运行机构课件

起重机械

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liftingappliances新乡学院1第九章运行机构§9-1概述§9-2有轨运行支撑装置§9-3有轨运行驱动机构的构造§9-4有轨运行的阻力计算§9-5运行驱动机构的计算第九章运行机构§9-1概述2§9-1运行机构一、作用及分类1.作用运行机构的作用（任务）是使起重机（大车）或起重机小车作水平运动，以达到在水平方向上运移物品（工作性的带载运行）；或调整、变更起重机和起重机小车的工作位置（非工作的空载运行）；同时，通过运行机构，可以将所有作用在起重机或起重小车上的载荷传递给基础建筑。§9-1运行机构一、作用及分类1.作用3§9-1运行机构一、作用及分类2.分类工作性运行机构——①据工作性质分运移物品（带载），如桥式、门式起重机非工作性运行机构——调整、变更工作位置（无载），如门座和装卸桥的大车运行机构②据走行型式分有轨运行机构——负载能力大，运行阻力小，制造与维护方便，范围有限，常用无轨运行机构——轮胎、履带等，普通路面行走，调动性好，承载能力小特种运行机构——特殊用途，如浮式起重机运行机构§9-1运行机构一、作用及分类2.分类工作性运行机构4§9-1运行机构一、作用及分类2.分类自行式运行机构——③据驱动种类分驱动装置在运动部分上靠摩擦力驱动，常用牵引式运行机构——驱动装置与运动部分分开布置，靠钢丝绳牵引，用于塔式、缆索起重机集中驱动运行机构——一套驱动和传动装置，少用，用于小车（小跨度）运行机构分别驱动运行机构——多套驱动和传动装置，多用，用于大车（大跨度）运行机构④据驱动型式分§9-1运行机构一、作用及分类2.分类自行式运行机构——5§9-1运行机构二、运行机构的组成1.运行支承装置3.运行安全装置用来承受起重机或起重小车的自重和外载荷，并将所有这些载荷传递给运行基础建筑。对于有轨运行式起重机，支承装置主要包括均衡装置、车轮与轨道等；对于无轨运行式起重机，支承装置主要为轮胎或履带装置。2.运行驱动装置用来驱动起重机或起重小车在专门铺设的轨道上或普通道路上运行。主要包括电动机或内燃机、减速器、制动器等，对于无轨运行式起重机还有转向装置等。用来保证起重机或起重小车的安全行驶。包括防风抗滑装置(夹轨器、锚定装置等)、行程限位器、缓冲器等。§9-1运行机构二、运行机构的组成1.运行支承装置3.运行6§9-1运行机构§9-1运行机构7§9-1运行机构三.运行机构的速度运行机构的工作速度一般随起重机的用途而定。工作性运行机构——运行速度取大值，100-350m／min非工作性运行机构——一般取较低的运行速度，20-30m／min此外：运行距离长时取较高的运行速度，运行距离短时取较低的运行速度§9-1运行机构三.运行机构的速度运行机构的工作速度一般随8§9-2有轨运行支撑装置一.均衡台车1.作用——起重机或起重小车通过车轮将全部重力和外载荷传递给运行轨道；受车轮、轨迹及基础承载能力的限制，许用轮压不能太大；对于枕木碎石轨迹：【R】枕=100～120KN；对于混凝土和刚结构支撑的轨迹，【R】混≤600KN；当轮压过大而超过轨边基础的承载能力时，通常采用增加车轮数量以求降低轮压的数值为使同一支点下的所有车轮受力均匀，就需采用均衡台车装置。2.原理——均衡装置实际行就是一个杠杆系统——杠杆原理①.一般的台车构造；均衡梁与台车支架之间的连接均采用水平销轴，允许相对摆动。3.构造§9-2有轨运行支撑装置一.均衡台车1.作用——起重机或起9§9-2有轨运行支撑装置一.均衡台车§9-2有轨运行支撑装置一.均衡台车10§9-2有轨运行支撑装置3.构造②.当要求起重机沿曲线轨道运行，或需将起重机移到另一条直角相交的轨道时，支腿与台车架之间采用可绕竖直轴线旋转的结构；③.对于巨型起重机，由于车轮数特别多，为缩短车轮的排列长度，往往采用双轨轨道，这时均衡台车上有四个车轮，上部铰点改用球铰；④.当司机室悬挂在小车上，若小车运行速度很高时，应在台车上装设减震装置。4.计算方法①.台车支架，均衡梁均按一般的材料力学方法计算；②.轴、轴承均按一般的机械零件设计方法计算；一.均衡台车§9-2有轨运行支撑装置3.构造②.当要求起重机沿曲线轨道11§9-2有轨运行支撑装置二.轨道1.作用和要求①.作用——轨边用来承受起重机或起重小车的轮压并引导车轮运行，同时轨边还将其所承受的力和作用传递给铺设基础。②.要求——符合车轮的要求，一般不再进行强度校核。a.顶面：能承受车轮的挤压应力和磨损。b.底面：具有足够的宽度以减轻对铺设基础的比压力，同时还应考虑轨道的固定。c.截面：应有良好的抗弯强度。§9-2有轨运行支撑装置二.轨道1.作用和要求①.作用——12§9-2有轨运行支撑装置2.种类和特征平顶——圆柱踏面的车轮与平顶轨道可以接触在一条直线上——线接触。理论上认为：线接触时可有较大的承载能力；实际上：由于制造安装以及工作后承载时车轮的偏斜，使挤压应力分布不均匀，有时甚至只接触轨道边缘的一点上，产生很大的挤压应力。平顶轨道常用方钢或扁钢，一般用在对钢轨的底面面积与截面模数要求甚低的场合，如钢轨铺设在金属结构上。这种倾斜由于起重机本身的变形是不可避免的，故平顶轨道之宜用做结构刚度较大的场合。二.轨道§9-2有轨运行支撑装置2.种类和特征平顶——圆柱踏面的车13§9-2有轨运行支撑装置凸顶——圆柱或圆锥踏面的车轮与凸顶轨道接触在一点上——点接触；由于起重机机身变形而引起的车轮倾斜变化，例如：桥吊的大车车轮就宜于采用凸顶轨道，以适应载荷变化引起的车轮倾斜度的变化。经验证明：采用凸顶轨道的车轮比采用平顶轨道的车轮寿命长，所以轨道大多制成凸顶的。凸顶轨道有铁路钢轨和起重机专用钢轨两种，多使用在要求足够的底面以减轻比压力和截面具有足够的抗弯模数的场合，如钢轨铺设在混凝土上等。2.种类和特征二.轨道§9-2有轨运行支撑装置凸顶——圆柱或圆锥踏面的车轮与凸顶14§9-2有轨运行支撑装置3.轨道的选用由于轨道一般是和车轮配用，故它的选用是和车轮一起进行的，因此轨道型号和车轮直径是按承载能力大小、工作级别、运行速度和PQ额／PG来选用。PQ额／PG越小，说明轨道承受的轮压越大，所以其承载能力越低。4.轨道的固定要求：当起重机工作时，固定的轨道不能有纵向和横向的可能。常见的钢轨固定方法大致有九种：如图9-9P173二.轨道§9-2有轨运行支撑装置3.轨道的选用由于15§9-2有轨运行支撑装置二.轨道§9-2有轨运行支撑装置二.轨道16§9-2有轨运行支撑装置4.轨道的固定a.不可拆卸法，采用连续焊缝，轨道面积可以计入钢梁，适用于A1～A5，M1～M5工作级别下轨道磨损不大严重的情况。b.最常用方法，l=700mm，装配省工，但拆卸麻烦，要用铲除的方法去掉压板，不宜用气割，以免钢梁发生下挠等永久变形。c.d.e.f.g.适于M5以上工作级别；d型尺寸小；e，f型用于无法紧固螺栓的场合；g型用于减小冲击和噪音的地方。h.用于回转装置的圆轨道。i.用于大车轨道固定于起重机轨道梁上。二.轨道§9-2有轨运行支撑装置4.轨道的固定a.不可拆卸法，采用17§9-2有轨运行支撑装置4.轨道的固定二.轨道§9-2有轨运行支撑装置4.轨道的固定二.轨道18§9-2有轨运行支撑装置三.车轮及车轮组1.作用支撑整个起重机或起重小车的自重—支撑—车轮踏面使整机在轨道运行—导行—车轮轮缘或水平垂直导行轮2.材料及种类材料铸钢——常用ZG35Ⅱ,负载大时采用合金铸钢ZGCrMn，ZG50MnMo。锻钢——用于小尺寸车轮，如45，50Mn等。铸铁——用于轮压不大，速度不高的车轮上。耐磨塑料——国外应用。§9-2有轨运行支撑装置三.车轮及车轮组1.作用支撑整个起19§9-2有轨运行支撑装置三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置三.车轮及车轮组20§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类①.据轮缘分双轮缘车轮——一般起重机大车或大吨位小车使用。单轮缘车轮——轮缘在外，在轨距较小，刚性大时使用。无轮缘车轮——有导向装置。起重机运行时由于有偏斜和滑移，为了防止脱轨，车轮备有轮缘，其高度约为15～25mm，带有1:5的斜度；由于轮缘承受起重机的侧向压力，当车轮安装不正确时，这种力量可能很大，故轮缘应有足够的厚度，通常约为20～25mm；为了弥补轨道铺设和车轮安装时的误差，车轮踏面宽度B应比轨顶宽度b稍大些，对双轮缘车轮一般大20～30，集中驱动的圆锥车轮约宽40mm，单轮缘的踏面应当更宽些。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类①.据轮缘分双轮缘车21§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类①.据轮缘分起重机运行时由于有偏斜和滑移，车轮轮缘和轨道在70％～80％的行程中相摩擦，由于轮缘磨损而使车轮报废，统计数字表明：轮缘寿命0.5～1年，踏面寿命2～3年，提高轮缘寿命的措施是增加轮缘高度。②.根据车轮踏面形状分圆柱形踏面：常用。圆锥形踏面：a.集中驱动大车轮，锥度1：10，大端在内侧可消除啃轨现象。b.在工字梁下翼缘运行的小车三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类①.据轮缘分22§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类②.根据车轮踏面形状分c.在圆形轨道上运行的小车——保证纯滚动。圆锥形踏面：圆弧形踏面：可避免附加载荷与磨损。圆锥车轮自动消除两边主动车轮因直径不同产生的啃轨现象的自动调整过程；滚动直径大端的车轮超前——起重机按圆弧轨迹运动，这时此端的滚动直径逐渐减小，而另一端的滚动直径逐渐增大，从而使这一端的超前量愈来愈小。运动一段距离后，达到两端车轮的滚动直径相等，但这时桥架的位置是偏斜的。当桥架校正后，变为另一端车轮的滚动直径较大。此后又重复上述过程，但方向相反。使起重机左右摇摆前进，只要有足够的间隙，就不会产生啃轨现象。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类②.根据车轮踏面形状23§9-2有轨运行支撑装置3.车轮及车轮组的构造①.近代起重机的车轮大都支撑在滚动轴承上，其优点是：运行阻力小，装配维护与检修方便。优先选用自动调心的球面滚子轴承——可以容忍安装误差与车架变形，并能忍受冲击载荷，其次采用圆锥滚子轴承——必须保证合适的间隙。②.桥吊的车轮一般装在角型轴承箱中，由车轮轴和角轴承箱座组成车轮组，装配时将车轮用水平，垂直两块调位板调整好，然后将琪焊牢即可，制造安装很方便，还可以满足系列化的需要。还有一种剖分式轴承箱，其安装精度高，它是靠机械加工来保证工艺的，随之带来的机加工工艺复杂的缺点。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置3.车轮及车轮组的构造①.近代起重24§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算由前面所述可知：实际上由于机架变形，安装误差等原因，使线接触的应力分布不均匀，甚至变为极不利的点接触，所以在起重机的车轮中，点接触应用较多。①.车轮与轨道所受的计算载荷车轮组零件，包括轮轴、轴承及轴承箱。车轮以及轨道按最大轮压Pmax（Ⅱ类载荷）进行静强度计算。按等效轮压Pc进行疲劳强度计算（Ⅱ类载荷）。等效轮压的计算不同类型的起重机，其结果和工况各有不同，Pmax与Pmin的计算法因之各异。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算25§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算三.车轮及车轮26§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算①.车轮与轨道所受的计算载荷a.大车运行机构对于桥吊的大、小车的Pmax与Pmin分别定义如下：小车满载，位于跨度极限位置时所引起的大车车轮上的最大轮压值（N）。Pmax——小车空载，位于跨中时所引起的大车车轮上的最小轮压值（N）。Pmin——b.小车运行机构Pmax——小车满载，并考虑小车自重所引起的轮压值（N）。Pmin——小车空载，只考虑小车自重所引起的轮压值（N）。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算①.车轮与轨道27§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算P183②.车轮踏面疲劳计算a.线接触时：Pc≤k1DlEC1C2(N)b.点接触时：Pc≤k2R2／m3C1C2(N)式中：K1——与材料有关的许用线接触应力常数。Dl——车轮直径。C1——转速系数。K2——与材料有关的许用点接触应力常数。R——曲率半径，为车轮的曲率半径与轨道半径中的大者。r——曲率半径，为车轮的曲率半径与轨道半径中的小者。m——与半径之比有关的系数。E——车轮与轨道的有效接触长度。C2——工作级别系数。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算P183②.车28§9-2有轨运行支撑装置③.车轮踏面最大强度校核4.车轮与轨道的计算计算载荷Pj,max=φ

2Pmax

a.线接触：b.点接触：注意：a.r／R为其它值时，m值采用内插法求得。b.r为二接触曲率半径中的小值。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置③.车轮踏面最大强度校核4.车轮与29§9-3有轨运行驱动机构的构造一、主动轮的数目为了保证足够大的粘着力用作驱动力，起重机或起重小车应相应有足够多的驱动轮数目。1.全轮驱动——对于高速运行的情况，如装卸桥小车v2=20m／min，通常需将全部运行车轮都作成驱动轮。§9-3有轨运行驱动机构的构造一、主动轮的数目30§9-3有轨运行驱动机构的构造2.部分驱动1／2驱动——对于大多数情况，通常取车轮总数的一半作为驱动轮。1／4驱动——对于速度特别低的情况，加速度也小，有时也可取车轮总数的1／4为驱动轮。一.主动轮的数目§9-3有轨运行驱动机构的构造2.部分驱动1／2驱动——对31§9-3有轨运行驱动机构的构造二.主动轮的布置形式在部分驱动的走轮系统中，主动轮的布置应满足：保证主动轮在任何情况下具有足够的总驱动轮压，从而保证足够的驱动附着力，以使起动正常，否则，如果布置不当，就会使主动轮在轮压不足的情况下打滑，影响起重机或起重小车的正常运行，使车轮的寿命降低，更为严重的情况是使起重机长期不能起动(打滑)，使车轮强烈磨损，使电机急剧发热甚至烧坏。对于半数驱动的主动轮共有四种布置方式：1.单边布置：驱动力不对称，注意拥有跨度较小或轮压本身相对轨道方向不对称的起重机中，如半门座起重机，半门式起重机。§9-3有轨运行驱动机构的构造二.主动轮的布置形式32§9-3有轨运行驱动机构的构造二.主动轮的布置形式2.对面布置：主要用于桥架型起重机中，在这种情况下，它能保证主动轮轮压之和不随取物装置的位置而变化，基本上是恒定的轮压，这种情况（布置方式）不宜用于旋转类型起重机，因为当臂架转到从动轮一边时，主动轮的轮压很小，不适宜用于驱动设计。3.对角布置：主要用于中、小型的臂架旋转类型起重机，当轨道铺设平整时，它能基本上保证主动轮压之和不随臂架位置的变化而改变。4.四角布置：用于大型（臂架型、桥架型）起重机，可以保证主动总轮压之和不变。§9-3有轨运行驱动机构的构造二.主动轮的布置形式2.对面33§9-3有轨运行驱动机构的构造三.主动轮的驱动方式1.集中驱动：由一台电机通过传动轴带动两边轨道上的驱动轮。其特点是：可减少电机和减速装置的数量，驱动轮的转速相等，但需复杂笨重的传动轴系统，特别是当跨度L大时尤为突出。目前这种驱动方式主要用于小车运行机构，小跨度起重机的大车运行机构和流动式起重机中。2.分别驱动：每个支点上的一个或一组驱动轮由单独的一套电动机减速装置驱动。其特点是：运行驱动装置简化，分组性好，布置安装及维修方便，结果变形对驱动装置影响小，工作可靠，但增加了电机，减速器等配套设备的数量。§9-3有轨运行驱动机构的构造三.主动轮的驱动方式1.集中34§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造1.电动葫芦的运行机构驱动系统——笼型电机→开式齿轮→驱动车轮（半数）驱动方式——单边驱动、双边驱动、全轮驱动单边驱动运行中有驱动力偶，但力偶的力臂很小，影响不大；此种形式的结构、制造与安装方便。我国电葫芦系列产品采用这种形式，当电葫芦运行于弯轨和斜坡时，采用全轮驱动方式，用两台电机双边驱动，布置方便，弯轨阻力也较小。§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造1.电35§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造1.电动葫芦的运行机构§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造1.电36§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双梁桥式起重机和门式起重机的小车运行机构①.集中驱动：a.减速器布置在两侧车轮的对称中心，为补偿小车架的变形及装配等原因造成的误差，要用补偿联轴器连接高、低速轴。b.减速器布置在车轮中间的一侧。c.减速器布置在车轮外侧，便于检修，但增大了运行时所占的面积。d.套装减速器方式，减速器套装在车轮轴上，上方只需用一挡止块阻止其回转即可。由于不可增设多余的固定装置，从而妨碍了减速器对于小车架变形的补偿。§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双37§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双梁桥式起重机和门式起重机的小车运行机构①.集中驱动：§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双38§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双梁桥式起重机和门式起重机的小车运行机构②.分别驱动a.电机——减速器——浮动轴（联轴器）——车轮b.“三合一”（电机，减速器，制动器）3.单梁起重机的小车运行机构①.垂直反滚轮式：二支点，主轨道轮压较大，一般用于mQ较小的起重机，有安全钩，安全反钩。②.水平反滚轮式：三支点，吊重和小车自重偏心所引起的倾覆力矩由水平反滚轮承受垂直车轮只承受垂直载荷，所以主轨道承受的轮压比二支点式小，并且反滚轮的轨道间距较大，轮压较小，且不并入主轨道，易用于mQ较大的起重机。§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双39§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双梁桥式起重机和门式起重机的小车运行机构§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双40§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造3.单梁起重机的小车运行机构③.主轨道倾斜式：二支点，力求运行阻力最小的一种方式，车轮数量最小，但主轨道倾斜，制造较麻烦。4.装卸桥的小车运行机构由于运行速度过高，通常大于200m/min，采用全部车轮驱动，并且装有弹性悬挂（因司机室挂在小车上）。§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造3.单41§9-3有轨运行驱动机构的构造五.大车运行机构的构造1.桥式起重机的大车运行机构P188①.集中驱动：近来只用于小跨度的桥吊如图9-31a.低速轴驱动：电机、减速器在跨度中央，减速器输出轴分两侧经低速传动轴带动车轮，此方案虽然传动轴所受扭矩较大，重量较大，但对加工要求较低，故在L＜16.5m的桥吊运行机构中还有应用。b.c.中速轴驱动——机构复杂，分组性差，目前已很少应用。d.高速轴驱动——传动轴虽轻，但振动严重，对安装要求较高，目前已很少应用。§9-3有轨运行驱动机构的构造五.大车运行机构的构造1.桥42§9-3有轨运行驱动机构的构造五.大车运行机构的构造1.桥式起重机的大车运行机构②.分别驱动——省去中间轴，自重‘维护等方面都较优越。a.不带浮动轴b.带浮动轴（采用齿轮联轴器或方向联轴节）——补偿角位移。c.“三合一”运行机构——体积小，重量轻，结构紧凑，便于组织专业制造厂生产配套，有利于提高生产质量和降低成本，很有发展前途。2.门式起重机，装卸桥及门座起重机的大车运行机构。①.卧式传动+开式齿轮传动——采用通用的卧式减速器，维修方便，但横向尺寸较大，需两个支承座支承小齿轮。§9-3有轨运行驱动机构的构造五.大车运行机构的构造1.桥43§9-3有轨运行驱动机构的构造2.门式起重机，装卸桥及门座起重机的大车运行机构。五.大车运行机构的构造②.卧式电动机，立式（套装）减速器——闭式传动，由于电机横置，横向尺寸也较大。③.蜗轮减速器，纵向布置——横向尺寸小，但传动效率低。④.立式电机，圆锥齿轮传动——结构紧凑，但一般需自行设计圆锥圆柱齿轮减速器。上述几种方案各有利弊，应根据制造、安装条件及机构布置要求等合理选用。§9-3有轨运行驱动机构的构造2.门式起重机，装卸桥及门座44§9-4有轨运行的阻力计算一.有轨运行摩擦阻力的计算P193有轨运行摩擦阻力包括：车轮轴承中摩擦阻力P1、车轮的滚动摩擦阻力P2、以及车轮轮缘与轨道间的附加摩擦阻力P3。1.车轮轴承中的摩擦阻力式中：P——车轮轮压d——车轮轴枢直径，对滚动轴承常取滚珠的滚动直径µ——车轮轴承的摩擦系数，对滚珠轴承;µ=0.015,对圆锥滚子轴承；µ=0.02；对滑动轴承µ=0.08～0.10。§9-4有轨运行的阻力计算一.有轨运行摩擦阻力的计算P1945§9-4有轨运行的阻力计算一.有轨运行摩擦阻力的计算2.车轮的滚动摩擦阻力P2f——滚动摩擦系数（滚动摩擦力臂），如是铸铁车轮，其f值约增大20%。3.总摩擦阻力①.叠加计算法：总摩擦阻力为所有车轮的车轮轴承摩擦力、车轮的滚动摩擦阻力以及车轮轮缘与轨道间的摩擦力之和。这就是通常所说的叠加计算法，此时由于考虑了所有车轮的阻力作用，公式中的轮压用额定起升载荷和运行部分自重载荷之和来代替。Pf=P1+P2+P3=β(PQ+PG)(µd+2f)／D②.系数估算法：用于初步计算时摩擦阻力的估算，用来考虑。上述摩擦阻力的计算方法仅适用于普通的自行式有轨运行机构。§9-4有轨运行的阻力计算一.有轨运行摩擦阻力的计算2.车46§9-4有轨运行的阻力计算一.有轨运行摩擦阻力的计算4.单主梁起重机的小车运行机构的摩擦阻力的计算P195①.垂直反滚轮小车垂直反滚轮轮压

PV=(PG+PQ)e／b②.水平反滚轮小车水平反滚轮轮压

PH=(PG+PQ)e／h③.倾斜主车轮的小车水平反滚轮轮压

PH=(PG+PQ)e／h§9-4有轨运行的阻力计算一.有轨运行摩擦阻力的计算4.单47§9-4有轨运行的阻力计算二.牵引小车的钢丝绳阻力P195三.风阻力的计算PW=CKhqA四.坡度阻力的计算当轨道铺设的与水平面倾斜一个δ角时，起重机沿上坡方向运行，就存在坡度阻力，他是由于起重机或起重小车的自重与起升物品重力引起的与运行方向相反的分力。Pα=(PG+PQ)sinδ=(PG+PQ)α规范规定：对轨道式起重机，轨道坡度不超过0.5%时不计算坡度载荷，否则按实际坡度计算。设计时要特别注意：实际坡度是否超过表9-12，当超过时，按实际坡度计算。P203§9-4有轨运行的阻力计算二.牵引小车的钢丝绳阻力P19548§9-5运行驱动机构的计算一.轮压计算——满载最大轮压，空载最小轮压，等效轮压。二.运行支承装置计算1.车轮，轨道选用。2.车轮踏面疲劳计算。3.车轮踏面强度校核。三.运行阻力计算——满载最大阻力，空载最小阻力，注意Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类在和的区别和应用上的不同。四.电机容量的初选运行机构的负荷情况与起升机构有较大的差别。运行机构的静阻力矩较小，通常只有电动机额定转矩的一半左右，而多余的转矩消耗于机构频繁起制动所产生的惯性力矩上。运行机构的电机除了考虑静功率以外，还应考虑机构起动所产生的动功率。§9-5运行驱动机构的计算一.轮压计算——满载最大轮压，空49§9-5运行驱动机构的计算四.电机容量的初选正因为运行机构具有与起升机构不同的特点，所以规范指出：运行机构电机的初选“按运行静阻力、运行速度及机构效率计算机构的静功率，据机构的静功率和接电持续率初选电机，当惯性力较大时应考虑惯性力的影响”。因此初选电机的方法有以下三种：1.以功率增大系数Kd考虑运行机构的载荷特点m——驱动电机的总个数Vy——机构运行速度PrI——起重机稳态运行时的静阻力，一般：PrI=Pf+Pw+Pαη——运行机构总传动效率①.根据运行静阻力计算电机静功率§9-5运行驱动机构的计算四.电机容量的初选50§9-5运行驱动机构的计算四.电机容量的初选1.以功率增大系数Kd考虑运行机构的载荷特点②.考虑到起动过程，应当选用容量比为大的电机，一方面是为了使机构起动时间不太长，另一方面也为了避免电机过载而发热。可按下式初步估算电机的容量：PJc≧KdPj式中：PJC——在相应JC值时电机的额定功率Kd——电机起动时为克服惯性的功率增大系数对于在室外工作的门式起重机的大、小车和装卸桥的大车运行机构Kd=1.1～1.3，速度高者取大值；对在室内工作的起重机和装卸桥小车可按规范要求选取。§9-5运行驱动机构的计算四.电机容量的初选1.以功率增大51§9-5运行驱动机构的计算四.电机容量的初选2.直接考虑起动阶段的功率耗损a.静功率b.电机加速阶段消耗的功率c.初选电机功率§9-5运行驱动机构的计算四.电机容量的初选2.直接考虑起52§9-5运行驱动机构的计算四.电机容量的初选3.直接按电机发热进行电机选择a.设备正常工作时运行机构的稳态功率书上公式中没有60是因为Vy的单位m／s，这不合平常的习惯。b.据机构的JC值查规范附录V，选一合适的电机型号，使满足P≥Ps满足该条件即满足了发热校验。c.由P值反推回电机的型号，求得电机功率PJC和其它技术数据。上面所述三中方法各有所长。第一、二种方法求解电机型号，必须进行起动时间、发热和过载三项验算，且需全部通过；第三种方法只需进行起动时间和过载和验算，并需通过。§9-5运行驱动机构的计算四.电机容量的初选3.直接按电机53§9-5运行驱动机构的计算五.减速装置计算1.速比：i=nd／nl式中：nd——电动机额定转速或电机在静功率时的转速，考虑到运行电机的稳定静功率的工作时间短，电机功率变化很大，故以电机额定转速考虑为佳。nl——车轮转速2.减速器的选择和校验①.工况分析：运行机构的重要特点之一是：直线运动部分的惯性质量较高速转动部分为大，并且由于运行机构起、制动时的惯性载荷比稳定运转时的静载荷要大得多。因此，起、制动时的惯性载荷计划全部传输给传动零件。一般情况下，减速器的损坏主要发生在起动时期，所以设计规范规定：选用和设计减速器时，输入功率应按起动工况确定，即：对于动载荷较大的机构减速器的选择应该按实际的作用载荷来考虑。§9-5运行驱动机构的计算五.减速装置计算1.速比：54§9-5运行驱动机构的计算②.运行机构减速器的计算输入功率有三种计算方法a.按起动力矩计算Pjs=ψqPJC

／m式中：ψq——电机平均起动力矩倍数m——减速器个数b.运行起动时的惯性力：Pg=(PG+PQ)aqp

／gc.五.减速装置计算2.减速器的选择和校验P205§9-5运行驱动机构的计算②.运行机构减速器的计算输入功率55§9-5运行驱动机构的计算②.运行机构减速器的计算输入功率有三种计算方法以上三种方法中，第一种方法简单，但计算值偏大；第二种方法也比较简单，但只考虑了直线运动部分的惯性载荷；第三种方法较准确，但计算量较大。注意：考虑到重级或特重级的起重机运行机构的工作条件比较恶劣（机构经常处于起、制动工况），根据实践经验：减速器的输入功率以取1.8～2.2倍的计算输入功率为宜。五.减速装置计算2.减速器的选择和校验§9-5运行驱动机构的计算②.运行机构减速器的计算输入功率56§9-5运行驱动机构的计算五.减速装置计算3.减速器的校验a.据运行机构的工作特点，还必须按满载起动工况验算减速器低速轴输出端所承受的最大工作力矩Mmax,使满足：MⅡmax≤[M]a).它受到电器保护装置的限制，一般可取MⅡmax=2.25Mnb.减速装置确定后，还应复校一下所达到的运行速度是否合乎要求，一般误差不应大于10%。§9-5运行驱动机构的计算五.减速装置计算3.减速器的校验57§9-5运行驱动机构的计算六.联轴器和浮动轴的确定注意：联轴器的许用安全系数n=1.35，高速浮动轴要校核临界转速。七.电动机的校核1.起动时间的计算在有风的情况下，运行机构的起动时间是在一个相当大的范围内变动的，这里只计算一个具有典型意义的起动时间，即按：满载、上坡、迎风的工况验算电机的起动能力。①.式中：MPQ——电机平均起动力矩，MPQ=β9750xPn／ndMj——机构满载稳定运行时的静阻力矩，Mj=PrIDl／2iη§9-5运行驱动机构的计算六.联轴器和浮动轴的确定注意：联58§9-5运行驱动机构的计算七.电动机的校核1.起动时间的计算②.为和第八章公式统一，可用式计算：式中：【J】——折合转动惯量Jg=Jd+Jl+J2htq≦[tq]aqp=V／60tq≦[aqp]使[tq]和[aqp]按表9-15选用。§9-5运行驱动机构的计算七.电动机的校核1.起动时间的计59§9-5运行驱动机构的计算七.电动机的校核2.电机的发热验算3.电机的过载校核过载功率：式中：λas——电机平均起动力矩标准值ΣGD2——起重机包括回转运动部件与直线运动机构在内的全部起动惯量折算到电机轴上的飞轮矩之和。ΣGD2=GD2+GDe2GDe2——直线运动部分质量折算到电机轴上的飞轮矩过载验算条件：Pn≥Pd§9-5运行驱动机构的计算七.电动机的校核2.电机的发热验60§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算1.运行机构对制动器的要求：①在起重机或小车最不利工作条件下（满载、顺Ⅱ类风、下坡），制动时间tzhmax不应太长（tzhmax见规范）；②在起重机或小车最有利工作条件下（空载、无风、无坡），制动时间tzhmin不应太短（tzhmin≥1～1.5s）；③对于露天工作的小车及不设夹轨器的大车运行机构，应使制动力矩具有足够的抗暴风（Ⅲ类风载荷）吹袭的安全系数，kzh≥1.25s（车轮粘着力足够条件下）；④以起重机或小车运行机构车轮空载制动不打滑为条件，确定制动器的最大制动力矩Mzhmax。§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算1.运行机构61§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算2.最小制动力矩的确定在tzhmax确定后可以得到最小制动力矩Mzhmin1式中：η’——传动机构反向驱动时的效率Pf0max——不计附加摩擦的满载摩擦阻力§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算2.最小制动62§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算3.最大制动力矩的确定以起重机空载制动打滑为验算条件，则制动器的M2hmax此处K’比起动粘着安全系数K略大，这是因为制动力矩一旦确定后恒定不变，一旦打滑发生，就会保持在整个制动时期打滑，使车轮磨损严重；而起动时如打滑，起动力矩可以降低到Mq以下打滑只在起动力矩的尖峰时间短暂发生。K——制动粘着安全系数ap2h——制动加速度，室内工作的起重机，按空载时不产生制动打滑为条件选择制动器，最大a2h可取为0.55。§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算3.最大制动63§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算4.室外时防风制动力矩的确定满足露天小车抗风暴安全系数确定最小制动力矩Mzhmin2（取Mzhmin1和Mzhmin2较大值）Pf0min——不计附加摩擦空载摩擦阻力一般情况下，运行机构制动器须满足下式：M2hmin﹤M2h﹤M2hmax如为对个制动器，每个制动力矩M2h1=M2h／m§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算4.室外时防64§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算5.制动时间的校核①.最不利条件下的最大制动时间t2hmax≤[t2h]②.在空载、无风、无坡条件下，制动时间不宜太短，即最小制动时间要合适如果t2hmin太小，应当采用双级制动，利用时间继电器使第二级制动在停车后再上闸。§9-5运行驱动机构的计算八.制动器的选择计算5.制动时间65§9-5运行驱动机构的计算九.主动轮的打滑验算1.打滑原理分析自行式起重机或起重小车沿轨道的运行是依靠驱动轮与轨道间的粘着力来实现的。当运行机构正常运行时，作用在驱动轮上的牵引力小于驱动轮与轨道接触处的最大粘着力，这时驱动轮在轨道上作纯滚动，而当牵引力达到或超过最大粘着力时，就会出现驱动轮在轨道上的打滑现象，这时驱动轮在轨道上不是作纯滚的而是连滚带滑，甚至只滑不滚，原地空转，因而影响到起重机的正常工作，同时还会加剧车轮的磨损。所以不打滑的条件是：驱动轮轮周上的驱动力≤最大粘着力。§9-5运行驱动机构的计算九.主动轮的打滑验算1.打滑原理66§9-5运行驱动机构的计算九.主动轮的打滑验算2.打滑验算工况驱动轮的打滑通常出现在起重机或小车的运行起、制动过程中，并且容易发生在最小轮压处，即：①.小车运行机构——空载运行工况②.桥机和门机（不带悬臂）的大车：空载小车位于一端时轮压最小的驱动轮。③.带悬臂门机大车：满载小车位于悬臂端时轮压最小（另一端）的驱动轮。④.旋转类起重机大车：满载时轮压最小的驱动轮。§9-5运行驱动机构的计算九.主动轮的打滑验算2.打滑验算67§9-5运行驱动机构的计算九.主动轮的打滑验算3.起动打滑验算①.验算起动时期的打滑式中：φ——钢制车轮与轨道的粘着系数。K——粘着安全系数，K≧1。Pmin——运行机构在计算工况下的最小轮压。apq——起重机起动时的平均加速度。Mq——电动机的起动力矩。§9-5运行驱动机构的计算九.主动轮的打滑验算3.起动打滑68§9-5运行驱动机构的计算九.主动轮的打滑验算3.起动打滑验算②.制动时期打滑验算——动装置必须满足：§9-5运行驱动机构的计算九.主动轮的打滑验算3.起动打滑69起重机械

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liftingappliances新乡学院70第九章运行机构§9-1概述§9-2有轨运行支撑装置§9-3有轨运行驱动机构的构造§9-4有轨运行的阻力计算§9-5运行驱动机构的计算第九章运行机构§9-1概述71§9-1运行机构一、作用及分类1.作用运行机构的作用（任务）是使起重机（大车）或起重机小车作水平运动，以达到在水平方向上运移物品（工作性的带载运行）；或调整、变更起重机和起重机小车的工作位置（非工作的空载运行）；同时，通过运行机构，可以将所有作用在起重机或起重小车上的载荷传递给基础建筑。§9-1运行机构一、作用及分类1.作用72§9-1运行机构一、作用及分类2.分类工作性运行机构——①据工作性质分运移物品（带载），如桥式、门式起重机非工作性运行机构——调整、变更工作位置（无载），如门座和装卸桥的大车运行机构②据走行型式分有轨运行机构——负载能力大，运行阻力小，制造与维护方便，范围有限，常用无轨运行机构——轮胎、履带等，普通路面行走，调动性好，承载能力小特种运行机构——特殊用途，如浮式起重机运行机构§9-1运行机构一、作用及分类2.分类工作性运行机构73§9-1运行机构一、作用及分类2.分类自行式运行机构——③据驱动种类分驱动装置在运动部分上靠摩擦力驱动，常用牵引式运行机构——驱动装置与运动部分分开布置，靠钢丝绳牵引，用于塔式、缆索起重机集中驱动运行机构——一套驱动和传动装置，少用，用于小车（小跨度）运行机构分别驱动运行机构——多套驱动和传动装置，多用，用于大车（大跨度）运行机构④据驱动型式分§9-1运行机构一、作用及分类2.分类自行式运行机构——74§9-1运行机构二、运行机构的组成1.运行支承装置3.运行安全装置用来承受起重机或起重小车的自重和外载荷，并将所有这些载荷传递给运行基础建筑。对于有轨运行式起重机，支承装置主要包括均衡装置、车轮与轨道等；对于无轨运行式起重机，支承装置主要为轮胎或履带装置。2.运行驱动装置用来驱动起重机或起重小车在专门铺设的轨道上或普通道路上运行。主要包括电动机或内燃机、减速器、制动器等，对于无轨运行式起重机还有转向装置等。用来保证起重机或起重小车的安全行驶。包括防风抗滑装置(夹轨器、锚定装置等)、行程限位器、缓冲器等。§9-1运行机构二、运行机构的组成1.运行支承装置3.运行75§9-1运行机构§9-1运行机构76§9-1运行机构三.运行机构的速度运行机构的工作速度一般随起重机的用途而定。工作性运行机构——运行速度取大值，100-350m／min非工作性运行机构——一般取较低的运行速度，20-30m／min此外：运行距离长时取较高的运行速度，运行距离短时取较低的运行速度§9-1运行机构三.运行机构的速度运行机构的工作速度一般随77§9-2有轨运行支撑装置一.均衡台车1.作用——起重机或起重小车通过车轮将全部重力和外载荷传递给运行轨道；受车轮、轨迹及基础承载能力的限制，许用轮压不能太大；对于枕木碎石轨迹：【R】枕=100～120KN；对于混凝土和刚结构支撑的轨迹，【R】混≤600KN；当轮压过大而超过轨边基础的承载能力时，通常采用增加车轮数量以求降低轮压的数值为使同一支点下的所有车轮受力均匀，就需采用均衡台车装置。2.原理——均衡装置实际行就是一个杠杆系统——杠杆原理①.一般的台车构造；均衡梁与台车支架之间的连接均采用水平销轴，允许相对摆动。3.构造§9-2有轨运行支撑装置一.均衡台车1.作用——起重机或起78§9-2有轨运行支撑装置一.均衡台车§9-2有轨运行支撑装置一.均衡台车79§9-2有轨运行支撑装置3.构造②.当要求起重机沿曲线轨道运行，或需将起重机移到另一条直角相交的轨道时，支腿与台车架之间采用可绕竖直轴线旋转的结构；③.对于巨型起重机，由于车轮数特别多，为缩短车轮的排列长度，往往采用双轨轨道，这时均衡台车上有四个车轮，上部铰点改用球铰；④.当司机室悬挂在小车上，若小车运行速度很高时，应在台车上装设减震装置。4.计算方法①.台车支架，均衡梁均按一般的材料力学方法计算；②.轴、轴承均按一般的机械零件设计方法计算；一.均衡台车§9-2有轨运行支撑装置3.构造②.当要求起重机沿曲线轨道80§9-2有轨运行支撑装置二.轨道1.作用和要求①.作用——轨边用来承受起重机或起重小车的轮压并引导车轮运行，同时轨边还将其所承受的力和作用传递给铺设基础。②.要求——符合车轮的要求，一般不再进行强度校核。a.顶面：能承受车轮的挤压应力和磨损。b.底面：具有足够的宽度以减轻对铺设基础的比压力，同时还应考虑轨道的固定。c.截面：应有良好的抗弯强度。§9-2有轨运行支撑装置二.轨道1.作用和要求①.作用——81§9-2有轨运行支撑装置2.种类和特征平顶——圆柱踏面的车轮与平顶轨道可以接触在一条直线上——线接触。理论上认为：线接触时可有较大的承载能力；实际上：由于制造安装以及工作后承载时车轮的偏斜，使挤压应力分布不均匀，有时甚至只接触轨道边缘的一点上，产生很大的挤压应力。平顶轨道常用方钢或扁钢，一般用在对钢轨的底面面积与截面模数要求甚低的场合，如钢轨铺设在金属结构上。这种倾斜由于起重机本身的变形是不可避免的，故平顶轨道之宜用做结构刚度较大的场合。二.轨道§9-2有轨运行支撑装置2.种类和特征平顶——圆柱踏面的车82§9-2有轨运行支撑装置凸顶——圆柱或圆锥踏面的车轮与凸顶轨道接触在一点上——点接触；由于起重机机身变形而引起的车轮倾斜变化，例如：桥吊的大车车轮就宜于采用凸顶轨道，以适应载荷变化引起的车轮倾斜度的变化。经验证明：采用凸顶轨道的车轮比采用平顶轨道的车轮寿命长，所以轨道大多制成凸顶的。凸顶轨道有铁路钢轨和起重机专用钢轨两种，多使用在要求足够的底面以减轻比压力和截面具有足够的抗弯模数的场合，如钢轨铺设在混凝土上等。2.种类和特征二.轨道§9-2有轨运行支撑装置凸顶——圆柱或圆锥踏面的车轮与凸顶83§9-2有轨运行支撑装置3.轨道的选用由于轨道一般是和车轮配用，故它的选用是和车轮一起进行的，因此轨道型号和车轮直径是按承载能力大小、工作级别、运行速度和PQ额／PG来选用。PQ额／PG越小，说明轨道承受的轮压越大，所以其承载能力越低。4.轨道的固定要求：当起重机工作时，固定的轨道不能有纵向和横向的可能。常见的钢轨固定方法大致有九种：如图9-9P173二.轨道§9-2有轨运行支撑装置3.轨道的选用由于84§9-2有轨运行支撑装置二.轨道§9-2有轨运行支撑装置二.轨道85§9-2有轨运行支撑装置4.轨道的固定a.不可拆卸法，采用连续焊缝，轨道面积可以计入钢梁，适用于A1～A5，M1～M5工作级别下轨道磨损不大严重的情况。b.最常用方法，l=700mm，装配省工，但拆卸麻烦，要用铲除的方法去掉压板，不宜用气割，以免钢梁发生下挠等永久变形。c.d.e.f.g.适于M5以上工作级别；d型尺寸小；e，f型用于无法紧固螺栓的场合；g型用于减小冲击和噪音的地方。h.用于回转装置的圆轨道。i.用于大车轨道固定于起重机轨道梁上。二.轨道§9-2有轨运行支撑装置4.轨道的固定a.不可拆卸法，采用86§9-2有轨运行支撑装置4.轨道的固定二.轨道§9-2有轨运行支撑装置4.轨道的固定二.轨道87§9-2有轨运行支撑装置三.车轮及车轮组1.作用支撑整个起重机或起重小车的自重—支撑—车轮踏面使整机在轨道运行—导行—车轮轮缘或水平垂直导行轮2.材料及种类材料铸钢——常用ZG35Ⅱ,负载大时采用合金铸钢ZGCrMn，ZG50MnMo。锻钢——用于小尺寸车轮，如45，50Mn等。铸铁——用于轮压不大，速度不高的车轮上。耐磨塑料——国外应用。§9-2有轨运行支撑装置三.车轮及车轮组1.作用支撑整个起88§9-2有轨运行支撑装置三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置三.车轮及车轮组89§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类①.据轮缘分双轮缘车轮——一般起重机大车或大吨位小车使用。单轮缘车轮——轮缘在外，在轨距较小，刚性大时使用。无轮缘车轮——有导向装置。起重机运行时由于有偏斜和滑移，为了防止脱轨，车轮备有轮缘，其高度约为15～25mm，带有1:5的斜度；由于轮缘承受起重机的侧向压力，当车轮安装不正确时，这种力量可能很大，故轮缘应有足够的厚度，通常约为20～25mm；为了弥补轨道铺设和车轮安装时的误差，车轮踏面宽度B应比轨顶宽度b稍大些，对双轮缘车轮一般大20～30，集中驱动的圆锥车轮约宽40mm，单轮缘的踏面应当更宽些。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类①.据轮缘分双轮缘车90§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类①.据轮缘分起重机运行时由于有偏斜和滑移，车轮轮缘和轨道在70％～80％的行程中相摩擦，由于轮缘磨损而使车轮报废，统计数字表明：轮缘寿命0.5～1年，踏面寿命2～3年，提高轮缘寿命的措施是增加轮缘高度。②.根据车轮踏面形状分圆柱形踏面：常用。圆锥形踏面：a.集中驱动大车轮，锥度1：10，大端在内侧可消除啃轨现象。b.在工字梁下翼缘运行的小车三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类①.据轮缘分91§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类②.根据车轮踏面形状分c.在圆形轨道上运行的小车——保证纯滚动。圆锥形踏面：圆弧形踏面：可避免附加载荷与磨损。圆锥车轮自动消除两边主动车轮因直径不同产生的啃轨现象的自动调整过程；滚动直径大端的车轮超前——起重机按圆弧轨迹运动，这时此端的滚动直径逐渐减小，而另一端的滚动直径逐渐增大，从而使这一端的超前量愈来愈小。运动一段距离后，达到两端车轮的滚动直径相等，但这时桥架的位置是偏斜的。当桥架校正后，变为另一端车轮的滚动直径较大。此后又重复上述过程，但方向相反。使起重机左右摇摆前进，只要有足够的间隙，就不会产生啃轨现象。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置2.材料及种类②.根据车轮踏面形状92§9-2有轨运行支撑装置3.车轮及车轮组的构造①.近代起重机的车轮大都支撑在滚动轴承上，其优点是：运行阻力小，装配维护与检修方便。优先选用自动调心的球面滚子轴承——可以容忍安装误差与车架变形，并能忍受冲击载荷，其次采用圆锥滚子轴承——必须保证合适的间隙。②.桥吊的车轮一般装在角型轴承箱中，由车轮轴和角轴承箱座组成车轮组，装配时将车轮用水平，垂直两块调位板调整好，然后将琪焊牢即可，制造安装很方便，还可以满足系列化的需要。还有一种剖分式轴承箱，其安装精度高，它是靠机械加工来保证工艺的，随之带来的机加工工艺复杂的缺点。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置3.车轮及车轮组的构造①.近代起重93§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算由前面所述可知：实际上由于机架变形，安装误差等原因，使线接触的应力分布不均匀，甚至变为极不利的点接触，所以在起重机的车轮中，点接触应用较多。①.车轮与轨道所受的计算载荷车轮组零件，包括轮轴、轴承及轴承箱。车轮以及轨道按最大轮压Pmax（Ⅱ类载荷）进行静强度计算。按等效轮压Pc进行疲劳强度计算（Ⅱ类载荷）。等效轮压的计算不同类型的起重机，其结果和工况各有不同，Pmax与Pmin的计算法因之各异。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算94§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算三.车轮及车轮95§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算①.车轮与轨道所受的计算载荷a.大车运行机构对于桥吊的大、小车的Pmax与Pmin分别定义如下：小车满载，位于跨度极限位置时所引起的大车车轮上的最大轮压值（N）。Pmax——小车空载，位于跨中时所引起的大车车轮上的最小轮压值（N）。Pmin——b.小车运行机构Pmax——小车满载，并考虑小车自重所引起的轮压值（N）。Pmin——小车空载，只考虑小车自重所引起的轮压值（N）。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算①.车轮与轨道96§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算P183②.车轮踏面疲劳计算a.线接触时：Pc≤k1DlEC1C2(N)b.点接触时：Pc≤k2R2／m3C1C2(N)式中：K1——与材料有关的许用线接触应力常数。Dl——车轮直径。C1——转速系数。K2——与材料有关的许用点接触应力常数。R——曲率半径，为车轮的曲率半径与轨道半径中的大者。r——曲率半径，为车轮的曲率半径与轨道半径中的小者。m——与半径之比有关的系数。E——车轮与轨道的有效接触长度。C2——工作级别系数。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置4.车轮与轨道的计算P183②.车97§9-2有轨运行支撑装置③.车轮踏面最大强度校核4.车轮与轨道的计算计算载荷Pj,max=φ

2Pmax

a.线接触：b.点接触：注意：a.r／R为其它值时，m值采用内插法求得。b.r为二接触曲率半径中的小值。三.车轮及车轮组§9-2有轨运行支撑装置③.车轮踏面最大强度校核4.车轮与98§9-3有轨运行驱动机构的构造一、主动轮的数目为了保证足够大的粘着力用作驱动力，起重机或起重小车应相应有足够多的驱动轮数目。1.全轮驱动——对于高速运行的情况，如装卸桥小车v2=20m／min，通常需将全部运行车轮都作成驱动轮。§9-3有轨运行驱动机构的构造一、主动轮的数目99§9-3有轨运行驱动机构的构造2.部分驱动1／2驱动——对于大多数情况，通常取车轮总数的一半作为驱动轮。1／4驱动——对于速度特别低的情况，加速度也小，有时也可取车轮总数的1／4为驱动轮。一.主动轮的数目§9-3有轨运行驱动机构的构造2.部分驱动1／2驱动——对100§9-3有轨运行驱动机构的构造二.主动轮的布置形式在部分驱动的走轮系统中，主动轮的布置应满足：保证主动轮在任何情况下具有足够的总驱动轮压，从而保证足够的驱动附着力，以使起动正常，否则，如果布置不当，就会使主动轮在轮压不足的情况下打滑，影响起重机或起重小车的正常运行，使车轮的寿命降低，更为严重的情况是使起重机长期不能起动(打滑)，使车轮强烈磨损，使电机急剧发热甚至烧坏。对于半数驱动的主动轮共有四种布置方式：1.单边布置：驱动力不对称，注意拥有跨度较小或轮压本身相对轨道方向不对称的起重机中，如半门座起重机，半门式起重机。§9-3有轨运行驱动机构的构造二.主动轮的布置形式101§9-3有轨运行驱动机构的构造二.主动轮的布置形式2.对面布置：主要用于桥架型起重机中，在这种情况下，它能保证主动轮轮压之和不随取物装置的位置而变化，基本上是恒定的轮压，这种情况（布置方式）不宜用于旋转类型起重机，因为当臂架转到从动轮一边时，主动轮的轮压很小，不适宜用于驱动设计。3.对角布置：主要用于中、小型的臂架旋转类型起重机，当轨道铺设平整时，它能基本上保证主动轮压之和不随臂架位置的变化而改变。4.四角布置：用于大型（臂架型、桥架型）起重机，可以保证主动总轮压之和不变。§9-3有轨运行驱动机构的构造二.主动轮的布置形式2.对面102§9-3有轨运行驱动机构的构造三.主动轮的驱动方式1.集中驱动：由一台电机通过传动轴带动两边轨道上的驱动轮。其特点是：可减少电机和减速装置的数量，驱动轮的转速相等，但需复杂笨重的传动轴系统，特别是当跨度L大时尤为突出。目前这种驱动方式主要用于小车运行机构，小跨度起重机的大车运行机构和流动式起重机中。2.分别驱动：每个支点上的一个或一组驱动轮由单独的一套电动机减速装置驱动。其特点是：运行驱动装置简化，分组性好，布置安装及维修方便，结果变形对驱动装置影响小，工作可靠，但增加了电机，减速器等配套设备的数量。§9-3有轨运行驱动机构的构造三.主动轮的驱动方式1.集中103§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造1.电动葫芦的运行机构驱动系统——笼型电机→开式齿轮→驱动车轮（半数）驱动方式——单边驱动、双边驱动、全轮驱动单边驱动运行中有驱动力偶，但力偶的力臂很小，影响不大；此种形式的结构、制造与安装方便。我国电葫芦系列产品采用这种形式，当电葫芦运行于弯轨和斜坡时，采用全轮驱动方式，用两台电机双边驱动，布置方便，弯轨阻力也较小。§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造1.电104§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造1.电动葫芦的运行机构§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造1.电105§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双梁桥式起重机和门式起重机的小车运行机构①.集中驱动：a.减速器布置在两侧车轮的对称中心，为补偿小车架的变形及装配等原因造成的误差，要用补偿联轴器连接高、低速轴。b.减速器布置在车轮中间的一侧。c.减速器布置在车轮外侧，便于检修，但增大了运行时所占的面积。d.套装减速器方式，减速器套装在车轮轴上，上方只需用一挡止块阻止其回转即可。由于不可增设多余的固定装置，从而妨碍了减速器对于小车架变形的补偿。§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双106§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双梁桥式起重机和门式起重机的小车运行机构①.集中驱动：§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双107§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双梁桥式起重机和门式起重机的小车运行机构②.分别驱动a.电机——减速器——浮动轴（联轴器）——车轮b.“三合一”（电机，减速器，制动器）3.单梁起重机的小车运行机构①.垂直反滚轮式：二支点，主轨道轮压较大，一般用于mQ较小的起重机，有安全钩，安全反钩。②.水平反滚轮式：三支点，吊重和小车自重偏心所引起的倾覆力矩由水平反滚轮承受垂直车轮只承受垂直载荷，所以主轨道承受的轮压比二支点式小，并且反滚轮的轨道间距较大，轮压较小，且不并入主轨道，易用于mQ较大的起重机。§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双108§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双梁桥式起重机和门式起重机的小车运行机构§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造2.双109§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造3.单梁起重机的小车运行机构③.主轨道倾斜式：二支点，力求运行阻力最小的一种方式，车轮数量最小，但主轨道倾斜，制造较麻烦。4.装卸桥的小车运行机构由于运行速度过高，通常大于200m/min，采用全部车轮驱动，并且装有弹性悬挂（因司机室挂在小车上）。§9-3有轨运行驱动机构的构造四.小车运行机构的构造3.单110§9-3有轨运行驱动机构的构造五.大车运行机构的构造1.桥式起重机的大车运行机构P188①.集中驱动：近来只用于小跨度的桥吊如图9-31a.低速轴驱动：电机、减速器在跨度中央，减速器输出轴分两侧经低速传动轴带动车轮，此方案虽然传动轴所受扭矩较大，重量较大，但对加工要求较低，故在L＜16.5m的桥吊运行机构中还有应用。b.c.中速轴驱动——机构复杂，分组性差，目前已很少应用。d.高速轴驱动——传动轴虽轻，但振动严重，对安装要求较高，目前已很少应用。§9-3有轨运行驱动机构的构造五.大车运行机构的构造1.桥111§9-3有轨运行驱动机构的构造五.大车运行机构的构造1.桥式起重机的大车运行机构②.分别驱动——省去中间轴，自重‘维护等方面都较优越。a.不带浮动轴b.带浮动轴（采用齿轮联轴器或方向联轴节）——补偿角位移。c.“三合一”运行机构——体积小，重量轻，结构紧凑，便于组织专业制造厂生产配套，有利于提高生产质量和降低成本，很有发展前途。2.门式起重机，装卸桥及门座起重机的大车运行机构。①.卧式传动+开式齿轮传动——采用通用的卧式减速器，维修方便，但横向尺寸较大，需两个支承座支承小齿轮。§9-3有轨运行驱动机构的构造五.大车运行机构的构造1.桥112§9-3有轨运行驱动机构的构造2.门式起重机，装卸桥及门座起重机的大车运行机构。五.大车运行机构的构造②.卧式电动机，立式（套装）减速器——闭式传动，由于电机横置，横向尺寸也较大。③.蜗轮减速器，纵向布置——横向尺寸小，但传动效率低。④.立式电机，圆锥齿轮传动——结构紧凑，但一般需自行设计圆锥圆柱齿轮减速器。上述几种方案各有利弊，应根据制造、安装条件及机构布置要求等合理选用。§9-3有轨运行驱动机构的构造2.门式起重机，装卸桥及门座113§9-4有轨运行的阻力计算一.有轨运行摩擦阻力的计算P193有轨运行摩擦阻力包括：车轮轴承中摩擦阻力P1、车轮的滚动摩擦阻力P2、以及车轮轮缘与轨道间的附加摩擦阻力P3。1.车轮轴承中的摩擦阻力式中：P——车轮轮压d——车轮轴枢直径，对滚动轴承常取滚珠的滚动直径µ——车轮轴承的摩擦系数，对滚珠轴承;µ=0.015,对圆锥滚子轴承；µ=0.02；对滑动轴承µ=0.08～0.10。§9-4有轨运行的阻力计算一.有轨运行摩擦阻力的计算P19114§9-4有轨运行的阻力计算一.有轨运行摩擦阻力的计算2.车轮的滚动摩擦阻力P2f——滚动摩擦系数（滚动摩擦力臂），如是铸铁车轮，其f值约增大20%。3.总摩擦阻力①.叠加计算法：总摩擦阻力为所有车轮的车轮轴承摩擦力、车轮的滚动摩擦阻力以及车轮轮缘与轨道间的摩擦力之和。这就是通常所说的叠加计算法，此时由于考虑了所有车轮的阻力作用，公式中的