东北林业大学桥式起重机设计课程名称：起重输送机械专业班级：森林工程4班学生：刘全兴学号：20080578 指导教师：孟春老师2011.7.4~2011.7.15桥式起重机设计起升机构设计说明书设计内容计算与说明结果1）确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组设计参数:（1）起重量:主钩25t（2）跨度:L=25m（3）最大起升高度: H=10m（4）起升速度V=0.0411m/s小车运行速度V=0.63m/s大车运行速度V=0.63m/s（5）工作级别A4（6）JC值:401.起升机构计算按照布置宜紧凑的原则，决定采用如下图5-1的方案。

按Q=25t，查[1]表4-2取滑轮组倍率m=4，承载绳分支数：Z=2m=8图5-1 起升机构计算简图m=4Z=82）选择钢丝绳3）确定滑轮及滑轮组主要尺寸查起重机设计手册附表9选长型吊钩组，图号为图3-4-22（b）。

得其质量：G0=697kg两端滑轮间距 A=376mm并根据工作级别和起重量从表3-4-2中选择吊钩LM20-M,材料为DG20。

若滑轮组采用滚动轴承，当m=4，查[1]表2-1得滑轮组效率ηh=0.982.钢丝绳的选择钢丝绳所受最大拉力：S max =Qg/2mηh=98.042.8925000⨯⨯⨯=31.25KN按选择系数C确定钢丝绳直径d(mm)机构工作级别M5，取w=0.46,k=0.82,n=5,bσ=1550MP a则有C=0.1d=C Smax=0.1×31250=18.38mm查起重机设计手册选用纤维芯钢丝绳6w(19)-22.5-1550-I-光-SZ GB 1102-74，钢丝公称抗拉强度1550MP a，光面钢丝，左右互捻，直径d=22.5mm，钢丝绳最小破断拉力[S b]=328KN，标记如下：钢丝绳 6w(19)-22.5-1550-I-光-SZ GB 1102-743.滑轮组的选择3.1滑轮的许用最小直径：D≥ed⨯=5.2220⨯=450mm式中系数e=20由起重机设计手册表3-2-1查得。

由[1]附表2选用滑轮直径D=600mm。

滑轮的绳槽部分尺寸可由[1]附表3查得。

由附表4选用钢丝绳d=22.5mm，D=600mm，选长型吊钩组，图号为图3-4-22（b）吊钩LM20-M材料为DG20S max=31.25KN钢丝绳6w(19)-22.5-1550-I-光-SZGB 1102-74D=600mm查起重机手册表3-2-2选择滑轮绳槽断面尺寸R=12.5mm,H=35.0mm,B 1=63mm,E 1=46mm,C=1.5mm.滑轮轴径计算：材料采用45钢，σb =600MPa ，[τ]=0.75σb =450MPa 。

按剪切强度计算滑轮轴半径：][2/2τπϕQ r ≥=10mm查表3-2-4选择滑轮尺寸，D 5=50mm,滚动轴承型号为E 1-210 GB 276,轴承宽B 10=20 其标记为：滑轮E 122.5×600-50 ZBJ80006.3-87 3.2吊钩横梁的计算中间截面的最大弯曲应力：σ=()5.2.5Q 1WM 2s hd B lσ≤-=则()MPa110.52275106.1MPa 6590290244.8925000.512=≤=⨯-⨯⨯⨯=σ轴孔d 1的平均挤压应力：[]bss d Q σδσ≤=1b 2则MPaMPa bs 7.691.587207028.925000≤=⨯⨯⨯=σ式中：[]bs σ=4sσ=275/3=91.67MPaδ=20mm, l =244mm,B=290mm,d=90mm,d 1=70mm3.3拉板的计算拉板上有轴孔的水平截面的内侧孔边最大拉应力为： σt =()()7.1'2Q js d b σδδα≤+-D=600mmD 5=50mmh=65mmδ=20mm,l=244mm,B=290mm, d=90mm,d 1=70mm4）确定卷筒尺寸，并验算强度则()()MPaMPa35.1327.122561232070175225.28.925000t=≤=+-⨯⨯⨯=σ式中：jα--应力集中系数，取jα=2.25。

垂直截面的内侧孔边最大拉应力：σ=()()()325.0'225.0hQ22220sdhddσδδ≤-++则()()()MPa.1527025.010023207027025.01008.9250002222=⨯-⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=σMPa753225=≤轴孔处的平均挤压应力：σbs=()[]bsσδδ≤+'d2Q则()MPaMPabs75.68.74023207028.925000≤=+⨯⨯⨯=σ4.卷筒的选择4.1卷筒直径：由起重机设计手册可查得。

根据起重量选择：选择齿轮联接盘式卷筒组，选用Do=650mm，卷筒绳槽尺寸由起重机设计手册表3-3-7查得槽距，t=24mm，槽底半径r=11.5mm卷筒尺寸：L=()g212LLLL+++=()g21tm2LLLZDH+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++⨯π=()10024316024265014.34101023+⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯++⨯+⨯⨯⨯b=175mmd=70mmδ=20mm'δ=23h0=100mm=1600mm 取L=2000mm式中 Z 0——附加安全系数，取Z 0=2；L 1——无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定。

D 0——卷筒计算直径D 0 =650mm L 2————固定钢绳所需长度，L 2≈3tg L ————中间光滑部分长度，根据钢丝绳允许偏角确定m ——滑轮组倍率4.2卷筒壁厚：δ=D 02.0+（6～10）=0.02×650+（6～10）=19～23 取δ=20mm4.3卷筒拉应力验算：由于卷筒长度L<3D ，故不考虑弯曲和扭转的合成应力，仅考虑压应力对卷筒的影响。

卷筒壁压应力验算：max y σ=t⨯δnaxS =020.0024.031250⨯ =65.1MPa选用灰铸铁HT350，最小抗拉强度b σ=340MPa 许用压应力：[]y σ=1n b σ=5340=68MPamaxy σ＜[]Y σ 故抗压强度足够4.4卷筒的抗压稳定性验算P ≤P K /nL=2000mmδ=20mmmaxy σ＜[]Y σ式中n ——稳定系数，n 取1.4；P ——卷筒壁单位面积上所受到的压力；其中P=2S max /Dt=024.065.0312502⨯⨯=4MPa对于铸铁卷筒，P K =()()35/10.62~2D δ⨯⨯ =6.70 MPa 则P=4≤P K /n=6.70/1.4=4.79MPa故稳定性满足。

故选定卷筒直径D =650mm ，长度L=2000mm ；卷筒槽形的槽底半径r =11.5mm ，槽距t =24mm ；起升高度H =10m ，倍率m=4卷筒 A-650⨯2000-11.5⨯24-10⨯4-左ZB J80 006.1-874.5钢丝绳在卷筒上的固定固定方法选择用压板固定，由于钢丝绳直径d=22.5mm,从起重机手册表3-3-4选择序号为6的压板，压板螺栓直径为M20.4.5.1绳尾固定处的拉力为了减小钢丝绳固定处的拉力，钢丝绳在卷筒上应有1.5---3圈的安全圈。

利用钢丝绳与卷筒之间的摩擦，减小绳尾固定处的拉力。

根据欧拉公式，绳尾固定处拉力 S G =μαemax S =3.1440.162.71831250⨯⨯=4187.5N式中：S max ---钢丝绳最大静拉力（N ）；μ----钢丝绳与卷筒表面之间的摩擦系数，μ=0.12~0.16;α----安全圈在卷筒上包角（通常取1.5~3圈）； e----自然对数的底数，e ≈2.718. 4.5.2螺栓预紧力PP ≤P K /n卷筒A-650⨯2000-11.5⨯24-10⨯4-左ZB J80006.1-87从起重机手册表3-3-4 选择序号为6的压板，压板螺栓直径为M20.S G =4187.5N5）驱动装置的 （1）压板槽为半圆形， 考虑钢丝绳与卷筒之间的摩擦力作用： P=)1e(S G+μαμ=()1718.216.05.418714.3216.0+⨯⨯⨯=7014N4.5.3螺栓强度验算压板螺栓除受预紧力的拉伸作用外，还受垫圈与压板之间的摩擦力P μ’使螺栓弯曲引起的拉力，故螺栓的最大应力为： σ=[]()213'21/1.04PmmN zdt P d z σμπ≤+则 σ=a.9MP 18203.10.5246.1070144204.133701432=⨯⨯⨯⨯+÷⨯⨯式中：z---固定钢丝绳的螺栓数量，取z=3; d 1---螺栓螺纹内径（mm ）；'μ---垫圈与钢丝绳压板之间的摩擦系数，取'μ=0.16； t---P 'μ的作用力臂，t=24.5mm;[σ]—螺栓许用拉应力，取[σ]=0.8σS/1.5=0.8*225/1.5=120MPa, σS为螺栓屈服强度为225MPa.由于σ[]σ≤,故满足要求。

5驱动装置的设计 5.1卷筒转速的计算 单层卷绕卷筒转N T =m 60D v ∏=.6504.1314.00460⨯⨯⨯=4.82r/min式中v ——起升速度（m/s ）；P==7014Nσa.9MP 18=设计D 0——卷筒卷绕直径5.2选择电动机5.2.1电动机的静功率的计算 P j =η1000v Q =78.010000.0419.825000⨯⨯⨯=11.55kw式中Qv ——起升载荷及起升速度 c t d z ηηηηηη***=—机构总效率，—z η——滑轮组效率且取滚动轴承取098；d η——导向滑轮效率，滚动滑轮取0.987t η——卷筒效率，取0.987 c η——传动效率，取0.855.2.2电动机功率的计算 P w =η1000v *Q G =0.8*11.55 =9.24kwG ——稳态负载平均系数，由起重机设计手册表2-2-6 由工作级别可知取G 2=0.85.2.3电动机型号的选择查起重机设计手册表5-1-3选用电动机基准工作制S3-40%，电动机的额定频率为50Hz,额定电压380V ，定子绕组为Y 接， YZR 180L-8 机座IM1003，故额定功率为11kw,额定转速为700r/min,轴孔D=55mm 。

5.2.4电动机过载能力校验起升机构电动机过载能力按下式进行校验N T =4.82r/minP j =11.55kwP w =9.24kw选电动机 YZR 180L-8 机座IM10036）验算电动机发热条件P n≥ηλμ1000**QvmH=PdP d=5.511*8.2*11.2=8.66MPa式中P n——在基准接电持续率时的电动机额定功率；m——电动机台数，暂取一台；mλ——电动机转矩的允许过载倍数，取2.8；H——考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载的系数。