TC6012塔式起重机回转机构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 式起重机 回转机构 设计 系 （ 部 ）： 机电信息 系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2010 年 06 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 i 重机回转机构设计 摘 要 塔式起重机在现代建筑中起着越来越重要的作用。作为塔式起重机的重要部分 回转机构，对塔机的性能起着至关重要的作用。所以对回转机构性能的合理化设计，有利于其长周期工作。现把塔机的最大工作幅度从 55m 增加到 60m,使得塔机的结构变化小，便于通用，便于加工，便于运输。 塔式起 重机在现代社会中起着越来越重要的作用，普遍使用在核电站建设，水电站建设，港口码头货物的起装，发挥着重要的作用。随着社会的进步，科技发展人类的居住空间越来越小，人们的房子越建越高，塔机在高层建筑 建筑施工中 发挥着越来越 重要 的 作用， 作为塔式起重机的重要部分 回转机构，对塔机的性能起着至关重要的作用。把塔机的最大工作幅度从 55m，增加到 60m,使得塔机的结构变化小，便于通用，便于加工，便于运输。尤其是回转机构对塔机的性能的合理化设计，有利于其长周期工作。 通过对塔机回转机构的 风载计算，惯性载荷计算，最后转化成回转 载荷，拟定回转机构的传动方案，最后，经过比较得到合理的传动方案。 通过设计和计算得到了合理的传动方案，使得回转机构满足塔机的长期使用，并且使塔机的上半部分相对塔身坐 360的自由旋转，以便完成各种起重作业要求。在设计中使用到了液力耦合器，并根据要求设计了行星齿轮减速器，最后 设计了合理的回转机构。 关键词： 塔式起重机 ； 回转机构 ； 行星齿轮减速器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is an in As a of is to of of is to of of of 5m 0m, to is to in an in in of an of in in an as an of - of a on of to of of s at s to be of 60 to in to of In 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 主要符号表 1 绪 论 . 1 言 . 1 式起重机在国内外相关研究情况 . 1 题的研究意义 . 2 题的研究内容 . 3 案设计和比较 . 3 2 回转支撑装置的受力计算 . 6 动轴承式回转支撑的受力计算 . 6 转驱动装置的计算 . 7 转驱动力的计算 . 7 动电机功率的计算 . 10 力耦合器的选用： . 11 用条件和原则 . 11 用方法 . 11 动器 . 11 3 行星减速器设计 . 13 知条件 . 13 计计算 . 13 取行星齿轮传动的传动类型和传动简图 . 13 齿计算 . 14 步计算齿轮的主要参数 . 14 合参数计算 . 15 定各齿轮的变位系数 . 16 何尺寸计算 . 17 配条件的验算 . 19 动效率的计算 . 20 构设计 . 21 轮强度验算 . 22 4 校核计算 . 27 动比校核计算 . 27 式齿轮副强度校核 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动器校核 . 30 式起重机主要机构校核计算结论 . 31 5 结 论 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 35 毕业设计（论文）知识产权声明 . 36 毕业设计（论文）独 创性声明 . 37 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 v 主 要 符 号 表 V 垂直力 H 水平力 M 力矩 T 回转阻力矩 n 塔式起重机的回转速度 摩擦阻力矩 回转机构等效静阻力矩 等效坡度阻力矩 等效风阻力矩 z 齿轮齿数 m 模数 i 传动比 a 中心距 b 齿宽 d 分度圆直径 传动效率 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪 论 言 塔式起重机是建筑机械的 重要 设备 。塔式起重机在现代社会中起着越来越重要的作用，普遍使用在核电站建设，水电站建设，港口码头货物的起装，发挥着重要的作用。随着社会的进步，科技发展人类的居住空间越来越小，人们的房子越建越高，塔机在高层建筑 建筑施工中 发挥着越来越 重要 的 作用， 作为塔式起 重机的重要部分 回转机构，对塔机的性能起着至关重要的作用。把塔机的最大工作幅度从55m，增加到 60m,使得塔机的结构变化小，便于通用，便于加工，便于运输。尤其是回转机构对塔机的性能的合理化设计，有利于其长周期工作。 式起重机在国内外相关研究情况 塔式起重机（以下简称塔机）是建筑施工必不可少的关键设备，是施工企业装备水平的标志性重要装备之一。塔机具有工作效率高、适用范围广、回转半径大、起升高度高、操作方便等特点。除用于工业与民用建筑外，在电站施工、水利建设、造船等部门也常有应用 12。 塔机在中 国的发展： 塔机产生的渊源可追溯到古老的年代。相传在商代为了农田灌溉的需要，出现了提取井水的工具 桔槔。这种原始的汲水工具利用了杠杆原理，由杠杆、对重与取物装置所组成。后来为了在更深的井底汲水，我们的祖先约在 1000 多年前发明了辘轳，即现代绞车的雏形，它是由支架、卷筒、曲柄和绳索组成。 15 世纪以后，起重装置不仅运用于农副业，而且运用于建筑业和大型水利工程中，出现了木制的能变幅旋转的起重机。 我国塔机 20 世纪 50 年代初开始起步，主要以仿制为主。 1954 年由前民主德国引进的样机为蓝本生产了第一台国产塔机。 60 年 代，北京市建研所、北京市建筑机械修造厂和北京市一建机械队联合研制的红旗型轨道式下回转折叠式动臂塔机，经过建筑施工考验于 1961 年通过国家级技术鉴定，并于 1963 年将其改进 。 70 年代，我国独立自主开发首台上回转小车变幅水平臂、液压顶升的自升式三用（轨道式、固定式、附着式）塔机 1973 年试制了 6 台，并投入施工。 1984 年，为加快我国塔机的技术进步，由三个主机厂和一个专业研究所联合引进法国 司 6B、 3B、 360B 大、中、小三个机种的塔机制造技术，通过消化、吸收、国 产化，我国自行研制了 种机型，其技术性能达到国外八十年代同类产品的水平 6。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 90 年代后，国内外市场对塔机产品的要求越来越高， 众多城市大型建筑、 水利、电力及桥梁等工程不断增加。国内开发生产的塔机产品技术性能均显著提高，起升机构采用三速电机驱动、涡流制动、电动换挡减速箱，变幅回转采用双速电机液力联轴节驱动，或采用变频调速，有多种速度，工作平稳、生产效率高 90 年代后，国内、外市场对塔机产品的要求越来越高，众多城市大型建筑、水利、电力及桥梁等工程不断增加。国内开发生产的塔机产品技术性能 均显著提高，起升机构采用三速电机驱动、涡流制动、电动换挡减速箱，变幅回转采用双速电机液力联轴节驱动，或采用变频调速，有多种速度，工作平稳、生产效率高综观 50 年发展史，我国塔机行业从无到有，从小到大，逐步形成了较为完整的体系，我国增幅最快的新兴行业之一，特别是改革开放以来，塔机行业在设计、制造、管理和市场开拓等方面已形成一套较为健全的机制 18。塔机在外国的发展： 塔式起重机（简称塔机） 是现代工业和民用建筑的主要施工机械之一。它最早起源于欧洲。据有关资料记载，有关建筑用塔机的第一项专利颁布于 1900 年。近代塔机的首批原型机样出现于 1912 至 1914 年。 1914 年公布了建筑用塔机的德国工业标准 定以吊载（吨）和幅度（米）的乘积（吨米 ) 起重力矩表示塔机的起重能力 15。 1923 年制成功第一台比较完整的近代塔机。 30 年代，德国已经开始批量生产塔机并在建筑工地上使用，与此同时，还向国外出口。 二次世界大战后的重建工作推动了建筑 用塔机近 30 年来的突飞猛进的发展。50 年代末和 60 年代初，建筑物的高度不断增加，因而出现了采用不同顶升系统和按不同方式进行自升接高的塔机。 1948 到 1949 年涌现出一些起重能力在 10 吨米以下的可以整体折叠运输和自行架设的轻型塔机。 1951 至 1953 年塔机的构造设计有新的改进，轻型下回转塔机起重量增加。 1955 到 1957 年下回转折叠式塔机的构造设计继续有所创新，如：下车变幅臂架、伸缩式塔身和分布式臂架的应用等，此间自升式塔机也研制成功。随后，又根据施工的需要，这类塔机又逐渐发展为三用或四用自升（轨道式、固定 式、附着式、内爬式）塔机 11。 题的研究意义 在高层建筑施工中，塔机的幅度利用率比其它类起重机高。 塔机由于能靠近建筑物，其幅度利用率可高达 80%。在工程机械中，回转机构不仅惯性负载大而且它占整机循环时间的比例很大。例如：液压挖掘机回转动作占整个循环时间的 50随着现代建筑步伐的加快，对建筑施工对幅度提出了更高的要求。 现有 重机最大工作幅度为 55m，现在要求将起重机的工作幅度增加到 60m,要求塔机的结构变化尽量小，以便于通用，便于加工，便于运输。尤其是回转机构对塔机的性能有 举足轻重的作用，而且转动比很大，合理设计有利于其长买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 周期工作 7。 题的研究内容 起重机起升幅度 60m,额定起升力矩 端起重量 大起重量 8t,前臂长 衡重 顶高 性载荷，最后转化为回转载荷，设计回转机构，拟定回转机构的传动方案，经过比较得到合理的传动方案，得到合理的传动方案，绘制装配图及传动零件。 案设计和比较 塔机对回转传动装置的要求 , 按其重要程度顺序归纳为下列几条 : (1) 回转平稳 ,起动制动惯性力 小。这对建筑施工要求塔机作业范围越来越大(即起重臂需越来越长 ),更显得重要。 (2) 在重载、轻载 (或空载 )回转时可实现不同的速度 ,即有调速功能 , 以提高施工工效。 (3) 使用可靠 ,寿命长。如果故障频繁 ,对施工工期影响太严重。 (4) 工作时可停止定位 , 非工作状态可自由转动。 (5) 回转传动装置本身尺寸小重量轻 ,以便于上支座结构布置及减轻塔身结构和顶升机构的计算负荷 ,减少压重。这对轨道式作业的塔机尤为突出。 (6) 传动效率高 ,以节约电能。 传动方案： 第一种型式 单速电机 +蜗轮传动减速器 +输出小齿 轮 +销柱式大齿圈 +立柱式支承。 这种结构系统大量用于简易型 160m、 200m 塔机 , 生产工艺简单 , 主机厂能够自制 , 价格便宜。但就性能要求而言 , 上述六条要求几乎都无法实现 , 所以在非简易型的 250kNm 以上的塔机中不能采用。 第二种型式 单速电机 +皮带传动 +液力偶合器 +电磁吸铁制动器 +渐开线齿轮一级传动 +摆线针轮减速器 +输出小齿轮 +单排交叉滚柱式回转支承。 这种结构系统是 80 年代设计的 800m 级塔机中应用的 , 从这一长串的组合就看出结构复杂、传动效率低、不能调速、使用 可靠性差、自重大 ,现场使用也故障频发。 再有针齿摆线平动齿轮减速器的特点：针齿摆线行星齿轮传动是一种新型的齿轮传动装置 ,现已申请国家发明专利该传动突破了齿轮传动的传统特征 ,改变了轮齿与轮体的刚性联接为转动联接 ,使齿轮的全部轮齿成为一组作偏心定轴转动的独立运动体 ,即偏心针齿。偏心针齿摆线行星齿轮传动正是这样一种具有开发潜力和良好应用前景的传动装置。偏心针齿摆线行星齿轮传动具有传动比大，结构紧凑 ,买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 转臂轴承寿命长等优点 ,是一种具有发展前景的新型传动。 5回转起动冲击大 尤其是反转制动，冲击更大。 第三种型式 单速电机 +摆线针轮减速器 +输出小齿轮 +单排交叉滚柱式回转支承 (或双排球式回转支承 )。 这种结构系统在很多塔机中应用 , 使用中反映出的问题有 : 起制动不平稳 , 惯性冲击大 ； 没有定位功能 , 使用中采用“ 打反车 ” 来定位 , 加剧了冲击和摆动 ; 不能调速 ； 摆线针轮减速器的输出端原来不是为塔机悬臂结构设计的 , 现在用于悬臂形式 , 就出现输出端漏油严重、输出轴变形大、开式齿轮啮合不良 , 甚至出现减速器下端轴承和壳体损坏的严重故障 ; 选用的双排球式或单排交叉滚柱式回转支承都是承载能力低、自重大、寿命短、价格贵的 结构。 第四种型式 双速电机 +液力偶合器 +电磁 弹簧制动器 +行星传动减速器 + 输出小齿轮 +单排球式回转支承。 星齿行星齿轮减速器特点：它是一种新型传动装置，具有重量轻、体积小、重量轻、传动比大点，而且这种传动采用标准的圆柱，齿形最简单，基本实现了受载零件全部做纯滚 ,并且各主要受力处多为凹凸接触，且有较高的接触强度。 3而且现在服役的塔机大部分用的都是星齿行星齿轮减速器。 星齿行星减速器如图 示 ： 图 齿行星齿轮减速器 这是我们成系列配置设计的结构 , 简图 如图 示 ：它具有回转平稳、高低两速、停止定位、径向尺寸小、传动效率高、自重轻等特点 , 是目前市场上的主流产品，并且有的厂家已经提供成套的产品。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 (1) 行星减速器内的齿轮是淬火后磨削的高精度硬齿面齿轮 , 输出小齿轮及回转大齿轮都经表面淬火 , 所以传动功率大、传动效率高、噪声小、使用可靠、寿命长。 (2) 行星减速器输出端按塔机悬臂结构专门设计 , 采用 7 滚锥轴承、双层骨架式油封 、大直径输出轴 , 与输出小齿轮花键联接 , 克服了前面所述的其它减速器输出端经常出现的多种缺陷 ,并可根据主机需要 ,简便地配换各种参数的输出小齿轮 , 以满足不同规的塔机要求。 (3) 行星减速器有 A 型 (长颈 )及 B 型 (短颈 )两种 ,可满足不同的上支座结构。传动比 (4) 自重轻。如 80 年代设计的 800m 级塔机 , 采用前述第二类结构型式的回转传动装置 , 交叉滚柱式回转支承自重 864电机 减速器等双机构自重2600= 1200套回转传动装置自重约 2064如现在使 用的 1600m 级塔机 ,原设计采用第三类传动型式 , 双排球式回转支承自重约 3100传动机构自重约 2550=1100套装置自重约为 4200用新的装置 , 自重仅有 1743805见成套回转传动装置在节省的材料和资金都十分可观。 (5) 双速电机与液力偶合器匹配 , 具有调速和吸收冲击的功能 , 回转平稳。 (6) 单排球式回转支承采用 61191单排球式回转支承标准 , 产品曾获建设部科技进步二等奖、国家科技进步三等奖、建设部部优和国优证书 , 由马鞍山回转支 承厂生产。行星传动装置获安徽省科技进步三等奖及安徽省优秀新产品奖 , 由马鞍山传动机械厂生产。图中件、采用 50571995建筑机械与设备 高强度紧固件。上述二厂都是建设部纳入部“七五”及“八五”技术改造的定点企业 , 技改后设备先进 , 质量保证体系完善 , 具有为建设机械提供优质配套的能力。 最后选择第四种传动方案。因为第四种传动方案具有塔机对回转机构装置的要求，具有回转平稳， 起动制动惯性力小；使用可靠 ,寿命长；工作时可停止定位 , 非工作状态可自由转动；最重要的是回转传动装置本身尺寸小，重量轻 ,便于上支座结构布置及减轻塔身结构和塔身的自重 ,减少了塔身的重量。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2 回转支撑装置的受力计算 动轴承式回转支撑的受力计算 作用在回转支撑上的载荷主要包括起重臂架、平衡臂架、平衡重、塔顶部分的自重、最大额定起升载荷、风载荷、惯性载荷以及回转齿轮啮合力的作用。这些力均可向回转中心简化成回转支撑的计算载荷垂直力 V，水平力 H 和力矩 M 三部分。 作用在滚动轴承上回转支承上的载荷如图 示 ： 图 用在滚动轴承式回转支承上的载荷 用下式计算： 31G 31233331122FM V=180007641600550 H=M=17840015+7+； ， N； 0008400 N =1； N； 0005= N；买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 508=2000N； N； 764 N； 5505190N； N； 160013680N； 量引起回转离心力， N； 550； 量引起回转离心力， N； 16006=； N； 4848=； N； 430； 根据塔式起重机的总体尺寸及计算载荷，即垂直力 V，水平力 H 和力矩 M，按有关标准选择滚动轴承型号 转驱动装置的计算 回转机构的驱动计算包括回转阻力矩的计算及驱动电动机的计算 转驱动力的计算 塔式起重机回转时主要克服的阻力是回转支撑装置中的摩擦阻力据、风力阻力矩和回转惯性阻力矩，按下式计算： T=w+p 出现在回转启动和制动时， (1) 摩擦阻力据 滚动轴承式回转支撑装置在回转启动时产生的摩擦阻力据按下式计算： m ( 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 )( 式中 如表 示 ： 表 量摩擦系数 工况 球式回转支撑 交叉滚珠式回转支撑 回转启动 正常回转 0 和力矩 M 在回转支撑的滚动体上产生的发向压力绝对值总和， N； 当 e=(交叉滚珠式）和 e= (滚球式）时 N (e= (交叉滚珠式）和 (滚球式）时 (因为 M/V以， N 1 8 7 2 6 4 0 . 91 . 68 7 5 3 2 1 . 4 9 /1 . 52 . 2 8 22 . 2 8 2 球式 在回转支撑的滚动体上产生的法向压力绝对值总和，N; 式中 滚动体的形状和滚动体与滚道的接触角等因素有关。当接触角为 450 时，对滚球式取 2) 风阻力矩 阻力矩的计算公式： s 4433 (买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 式中 N A=2 ,C=502=600 N； N； 6.3 漏 =重 =C=n=1, q =250N/实 =(1 )A=50734 N N； A=50500N 4N； A=50 R m； 取 R=15m m； 取 7m 3R m； 取 6m 4R m； 取 m ）。 当 =90 时，起重臂架与风向垂直，最大的风阻力矩按下式计算： 4433m a x =60015+673427=； 当 从零变化到 90的过程中，风阻力矩也随着变化，其等效风阻力矩按下式计算： T =； (3) 回转惯性阻力矩 回转惯性阻力矩是由起升载荷、塔机回转部分和传动装置的旋转零件三部分质量产生的惯性力矩引起的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 kg kg kg kg 起吊物品绕塔式起重机回转的惯性阻力矩 ( =(78400+152)=kg 式中 N； Q=80008400 N； N； q=374； m； 取 R=15m r/ 取 n=t s，通常可取 t=3 6s. 塔式起重机回转部分的惯性阻力矩 ( kg 作用在电机轴上的机构传动部分的惯性阻力矩 因为作用在电机轴上的机构的转动惯量很小，可以忽略不计，所以这部分不计。但是在实际中这部分是要计算在内的。 (4) 坡度阻力矩 塔式起重机由于轨道铺蛇不平或者土壤地基的沉陷，导致其回转中心线与铅垂线成一夹角，从而产生坡度阻力矩。一般回转中心线与铅垂线的夹角很小，可以忽略 不计，当夹角很大时，应考虑坡度阻力矩。 动电机功率的计算 1初选电动机时，等效功率安下面的公式计算 9550( =9550买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 =kw =+ 式中 用行星齿轮传动时 =r/ 取 n=0.6 r/ 力耦合器的选用： 用条件和原则 在已知工作电机的额定功率选配液力耦合器，为了节约能源通常使液力耦合器与工作电机的额定功率接近相等或是要稍大一些 15。 (1)要使传动系统有高效率，应使液力耦合器的工作状况与原动机额定工作状况相等或是相近，以求的较高的效率。 (2)限矩形的液力耦合器的启动过载系数和最大过载系数都应小于电机力矩过载系数，否则起不到过载保护作用。 用方法 查表法：按工作电机额定转速和功率液力耦合器产品样本或是产品目录上查找相应功率的液力耦合器规格，液力耦合器样本（或是产品目录）均按液力耦合器额定转差率范围的 3%给出了额定功率范围 15。 按上述方法查找到了相应的液力耦合器的规格我 20 型限矩型的液力耦合器。 动器 (1) 制动器的结构尺寸 m 松闸弹簧： 30 54 N 26 87 N 工作长度 26 弹簧力 80 N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 电磁铁 吸力 30 N 杠