起重机械课件 第十章回转机构

起重机械

liftingappliances太原科技大学第十章回转机构§10-1概述§10-2回转支撑装置的型式与构造§10-3回转支承装置的计算§10-4回转驱动机构的型式与构造§10-5回转驱动机构的计算第十章回转机构§10-1概述一.定义使起重机的回转部分相对于非回转部分实现回转运动的装置。二.作用和服务范围1.作用：使已被起升在空间的货物绕起重机的垂直轴线作水平圆弧运动，以达到在水平面内运输货物的目的。§10-1概述二.作用和服务范围2.服务范围①.回转机构单独工作来实现水平运动时，其服务范围只是一个很狭窄的圆环面积，如固定式起重机，常用作机床、锻锤的辅助设备。②.回转机构与变幅机构协同工作——可使服务范围扩大到相对宽的环形面积。如内河港的固定吊、带有运行小车的转柱起重机。③.回转机构与运行机构协同工作——可使服务范围扩大到与桥架型起重机一样。如悬臂式起重机。④.回转机构与运行和变幅机构协同工作——可使服务范围扩大到与桥架型起重机一样。如悬臂式起重机。§10-1概述三.应用范围及特点1.应用范围①.港口装卸和水电站施工用的门座起重机，建筑施工用的塔式起重机和一般的内河港口起重机等。其货物的水平运输大多依靠回转与变幅二机构的协同工作来完成，而运行机构一般仅用于调整工作位置，扩大服务范围。②.所有流动式起重机几乎都是臂架型回转起重机，如汽车式、轮胎式、履带式、铁路式、浮动式等。③.回转机构也用在带有回转臂架或回转作业装置小车的桥架型起重机中。主要用于要求将工作范围扩大到桥式起重机跨度以外的特殊条件下或是为了适应某些工艺要求。如：冶金起重机中平炉加料用装料起重机，初轧厂均热炉用的夹钳起重机，钢坯库用的料耙起重机等，都备有回转机构。§10-1概述三.应用范围及特点2.特点①.优点：不需要庞大的轨道及其支承结构，运行阻力也较小。②.缺点：构造比较复杂，移动范围有限。四.回转机构的组成回转机构包括回转支承装置和驱动机构两部分。回转支承装置——为起重机回转部分提供稳固的支承，并将来自回转部分的载荷传递给基础部分。回转驱动装置——为回转部分提供适当的运动。

回转速度随其用途而定，对港口装卸用的回转式起重机回转速度一般为1.5～1.8r／min；而造船厂安装用的门座起重机回转速度一般为0.1～0.4r／min。一.概述1.定义起重机回转部分与非回转部分之间的传力装置。2.作用保证起重机有确定的回转运动，并承受起重机各种载荷所引起的垂直力、水平力与倾覆力矩。3.型式分类及应用特点柱式回转支承装置转盘式回转支承装置定柱式转柱式承受倾覆力矩的能力较好轮式——少支点滚子式——多支点滚动轴承式所占空间高度较小①.型式分类：10-2回转支撑装置的型式与构造一.概述3.型式分类及应用特点10-2回转支撑装置的型式与构造10-2回转支撑装置的型式与构造二.定柱式回转支承装置1.构造特点——定柱、两个水平方向支承，转动部分呈大“钟罩”型，通过空心钟形罩套装在定柱上。上、下端分别装有上支承和下支承，并通过驱动机构实现起重机的转动，如塔机上的塔帽式支承装置。2.组成及其作用①.定柱——承受回转部分的全部重力和倾覆力矩以及水平力构造型式实体——小型起重机。箱体——大型起重机，如门座起重机。桁架——大型起重机，如塔式起重机等。10-2回转支撑装置的型式与构造②.上支承二.定柱式回转支承装置2.组成及其作用b.用一个推力向心对称球面滚子轴承代替上述两个轴承。a.一个推力轴承和一个径向轴承组成。注意：为了补偿制造、安装误差以及工作变形，须确保上支承的调位作用，两个轴承应有共同的调位中心，一般都采用调位的止推轴承和球面径向滚动轴承，并在同一圆心的弧上。10-2回转支撑装置的型式与构造二.定柱式回转支承装置2.组成及其作用③.下支承1.由于定柱的下部尺寸较大，所以很少采用大直径的径向滚动轴承，一般下水平支承通常制成滚轮的型式。滚轮一般装在滚动部分，轨道装在定柱上。2.滚轮的布置须适应倾翻力矩的变化，当向前向后的倾翻力矩相等或不相等时，布置方式不同。10-2回转支撑装置的型式与构造二.定柱式回转支承装置2.组成及其作用③.下支承3.下支承滚轮的数目和直径应按需要来设置，起重量大时，倾覆力矩大，为了均衡滚轮的轮压，常采用带均衡梁的滚轮组。4.滚轮踏面形状可做成圆柱面和圆弧面。5.为了调整因安装误差及滚轮磨损所出现的间隙，避免增加附加载荷，通常将滚轮的滚动轴承套在偏心轴套上。6.上、下支承应密封良好，装拆方便。10-2回转支撑装置的型式与构造结构简单，制造较方便，机构布置得当还可以使整台起重机的重心较转柱式低。但由于定柱上、下支承间的间距小，因而水平支承力较大，特别是在起重力矩较大时更为严重；由于钟罩占用了相当大的空间，使回转部分的平面尺寸变化大。另外，定柱也占用了相当的空间而难于利用。二.定柱式回转支承装置3.特点及应用应用：固定式定柱起重机、中小型塔式起重机、小型门座起重机及浮式起重机。10-2回转支撑装置的型式与构造二.定柱式回转支承装置3.特点及应用10-2回转支撑装置的型式与构造三.转柱式回转支承装置1.构造特点——与回转部分一体的转柱，插入门座中，依靠上、下支承，并通过驱动装置来实现回转运动。回转部分的全部重力通过转柱传给下支座，倾覆力矩，则由上、下支承作用于转柱的水平支承反力来平衡。因此，上支承的作用相当于一个径向轴承，下支承的作用则相当推力向心径向轴承。与定柱式正好相反。10-2回转支撑装置的型式与构造三.转柱式回转支承装置2.型式（依据臂架与上、下支承的位置关系）上——悬臂梁式，上、下支承方便，但柱体中部承受的弯曲力矩大，尺寸大，上支承构造上采用滚轮方式，常用。如桅杆起重机、转柱式起重机。中间——简支梁式，上、下支承间距离大，支承力小，支承轴承小，上、下支承均用轴承，但上支承则需要许多拉索，上支承固定困难，如港口门座起重机。下——下悬臂梁式——冶金起重机10-2回转支撑装置的型式与构造三.转柱式回转支承装置3.组成①.转柱：箱型，桁架②.下支承：与定柱式的上支承相似③上支承：向心轴承——简支梁式滚轮式（与定柱式下支承相似）——悬臂梁式4.特点及应用滚轮在圆轨道里面滚动，接触点较有利，承载能力大。转柱式旋转支承装置结构简单，制造方便。在起升高度和工作幅度较大，而起重机的高度尺寸又没有严格限制的门座起重机上和重型塔式起重机采用比较合适。10-2回转支撑装置的型式与构造四.支承轮式回转支承装置1.构造特点——支承滚轮式回转支承装置将来自回转部分的垂直压力传给滚轮轴，然后通过滚轮的踏面传给轨道。它是转盘式中承载能力较小的一种，主要用于中、小起重量的起重机。每个支点可用一个车轮或两个车轮。10-2回转支撑装置的型式与构造四.支承滚轮式回转支承装置2.分类三支点：静定，轮压可由平衡条件完全确定，对于车轮安装要求较低，但承载小，抗倾翻的作用小，用于冶金起重机上。四支点：超静定，安装要求高，但承载大，抗倾翻力矩大，多用于门座起重机。10-2回转支撑装置的型式与构造四.支承滚轮式回转支承装置3.组成分析：①.滚轮组（与车轮组类似）据滚轮踏面形状可分为圆柱形——有滑动，轨道直径较大时用圆锥形——线接触，无滑动，轨道直径较小时用鼓形——点接触，轨道直径较大时用②.中心轴枢，反滚轮或水平轮组，主要是：a.导行作用；b.承受水平载荷；c.非工作时期的抗倾覆作用（中心轴枢加上螺母）；d.工作时抗倾覆作用由反滚轮担任；10-2回转支撑装置的型式与构造四.支承滚轮式回转支承装置4.特点：优点——构造简单，制造方便（只要车轮，各类起重机都可采用），机构布置方便，对内燃机驱动尤为突出。缺点——承载能力小（支点少，抗倾覆力矩小）。10-2回转支撑装置的型式与构造五.滚子夹套式回转支承装置1.构造特点——滚子夹套式回转支承装置实际上是一个自制的大直径止推滚动轴承，沿上下两个圆弧形轨道之间以较小的间隔排列着滚子。滚子通过心轴组装在隔离夹套的内外环之间，夹套借助辐射状布置调整的拉杆与中心轴枢的套环相连接，构成滚子的保持架。起重机转盘下面有两段前后布置的圆弧形轨道，转动部分通过这两段轨道支承在排列成一圈的许多滚子上，并支持在起重机固定部分的圆形轨道上。10-2回转支撑装置的型式与构造五.滚子夹套式回转支承装置2.组成b.圆锥滚子——用于轨道直径较小的情况，避免了附加摩擦与磨损，由于有轴向力，滚子装在由许多拉杆构成的保持架上。c.圆柱滚子——用于轨道直径较大时，单、双轮缘，保持架由槽钢制成，由于滚子难免有位置偏差，可能产生加大的侧向力，保持架应具有足够的强度，刚度。①.滚子与保持架a.滚动体数目很多，它的承载能力比轮式大，在M倾相同的情况下，所需轨道直径较小，可使结构比较紧凑。d.圆柱形滚子沿大直径圆形轨道滚动时，在踏面上产生滑动并会引起附加的回转阻力，并加快滚动体的磨损，工作情况不如圆锥形滚子。10-2回转支撑装置的型式与构造五.滚子夹套式回转支承装置2.组成②.对中问题，承受水平载荷以及防止倾覆的方式与轮式回转支承装置相同。③.回转部分的稳定性是靠装于转盘上的对重以及专用的稳定装置来达到的。滚子式回转支承装置原理图10-2回转支撑装置的型式与构造五.滚子式回转支承装置3.特点——与滚动轴承式回转支承装置比较滚子式的工艺要求低，但尺寸较大，且零件敞露，磨损严重，工作时不平稳，冲击大，随着工艺水平的提高，这种型式逐渐被滚动轴承替代。10-2回转支撑装置的型式与构造六.滚动轴承式回转支承装置1.构造特点——滚动轴承式回转支承装置是一个大型滚动轴承，能同时承受水平载荷、垂直载荷及倾翻力矩。装置中的滚珠或滚子可以选用一般轴承中标准规格和尺寸的滚动体，为保证轴承装置正常工作，对固定轴承座圈的基础要有一定的刚度。2.类型①.据滚动体的型式滚珠式——承载能力小滚子式——承载能力大②.据滚动体的列数单列——用于载荷小，结构紧凑，重量轻双列——用于载荷大，倾翻力矩大三列10-2回转支撑装置的型式与构造六.滚动轴承式回转支承装置3.组成分析①.滚动体滚珠——无相对滑动，承载能力小滚子——有相对滑动，承载能力大②.座圈固定——与固定部分用螺栓连接转动——与转动部分用螺栓连接③.垫片——调整轴承间隙④.隔离体——以免滚动体相互摩擦而磨损——软材料⑤.密封性能要优越，更换方便。4.特点及应用10-3回转支承装置的计算一.回转支承装置的载荷1.回转支承装置计算载荷组合①.工作状态正常载荷（Ⅰ类载荷）——进行疲劳强度，磨损或发热计算的等效载荷。②.工作状态最大载荷（Ⅱ类载荷）——进行静强度，静刚度和稳定性计算的最大载荷。③.非工作状态最大载荷（Ⅲ类载荷）——进行静强度，静刚度和稳定性计算的验算载荷，但安全系数相对较低。10-3回转支承装置的计算2.回转支承计算载荷及工况①.回转支承装置在三种载荷情况下所考虑的各种载荷组合列表：一.回转支承装置的载荷2.回转支承计算载荷及工况10-3回转支承装置的计算一.回转支承装置的载荷②.Ⅰ类载荷工况a.等效幅度b.等效起重量c.注意：臂架方向位于最大坡角方向d.回转平稳制动e.正常偏摆角αⅠ（可能两个方向）f.无风g.回转离心力及开式传动啮合力③.Ⅱ类载荷工况Ⅱaa.幅度及其解释：MQ不变——取Rmax；

MQ变——取Rmin下MQmaxb.注意：臂架方向位于最大坡角方向c.PWⅡ沿臂架由后向前吹(作用在起重机上的工作状态最大风载荷)d.其余机构不工作10-3回转支承装置的计算一.回转支承装置的载荷2.回转支承计算载荷及工况④.Ⅱ类载荷工况Ⅱba.幅度及其解释：MQ不变——取Rmax；

MQ变——取Rmin下MQmaxb.满载悬吊PQc.注意：臂架方向位于最大坡角方向d.最大偏摆角αⅡ（最危险方向）e.多机构猛烈起制动动作组合：变幅+回转或运行+回转f.PWⅡ沿臂架由后向前吹g.回转离心力及切向惯性力h.装卸型——变幅制动惯性力或安装型——运行制动惯性力i.回转开式传动啮合力10-3回转支承装置的计算一.回转支承装置的载荷2.回转支承计算载荷及工况⑤.Ⅲ类载荷工况a.最小幅度Rminb.无PQc.对重方向位于最大坡角方向d.PwⅢ沿臂架由前向后吹(非工作状态风载荷)e.所有机构不动3.回转支承装置各种计算载荷的说明补充①.等效起升载荷的概念等效起升载荷，并认为它作用在R=（0.7~0.8）Rmax的等效幅度上（臂架类起重机）；对桥架型起重机，其等效工作位置取跨度的1／4位置或支腿位置（有悬臂结构）。10-3回转支承装置的计算一.回转支承装置的载荷3.回转支承装置各种计算载荷的说明补充②.在计算钢丝绳偏斜引起的水平分力时，应注意有两种可能的方向一个是臂架摆动平面的偏角，一个是垂直于臂架摆动平面内的偏角，要注意两者的区别，结合时给予不同的考虑。③.运行机构制动时作用于回转部分上的水平惯性力4.回转支承装置的总计算载荷①.作出起重机回转部分简图，求出的各作用力标注在其作用点；10-3回转支承装置的计算一.回转支承装置的载荷4.回转支承装置的总计算载荷②.建立三维直角坐标系，以回转中心线为Z轴，回转中心线上某点作为坐标原点O，顺臂架方向为X轴，垂直臂架方向为Y轴Z（回转中心线）PV=∑PViY(垂直臂架方向)X（顺臂架方向）My=∑MyiMx=∑MxiO③.回转支承装置的总计算载荷10-3回转支承装置的计算一.回转支承装置的载荷4.回转支承装置的总计算载荷10-3回转支承装置的计算二.回转平衡重（对重）1.对重定义及作用对重是用来平衡由物品重量和起重机臂架系统自重所产生的前倾力矩，从而增加起重机的稳定性和减小回转支承装置的载荷（可以减小倾覆力矩，对于某些回转支承装置有时是十分有益的，如滚动轴承等转盘类回转支承装置）。2.确定原则①.使静强度载荷条件下的前倾力矩=验算载荷条件下的后倾力矩。②.在考虑工作状态风载荷或者不考虑风载荷的情况下，使最大幅度满载时的前倾力矩=最小幅度空载时的后倾力矩；③.有时为了减轻起重机自重而使平衡重仅仅用来平衡臂架系统自重引起的前倾力矩或者根本不加平衡重。10-4回转驱动装置的型式与构造一.概述1.驱动型式①.机械驱动型式组成——原动机、联轴器、制动器、减速器和最后一级大齿轮（或针轮）传动，为了保证回转机构的可靠工作和防止过载，在传动系统中一般还装设极限力矩联轴器。②.液压驱动型式a.往复式液压传动

——往复式直线运动油缸通过绳索牵引或齿条齿轮传动实现回转机构回转运动，只能做非整周的回转。b.回转式液压传动

——回转式高速（或低速大扭矩）液压马达用减速器和最后一级开式大齿轮传动实现回转机构回转运动，可实现多周回转。10-4回转驱动装置的型式与构造1.驱动型式c.液压传动总结——改善工作性能、结构紧凑、工作平稳、简化机构、自重轻、可实现无级调速，但对液压部件的制造、安装、调节等精度要求较高，否则会漏油。②.液压驱动型式2.机械驱动的两种方案布置①.驱动部分装在起重机的回转部分上，最后一级大齿圈则固定在非回转部分上，小齿轮为行星传动；②.驱动部分装在起重机的非回转部分上，而最后一级大齿圈则固装在起重机的回转部分上，大齿圈为回转运动；一.概述10-4回转驱动装置的型式与构造二.回转机构主要驱动型式及特点1.卧式电机——带制动轮的联轴器——制动器——带极限力矩联轴器的涡轮减速器——最后一级大齿轮传动特点:工作平稳，结构紧凑，传动比大，但传动效率低，一般只用于要求结构紧凑的中小型回转起重机。10-4回转驱动装置的型式与构造二.回转机构主要驱动型式及特点2.卧式电机——极限力矩联轴器——制动器——标准卧式齿轮减速器或部分采用开式齿轮传动——开式圆柱圆锥齿轮传动——最后一级大齿轮传动特点：可以采用标准减速器，传动效率高，但平面布置尺寸大，机械安装要求高。10-4回转驱动装置的型式与构造3.立式电机——带制动轮联轴器——水平安置的制动器——轴线垂直布置的立式齿轮减速器——最后一级大齿轮传动特点：平面布置紧凑，传动效率最高，是一种理想的传动方案，目前门座起重机上广泛采用。立式齿轮减速器可采用：二级或三级圆柱齿轮传动，圆柱行星齿轮传动，摆线针轮行星传动，少齿差行星齿轮传动，谐波齿轮传动等。但制动问题需很好解决，还有减速器的价格问题。二.回转机构主要驱动型式及特点10-4回转驱动装置的型式与构造4.卧式电机——联轴器——制动器——减速器（型式多样）——驱动滚轮特点：结构简单，驱动力有限（粘着力和打滑），只适用于回转部分转动惯量不大的情况。二.回转机构主要驱动型式及特点10-4回转驱动装置的型式与构造5.钢丝绳牵引式回转驱动机构元件：卧式电机、带制动轮联轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、钢丝绳张紧装置、钢丝绳、转盘。特点：结构简单，制造和装拆容易，不宜多周回转，适用于建筑用桅杆起重机。二.回转机构主要驱动型式及特点10-4回转驱动装置的型式与构造三.回转机构的特殊问题1.变速方案的问题为了提高起重机的生产率，有时需根据幅度不同而改变回转速度，或在空载和小负载时要求提高回转速度。调速方案最好用电气控制，也可采用机械调速。2.制动器问题考虑到回转外阻力矩变化范围很大的特点，采用常闭式制动器不能准确停靠，且制动有时过猛，为避免产生过大制动惯性力，最好采用足踏式可操纵的常开式制动器。有时为防止停车后起重机有自行转动的倾向，还备有锁紧装置。10-4回转驱动装置的型式与构造3.驱动小齿轮安装位置问题八.回转机构的特殊问题在确定回转机构在转台上的布置位置时，应考虑回转支承装置的间隙对于齿轮啮合的影响。最后一级小齿轮宜装在左右位置。此时只影响齿向间隙，当齿宽时接触不良；否则回转支承装置的间隙会改变啮合的径向间隙与中心距。采用滚动轴承式回转支承装置时，小齿轮不受上述限制，可以布置在圆周的任何位置处。另外，针齿轮驱动对中心距变化敏感，且齿宽不大，故宜于布置在左右方向，采用渐开线齿圈时，则宜于布置在前后位置。4.在大型起重机中，为了不使齿圈及驱动机构部件尺寸过大，宜采用两套回转驱动机构同时驱动。10-4回转驱动装置的型式与构造八.回转机构的特殊问题5.极限力矩限制装置的作用及位置为了防止过分剧烈的起制动以及因操作不当而使臂架碰到障碍物，要装设极限力矩联轴器起过载保护作用，避免机件和构件过载损坏。由于传动系统中有摩擦传动方式的连接存在，当传递转矩过大时，极限力矩联轴器的摩擦面就开始滑动，起到安全保护作用。摩擦接合面的构造型式有两种：圆锥形摩擦接合和圆盘形多片式摩擦接合。摩擦接合面的压紧力多半由压紧弹簧产生，弹簧力的大小可按所传递的力矩大小用螺母来调节。摩擦副的位置一般设在中速轴上。为了尽可能保证摩擦面间的摩擦系数比较稳定，应给摩擦面以充分良好的润滑。对于采用涡轮减速器的回转机构，极限力矩联轴器必须装设在涡轮蜗杆啮合副之后，才能起到有效的保护作用。10-5回转驱动机构的计算一.回转阻力矩的计算起重机回转时所要克服的总回转阻力矩是：P-231M=Mf+Mw+Mα+Mg1.柱式回转支承装置的摩擦阻力矩Mf=MR+MV+MH①.轴承产生的摩擦阻力矩径向轴承：MR=µPHd／2止推轴承：MV=µPVd／2②.如果采用推力向心球面滚子轴承来代替径向和止推轴承时，可只按止推轴承的阻力矩计算因为水平力只增加摩擦阻力矩的分配，而不增加摩擦阻力本身的大小，故只考虑垂直分力的影响。10-5回转驱动机构的计算一.回转阻力矩的计算1.柱式回转支承装置的摩擦阻力矩③.水平滚轮的摩擦阻力矩2.转盘式回转支承装置的摩擦阻力矩①.支承滚轮式回转支承装置的摩擦阻力矩注意，当采用反滚轮装置时，还应考虑反滚轮的摩擦阻力矩，此时PV中应扣除反滚轮所承受的部分垂直力。②.滚子夹套式回转支承装置的摩擦阻力矩单个滚子：所有滚子：滚动体上载荷分布示意图10-5回转驱动机构的计算2.转盘式回转支承装置的摩擦阻力矩一.回转阻力矩的计算③.滚动轴承或旋转支承装置的摩擦阻力矩a.当M≤PVD／4时，滚动体反力不出现