工程起重机械 课件 第7章起重机运行机构

COVER起重机运行机构支承·驱动·计算·安全内容导航01运行机构概述功能定位、分类方式与两大组成部分02支承装置剖析均衡装置、车轮、轨道的构造与计算03类型与驱动构造主动轮布置方案与驱动方式对比04设计计算方法阻力计算与电动机、减速器、制动器选型CHAPTER运行机构概述水平运移，承载传力认识运行机构的功能、分类与组成01运行机构的两重运行性质运行机构主要用于水平运移物品，调整起重机工作位置，并将作用在起重机上的载荷传递给其支承的基础两重运行性质工作性运行机构每个工作循环都要吊重物运行，如普通桥式起重机、门式起重机的运行机构非工作性运行机构正常循环中不运行，仅用于调整工作位置，如门座起重机、塔式起重机、缆式起重机的运行机构有轨无轨之分与两大组成有轨运行机构依靠刚性车轮沿专门铺设的轨道运行，如桥式、门式、塔式、门座式起重机；运行范围固定，便于从电网配电，一般用电动机驱动。运行范围固定电网配电电动机驱动无轨运行机构轮式和履带式起重机，可在普通路面行驶，流动性大；为满足频繁转移作业场地，一般采用内燃机作动力（本书不作阐述）。流动性大内燃机驱动本书不作阐述运行支承装置承受自重和外载荷并传递到轨道基础。运行驱动机构提供运行驱动力。CHAPTER运行支承装置承重传力，平稳运行掌握均衡装置、车轮与轨道的构造要点02均衡装置：以多轮均摊轮压多轮均摊轮压轮压限制100~120kN车轮尺寸取决于轮压大小，轮压受轨道基础承载能力限制；枕木支承轨道上运行时允许此值增加车轮数目起重量较大时，用增加车轮数目的方法降低轮压均衡梁式支承为使每个车轮轮压均匀，采用均衡梁式支承装置双轨轨道车轮数目特别多的大型起重机，为缩短车轮排列长度采用双轨轨道；此时均衡台车有四个车轮，上部铰点须采用球铰车轮组件的结构与模块化为方便制造、安装、维修，常把车轮、轴、轴承设计成车轮组件。角型轴承箱结构转轴形式制造安装方便精度要求低构造复杂重量大、零件多带水平轮的车轮组繁重条件用于繁重条件避免歪斜运行时轮缘与轨道侧面接触规避磨损防止加剧磨损定轴式车轮组门式门座应用场景用于门式、门座起重机大车运行台车系列化模块：驱动装置与端梁组合，或与标准轮箱组合，不受轮距限制，组合更灵活车轮的分类方法一览轨上行走式车轮用于大、小车行走车轮。悬挂式车轮用于单梁起重机工字钢下翼缘上行走。半圆槽滑轮式车轮用于缆索式起重机。按有无轮缘分双轮缘车轮：起重机上

广泛采用单轮缘车轮：只用于轨距较小的小车无轮缘车轮：易脱轨、使用受限制按踏面形状分圆柱形车轮：多用于从动车轮圆锥形车轮：锥度

1:10，能自动走直、补偿走斜，大端装于轨道内侧鼓形车轮：踏面为圆弧形，用于电葫芦悬挂小车和圆形轨道起重机，减小附加阻力与磨损车轮接触形式与载荷计算车轮与轨道的接触分为线接触与点接触两种形式线接触接触处为直线（实际为矩形面）圆柱形车轮与平顶轨道点接触接触处为一点（实际为小椭圆面）圆柱或圆锥车轮与圆顶轨道受力分析与选用理论上

线接触受力较好实际因机架变形和安装误差，应力分布不均故运行机构中

常用点接触疲劳计算载荷由起重机最大轮压和最小轮压确定与传动系统载荷无关直接由外载荷平衡条件求得踏面疲劳强度的两类计算线接触按赫兹公式计算接触疲劳强度；点接触按

r/R查表确定系数线接触计算按

赫兹公式

计算接触疲劳强度由

k1、D、L、C1、C2

确定钢制车轮

k1

按材料抗拉强度查表；C1

随转速变化点接触计算由

k2、R（取曲率半径中大值）、m（按r/R查表）确定表7-4：r/R从

1.0

到

0.3，m从

0.388

增到

0.600车轮直径超过

1.25m

时，许用应力应降低；钢制车轮踏面硬度推荐

HBS=300～380，淬火层深度

15～20mm车轮报废的五种情形判定前提钢轨上工作的车轮，出现下列情况之一应报废报废情形裂纹—轮缘厚度磨损50%达原厚度轮缘厚度弯曲变形20%达原厚度踏面厚度磨损15%达原厚度椭圆度分速分档低于

50m/min

时达

1mm；高于50m/min时达

0.5mm轨道的技术要求与类型轨道类型与选型铁路钢轨（P型）与起重机专用钢轨（QU型）制成圆顶，适应车轮倾斜及起重机跑偏，使用寿命长起重机专用钢轨圆顶曲率半径更大、底面较宽，抗弯强度大，轮压大于260kN时采用方钢或扁钢用于钢结构上的小车运行轨道，材料不低于5号钢，轨顶为平面轨顶轨道安装固定的四种方法轨道通过四种固定方式安装于梁上，焊接压板法普遍采用轨道安装固定的四种方法带螺栓的压板固定在金属梁上，为常用形式钩条固定在金属梁上，可调整轨道跨度误差和轨道不平直度压板固定在钢筋混凝土梁上，适用于混凝土基础压板焊接在梁上后再压紧轨道，结构经济可靠、效果好，为目前普遍采用的方式轨道检验与安全巡检轨道接头缝隙1～2mm普通接头4～6mm寒冷地区温差≥20℃直接头斜接头掉轨限制器安装位置：两根轨道端头共四处作用：防止起重机出轨坠毁误差要求接头处两轨道横向位移或高低误差不大于

1mm两根平行轨道同截面轨面高低差：柱子处≤10mm，其他处≤15mm安全检查检查轨道、螺栓、夹板有无裂纹、松脱和腐蚀主要工具为

线路轨道探伤仪CHAPTER类型与驱动构造布置有方，驱动有道理解主动轮布置与驱动方式的选型逻辑03主动轮布置方案（上）主动轮布置要点2项主动轮轮压位置与数目保证任何情况下都有足够的轮压，附着力不足会在起动或制动时打滑主动轮占比通常占车轮总数的一半；低速运行可取1/4，高速运行可采用全部车轮驱动单面布置主动轮在一侧轨道，两侧车轮易跑偏应用很少，只用于轮压不对称的起重机对面布置机构便于布置，主动轮轮压之和不随小车位置变化多用于跨度小的桥式起重机，不宜用于臂架式起重机主动轮布置方案（下）布置方案需结合机型、轮压分布与运行速度综合确定对角布置臂架旋转时对角主动轮轮压之和变化不大常用于中、小型旋转起重机四角布置四角上的主动轮轮压之和基本不变广泛用于大型、高速运行的各种起重机自行式与牵引式驱动驱动装置由电动机、制动器、传动装置、车轮四大组成构成自行式应用广泛布置特点机构直接装在运行部分上，依靠主动轮与轨道间的附着力运行适用场景布置方便、构造简单，应用广泛牵引式布置特点驱动机构装在运行部分以外，通过钢丝绳牵引小车运行适用场景要求自重轻、运行速度高或运行坡度较大的小车，如缆索起重机、塔式起重机上的牵引小车集中驱动及其三种轴式集中驱动一台电动机通过传动轴驱动两边主动轮优点：减少电动机与减速器台数缺点：传动系统复杂笨重、金属结构变形影响大、成本高、维修不便适用：小车及跨度小于

16.5m

的大车运行机构三种轴式对比低速轴工作可靠扭矩大、轴径粗、自重大高速轴轴细而轻振动大、精度要求高、需两套减速器、成本高中速轴机构复杂分别驱动成为现代主流三大优势广泛采用自重轻受机架变形影响小工作性能好安装和维修方便可省去长走台有利于减轻主梁自重在起重机（大车）运行机构上得到

广泛采用CHAPTER设计计算方法算得准，行得稳掌握运行机构核心部件的设计计算流程04设计计算内容与静阻力组成设计计算的五项内容与原始数据，以及静阻力的三项组成静阻力三项组成：摩擦阻力／坡道阻力／风阻力计算公式（7-4）：静阻力=摩擦阻力+坡道阻力+风阻力静阻力是后续部件选型的基础设设计计算内容选出确定电动机、减速装置、制动器验算验算主动轮与轨道之间的附着力数设计原始数据载荷额定起升重量、起重机或小车自重G工况运行速度、工作级别、用途及工作条件摩擦阻力的计算要点工况计算要点满载最大摩擦阻力由起升载荷、自重载荷

G

确定，计入滚动摩擦系数（表7-6）、车轮轴承摩擦系数（表7-7）、车轮轴直径

d、车轮踏面直径

D、附加摩擦阻力系数（表7-8）满载最小摩擦阻力按对应公式计算空载最小摩擦阻力按对应公式计算单主梁起重机垂直反滚轮式、水平反滚轮式小车满载运行时，最大摩擦阻力需计入反滚轮轮压及其轴承内径和踏面直径初步参数选取摩擦阻力系数按表7-9选取车轮直径

400～600mm滚动轴承取0.01坡道阻力与风阻及特殊阻力坡坡道阻力与风阻力坡道阻力与重力载荷和轨道坡度有关，坡度很小时可用轨道坡度代替坡度角风阻力露天工作的起重机要考虑起重机和起吊物品所受的风阻力，计算见式（1-6）坡常用坡度值桥式起重机0.001门式和门座起重机0.003建筑塔式起重机0.005桥架上的小车0.002阻特殊运行阻力加速运行惯性阻力与起动平均加速度、重力加速度有关，并考虑驱动力突变的动力效应系数

1.5曲线运行附加阻力一般须试验测定，塔式起重机可取系数

0.005电动机的静功率与初选运行机构静载荷变化较小、动载荷较大，所选电动机额定功率应比静功率大额定功率应比静功率大以满足起动要求静功率确定因素由初选运行速度、机构传动效率（0.85～0.95）、电动机个数确定初选选用依据根据静功率和机构接电持续率值对照产品目录选用功率增大系数室外工作起重机系数范围1.1～1.3，速度高者取大值室内及装卸桥小车系数范围1.2～2.6，对应速度30～180m/min电动机的过载与发热校验双重校验保证电动机可靠工作，运行机构电动机必须进行过载校验，工作频繁需进行发热校验。—校验结论过载校验3项平均起动转矩标幺值绕线型异步电动机取1.7，笼型异步电动机取转矩允许过载倍数的90%风阻力按工作状态最大计算风压计算，室内工作的起重机风阻力为零机构总转动惯量折算到电动机轴上，考虑其他传动件飞轮矩影响系数1.1～1.2发热校验2项负载稳态功率由运行静阻力、运行速度、传动效率与稳态负载平均系数G计算（表7-11）合格条件满足允许输出容量条件即为合格起动时间与加速度校验8～10s起重机起动时间满载·上坡·迎风工况4～6s小车起动时间满载·上坡·迎风工况起动时间起重机满载·上坡·迎风工况t≤8～10s小车满载·上坡·迎风工况t≤4～6s起动平均加速度验算由运行机构的稳定运行速度与起动时间确定表7-10

给出不同运行速度对应的加（减）速时间与加速度推荐值起动时间由平均起动转矩、静阻力矩与机构总转动惯量确定起动平均加速度由稳定运行速度与起动时间确定参照表7-10运行速度加（减）速时间加速度推荐值不同运行速度对应推荐值对应推荐值减速器的传动比与选型选比传动比确定分配由计算传动比按传动方案分配，选用标准减速器确定实际传动比。式立式布置布置便于电动机和制动器放在车架上面，方便安装维修，减小车架平面尺寸。制动器与联轴器的选型制动与联轴均需按动载工况选型制动器选型要点3项安装位置应安装在电动机轴端，因车体质量和惯性大，高速轴能起缓冲作用，减少制动冲击工况条件根据起重机满载、顺风、下坡运行制动工况选择，应使起重机在规定时间内停车防滑要求露天工作的起重小车或无夹轨器的起重机，在附着力足够时制动器还应满足非工作状态最大风压下的防滑条件联轴器选型要点2项高速轴联轴器计算扭矩安全系数取1.35，刚性动载系数一般取1.2～2.0低速轴联轴器计算扭矩还需计入电动机至低速联轴器的传动比和传动效率运行打滑验算与防滑措施验算工况选取小车：按空载