起重机说明书模板.doc
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1、毕业设计(论文)目录第一章 现代冶金起重机的发展趋势- 1 -第二章 主小车设计- 4 -制动平均减速度()第三章 副小车设计- 22 -第四章 起重机(大车)运行机构设计- 41 -参考文献- 49 -总 结- 50 -致 谢- 51 -现代起重机的特征和发展趋向- 55 -第一章 现代冶金起重机的发展趋势冶金起重机作为冶金行业安全、正常生产必不可少的关键和重要设备,其工作的可靠性、安全性、先进性一直受到人们的高度重视,但受传统冶金工艺的制约,改革开放前的三十年国内冶金起重机基本是在原苏联的模式下做一些小型的改进和发展。随着改革开放的不断深入,大量国外先进技术的引入,现代冶金起重机也发生了较
2、大的变化。本文结合国内冶金企业冶金工艺的改进及最终用户的使用要求,对冶金起重机的发展趋势谈一些看法。13225426916冶金起重机一般人们主要指服务于冶金企业的铸造起重机、料箱加料起重机、板坯搬运起重机、钢卷夹钳起重机、磁盘起重机和服务于冶金厂工作级别较高的其它桥式起重机。由于冶金企业炼钢、铸坯(铸锭)、轧钢工艺的改变,脱锭起重机、均热炉夹钳起重机、刚性料耙起重机、平炉桥式加料起重机、均热炉揭盖起重机等传统冶金起重机已逐步趋于淘汰,这里不做进一步的分析。仅就前面几种现在冶金企业大量使用的起重机其发展趋向做一些初步的分析探讨。2.典型结构和传动型式的分析和认识2.1铸造起重机主起升机构的发展趋
3、势铸造起重机主传动采用星形减速机应成为现代铸造起重机发展的趋势。现在在用的铸造起重机大部分是采用棘轮棘爪传动,之所以采用棘轮棘爪的传动有两个原因,一是棘轮棘爪对保证铸造起重机的安全运行确有其优点。二是星形减速机最初在铸造起重机上使用时连续出过几次问题,冶金部专门下文对星形传动予以停用。经过几十年的反思,以及星形减速机在进口铸造起重机上使用验证的良好业绩和控制监测技术的发展。我们认为星形传动在铸造起重机上的应用将逐步扩大,原因有二,其一星形传动基本具备原棘轮棘爪传动的优点,还可实现单电机长时间连续安全运行;其二对以前星形传动造成事故的原因的认识逐步趋于一致,即结构性问题而非原理性问题,只要通过改
4、进和完善设计就可以避免,加之电气控制监测技术的进步,星形传动的安全运行已经可以得到有效的保证。2.2 板坯夹钳起重机的夹钳装置重力夹钳、电动开闭的重力夹钳、动力夹钳三种夹钳装置中,动力夹钳因其成本较高,扩大推广受到一定的影响,但由于其优越的工作性能,特别是钳口可实现准确的三维跟踪、可靠夹起梯形坯、较高的工作效率和不损失起升高度,为实现冶金企业的自动化具有无可比拟的优点。因而我们认为动力式板坯夹钳起重机在现代冶金起重机发展上将占越来越重要的作用。2.3桥架、小车架整体加工:桥架、小车架包括一些大型结构件整体加工是保证冶金起重机产品质量的一项重要措施和有效途径。由于冶金起重机工作的特殊性,对质量提
5、出了较高的要求,小车架整体加工指焊在小车架上的电动机底座,制动器底座,减速器支承座,卷筒支承座,和小车车轮支承座等机座一次性地划线加工而成,相互间的形位、尺寸公差由机床保证,因此装配工作变得特别简单。只要把电动机、制动器、减速器、卷筒、车轮就位即可,不像旧的办法,它们间的形位、尺寸误差靠塞垫片来调节。简而言之,这些部件间的形位公差由机床精度保证与装配工人的技术等级无关,排除了人为因素,因而大大提高了装配精度和使用性能,同时也大大缩短了用户的维修时间。2.4 基础传动与控制随着冶金工业的连续化生产,要求冶金起重机具有可靠性高,调试及定位性能好,具有故障自诊断,操作平稳舒适等功能,其控制结构为:工
6、业PC机+PLC+基础传动。基础传动采用变频调速。运行过程由传统的人为速度控制将逐步过度到准确的PLC位置控制,工作信息将自动传给上位机(工业PC),最终与整个工厂的管理和控制系统相联是冶金起重机基础传动与控制发展的主要趋势。2.4.1基础传动基础传动将以全数字式可控硅定子调压调速,变频调速为主导。起升机构将采用调压调速或无逆变失败的可逆变式变频调速(例如西门子AFE),运行将以变频调速为主。2.4.2自动控制:PLC将完成所有自动控制的功能,通过现场总线(如PROFIBUS)实现对各机构调速装置的速度及定位控制,该方式通讯信息量大,连线简单,可靠性高。对于板坯连铸使用的板坯夹钳连续自动堆垛,
7、连轧后的钢卷连续自动堆垛,PLC将根据设定,自动完成定时、定位自动夹坯,自动定位堆垛,整个过程将自动完成,重复循环,系统将具有自诊断功能,以确保运行可靠性。故障时,可切换到司机人工操作,并随时从任一工艺流程点切入自动过程,这将使效率更高,设备运行更合理。2.4.3 故障监测与控制;装在司机室的 PC机或触摸屏人机界面,将能够显示各机构运行状态故障信息,并可在PC机上设置工艺要求指令,下载至PLC。启动自动控制功能,实现工艺要求的自动控制过程。工业PC机还可通过通讯实现与工厂管理网的联网,从而实现生产管理自动化。第二章 主小车设计2.1 主小车起升机构设计2.1.1主小车起升机构概述目前,国内常
8、用的铸造起重机主起机构有单减速器机型、双减速器机型、行星3减速器机型、整体大减速器机型及3减速器机型。具有发展潜力的机型有独立大减速器机型和行星大减速器机型。本此设计采用双减速器机型。双减速器机型,通常用于四梁四轨中、小吨位铸造起重机。这种机型2个卷轴在一轴线上并垂直于主梁通过联轴器将2个卷轴连锁,达到同步的目的,并在1套机构出现故障后能通过联轴器驱动另一套机构,以保证起重机能安全工作1个循环,这种机型的特点是:自重较轻、小车左右极限较小,但当主、副小车起升高度要求高时,起重机宽度较大。2.1.2 计算参数:起重量 起升速度 起升高度 H=22m工作级别 M7(二)主起升机构布置的简图:(左右
9、对称)图1.12.1.3 卷绕系统和驱动装置的计算及其选择(1)选钢丝绳 计算钢丝绳的最大静拉力式中 起升载荷,单位为KN;吊具自重载荷(吊具自重计入起升载荷中);m滑轮组倍率,取m=4;x绕上卷筒的钢丝绳分支数,x=2;滑轮组效率,取=0.98。计算钢丝绳直径d 式中,C选择系数,单位为,选用钢丝绳,根据MT及值查表得值为0.11。选用不松散瓦林乔型钢丝绳直径d=28mm,其标记为6w(19)-28.0-15.5-I-光-右交(GB/T8919-1996)。(2)确定卷筒的尺寸、转速及滑轮直径:计算卷筒和滑轮的最小卷绕直径 式中 h与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数,查表得:卷筒=22.4
10、,滑轮=25卷筒最小卷绕直径:=d=22.428m=627.2mm滑轮最小卷绕直径:=d=2528mm=700mm考虑起升机构布置及卷筒总长度不宜太长,取D=1600mm,则卷绕直径=1628mm.滑轮直径取D=700mm卷筒长度计算: 取L=2100mm式中 卷筒上有绳槽长度,=,其中安全圈n=2,起升高度H=20mm,绳槽节矩t=35mm,卷绕直径=1628mm;固定绳尾所需长度,取=3t;卷筒两端空余长度,取=t;卷筒中间无槽长度,取=400mm.卷筒壁厚: =3842mm取进行卷筒的压应力校核: 合格式中 钢丝绳最大拉力; 应力减小系数,一般去; 钢丝绳卷绕节矩; 卷铜壁厚。卷筒转速
11、(3)计算起升静功率 式中 起升时总机械效率,其中为滑轮组效率,取,为传动机构机械效率,取=0.94,为传动机构效率,取=0.99,为卷筒轴承效率,取=0.98。其余符号同前。 (4)初选电动机 根据起升机构工作的繁重程度,初选电动机时按下式进行,最后做过载和发热验算。 =0.964.47kw =51.57kw选用电动机YZR315S-8,=75kw, ,JC值取40%。电动机转速 式中 在起升载荷作用下电动机转速; 电动机同步转速; 是电动机在JC值时额定功率与额定转速。 (5) 选减速器: 速比:取实际速比i=80.起升机构减速器按静功率选取,根据=64.47kw,,工作级别M7,选定减速
12、器为QJS-630-80-III-HW,减速器许用功率输出轴端许用往向载荷,许用力矩,许用最大力矩。减速器在时许用功率为实际起升速度:实际起升静功率:用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷、最大力矩: 输出最大径向力 合格 输出轴最大扭矩: 合格减速器能满足要求(6)电动机过载验算和发热验算过载验算计算: 式中 基准接电持续率时,电动机额定功率,单位为kw; H系数,绕线式异步电动机,取H=2.1; 基准接电持续率时,电动机转矩允许过载倍数,查表; 电动机个数; 总机械效率。 发热验算计算:式中 P电动机在不同接点持续率JC值不同CZ值时的允许输出功率,单位为kw,按CZ=300,JC值=60%,
13、查表得P=40.9kw. 过载验算和发热验算通过。2.1.4 选制动器=1.5665.425=998.13式中:制动力矩,单位为;制动安全系数,查表M5得=1.5;下降时作用在电动机轴上的静力矩,单位为;下降时总机械效率选取制动器为,安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩2.1.5 选联轴器根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸形状选联轴器,使联轴器的许用力矩M计算的所需力矩M,则满足要求。 电动机的轴伸:d=95mm(锥形)、长度E=170mm,减速器轴伸:d=80mm(柱形)、长度E=170mm,浮动轴的轴头:d=55(柱形)、长度E=170mm。选取半齿轮联轴器:选取带制动轮的联轴器。电动
14、机额定力矩: 计算所需力矩: 式中:n安全系数n=1.5; 刚性动载系数,=1.22.0。所选联轴器合格。2.1.6 起动时间的验算:按下式计算起动时间式中:起升时换算到电动机轴上的总转动惯量,单位为;电动机转动惯量联轴器转动惯量=1.57高速轴转动惯量(8.68+1.57) = 10.25 电动机起动力矩,单位为起升时电动机轴上静力矩,单位为 平均起动加速度计算:国标规定:吊运液态金属和危险品的起绳机构,平均加(减)速度不应大于0.1。电动机起动时间合适。2.1.7 制动时间的验算:下降时换算到电动机轴上的转动惯量,单位为; 电动机满载下降转速,单位为; 制动时间(满载下降时) 平均制动减速
15、度 制动时间也合适。2.1.8 校核浮动轴 疲劳计算: 合格 静强度计算:浮动轴校核合格。2.2 主小车运行机构设计2.2.1 主小车运行机构概况从主小车运行机构形式特点来看,主小车运行机构有跨内2角(4角)驱动,下部小车12驱动,跨外2角(或4角)减速器悬挂套装直立驱动3种方式。根据用户的要求和现场设备布置的可能性进行设计。4角驱动,制造复杂,成本高,但可实现单机故障时,半边驱动使设备正常运行。2角驱动,设备制造成本低,简单,但单机故障时,设备不能长时间运行。本次设计采用跨内4角驱动形成。 图2.12.2.2 主小车运行机构性能参数起重量: PQ =800KN=80t 主小车自重: G=60
16、t 运行速度: Vn =35.4m/min4冲击系数: 4=1.10.058V =1.10.05835.4 =1.13主小车最大轨压: P= 4(PQG) = 1.13(8060)t=51.415t式中: k轮压不均匀系数,k=1.31.7,取k=1.3; n主小车轮系数,取n=4 选用600车轮组,N=55t,车轮材料65Mn,轨道型号QU1002.2.3 运行阻力计算 小车在直线轨道上稳定运行的静阻力Fj由摩擦Fm和坡道阻力FP二项组成。Fj=FmFP(一)摩擦阻力Fm 小车满载运行时的最大摩擦阻力:Fm=(QG) =(140103) KN =14.7 KN式中 Q起升载荷(N); G小车
17、自重载荷(N);f滚动摩擦系数(),f=0.8 ; 车轮轴承摩擦系数 =0.02; d与轴承相配合处车轮轴的直径();d=130; D车轮踏面直径; 附加摩擦阻力系数,=1.5 。 满载运行时最小摩擦阻力: Fm1=(QG) =9.8 KN 空载运行时最小摩擦阻力: Fm2=G =(60103)N =0.42 KN (二)坡道阻力: FP=(QG)i =14000.002 KN =2.8KN 式中:i为轨道坡度,桥架上的小车取0.002 Fj=FmFP =(14.7+2.8)KN =17.5 KN2.2.4 电动机的选择 (一)电动机的静功率 Pj= = KW =2.87KW (二)电动机初选
18、 P=j =1.22.87KW =3.45KW 式中: kd考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数。对于室内工作的起重机及装卸桥小车运行机构可取kd=1.22.6 选取电动机YZR132M26,PJC=5KW, nJC=900r/min, m=0.25 (三)电动机的过载校核 Pn =KW=4.2KWPn=5.5KW4.21KW过载合格。式中:Pn基准接电持续时电动机额定功率(KW); 平均起动转矩标么值(相对于基准接电持续率时的额定转矩),对绕线型异步电动机取1.7; m电动机个数;FJ运行静阻力(N); V运行速度(m/s); 机械传动效率; 机构总传动惯量,即折算到电动机轴上的机构旋转
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