5T悬臂起重机论文(2016上海交通大学大优秀毕业设计)

本科毕业设计(论文)BZD5型柱式悬臂起重机设计DesignofBZD5ColumnRotaryBeamCrane学院：上海交通大学专业班级：机械设计制造及其自动化机械104学生姓名：凌志学号：091006120指导教师：曹其新（教授）2015年6月毕业设计（论文）中文摘要BZD5型柱式悬臂起重机设计摘要：BZD型定柱悬臂起重机由立柱、悬臂梁、支承装置，驱动装置和电动葫芦组成。立柱下端的底座通过地脚螺栓固定在混凝土，由电动机带动摆线针轮减速器进而带动驱动装置使悬臂梁回转，电动葫芦在悬臂工字钢上作往返升降运动。其优点是重量轻，旋臂幅度长，起重量较大，安装操作维修保养简单。它们相对独立，是一种理想的工作岗位运输装置，广泛应用于各种装卸平台，所占空间也相对较小。BZD型立柱式悬臂起重机是在手动基础上加上电动回转驱动装置，与附着在悬臂梁上的电动葫芦，无论周旋转，水平运行，还是升降运动完全实现电控，极大的降低了劳动强度与工作效率。关键词：立柱；悬臂；电动葫芦；回转机构毕业设计（论文）外文摘要DesignofBZD5ColumnRotaryBeamCraneAbstract：BZDtypefixedcolumncantilevercraneconsistsofanuprightpost,acantileverbeam,asupportingdevice,drivingdeviceandelectrichoistcomponents.Thelowerendoftheuprightpostthroughthebaseofanchorboltfixedinconcretedrivenbythemotor,cycloidalpinwheelreducertodrivethedrivingdevicetomakethecantileverrotary,electrichoistmadefromtheliftingmotioninthecantileverI-beam.Theutilitymodelhastheadvantagesoflightweight,armislong,weightislarger,simpleinstallationandoperationofrepairandmaintenance.Theyarerelativelyindependent,isaworktransportationdevice,widelyusedinallkindsofloadingandunloadingplatform,theoccupiedspaceisrelativelysmall.BZDtypejibcraneisinmanualpluselectricrotarydrivedevice,andtheelectrichoistattachedonacantilever,regardlessofrotation,run,orliftingmovementfullyrealizeelectroniccontrol,greatlyreducesthelaborintensityandworkefficiency.Keywords：Column;Cantilever;Electrichoist;Slewingmechanism目录1绪论……………………………………………………………………………12悬臂起重机的设计计划与方案论证……………………………………………32.1悬臂起重机工作原理…………………………………………………………32.2各种机构方案论证……………………………………………………………33起升机构设计……………………………………………………………………93.1钢丝绳的选取…………………………………………………………………93.2滑轮的计算及选取……………………………………………………………93.3卷筒的计算及选择……………………………………………………………103.4钢丝绳尾端在卷筒上的固定方式……………………………………………123.5关于电动机的选择……………………………………………………………133.6选择电动葫芦型号……………………………………………………………133.7变幅机构的设计………………………………………………………………144回转驱动装置的设计计算………………………………………………………154.1计算回转力矩…………………………………………………………………154.2选择电动机……………………………………………………………………164.2齿轮的设计……………………………………………………………………164.4键的选择与校核………………………………………………………………215起重机金属结构强度计算………………………………………………………235.1立柱计算……………………………………………………………………235.2地脚连接螺钉的选择与校核…………………………………………………255.3悬臂梁的设计与相关计算……………………………………………………275.4悬臂挠度………………………………………………………………………28结论…………………………………………………………………………………32致谢…………………………………………………………………………………33参考文献……………………………………………………………………………34上海交通大学二〇一四届本科毕业设计（论文）第1页共31页1绪论立柱式悬臂起重机是近年发展起来的中小型起重装备，无论是室内室外更或是各种装卸平台，立柱式悬臂起重机随处可见，方便快捷，省时省力。本次设计为BZD5型立柱式悬臂起重机，起重机由立柱，悬臂梁回转驱动装置，回转支承装置及电动葫芦组成。电动葫芦在旋臂梁的工字钢上作水平与升降直线运行，以此起吊重物。随着我国机械水平方面的技能与水平的提高，特别是国家中小企业的发展，对于起重机的需求，使用，要求上都有提高，且对起重机的安全性能、效率及耐久性的要求也相对提高。综合这些需求，合理地设计这样一台起重机有着十分积极的现实意义。课题的基本内容和要求：BZD5型柱式悬臂起重机是与电葫芦配套使用的一种轻型起重机，结构简单。主要参数：起重量：5吨；提升高度：4米；最大回转半径R：4米；回转角度：360°；起升速度：常速，8米/分；慢速，0.8米/分；外形高度：5.750米；外形宽度：4.6米；运行速度：20米/分；自重：4500公斤。上海交通大学二〇一四届本科毕业设计（论文）第2页共31页2悬臂起重机的设计计划与方案论证2.1悬臂起重机工作原理手动柱式悬臂起重机在升降方面是由电动葫芦来调节，旋转方面与水平运行是由人工驱动，起重量太小，操作麻烦。BZD型立柱式悬臂起重机是在手动基础上加上电动回转驱动装置，与附着在悬臂梁上的电动葫芦，无论周旋转，水平运行，还是升降运动完全实现电控，极大的降低了劳动强度与工作效率。2.2各机构方案论证2.2.1整体结构方案及其方案论证方案一：悬臂梁与固定在立柱顶端上的旋转基座连接，以此来达到旋转的目的。结构如图2-1。方案二：悬臂梁直接通过上旋转支承固定在立柱的顶端，与下回转支承支撑悬臂梁，来实现360度旋转。结构如图2-2。图2-1方案一结构图有效半径起升高度工作地面到悬臂梁下表面距离上海交通大学二〇一四届本科毕业设计（论文）第3页共31页图2-2方案二结构方案一能达到基本要求，但其回转角度有限，无法达到360度旋转。方案二能够实现全方位旋转。根据任务书要求，选择方案二。2.2.2起升机构与运行机构方案及其方案论证方案一：借鉴塔式起重机水平与竖直方向运行的结构形式，采用小车和吊钩作起升机构和运行机构。在悬臂梁上额外焊接小车的运行轨道，此外电动机，减速器，钢丝绳，卷筒都要做另外的固定。结构如图2-3。图2-3方案一结构图方案二：钢丝绳电动葫芦是由起升电动机，运行电动机，减速器，钢丝绳，卷筒，吊钩，联轴器组成。重量轻，体积小，设计合理，运行平稳，操作简单，有效半径起升高度工作地面到旋臂表面的高度上海交通大学二〇一四届本科毕业设计（论文）第4页共31页运行方便，可做起升，水平运动，力学性能好。此外能够直接以工字梁作为运行轨道，安装方便。广泛应用于悬臂，龙门等起重机上。结构如图2-4。图2-4方案二结构图方案一适用于较大起重量的其中装置上，安装复杂，布局所占空间较大。方案二重量轻，体积小，设计合理，运行平稳，操作简单，运行方便可以直接附着在工字钢上，结构紧凑。因此选用方案二。结构如图2-5。图2-5电动葫芦结构图电动葫芦有CD1型与MD1型：CD1型钢丝绳电动葫芦可广泛用于提升重物或安装在单梁起重机，直线、曲线的工字梁上，减速器采用硬齿面传动设计，寿命长，机械效率高。电机采用锥形转子制动电动机，具有上下双向安全限位装置。起升速度为8m/min，可以满足一般作业要求。CD1型钢丝绳电动葫芦是一种轻小型起重设备,具有结构紧凑、重量轻、体积小、零部件通用性强、操作方便等优点。也可用于葫芦双梁、葫芦龙门起重机或悬臂吊上，是工矿企业、铁路、码头、仓库中常用的起重设备。上海交通大学二〇一四届本科毕业设计（论文）第5页共31页MD1型钢丝绳电动葫芦大致上和CD1型电动葫芦相仿，无论是起升电机还是运行电机，减速器，卷筒，钢丝绳，制动器都和CD1型大相径庭，但MD1型钢丝绳电动葫芦的减速器是采用齿面传动，寿命长，效率高。其制动器采用锥形转子电动机能够更快更平稳的限制位移同时也具有双向安全限位装置。MD1型钢丝绳电动葫芦最主要的区别是其起升电机有快慢两档起升速度：8m/min和0.8m/min，不同的情况可以满足不同的需求，这在使用方面可以说大大的增加了MD1型钢丝绳电动葫芦的范围。结构紧凑、重量轻、体积小是它另外的特点。广泛应用于很多工矿企业、铁路、码头、仓库中的小型起吊装置与运行装置。根据任务书要求要有常、慢两档起升速度，因此选择MD1型钢丝绳电动葫芦。2.2.3旋转支承机构的选择与方案论证方案一：定柱式回转支承。悬臂梁与立柱通过如图所示回转支承连接，滚子固定在与悬臂梁连接的上支撑座上，滚子结构较复杂，安装较困难。难以承受较大的轴向力，弯矩，倾覆力矩。结构如图2-6。方案二：单排四点接触球式回转支承。单排四点接触球式回转支承由内外两个套圈通过钢球与防尘罩组成。能同时承受轴向力，径向力和倾覆力矩，广泛应用于各种工程机械的旋转机构中。结构如图2-7。方案三：双排异球式回转支承。双排异球式回转支承广泛应用于塔式起重机。双排异球式回转支承具有两个内圈一个外圈，通过异径双排直径不同的钢球与隔离块镶嵌连接。上下圆弧轨道的承载角度都为90度，能够承受很大的轴向力，弯矩与倾覆力矩。结构如图2-8。图2-6定柱式回转支承上海交通大学二〇一四届本科毕业设计（论文）第6页共31页图2-7单排接触球式回转支承图2-8双排异径球式回转支承综上所述选择方案三，双排异径球式回转支承结构简单，技术纯熟，安装方便，性能好。定柱式回转支承结构较复杂，安装不方便。单排四点接触球式回转支承虽然可以承受轴向力，径向力和倾覆力矩，但所承受有限，不适宜较大的压力。2.2.4回转驱动装置的选择与方案论证方案一：回转驱动结构固定在下支承上。电动机连接减速器，直接固定在下支撑上，通过电动机连接减速器带动齿轮转动，进而带动悬臂梁转动。减速器输出用齿轮，大齿轮与立柱中央固定的齿圈相连，以旋转机构支架的旋转带动悬臂梁绕立柱旋转。方案二:回转驱动结构固定在上支承上。电动机连接减速器，直接固定在上支撑上，通过电动机连接减速器带动齿轮转动，进而直接带动悬臂梁转动。综上所述选择第一种方案，回转机构选择双排异径球式回转支撑，可以承受很大的力矩，因此回转下支撑只承受很小的力，第一种方案的齿轮也会承受很小的径向力，并且第一种方案距离地面近安装修理都方便。2.2.5悬臂梁截面形式的方案及其论证方案方案一：选择工字钢作为起重机悬臂梁，截面如下图2-11所示。方案二：选择对焊槽钢为起重机悬臂梁，两个U型槽钢焊在一起，