起升机构的设计

1、第2章 起升机构的设计52.1主起升机构的计算52.1.1 确定起升机构的传动方案52.1.2 选择钢丝绳52.1.3 滑轮的计算62.1.4 卷筒的计算72.1.5 选电动机82.1.6 验算电动机发热条件82.1.7 选择减速器92.1.8 实际起升速度和实际所需功率的验算92.1.9 校核减速器输出轴强度92.1.10制动器的选择102.1.11联轴器的选择2.1.12起动时间的验算112.1.13制动时间的验算112.1.14高速浮动轴计算122.2副起升机构的计算132.2.1 确定起升机构的传动方案132.2.2 选择钢丝绳132.2.3 滑轮的计算142.2.4卷筒的计算142.

2、2.5 选电动机162.2.6 验算电动机发热条件162.2.7 选择减速器172.2.8 实际起升速度和实际所需功率的验算172.2.9 校核减速器输出轴强度172.2.10制动器的选择182.2.11联轴器的选择182.2.12起动时间的验算192.2.13制动时间的验算192.2.14高速浮动轴计算20第2章 起升机构的设计2.1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。它的工作好坏对整台起重机的性能有着最直接的影响。图2-1 闭式传动起升机构构造型式因起重量、起升速度和起升高度等设计参数的不同，桥式起重机小车

3、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。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 ，因而承载绳的分支数。查起重机设计手册1表8-5，查得吊具自重；若滑轮组采用滚动轴承，当查起重运输机械2表2-1，得钢丝绳滑轮组效率。钢丝绳缠绕方式如图2-2所示。 ( 1 )钢丝绳所受最大静拉力： 图2-2 起升机构计算简图 （2-1）式中 Q 额定起重量，Q =7

4、0t； 吊钩组重量，（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， ； 滑轮组效率，。（2）钢丝绳的选择： 选择钢丝绳的破断拉力应满足 (2-2) 式中 钢丝绳工作时所受的最大拉力（N）； 钢丝绳规范中钢丝破断拉力的总和（N）； 钢丝绳判断拉力换算系数，对于绳6W(19)的钢丝绳，由起重运输机械2表2-3查得； 钢丝绳安全系数，对于中级工作类型=5.5；由起重运输机械2表2-4可查。 由上式可得 (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，直径d=25.5.mm，其钢丝破段拉力总和，标记如下： 钢丝绳6W

5、(19)25.5.185光右交（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（子绳槽底部算起的直径）应满足： (2-4)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 =700 mm。平衡滑轮名义直径： 取平衡滑轮名义直径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： (2-5)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。取卷筒

6、的直径为D =900mm。 2）卷筒槽计算绳槽半径：R=（0.540.6）d=13.7715.3mm=14mm绳槽深度（标准槽）：=（0.250.4）d=6.37510.2mm=8.0mm绳槽节距：t=d+（24）=30mm卷筒名义直径：3)确定卷筒长度并验算起强度卷筒的总长度： (2-6)式中 最大起升高度， 16 m； 附加安全圈数，n 1.5 ，取n=2；t 绳槽节距，t = 30mm； 双联卷筒中间不切槽部分的长度，= 460； 卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算）, D=90025.5 = 925.5 mm；带入上式得： 图2-3 卷筒弯矩图取=2500mm，卷筒材料初步采用HT

7、250 灰铸铁 GB/T 9439-1988，抗拉强度极限，抗压其壁厚可按经验公式确定=0.02D+（610）=2428mm，取=25mm。卷筒壁的压应力演算： 许用压应力，故强度足够。所以，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A9004）卷筒转速 =11.83 r/min (2-7)2.1.5 选电动机起升机构静功率： KW (2-8)式中 起升机构的总效率，一般=0.80.9，取=0.85； KW电动机计算功率： 式中由

8、起重机设计手册1表8-10查得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，转速n= 576 r/min，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： (2-9)式中 由起重机设计手册1表8-16查得； 由起重机设计手册1图8-37查得。由以上计算结果，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 (2-10)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4附表13减速器产品目录中选

9、用ZQ-1000-3CA 型减速器，传动比 ，许用功率为，自重，输入轴端直径d=90mm，轴端长=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： (2-11) 并要求起升速度偏差应小于15%. 实际所需等效功率为： (2-12)满足要求。2.1.9 校核减速器输出轴强度输出轴最大扭矩： (2-13)式中 电动机的额额定扭矩, i 传动比,i=48.57； 电动机至减速器被动轴的传动效率, =0.95； 电动机最大转矩倍数, =2.8； 减速器低速轴上最大短暂准许扭矩. =206000 Nm = 2.81409.248.570.95=127445145710

10、N m . 输出轴最大径向力验算: (2-14)式中 卷筒上钢丝绳最大拉力, =74.7KN 卷筒重量, =2610Kg(参阅大起厂资料) 低速轴端的最大容许径向载荷, =164KN ，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： (2-15)式中 制动安全系数，查起重机设计手册1表8-17得。根据以上计算的制动力矩，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，最大制动力矩为装配时调整到2500N.m.。2.1.11联轴器的选择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： （

11、2-16）式中 电动机的额定力矩； M 联轴器的许用扭矩； 相应于第类载荷的安全系数, =1.6； 刚性动载系数。 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，D=95mm。由起重机课程设计1附表12查得ZQ-1000-3CA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，飞轮矩。浮动轴的轴端为圆柱形d=65mm，。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，飞轮矩。浮动轴端直径d=65mm，。2.1.12起动时间的验算 (2-17)

12、式中 平均起动力矩静阻力矩 因此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 式中 查起重机设计手册1表8-19得，当v 1 . 5 ，取n=2；t 绳槽节距，t = 22mm； 双联卷筒中间不切槽部分的长度，= 300； 卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算）, D=50019 = 519 mm；带入上式得： 取=2000mm，卷筒材料初步采用HT200 灰铸铁 GB/T 9439-1988，抗拉强度极限，抗压其壁厚可按经验公式确定=0.02D+（610）=1620mm，取=18mm。卷筒壁的压应力演算： 许用压应力，故强度足够。由于卷筒L3D，尚应计算由弯曲

13、力矩产生的拉应力（因扭转应力甚小，一般忽略不计）：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： （2-25）卷筒断面系数：式中：D卷筒外径， D=500mm=0.5m；卷筒内径，。所以，。合成应力：其中许用拉应力所以，卷筒强度演算通过。故选定卷筒直径D=500mm，长度L=2000mm。卷筒槽形的槽底半径r=6mm，槽矩t=16mm，起升高度H=16m，倍率ih=3；靠近减速器一端的卷筒槽向为左的A型卷筒，标记为：卷筒A5004）卷筒转速=35.9 r/min （2-26）2.2.5 选电动机起升机构静功率： KW （2-27）式中 起升机构的总效率，一般=0.80.9，取=0.

14、85； KW电动机计算功率： 式中由起重机设计手册1表8-10查得由机械设计课程设计手册4表12-7选用较接近的电动机YZR280S-6，在JC % = 25 时，功率，转速n=966 r/min，。 2.2.6 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： （2-28）式中 由起重机设计手册1表8-16查得； 由起重机设计手册1图8-37查得。由以上计算结果，故所选电动机能满足发热条件。2.2.7 选择减速器起升机构总的传动比 （2-29）根据传动比i=31.5，电动机转速n=966 r/min，电动机功率N = 63 KW，工作类型中级，从起重机课程设计4附表13

15、减速器产品目录中选用ZQ-750-3CA 型减速器，传动比 ，许用功率为，自重，输入轴端直径=60mm，轴端长=110mm（锥形）。2.2.8 实际起升速度和实际所需功率的验算实际起升速度为： （2-30）并要求起升速度偏差应小于15%. 合适。实际所需等效功率为：满足要求。2.2.9 校核减速器输出轴强度输出轴最大扭矩： （2-31）式中 电动机的额额定扭矩, i 传动比,i=31.5； 电动机至减速器被动轴的传动效率, =0.95； 电动机最大转矩倍数, =2.8； 减速器低速轴上最大短暂准许扭矩. =81000 Nm = 2.8622.7631.50.95=36527441754 N m

16、 . 输出轴最大径向力验算: （2-32）式中 卷筒上钢丝绳最大拉力, =34.687KN 卷筒重量, =827Kg(参阅大起厂资料) 低速轴端的最大容许径向载荷, =76.5KN ，故所选减速器满足要求。2.2.10制动器的选择制动器装在高速轴上,所需静制动力矩： （2-33）式中 制动安全系数，查起重机设计手册1表8-17得。根据以上计算的制动力矩，从起重机设计手册1表18-11制动器产品目录中选用YWZ-400/45制动器制动轮直径，最大制动力矩为。 2.2.11联轴器的选择 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： （2-34）式中 电动机的额定力矩； M 联轴器的许用扭

17、矩； 相应于第类载荷的安全系数, =1.6； 刚性动载系数。 由机械设计课程设计手册3表12-8查得YZR280S-6电动机轴端为圆锥形，并查该手册表12-9可知，D=85mm。由起重机课程设计4附表12查得ZQ-750-3CA减速器的高速轴端为圆锥形d=60mm，l=110mm。从附表19中选用CLZ3半齿联轴器，最大允许扭矩，飞轮矩。浮动轴的轴端为圆柱形d=55mm，。再从附表18中选用一个带制动轮的直径为400的半齿联轴器，最大允许扭矩，飞轮矩。浮动轴端直径d=55mm，。2.2.12起动时间的验算 （2-35）式中 平均起动力矩静阻力矩 因此 通常起升机构起动时间为15s，故所选电动机合适。2.2.13制动时间的验算 式中 查起重机设计手册1表8-19得，当v12m/min时，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： （2-36）式中等效系数，由起重机课程设计4表2-7查得； Me相应于机构工作类型的电动机额定力矩折算至计算轴的力矩 （2-37）由上节选择联轴器中，已确定浮动轴的直径d=55mm