起升机构的设计资料

1、第 2 章 起升机构的设计 22.1 主起升机构的计算 22.1.1 确定起升机构的传动方案 . 22.1.2选择钢丝绳. 22.1.3滑轮的计算. 32.1.4卷筒的计算. 32.1.5选电动机 . 52.1.6 验算电动机发热条件. 52.1.7 选择减速器 . 62.1.8 实际起升速度和实际所需功率的验算 . 62.1.9 校核减速器输出轴强度 . 62.1.10 制动器的选择 72.1.11 联轴器的选择2.1.12 起动时间的验算 82.1.13 制动时间的验算 82.1.14 高速浮动轴计算 92.2 副起升机构的计算 102.2.1 确定起升机构的传动方案 . 102.2.2

2、选择钢丝绳 . 102.2.3 滑轮的计算 . 112.2.4 卷筒的计算 122.2.5 选电动机 . 142.2.6 验算电动机发热条件 . 142.2.7 选择减速器 . 142.2.8 实际起升速度和实际所需功率的验算 . 152.2.9 校核减速器输出轴强度 . 152.2.10 制动器的选择 162.2.11 联轴器的选择 162.2.12 起动时间的验算 172.2.13 制动时间的验算 172.2.14 高速浮动轴计算 17第2章起升机构的设计42.1主起升机构的计算2.1.1确定起升机构的传动方案起升机构是起重机械中最主要和最基本的机构，是起重机不可缺少的组成部分。它的工作好

3、坏对整台起重机的性能有着最直接的影响。因起重量、起升速度和起升高度等设计参数的不同，桥式起重机小车有多种传动方案。在这些方案中大体上可分为闭式传功和带有开式齿轮传动的两类：闭式传动和带有开式齿轮的传动。由于开式齿轮易于磨损， 因此现代起重机已很少采用，并且按照布置宜紧凑的原则，决定采用图2-1的传动方案。图2-1闭式传动起升机构构造型式2.1.2 选择钢丝绳根据起重机的额定起重量，查起重机设计手册(大连起重机厂)1图2.3.21，选择双联起升机构滑轮组倍率为 ih=5 ，因而承载绳的分支数 z = 2jh=10。查起重机设计手册1表8-5，查得吊具自重G = 3.5%Q =2.45t ；若滑轮

4、组采用滚动轴承,当jh =4查起重运输机械2表2-1，得钢丝绳滑轮组效率= 0.97。钢丝绳缠绕方式如图 2-2所示。(1) 钢丝绳所受最大静拉力：二 Q+GoSmax 2 i h h (70 2.45)t2 5 0.97= 7.47 104N式中Q额定起重量,Q =70t(2-1)Go吊钩组重量，Go= 2.45t图2-2起升机构计算简图(吊钩挂架的重量一般约占额定起重量的2 - 4 %，这里取吊钩挂架重量为2.45t)滑轮组倍率,/5 ；h 滑轮组效率，TO.97。(2)钢丝绳的选择：选择钢丝绳的破断拉力应满足6max(2-2)式中Smax钢丝绳工作时所受的最大拉力(N);Sb 钢丝绳规范

5、中钢丝破断拉力的总和(一一钢丝绳判断拉力换算系数，对于绳N);6W(19)的钢丝绳，由起重运输机械2表2-3查得弊=0.85 ；n钢丝绳安全系数，对于中级工作类型2-4可查。由上式可得n =5.5 ；由起重运输机械2表max5.5447.47 10= 48.33 1040.85(2-3)查起重机设计手册1表12-9选择钢丝绳6W(19)，公称抗拉强度185kg/mm2， 直径d=25.5.mm,其钢丝破段拉力总和|匕=49.2 1 04 N，标记如下：钢丝绳 6W(19) 25.5. 185 1 光一右交(GB1102-74 )。2.1.3滑轮的计算为了确保钢丝绳具有一定的使用寿命，滑轮的直径

6、(子绳槽底部算起的直径)应满足：Dh _ d(e _ 1)(2-4)二 25.5(25 - 1)612mm式中e- 系数，由起重运输机械2表2-4查得，对中级工作类型的起重机，取 e=25;d所选择的钢丝绳的直径，d=25.5mm取滑轮的直径为 Dh =700 mm。平衡滑轮名义直径：d 平 0.6Dk = 400mm取平衡滑轮名义直径 d平=400mm滑轮的主要尺寸可由起重机设计手册1表13-2查得。2.1.4卷筒的计算1）、卷筒的直径：D _ d （ e1）=25.5（25-1） = 612 mm式中e- 系数，由起重运输机械（2-5）2表2-4查得，对中级工作类型的起重机，取16e=25

7、;d所选择的钢丝绳的直径，d=25.5mm。绳槽半径：R= (0.540.6 ) d=13.7715.3mm=14mm=(0.250.4 )d=6.37510.2mm=8.0mmCo绳槽节距：t=d+ (24) =30mm绳槽深度（标准槽）取卷筒的直径为 D =900mm2）卷筒槽计算卷筒名义直径：D。二ed二D 925.5mm3）确定卷筒长度并验算起强度卷筒的总长度：L =2(L 4t) L式中 HZo=2(-H-ih二 D。Zo 4)tL1最大起升高度，H = 16 m;附加安全圈数，n 1.5 ，取n=2;(2-6)t 绳槽节距，t = 30mm ;L1 双联卷筒中间不切槽部分的长度，L

8、1= 460 ;Do 卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算）Do = d+ d 绳=900 + 25.5 = 925.5 mm ;带入上式得:L -2(16 1000 53.14725.52 4) 30 460图2-3卷筒弯矩图二 2472mm取L =2500mm卷筒材料初步采用 HT250灰铸铁GB/T 9439-1988，抗拉强度极限匚L = 240MP，抗压二 y =3二 b =720MP其壁厚可按经验公式确定 S =0.02D+ （ 610）=2428mm 取 S =25mm卷筒壁的压应力演算：7.47 10425 30= 99.6MPSmaxy max一 :.t许用压应力|y竺二7

9、20 -169.4MP，二ymax舟I，故强度足够。y 4.254.25y所以， L丈鼻L，卷筒强度演算通过。故选定卷筒直径D=900mm长度L=2500mm卷筒槽形的槽底半径 r=14mm，槽矩t=30mm,起升高度H=16m倍率ih=5 ;靠近减速器一端的卷筒槽向为左的A型卷筒，标记为：卷筒 A900 2500 -14 30 -16 4左ZBJ80 007.2 -874)卷筒转速nj =n D 06.87 53.14 0.9255=11.83 r/min(2-7)2.1.5 选电动机起升机构静功率:Q G0 V102 60KW(2-8)式中一一起升机构的总效率，一般n =0.80.9，取n

10、 =0.85 ;二 95.68KW(70 2.45) 103 6.87102 60102 60 0.85电动机计算功率：NeKd N j =0.8 汽 95.68 = 76.54KW式中Kd由起重机设计手册1表 8-10 查得 Kd =0.8由机械设计课程设计手册3表12-7选用较接近的电动机 YZR315S-10,在 JC % = 25时，功率Ne 25%二 85 KW，转速 n= 576 r/min22GD 340.26N m , G=1026kg。2.1.6验算电动机发热条件按等效功率法求得，当 JC%=25时，所需等效功率为：Nx=K25 N j =075 0.87 95.68 =62

11、.43KW(2-9)式中 K25 由起重机设计手册1表8-16查得K 25 = 0.75 ；由起重机设计手册1图8-37查得咐=0.87 。由以上计算结果 n x： N e，故所选电动机能满足发热条件。2.1.7选择减速器起升机构总的传动比巴 57648.7取 48.57（2-10）nj 11.83根据传动比i=48.57，电动机转速 n=576 r/min，电动机功率 N = 85 KW，工作类型中级，从起重机课程设计附表13减速器产品目录中选用ZQ-1000- I -3CA型减速器，传动比j0 =48.57，许用功率为N丨-65KW ,自重Gg = 2140kg，输入轴端直径d=90mm

12、轴端长l =135mm （锥形）。2.1.8实际起升速度和实际所需功率的验算实际起升速度为:48 7(2-11)V =1 v6.87=6.89m/min:48.57|0并要求起升速度偏差应小于 15%.V -V6.87-6.89V6.87V= 0.3% 15%实际所需等效功率为:V6.89-Nx =62.43江=62.61 c Ne25% =85KW(2-12)N x v Nx6.87满足要求。2.1.9校核减速器输出轴强度输出轴最大扭矩：Mmax (0.70.8) max M i。乞 M 丨(2-13)式中Me 电动机的额额定扭矩，M e 二 9549 M e25% 二 9549二 1409

13、.2 N mn i 25%0=0.95 ；M 1=206000 N mi传动比,i=48.57 ;电动机至减速器被动轴的传动效率 0屮电动机最大转矩倍数，=2.8 ;1 1减速器低速轴上最大短暂准许扭矩Mmax = (0.70.8)2.8 1409.2 48.57 0.95=127445145710 N mM max 兰 M 输出轴最大径向力验算：aGRmax 二 amax二 _ | r (2-14)2 2式中Smax卷筒上钢丝绳最大拉力，Smax=74.7KNGj 卷筒重量，Gj=2610Kg(参阅大起厂资料)R 1低速轴端的最大容许径向载荷，R 1=164KNR max2T4.7 0 4

14、+ 2& 5 = 8.8 过 10 4 NIrM max:R1，故所选减速器满足要求。2.1.10制动器的选择制动器装在高速轴上,所需静制动力矩:Mz(2-15)2 5 48.57(70+2.45)旳0如0.9255= 1.752053.5N m1表 8-17 得心=175。式中 kz 制动安全系数，查起重机设计手册根据以上计算的制动力矩Mz，从起重机设计手册1表18-11制动器产品目录中选用 YWZ-500/90( Q/ZB 120-73 )制动器制动轮直径 Dz = 500mm,最大制动力矩为 M eZ = 2500N m装配时调整到2500N.m.。2.1.11联轴器的选择式中elMjs

15、电动机的额定力矩;el n!-M 1(2-16)带制动轮的联轴器通常采用齿形联轴器，高速轴的计算扭矩:M联轴器的许用扭矩； ni 相应于第I类载荷的安全系数，ni =1.6 ；一一冈册动载系数=2。M 2 1409.2 1.60 = 4509.44 N mjs由机械设计课程设计手册4表12-8查得YZR315S-10电动机轴端为圆锥形，并查该手册表 12-9 可知 Lr = 130mm，D=95mm由起重机课程设计1附表12查得ZQ-1000- I -3CA减速器的高速轴端为圆锥形d=90mm l=135mm,从附表19中选用CLZ5半齿联轴器，最大允许扭矩M ：-8000N m ,max飞轮

16、矩（GD2 ） =16.6N m2。浮动轴的轴端为圆柱形 d=65mm丨=115mm。再从附表18中选用一个带制动轮的直径为500的半齿联轴器，其图号为S163，最大允许扭矩M max =8600N m，飞轮矩（GD2=163N m2。浮动轴端直径 d=65mm l=115mm。2.1.12起动时间的验算375(Mq -Mj)C GD2 1(Q + G )D。2(2-17)式中 GD2 1 = GD2 d GD2 | GD2 乙=282 16.6 163 =461.6N m2平均起动力矩M q - 1.5 M e = 1.5N e(25%)n 1(25%)85= 1.5 9549=2113.8

17、N m576静阻力矩二 1624.16 N m(702.45)1040.925525 48.570.85因此576一72.45 汇 104 汇 0.9255tq =乂 |1.15 述 461.6 +2375(2113.81624.16)(5 疋 48.57)汶 0.85 一= 1.58 s通常起升机构起动时间为 15s，故所选电动机合适。2.1.13制动时间的验算安全系数，查起重机课程设计表2-21得n: =1.6 ；c (GD2 1 +(Q+G0)Do n375(MeZJMj)、1i2j72.45 104 0.9255 0.85 1.15 汇 461.6 +375(2500 -1173.45

18、) |=0.63stz7162(5 48.57)2式中 .j (Q Go)D。(70 2.45) 104 0.9255式中M广F7二2 5 48.570.85=1173.45N m查起重机设计手册1表8-19得，当v 1 . 5 ，取n=2；Lit 绳槽节距，t = 22mm ；双联卷筒中间不切槽部分的长度，Li = 300 ；Do 卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算）Do = d+ d绳=500 + 19 = 519 mm ;带入上式得:316x103x3L = 2 (2 4) 22300 = 1860mm3.14x519取L =2000mm卷筒材料初步采用 HT200灰铸铁GB/T 9

19、439-1988，抗拉强度极限G =195MPa，抗压 6y = 3二| = 585MPa其壁厚可按经验公式确定 S =0.02D+ ( 610) =1620mm取3 =18mm卷筒壁的压应力演算：ymax3.4687 10418 22= 87.6MPcrcog许用压应力lyby137.65MP，二ymax ： t，故强度足够。y 4.254.25y由于卷筒L3D,尚应计算由弯曲力矩产生的拉应力（因扭转应力甚小，一般忽略不计）MWL W卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中央时，如图2-4所示:| W - S maxS max2= 3.4687 1 04： I 2000 -300= 29484N

20、 m(2-25 )卷筒断面系数:0.5=0.1 0.5 -0.464 = 0.00373mm3D式中：D一一卷筒外径， D=500mm=0.5mDi卷筒内径， Di = D - 2、= 0.464m。29484 所以，二 L7.9MP。0.00373合成应力：二L七一 甘匚ymaxy39= 7.987.6 =32.7MP137.65其中许用拉应力L = 195 = 39MPL 5所以，a L 12m/min 时，tz】1.52s，故合适。2.2.14高速浮动轴计算1)疲劳计算轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩为:M | 二 1 M 2 622.76 = 1245.52N m（2-36 ）4式中：1 =2 等效系数，由起重机课程设计表2-7查得；Me 相应于机