QTZ40塔式起重机总体及起升系统的设计（有cad图+文献翻译）

毕业设计(论文)课题名称QTZ40塔式起重机总体及起升系统的设计机械设计制造及其制动化 11.1塔式起重机概述 11.2塔式起重机的发展趋势 1 12.1概述 22.2总体设计方案的确定 22.2.1金属结构 22.2.2工作机构 2.2.3安全保护装置 2.3总体设计原则 2.3.1整机工作级别 2.3.2机构工作级别 2.3.3主要技术性能参数 2.4平衡臂与平衡重的计算 2.5起重特性曲线 2.6塔机风力计算 2.6.2工作工况Ⅱ 2.6.3非工作工况Ⅲ 2.7整机的抗倾翻稳定性计算 2.7.1工作工况I 2.7.2工作工况Ⅱ 2.7.3非工作工况Ⅲ 2.7.4工作工况IV 45 3.1起升机构的形式 3.2确定起升机构滑轮组倍率 3.3钢丝绳的选择 3.4确定卷筒的尺寸 3.5选择电动机 3.6计算传动比，确定卷筒直径 3.7校验卷筒 3.8选择滑轮 3.9选择减速器、制动器、联轴器 3.10电动机及起升机构起、制动时间校验 4.1吊钩组的形式 4.2吊钩的形式 4.3吊钩计算 4.4吊钩横梁计算 3摘要塔式起重机作为建筑施工的主要设备，在建筑等行业发挥着极其重要的作用。塔式起重机属于臂架型起重机，由于其臂架铰接在较高的塔身上，且可回转，臂架长度较大，结构轻巧、安装拆卸运输方便，适于露天作业，因此大多数用于工业与民用建筑施工。塔式起重机是为了满足高层建筑施工、设备安装而设计的新型起重运输机械，QTZ40塔式起重机是由建设部长沙建设机械研究院设计的新型建筑用塔式起重机，该机为水平臂架，小车变幅，上回转自升式多用途塔机。本设计的题目是固定式QTZ40塔式起重机起升系统的设计。QT40塔式起重机有多种形式，此次设计的形式为上回转液压顶升自动加节，可随着建筑物的升高而升高，固定式高度为36米，在附着状态下可达到100米，其工作幅度为50米。本设计书主要包括四部分：第一部分主要是对现今国内外塔式起重机的发展现状、趋势以及QTZ40塔式起重机特点、应用场合，做了一个简要的概述；第二部分是QTZ40塔式起重机总体方案的选择及总体设计计算过程；第三部分是起升机构设计和计算；第四部分是吊钩组的设计。4Asanimportantfacility,thetowercraneplaysanimportanttowercranebelongstothearmracktypecrane.Itsarmishingedontmayrotate.Ithaslongerarm,dexterousstructure.What'smore,itiseasytobeassembled,disassembledandtransported.ItissuitableforthTowercranesaretomeethigh-riseconstructionbuilding,equipmentinstallationanddesignasanewtypemachineryofliftingtransport.TheQTZ40towercranesarenewtowercranesdesignedbyChangshaInstituteoftheMinistryofConstructionMachineryusedinconstructionbuilding.Theaircraftishorizontalboom,trolleyluffing,onthebackordecantedfromthetower-typemulti-purposemachines.ThedesigntopicisthestationaryQTZ40towercranesTherearemanykindsofQTZ40towercrane.Theformofthisdesignisasbelow.Withanupperrotatinghydraulicpressureproppingsystem,themachinecouldaddheightautomaticallyandthusrisewiththebuildingascension.Thestationarytypeis36meterhigh;itcouldreachtheheightofhisdesignbookmainlyincludesfourparts.ThefirstpartsummarizedthedevelopmenttendencyoftheTowercraneinbothourcountryandabroad,aswellasthecharacteristicandapplicationoccasion.Tchoiceandthesystemdesigncomputationprocess;tcomputationofliftingmechanism;andthelastisthedesignofthehookgroup.5设计项目计算与说明结果前言发展趋势2.1概述6设计项目计算与说明结果塔机金属结构塔顶2.2确定总体设计方案7设计项目计算与说明结果吊臂架长度的1/7-1/10,长臂架应配用较高的塔尖。但是塔尖高度超过一定极限时，弦杆应力下降效果便不显著,过分加高本设计采用前倾截锥柱式塔顶，断面尺寸为12.起重臂8设计项目计算与说明结果架则是超静定结构。幅度在40m以下的小车臂架大都采用单意图见图2-2:长度为6m,9设计项目计算与说明结果料选用本次设计的QTZ40采用正三角形截面。选用这种方式的优点是：节省钢材，减轻重量，从而节约成本。其尺寸截面形式4)腹杆布置和杆件材料选用采用正三角上弦选用设计项目计算与说明结果平衡臂和平衡臂的小车变幅臂架的上弦以选用16Mn实心钢为宜，但造价要高。×8、Θ89×7,下弦选用的角钢型号为：∠75×8、∠75×5,若臂架总长在50m以上，或对跨中附近最大起吊量有特大要衡臂，其功能是支撑平衡重(或称配重),用以构成设计上所圆钢管、下弦选用角钢采用双吊点设计项目计算与说明结果设有防护栏杆。这种平衡臂的优点是结构简单，加工容易。架式平衡臂设计项目计算与说明结果塔身塔身结构6.塔身面结构为1.6m×设计项目计算与说明结果塔身结构标准节间塔身结构设计标准节则用于上部塔身。塔身标准节的长度有2.5m,3m,焊装与角钢主弦杆内侧或焊装于角钢主弦杆外侧。斜腹杆和长度为采用套柱螺设计项目计算与说明结果设计项目计算与说明结果高问题选用球式回设计项目计算与说明结果底架设计项目计算与说明结果爬升架身中心线到建筑物的距离限制.设计项目计算与说明结果顶升机构套架平台和套架爬升导向装置—爬升滚轮。在套架内侧的下方，侧沿塔身主弦杆安装8个滚轮，支撑在塔身主弦杆外侧，在缸的顶升载荷，爬升架下部有两个杠杆原理操纵的摆动爪，4)液压顶升设计项目计算与说明结果构在每节外塔架内侧均装有齿条，内塔架外侧底部安装齿轮。5-溢流阀10-平衡阀8-手动换向阀设计项目计算与说明结果基础而使液压缸将塔式起重机的上部顶起。所谓侧顶升式，是将顶升液压油缸设在套架的后侧。顶升时，压力油不断泵入油缸大腔，小腔里的液压油则回流入油箱。活塞杆外伸，通过顶升横梁支撑在焊接于塔身主弦杆上的专用踏步块间距视活升套架横梁上，故能随着液压缸活塞杆的渐渐外伸而将塔机上部顶起来。侧顶式的主要优点是：塔身标准节长度可适当加大，液压缸行程可以相应缩短，加工制造比较方便，成本亦低廉一些。本次设计的QTZ40塔式起重机采用侧顶式。12.基础固定式塔式起重机，可靠的地基基础是保证塔机安全使用的必备条件。该基础应根据不同地质情况，严格按照规定制作。除在坚硬岩石地段可采用锚桩地基(分块基础)外，一般情况下均采用整体钢筋混凝土基础。钢筋混凝土基础有多种形式可供选用。对于有底架的固工现场情况选用X形整体基础，四个条块分隔式基础或者四个独立块体式基础。对于无底架的自升式塔式起重机则采用1)X形整体基础的形状及平面尺寸大致与塔式起重机X形底架相似。塔式起重机的X形底架通过预埋地脚螺栓固定在混凝土基础上，此种形式多用于轻型自升式塔式起重机，设计项目计算与说明结果立方米，基础重量约25吨，承载能力为10N/cm²。基础用钢设计项目计算与说明结果南AGB95-76(204)母吕4设计项目计算与说明结果工作机构起升机构动机型号YzrpF225M₁-4/8/32,N=15/15/3.7KW,n=1400/700/设计项目计算与说明结果起升机构起升机构机起升机构设计项目计算与说明结果起升机构起升机构倍率载变速。但在变换极速时，速度冲击和电流冲击都比较大，采用块式制动器设计项目计算与说明结果回转机构同同倍率起重量(t)空钩2244速度图2-11起升机构钢丝绳缠绕示意图1-起升卷筒2-塔顶滑轮3-起重量限制器滑轮4-载重小车5-臂端固定点6-上滑轮7-吊钩滑轮组设计项目计算与说明结果机构轮回转机构设计项目计算与说明结果变幅机构22轨道上行走，又由于驱动装置装在小车外部，从而采用水平臂设计项目计算与说明结果变幅机构简图机变幅机构设计项目计算与说明结果起升高度起重量限制器导致的严重后果。塔式起重机的安全装置可分为限位开关、常的起重机作业中，起升钢丝绳的合力R对转轴的力矩M₁=Ra与弹簧力N对转轴的力矩M₂=N,相平衡，而弹簧的变形量较小，设计项目计算与说明结果力矩限制器、电磁制动器、涡流制动器；设计项目计算与说明结果原则整机工作级别机构工作级别2.3总体设计原则塔式起重机的工作级别与它的利用等级(工作频繁程度)利用等级为U₄(经常轻负荷使用),载荷状态为Q₂(中—有时级别为A₄,名义载荷谱系数Km=0.25。机构的利用等级按机构工作总时间分为六级：T₁-Ts。机数分为三级：L₁-L₃。起升机构回转机构变幅机构顶升机构Km=0.25Km=0.50Km=0.25Km=0.25T一机构利用等级；L一机构载荷状态；起升机构、回转机构、变幅机构、设计项目计算与说明结果平衡重的计算倍率起重量(t)空钩2244吊臂自重引起弯矩M₁、吊臂拉杆引起弯矩M₂、变幅机构引起弯矩M₃及最大起重力矩Mmax之和减去平衡臂引起弯矩M₄、弯矩Ms之和减去吊臂自重引起弯矩M₁、吊臂拉杆引起弯矩M2及变幅机构引起弯矩M₃,即：设计项目计算与说明结果身的中心力矩即Ms=0.5Mmax+M₁+M₂+M₃-M₄-MsQTZ40起重机参照同类型塔机，各部件参数见表2-4:序号名称重量(t)坐标力矩(tm)1平衡臂2起升机构3平衡臂拉杆4吊臂拉杆短杆长杆总计5变幅机构6变幅小车7吊钩组8物品19液压顶升机构平衡重G₆-8.34G₆吊臂第一节第二节第三节第四节第五节第六节第七节总计塔顶00上下支座00上接盘00回转机构00司机室00套架00塔身00总计69.887-8.34Gs设计项目计算与说明结果曲线各幅度时起重量根据参数代入公式得：=42.67tm取平衡重重心距塔身中心为-8.34,平衡重为G₆,则G₆=42.67/8.34=5.12t由表2-5知，在幅度为40米时，物品、小车、吊钩对塔身中心的力矩：幅度为R时，物品、小车、吊钩对塔身中心的力矩：M=(Q+0.188)R由以上两式得：Q=M/R-0.188满载时Q=4t,求得：满载时幅度R=11.35mM——最大起重力矩(tm)R——幅度(m)计算各幅度时起重量如表2-6所示：表2-6各幅度时起重量(t)幅度a2244幅度a224幅度a2141设计项目计算与说明结果曲线载荷t载荷t4302荷1.502.6塔机风力计算根据GB/T13752-92《塔式起重机设计规范》-P7-4.2.2.设计项目计算与说明结果力计算选取由平衡臂风面积序号适应情况风压Pa1正常工作状态计算风压，用于计算结构的疲劳强度和发热验算2工作状态最大计算风压，用于计算结构的强度、刚度、稳定性和整体抗倾翻稳定性3非工作状态计算风压，用于计算结构的强度、刚度、稳定性和整体抗倾翻稳定性2.6.1工作工况I数，护栏为管结构，由表8,司机室悬空，Cw取1.2.式中：A₁—前片结构的迎风面积，A₁=w₁A₁i,m;A₂—后片结构的迎风面积，A₂=02A₁2,m;w—结构充实率，按表9查取；设计项目计算与说明结果起升机构则结构迎风面积A=A₁+nA₂=w1Au+nw2A1z已知：A₁=A2=wAo根据GB/T13752-92《塔式起重机设计规范》P7Cw—风力系数；Pw—计算风压，Pa;计算风压Pw=150Pa;已知：结构充实率w=1设计项目计算与说明结果力计算力计算牵引机构已知：结构充实率w=1风力系数Cw=1.3(由4.2.2.1.3e得)已知：结构充实率w=1设计项目计算与说明结果塔顶风力计算塔身风力计算已知：结构充实率w=12.6.2工作工况Ⅱ设计项目计算与说明结果力计算起升机构力计算力计算图2-16工作工况Ⅱ已知：结构充实率w=]结构充实率w₁=0.4设计项目计算与说明结果牵引机构塔顶风力计算塔身风力计算已知：结构充实率w=1已知：结构充实率w=1时的1.2倍，即设计项目计算与说明结果非工作工起升机构设计项目计算与说明结果力计算牵引机构塔顶风力计算塔身风力代入得，F₁=1.2×1100×0.52=686.4N设计项目计算与说明结果计算倾覆稳定性计算工况说明1基本稳定性工作状态、静态、无风2动态稳定性工作状态、动态、有风3暴风侵袭非工作状态4突然卸载工作状态，料斗卸载设计项目计算与说明结果平衡臂部起重臂部置，载荷的数值和方向取最不利组合条件下，包括自重载荷在内的各项载荷对倾翻边的力矩代数和大于零(即EM大于零),则认为该塔式起重机是稳定的。起稳定力矩的符号为正，起倾翻作用的力矩符号为负并乘以1.1-1.2的增大系数。校核时，各项载荷应根据起重机设计手册P49表1-7-3查得相应的载荷系数，并乘以相应的载荷系数。由起重机设计手册P48得QTZ40塔机为第二组别，起重机组别二的载荷系数如表2-9所示。表2-9起重机组别二的载荷系数验算工况自重系数起升载荷系数IⅡⅢ0验算基本稳定性，工作状态，静态，无风。1.平衡臂部分平衡臂部分包括有平衡臂、起升机构、平衡臂拉杆、平衡重四部分：M₁={1.447×(5.9+2.3)+1.88×(10.7+2.3)+0.151×2.起重臂部分起重臂部分包括吊臂、变幅机构、载重小车、吊臂拉杆、3.塔身部分塔身部分包括塔顶、上下支座、回转机构、回转支承、司机室、套架、塔身；设计项目计算与说明结果平衡臂部起重臂部惯性载荷2.7.2工作工况Ⅱ起重臂部分包括吊臂、变幅机构、载重小车、吊臂拉杆、塔身部分包括塔顶、上下支座、回转机构、回转支承、设计项目计算与说明结果坡度载荷风载荷非工作工平衡臂部起重臂部考虑风力对倾翻边的影响(主要计算塔顶与塔身):起重臂部分包括吊臂、变幅机构、载重小车、吊臂拉杆、设计项目计算与说明结果风载荷平衡臂部起重臂部塔身部分包括塔顶、上下支座、回转机构、回转支承、考虑风力对倾翻边的影响(主要计算塔顶与塔身):设计项目计算与说明结果风载荷固定基础塔身部分包括塔顶、上下支座、回转机构、回转支承、考虑风力对倾翻边的影响(主要计算塔顶与塔身)2.8固定基础稳定性计算e—偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离，m;M—作用在基础上的弯矩，N·m;F—作用在基础上的垂直载荷，N;计算与说明结果Fh—作用在基础上的水平载荷，N;Fg—混凝土基础的重力，N;h—混凝土基础的高度，m;安全设计项目计算与说明结果起升机构的起升机构3.1起升机构的形式4.卷筒4.卷筒2.卷筒2.L形布置1.带制动器电机5带制动器电机3差动卷筒1.制动器2.嵌套轴式减速器3卷筒4轴承座4.一字形布置图3-1起升机构的形式示意图1.π形布置π形布置是最传统的布置，也是使用最多的布置形式。其优点是可以使用普通的圆柱齿轮减速器，有大批量生产供货来源，成本低。但其最大的缺点是电机与卷筒平行，减速机的中心距限制了卷筒的直径。局部改进的办法是增加中间轴。2.L形布置L形布置的传动路线必须有90度的折转。也就是卷筒轴线与电机轴线成90度。这样就避免了电机与卷筒的干涉，卷筒直径可以加大，做成大而短的卷筒，可以克服形布置的缺点。这是L形布置的主要优点。但电动机、制动器、减速机都在卷筒的同一侧，如要卷筒对中，单边受载比较严重，对平衡臂受载不利。3.U形布置U形布置指的是两台立式电机的轴线沿铅直方向，经过两对螺旋伞齿轮，带动水平轴旋转，该两水平轴从卷筒两端插入到卷筒内，带动行星差动减速器运动，最后由行星减速器的内齿轮带动卷筒旋转。这种起升机构的优点是结构比较对称，卷筒可以做大，变速较平稳，可靠性好。但制造要求高，装配复杂，成本高，适合于功率比较大的塔式起重机。4.一字布置一字布置是由一根输入轴和输出轴相嵌套的特种减速机，电机和减速机、制动器分别布置在卷筒两端，电机的输出轴通过传动套和联接轴带动输入轴，减速后输出轴直接带动卷筒旋转。这种布置形式，重量比较对称，卷筒采用π形布置形式起升机构钢丝绳的选择超出平衡臂宽度。综合考虑，本设计采用π形布置。3.2确定起升机构滑轮组倍率起升机构滑轮组倍率的选择直接影响整个机构的设计。起升机构中常采用省力滑轮组。起升钢丝绳的拉力与倍率直接有关。当起重量一定时，选择大的倍率可降低钢丝绳中拉力，从而使滑轮和卷筒尺寸减小，获得较紧凑的机构尺寸。此外，倍率的增大将降低整个滑轮组的效率，并使起升机构的空钩难于下降。通常起升机构的倍率与额定起重量有一定关系。倍率可由表3-1选取。表3-1起重量与滑轮组倍率关系表8~6~8~6~根据吊重不同选择不同的滑轮倍率，3.3钢丝绳的选择3.3.1钢丝绳的选择包括钢丝绳的结构型式的选择和钢丝绳直径的确定1.根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同可分为：1)点接触绳：其特点是接触应力高，表面粗糙，易破断，使用寿命低。但制造工艺简单、价格低。2)线接触绳：其特点是钢丝绳挠性好，承载能力大，磨性好，使用寿命长，在起重机中应当予以优先选用。3)点线接触绳，这是一种混合结构的钢丝绳。4)面接触绳，多用于缆绳起重机与架空索道，不宜用作起重绳。综合各种类型钢丝绳的优缺点，选择线接触绳。2.确定钢丝绳的直径用选择系数C来确定钢丝绳的直径D(mm):式中C----选择系数，由《起重机设计手册》表3-1-2,取C=0.1;S----钢丝绳最大工作静拉力(N)。按下式计算：钢丝绳的最大静拉力，式中Q----起升载荷Q=Qo+q由《起重机设计手册》表2-2-2取q=2%Q。;Q=(1+2%)Q₀=102%×4000×9.8=3其中a----滑轮组的倍率，a=4;选取，当a=4时，η₂=0.97;选取，7=η₂=0.9由《起重机设计手册》表3-1-1选取钢丝绳型号为6w(19)-10-102-Ⅱ-右交。3.校验破坏力F=φEF₈=114000×0.85=96900N破断拉力F₀=sn=5×11418.5=57092.5N可得F>F₀,即校验通过。确定卷筒的尺寸3.确定卷筒的尺寸3.4.1卷筒的名义直径D式中D----卷筒名义直径；d----钢丝绳直径，d=11mm;e----筒绳直径比，由《起重机设计手册》表3-3-2选取，取e=18;为了避免卷筒的长度太长，初取D=250mm。绳槽深度h=(0.25～0.4)d=0.3×11=3.3mm;绳槽节距p=d+(2～4)mm=11+3=14mm;卷筒长度选择电动计算电动机的静功卷筒计算直径D₀=D+d=250+11=261mm;铸造卷筒壁厚δ≈d=11mm。3.4.2多层绕卷筒相关参数计算1.卷筒面上钢丝绳卷绕圈数Z₀---安全圈数，取Z。=3。2.卷筒长度L=1.1zd=1.1×55×11=666mm3.绕绳量=60×3.14×(261+283+305+327)4.卷筒转速n=a·vlπD₄=4×34×1000÷(3.14×305)=142r/min3.5.选择电动机3.5.1计算电动机的净功率式中Q,V----起升载荷及起升速度，n----机构总效率，按下式计算其中η₂——滑轮总效率，见【3】表3-2-10,取η₄——导向滑轮效率，见表2-2-3,取n;——卷筒效率η₂≈na=0.95;Z=55圈η——传动效率，见表2-2-4,取3.5.2选择电动机功率根据机构级别工作级别、作业特点以及电动机的工作特性，同时为了满足电动机起动和不过热要求，所选电动机的额定功应满足下式：=G·P,=0.8×16.37=13.096KW式中G----稳态负载平均系数，见《起重机设计手册》表2-2-5取G=0.8:Q,V-----同上.故选择多速三相异步电动机，根据【3】表5-1-13选取型号为:YZR200L-6---964r/min---22KWD=282mmn=137.5r/min由公式得圆整得i=7即卷筒实际直径D=D₀-3d=315-33=282mm卷筒的实际转速n=a·vlπD=4×34×1000÷(3.14×315)校验卷筒3.7校验卷筒根据【5】P55式3-18验算，由于L≤3D,这时弯曲和扭转应力很小，其合成应力一般不超过压应力的10%~15%,一般忽略不计；因此只计算压应力。压应力8:式中A--多层卷绕系数，根据【5】P56表3-4来选取n=4,所以取A=2.25p---绳槽节距，p=14mm;限)。总上计算可得δ<[δ],所以卷筒满足条件。3.8选择滑轮滑轮的最小直径据【5】P43式3-1来计算：Dmin=h·d=20×11=220mm式中Dm----按钢丝绳中心计算的的滑轮直径；d----钢丝绳的直径：h----轮绳直径比系数，与机构工作级别和钢丝绳结构有关，按【3】表3-2-1取h=20;型号是LGS6.0×225-100-60。绳槽测标的倾斜角ββ取为20度滑轮工作直径为D₁=D+d=225+11=236mm滑轮槽深为K=S-dl2(1-sin20⁰)=20-5.5×(1-sin20⁰)=16.38允许偏角Y得γ=5.3满足γ<4°~6°符合要求。3.9选择减速器、制动器、联轴器3.9.1选择减速器P]≥K·P₁=1.5×22=33KW式中Pn----在基准接电持续率时的电动机额定功率K---选用系数，根据减速器的型号和使用场合确定，取K=1.5。根据起升机构的传动比i=7,再综合考虑布置限制，选择QJR-236-7-IV-CW型减速器，图形参考【6】P18-25。3.9.2起升机构制动器的选择起升机构的制动器要求可靠耐用，因为制动性能的好坏直接影响安全和就位准确性。大体有以下几种形式：1.电磁抱闸：是由弹簧力紧锁闸瓦，抱住制动轮。电1磁线圈通电，弹簧压缩，松开闸瓦，让电机旋转。这种制动器用途最广，但是随着起重量的增加，已经适应不了要求，可靠性降低。2.电力液压推杆制动器：是用一个很小的电液泵带动一推杆来压缩弹簧，代替上面所述电磁铁的作用，以松开闸瓦，其它部分还是抱闸结构，但是它的力量和行程比电磁铁大，所以使用范围大，工作可靠。3.盘式制动器：是一种由电磁铁控制的圆盘形端面摩擦制动器，常常装在电动机尾部，不再要制动轮。它结构紧凑，但是制动轮力矩小，而且易磨损，在垂直提升的起升机构上往往不适应，容易打滑。IV-CW型减速器4.锥形转子电机制动器：它是锥形转子的电机特有的功能，其尾部带有一个梯形截面的制动盘。当断电时，靠弹簧力推动转子轴向移动，梯形盘斜边锥面产生制动当通电时电机电磁力自动压缩弹簧，使制动盘离开制动面，解除制动。它不需要另加电磁线圈，而且制动力矩比起升机构制动器的制动转矩必须大于由货物产生的静转矩，在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度，制动转矩应满足下式要求：式中T-----制动器制动转矩，N·m。K.----制动安全系数，与机构重要程度和机构工作级别有关，由《起重机设计手册》表2-2-7,取K₂=1.75。Q------额定起升载荷，N。D₀-----卷筒卷绕直径，mm。a------滑轮组倍率。n------机构总效率。i------传动机构传动比。表3-7-16和表3-7-17选择型号YWZ5—315/30—16,制动力矩是250～400N·m,制动瓦退距是1.25mm,制动轮直径是315mm。3.9.3起升机构联轴器的选择在起升机构上，有输入联轴器和输出联轴器两种不同形式，分别接在减速器的输入轴和输出轴上。1.输入联轴器：输入联轴器转速高，传递的力矩较小，但起动时常受冲击，所以也必须、有足够的强度。通常用的有弹性柱销式联轴器，这种联轴器简单，用的也多，但毛病也多，主要是弹性橡胶圈很容易损坏；在起升机构中用的较多是梅花形联轴器，它是由两个联轴节里嵌入尼龙作的一个梅花形传动块，即能受冲击，也没有多大的声响。选择弹性柱销式联轴器综上所述，选择弹性柱销式联轴器。2.输出联轴器输出轴联轴器转速低，传动的力矩大。在起升机构中常用的有齿轮联轴器，它是由内外齿轮它的应用较普遍。另一种是十字滑块联轴器，它是在两个联轴相嵌套来传递力矩，又能略微调节轴线方位角，节之间加一个盘式十字滑块，既传递力矩，又吸收微小的不同心。综上所述，选择齿轮联轴器。依据所传递的扭矩，转速和被联接的轴径等参数选择联轴器规格，起升机构中的联轴器应满足下式要求：T=k,k₂Tumax≤[T]式中T-----所传扭矩的计算值(N·m)。Tlmax-----按第Ⅱ类载荷计算的轴传最大扭矩。对高速轴：Tmx=(0.7-0.8)λyT,=0.8×2.63×210.1=44在此为电动机转矩允许过载倍数，Tn为电动机额定转矩其中P为电动机额定功率(kw),n为转速(r/min);对低速轴：在此92为起升载荷动载荷系数，取92=1.5,Tj为钢丝绳最大静拉力作用于卷筒的扭矩(N·m)。[T]----联轴器许用扭矩(N·m),由《手册》或产品目录中查得。K₁-----联轴器重要程度系数，对起升机构，K1=1.8(由《手册》表3-12-2选取)。K₃-----角度偏差系数，选用齿轮联轴器时其值见《手册》表3-12-4,低速轴K3=1.25;对于高速轴取K3=1。对于高速轴升机构起、=1.8×1×442=795.6N·m查【3】P450表3-12-9,选用弹性套柱销联轴器，型号TL9许用扭矩是1000N·m。对于低速轴T=k,k₃Tima=1.8×1.25×2697.6=6069.6N·m查【3】表3-12-7,选用齿轮销联轴器，型号CLZ6,许用扭矩是11200N·m。3.10电动机及起升机构起、制动时间校验3.10.1电动机校验1.电动机过载能力校验起升机构要求电动机有电压损失、最大转矩允差时，可起吊1.25倍的额定起重量。故电动机的额定功率应符合下式要求，以便保证足够的过载能=2.1÷2.63×16.37式中Pc----在基准接电持续率时电动机额定功率μ_---电机台数，取H=1;λw----电动机的允许过载倍数，由《手册》表5-1-2选取，取=2.63;H----考虑电压降低及转矩允差以及静载试验超载系数，绕线异步电动机取H=2.1。因为P=22KW,故22KW>11.11KW,校验通过。2.电动机发热验算根据GB/T13752-92推荐方法进行计算起、制动时式中Pc----电动机额定功率，其工作制为S3,接电持续率JC%与实际机构的值相同，KW。由前面可知Pc=22KW;n,---电动机额定转速，r/min;η=0.82～0.85,故取η=0.83;Kz---系数；取Kz=0.85;Tre---起升机构最不利工作循环的等效平均阻力矩，Nm。可按下式计算T=T,K₆=243×0.6=145.8N·m其中T,----起升机构静阻力矩，可按下式计算式中Q----额定起升载荷，N;Do----卷筒计算直径，m;a----滑轮倍率；i----卷筒至电动机轴传动比；η-----机构总效率，取η=0.83;K₆---_系数，起升、变幅、运行机构一般K=0.67～0.79,取Kc=0.70总上可知，22KW>20.9KW,故验算通过。3.10.2起升机构起、制动时间验算起动和制动时间过长，加速度小，会影响起重机的生产率；如起动和制动时间过短，加速度太大，会给金属结构和传动部件施加很大的动载荷。因此，必须把起动与制动时间1.起动时间验算式中n-----电动机额定转速，r/min。Tq---电动机平均起动转矩，N·m,由《起重机设计手册》表2-2-8选取，取Tq=(1.5～1.8)Tn。其中可得T,=1.6×218=348.8N·mTj----电动机静阻力矩，按下式计算[J]----机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量(kg·m²),按下式计算：=1.831+0.122=1.953kg·m'其中Ja----电动机转子的转动惯量(kg·m²)。在电动机样本中查取。取J=0.352kg·m²Je----制动轮(0.6Kg·m²)和联轴器(0.64Kg·m²)的转动惯量(kg.m²)[tq]----推荐起动时间，由【3】表2-2-9选取，[tq]=1～2.5S。总上可得，1.88S<1～2.5S故符合要求。2.制动时间验算制动时间长短与起重机作业条件有关。满载下降制动时式中n'----满载下降时电动机转速(r/min),通常取n=1.1n=1.1×964=1060.4N·m设计吊钩组的Tz-----制动器制动转矩(N·m)。T’----满载下降时制动轴静转矩(N·m),按下式计算[J']----下降时换算到电动机轴上的机构总传动惯量(kg.m²)。按下式计算[tz]---推荐制动时间(S),可取[tz]=[tq]=1.3S总上可见，制动器制动时间符合要求。第4章吊钩组的设计钩、吊钩螺母、推力轴承、吊钩横梁、滑轮、滑轮轴承、短钩型吊钩组吊钩横梁位于滑轮轴下方，吊钩自杆部分较短，滑轮组轴轴向尺寸较小，钢丝绳分支数的偶奇不受限制，应用最多，缺点是整体高度尺寸较大。长钩型吊钩组吊钩直杆部分较长，滑轮轴和吊钩横梁成为一体，整体高度尺寸较小，但滑轮组轴向尺寸较大，钢丝绳分支数限为偶数。还有一种通过部分滑轮轴心的固定，倍率可变的吊钩组。综合考虑，选用倍率可变的吊钩组。吊钩有单钩、C型钩、双钩、片式钩等类型。单钩多用于中小型起重机。双钩受力条件较好，钩体料能充分利用，用于起重量较大的起重机。C型钩常用于船舶装卸，上部突出可防止起升时挂住舱口。吊钩采用单钩形式，钩身的截面形状为带有圆弧角的梯形截面，吊钩采用模锻制造，材尺寸其中T字型截面最合理，但工艺复杂。圆型截面用于小型吊钩常用模锻制造，钩的头部具有直柄开有螺纹。在大起重量或吊运高温物料的冶金起重机上采用由多片钢板铆合，并在钩口上设置护垫的片式吊钩。它不会整体断裂，工作安全，可靠性较好，个别板片可以更换。片式钩只能制成截面，钩体材料不能充分利用，自重较大。片式吊钩的头部长制有环眼。为防止系物绳自动脱钩，可在吊钩上加装安全闭锁装置。综上所述，吊钩采用单钩形式，钩身的截面形状为带有圆弧角的梯形截面，吊钩采用模锻制造，材料为20Mn。1.吊钩主要尺寸1).钩孔直径式中Q---额定起重量(t),Q=4×1.02=4.08料为20Mnh一D一二2).其它尺寸由h/D=1.0～1.2得h=70mm;由S=0.75D得S=0.75×65=48.75mm;由l≈(2-2.5)h得l₁=2.2×65=143mm;由l₂≈0.5h得l₂=0.5×65=32.5mm2.锻造吊钩的强度计算根据起重量和起升机构工作级别从《起重机设计手册》表3-4-2中选择LMD5-M型吊钩。参考【3】P248图3-4-7钩身主弯曲截面(水平截面)A-A最危险。截面A-A中，内外侧边界最大应力应满足以下条=152MPa≤[δ]=201.82MPa=67.64MPa≤[δ]=201.82MPa其中e₁-----截面A-A形心至截面内边的距离(mm);e₂-----截面A-A形心至截面外边的距离(mm);R₀-----截面形心轴线至曲率中心点距离(mm);FA-----截面A-A的面积；KA-----截面A-A的形状系数。由于吊钩截面形状是带圆弧的梯形截面，故由《起重机设计手册》表3-4-6可得：b₁=0.6