第第iii頁(yè)共47頁(yè)起重小車(chē)的設(shè)計(jì)計(jì)算案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u12054起重小車(chē)的設(shè)計(jì)計(jì)算案例綜述 1274361.1主要參數(shù) 1306031.2車(chē)輪和車(chē)輪組 1116381.1.1小車(chē)輪壓計(jì)算 2255481.1.2小車(chē)車(chē)輪疲勞強(qiáng)度校核 2156081.3小車(chē)軌道設(shè)計(jì) 3285721.4小車(chē)運(yùn)行阻力計(jì)算 3177021.4.1靜力矩Fj 3174981.4.2摩擦阻力Fm 4119561.4.3坡道阻力Fp 4167551.4.4風(fēng)阻力Fw 4140181.5小車(chē)電動(dòng)機(jī)的選擇 695691.5.1電動(dòng)機(jī)的凈功率 6103211.5.2電動(dòng)機(jī)的初選 6173541.5.3電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力校驗(yàn) 647201.5.4電動(dòng)機(jī)發(fā)熱能力校驗(yàn) 7229101.6減速器的選擇 8268181.6.1減速器傳動(dòng)比 8218521.6.2標(biāo)準(zhǔn)減速器的選擇 8105751.7制動(dòng)器的選擇 9259591.8連軸器的選擇 9147791.8.1高速軸聯(lián)軸器 9208891.8.2低速軸聯(lián)軸器 10326021.9運(yùn)行打滑驗(yàn)算 10149021.9.1啟動(dòng)時(shí)不打滑驗(yàn)算 1142811.9.2制動(dòng)時(shí)不打滑驗(yàn)算 111.1主要參數(shù)小車(chē)自重：G小車(chē)=7t;小車(chē)運(yùn)行速度：40m/min;工作級(jí)別：M5;1.2車(chē)輪和車(chē)輪組運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要進(jìn)行水平直線搬運(yùn)重物，門(mén)式起重機(jī)通過(guò)小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)與大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了空間上的橫、縱平移，大大提高了運(yùn)輸、裝卸效率以及空間的利用率。起重機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)中起重機(jī)都要吊重物運(yùn)行，稱為工作性運(yùn)行。在工作性運(yùn)行期間，運(yùn)行支撐裝置除了承受起重機(jī)的自重和起重重量外，還將所有這些載荷傳遞到軌道基礎(chǔ)上。運(yùn)行支撐裝置主要包括平衡裝置、車(chē)輪、軌道等。本設(shè)計(jì)采用雙輪緣式，接觸面形狀為錐形。查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-8-1得小車(chē)車(chē)輪尺寸參數(shù)如表2-1表2-1小車(chē)車(chē)輪尺寸參數(shù)DD1BB1dB2maxCminbmin315355110110110605201.1.1小車(chē)輪壓計(jì)算（1.1） （1.2）1.1.2小車(chē)車(chē)輪疲勞強(qiáng)度校核1.疲勞載荷計(jì)算（1.3）式中：Pmax—起重機(jī)正常工作時(shí)最大輪壓；Pmin—起重機(jī)正常工作時(shí)最小輪壓；1.車(chē)輪接觸面疲勞強(qiáng)度計(jì)算(1)線接觸按下式計(jì)算：（1.4）式中：K1—材料的許用應(yīng)力線接觸力常數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-8-6取k1=6.0；D—車(chē)輪直徑；L—車(chē)輪與軌道有效接觸長(zhǎng)度；C1—轉(zhuǎn)速系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-8-7取C1=0.17；C2—工作級(jí)別系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-8-8取C2=1.0；滿足要求。（2）點(diǎn)接觸按下式計(jì)算：（1.5）式中：K2—與材料有關(guān)的許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-8-6取k2=1.0；R—曲率半徑，取車(chē)輪與軌道曲率半徑之中最大值；M—由軌道頂與車(chē)輪曲率半徑之比（r?R）所確定的系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》表3-8-7得m=0.536；滿足要求。1.3小車(chē)軌道設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)其中小車(chē)軌道采用鐵路鋼軌，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-8-15選用P18型，尺寸參數(shù)如下表2-2表2-2起重小車(chē)軌道尺寸參數(shù)型號(hào)hH1BB1LY1Y2RR質(zhì)量P189020.9408028.241.947.190718.06kg/m1.4小車(chē)運(yùn)行阻力計(jì)算1.4.1靜力矩Fj起重小車(chē)在正常工作狀態(tài)過(guò)程中所受到的阻力稱為靜力矩。靜力矩Fj由摩擦阻力Fm、坡道阻力Fp和風(fēng)阻力Fw組成，且：（1.6）1.4.2摩擦阻力Fm當(dāng)起重機(jī)小車(chē)滿載工作時(shí)的最大摩擦阻力為：（1.7）式中：f—滾動(dòng)摩擦系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》表44取f=0.5；u—車(chē)輪軸承摩擦系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》表45取u=0.015；β—附加摩擦阻力系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》表46取β=1.5；d—與軸承相配合處車(chē)輪軸的直徑；D—車(chē)輪接觸面直徑；1.4.3坡道阻力Fp公式如下：（1.8）式中：α—坡度角。當(dāng)坡度很小時(shí)，在運(yùn)算時(shí)可用所選軌道坡度i代替sinα，其取值與起重機(jī)類(lèi)型有關(guān)，門(mén)式起重機(jī)的i值取0.003；即：1.4.4風(fēng)阻力Fw1.計(jì)算風(fēng)壓本設(shè)計(jì)為碼頭使用無(wú)人化門(mén)式起重機(jī)，所以需考慮風(fēng)載荷，并且假設(shè)風(fēng)載荷是作用在起重機(jī)最不利的面，也就是受風(fēng)載荷最大的面。工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓分為PwⅠ和PwⅡ。PwⅠ是起重機(jī)工作狀態(tài)正常的計(jì)算風(fēng)壓，用于選擇電動(dòng)機(jī)功率的阻力計(jì)算及穩(wěn)定性；PwⅡ是起重機(jī)工作狀態(tài)最大計(jì)算風(fēng)壓，用于計(jì)算機(jī)構(gòu)零部件和金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的剛性及穩(wěn)定性等。查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》表15可得：（1.9）（1.10）即：1.風(fēng)阻力FwⅠ和FwⅡ當(dāng)風(fēng)載荷作用在起重物時(shí)：（1.11）（1.12）式中：AQ—吊運(yùn)物品的最大迎風(fēng)面積，取型號(hào)為10D集裝箱尺寸計(jì)算AQ=4012×2438×2438×10-6=23.85m2除以上三項(xiàng)基本運(yùn)行阻力外，有時(shí)還須考慮特殊運(yùn)行阻力，如加速運(yùn)行時(shí)的慣性阻力Fg:(1.13)式中：a—起（制）動(dòng)時(shí)的平均加速度，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》表13取a=0.15m/s21.5小車(chē)電動(dòng)機(jī)的選擇1.5.1電動(dòng)機(jī)的凈功率（1.14）式中：v0—初選運(yùn)行速度；m—電機(jī)個(gè)數(shù)；η—機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，η=0.88；1.5.2電動(dòng)機(jī)的初選由于運(yùn)行機(jī)構(gòu)的靜載荷變化較小，動(dòng)載荷較大，因此所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)比凈功率大，以滿足電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求。用式（1.14）計(jì)算所得的結(jié)果乘以一個(gè)大于1的系數(shù)，對(duì)照電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄選用。對(duì)戶外作業(yè)的起重機(jī)，此系數(shù)為1.1-1.3。運(yùn)行速度高者取大值。(1.15)根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5-1-13，電動(dòng)機(jī)初選YZR112M-6，在基準(zhǔn)工作制S3-40%時(shí)，其額定輸出功率P=1.5KW，轉(zhuǎn)速866r/min.1.5.3電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力校驗(yàn)(1.16)式中：Pn—在基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)電動(dòng)機(jī)的額定功率；λas—平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩標(biāo)準(zhǔn)值（相對(duì)于基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的額定轉(zhuǎn)矩），對(duì)繞線型異步電動(dòng)機(jī)取1.7；V—運(yùn)行速度。；η—機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，η=0.88；∑J—機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)慣量（1.17）式中：J1—電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，查手冊(cè)取0.03kg/m2J2—電動(dòng)機(jī)軸上制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，查手冊(cè)取0.015kg/m2K—考慮其他傳動(dòng)件飛輪矩影響的系數(shù)，折算到電動(dòng)機(jī)軸上可取k=1.1~1.2；ta—機(jī)構(gòu)初選運(yùn)動(dòng)時(shí)間，可根據(jù)運(yùn)行速度確定，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》表13取ta=5s；電動(dòng)機(jī)不滿足要求。重新選擇選YZR132M2-6，在基準(zhǔn)工作制S3-40%時(shí)，其額定輸出功率P=3.7KW，轉(zhuǎn)速908r/min.重新進(jìn)行上述計(jì)算Pn=3.7KW≥1.55KW，電動(dòng)機(jī)滿足要求。1.5.4電動(dòng)機(jī)發(fā)熱能力校驗(yàn)為避免電動(dòng)機(jī)過(guò)熱損壞，需進(jìn)行發(fā)熱校核，應(yīng)滿足：P≥Ps(1.18)式中：P—電動(dòng)機(jī)工作的接電持續(xù)率JC值、CZ值時(shí)允許的輸出功率；Ps—工作循環(huán)中，穩(wěn)態(tài)平均功率；(1.19)式中：G—穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，查《起重機(jī)規(guī)范設(shè)計(jì)》表P.1取G=G2=0.8P=3.49KW≥Ps=1.8sKW電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核合格1.6減速器的選擇1.6.1減速器傳動(dòng)比(1.20)1.6.2標(biāo)準(zhǔn)減速器的選擇由于運(yùn)行機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)慣性載荷大，低速部分承受了絕大部分的慣性質(zhì)量，因此傳動(dòng)零件也承載了由于運(yùn)行機(jī)構(gòu)起、制時(shí)產(chǎn)生的慣性載荷。所以應(yīng)該根據(jù)起動(dòng)時(shí)的輸入功率來(lái)選用或設(shè)計(jì)減速器，減速器的計(jì)算輸入功率為：（1.21）式中：z—機(jī)構(gòu)中減速器個(gè)數(shù)；本設(shè)計(jì)的小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別為M5，且在戶外工作，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)減速器的輸入功率應(yīng)取1.8-1.2倍的計(jì)算輸入功率。查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-10-6，選用QJS型減速器，名義中心距335mm。公稱傳動(dòng)比為160。其型號(hào)參數(shù)如下表2-3表2-3減速器型號(hào)參數(shù)表型號(hào)功率（KW）許用輸出扭矩（N·m）傳動(dòng)比最大允許徑向載荷（N）QJS335-1607.612500160370001.7制動(dòng)器的選擇制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：（1.22）式中：m’—制動(dòng)器個(gè)數(shù)；查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-7-15，選制動(dòng)器型號(hào)參數(shù)如下表2-4表2-4下車(chē)制動(dòng)器型號(hào)參數(shù)制動(dòng)器型號(hào)制動(dòng)器輪徑D每側(cè)瓦塊退矩額定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩配用推動(dòng)器型號(hào)YW160-2201601.063YTD220-501.8連軸器的選擇1.8.1高速軸聯(lián)軸器扭矩Tc1應(yīng)滿足下式：（1.23）式中：n1—聯(lián)軸器安全系數(shù)，取n1=1.35；ψ8—?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)，一般取1.2~1.0；Tn—電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，；[T]—聯(lián)軸器許用扭矩；1.8.2低速軸聯(lián)軸器扭矩Tc2應(yīng)滿足：（1.24）式中：i—電動(dòng)機(jī)與低速連軸器傳動(dòng)比；查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》3-12-6得：表2-5低速軸聯(lián)軸器型號(hào)許用轉(zhuǎn)矩（N·m）軸孔直徑（mm）軸孔長(zhǎng)度（mm）D轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/m2）質(zhì)量（kg）CL7180001302123501.15109.5表2-6高速軸聯(lián)軸器型號(hào)許用轉(zhuǎn)矩（N·m）軸孔直徑（mm）軸孔長(zhǎng)度（mm）D轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/m2）質(zhì)量（kg）TL512535821300.00118.361.9運(yùn)行打滑驗(yàn)算為了保證起重機(jī)運(yùn)行時(shí)可靠地起動(dòng)或制動(dòng)，防止驅(qū)動(dòng)輪在軌道上打滑，避免影響起重機(jī)的正常工作和加劇車(chē)輪的磨損，應(yīng)分別對(duì)驅(qū)動(dòng)輪做起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的打滑驗(yàn)算。1.9.1啟動(dòng)時(shí)不打滑驗(yàn)算（1.25）式中：ψ—附著系數(shù)，取0.12；K—附著安全系數(shù)，取1.2；u—軸承摩擦系數(shù)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》取0.015；d—軸承內(nèi)徑；Pmin—驅(qū)動(dòng)輪最小輪壓，Pmin=8.72×2=17.5KN；