【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 灰塵，且還有金 屬粉塵等。為滿足起重機(jī)的工作要求，起重機(jī)用電動(dòng)機(jī)與一般工業(yè)用電動(dòng)機(jī)相比有如下特點(diǎn)： 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與 制作 8 1． 起重機(jī)用電動(dòng)機(jī)按斷續(xù)周期性工作類型制造，通常用負(fù)載持續(xù)率 (接電持續(xù)率 )、接電次數(shù)和起重次數(shù) 3個(gè)參數(shù)表述起重機(jī)電氣設(shè)備的斷續(xù)周期工作制狀況，并作為選型的重要依據(jù)； 2． 起重機(jī)用電動(dòng)機(jī)具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩 (即過(guò)載能力 )； 3． 起重用電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)徑比較大； 4． 起重用電動(dòng)機(jī)最大安全轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的倍數(shù)較高，一般為同步轉(zhuǎn)速的 ； 5． 起重機(jī)用電動(dòng)機(jī)具有 2種以上絕緣等級(jí)，分別使用在不同的環(huán) 境溫度下。 電動(dòng)機(jī)的選則 電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于損耗產(chǎn)生熱量，使電動(dòng)機(jī)的溫度升高。電動(dòng)機(jī)允許達(dá)到的最高溫度是由電動(dòng)機(jī)使用的絕緣材料的耐熱程度決定的，絕緣材料的耐熱程度稱為絕緣等級(jí)。不同的絕緣材料，其最高 境溫度 不盡相同 。目前，我國(guó)生產(chǎn)的電機(jī)多采用 E 級(jí)和 B級(jí)絕緣，發(fā)展趨勢(shì)是采用 F級(jí)和 H 級(jí)。由于 允許溫度是不同的， 因此 電動(dòng)機(jī)常用的絕緣材料分為 5 級(jí)絕緣，這樣可以在一定的輸出功率下，減輕電 動(dòng)機(jī)的絕緣 等級(jí) 。 電動(dòng)機(jī)的使用壽命主要是其絕緣材料決定的 ,當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作溫度不超過(guò)其絕緣材料的最高允許溫度時(shí) ,絕緣材料的使用壽命可達(dá) 20 年左右 ,若超過(guò)最高允許溫度時(shí) ,則絕緣材料的使用壽命將大大縮短。由此可見(jiàn) ,絕緣材料的最高允許溫度是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力的限度 ,而電動(dòng)機(jī)的額定功率正是這個(gè)限度的具體體現(xiàn)。 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的額定功率是指在環(huán)境溫度為 40 ℃以下電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)工作 ,其溫度不超過(guò)絕緣材料最高允許溫度時(shí)的最大輸出功率。起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)在起重機(jī)械各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)中工作最頻繁 ,要求最高。在起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)選擇中 ,正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率有很大的意義。功率不足 ,電動(dòng)機(jī)將過(guò)載運(yùn)行 ,長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行 ,會(huì)使電機(jī)過(guò)熱而縮短其使用 壽命 ,同時(shí)也會(huì)影響到起重機(jī)的生產(chǎn)率和在滿載情況下起動(dòng)的可靠性。功率過(guò)大 ,電動(dòng)機(jī)的容量得不到充分利用 ,電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于輕載運(yùn)行 ,效率過(guò)低 ,會(huì)使設(shè)備費(fèi)和重量增加 ,并對(duì)機(jī)械的工作性能和零部件的強(qiáng)度產(chǎn)生有害影響。 合理選擇電動(dòng)機(jī)功率的基本要求 : 在給定的工作制 (JC)和額定參數(shù)下 ,長(zhǎng)期進(jìn)行重復(fù)短暫的工作時(shí) ,電動(dòng)機(jī)的溫升不超過(guò)允許數(shù)值 ,即不過(guò)熱。在額定載荷下工作時(shí)可靠的起動(dòng) (即起動(dòng)時(shí)間合理 )并在最大工作載荷作用下具有足夠的過(guò)載能力 (工作中不發(fā)生停車現(xiàn)象 )。 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與 制作 9 電機(jī)的輸出功率 dP 為： wd aPP ?? （ 41） 其中 wP 為工作輸出功率 (KW) wF1000WP ??? （ 42） 其中 F? f? 60000N , 100 / minvm? ， w? 為工作機(jī)效率，查機(jī)械傳動(dòng)效率表，圓柱齒輪傳動(dòng)（ 7 級(jí)）的傳動(dòng)效率取 ，滾動(dòng)軸承（球軸承，一對(duì)）傳動(dòng)效率取 ，復(fù)合滑輪組傳動(dòng)效率取 ，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率取 ，卷筒傳動(dòng)效率取 。得 P=。 因此選取電動(dòng)機(jī)型號(hào) :YZR250M1 (JB/T101051999) 功率 P=37KW 轉(zhuǎn)速 v=960r/min 輸出軸 D=70mm 電機(jī)的輸出功率 wP 為： awd PP ?? 其中 wP 為工作輸出功率 (KW) wF1000WP ??? 其中 F? f? 60000N, 10 / minvm? , w? 為工作機(jī)效率，查機(jī)械傳動(dòng)效率表，圓柱齒輪傳動(dòng)（ 7級(jí)）的傳動(dòng)效率 w? 取 ，滾動(dòng)軸承（球軸承，一對(duì)）傳動(dòng)效率取 ，復(fù)合滑輪組傳動(dòng)效率取 ，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率取 ，卷筒傳動(dòng)效率取 。得 P=。 因此選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)： Y2160M18 (JB/) 功率 P=4KW 轉(zhuǎn)速 v=720r/min 5 起升機(jī)構(gòu)零部件的選擇 鋼絲繩的選擇 鋼絲繩的構(gòu)造 鋼絲繩是由多層鋼絲捻成股，再以繩芯為中心，由一定數(shù)量股捻繞成螺旋狀的繩。其特點(diǎn)是：承載能力大、自重輕、運(yùn)動(dòng)時(shí)平穩(wěn)無(wú)噪聲、適于高速傳動(dòng)。 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與 制作 10 。鋼絲繩起到承受載荷的作用，其性能主要由鋼絲決定。鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過(guò)冷拉或冷軋而成的圓形（或異形）絲材，具有很高的強(qiáng)度和韌性，并根據(jù)使用環(huán)境條件不同對(duì)鋼絲進(jìn)行表面處理。 。它是用來(lái)增加鋼絲繩彈性和韌性、潤(rùn)滑銅絲、減輕摩擦，提高使用壽命的。常用繩芯有機(jī)纖維（如麻、棉）、合成纖維、石棉芯（高溫條件）或軟金屬等材料。 鋼絲繩的直徑： 鋼絲繩直徑根據(jù)計(jì)算出的繩受最大工作拉力直接用公式求出 d c s? (51) 式中 d鋼絲繩最小直徑， mm ； c選擇系數(shù)， /mm N 。依據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M4， c值選取 ； s鋼絲繩工作最大靜拉力， N 。 得 d= mm 取整 24mm 。因?yàn)槠鹬貦C(jī)起升機(jī)構(gòu)所用鋼絲繩多選多股不扭轉(zhuǎn)繩，故選擇多股不扭轉(zhuǎn)繩 187? d=24。 滑輪的選擇 滑輪分類及構(gòu)成 滑輪 一般由帶繩槽的輪緣、輪幅和輪轂組成。滑輪的槽形，由一個(gè)圓弧形的槽底與兩個(gè)傾斜的側(cè)壁組成?；喭ǔＶС性诠潭ǖ男据S上，大多數(shù)采用滾動(dòng)軸承，低速滑輪或均衡滑輪也可用滑動(dòng)軸承。 滑輪的直徑 一般情況下，滑輪的直徑不應(yīng)當(dāng)小于允許的最小值 D hd? (52) 式中 D按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪的最小卷繞直徑， mm ； h與工作機(jī)構(gòu)級(jí)別和鋼絲正結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)， d鋼絲繩的直徑。 經(jīng)計(jì)算得到滑輪直徑 D=432mm 滑輪組是由一定數(shù)量的定滑輪和動(dòng)滑輪以及穿繞的繩索組成，起升機(jī)構(gòu)可以根據(jù)需要合理的布置滑輪組：當(dāng)起重量 Q=3t 時(shí)，滑輪組倍率 S=2。當(dāng)起重量 Q=6t時(shí)，滑輪組倍率 S=4。 卷筒的選擇 卷筒是用來(lái)卷繞鋼絲繩的部件，它承載起升載荷，收放鋼絲繩，實(shí)現(xiàn)取物裝置的升降。 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與 制作 11 卷筒的種類 按筒體形狀，可分為長(zhǎng)軸卷筒和短軸卷筒。按制造方式，可分為 鑄造卷筒和焊接卷筒。按卷筒的筒體表面是否有繩槽，可分為光面和螺旋槽面卷筒。 按鋼絲繩在卷筒上卷繞的層數(shù)，可分為單層纏繞卷筒和多層纏繞卷筒。多層卷筒容量大，主要用于起升高度大，卷筒長(zhǎng)度又受到限制的起升機(jī)構(gòu)，采用尺寸較小的多層卷繞卷筒對(duì)于減少機(jī)構(gòu)尺寸十分有利。多層卷繞的卷筒多采用不帶螺旋槽的光面卷筒，卷筒兩端必須帶有側(cè)板，以防止鋼絲繩側(cè)向滑動(dòng)。側(cè)板的高度應(yīng)比最外層鋼絲繩高出 1～ ，但多層卷繞卷筒的鋼絲繩所受到的擠壓力大，相互間摩擦力大，鋼絲繩壽命低，同時(shí)容易產(chǎn)生亂繩現(xiàn)象。此外，當(dāng)卷繞層數(shù)較多時(shí)，繩索張力不 變的情況下，卷筒的載荷力矩將隨著卷筒上鋼絲繩曾數(shù)的多少而變化，從而使機(jī)構(gòu)載荷力矩不穩(wěn)定。 按制作方式可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒一般采用不低于 HT200的灰鑄鐵，重要的卷筒可用不低于 QT45010的球墨鑄鐵。焊接卷筒主要用于大直徑的卷筒，多采用 Q235 鋼板彎成筒形焊接而成。焊接卷筒與鑄造卷筒相比，自重大大減少，適用于單件生產(chǎn)。 多層卷筒尺寸的計(jì)算 卷筒的直徑是卷筒尺寸中關(guān)鍵的尺寸，其計(jì)算公式如下 D hd? 式中 D按鋼絲繩中心計(jì)算的 卷筒的最小卷繞直徑， mm ； h與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M4，系數(shù)選取 h=16； d鋼絲繩的直徑； 經(jīng)計(jì)算得 D=384mm ,取 D=400mm 筒面上鋼絲繩的卷繞圈數(shù)計(jì)算公式如下 0 ()()H a Z D dZ n D nd????? ? （ 53） 式中 Z直接纏繞在卷筒面上的鋼絲繩數(shù)； H起重機(jī)最大起升高度， m ； a滑輪組倍率； 0Z 鋼絲繩附加安全圈數(shù)，取 3圈； D卷筒直徑， mm ； d鋼絲繩的直徑， mm ； n鋼絲繩的卷繞層數(shù) ，取 n=4。 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與 制作 12 計(jì)算得 Z=52，則多層纏繞卷筒部分的長(zhǎng)度為 52 24 137 137 3OL Z d m m m m? ? ? ? ? ?O取 L （ 54） 取總的繞繩長(zhǎng)度即鋼絲繩總長(zhǎng) L=350m 卷筒壁厚一般按照經(jīng)驗(yàn)公式確定 0. 02 (6 10 )D? ?? （ 55） 式中 ? 卷筒壁厚， mm ； D卷筒直徑， mm 。 經(jīng)計(jì)算得 ? =15mm 吊鉤的選擇 吊鉤是塔式起重機(jī)作業(yè)時(shí)最常用的吊物工具。它的優(yōu)點(diǎn)是取物方便，工作安全可靠。吊鉤分為單鉤和雙鉤。單鉤是一種比較常用的吊鉤，它的構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用也較方便，但受力比較小。雙鉤主要用于起重量較大時(shí)，它受力均勻?qū)ΨQ，特點(diǎn)能充分利用。塔式起重機(jī)上主要使用鍛造鍛鑄單鉤，疊片 式吊鉤主要用于大起重量的起重機(jī)。 鑄造吊鉤的材料主要采用 DG20 鋼。起重量較小的吊鉤也可以采用 DG20Mn或 DG34CrMo。片式吊鉤由若干厚度不小于 20mm 的 20號(hào)或 16Mn 鋼板鉚接而成。 塔式起重機(jī)中常采用 T 字形或梯形截面的鍛造吊鉤。通用吊鉤已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，本起升機(jī)構(gòu)選用 LYD4M GB/。 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)聯(lián)軸器所受轉(zhuǎn)矩以及與之配合的軸徑大小選擇聯(lián)軸器。 1． 連接主電動(dòng)機(jī)與減速器 LTZ6 帶制動(dòng)輪型聯(lián)軸 132 50J ? GB/T43231984； 2． 連接輔助電動(dòng)機(jī)與減速器 GCLD3 鼓形齒式聯(lián)軸器 70 107 JB/。 制動(dòng)器的選擇 根據(jù)制動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩及軸徑選擇。選用 QPZ7 啟動(dòng)盤式制動(dòng)器 JB/ZQ40761997 6 行星減速器設(shè)計(jì) 本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案示意圖如下圖所示，減速器與卷筒通過(guò)開(kāi)式圓柱齒輪連接且該開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比 fgi =2。 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與 制作 13 圖 61 行星減速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 傳動(dòng)比分配 根據(jù)正常工作時(shí)輔助電動(dòng)機(jī)斷電，主電動(dòng)機(jī)通電，電動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)行星減速傳動(dòng)輸出；低速就位時(shí)，主電動(dòng)機(jī)斷電，輔助電動(dòng)機(jī)通電工作，電動(dòng)機(jī)輸入選擇轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)圓柱齒輪傳動(dòng)和行星減速傳動(dòng)減速后輸出可以得到： 正常起升時(shí)總傳動(dòng)比 i =960/80=12,其中 ? ?1bfg aH fg abi i i i i? ? ?， 2fgi ? ，則 5bab aZi Z??。 低速就位時(shí)總傳動(dòng)比 ? ?* 7201 9 08aafg b H e b fg b H a bi i i i i i i? ? ? ? ?，則可以得到傳動(dòng)比 ** ed cbi i i??，即 6edi ? ， * ? 。 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 行星差動(dòng)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 、精度等級(jí)、材料、熱處理及齒數(shù) （ 1）選擇直齒圓柱齒輪 （ 2）選擇 7級(jí)精度 （ 3）太陽(yáng)輪、行星輪選擇 20CrMnMo，滲碳淬火。太陽(yáng)輪齒面硬度 56～ 60HRC；行星齒輪齒面硬度 52～ 56HRC。內(nèi)齒圈齒面硬度選擇 42CrMo，齒面硬 度 230～270HBW。 （ 4）設(shè)定太陽(yáng)輪齒數(shù) 24aZ ? ，則齒輪圈內(nèi)嚙合齒數(shù) 120b ab aZ i Z? ? ? ，行星輪齒數(shù) 48gZ ? 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與 制作 14 由強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算 ? ?2131 EtdHK T Zudu?????? ???? （ 61） （ 1）試選載荷系數(shù) ? （ 2）選取齒寬系數(shù) ? ? （ 3）計(jì)算太陽(yáng)輪傳遞的轉(zhuǎn)距 5 511 19 5 .5 1 0 9 5 .5 1 0 3 6 .2 6960PT N m mn? ???? （ 62） 51. 38 27 10 N mm?? （ 4）查得材料的彈性影響系數(shù) MP? （ 5）按齒面硬度太陽(yáng)輪的接觸疲勞強(qiáng)度 lim 1 1300HaMP? ? ；行星齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim 2 1250HaMP? ? （ 6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ? ?116 0 6 0 9 6 0 1 2 8 3 0 0 8hN n jL? ? ? ? ?