垃圾运输车抓斗桥式搬运起重机构设计--毕业论文.doc

- I - 垃圾运输车抓斗桥式搬运起重机构设计垃圾运输车抓斗桥式搬运起重机构设计 摘摘 要要 该设计介绍了垃圾搬运起重机的主要组成结构及其各结构的作用。主 要对 小车和大车的驱动系统，起升系统和桥架进行了优化设计。为了减 轻起重机自重，并且使结构紧凑，本设计针对大车，小车不同的驱动要求 分别采用了分别驱动方式和集中驱动方式。驱动系统则统一采用制动器、 减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动型式设计，其中重点在于选择 各成品部件，并根据其特性和技术参数选择匹配的小车架。针对起升机构， 本设计进行了起升电机，减速器和制动器的选用以及卷筒和钢丝绳的设计 和校核，使其满足起重量，起升速度的要求，达到初定的工作级别。桥身 采用偏轨箱形双梁，这样设计的好处在于不仅有效的减轻了起重机整体自 重，更能明显得增强桥身的刚度，使桥身不易变形，延长起重机的使用寿 命。 关键词关键词 搬运起重机；驱动系统；起升机构 - II - BridgeWaste Handling Grab Crance Lifting Mechanism Design ABSTRACT The main structure and its action of bridge waste handling grab crane are designed. Trolley and the bridge truck driving system and the bridge were optimized to alleviate crane weight, and make compact structure. The design adopts the method of being separately driven and being driven together, according to the different requirements of trolley and bridge truck. Driving systerm is made up of braker, reducer and motor, which is the type of three in one. The design focuses on the choice of finished parts, and according to its characteristics and technical parameters, the matching trolley frame is selected. The selection and check of hoist motor, reducer and braker are made. And then the design and check of the rope and drum that meet with requirements of lifting weight and the rate. And then achieve to initial working level. Bridge adopts bias-rail box-beams, the benefits of this design not only is effective in reducing the overall crane weight, but also can increase the stiffness of bridge, which make bright not to deform easily, extend the life of the crane. Key words Waste Handling Grab Crane;Type Driving;Lifting Mechanism - III - 目录目录 摘要摘要I I AbstractAbstractIIII 第第 1 1 章章 绪绪 论论1 1 1.1 课题背景1 1.2 起重机的发展历史1 1.3 垃圾搬运起重机的发展背景及现状1 1.4 起重机的发展趋势2 1.4.1 大型化和专用化2 1.4.2 模块化和组合化2 1.4.3 轻型化和多样化3 1.4.4 自动化和智能化3 1.4.5 成套化和系统化4 1.4.6 新型化和实用化4 1.5 垃圾搬运起重机设计的主要工作5 第 2 章 桥式垃圾搬运起重机的概况6 6 2.1 桥式垃圾搬运起重机的功用6 2.2 桥式垃圾搬运起重机的结构6 2.2.1 起升机构6 2.2.2 起重机运行机构6 2.2.3 桥架的金属结构6 2.2.4 垃圾抓斗7 2.3 垃圾搬运起重机作为非标特种起重机具有的特点8 2.4本章小结本章小结8 8 第 3 章 起升小车的设计9 9 3.1 起升机构计算9 3.1.1 钢丝绳9 3.1.2 电动机10 3.1.3 减速器12 3.1.4 制动器13 3.1.5 联轴器15 3.1.6 起制动时间验算15 3.1.7 卷筒17 3.1.8 钢丝绳在卷筒上的固定19 3.2 运行机构计算20 - IV - 3.2.1 运行阻力的计算20 3.2.2 电动机的选择21 3.2.3 减速器的选择24 3.2.4 制动器的选择25 3.2.5 联轴器的选择25 3.2.6 运行打滑验算26 3.3 本章小结.27 第第 4 4 章章 大车运行机构的设计大车运行机构的设计28 4.1 运行阻力的计算28 4.1.1 摩擦阻力 Fm.28 4.1.2 坡道阻力 Fp.28 4.1.3 风阻力 Fw.29 4.2 电动机的选择29 4.2.1 电动机的静功率29 4.2.2 电动机初选29 4.2.3 电动机的过载校验29 4.2.4 电动机的发热校验30 4.2.5 起动时间与起动平均加速度验算31 4.3 减速器的选择31 4.3.1 减速器的传动比31 4.3.2 标准减速器的选用32 4.4 制动器的选择32 4.5 联轴器的选择33 4.6 运行打滑验算33 4.6.1 起动时按下式验算34 4.6.2 制动时按下式验算34 4.7 本章小结35 第第 5 5 章章 主动轴及车轮的设计计算主动轴及车轮的设计计算36 5.1 轴的概述36 5.1.1 轴的用途36 5.1.2 轴设计的主要内容36 5.1.3 轴的材料36 5.2 轴的设计及其校核36 5.2.1 拟定轴上零件的装配方案36 5.2.2 轴的强度计算37 5.3 小车驱动机构主动轴的设计38 5.4 车轮的计算40 5.4.1 车轮踏面疲劳计算载荷40 - V - 5.4.2 车轮踏面疲劳计算41 5.5 本章小结42 第第 6 6 章章 主梁的设计计算主梁的设计计算43 6.1 作用于主梁上的载荷43 6.2 计算载荷及其组合43 6.3 主梁的强度计算43 6.4 主梁的刚度计算46 6.5 疲劳计算47 6.6 本章小结47 结结 论论49 附录附录52 - -6 第第 1 1 章章 绪绪 论论 1.11.1 课题背景课题背景 在德国、美国、日本及芬兰等发达国家，半自动和全自动控制的垃圾 抓斗起重机已经形成系列产品，广泛应用于垃圾焚烧工程。国外提供垃圾 搬运起重机的厂商主要有芬兰KONE、德国DEMAG、美国P 德马格起重机的自重只有 8.7t，重量轻了 176%，起 重机轨面以上高度为 920mm，降低了 104%，起重机宽度为 2980mm，外形尺 寸减少了 100%。 1.4.41.4.4 自动化和智能化自动化和智能化 起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。 将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力 电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制 系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机的新一代电气控制 装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可 编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组 - -9 成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、 激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、 无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔 性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重 点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调 速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的 自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需 要。例如采用激光装置查找起吊物的重心位置，在取物装置上装有超声波 传感器引导取物装置自动抓取货物。吊具自动防摇系统能在运行速度 200mmin、加速度 0.5m2s 的情况下很快使起吊物摇摆振幅减至几个毫 米。起重机可通过磁场变换器或激光达到高精度定位。起重机上安装近场 感应系统，可避免起重机之间的互相碰撞。起重机上还安装了微机自诊断 监控系统，该系统能提供大部分常规维护检查内容，如齿轮箱油温、油位， 车轮轴承温度，起重机的载荷、应力和振动情况，制动器摩擦衬片的寿命 及温度状况等。 1.4.51.4.5 成套化和系统化成套化和系统化 在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成 一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合， 与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可 将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加 工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入、 输出接口，实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运集成系统中的传 输。起重机通过系统集成，能形成不同机种的最佳匹配和组合，取长补短， 发挥最佳效用。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统，柔性加工制 造系统，商业货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，交通运输和邮电 部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。例如生产工程机械的美国卡特皮 勒公司金属结构厂购置了一条以桥式起重机为主的物料自动搬运系统，用 于钢板的喷丸处理、切割和入库的自动装卸搬运作业，比原先采用单机操 作工作效率提高了 65%。日本东芝浜川崎工厂用全自动桥式起重机组成的 物料输送系统来搬运柔性加工线上的夹具和工件，为机床运送毛坯或将加 工好的零件送到下一工序或仓库。这些在空间移动的起重机搬运系统代替 了过去通常使用的自动导向搬运车，使车间的地面面积得到充分利用。 1.4.61.4.6 新型化和实用化新型化和实用化 结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳 性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件， 减轻自重和增加外形美观。桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁 结构，主梁与端梁采用高强度螺栓联接，便于运输与安装。 - -10 在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。 “三合一”运行 机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流，将电动机、减速器和制 动器合为一体，具有结构紧凑、轻巧美观、拆装方便、调整简单、运行平 稳、配套范围大等优点，国外已广泛应用到各种起重机运行机构上。为使 中小吨位的起重小车结构尽量简化，同时降低起重机的尺寸高度，减小轮 压，国外已大量采用电动葫芦作为起升机构。为了减轻自重，提高承载能 力，改善加工制造条件，增加产品成品率，零部件尽量采用以焊代铸，如 减速器壳体、卷简、滑轮等都用焊接结构。减速器齿轮都采用硬齿面，以 减轻自重、减小体积、提高承载能力、增加使用寿命。液压推杆盘式制动 器的应用范围也越来越大。此外，各机构采用的电动机都向高转速发展， 从而减小电机基座号，减轻重量与减小外形尺寸，并可配用制动力矩小的 制动器。 在电控方面开发性能好、成本低、可靠性高的调速系统和电控系统， 发展半自动和全自动操纵。采用机电仪液一体化技术，提高使用性能和可 靠性，增加起重机的功能。今后会更加注重起重机的安全性，研制新型安 全保护装置。重视司机的工作条件，应用人体工程学设计司机室，降低司 机的劳动强度。德国近年为解决起重机吊钩的防摆控制，开发了模糊逻辑 电路的控制技术，用神经信息和模糊技术来寻找开始加速的最佳时刻，将 有经验司机防摆实际操作的数据输入系统，实现最优控制。模糊控制方式 能确定实施自动工作的控制指令，将人们主观上的模糊量通过模糊集合进 行数字化定量，再利用计算机实现像熟练司机一样的自如操作，取得了更 高的效率和安全性。模糊控制作为新的控制方法已引人注目。 1.51.5 垃圾搬运起重机设计的主要工作垃圾搬运起重机设计的主要工作 本次设计针对小车的起升机构及运行机构，桥架运行机构的部件进行 选型，设计校核了小车运行机构的主动车轮组和卷筒，确定选用了主梁截 面尺寸。通过一系列的设计不仅有效得减轻了起重机的自重，更使起重机 的结构简洁可靠，驱动机构达到同步，起升重物高速平稳。 - -11 第第 2 章章 桥式垃圾搬运起重机的概况桥式垃圾搬运起重机的概况 2.12.1 桥式垃圾搬运起重机的功用桥式垃圾搬运起重机的功用 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。 桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设 在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架 下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。 垃圾搬运起重机是用于城市生活垃圾焚烧发电厂垃圾处理的特种抓斗 桥式起重机，是城市生活垃圾焚烧厂垃圾供料系统的核心设备，位于垃圾 贮存坑的上方，主要承担垃圾的投料、搬运、搅拌、取物和称量工作。 2.22.2 桥式垃圾搬运起重机的结构桥式垃圾搬运起重机的结构 垃圾搬运起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。 起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 2.2.12.2.1 起升机构起升机构 起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过 减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。 小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接 结构。 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一 台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边 的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、 减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式 起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 2.2.22.2.2 起重机运行机构起重机运行机构 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常 用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车 架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。 2.2.32.2.3 桥架的金属结构桥架的金属结构 桥架的金属结构由主粱和端粱组成，分为单主粱桥架和双粱桥架两类。 单主粱桥架由单根主粱和位于跨度两边的端粱组成，双粱桥架由两根主粱 和端粱组成。 主粱与端粱刚性连接，端粱两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运 行。主粱上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主粱的结构类型较多比较典 型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。 - -12 箱形结构又可分为正轨箱形双粱、偏轨箱形双粱、偏轨箱形单主粱等 几种。正轨箱形双粱是广泛采用的一种基本形式，主粱由上、下翼缘板和 两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简 单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。 偏轨箱形双粱和偏轨箱形单主粱的截面都是由上、下翼缘板和不等厚 的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省 去，其中偏轨箱形单主粱是由一根宽翼缘箱形主粱代替两根主粱，自重较 小，但制造较复杂。 四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架 表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大， 制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。 空腹桁架结构类似偏轨箱形主粱，由四片钢板组成一封闭结构，除主 腹板为实腹工字形粱外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口， 形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机 运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是 较为广泛采用的一种型式。 2.2.42.2.4 垃圾抓斗垃圾抓斗 垃圾抓斗是垃圾焚烧场供料系统核心设备垃圾搬运起重机的辅助设备。 它负责给垃圾焚烧炉供料，并承担搬运搅拌贮坑中垃圾的作业等。其充分 利用垃圾贮坑的容量，使坑内垃圾充分发酵且成分均匀。抓斗的工作环境 恶劣，工作负荷繁重，维护保养困难，易发生故障。一旦抓斗出现故障， 影响垃圾焚烧炉的供料，将造成垃圾焚烧场的停运，甚至可能造成城市生 活垃圾收集、清运系统的混乱。正确选择垃圾的抓斗非常重要。 垃圾抓斗从结构形式上分为蚌壳式和爪瓣式，从驱动方式上分为机械 式和液压式。 爪式液压抓斗为多瓣结构，靠液压缸直接驱动爪瓣实现开闭动作。切 取容积大，抓取力大，防摆性好。对不均匀，斜面垃圾效果好，应用广泛。 起重机上小车无需增加驱动（抓斗）机构，小车体积小、灵活。 四吊点六瓣液压抓斗，带有自动开启、闭合及倾斜控制系统；由上海 起帆佩纳公司供货，采用德国 PEINER 技术制造，液压中心从德国进口， 并采用 380V 交流电压驱动。液压缸位于抓斗外侧，便于检修，且每个液 压缸上都安装防尘罩。抓斗供电采用与起升卷筒同步传动的电缆卷筒，布 置在小车上。 称量系统进行实时的动态称量，具有超载报警、计量和统计打印功能。 称量传感器安装在小车钢丝绳卷筒轴承底座下方。 - -13 2.32.3 垃圾搬运起重机作为非标特种起重机具有的特点垃圾搬运起重机作为非标特种起重机具有的特点 1、工作环境恶劣：温度高、湿度大、灰尘多、气体腐蚀性强； 2、工作载荷繁重：年平均工作时间 8000h、满载率高、工作频繁； 3、维护保养困难：工作环境恶劣，垃圾腐烂的多种有害气体增加了 工作难度； 4、可靠性要求高：如起重机出现故障无法及时弥补，将影响焚烧炉 进料，造成垃圾焚烧场瘫痪。 2.4 本章小结本章小结 本章简要介绍了垃圾搬运起重机的结构形态、功用和特点等概况。垃 圾搬运起重机作为非标特种桥式起重机具有所有桥式起重机的共性和技术 条件要求，同时由于特殊的工作环境和功用需求又决定了垃圾搬运起重机 的特殊机构构造，技术参数和工作特点，这正是现代起重机发展专用化的 体现，更是现代起重机的发展趋势。 - -14 第第 3 3 章章 起升小车的设计起升小车的设计 12.5t22.8m 桥式起重机的设计计算依据文献5和文献6的有关规 定和公式计算。主要计算公式及计算结果如下： 技术参数： 结构形式：半自动控制 12.5t22.2m 垃圾抓斗起重机 生产率：12000 吨/日/台 起重量：12.5 吨（包括抓斗） 工作级别：A8 跨度：22.8m 抓斗容积：8m3 抓斗自重：5380kg 起升速度：50m/min(上升) / 60m/min(下降) 小车运行速度：50m/min 起重机供电：三相交流 380V 50HZ 大车轮压为：145KN 单机装机容量：150Kw 小车轨距：2.5m 3.13.1 起升机构计算起升机构计算 按照文献6的有关规定和步骤计算电动机，制动器；钢丝绳，减速 器和联轴器等零部件。 3.1.13.1.1 钢丝绳钢丝绳 1 1 钢丝绳的特性 钢丝绳是广泛应用于起重机中的挠性构件。它具有承载能力大，卷绕 性好，运动平稳无噪音、极少突然断裂、工作可靠等优点。 2 2 钢丝绳的种类和应用 起重机使用圆形截面的钢丝绳，绳股截面也多是圆形。 按钢丝绳股内相邻层钢丝的接触状态，分点接触、线接触和面接触。 线接触钢丝绳在起重机中应用最广，线接触钢丝绳分三种类型：外粗 型、粗细型、密集型。 按钢丝绳捻绕次数，有单捻和双捻之分。 由若干根圆形钢丝按螺旋状捻绕而成的单绕钢丝绳，刚性大，表面不 光滑，在起重机上仅用作固定张紧绳。用异形截面钢丝可以捻制成封闭绳， 绳的表面光滑，能承受横向载荷，常用作缆式起重机和架空索道的承载绳。 双绕钢丝绳是先由钢丝绕成股，再由股绕成绳。由于强度高，挠性好， 在起重机上广泛使用。 双绕钢丝绳按外层绳股的捻绕方向分为右旋和左旋；按绳股和股中钢 丝的捻绕方向相同或相反而分为同向捻（钢丝与股的捻绕方向一致）和交 - -15 互捻（钢丝与股的捻绕方向相反） 。 交互捻钢丝绳是常用的型式，由于这里绳与股的扭转趋势相反，互相 抵消，没有扭转打结的趋势，使用方便。 同向捻钢丝绳的挠性与寿命较好，但由于有强烈的扭转趋势，容易打 结，只能用于经常保持张紧的地方，通常用于牵引式运行小车的牵引绳， 不易用于起升绳。 按绳芯的材料分有机芯、石棉纤维芯和金属芯三种。 用浸透油脂的麻绳作有机芯，有利于防止钢丝绳锈蚀，减少钢丝绳的 磨损，双绕钢丝绳一般采用有机芯。石棉纤维芯和金属芯钢丝绳是用于高 温车间，金属芯钢丝绳能承受较大的横向挤压力，可在多层绕卷筒上使用。 按钢丝表面情况分光面和镀锌钢丝绳。 在室内或一般工作环境中大都使用光面钢丝绳。镀锌钢丝绳适于在潮 湿环境或有酸性侵蚀的地方工作。 按照钢丝绳自行扭转的程度分扭转松散钢丝绳（如钢丝绳端不捆扎， 或将钢丝绳切断，绳中的股丝会自行松散） ，轻微扭转钢丝绳（多层多股， 相邻层股的捻向相反）和不扭转钢丝绳（在捻制钢丝绳之前，将钢丝预先 成型，加工成在绳中的形态，钢丝内应力小，不扭转打结，挠性好，寿命 长，较一般钢丝绳可提高寿命 50%） 。在起升高度大、承载分支数少的场合 推荐使用轻微扭转或不扭转钢丝绳。 关于钢丝绳直径的计算： (3-1) 式中：C 选择系数。由文献6表 3-1-2 查得C=0.134； S 钢丝绳最大工作静拉力； 125000 31250N 44 Q S 采用双联卷筒四吊方式，故。 4 Q S 纤维芯具有较高挠性和弹性，不能耐高温，不能承受横向压力。 垃圾仓环境恶劣，镀锌钢丝绳抗腐蚀能力强，适于在潮湿环境或有酸 性腐蚀的地方工作。 钢丝绳型号：22 ZAA 619W+FC1770。 确定钢丝绳最大静拉力S=31250N。 3.1.23.1.2 电动机电动机 1 1 计算电动机的静功率 Kw 125000 50 116 10001000 0.9 60 Qv Pj (3-2) 0 1343125022mmdC S. - -16 式中：Pj 稳态平均功率； Q,v 起升负载及起升速度； 机构总效率，对于抓斗式=0.9。 2 2 选择电动机功率 (3-3)0.8 11692.8Kw 1000 j Qv PG 式中：G 稳态负载平均系数。 按此功率选择JC值和CZ值一致的电动机功率。 起重机起升机构的接电持续率 JC 值和稳态负载平均系数G ，可查文 献6表 225 和表 226 选取。JC=40%，G=0.8， CZ=450 。 起升电动机当机构工作级别低、JC值小、CZ值小，电机容量由过载能 力决定；反之，取决于发热校验。 3 3 电动机过载能力校验 (3-4) 1000 Qv u H P m n 式中：Pn 在基准接电持续率时的电动机额定功率； u 电动机台数； m 电动机转矩的允许过载倍数； H 考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载（试验载荷为额定载 荷的 1.25 倍）的系数，绕线异步电动机取 2.1；笼型异步电动机取 2.2； 直流电动机取 1.4 。 2 1125000 50 97 2 2 51000 0 9 60 n . P. Kw 4 4 电动机的发热验算 起重机设计规范中列出了绕线型异步电动机的发热校验方法，没有涉 及直流电动机、笼型异步电动机的发热校验。这主要由于电机厂已提供计 算 YZR 系列绕线型异步电动机 S4、S5 工作方式下输出容量的全套原始数据， 进而以计算出 S4、S5 时，电机额定输出功率，因而可用相应的发热校验方 法。 (3-5) 52 85 125000 0 897 87Kw 10001000 0 9 60 qQ s V P . PGP m. 式中：稳态平均功率（Kw） ； s P G稳态负载平均系数，一般取文献6表 5-1-37 所列值；其余符号 同式（3.4） 。 5 5 变频调速三相异步电动机特点 YZPF 型电动机能与国内外各种变频装置相配套，构成交流变频调速系 统，电动机安装尺寸与同机座号的 YZR2系列三相异步电动机一致，互换性 - -17 强。具有较大的过载能力和较高的机械强度，特别适合那些短时断续运转， 频繁起动和制动及正反转，用过负荷及显著震动与冲击的起重机械与冶金 辅助机械设备的变频调速传动系统中。 电动机选用 YZPF315M26。 3.1.33.1.3 减速器减速器 QY 型系列减速器包括 QYS 型（三支点）和 QYD 型（底座式）两个系列 起重机用硬齿面减速器。他有三级，四级和三四级结合型三种。 此减速器主要用于起重机各有关机构，也可用于运输，冶金，矿山，化 工及轻工等机械设备的传动中，其工作条件为： 1）齿轮圆周速度不大于 20m/s； 2）高速轴转速不大于 1500r/min； 3）工作环境温度为-40+40； 4）可正反两向运转。 1 1 减速器传动比 起升机构传动比 i0按公式计算： (3-6) 0 990 39.6 25.0 t n i n 式中：n 电动机额定转速； nt 卷筒转速； ； 0 6050 25.0r/min 3.14 0.65 t mv n D 减速器的个数；m 卷筒初选直径。 0 D 根据i0确定出公称传动比iN0。依据文献6表 3-10-2 查得iN0=40， 三级传动。 2 2 确定减速器的公称输入功率 Pn 减速器的计算功率： Ps=P2f1f2 (3-7) 式中：P2 起重机机构的功率； f1 工作机系数，根据起重机机构的载荷状况和利用等级按表选取； f2 原动机系数，对电动机和液压马达取f2=1。 根据n1,i和Ps查文献6表 3-10-10 表 3-10-11 选取减速器的型号， 使PnPs。 根据连续装卸用抓斗桥式起重机，工作级别 M8，查文献6GB/T3811 附录 N 可知，主起升机构载荷状况为 L3，利用等级为 T6，查文献6表 3- 10-13，f1=1.2。 - -18 减速器的计算功率：Ps=1101.21=132Kw。 当n1=990r/min，iN0=40, 查文献6表 3-10-10，a1=355mm, 减速器公 称输入功率 PN= 138KW，满足要求。 3 3 校核减速器的最大转矩 (3-8) 9550 31 fnM P n n 式中：Mn 电动机的额定转矩； f3 峰值转矩系数，根据机构的载荷状况和利用等级由文献6表 3-10-13 选取。 电动机的额定转矩 1 2 110 955095501061Nm 990 n P M n 由 L3T6M7 查文献6表 3-10-13，f3=1.0, (3-9) 13 1061 990 1 110Kw 95509550 n n Mnf P 减速器公称输入功率PN=138Kw110Kw，满足要求。 最后选定减速器为：QY3D355-40VII（IX）H。 减速器装配型式：减速器的高速轴要与电机和制动器配合。 4 4 起重机用硬齿面减速器特点： (1) 承载能力高。 (2) 体积小，重量轻。 (3) 效率高，噪声低，震动小。 (4) 采用多级数，减少单级速比，可拉开中心距，降低减速器整机高 度，满足起重机各机构的要求。 (5) 三支点减速器，可立式，卧式，甚至偏转一定角度安装，方便灵 活。 (6) 本系列减速器有三四级结合型为慢速起重机的通用化提供了前提。 3.1.43.1.4 制动器制动器 1 1、制动器的制动转矩 制动器时保证起重机安全的重要部件，起升机构的每一套独立的驱动 装置至少要装设一个支持制动器。支持制动器应是常闭式的，制动轮必须 装在与传动机构刚性联结的轴上，起升机构制动器的制动转矩必须大于由 货物产生的静转矩，在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度，制动转 矩应满足下是要求： (3-10) 0 125000 0 65 0 9 2 52240Nm 22 40 zz Q D TK. m i 式中:Tz 制动器制动转矩； - -19 Kz 制动安全系数，见文献6表 2-2-7，Kz=2.5； Q 额定起升载荷； D0 卷筒卷绕直径； 机构总效率； m 滑轮组倍率m=1； i 传动机构传动比i=40。 2 2 电动液压块式制动器的特点 动作平稳，噪音小，寿命长，尺寸小，重量轻，不易渗漏。省电，交 流供电方便。 3 3 根据起重机机构的工作要求和工作条件，选择制动器的一般原则： (1) 根据国内现有系列产品选择制动器。块式制动器技术成熟，使用 可靠，价格适中，维修方便，在起重机上应用最广泛，在同等条件下可优 先选用。在外形尺寸受限，制动转矩要求很大的场合，可考虑选用带式制 动器，轮胎，汽车，履带起重机较多使用带式制动器。 (2) 制动器一般装在机构的高速轴上，以减小制动转矩。如果在起升 和变幅机构的传动系中有离合器或挠性传动件，制动器必须装在卷筒上， 以确保安全。起升机构必须使用自动作用或操纵的常闭式制动器。必须使 用常开式操纵制动器时，应加装停止器。运行和回转机构推荐使用操纵式 制动器。为了兼有自动作用常闭式制动器安全可靠和常开操纵式制动器制 动平稳的优点，在电动桥式、门式起重机的运行机构上可采用综合式制动 器。 (3) 在起升、变幅机构中用于支持物品和吊臂的制动器，制动转矩必 须有足够的储备，运行回转机构采用自动作用常闭式制动器时，应满足制 动时间或制动减速度的要求。门式、门座起重机和装卸桥运行机构制动器， 应保证起重机具有工作状态下的防风抗滑安全性。 (4) 选制动器应注意经济性，维修性，和使用可靠性。选用电力液压 块式制动器标准产品时，制动转矩只能在（1.00.7）额定制动转矩范围 内调整，以保证制动转矩的稳定，制动可靠。 (5) 制动器选定后，因根据起重机的工作条件和具体要求验算制动时 间或制动距离或制动减速度，必要时应作发热验算。 由文献6表 3-7-15，选择 YW4008003 型。由表知配用推动器型号 为：YTD80060。YW 系列制动器外形及安装尺寸见文献6表 3716。 4 4 单推杆电力液压制动器特点 动作平稳，无噪声，交流供电方便，工作可靠，耗电量少，结构比液 压电磁铁简单，松闸性能稳定，动作时间能调节，寿命长，体积小，重量 轻，价格较便宜。单推杆动作灵敏，可靠，寿命长，价格稍贵。 - -20 3.1.53.1.5 联轴器联轴器 1 1 销联轴器满足的要求 依据所传递的扭矩，转速和被连接的轴径等参数选择联轴器的具体规 格，起升机构的联轴器应满足下式要求： (3-11) TTkkT max21 式中：T 所传扭矩的计算值； Tmax 按第类载荷计算的轴传最大扭矩，对高速轴 Tmax=（0.7-0.8）mTn，在此m为电动机转矩允许过载倍数，Tn 为电动 机额定转矩， ，P为电动机额定功率，n为转速，对低速轴， n P Tn9550 Tmax=2Tj，在此2为起升载荷动载系数，Tj为钢丝绳最大静拉力作用 于卷筒的扭矩； T 联轴器许用扭矩，由手册或产品目录中查得； k1 联轴器重要程度系数，对起升机构，k1=1.8 见文献6表 3- 12-2； k3 角度偏差系数，选用齿轮联轴器时，k3值见文献6表 3-12- 4，对其他类型联轴器k3=1。 1 8 1 18573343Nm6300NmT. 依据 HL 型弹性柱销式联轴器基本性能参数和主要尺寸，选择公称转矩 为 6300Nm 的 HL7 规格的联轴器。 2 2 HLHL 性弹性柱销联轴器特点 适用于各种同轴线的传动系统，利用尼龙棒横断面剪切强度传递转矩， 工程转矩 160160000Nm，工作温度-2080。结构简单，维修方便， 具有缓冲减震性能和一定的轴偏移补偿能力，适于在不控制噪音环境的场 合使用。 结构紧凑，装配方便，不需润滑，弹性较好，能缓冲减震，补偿两轴 偏移量不大，传递扭矩较小，弹性件易损坏，使用寿命低。可用于运行机 构高速轴。 3.1.63.1.6 起制动时间验算起制动时间验算 机构起动和制动时，产生加速度和惯性力。如起动和制动时间过长， 加速度小，要影响起重机的生产率，如起动和制动时间过短，加速度太大， 会给金属结构和传动部件施加很大的动载荷。因此，必须把起动与制动时 间（或起动加速度与制动减速度）控制在一定的范围内。 1 1 起动时间和起动平均加速度验算 起动时间： (3-12) q jq q t TT Jn t 55 . 9 - -21 式中：n 电动机额定转速； Tq 电动机平均起动转矩，参照文献6表 2-2-8 选取； Tj 电动机静阻力矩，按下式计算： ； (3-13) 0 (Nm) 2 j Q D T m i J 机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量，按下式计算： ； (3-14) 2 0 22 1 15 40 de Q D J.JJ mi 式中：Jd 电动机转子的转动惯量（kgm2） ，在电动机样本中查取； Je 制动轮和联轴器的转动惯量； tq 推荐起动时间，参见文献6表 2-2-9；tq=1.5s。 qq tst 45. 1 1142180455 . 9 3 . 9990 125000 0.65 1140(Nm) 2 0.9 39.6 j T 2 2 2 125000 0.65 1.15 7.229.3kgm 40 39.60.9 J 中小起重量的起重机，起动时间可短些；大起重量或速度高的起重机， 起动时间可稍长些。起动时间是否合适，还可根据起动平均加速度来验算。 (3-15) 22 50 0.57(m/s )(m/s ) 1.45 60 q q v aa t 式中：aq 起升平均加速度； v 起升速度； a 平均升降加（减）速度推荐值，参见文献