4起升机构计算(10.01)解析

1、桥（门）式起重机起升机构设计计算1 范围本标准规定了电动桥式（或门式）起重机起升机构设计计算的要求，计算步骤，计算方法和公式及其相关计 算参数的选取，标准还提供了Excel 电子表格的计算书，设计者输入初始参数及选定相关计算参数并输入后,按程序自动完成计算。本标准计算主要针对本企业常用起升机构结构型式，对其它类别起重机或其他结构型式的起升机构的设计计 算可参照应用。本标准相关内容符合 GB/T3811 2008 起重机设计规范。起升机构设计计算包括：a）钢丝绳选择计算b）卷绕参数选择计算c）电动机选择和校核计算d）减速器选择计算e）制动器选择计算f）选择联轴器g）传动零部件验算h）钢丝绳卷绕时

2、的偏角验算i） 验算下降制动距离2 起升机构计算初始参数设计计算首先应提供起升机构设计的初始参数，包括：Q额定起重量，单位（t）V 起升速度，单位（m/min）H起升高度，单位（m）机构的工作级别机构的接电持续率，JC 值未能提供接电持续率时，但已知机构工作级别的，可按下表选择电动机的接电持续率起升机构工作级别电动机等效接电持续率JC%M1M3V25M4M525M640M7M860设备使用环境温度，单位（C 设备使用地点海拔高度，单位（m）3 钢丝绳选择计算3.1 计算总起重量Gt，单位（t），按下式计算：Gt= Q + Gj+ Gs式中：Q额定起重量，单位（t），已提供；Gt吊具重量，单位（

3、t），设计提供或估算;Gs钢丝绳重量，单位（t ）,设计提供或估算，当 H 68 8 10 10 12 12 14 14 16 16 1818 20 20 22 22 24节距标准槽101214161820222527t加深槽111316192124262932钢丝绳直径 d 24 26 26 28 28 30 30 32 32 34 34 3636 38 38 40 40 42节距标准槽293234363840424547t加深槽343739424447505255n 钢丝绳绳槽所需圈数，按下式计算，并取整数值:1000 H irn一rh n2兀（Dt+d）H 起升高度，单位（m ）；Dt卷

4、筒直径，单位（mm）;d 钢丝绳直径，单位（mm）;ir卷绕倍率。以上参数均已确定。n1缠绕安全圈，规定2,取 2.53;Dt,单位（mm），71080090010001120125019002000 2120224023602500Dt+ddn2起升最高点绕绳余量，规定1 圈。4.2.2 固定钢丝绳所需长度 L1，单位（mm）,设定，按钢丝绳压板绳槽间距选取或取2t;4.2.3 单股绳在卷筒上卷绕及固定的长度L ,单位（mm）,按下式计算:L= Lo+Li4.3 确定滑轮直径4.3.1 所选滑轮最小直径 Di min，单位（mm），按下式计算：Dl min=dX（ J|-1）式中：d 所选定

5、钢丝绳直径，单位（ mm）;Ji滑轮卷绕直径（Di+d ）与钢丝绳直径 d 之比的规定值，按下表选取工作级别M1M2M3M4M5M6M7M8旋转钢丝绳12.51416182022.42528不旋转钢丝绳1416182022.4252831.54.3.2 根据计算的最小直径及构造要求确定滑轮直径滑轮直径应符合标准值，滑轮标准直径如下所列:3154005006307108004.3.3 计算滑轮实际轮绳直径比Jl，按下式计算：5 电动机选择和校核计算5.1 计算电动机静功率 Pj，单位（kW）,按下式计算：GXVp.=j6.12xzdX.XdXp式中：Gt总起重量，单位（t），已确定；V起升速度，

6、单位（m/min ）;已确定；Zd驱动电动机台数（折算），设定；注：对下述起重机的起升机构，选择其电动机功率时，应考虑：a） 抓斗起重机：如设计的钢丝绳卷绕系统能使闭合绳和支持绳的载荷接近平均分配，则闭合绳机构和支持绳机构电动机功率各取为总计算功率的 66% （计算可取 Zd=1.52）;当采用直流调速或交流变频调速，能实时监控并保证抓 斗闭合终止时支持绳与闭合绳载荷准确相等，各机构电动机功率可取为总计算功率的55% （计算可取 4=1.82）。b） 铸造起重机：起升机构中采用有刚性联系的两套驱动装置双电机驱动时，每台电动机的功率不小于总计算功率的 60%（计算可取 乙=1.67）;当要求用一

7、台电动机驱动满载工作一个循环时，每台电动机的功率在工作级别 M7 时不小于总计算功率的 66% （计算可取 Zd=1.51 ），在工作级别 M8 时不小于总计算功率的 62% （计算可取 Zd=1.61）;采 用行星差动减速器双电机驱动时，每台电动机的功率不小于总计算功率的50%（计算取 Zd=2）。邛一卷筒传动效率，已确定；邛一滑轮组传动效率，已确定；n减速器传动效率，按下式计算：.=0.9751I所用减速器级数，设定。0.975 为单级减速器传动效率。计算电动机修正静功率 Pj，单位（kW）,按下式计算：Di，单位（mm）,9001000112012501400JIDI+dPj= Kh %

8、 XR式中：Kh海拔高度系数，根据设备使用地点海拔高度按下表选取;海拔高度 m1000150020002500300035004000海拔高度系数 Kh1.001.031.061.111.161.121.30Kt环境温度系数，根据设备使用环境温度按下表选取;电动机绝缘等级E、B、FH工作环境温度 CV40 40 50 50 60 40 50 50 60环境温度系数 Kt1.001.121.250.901.005.2 选择电动机所选电动机在产品技术参数表中与所计算机构的工作方式和接电持续率JC%相对应的功率，应不小于该电动机计算（修正）的静功率Pj。选用电动机功率时电动机工作方式一般按S3;对作

9、业次数频繁的料场抓斗和磁盘起重机及冶金起重机按S3选电动机时，电动机实际功率应较大的富裕于计算功率，或按构，如水电站用的桥式或门式起重机以及特殊用途的慢速起重机等，起升机构电动机完成一个工作循环的周期, 其平均运转时间往往超过 10 分钟，选用电动机功率时应按工作方式S2。确定所选电动机的型号、转换为基准值功率（S3 40%时）Pn,单位（kW ）、并确定相应的额定转速nm,单位（r/min ）,电动机最大转矩倍数入m，电动机转动惯量 Jd，单位（kg m2）,和输出轴端尺寸 dxL，单位（mm）。5.3 电动机过载校验按下式验算:式中：Pj电动机静功率，单位（kW）,已确定；Hg考虑机构过载

10、和电压损失的系数，按下表选取:绕线转子异步电动机和笼型异步电动机Hg=2.5变频异步电动机Hg=2.2直流电动机Hg=1.4Pn所选电动机功率（S3 40%时），单位（kW）;入m所选电动机最大转矩倍数，已确定。注：当铸造起重机有两套驱动，要求用一台电动机驱动满载工作一个循环时，则按下式验算:Pn -6 标准减速器选择计算本计算适用 QJ 系列标准减速器，其它类型可参照采用。6.1 计算所需传动比j,按下式计算：S4 选取；对于起升速度慢且起升高度大的起升机Pn -HgPjZdZd驱动电动机台数（折算），工作级别M7 时 Zd=1.51,工作级别M8 时 Zd=1.61。二x(Dt+d)xnm

11、1000 X/Xir式中：Dt卷筒直径，单位（mm）;d钢丝绳直径，单位（mm）; nm电动机额疋转速，单位（r/min）;V 起升速度，单位（m/min）;ir卷绕倍率。以上参数均已确定。6.2 计算减速器所需承载的当量功率Pg,单位（kW）,即相当工作级别 M5，在减速器高速轴公称转速（一般为电动机同步转速）下承载的功率，按下式计算：GtXVP =-g6.12XjXdXpxZjXKj式中：Gt总起重量,单位（t）；V 起升速度，单位（m/min）;n卷筒传动效率；卬一滑轮组传动效率；n减速器传动效率；nm电动机额定转速，单位（r/min）；以上参数均已确定。乙一并列传动减速器台数，设定；K

12、j等效工作系数，按下表选取；工作级别M3M4M5M6M7M8等效工作系数 Kj1.251.121.000.900.800.716.3 选择标准减速器 根据减速器产品系列标定的功率选择减速器，所选减速器的速比应等于或尽可能接近计算所需的减速器传动比j,而且对应减速器高速轴转速（即电动机转速nm）所传递的功率，应等于或略大于计算所需的功率 Pg。确定所选减速器的型号、传动比ij、承载功率 Pg,单位（kW）、许用输出扭矩Mj2，单位（Nm），和输入、输出轴端尺寸dxL,单位（mm）。6.4 验算实际起升速度 Vm,单位（m/min）,按下式计算：、,兀X（Dt+ d）XnmVm=-m1000XjX

13、ir式中：Dt卷筒直径，单位（mm）；d钢丝绳直径，单位（mm）；nm电动机额定转速，单位（r/min）；ij减速器实际传动比；ir卷绕倍率。以上参数均已确定。必要时可将实际起升速度 Vm值作为起升速度 V 重新验算的电动机功率Pj。6.5 计算卷筒转速nt,单位（r/min）,按下式计算：nmXnt=打式中：nm电动机额定转速，单位（r/min ）；ij减速器实际传动比。x电动机实际转速与额定转速之比：以上参数均已确定。9.1.2 电动机轴传递扭矩（按载荷情况I类）Md，单位（Nm），按下式计算:7 支持制动器选择计算7.1 计算所需制动力矩 Mz,单位（Nm），按下式计算:9.8 G （D

14、td）心：d pMzj2xixij式中：Gt总起重量，单位（t）;Dt卷筒直径，单位（mm）；d 钢丝绳直径，单位（mm）;n卷筒传动效率；n滑轮组传动效率；n减速机传动效率； ij减速器实际传动比； ir卷绕倍率。以上参数均已确定Kz制动安全系数，按下表规定选取;机构工作状况安全系数 Kz一般起升机构（通常为M5 级及其以下级别） 1.50重要起升机构（通常为M6 级及其以上级别） 1.75 ；起吊危险物品采用一套驱动装置两个制动器1.25多套制动器（每个制刚性联接的两套驱动装置四个制动器1.10动器的安全系数）行星差动减速器联接的两套驱动装置四个制动器1.757.2 选择制动器根据制动器产

15、品系列标定的制动力矩选择制动器，所选制动器标定的制动力矩应大于计算所需的制动力矩 Mz 频繁制动的制动器，在同一档制动力矩的各个制动器中，宜选用制动轮较大的制动器。确定所选制动器的型号及所标定的制动力矩Mz,单位（Nm）。8 选择联轴器根据构造要求及被连接轴的轴头形式和尺寸选择联轴器，当同时有几个型号均能满足被连接轴的轴头尺寸时,初选时宜选用中间的型号。8.1 确定电动机轴的联轴器型号、许用转矩MLd，单位（Nm），及联轴器转动惯量 JL，单位（kg m2）；8.2 确定卷筒轴的联轴器型号及许用转矩MLt，单位（Nm）。9 传动零部件验算 9.1 传递扭矩计算2 X1000XdXp9.1.1

16、卷筒轴传递扭矩（按载荷情况I 类）Mt,单位（Nm），按下式计算:Mt=ZsXSmax(Dt+d)式中：Smax钢丝绳最大工作静拉力NZs单个卷筒绕入钢绳数Dt卷筒直径，单位（mm)；D 钢丝绳直径，单位(mm)；巾卷筒传动效率；滑轮组传动效率；以上计算参数均已确定MtMdijj式中：n减速器传动效率；ij减速器实际传动比；以上计算参数均已确定9.2 验算减速器输出轴扭矩，应满足下式：MjEMj2式中：Mj2减速器输出轴允许扭矩(对应工作级别Mj减速器输出轴计算(等效)扭矩，单位R”M、ZtMi=xjK-ZjjMt卷筒轴传递扭矩，单位(Nm);Kj减速器等效工作系数。 乙一卷筒个数；乙一并列传

17、动减速器台数。 以上计算参数均已确定。9.3 验算联轴器传递的扭矩9.3.1 电动机轴联轴器，应满足下式：MLd兰MLd式中：MLd电动机轴联轴器的允许扭矩，单位(Nm)，已确定；MLd电动机轴联轴器的计算扭矩，单位(Nm)，按下式计算：MLd =KLdMdMd电动机轴传递扭矩，单位 (Nm)，已确定；KLd计算系数，与工作级别、联轴器重要性及所连接轴有关，一般为1.33.1,对齿轮联轴器可按下表选定工作级别wM3M4M5M6重要程度系数 k11.8 (起升机构)女装偏差系数 k21.25 （偏角w0.5）工作级别系数 k311.11.21.3计算系数 KLd=k1 Xk2k32.252.52

18、.739.3.4 卷筒轴联轴器，应满足下式：MLt兰叭式中：MLt卷筒联轴器的允许扭矩，单位(Nm)，已确定；MLt卷筒轴联轴器的计算扭矩，单位(Nm)，按下式计算：MLt= KLtMtMt卷筒轴传递扭矩，单位 (Nm)，已确定；KLt计算系数，与联轴器形式、工作级别、联轴器重要性及所连接轴有关，一般为 1.33.1 ,对 WZL 型卷筒联轴器可按下表选定工作级别wM5M6M7M8计算系数 KLt1.251.41.61.80对齿轮联轴器可按下表选定工作级别wM3M4M5M6重要程度系数 k11.8 (起升机构)M5 ),单位(Nm);(Nm)，按下式计算:9.4 电动机传动轴临界转速验算对转速

19、超过 400r/min 的长传动轴，应验算其临界转速，并满足下式:n.ncrnm 1.2式中：nm电动机额疋转速，单位（r/min ）,已确疋；ncr轴的临界转速，单位（r/min ）,按下式计算:8dW+ dfncr=1.21X108x-2一dw轴外径，单位（mm）;dn空心轴内径，单位（mm）;Lz轴的支点间距，单位（mm ）。以上传动轴参数设计设定10 钢丝绳偏斜验算10.1 钢丝绳绕入或绕出卷筒的最大偏角（钢丝绳中心线与卷筒轴垂直平面间的夹角），单位（）；钢丝绳绕入或绕出滑轮的最大偏角（钢丝绳中心线与滑轮轴垂直平面间、亦与滑轮绳槽间的夹角工作级别系数 k311.11.21.3计算系数

20、KLt=k1Xk2*32.252.52.731.25 （偏角w0.5）安装偏差系数 k2工.ma）Y，工单位（）,可如图按下表所列公式计算:钢丝绳顺绳槽方向偏斜时取asi o,钢丝绳逆绳槽方向偏斜时取asiv0。axi-下极限位置时卷筒绳槽与吊具滑轮绳槽偏距，单位（mm），可按下式计算:i000H xir3xi= asi+xt二(Dt+d)H 起升高度,Dt卷筒直径单位（m）;，单位（mm）;d 钢丝绳直径，单位（mm）; ir卷绕倍率。t卷绕节距，单位（mm ）。 以上参数均已确定。a2上极限位置时吊具滑轮与上滑轮或平衡杆吊点最大偏距，单位（mm）,设定;Hi上极限位置时卷筒至滑轮中心高度，

21、单位（mm）,可按下式计算：出=0 h2- h3H2下极限位置时卷筒至滑轮中心高度，单位（mm）,可按下式计算：卷绕对象吊点位置偏斜方向偏角卷筒上极限逆绳槽sitan(asi/ Hi)asiv0顺绳槽s2asi0下极限顺绳槽x2tan，(axi/H2)滑轮上极限Ytan伦/出）偏角位置注计算式式中：asi上极限位置时卷筒绳槽与吊具滑轮绳槽偏距，单位（mm）,设定;式中：卷筒绳槽的螺旋升角，单位（），按下式计算:HH 68 8 10 10 12 12 14 14 16 16 18 18 20 20 22 22 24槽深标准槽3.03.54.04.55.56.06.57.07.5hs加深槽5.06

22、.07.58.59.5111213.514.5钢丝绳直径 d 24 26 26 28 28 30 30 32 32 34 34 36 36 38 38 40 40 42槽深标准槽8.09.09.510.010.511.512.013.013.5hs加深槽16.017.018.019.020.021.023.024.025.0钢丝绳直径 d 68 8 10 10 12 12 14 14 16 16 18 18 20 2022 22 24卷筒槽半径 Rt4.35.56.57.5910111213钢丝绳直径 d 2426 26 28 28 30 30 32 32 34 34 36 36 38 38

23、40 40 42卷筒槽半径 Rt141516171819202123Rt绳槽半径，单位（mm）,根据钢丝绳直径 d 设定，&=（0.530.6）d，卷筒绳槽标准半 径列于下表：10.4 钢丝绳卷入滑轮允许偏角丫 ，单位（），按下式计算:I I - tan12 tan r! . Did；hi-0.5 d式中：d钢丝绳直径，单位（mm）;Di滑轮直径，单位（mm）;以上参数均已确定3滑轮绳槽倾角。设定，标准轮槽3i=22.5 o;hi滑轮绳槽深度，单位（mm）,根据钢丝绳直径 d 设定。钢丝绳直径 d81212 1414 18162420 3026 3832 48滑轮绳槽深 hi17.52

24、2.527.535455570标准绳槽深度列于下表11 验算下降制动时间和距离 必要时需验算采用机械式制动器下降的制动时间和距离。11.1 计算采用机械式制动器满载下降制动时间tz，单位（S）,按下式计算:tznk(JdJLJZ) JQ Z 9.55叫_MQ)式中:n满载（额定载荷）下降且制动器投入有效制动转矩时的电动机转速r/min，按下式计算:m nmnm电动机额定转速，单位（r/min ），已确定；P制动器投入有效制动转矩时的下降速度与额定起升速度之比，设定；一般正常制动时，取尸 1.1当需要验算超速保护制动时，按整定值（1.251.4）V,取p=1.381.54验算时也可按实际可能出现

25、的情况取值Jd电动机转子的计算总转动惯量，单位（kg m2）,按下式计算：IJd -ZdJdJd电动机转子的转动惯量，单位（kg m2）,已确定；Zd机构采用电动机台数，已确定；JL电动机轴上联轴器的计算总转动惯量，单位（kg m2）,按下式计算：IJL二ZLJLJL电动机轴上联轴器转动惯量，单位（ kg m2），已确定；ZL电动机轴上联轴器的套数，设定；Jz电动机轴上制动轮的计算总转动惯量，单位（kg m2）,按下式计算：Jz二ZzJzJz电动机轴上制动轮（盘）的转动惯量，单位（kg m2）,采用制动轮时可按下表根据制动轮直径设定:制动轮直径mm100160200250315400500630710800转动惯量2kg m0.010.030.20.280.60.75251016.75Zz电动机轴上制动器的套数，设定；k其他传动件的转动惯量折算到