铁路货场15吨双梁桥式起重机小车起升机构设计

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科技创新与应用 I 2013年第34期 科 技 创 新铁路货场15吨双梁桥式起重机小车起升机构设计张 伟(成都铁路局重庆车务段，四川 成都 400050)摘 要：随着铁路货装作业集装化、大型化要求的不断提高，电动起重机在装卸生产中的作用越发明显，双梁桥式起重机作为电动起重机的一种，在铁路装卸货场内广泛使用。桥式起重机机整机性能的好坏很大程度取决于小车性能，而起升机构作为小车最基本的机构，对整台起重机的性能有着最直接的影响，因此双梁桥式起重机小车起升机构的设计具有现实意义。本文基于现有铁路货场内长、大、笨货物装卸作业实际，针对常用的 15吨双梁桥式起重机小车起升机构做具体设计，本着学习和探索的态度，对起升机构进行相应的设计和改进，使小车在起重量不变的前提下，结构较传统设计更为简洁，轻便。

关键词 ：桥式起重机 ；小车起升机构；设计 ；改进1起重机设计参数起重量Q：15t 起升高度：16m起升速度 v：lOm／min 工作级别：M52起升机构传动方案确定为精简机构决定采用如图 l所示传动方案。

】 己 3／ ／| f —— — — — — — — 1L_ ／ + l／／] ／__] II J l n n— ] r— r U — L 上 }I上图 1起升机构1．电动机 2．带制动轮的半齿联轴器 3．卷筒该传动方案优点：图示传动方案将电动机和卷筒布置在同一直线上，省略了高速浮动轴。使机构更加精简，利用卷筒的一部分作为减速机构的外壳，也减轻了小车的整体质量。另外行星减速机构置于卷筒内，大大减小了起重机小车的外形结构尺寸。行星齿轮减速机构容易实现大传动比，且具有自锁功能，使机构传动更加安全。

3确定卷筒尺寸和验算强度卷简直径：D≥d(e-1)=16x(25—1)=384mm由于卷筒内需要装置减速机构，故卷筒直径应适当加大。由文献[2】附表 13选用 D=500mm，卷筒绳槽尺寸由文献[2]附表 14得 t=18(mm)，槽底半径r=9(mm).

Ⅳ 口 L=2(二 +z0+4)f+‘— 同 ， ： 7I ，0取L=1650mm 式中：z【广附加安全系数，取 Zo=2；Lr_卷筒不切槽部分长度，取其等于吊钩动滑轮的间距；D(r卷筒计算直径 Do=D+d=500+16=516mm。

卷筒壁厚 ： =0．02D4-8=0．02X5004-8=18mm卷筒壁压应力验算： ，m垄O．O18×0．01878．43MPa选用灰铸铁 HT200，许用压应力：【 ] ： ： ：130(MPa)l·3<[盯] 故抗压强度足够。根据文献[1】，由于卷筒长度 L>3D，需校验拉应力。 卷筒断面系数：w：o．1 二垡：o 1×—5004—464：3229526
．5mUU式中 D一卷筒外径 ，D=500mm；D，一卷筒 ，D．=D一28=500—2x18=464m
厶
m 出 一 f+ ． Ⅲ = 4．48+ 39
_ ×78．43=28．01MPaGrI 合成应力： 一 + ‘ ～ +130 。 ·式中许用拉应力：[ ]由文献f2]附表 l4查卷筒标记为：卷筒 A500x1650—9x18—16x3 左 ZBJS0007．2—874选电动机及校核强度计算静功率：N J (Q+Gn)V (15000+322)X10102x60r／ 102~60xO．8529．45kW式中： 一机构总效率，一般rl=0．8～0．9，取 =0．85。

电动机计算功率：N =0．8x29．45=23
．
56kW一 30 一式中系数 k 由文献【1]查得，对于 M 级机构，取 kd=O．8。

查文献【3】选用电动机 YZR 250M1—8，其 N (25％)=30kw =720fmin，『GD2]d=1．52kg·m ，电机质量 Ga=462kg。按等效功率法，求JC=25％时所需的等效功率： ·7Ⅳ，=0．75~0．87x29．45=19．22kW式中：k 一工作级别系数，查(1】表 6—4，对于 M 级，k25=O．75；一 系数，根据机构平均启动时间与平均工作时间的比值(t~tg)查得由文献【1】表 6-5，一般起升机构(tq／t )=0．1～0．2，取(tq／t )=0．1由文献[1]图查得 =0．87。由以上计算结果 N

5减速机构的设计减速机构总传动比：／o： 一 ：38 92』18·5减速机构采用周转轮系实现大传动比，并且将减速机构置于卷筒内。传动方式如图 2所示：图2减速机构示意图图中构件 H为输入端，构件 1为输出端，利用周转轮系的差动传动实现减速。根据所要求达到的减速比对传动齿轮进行设计。则：f ： ：上 ： —_l_一： ：38．92‘ l_ 1-(一1)zz由上式可得： 一0
．9743由图可知齿轮之间的几何尺寸关系为：d +d =d +d且 d=m·z取 m1=3，m2=3．5；则 3(zl+z2)=3．5(z3+z4)由于 z1’Z ，Z，，Z 均为整数。且每对齿轮的齿数大约在 8O一120之间。故取： +d2=d3十d4—315mm。

利用对比法确定齿轮的具体尺寸。表格中O．973545与所要求的减速条件最为符合。选定各齿轮的齿数为：Z1+Z2= 105 =81，Z2： 24z3+Z4=90 即 ： Z =21，Z =69则实际传动比为：.

1 1i 可 l— 41-(1) 三 1z1实际起升速度：v
‘v草：10× 丝：10．3m／min37．8实际所需等效功率：— L 一37 R69×24 ～ 21×8l= ．22× _ l9．80kW <Ⅳ~(250／
o
)= 23．56kW由文献[1]得输出轴最大径向力： = ( +G
j)式中：aS．~=2x25410=50820N一为卷筒上卷绕钢丝绳引起载荷；~=981kg-卷筒 自重，参考文献(2]估计；科 技 创 新 2013年第34期l科技创新与应用电能表采集终端自动接驳系统的研究应用赵轶彦(山西省电力公司计量中心，山西 太原 030001)摘 要：针对 目前计量检定机构电能表出入库管理人工环节多，效率低下的实际情况，在智能仓储系统建设基础上，本文创新了提出一种电能表采集终端上下料自动接驳系统，全面实现检定与仓储接驳过程智能化、自动化和信息化。系统采用模块化设计，主要有上下料单元，传输装置、表计识别和信息绑定等功能单元组成。通过关键技术的研究与开发，由传输装置将个功能模块紧密集成，通过计算机程序，控制 自动化设备和电能表检定出入库信息管理，形成智能化检定接驳系统。系统的研究应用，彻底改变了传统检定模式下大量机械式，重复性的人工作业方式，提升工作效率，降低劳动强度，提高工作质量。

关键词 ：电能表；智能仓储 ；接 驳；模块设计 ；检 定1接驳系统设计说明1．1系统概述本系统由：周转箱输送线、拆垛机 、叠垛机 、RFID射频 门、PLC控制系统、触摸屏操作界面等组成。本系统完成如下功能：周转箱输送线与立库的接驳，待检周转箱缓存，周转箱拆垛，RFID射频扫描、表计核对，检定完成的表计通过 RFID射频门读取、绑定，周转箱叠垛缓存，允许检测软件通过 TCP／IP接口控制本系统进行出入库、拆叠垛、RFID扫描绑定等操作l_。

1．2总体设计简介1．2．1设计重点基于本方案的设计宗旨，本方案的设计重点为：在设计过程中借鉴成熟技术和工艺，确保设备的稳定可靠运行 。

合理布局，区域划分明确，占地面积小，便于扩展。

拆垛机、叠垛机实现周转箱 自动拆叠垛。

采用 TCP／IP的通讯连接方式+PLC触摸屏的手动模式，操作简便，使用性强。

RFID射频门群读，工作效率高，可靠性好。

1．2．2总体结构说明依据设计要求，本方案设计的采集终端输入输出系统，主要由周转箱出入库及拆叠垛处理区，RFID扫描处理区组成。周转箱出库及拆叠垛处理区主要是完成出入库周转箱出入库，拆叠垛 ，缓存等功能；RFID扫描区主要是完成待检表计的条码扫描，信息采集，信息识别绑定等功能 。

其系统框架图如 1图所示。

1．3使用条件●供电电源：≥5kVA 380VAC／50Hz；●环境温度：5qC～40oC；●相对湿度：30％～75％；●海拔高度：<4000m；●空气洁净度：3O万／ 一 要| 一 ． 』、 L—————／
强豫 ¨ 强 ∞ § #矗 “ |曩 鼍曩鼍薯 鬣 毽 鬣罄 l i臻l·-t-r·—，·-·r·，· ·-·t一 图 1系统框 架图级；●场地最小面积：15m(L)x3m(D)x3m(H)；●使用地点不允许有爆炸危险的介质，周围介质中不应含有腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电介质，不允许充满水蒸气及有严重的霉菌存在。

2输入输出系统设计说明2．1输入输出系统组成及功能介绍2．1．1周转箱出入库及拆叠垛处理区周转箱出入库及拆叠垛处理区包括周转箱与立库接驳工位 ，出库周转箱垛缓存工位，入库周转箱垛缓存工位，拆垛机，叠垛机，周转箱缓存工位。①周转箱与立库接口工位：实现待N／已测表计周转箱与立体库之间的输送。控制系统通过接收立库的出入库信息，完成对出入库周转箱进行输送。②出库周转箱垛缓存工位：完成待测表计周转箱拆垛之前的缓存。③入库周转箱垛缓存工位：完成已测表计周转箱叠垛后，入库之前的缓存。④拆垛机：完成待测表计周转刚有．Rm =专×(50．82+9．81)=30．32KNM = O．8x2．5X312．5×37．8×0．95= 22443．75N 。m6选择制动器、联轴器并验算所需静制动力矩：M ·M， = 卵：
1．75x—(15000+32
—
2)x0．516×0．85： 518．5N .

2×3×37．8式中：K =1．75一制动安全系数，由文献[1]查得。

由文献【2】选用 YWZ 一400／50制动器，其制动转矩 =450～710N ，制动轮直径 D =400mm，制动器质量 Gz=48．4kg。

高速联轴器计算转矩，由文献i1]：M 。=nqo5M =1．5x1．8x312．5— 843．75N ’m式中：Mo=312．5N．In一电机额定转矩；n=1．5一连轴器安全系数；‘P =1．8一刚性动载系数，一般 ‘P =1．5～2．0减速机构的高速轴端为圆柱形 dl=65mm，ll=105ram。为精简结构高速联轴器选用带制动轮的联轴器，标记为：WGZ4 联轴器 JB， 3。。3—93转动惯量 (GD ) =0．098kg．m起动时间： = n × ∞ ) 十 】：一 ^— 百一 式中：(GD )1：(GD ) +(∞ ) ：1．52+0．098：1 618kg．m静阻力矩：Ms (a+Go) (15000+322)x0．516 41
．Olkg·m=410．IN m平均起动转矩：M -二1．5M 一1．5x312．5=468．75N·m此处 tq —
2)x0．516×0．852 · 2x3×37．8= 29．63kg m = 296．3N ·m—
38．2x(450— 296
．3)= 0．29s×[1．15x1．618+ ×o_85]由文献[1]表6-6查得许用减速度，a 0．2，a：v故[ iu．J 。0
．86s tz< 故合适。

7结束语本设计针对铁路货场装卸长、大、笨货物所需的双梁桥式起重机小车起升机构，融和先修课程的理论知识 ，在实地的考察和测量的基础上，最终确定了小车起升机构设计方案。

参考文献[1]陈道南，盛汉中．起重机课程设计[M]．北京：冶金工业出版社．2000.

[2]陈道 南．起重运输机械fM】．北京：冶金工业出版社 ，2003.

[3]成大先．机械设计手册[M】．北京：化学工业出版社，2004.

[4]周明衡．联轴器选用手册[M]．北京：化学工业出版社，2001.

作者简介：张伟，男，成都铁路局重庆车务段。

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