1起重机主起升机构设计

1、起重机主起升机构设计按照布置紧凑的原则采用图 A所示方案，采用双联尚且轮组按Q=10t查2表3-2-8取滑轮组倍率ih=3承载绳分支数：ih=3 z=6Z=zih=2X 3=6查2表3-4-11与3-4-12得选号为8217/2其质G=24627kg两动滑轮间距L=270mm若滑轮组采用滚动轴承当in=3查表23-2-11得滑轮组效率1 f X I X n n=0.98钢丝绳所受最大拉力:Sma：=QGo2ih h10000 24627=17.425KN2 3 0.98选择82171220吊钩组查表21-2-9得A为中级工作级别，查3表2-4中级工作类型(工作级别M)时安全系数n=6.0钢丝绳

2、计算破断为Sb:s=nx Sma6X 17.425=104.55KN查1表选用钢丝绳6X 19绳纤维芯，钢丝公称抗拉强度1850N/mrr光面钢丝，右交互捻，直径d=21.5mm,钢丝绳最小破断拉力Sb=324KN钢丝绳 6 X 19-21。5-1850-I-光-右交 GB1102-74 d=21.5mm滑轮的许用最小直径D> d(e-1)=21.5(30-D)=624mm式中系数e=30由2表2-4查得，由2表2选和滑轮直径D=630mmD=630mm滑轮 E 21.5 X 630- 140 Zbj80006.8 87卷筒直径 D_d(e-1)=21.5(30-1)=624mm由1表1

3、3选用D=630mr卷筒绳槽尺寸由1查表3-3-3槽距 D=630mm R=25mm绳槽半径R=12mm卷筒尺寸L=2（）Pi+Li=2（316 103兀 x 651.52 4） X25+270=1007mmZoZo=2L1L1 =A=270mmDOD0=D+d=630+21.5=651.5卷筒壁厚S =0.02D+（6 10）=0.02 X 630+（6 10）=19 23mm取 S =20mm卷筒壁压应力计算（T max=Smax1742534.85MPa5p10.02 7.025S =20mm许用压应为(T y= -130MPa1.5CT ymaxV (T Y故抗拉强度足够(T ymax

4、V (T y卷筒弯矩如选用灰铸铁HT20Q最小抗拉强度(T b=195mpa卷筒最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：M=SJ=SmaX=17415 X （四 270 ）=6421112.5N mm z2卷筒断面系数D4-D46304 -59043W=0.1-亠=0.1 X5770793.7mm3D630式中D卷筒外径 D=630mmD 卷筒内径 D i =D-ZS =630-2 X 20=590mm于是MwCT 1=6421112.5= 1.11MPaw 5770793.7合成应力G =；l；ymax =1.11 34.85 = 7.019MPaby式中许用拉应力二L二二195 = 48.75

5、MPan24(T 1 V (T L卷筒强度验算通过。故选定卷筒直径D=630mm,长度Z=1007mm卷筒槽底半径r=12mm槽距25mm起升高度16m倍率i h=3卷筒 A630 X 1007-12 X 25-16 X 3 左 zB 80002-87 t 1V t l 强度通过 计算静功率Kl (Q+G°)V (10000+246.27)"八N jO13.3=26.1kw102x60102X60X0.85式中n 机构总效率n =0.85电动机计算功率：NekdN =0.8 X 26.1=20.96kw式中系数kd由2表6-1查得，对于 MM级结构 N e=20.96kwK

6、d=0.75 0.85取 Kd=0.8查1附表28选用电动机 YZR315MS 2(25%)=72kwn1=725rpm GD2 d=34kg m2 电动机质量 G=1170kg 选电动机 YZR 315M 按照等效功率法求JC=2%所需的等效功率：Nx 一 k25 r Nj =0.5 0.87 26.1 =11.3535kw式中K25工作级别系数 6=0.5N x=11.3535kwr 系数，根据机构平均起动时间与平均工作时间的比重(t p/t g)查得。由2表 6-3，一般起重机构 tp/t g=0.1 0.2 取 tg/t p=0.1 由2图 6-6 查得 r=0.87 NV N由以上计

7、算结果 NvN，故初选电动机能满足热条件，电动机发热卷筒转 速验算通过。.vh13.3汉3/N i -19sr / minj Do 3.14 0.65减速器总传动比io 9725 =37 选减速器查1表附表35选ZQ-500-Unj 19.5-3CA减速器，当工作类型为中级 ZQ-500- H -3 （相当工作级别为M6级）时许多 功率M=12kw, i o=40.17,质量 G=345kg,主轴直径 di=50mm轴端 Li=85m（锥形） 实际起升速度V1 =V 上=13.3 413 =14.8m/min V 1=14.8m/minio37误差1v-v14 8133v_v 100% 二14

8、8 133 100% =11% ： ； =15%13.3实际所需等效功率 /d Q QNlNxV"4.4 =29：NC(25%72kWN； vNe(25%)由2公式(6-16)得输出最大径向力1Rmax(aSmax Gj) -R2式中 aSma>=2X 17425=34850 N=34.85KN式中 M=981 n=1.58=1.8由1附表29查得YZR-42-8电动机轴端为圆锥形 d=65mm l=105mm,从1附表 34查得ZQ-500减速器的高速轴为圆锥形 d=50mm l=85mm靠电动机轴端联器， 由1附表43选用CIZ3半联轴器，其图号为S139,最大容许转矩Mt

9、=3150Nm>M 值飞轮力矩（GD）=0.43kg m2 ,质量 G=23.2kg。浮动轴的两端为圆柱形d=45mm,l=85mm靠减速器轴端联轴器，由1附表 45选和© 300mm制动轮的半齿联轴器，其图号为S124,最大容许转矩Mt=3150Nm 飞轮力矩（GD2）t -1.8kg m2质量38.5kg为与制动器 皿=315/23相适应将S124 联轴器所需© 300mm制动轮修改为© 315应用，带© 315mm制动轮半齿联轴器图 号 S19 &起动时间tp38.2(Ma1 -MJ|C(gd2)(Go)Do-i n 一t p=1.1

10、35式中(GDjGDl (GD2)z =1.463 0.403 =1.8 = 3.668kg m2静阻力矩Mj(Q Go)D。2i(10000246.47) 0.65152 3 40.17 0.85= 328.8Nm平均起动转矩 Gj=4.56kN R ma>=vR R=20.5kN1只噺 二 1 (34.584.56)19.57kN : R=20.5kN2由2公式(6-17)得输出轴最大扭矩1MkaX=(0.7 0.8) YmaMCi 0 n o< M式中 Me =9750 Ne(25%)=9750 72 =981Nmn1725MnaX<M减速器输出轴强度足够7maX=2.

11、8n 1=0.95 M=26500NmMna=0.8 X 2.8 X 218X 40.17 X 0.95=1835Nm<M=26500Nm由以上计算所选减速器能满足要求，所需静制力矩412.0NmMz_KzMj=Kz=1.75(10000246.47)嗨 °.85j2ih -i'02 汉 3汉 40.17式中 kz=1.75由1附表选用YWZ 500/80制动器。其中制动转矩Mz=8001400Nm制动轮直径D=500mm制动器质量Gz=124.4kg半齿联轴器dZ3,图号S180高速联轴器计算转矩由2 (6-26 )式：M=n処|4=1.5 X 1.8 X 981=2

12、648.7NmM=1.5Me=1.5 X 981=14715Nm(10000 246.4) 0.651522(3 40.17)0.85= 1.13S725丨38.2(1471.5 981.1) ".15*3.668查2对于380t通用桥式起重机起升机构的t d=15see，此时tp>1s由2式（6-24 ）得制动时间nitz38.2( MC27252(3 40.17)1.15 3.668(1000024647) 20.651520.850.337s38.2(280 -23.5) I(3 40.17)t z=0.337s t訂=0.883sec t< t 。式中Mg Go)

13、D10000246.4)0.65s0.823.5N mj Zi nio2 3 40.17查1表 6-6 查得许用减速度 a< 0.2 a=v 1/t z, t z=0.883scc因为t<t z故合适、起重机小车的设计车轮最大轮压：小车质量估取 G xc=4000kg假定轮压均布11Pmax(Q Gxc)(10000 4000) = 3500kg =35000N4411车轮最小轮压PminGxc4000 = 1000 kg -10000N44初选车轮由附表17可知当运行速度<60m/min =10000 = 2517.6。工作级别 Qxc 4000为中级时，车轮直径DC=35

14、0mm轨道型号为18kg/m(P18)的许用轮压为3.49tPma=3.5t根据GB4628-8规定直径系列为DC=250,315,400,500,630mm,故初步选定车轮直径DC=315mm,而后校核强度车轮直径Dl=315mm材料ZG340-640,轨道P18强度验算：按车轮与轨道为线接触两种情况验算车轮接触强度， 车轮踏面疲劳计算载荷2 pmaxPminPc 二=23500010000 = 26667 N车轮材料ZG340-6.033S s=340Mpa, S b=640Mpa点接触局部挤压强度i ,Pc = kL =k3GC2 =0.132 157.530.96 1 = 30277

15、Nm30.473式中Ki&=0.181R吗号157590R " 157.5二 0.57由1表5 5查得 m 二 0.47, Pc1.Pc故通过根据以上计算结果选定直径 Dc=315mm勺单缘车轮标记为:车轮 DYLo 315GB4628 84摩擦阻力矩dM m = (Q Gxc) (k M ) p查附表19,由D=350mm,车轮组的轴承型号图为7518,据此选D=315mn车轮组轴承为7518,轴承内径和外径的平均值d = 90 216°125mm由1表7-1表7-3查得滚动摩擦系数k=0.0005，轴承摩擦系数M=0.02附加阻力系数B =0.2，代入上式得满载

16、时运行阻力矩0 125Mm(Qq =(1000040000)(0.0005 0.02)2 =49kg m=490Nm运行摩擦阻力PM m(q=0)Pm(Q £) = DDc/24900.31512= 3111NPm(Q=Q)=3111N当无载时M m(Q =0) 二Gx(k冷厂0 125= 4000(0.0005 o.。2 丁)2= 14kg m 二 140NmPMm(QT)Pm(Q=0 DDc/20=888.9NPm(Q=0)= 8889N电动机静功率:式中PjVc1000 m3111 451000 60 0.9x2.59kwPj= Pm(Q =0)满载静阻力n =0.9机构传动交

17、率m=1驱动电动机台数初选电动机功率N=kdNj=1.15X 2.59=2.98kw式中 kd=1.15由附表30选用电动机JZR-12-62 2Ne =3.5kw1 =910r/min(GD)d = 0.742kg m 电机质量 G=80kyf 等效功率电动机JZRz-12-6U 二 k25 r 叫=0.75 1.72 2.29 =1.92kw式中 k 25=0.75r=1.12由此可知Nk<N故初选发动机发热条件通过转轮转速VxCC Dc43.83.14 0.35=40.9rpm机构传动比ni910inc40.9由2表21-16选用ZSC-400-I-2减速器i0=22.4N中级=2

18、.8kw （当输入轴转速为1000rpm）可见N<N中级，实际运行速度VxC=吨=43.8签皿咖®误差；二基电二 43.8 - 43.46 100%= 0.77% ： 15%合适Vxcv43.8实际所需电动机静功率1N = Nj 空 勺凶4349 =2.27kw ： Nej j Vxc43.8所选电动机减速器均合适起动时间tG375(mMa _M j)(m c(GD)2)1(Q Gxc)D：2i°n式中 n 1=910rpm m=1mq1.5mc=1.5 975N(JC25%)n (25%)十975盏磁© m当满载时运动静力矩Mj (q =q)=Mm(Q &

19、#163;).1ion4922.4 0.9=2.43kgf .m当无载时运动阻力矩Mj (Q =0)二Mm(Q 0)i°n1422.4 0.9二 0.694kgf .m初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩2 2 2(GD )z (GD 人机构总飞轮矩C(GD2)1 =C(GD2)d (GD2)z (GD2)i I=1.15x(0.142+0.26)=0.466kgf.m2满载启动时间q(Q=Q)二91037.5(1 5.62 -2.43)0 466 +(10000 +4000)°.352 22.40.9=3.24SEC无载启动时间910, c A" 4000 0.35T

20、q(Q=0)=h |1 H 0.466 十2 =0.76sec37.5(1 X5.62 0.694)22.4><0.9 一由1表7-6查得当VXc=30 60m/min时tq推荐值为 5 6sec t q>t q(Q=Q故所选电动机满足快速起动要求起动状况减速器传递的功率N=PdVxc'102 60 m'式中 Pd=R+Fg=R+Q GxcVxcg60tq(Q虫)“c (10000 +4000)43.46 “c 小 r、丄苗甘卄=280+=606.9kgf 、计算载何9.81 況 60 江 3.25m -运动机构中同一级传动减速器个数 m =1606.9 43

21、.46因此 N=4.9kw102汉60汽0.9汉1所用减速器的N中级=2.8kw<N,如改选大一号则中心距将有 400增至600mn相差太大考虑到减速器又一定过载能力(如N轻级=6.0kw>N,故不再变动。因为起重机系室内使用的，故坡度及风阻力矩均不计。故在无载起动时，主 动车轮上轨道接触圆周切向力：GxcT(q=o)=g亠60tq(Q =0)dP2(k +4d )阳K + 2Dc/2400043.4698.1 60 0.762000(0.0005 0.020.125)2.0 2000 0.00050.35/2=445.1kgf车轮与轨道粘着力F(q=0 =Rf=200x0.2=4

22、00kgf<T(q=°)故可能打滑解决的办法是在无载起动时增大起动电阻延长起动时间满载起动时，主动车轮与轨道接触的圆切向力"9亠®K即PKg°0tq(0)Dc/2=(10000+ 4000L： 44.67 7°00(0.0005 +。血罟)2 + 7°007.0005=9.8160 3.240.35/2=355.9kgf车轮和轨道粘着力F(q=q =Rf= ( 10000+4000 /2 x 0.2 = 1400kgf>T(q=q)故满载时不会打滑，因此所选电机合适由1查得对于小车运行机构的制动时间tz>3 4sec

23、取tz=3sec。因此所需制-375tz-J(Q GJk2_1i 0动力矩2mc(GD2) +(Q+Gxc)Dcmc(GD » 十二i 0910375 % 31 0.466.(100004000) 0.35222.420.9=1.88kgf由7表23-25选用Jwz-200/100制动器，额定制动力矩 Mz=4kgf.m考虑到所取制动tz=3sec与起动时间tq=3.25sec很接近并已验算不打滑条 件，故略去制动不打滑条件的验算（1）机构高速轴上全齿联轴器的计算扭矩Mjs= M ni =2 一等效系数ni =2 -安全系数Mi 相应于机构Jc%值的电动机额定力矩折算到高速轴上力矩M

24、i =975叫=975 竺山910由2图33-1查电动机JZR2-12-6两端伸出轴为圆柱形 d=35mml=80mm及 d' =35mm l ' =87mm由 2表 21-15 查得 ZSC-400减速器轴 端圆柱形的的的d1=30mm里l=55mm故从7表21-11中选一个全齿联轴 器Cl联轴器YA35.其最大允许扭矩Mma=71kgf.m，飞轮矩GD）i=0.72kgf.m 2JA30重量 Gz=71kgf。高速轴端制动轮，根据控制器 JZW-200/100,由7表23-59选用制动 轮 200-Y35，Q/ZB118.2（Y）,飞轮矩（GD） z=0.14kgf.m 2

25、；重量=11kgf。以上两部分飞轮矩之和原有关计算不需要重新计算。（2）低速轴的计算扭矩1 1 “ 1Mj，sMjs i；由2表21-15查得ZSC-400减速器低速轴端为圆柱形 d=65mm=85mm 由2表19-4查得主动轮的伸出轴端为圆柱形 d=65mm l=l85mm。故从7 表21-11中选四个半齿联轴器ClZ 3联轴器YA50A65最大允许扭矩M ma=315kgf.m>M1js（标记中分子数且表示浮动轴端直径）1）疲劳验算 低速浮动轴的等效扭矩Mei 13.75M= j 1 _ i 0 二1.422.4 ： 0.9 二 52.92kgf .m式中g=1.4等效系数由上节已取

26、浮动轴端直径d=50mn其扭转应力M in=-W=211.7kgf/cm20.2 53浮动轴载荷变化为对称循环（因运行机构）反转扭矩值相同允许用扭转应力丄二竺丄，377.1kgf/cm2nI 2.51.4式中材料用 45 钢G=6000kgf/cm2', G=3000kgf/cm； -1=0.22. 6=0.22x600022=1320 kgf/cm , s=0.6,:s=0.6x3000=1800kgf/cm .K=KxKm-考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数，参数起升机构计算取k=2.5ni=1.4-安全系数查表2-21得因此n< -1k疲劳验算通过2）静强度计算静

27、强度计算扭矩Mii =cII Meii0" =2.25X 3.75 X 2 2式中-动力系数'cII=2.25扭转应力T maxMii85050.2 532=340.2kgf / cm许用扭转剪应力!- Ii18001.4=1286kgf /cm2因此<ii静强度验算通过max< II强度计算通过浮动轴径：d1=df（5 10）=55 60mm取 d1=60mm浮动轴 d=50, d仁60三、起重机大车的设计跨度22.5为中等跨度，为减轻重量决定采用本书图6-1a的传动方案按照图6-4所示的重量分布计算大车车轮的最大轮压和最小轮压Gg=G-G Lc满载时，最大轮压

28、ma"6.9KNp G - GxcQ Gxc L - C42 L240 -401004022.5 -1=116.9KN4222.5空载时，最小轮压m GGxc 丄 Gxc 1240 40 丄 401Pminxc xc51KN42 L 4222.5车轮截面的计算载荷2P + P2 汇716 9+51Pe =2Pmax 4 =. -94.93KN3 3车轮材料采用ZG340-640 （调质），Cb=700mpa G=380mpa由附表18选择车轮直径D=800mr由1表5-1查得轨道型号为QU70按车轮与轨道为点接触和线接触两种情况来验算车轮的接触强度点接触局部挤压强度验算R24002P

29、e''=k2 2C1C2 =0.1812 0.95 1 -282650Nm0.46式中 k 2-许用点接触应力常数（N/mm）由1表5-2取k2=0.101R-曲率半径R=400mmm-由轨顶和车轮的曲率半径之比（r/R ）所确定的系数m=0.46C1-转速系数C2-工作级别系数 当M5级时C2=1 Pe” >Pe验算通过Pe' >P验算通过>Pc 故验算通过线接触局部挤压强度验算Fek1deLC1C6.6 800 70 0.95 1 =351120N式中ki-许用线接触应力常数ki=66L_车轮与轨道有效接触长度l=70mmD e-车轮直径C 1,C

30、2同前Fe' >Fe故验算通过摩擦总阻力矩Mm 二-(Q G)(K 厂二亍)由3查得De=800轮轴型号为7520，轴承内径和外径的平均值为1001502= 140 mm由1表 7-1 表 7、8 查得，滚动摩擦系数k=0.00006m,轴承摩擦系数=0.02附加阻力系数一：=1.5代入上式得当满载时的的运行阻力力矩Mmg(Q G)(K 4 =1.5(10000040000)(0.0006 0.2 14)2 2=1020N.M运行摩擦阻力Pm(Q =Q)M m(Q £)De/21020 =4080N0.5/2当空载时M m(Q £)-7.5 240000(0.

31、0006 0.02=720N.m2电动机静功率NjPjV1000 m4080 116.81000 60 0.95 2二 4.18kw式中Pj=Pn(Q = Q-满载运行时的静阻力M=2- 驱动电机台数=0.95-机构传动效率初选电动机功率N=k dN=1.3x4.18=5.434kw电动机JZR2-22-6两台式中k d-电动机功率增大系数k d=1.3N4=7.5kw,i=930r/mi n.由附表 30 选用电动机 JZR2-22-6, (GD2) d2.电动机质量为 115kg等效功率N<*5 N=0.715 x 1.3 x 2.63=4.0755kw式中K>5- 工作级别数

32、-由1按起重机工作场所得t q/t g=0.25查得=1.3由此可知N<N,故初选电动机发热通过电动机发热验算通过车轮转速Vde116.8nc 一46.4 /minXdc兀汇0.8机构传动比nc93046.4=20.04查附表 35 选用两台 ZQ-400-V-421.6Hi； = 20.49 N=11.7kw减速机两台实际运行速度=斗=116.8i020.0420.49= 114.25 /min误差V 如 二口68 114.25 二 0.035 100% =3.5% < 15% 合适 Vdc116.8实际所需要电机静功率N j' = N j V =4.18 114.25

33、二 4.02kwVdc116.8因为N' <N故所选电动机减速度均合适起动时间tqMc(GD2)138.2(mMq -M j) I+ (Q+G)Dji'2式中n i=930minm=22 5M q= 1.5 Me =1.5 955054N.m930M e= 9550 NeJc25%)J c25%寸电动机额定扭矩1( Jc25%)满载时的静阻力矩M j (Q =Q)M m(Q zQ)102020.49 0.95空载运行时的静阻力矩M i (Q =0)M m(Q z0)72020.49 0.95= 37N.m初步估算高速轴上联轴器的飞轮矩(GD2)xl+(GD)l2机构总飞轮

34、矩(高速轴)(GD) i =(GD) d+(GD) l +(GD) xl 满载起动时间tq(Q zQ)=93038.2(2 54 -52.41.15 0.887丄(10000 +24000)汉0.52220.49*0.95=9.025空载起动时间tq(Q =S)9302 1.15 0.6138.2(2 54 -37)|24000 0.5220.49 0.95= 5.195由2知起动时间在允许范围(8 10s)之内，故合适。起动工作下减速器传递功率MdPMc'1000 m'式中Q GVdc'60tq (Q =0)= 4080 (10000 24000)114.2560 9

35、.02=11257Nm '-运行机构中同一级传动减速器的个数m =2因此Nd11257 114.251000 60 0.95 2=11.2kw所先用减速器的NJ c25%=11.7kwM故合适因为起重机在室内使用，故坡度阻力及风阻力均不予考虑。以下按三种工况进行验算1)两台电动机空载时同时起动RfG/g Vdc'/60tq(Q卫)P2(K 号厂 P>k /De/2-n2式中 P1=Pw/ +Rax' =51000+69000=120000N-主动轮轮压P 2=P=120000-从动轮轮压f=0.2-室内工作粘着系数2=1.05 1.2-防止打滑安全系数120000

36、0.2n24000 116.8/60 5.1912000(0.00060.2 °)1.5 120000 0.0006 /0.8/2=3.9n>n 2故两台电动机空载不打滑2)事故状态当只有一个驱动装置工作，而无载小车位于工作台的驱动装置这一边时则P1 f-JF2(k)0 +Rk2-n2g60tq(Q z0)De/2式中P1=Pnax' =69000N-工作的主动车轮轮压P 2=2P' +Pmax=2x51000+69000=171000N-非主动轮轮压之和t q(Q=0)'- 一台电动机工作时空载起动时间tq(Q)1.15 0.6139.2(54 -37

37、) |24000 0.82220.49 汉 0.9569000 0.2171000(0.006 0.02= 20.15S24000 20.15晋)1.5 69000 0.006= 3.740.8/2n>n 2故不打滑3）事故状态 当只有一个驱动装置工作，而无载小车远离工作的驱动装置 这一边时，则R=P'min=51000N巳二 2P'max P'min 二 2 69000 51000 = 189000Nt'qg卫)=20.78s与第2种工况相同2.64510007.21169189000(0.006+ 0.002x吐月.5 + 5100 0.0062400

38、0 丨16.9 . 260 汉 20.15s0.8/2> 2故也不会打滑，起动不打滑验算由1取制动时间tz=5s按空载计算制动力矩，即 Q=0代入1的（7-16 ）式 现选用两台YWZ200/23制动器，查附表15得其额定制动力矩Mz=112N.m 为避免打滑，使用时需将其制动调至 以下。1Mz =m'j +m38.2)+止"式中 M'j fpJDc 一 (480-1920)°.8 0.952认2 20.49=Pp二 0.002 G= 0.002 240000 = 480N-坡度阻力d014G(k )240000(0.006 0.02)221860NDc/20.8/2m=L-制动器台数，两套驱动装置工作Pmmin丿一18.7 +930 厂 1.15961 + 240009叮°.9弄38.2 5 |L20.492j 考虑到所取的制动时间ts=tq(Q=0，在验算起动不打滑条件时已知是足够 安全的，故制动不打滑验算略。根据机构传动方案，