1200吨小时卸船机起升机构设计毕业论文
2021-07-12 09:07
摘 要
起升机构是起重机械中不可或缺的、最为重要的机构。其设计的优劣将直接影响到起重机的工作性能，因此在起重机设计中对起升机构的设计显得尤为重要。
本文在计算卸船机整体稳定性以及轮压的基础上，对起升机构的各个零件进行了选型计算，如钢丝绳、卷筒、电动机、减速器、制动器、联轴器等，并对其中的非标准件进行了校核。同时还手绘了卸船机总图以及用CAD绘制了零件图。
关键词：桥式抓斗卸船机；起升机构；零部件设计：轮压；整体稳定性
Abstract
Hoisting mechanism is the most indispensable and importan componen of the crane . The merits of its design will directly affect the performance of the crane, so the design of the hoisting mechanism is particularly importan in the design of the crane.
Based on the calculation of ship unloader overall stability and wheel pressure, various parts of hoisting mechanism were selected, such as wire rope,reel,motor,reducer,brakes,coupling and so on ,and one of the non-standard items were checked. The ship unloader general plan was also pained and detail drawings were drawn in CAD during the design.
Key Words：bridge-type grab ship unloader；hoisting mechanism；componens design; wheel pressure; overall stability
目录
第1章 绪论 1
1.1 本课题的研究背景 1
1.2本课题的研究意义 1
1.3本文的主要工作 1
第2章1200吨/小时卸船机稳定性和轮压计算 2
2.1 基本数据计算 2
2.1.1 符号说明 2
2.1.2 金属结构部分计算 2
2.1.3 整机固定部分 3
2.1.4 前大梁总成 3
2.1.6 小车总成 5
2.1.7 风载荷计算 5
2.2 稳定性计算 8
2.2.1 静载工况 10
2.2.2 动载工况 10
2.2.3 小车在停机位置，大梁仰起，带空抓斗，非工作风1.2PWⅢ 14
2.2.4 小车在最大前伸距，钢丝绳突然断裂产生-0.3PQ的反弹力 15
2.3 轮压计算 16
2.3.1 最大工作风速20m/s,小车在最大前伸距，带额定载荷，风由陆向海 16
2.3.2 小车在最大前伸距，带额定载荷，工作风沿着大车轨道平行方向吹 16
2.3.3 大梁仰起，非工作风55m/s，小车处停机位置 16
2.4 小结 17
第3章 卸船机起升机构设计 18
3.1起升机构的设计参数 18
3.2选择滑轮组形式和倍率 18
3.3 钢丝绳设计计算 18
3.3.1 钢丝绳分类 18
3.3.2 钢丝绳结构形式的选择 19
3.3.3 计算钢丝绳最大静张力 19
3.3.4 计算钢丝绳的直径 20
3.3.5 钢丝绳的标记 20
3.4 设计滑轮 20
3.4.1 滑轮直径计算 20
3.4.2 滑轮结构选择 21
3.5 确定卷筒 21
3.5.1 卷筒直径 21
3.5.2 卷筒长度 21
3.5.3 卷筒的壁厚 22
3.5.4 卷筒验算 22
3.5.5 卷筒转速 23
3.5.6 卷筒标记 23
3.6 选择电动机 23
3.6.1 计算电动机功率 24
3.6.2 初选电动机 24
3.6.3 电动机校验 24
3.7 选择减速器 25
3.7.1 计算传动比 25
3.7.2 计算减速器功率 26
3.7.3 计算减速器的额定功率 26
3.7.4 计算允许的最大载荷 27
3.7.5 过载校验 27
3.7.6 热功率校核 27
3.7.7 低速轴径向载荷校核 28
3.7.8 校核实际起升速度 29
3.8 选择联轴器 29
3.8.1 选择高速轴联轴器 30
3.8.2 选择低速轴联轴器 30
3.9选择制动器 30
3.9.1 选择高速轴制动器 31
3.9.2 选择低速轴制动器 31
3.9.3 机构启动、制动时间校验 31
3.10 卷筒半轴设计校核 33
3.11 半轴轴承选型校核 34
3.11.1 选择轴承 34
3.11.2 计算当量动负荷P 34
3.11.3 求轴承具有的径向额定动负荷 35
3.11.4 轴承静负荷计算 35
3.11.5 轴承极限转速校核 35
3.12 小结 35
第4章 总结 36
4.1 结论 36
4.2 进一步工作 36
第五章 经济性分析 37
5.1 对机构本身的经济性分析 37
5.1.1 滑轮组倍率的选择对起升机构经济性的影响 37
5.1.2 电动机的选择对起升机构经济性的影响 37
5.2 对整机的经济性分析 37
5.3 结论 37
参考文献 38
致谢 39
第1章 绪论
1.1 本课题的研究背景
随着经济全球化进程不断提高，各国之间的贸易往来不断日益密切。我国作为世界最大的进出口国家，与世界各地之间的贸易往来最为频繁，尤其是铁矿和煤炭等重要能源。由于全球铁矿和煤炭资源的分布与需求区域极不相称,经济发展导致的电力需求的快速增长以及钢铁工业向我国转移,将推动铁矿石和煤炭的海上运输量持续增长。尤其是作为重要能源的煤炭,在找到新的替代能源之前,其运输量会一直持续增长。近年来来石油价格居高不下,更加剧了煤炭运量的增长。桥式抓斗卸船机是这类大宗干散货的传统卸船设备,虽然连续运输机械技术不断发展，但目前仍然是以抓斗卸船机为主[1]。
1.2本课题的研究意义
随着对卸船机需求的不断增大，对卸船机的研究与发展势在必行。而起升机构作为抓斗卸船机最为重要的机构，其性能的好坏直接影响到卸船机的效率。近年来，我国一直在加大对卸船机各种技术的研究，因此起重机械的水平虽然进步很多，但无论是在质量还是效率上，都和国外还有较大差距，主要表现在：起升机构仍然用小而短的卷筒、反弹乱绳情况严重、钢丝绳易于疲劳等[2]。因此对起升机构进行合理的设计计算显得尤为重要。
1.3本文的主要工作
本文主要对1200t/h桥式抓斗卸船机的起升机构进行设计计算。在计算卸船机整体稳定性及轮压的基础上，对起升机构的主要零部件，包括卷筒、钢丝绳、电动机、减速器、制动器等进行了设计计算并且对其中的一些非标准件进行了校核。同时还手绘了卸船机总图以及用CAD绘制了卷筒总成图以及部分零件的零件图。
第2章1200吨/小时卸船机稳定性和轮压计算
2.1 基本数据计算
2.1.1 符号说明
G(t)-重量(t) H(m)-重心高度(m) G×H(t•m)=重量x重心高
Xw(m)-重心距海侧距离 轨距 16.00 m
Xl(m)-重心距陆侧距离 基距 16.00 m
海侧轮数 16 个 陆侧轮数 16 个
各部分总的重心高度= (2-1）
重心位置： （2-2）
（2-3）
2.1.2 金属结构部分计算
2.1.2.1 门框结构
2.1.2.2 金属结构固定部分
2.1.3 整机固定部分
2.1.4 前大梁总成
2.1.4.1大梁水平
2.1.4.2 大梁仰起
2.1.5 整机重量及重心
2.1.5.1 前大梁水平
此时产生轮压： 陆侧 P1=16.51t
海侧 Q1=26.03t
2.1.5.2 前大梁仰起
此时产生轮压 ： 陆侧 P’1=19.97t
海侧 Q’1=22.57t
2.1.6 小车总成
2.1.6.1小车在最大前伸距
此时产生轮压 ： 陆侧 P2=-1.704t
海侧 Q2=2.785t
2.1.6.2小车在停机位置
此时产生轮压 ： 陆侧 P’2=0.266t
海侧 Q’2= 0.816t
2.1.6.3小车在最大后伸距
此时产生轮压 ： 陆侧 P’’2=0.96 t
海侧 Q’’2=0.122t
2.1.7 风载荷计算
A—迎风面积 H—作用高度 Cf—风力系数 Hf—高度系数
Q—风压 QⅡ=0.025 QⅢ=0.189
工作风载荷 : （2-4）
（2-5）
非工作风载荷: （2-6）
（2-7）
其中，工作状态下，风速V=20m/s，风压QⅡ=0.025t/m2；非工作状态下，风速V=55m/s，风压QⅢ=0.189t/m2。抓斗卸船机的各个部分的迎风面积A和风力系数Cf均给出，风压高度变化系数Kh按照下表取值[3]。
表2-1 高度系数
离地面高（m） | ≤10 | 10～20 | 20～30 | 30～40 | 40～50 | 50～60 |
Kh（陆上） | 1.00 | 1.13 | 1.32 | 1.46 | 1.57 | 1.67 |
2.1.7.1 风垂直于大车轨道
2.1.7.1.1前大梁放平
此时产生轮压: 由陆向海 由海向陆
工作 陆侧 P3=-1.47t P3=1.47t
海侧 Q3=1.47t Q3=-1.47t
非工作 海侧 P4=11.11t P4=-11.11t
陆侧 Q4=-11.11t Q4=11.11t
2.1.7.1.2前大梁仰起
此时产生轮压: 由陆向海 由海向陆
工作 陆侧 P’3=-2.08t P’3=2.08t
