機吊鉤橋式起重機端梁和主梁的主要連接形式。 ④電動葫蘆 它是一種由電機驅(qū)動，經(jīng)卷筒、滑輪或有巢鏈輪卷方起重機或起重鏈條，帶動取物裝置升降的輕小型起重設(shè)備。它具有體積小、重量輕、操作維修方便、價格低、安全可靠等特點，主要應(yīng)用于起重量及工作范圍要求不大或?qū)ぷ魉俣纫蟛桓叩膱龊?。將上部固定，可將起重設(shè)備單獨使用或是通過小車懸掛在工字鋼軌上運行，作電動單梁橋式起重機、龍門起重機、臂架型起重機的起重

22、小車，使用作業(yè)面積擴大，使用場合增多，由于如此靈活，可作工廠、碼頭、倉庫、貨場等常用的起重設(shè)備。電動葫蘆的簡述其，有漸開線外嚙合齒輪傳動和行星齒輪傳動兩類，但前者具有制造簡單、維修方便、效率高等特點。 ⑤大車 使起重機作水平運動，用于搬運貨物或調(diào)整工作位置，同時可將作用在起重機上的載荷傳給支承它的基礎(chǔ)。 ⑥小車架 是支承和安裝起升機構(gòu)（電動葫蘆）和小車運行機構(gòu)的幾家，同時又是之家和傳遞起升載荷的金屬結(jié)構(gòu)。 ⑦小車 是小車作水平運動，用以搬運貨物或調(diào)整工作位置，同時將作用在小車上的載荷傳給支承的主梁。 5、運行機構(gòu) 運行機構(gòu)的任務(wù)是使起重機或小車作水平運動，用于搬運貨物或調(diào)

23、整工作位置，同時可將作用在起重機或小車上的載荷傳給支承它們的基礎(chǔ)。陸上的起重機的運行機構(gòu)分為有軌道運行和無軌道運行兩類，而橋式起重機的運行屬于前一類。 橋式起重機上的運行機構(gòu)：由電機、傳動裝置（傳動軸、聯(lián)軸器和減速器等）、制動器和車輪組成。運行機構(gòu)按其特點（構(gòu)造）可分為得當分組式和一體是兩種。按其主動輪驅(qū)動的方式，可分為幾種驅(qū)動和分別驅(qū)動兩種。 運行機構(gòu)是依靠主動車輪與輪道間的摩擦力（通常稱為附著力或粘著力）來實現(xiàn)驅(qū)動的。為了保證有足夠大的驅(qū)動輪（主動車輪），驅(qū)動車輪應(yīng)布置得當，在任何情況下，都應(yīng)使其具有足夠大的輪壓。橋式起重機上運行機構(gòu)的驅(qū)動輪，通常為總輪數(shù)的一半，采用對稱布置成四角布置

24、，遮掩可保證驅(qū)動輪輪壓之和不變，不會發(fā)生打滑現(xiàn)象，使機構(gòu)運行正常。 ①小車運行機構(gòu)： 電動單梁橋式起重機采用自行式的自動葫蘆，其小車運行機構(gòu)就是電動葫蘆的自行式電動小車。 ②大車運行機構(gòu) 電動單梁橋式起重機的大車運行機構(gòu)一般均作分別驅(qū)動的型式（即：每一邊軌道上的大車運行機構(gòu)的主動車輪分別單獨的電動機來驅(qū)動）電動機采用封閉自扇冷式，帶制動器的繞線型電動機或帶制動器的變極籠型電動機。一級開式齒輪減速器的型式。其中閉式齒輪部分是專用同軸式減速機，這種型式的傳動裝置簡單、輕巧、零件數(shù)量少、通用化程度高，便于制造和修理，但開式齒輪較易磨損，傳動效率稍低，在有特殊要求時，傳動裝置也可采用二

25、級定軸式擺線行星式、少齒差漸開線行星式等。采用全封閉型減速器或采用帶制動器的電動機—減速器套裝組各式的傳動裝置。它便于專業(yè)化生產(chǎn)。傳動效率較高，但制造及安裝 5齒面圓柱精度要求較高。QS系列“三合一”減速器為三級漸開線布置平行軸傳動外嚙合漸開線硬齒面圓柱齒輪減速器（中華人民共和國專業(yè)標準號為：ZBJ19027—90）。減速器直接按與帶制動器的繞線是或鼠籠式電動相配，集減速器、電動機、帶制動器為一體，制動器不需配電源，所配電機具有雙重功能接通電源即可旋轉(zhuǎn)，切斷電源后，電機本身即產(chǎn)生制動力矩而制動。電動機—減速器驅(qū)動部件利用減速器機體直接固定在端梁或主梁的伸出支架上，主動車輪利用其伸出軸端直接插入

26、到驅(qū)動部件減速器的低速空心軸內(nèi)。通過花鍵連接，靠力矩支承鉸保持平衡。大車運行機構(gòu)中采用“三合一”驅(qū)動部件，使機構(gòu)變得非常緊湊、自重輕、分組性好、裝配與更換方便，不受橋架起臺和小車架變形的影響，并由于驅(qū)動部件不與走臺相連接，可以減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，而且可使走臺的構(gòu)造也大為簡化，但當電動機容量增大時，懸臂受力復(fù)雜化。故大型起重機的運行機構(gòu)，目前仍采用分組式分別驅(qū)動，大車輪采用圓柱形踏面的雙輪緣車輪，小車車輪采用圓錐鼓形車輪。 6、發(fā)展趨勢 新的發(fā)展是動態(tài)剛度計算，測試它的撓性變形，節(jié)省材料，整個結(jié)構(gòu)小，計算機控制吊車，攝像機攝像，計算機處理，用于惡劣的環(huán)境的場合，載荷限制器是限制起重機起吊極限

27、載荷的一種安全裝置。稱量裝置是用來象是起重機吊物品具體重量的裝置。 ①從橋架上講有正軌箱形梁和斜軌箱形梁兩種。 ②從傳動機構(gòu)上講，老式的傳動機構(gòu)是采用齒輪連接，新式的傳動機構(gòu)采用的是梅花彈性聯(lián)軸器，直接與車輪聯(lián)接，中間加個方向聯(lián)軸節(jié)。 ③從導(dǎo)出方式講，最早是排好架子，后期改為掛纜，直接有廠家生產(chǎn)出掛極式，導(dǎo)電部分不外漏。 ④吊車比較好的操縱方式：如遙控吊車，人可以無線操縱起升高度過高，可直接地面操縱。LD型吊車遙控發(fā)展得較早。 ⑤自動取物裝置采用計算機控制，傳感器控制。 ⑥設(shè)計采用ZAD縮短設(shè)計周期。 7、該起重設(shè)備工作條件及設(shè)計要求 目的是為為機械加工車間設(shè)計一臺吊車起

28、重設(shè)備（擬定為電動單梁起重機），具體要求如下： ⑴起重量：2噸 ⑵起升高度：6米 ⑶電動葫蘆運行速度：30m/min ⑷電動葫蘆的起升速度：8 m/min ⑸葫蘆最大輪壓：Pmax=1900公斤（kg） ⑹葫蘆自重：G=221kg ⑺起重機跨度：10m ⑻大車運行速度：45m/min ⑼大車輪距：2m ⑽整機工作級別：A4；機構(gòu)工作級別：起升M5，小車運行M3,大車運行M5。 ⑾工作環(huán)境：一般常溫 ⑿使用壽命：10年 8、型式及設(shè)計的構(gòu)造特點 電動單梁橋式起重機由橋梁、小車、大車運行機構(gòu)、電器設(shè)備構(gòu)成。橋架由一根主梁和兩根端梁用螺栓連接而成。電動單

29、梁橋式起重機是一種有軌運行的輕小型起重機。它適用于額定起重量為：1～10噸，適用跨度為6～22．5米，工作環(huán)境溫度在-30℃～40℃范圍內(nèi)，起重機的工作級別為A3～A5，電動橋式起重機是按中級工件類型設(shè)計和制造的。 本次設(shè)計的起重設(shè)備采用電動單梁橋式起重機的主梁結(jié)構(gòu)式采用鋼板壓延成形的U形槽鋼，與工字鋼組焊成的箱形實腹梁。橫梁也是用鋼板壓延成U形槽鋼，在組焊成箱形封閉箱，為貯存，運輸方便，在主梁與橫梁之間用M20的螺栓（45號鋼制）連接而成。大車運行時靠兩臺錐形轉(zhuǎn)子電機，通過齒輪減速裝置驅(qū)動兩邊的主動車輪實現(xiàn)的起升機構(gòu)與小車運行機構(gòu)采用CD1、MD1形成的電動葫蘆。運行機構(gòu)采用分別驅(qū)動形式制

30、動靠錐形轉(zhuǎn)子制動的交流異步電機來完成。起重機主電源由廠房一側(cè)的角鋼或圓鋼滑觸線引入，電動葫蘆由電纜供電。 電動單梁橋式起重機的外形如下圖所示： 9、設(shè)計計算中的幾點說明： （1） 起升機構(gòu)（即電動葫蘆）這里不在作計算。 （2） 電動單梁起重機是按配用CD、MD型電動葫蘆考慮設(shè)計的，凡是與電動葫蘆有關(guān)的數(shù)據(jù)均按CD、MD型電動葫蘆考慮設(shè)計。 （3） 凡是借用CD、MD型電動葫蘆的零部件（通用件），此處暫不做計算。 （4） 均按中級工作制（JC25%)設(shè)計計算。 2、 選擇電動葫蘆的規(guī)格型號 電動葫蘆的形式與參數(shù)，參見產(chǎn)品樣本，選用目前應(yīng)用得最多的C

31、D1或者MD1型。 CD1型和MD1型電動葫蘆的起重量一般為0.5～10噸，起重高度為6～30m，起升速度為8 m/min，起重量為10t時為7 m/min。而MD1型電弧爐具有兩種起升速度，除常速外，還有0.8 m/min的慢速可滿足精密裝卸，砂箱合模等精細作業(yè)的要求。電動葫蘆的總體結(jié)構(gòu)可分為起升機構(gòu)和運行機構(gòu)兩部分，起升機構(gòu)由電動機、制動器、減速裝置、卷筒裝置以及吊鉤滑輪組等組成。 本次設(shè)計的電動小車采用CD1型2t電動葫蘆，CD1型電動葫蘆的主輔電機為帶錐形制動器的錐形轉(zhuǎn)子電機，電機和制動器制成一體。使電動葫蘆結(jié)構(gòu)緊湊、自重輕。據(jù)資料查得，電動葫蘆型號CD12-6D,自重為221kg

32、。 結(jié)果：選用CD12-6D 三、主梁設(shè)計計算 1、主梁斷面幾何特性 根據(jù)系列產(chǎn)品資料，粗布給出主梁的斷面尺寸如圖示： 主梁跨中斷面圖 根據(jù)系列產(chǎn)品資料，查得25a普型工字鋼（GB706-65） 的尺寸參數(shù)： h= 250mm b=116mm d=8mm t=13mm F1=48.54 q=38.105公斤/m ①主梁斷面面積 F=0.5（l1-2×δ1）+2δ1×h1+2×δ2×l2+F1+δ×l3 =0.5×（25+25+35）+48.541+25 =

33、 116cm2 ②主梁斷面水平形心軸x-x位置 y1= 式中：∑F1—主梁面的面積（cm2）. ∑F1 y1x-各部分面積對x-x軸的靜矩之和（cm 3） y1x-各部分面積形心至x-x軸的距離(cm) 則：y1=〔0.5×（35-2×0.5）×55.25+2×0.5×25×43+2×0.5×25.5×30+48.54×13+1×10.5×0.5〕÷116=30cm y2 =56-30=26cm 結(jié)果得：F=116cm2 y1=30cm y2 =26cm ③主梁斷面慣性矩 Jx=ΣJxi+ΣFi y1 2(ΣJ

34、xi 為對自身慣性矩） =(34×0.5 3) ÷12+34×0.5×25.75 2+ 2×0.5×25 3÷12+2×0.5×25×17.75 2+[2×0.5×（cos47×25.5） 3] ÷12cos47°+2×0.5×25.5×8.25 2+48.54×17.75 2+(10.5×1 2) ÷12+10.5×1×29.5 2 =32336 Jy=ΣJyi+ΣFi y1 2(ΣJyi為對自身慣性矩） =(0.5×34 3) ÷12+2×25×0.53÷12+2×0.5×25×17.252 +2×0.5×（sin47°×25.5）3÷12sin47°+2×0.5×2

35、5.5×8.52+1×10.53 ÷12=11434 結(jié)果：Jx=32336 Jy=11434 2、主梁強度的計算 根據(jù)這種起重機的結(jié)構(gòu)形式及特點，可以不考慮水平慣性對主梁造成的應(yīng)力及其水平面內(nèi)載荷對主梁的扭轉(zhuǎn)作用也可以忽略不計。該主梁的強度計算按第Ⅱ類載荷進行組合，對活動載荷由于小車的輪距很小，可近似的按集中載荷計算?？缰袛嗝鎻澢龖?yīng)力包括：梁的整體彎曲應(yīng)力載荷由小車輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應(yīng)力兩部分，合成后進行強度校核。 梁的整體彎曲在垂直平面內(nèi)按簡支梁計算，在水平面內(nèi)按剛度的框架計算： ①垂直載荷在下翼緣引起的彎曲應(yīng)力（由于載重不大，

36、使用條件一般顧為設(shè)置操作室，在地面操作即可達到要求）： 根據(jù)P543 26-99計算： σx= 單位：公斤/厘米2 式中：P=ψⅡQ+G葫 =2000×1.2+221×1.1 =2643.1 其中：Q-額定起重量 Q=2000Kg G葫-電動葫蘆自重 G葫=221Kg ψⅡ-動力系數(shù)，對于中級工作類型 ψⅡ=1.2 kⅡ-沖擊系數(shù)，對于操縱室操縱時 kⅡ=1.

37、1 y1-主梁下表面距斷面形心軸x-x的距離 y1=30厘米 yx-主梁跨中斷面對x-x軸慣性力矩 yx=32336 G葫 –電動葫蘆的自重 G葫=221Kg q-橋架單位長度重量（Kg／m） q= 1000×F×γ+q′ =1000×0.016×7.85+7.5=98.56kg／m99kg／m 其中： F-主梁斷面面積 F=0.0126 m2 γ-材料比重，

38、對鋼板 γ=7.85t／m2 q′-材料橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷 q′=7.5 t／m 所以：σx=30÷32336×〔(1.2×2000+1.1×221) ÷4×1000+1.1×1.26×1000 2÷8〕 =30÷32336×779300 =723Kg/cm2 結(jié)果得：σx=723Kg/cm2 ②主梁工字鋼下翼局部彎曲計算 a、計算輪壓作用點位置i及系數(shù)ζ i=a+c-e 式中：i-輪壓作用點與腹

39、板表面的距離（cm） c-輪緣同工字鋼翼緣邊緣之間的間隙，取c=0.4 cm a==(11.6-0.54) ÷2=5.53cm e=0.164R（cm）對普型工字鋼，翼緣表面斜度為. R-為葫蘆定輪踏面曲率半徑，由機械手冊31.84查得R=14.4 cm 則： e=0.164×14.4=2.36 cm 所以：i=5.53＋0.4-2.36=3.57 ξ==3.57÷5.53 =0.65 結(jié)果：i=3.57 ξ=0 .65 b、工字鋼下翼緣局部曲應(yīng)力計算： 如上圖所示L點橫向（在xy

40、平面內(nèi)），局部彎曲應(yīng)力σ1由下式計算： σx=± 式中： a1-翼緣結(jié)構(gòu)形成系數(shù)，貼板補強時?。? a1=0.9 P輪—-葫蘆走輪最大輪壓（Kg） P輪= ——起升載荷動載系數(shù)（=1.2） ——額定起重重量 ——起升沖擊系數(shù)（1~1.1） ——電葫蘆自身重量 k1-局部彎曲系數(shù)，由圖可得：k1=1.9

41、 t0=t+δ 其中：t-工字鋼翼緣平均厚度 t=1.30 cm δ-補強板厚度 δ=1 cm t02=（1.30+1）2=2.302=5.29 cm2 所以：σ1=±(0.9×2.1×843÷5.29)=301.19Kg/cm2 結(jié)果：σ1=301Kg／cm2 如圖，1點縱向（在yz平面內(nèi)）局部彎曲應(yīng)力為σ2由下式計算： σ2=± 式中：k2由圖得：k2=0.6 所以：σ2=（0.9×0.6×8435.6=81Kg／cm2 如圖中得α′點縱向（yz平面內(nèi)）局部彎曲應(yīng)力為σ3，由下式計算：

42、 σ3= ± 式中： K3-局部彎曲系數(shù)，查圖得：k3=0.9 a2-翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補強時a2=1.5 所以：σ3=±（1.5×0.9×843÷5.29）=215Kg／cm2 c、主梁跨中斷面當量應(yīng)力計算 圖中的1點當量應(yīng)力為σ當= = =703.6Kg／cm2＜[σ]=1800Kg／cm2 αˊ點當量應(yīng)力為α當αˊ，由下式計算： α當i=αx+α3=723+215=938

43、Kg／cm2＜[σ]=1800Kg／cm2 3、剛度計算 ①垂直靜鋼度計算 f= ≤[f]= 式中：f-主梁垂直靜撓度（cm） P-靜載荷（公斤） P=Q+G=2000+221=2221公斤 L-跨度 L=1000厘米 E-材料彈性衡量，對3號鋼E=2.1×103×103公斤/厘米2 Jx-主梁斷面垂直慣性矩（） Jx=32336 [f]-許用垂直靜撓度（cm），取[f]= 厘米 所以：f=2221×10003÷(48×2.1×103×103×32336)=0.68cm [f]=100

44、0÷700=1.43cm f＜[f] 所以滿足要求結(jié)果： ②水平靜剛度計算 f水=≤[f水]= 出自[]26-108式 式中: f水-主梁水平靜撓度（cm） P′-水平慣性力（公斤） P′==（2000+221）÷20=111.05公斤 Jy-主梁斷面水平慣性矩 Jy=11434 [f水]-許用水平靜撓度，取[f水]= 厘米 [f水]= 1000÷200=5cm f水=111.05×1000 3÷(48×2.1×103×103×11434)=0.1c

45、m f水＜[f水] 滿足要求 注：系數(shù)的選取是按P慣=a平=(Q+G)/9.8×0.5≈(Q+G) P慣-水平慣性力（公斤） g-重力加速度，取g=9.8m/s2 a平-起重機運行機構(gòu)的加速度，當驅(qū)動輪為總數(shù)的?時，取a平=0.5 m/s2 注均自[Ⅰ]P12表6-8得 ③動剛度計算 在垂直方向的自振周期： T=2π≤[T] ＝0.3s 式中：T-自振周期（秒） M-起重機和葫蘆的換重量M=(0.5qlk+G) 其中：g-重力加速度 g=980cm/s 2

46、 L-跨度 L=1000cm q-主梁均布載荷 q=0.99kg/cm G-電動葫蘆的重量 G=221kg 所以：M=(0.5×0.99×1000＋221)=0.73kg·s2／cm 則：T=2×3.14=0.04s T=0.04s＜[T]=0.3s 4、穩(wěn)定性計算 穩(wěn)定性計算包括主梁整體穩(wěn)定性計算和主梁腹板，受壓翼緣的局部穩(wěn)性計算： 1、主梁整體穩(wěn)定性 由于本產(chǎn)品主梁水平剛度比較大，故可不計算主梁的整體穩(wěn)定性。 2、主梁腹板的局部穩(wěn)定性

47、 由于葫蘆小車的輪壓作用在主梁的受拉區(qū)，所以主梁腹板局部穩(wěn)定性不計算。 3、受壓翼緣板局部穩(wěn)定性 由于本產(chǎn)品主梁是冷壓形成的U形槽鋼，通過每隔一米艱巨的橫向加筋板及斜側(cè)板同工字鋼組焊成一體。U形槽鋼的兩圓角都 將大大加強上翼緣板穩(wěn)定性，所以受壓翼緣板局部穩(wěn)定性可不計算。 四、端梁設(shè)計計算： 本產(chǎn)品的端梁結(jié)構(gòu)采用鋼板冷壓成U形槽鋼，在組焊成箱形端梁，見下圖，端梁通過車輪將主梁支承在軌道上，端梁同車輪的聯(lián)接形成是將車輪通過心軸安裝在端梁的腹板上。 橫梁通過車輪將主梁支撐在軌道上，而橫梁和車輪的連接形式常見的有兩種如下圖。一種是由角軸承箱

48、獨立的將車輪安裝在橫梁端部（如左圖）。一種是通過心軸安裝在橫梁端部腹板上（如右圖）。本次設(shè)計采用后一種。這是由于運行機構(gòu)采用葫蘆運行小車驅(qū)動傳動裝置所致，即是采用一開一閉式減速器所致。 在設(shè)計計算中橫梁主要承受主梁以及載荷對它的垂直壓力和起重機運行時對它產(chǎn)生的水平歪斜側(cè)向力。 1、 輪距的確定 為減少 起重機運行中的歪斜和輪緣同軌道的摩擦阻力，起重機的輪距K和跨度S要滿足一定比例關(guān)系，對于本次設(shè)計而言比例關(guān)系為。 =～ 即k=(～)L =(～) ×10 =1

49、.42～2.0m 取k=2.0m 2、端梁中央斷面幾何特性 ①斷面總面積 參數(shù)見中央斷面圖，則： F=2×30×0.5+2×21×0.5+28.5×1=79.5cm ②形心位置 (相對于z′-z′)則： y1=(2×30×0.5+21×0.5×29.75+21×0.5×1.25+28.5×1×15.75) ÷79.5 =15.3cm 所以：y2=30-15.3=14.7cm (相對于y′-y′)則： z1=(30×0.5×22.75+30×0.5×1.25+28.5×1×0

50、.5+2×21×0.5×12) ÷79.5 =7.9cm 所以：z2=26-z1=18.1cm ③斷面慣性矩 Jx=2×1/12×0.5×30 3+2×30×0.5×0.3 2+1/12×1×28.5 3+1/12 3×21×0.5 3+21×0.5×14.45 2+1/12×21×0.5 3+1/12×21×0.5 3+21×0.5×14.05 2 =8410 Jy=2×1/12×0.5×213+2×21×0.5×4.12+1/12×30×0.53+30×0.5×14.852+1/12×30×0.53+35×6.652×0.5+1/12×28.5×1

51、3+28.5×7.42 =6650 以上的計算公式均出自[]P146 平行移動軸公式：Iz1=Iz+a2A Iz= ④斷面模數(shù) Wx=Jx/y1=8410÷15.3=550cm3 Wy=Jy/Z2=6650÷14.7=452cm3 3、起重機最大輪壓 一般的單梁橋式起重機是由四個車輪支承的，起重載荷通過這些支承點傳到軌道道上。本起重設(shè)備的支反力（輪壓）可按柔性支撐架來計算。 ①起重機支座及作用 起重機支座反力作用見下圖： ②起重機最大輪壓的計算 按第Ⅱ類載荷計算，當載荷G載=G

52、n+G。由于本起重機額定載荷不高，且操作簡單，在地面操作就完全可以達到要求完成相關(guān)任務(wù)，同時從節(jié)約角度出發(fā)因此沒有設(shè)置操作室。滿載時，當載荷移動到左右兩端極限位置時A輪和B輪承受最大輪壓且有NA=NB。當空載時，電動葫蘆移動到左右兩極限位置時對應(yīng)有C輪和D輪有最小輪壓且有NC=ND （1）當載荷移到左端極限位置時，各車輪輪壓 Na= ·(1+ )+++ KⅡG輪主+ KⅡG驅(qū) Nb=·(1-)+++ KⅡG輪主+ KⅡG驅(qū) Nc=·(1-)+++ KⅡG輪從+ KⅡG驅(qū) Nd=·(1+ )+++ KⅡG輪從+ KⅡG驅(qū) 式中：Q-額定起重重量

53、 Q=2000kg G-電葫蘆重量 G=221kg KⅡ-沖擊系數(shù)，對單梁吊取kⅡ=1.1 ψⅡ-動力系數(shù)，對中級工作類型單梁吊取ψⅡ=1.2 G端-端梁重 G端=155kg G輪主-主動輪裝置重 G輪主=65.5 G輪從-從動輪裝置重 G輪從=46公斤 G驅(qū)-驅(qū)動裝置 G驅(qū)=47公斤 Q——主梁單位長度的重量.q=99kg/m=0.99kg/cm L——跨度 L=1000cm K——輪

54、距 k=150cm Li——跨中至載荷極限位置（cm） L1= L2=370cm 所以： Na=(1.2×2000+1.1×221) ÷4×(1+2×370÷1000)+1.1×0.99× 1000÷4+1.1×155÷2+ 1.1×65.5+ 1.1×47 = 1150+272.5+85.25+72.25+51.7 =1631.5kg =16315N Nb=(1.2×2000+1.1×221) ÷4×(1-2×370÷1000)+1.1×1.26× 1000÷4

55、+1.1×155÷2+ 1.1×65.5+ 1.1×47 = 171.8+272.5+85.25+72.05+51.7 =653.3kg =6533N Nc=(1.2×2000+1.1×221) ÷4×(1-2×370÷1000)+1.1×1.26× 1000÷4+1.1×155÷2+1.1×46 = 171.8+272.5+85.25+50.6+51.7 =631.85kg =6318.5N Nd=(1.2×2000+1.1×221) ÷4×(1-2×370÷1000)+1.1×1.26× 10

56、00÷4+1.1×155÷2+ 1.1×46 = 1150+272.5+85.25+50.6+51.7 =1610.5kg =16100.5N ⑵當載荷移到右端極限位置時各車車輪輪壓(由于沒有操縱室所以兩端對稱）： Na= ·(1- )+++ KⅡG輪主+ KⅡG驅(qū) Nb=·(1+ )+++ KⅡG輪主+ KⅡG驅(qū) Nc=·(1+ )+++ KⅡG輪從+ KⅡG驅(qū) Nd=·(1- )+++ KⅡG輪從+ KⅡG驅(qū) 式中：l2=370cm 所以：Na=1631.5kg=16315N Nb=653.3kg=6

57、533N Nc=631.85kg=6318.5N Nd=1610.5kg=16100.5N 當起重機滿載時，無論在左端或右端 NA=ND NB≈NC 都相差不大，因此，計算均通過。 ⑶當起重機空載時 a.操縱室操縱起重機各輪的輪壓（運行到左側(cè)時） Na空= ·(1+ )+++ KⅡG輪主+ KⅡG驅(qū) Nb空=·(1-)+++ KⅡG輪主+ KⅡG驅(qū) Nc空=·(1-)+++ KⅡG輪從+ KⅡG驅(qū) Nd空=·(1+ )+++ KⅡG輪從+ KⅡG驅(qū) 式中的各參數(shù)與前面所表示的一樣 則：Na空=1.1

58、×221÷4×(1+2×370÷1000)+1.1×0.99×1000÷4+1.1×155÷2+ 1.1×65.5+ 1.1×49 =105.7+272.25+85.25+72.05+53.9 =589.2kg =5892N Nb空=1.1×221÷4×(1-2×370÷1000)+1.1×0.99×1000÷4+1.1×155÷2+ 1.1×65.5+ 1.1×49 = 63.2+272.25+85.25+72.05+54+53.9 =546.7kg =5467N Nc空=1.1×221÷4×(1-2

59、×370÷1000)+1.1×0.99× 1000÷4+1.1×155÷2+1.1×46 = 63.2+272.25+85.25+50.6+53.9 =555.2kg =5552N Nd空=1.1×221÷4×(1-2×370÷1000)+1.1×0.99× 1000÷4+1.1×155÷2+ 1.1×46 = 105.7+272.25+85.25+50.6+53.9 =567.7kg =5677N b.空載時移到右端極限位置時，各車輪的輪壓（由于對稱與左端相同）：

60、 Na空= ·(1- )+++ KⅡG輪主+ KⅡG驅(qū) Nb空=·(1+ )+++ KⅡG輪主+ KⅡG驅(qū) Nc空=·(1+ )+++ KⅡG輪從+ KⅡG驅(qū) Nd空=·(1- )+++ KⅡG輪從+ KⅡG驅(qū) 所以：Na空=589.2kg=5892N Nb空=546.7kg=5467N Nc空=555.2kg=5552N Nd空=567.7公斤=5677N 所以，電動單梁橋式起重機操作滿載時，它的最大輪壓是當載荷移到兩端極限位置時的從動輪D上，即：為最大輪壓Nmax=1631.5公斤=16315N. Nmin為最小輪壓，出現(xiàn)在當起

61、重機空載時，電動葫蘆移到兩側(cè)時AB輪上的輪壓，即 Nmin=546.7Kg=5467N 4、最大歪斜側(cè)向力 起重機運行時，由于各種原因會出現(xiàn)跑偏、歪斜現(xiàn)象。此時，車輪輪緣與軌道側(cè)面的接觸，并產(chǎn)生運行方向垂直的側(cè)向力s. 由上圖所示：當載荷移到左端極限位置時，操縱室操縱時最大輪壓為ND=1631.5kg，并認為NA≈ND,這時的最大歪斜側(cè)向力為： SD=λ·N 式中：N-最大輪壓 ,N=1631.5公斤 λ-測壓系數(shù) 對于輪距K同跨度1的比例關(guān)系在=~之間，可取≈0.1

62、 所以SD=0.11631.5=163.15Kg 當載荷移動到右端極限位置時最大輪壓NA=NB=653.3Kg，并認為NC≈NB這時的最大歪斜側(cè)向力為： SB=0.1653.3=65.33Kg 5，端梁中央斷面合成應(yīng)力： 最大側(cè)向力考慮當載荷向右移動到極限位置時最大側(cè)向力在B輪上即有SB=65.33Kg； =+=+ 上式中：K —— 輪距(k=200cm) WX和WY—— 斷面模數(shù)（ WX=550cm3和WY=452cm3） 〔σ〕—— 許用應(yīng)力，由于端梁受理復(fù)雜，一般只計算垂直載荷和歪斜側(cè)向力，所以許用應(yīng)力3號鋼取〔σ

63、〕≤1400kg／cm2 σ=653.3×200÷2×550+65.33×200÷2×452=362.3kg/cm2 所以σ＜[σ]=1400Kg/cm2。 所以經(jīng)過校核是安全的。 5、 主、端梁連接計算 主梁與橫梁是各自從獨立部件的形式加工出來，通過一定的連接形式構(gòu)成起重機橋架。其連接形式主要有兩種，一種是通過焊接一種是通過螺栓。我國生產(chǎn)的單梁起重機一直采用的是焊接連接的方式。這種方式有很大優(yōu)點，它的加工工藝簡單，方便可行，但是生產(chǎn)和儲存占地面積大且運輸不是很方便。因此根據(jù)實際需要，我決定采用螺栓連接的方式，這樣雖然會增加制造和設(shè)計的工作量，但是對于系列產(chǎn)品和有專門制造的設(shè)備來

64、說，這樣可以達到橫梁互換，這樣主梁和橫梁不僅可以分別加工制造，又極大的方便了儲存，可以極大的節(jié)省儲存空間和方便運輸。 常見的主梁和橫梁連接形式有（如下圖），其中a，b為焊接連接，c、d、e為螺栓連接的結(jié)構(gòu)形式： 1、主、端梁連接形成及受力分析 本設(shè)計的主、端梁連接是采用螺栓和減載凸緣那你結(jié)構(gòu)的形式（如下圖所示)，主梁兩端同端梁之間各用六個M20螺栓(45號鋼)連接。 這種連接結(jié)構(gòu)的連接形式，經(jīng)過分析可以看成是在主梁和橫梁之間，垂直載荷由凸緣承受，凸緣將承受剪力以及擠壓力，其拉力主要是由起重機運行時的歪斜側(cè)向力S1和起重機支撐反力所造成的。一般水平慣性對螺栓的

65、影響可以忽略不計。圖中經(jīng)過分析，設(shè)螺栓d受拉力最大，以下主要以螺栓d為對象進行分析。 2、螺栓拉力的計算 ①起重機歪斜側(cè)向力力矩的計算 已知：起重量Q=2000公斤 跨度L=1000cm 起重機運行速度V=45m／min 如（歪斜側(cè)向力簡圖）所示： 起重機歪斜側(cè)向力矩為：MS=S·K 式中;s-歪斜側(cè)向力，由前面計算得：S=SB=65.33公斤 k-輪距 k=2.0m 所以有：MS=65.33×2.0=130.66kg／m ②歪斜側(cè)向力矩對螺栓拉力的計算 如上圖（b）中，對螺栓d的計算 設(shè)歪斜側(cè)向力矩MS對螺栓d的

66、拉力為N1則N1= 式中: 系數(shù)2.5是考慮螺栓預(yù)案緊力及載荷分布不均勻性的系數(shù) MS —— 歪斜側(cè)向力矩，MS=130.66kg／m X —— 螺栓d距離圖（b）中的y-y軸的距離 X=0.52m Xi2——每個受拉螺栓距離圖（b）中y-y軸的距離的平方之和（m2） 所以： N1=2.5×130.66×0.52÷（0.52 2+0.52 2+0.52 2+0.022+0.022+0.022）=169.858÷0.1824 =931kg ③起重機支承反力對螺栓的作用力矩 當載荷移動到非操縱室一側(cè)的極限位置時，取端梁作為受力離體，其受力如下圖： ?。泓c為受力平衡點則有MＣ=0 得：MR=MN=RBl0 式中：l0——力臂，如圖中所示，取t0=13.5cm MR——支反力RB對C的作用力矩（Kg／m） MN——所有受拉螺栓對C點得力矩之和（kg／m）