畢業(yè)設(shè)計(論文)課題名稱QTZ40塔式起重機總體及起升系統(tǒng)的設(shè)計機械設(shè)計制造及其制動化 11.1塔式起重機概述 11.2塔式起重機的發(fā)展趨勢 1 12.1概述 22.2總體設(shè)計方案的確定 22.2.1金屬結(jié)構(gòu) 22.2.2工作機構(gòu) 2.2.3安全保護裝置 2.3總體設(shè)計原則 2.3.1整機工作級別 2.3.2機構(gòu)工作級別 2.3.3主要技術(shù)性能參數(shù) 2.4平衡臂與平衡重的計算 2.5起重特性曲線 2.6塔機風力計算 2.6.2工作工況Ⅱ 2.6.3非工作工況Ⅲ 2.7整機的抗傾翻穩(wěn)定性計算 2.7.1工作工況I 2.7.2工作工況Ⅱ 2.7.3非工作工況Ⅲ 2.7.4工作工況IV 45 3.1起升機構(gòu)的形式 3.2確定起升機構(gòu)滑輪組倍率 3.3鋼絲繩的選擇 3.4確定卷筒的尺寸 3.5選擇電動機 3.6計算傳動比，確定卷筒直徑 3.7校驗卷筒 3.8選擇滑輪 3.9選擇減速器、制動器、聯(lián)軸器 3.10電動機及起升機構(gòu)起、制動時間校驗 4.1吊鉤組的形式 4.2吊鉤的形式 4.3吊鉤計算 4.4吊鉤橫梁計算 3摘要塔式起重機作為建筑施工的主要設(shè)備，在建筑等行業(yè)發(fā)揮著極其重要的作用。塔式起重機屬于臂架型起重機，由于其臂架鉸接在較高的塔身上，且可回轉(zhuǎn)，臂架長度較大，結(jié)構(gòu)輕巧、安裝拆卸運輸方便，適于露天作業(yè)，因此大多數(shù)用于工業(yè)與民用建筑施工。塔式起重機是為了滿足高層建筑施工、設(shè)備安裝而設(shè)計的新型起重運輸機械，QTZ40塔式起重機是由建設(shè)部長沙建設(shè)機械研究院設(shè)計的新型建筑用塔式起重機，該機為水平臂架，小車變幅，上回轉(zhuǎn)自升式多用途塔機。本設(shè)計的題目是固定式QTZ40塔式起重機起升系統(tǒng)的設(shè)計。QT40塔式起重機有多種形式，此次設(shè)計的形式為上回轉(zhuǎn)液壓頂升自動加節(jié)，可隨著建筑物的升高而升高，固定式高度為36米，在附著狀態(tài)下可達到100米，其工作幅度為50米。本設(shè)計書主要包括四部分：第一部分主要是對現(xiàn)今國內(nèi)外塔式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢以及QTZ40塔式起重機特點、應(yīng)用場合，做了一個簡要的概述；第二部分是QTZ40塔式起重機總體方案的選擇及總體設(shè)計計算過程；第三部分是起升機構(gòu)設(shè)計和計算；第四部分是吊鉤組的設(shè)計。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設(shè)計項目計算與說明結(jié)果前言發(fā)展趨勢2.1概述6設(shè)計項目計算與說明結(jié)果塔機金屬結(jié)構(gòu)塔頂2.2確定總體設(shè)計方案7設(shè)計項目計算與說明結(jié)果吊臂架長度的1/7-1/10,長臂架應(yīng)配用較高的塔尖。但是塔尖高度超過一定極限時，弦桿應(yīng)力下降效果便不顯著,過分加高本設(shè)計采用前傾截錐柱式塔頂，斷面尺寸為12.起重臂8設(shè)計項目計算與說明結(jié)果架則是超靜定結(jié)構(gòu)。幅度在40m以下的小車臂架大都采用單意圖見圖2-2:長度為6m,9設(shè)計項目計算與說明結(jié)果料選用本次設(shè)計的QTZ40采用正三角形截面。選用這種方式的優(yōu)點是：節(jié)省鋼材，減輕重量，從而節(jié)約成本。其尺寸截面形式4)腹桿布置和桿件材料選用采用正三角上弦選用設(shè)計項目計算與說明結(jié)果平衡臂和平衡臂的小車變幅臂架的上弦以選用16Mn實心鋼為宜，但造價要高。×8、Θ89×7,下弦選用的角鋼型號為：∠75×8、∠75×5,若臂架總長在50m以上，或?qū)缰懈浇畲笃鸬趿坑刑卮笠獗?，其功能是支撐平衡?或稱配重),用以構(gòu)成設(shè)計上所圓鋼管、下弦選用角鋼采用雙吊點設(shè)計項目計算與說明結(jié)果設(shè)有防護欄桿。這種平衡臂的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，加工容易。架式平衡臂設(shè)計項目計算與說明結(jié)果塔身塔身結(jié)構(gòu)6.塔身面結(jié)構(gòu)為1.6m×設(shè)計項目計算與說明結(jié)果塔身結(jié)構(gòu)標準節(jié)間塔身結(jié)構(gòu)設(shè)計標準節(jié)則用于上部塔身。塔身標準節(jié)的長度有2.5m,3m,焊裝與角鋼主弦桿內(nèi)側(cè)或焊裝于角鋼主弦桿外側(cè)。斜腹桿和長度為采用套柱螺設(shè)計項目計算與說明結(jié)果設(shè)計項目計算與說明結(jié)果高問題選用球式回設(shè)計項目計算與說明結(jié)果底架設(shè)計項目計算與說明結(jié)果爬升架身中心線到建筑物的距離限制.設(shè)計項目計算與說明結(jié)果頂升機構(gòu)套架平臺和套架爬升導向裝置—爬升滾輪。在套架內(nèi)側(cè)的下方，側(cè)沿塔身主弦桿安裝8個滾輪，支撐在塔身主弦桿外側(cè)，在缸的頂升載荷，爬升架下部有兩個杠桿原理操縱的擺動爪，4)液壓頂升設(shè)計項目計算與說明結(jié)果構(gòu)在每節(jié)外塔架內(nèi)側(cè)均裝有齒條，內(nèi)塔架外側(cè)底部安裝齒輪。5-溢流閥10-平衡閥8-手動換向閥設(shè)計項目計算與說明結(jié)果基礎(chǔ)而使液壓缸將塔式起重機的上部頂起。所謂側(cè)頂升式，是將頂升液壓油缸設(shè)在套架的后側(cè)。頂升時，壓力油不斷泵入油缸大腔，小腔里的液壓油則回流入油箱?；钊麠U外伸，通過頂升橫梁支撐在焊接于塔身主弦桿上的專用踏步塊間距視活升套架橫梁上，故能隨著液壓缸活塞桿的漸漸外伸而將塔機上部頂起來。側(cè)頂式的主要優(yōu)點是：塔身標準節(jié)長度可適當加大，液壓缸行程可以相應(yīng)縮短，加工制造比較方便，成本亦低廉一些。本次設(shè)計的QTZ40塔式起重機采用側(cè)頂式。12.基礎(chǔ)固定式塔式起重機，可靠的地基基礎(chǔ)是保證塔機安全使用的必備條件。該基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況，嚴格按照規(guī)定制作。除在堅硬巖石地段可采用錨樁地基(分塊基礎(chǔ))外，一般情況下均采用整體鋼筋混凝土基礎(chǔ)。鋼筋混凝土基礎(chǔ)有多種形式可供選用。對于有底架的固工現(xiàn)場情況選用X形整體基礎(chǔ)，四個條塊分隔式基礎(chǔ)或者四個獨立塊體式基礎(chǔ)。對于無底架的自升式塔式起重機則采用1)X形整體基礎(chǔ)的形狀及平面尺寸大致與塔式起重機X形底架相似。塔式起重機的X形底架通過預(yù)埋地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上，此種形式多用于輕型自升式塔式起重機，設(shè)計項目計算與說明結(jié)果立方米，基礎(chǔ)重量約25噸，承載能力為10N/cm2。基礎(chǔ)用鋼設(shè)計項目計算與說明結(jié)果南AGB95-76(204)母呂4設(shè)計項目計算與說明結(jié)果工作機構(gòu)起升機構(gòu)動機型號YzrpF225M?-4/8/32,N=15/15/3.7KW,n=1400/700/設(shè)計項目計算與說明結(jié)果起升機構(gòu)起升機構(gòu)機起升機構(gòu)設(shè)計項目計算與說明結(jié)果起升機構(gòu)起升機構(gòu)倍率載變速。但在變換極速時，速度沖擊和電流沖擊都比較大，采用塊式制動器設(shè)計項目計算與說明結(jié)果回轉(zhuǎn)機構(gòu)同同倍率起重量(t)空鉤2244速度圖2-11起升機構(gòu)鋼絲繩纏繞示意圖1-起升卷筒2-塔頂滑輪3-起重量限制器滑輪4-載重小車5-臂端固定點6-上滑輪7-吊鉤滑輪組設(shè)計項目計算與說明結(jié)果機構(gòu)輪回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計項目計算與說明結(jié)果變幅機構(gòu)22軌道上行走，又由于驅(qū)動裝置裝在小車外部，從而采用水平臂設(shè)計項目計算與說明結(jié)果變幅機構(gòu)簡圖機變幅機構(gòu)設(shè)計項目計算與說明結(jié)果起升高度起重量限制器導致的嚴重后果。塔式起重機的安全裝置可分為限位開關(guān)、常的起重機作業(yè)中，起升鋼絲繩的合力R對轉(zhuǎn)軸的力矩M?=Ra與彈簧力N對轉(zhuǎn)軸的力矩M?=N,相平衡，而彈簧的變形量較小，設(shè)計項目計算與說明結(jié)果力矩限制器、電磁制動器、渦流制動器；設(shè)計項目計算與說明結(jié)果原則整機工作級別機構(gòu)工作級別2.3總體設(shè)計原則塔式起重機的工作級別與它的利用等級(工作頻繁程度)利用等級為U?(經(jīng)常輕負荷使用),載荷狀態(tài)為Q?(中—有時級別為A?,名義載荷譜系數(shù)Km=0.25。機構(gòu)的利用等級按機構(gòu)工作總時間分為六級：T?-Ts。機數(shù)分為三級：L?-L?。起升機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu)變幅機構(gòu)頂升機構(gòu)Km=0.25Km=0.50Km=0.25Km=0.25T一機構(gòu)利用等級；L一機構(gòu)載荷狀態(tài)；起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)、設(shè)計項目計算與說明結(jié)果平衡重的計算倍率起重量(t)空鉤2244吊臂自重引起彎矩M?、吊臂拉桿引起彎矩M?、變幅機構(gòu)引起彎矩M?及最大起重力矩Mmax之和減去平衡臂引起彎矩M?、彎矩Ms之和減去吊臂自重引起彎矩M?、吊臂拉桿引起彎矩M2及變幅機構(gòu)引起彎矩M?,即：設(shè)計項目計算與說明結(jié)果身的中心力矩即Ms=0.5Mmax+M?+M?+M?-M?-MsQTZ40起重機參照同類型塔機，各部件參數(shù)見表2-4:序號名稱重量(t)坐標力矩(tm)1平衡臂2起升機構(gòu)3平衡臂拉桿4吊臂拉桿短桿長桿總計5變幅機構(gòu)6變幅小車7吊鉤組8物品19液壓頂升機構(gòu)平衡重G?-8.34G?吊臂第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第五節(jié)第六節(jié)第七節(jié)總計塔頂00上下支座00上接盤00回轉(zhuǎn)機構(gòu)00司機室00套架00塔身00總計69.887-8.34Gs設(shè)計項目計算與說明結(jié)果曲線各幅度時起重量根據(jù)參數(shù)代入公式得：=42.67tm取平衡重重心距塔身中心為-8.34,平衡重為G?,則G?=42.67/8.34=5.12t由表2-5知，在幅度為40米時，物品、小車、吊鉤對塔身中心的力矩：幅度為R時，物品、小車、吊鉤對塔身中心的力矩：M=(Q+0.188)R由以上兩式得：Q=M/R-0.188滿載時Q=4t,求得：滿載時幅度R=11.35mM——最大起重力矩(tm)R——幅度(m)計算各幅度時起重量如表2-6所示：表2-6各幅度時起重量(t)幅度a2244幅度a224幅度a2141設(shè)計項目計算與說明結(jié)果曲線載荷t載荷t4302荷1.502.6塔機風力計算根據(jù)GB/T13752-92《塔式起重機設(shè)計規(guī)范》-P7-4.2.2.設(shè)計項目計算與說明結(jié)果力計算選取由平衡臂風面積序號適應(yīng)情況風壓Pa1正常工作狀態(tài)計算風壓，用于計算結(jié)構(gòu)的疲勞強度和發(fā)熱驗算2工作狀態(tài)最大計算風壓，用于計算結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性和整體抗傾翻穩(wěn)定性3非工作狀態(tài)計算風壓，用于計算結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性和整體抗傾翻穩(wěn)定性2.6.1工作工況I數(shù)，護欄為管結(jié)構(gòu)，由表8,司機室懸空，Cw取1.2.式中：A?—前片結(jié)構(gòu)的迎風面積，A?=w?A?i,m;A?—后片結(jié)構(gòu)的迎風面積，A?=02A?2,m;w—結(jié)構(gòu)充實率，按表9查?。辉O(shè)計項目計算與說明結(jié)果起升機構(gòu)則結(jié)構(gòu)迎風面積A=A?+nA?=w1Au+nw2A1z已知：A?=A2=wAo根據(jù)GB/T13752-92《塔式起重機設(shè)計規(guī)范》P7Cw—風力系數(shù)；Pw—計算風壓，Pa;計算風壓Pw=150Pa;已知：結(jié)構(gòu)充實率w=1設(shè)計項目計算與說明結(jié)果力計算力計算牽引機構(gòu)已知：結(jié)構(gòu)充實率w=1風力系數(shù)Cw=1.3(由4.2.2.1.3e得)已知：結(jié)構(gòu)充實率w=1設(shè)計項目計算與說明結(jié)果塔頂風力計算塔身風力計算已知：結(jié)構(gòu)充實率w=12.6.2工作工況Ⅱ設(shè)計項目計算與說明結(jié)果力計算起升機構(gòu)力計算力計算圖2-16工作工況Ⅱ已知：結(jié)構(gòu)充實率w=]結(jié)構(gòu)充實率w?=0.4設(shè)計項目計算與說明結(jié)果牽引機構(gòu)塔頂風力計算塔身風力計算已知：結(jié)構(gòu)充實率w=1已知：結(jié)構(gòu)充實率w=1時的1.2倍，即設(shè)計項目計算與說明結(jié)果非工作工起升機構(gòu)設(shè)計項目計算與說明結(jié)果力計算牽引機構(gòu)塔頂風力計算塔身風力代入得，F(xiàn)?=1.2×1100×0.52=686.4N設(shè)計項目計算與說明結(jié)果計算傾覆穩(wěn)定性計算工況說明1基本穩(wěn)定性工作狀態(tài)、靜態(tài)、無風2動態(tài)穩(wěn)定性工作狀態(tài)、動態(tài)、有風3暴風侵襲非工作狀態(tài)4突然卸載工作狀態(tài)，料斗卸載設(shè)計項目計算與說明結(jié)果平衡臂部起重臂部置，載荷的數(shù)值和方向取最不利組合條件下，包括自重載荷在內(nèi)的各項載荷對傾翻邊的力矩代數(shù)和大于零(即EM大于零),則認為該塔式起重機是穩(wěn)定的。起穩(wěn)定力矩的符號為正，起傾翻作用的力矩符號為負并乘以1.1-1.2的增大系數(shù)。校核時，各項載荷應(yīng)根據(jù)起重機設(shè)計手冊P49表1-7-3查得相應(yīng)的載荷系數(shù)，并乘以相應(yīng)的載荷系數(shù)。由起重機設(shè)計手冊P48得QTZ40塔機為第二組別，起重機組別二的載荷系數(shù)如表2-9所示。表2-9起重機組別二的載荷系數(shù)驗算工況自重系數(shù)起升載荷系數(shù)IⅡⅢ0驗算基本穩(wěn)定性，工作狀態(tài)，靜態(tài)，無風。1.平衡臂部分平衡臂部分包括有平衡臂、起升機構(gòu)、平衡臂拉桿、平衡重四部分：M?={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、變幅機構(gòu)、載重小車、吊臂拉桿、3.塔身部分塔身部分包括塔頂、上下支座、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承、司機室、套架、塔身；設(shè)計項目計算與說明結(jié)果平衡臂部起重臂部慣性載荷2.7.2工作工況Ⅱ起重臂部分包括吊臂、變幅機構(gòu)、載重小車、吊臂拉桿、塔身部分包括塔頂、上下支座、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承、設(shè)計項目計算與說明結(jié)果坡度載荷風載荷非工作工平衡臂部起重臂部考慮風力對傾翻邊的影響(主要計算塔頂與塔身):起重臂部分包括吊臂、變幅機構(gòu)、載重小車、吊臂拉桿、設(shè)計項目計算與說明結(jié)果風載荷平衡臂部起重臂部塔身部分包括塔頂、上下支座、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承、考慮風力對傾翻邊的影響(主要計算塔頂與塔身):設(shè)計項目計算與說明結(jié)果風載荷固定基礎(chǔ)塔身部分包括塔頂、上下支座、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承、考慮風力對傾翻邊的影響(主要計算塔頂與塔身)2.8固定基礎(chǔ)穩(wěn)定性計算e—偏心距，即地面反力的合力至基礎(chǔ)中心的距離，m;M—作用在基礎(chǔ)上的彎矩，N·m;F—作用在基礎(chǔ)上的垂直載荷，N;計算與說明結(jié)果Fh—作用在基礎(chǔ)上的水平載荷，N;Fg—混凝土基礎(chǔ)的重力，N;h—混凝土基礎(chǔ)的高度，m;安全設(shè)計項目計算與說明結(jié)果起升機構(gòu)的起升機構(gòu)3.1起升機構(gòu)的形式4.卷筒4.卷筒2.卷筒2.L形布置1.帶制動器電機5帶制動器電機3差動卷筒1.制動器2.嵌套軸式減速器3卷筒4軸承座4.一字形布置圖3-1起升機構(gòu)的形式示意圖1.π形布置π形布置是最傳統(tǒng)的布置，也是使用最多的布置形式。其優(yōu)點是可以使用普通的圓柱齒輪減速器，有大批量生產(chǎn)供貨來源，成本低。但其最大的缺點是電機與卷筒平行，減速機的中心距限制了卷筒的直徑。局部改進的辦法是增加中間軸。2.L形布置L形布置的傳動路線必須有90度的折轉(zhuǎn)。也就是卷筒軸線與電機軸線成90度。這樣就避免了電機與卷筒的干涉，卷筒直徑可以加大，做成大而短的卷筒，可以克服形布置的缺點。這是L形布置的主要優(yōu)點。但電動機、制動器、減速機都在卷筒的同一側(cè)，如要卷筒對中，單邊受載比較嚴重，對平衡臂受載不利。3.U形布置U形布置指的是兩臺立式電機的軸線沿鉛直方向，經(jīng)過兩對螺旋傘齒輪，帶動水平軸旋轉(zhuǎn)，該兩水平軸從卷筒兩端插入到卷筒內(nèi)，帶動行星差動減速器運動，最后由行星減速器的內(nèi)齒輪帶動卷筒旋轉(zhuǎn)。這種起升機構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較對稱，卷筒可以做大，變速較平穩(wěn)，可靠性好。但制造要求高，裝配復雜，成本高，適合于功率比較大的塔式起重機。4.一字布置一字布置是由一根輸入軸和輸出軸相嵌套的特種減速機，電機和減速機、制動器分別布置在卷筒兩端，電機的輸出軸通過傳動套和聯(lián)接軸帶動輸入軸，減速后輸出軸直接帶動卷筒旋轉(zhuǎn)。這種布置形式，重量比較對稱，卷筒采用π形布置形式起升機構(gòu)鋼絲繩的選擇超出平衡臂寬度。綜合考慮，本設(shè)計采用π形布置。3.2確定起升機構(gòu)滑輪組倍率起升機構(gòu)滑輪組倍率的選擇直接影響整個機構(gòu)的設(shè)計。起升機構(gòu)中常采用省力滑輪組。起升鋼絲繩的拉力與倍率直接有關(guān)。當起重量一定時，選擇大的倍率可降低鋼絲繩中拉力，從而使滑輪和卷筒尺寸減小，獲得較緊湊的機構(gòu)尺寸。此外，倍率的增大將降低整個滑輪組的效率，并使起升機構(gòu)的空鉤難于下降。通常起升機構(gòu)的倍率與額定起重量有一定關(guān)系。倍率可由表3-1選取。表3-1起重量與滑輪組倍率關(guān)系表8~6~8~6~根據(jù)吊重不同選擇不同的滑輪倍率，3.3鋼絲繩的選擇3.3.1鋼絲繩的選擇包括鋼絲繩的結(jié)構(gòu)型式的選擇和鋼絲繩直徑的確定1.根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同可分為：1)點接觸繩：其特點是接觸應(yīng)力高，表面粗糙，易破斷，使用壽命低。但制造工藝簡單、價格低。2)線接觸繩：其特點是鋼絲繩撓性好，承載能力大，磨性好，使用壽命長，在起重機中應(yīng)當予以優(yōu)先選用。3)點線接觸繩，這是一種混合結(jié)構(gòu)的鋼絲繩。4)面接觸繩，多用于纜繩起重機與架空索道，不宜用作起重繩。綜合各種類型鋼絲繩的優(yōu)缺點，選擇線接觸繩。2.確定鋼絲繩的直徑用選擇系數(shù)C來確定鋼絲繩的直徑D(mm):式中C----選擇系數(shù)，由《起重機設(shè)計手冊》表3-1-2,取C=0.1;S----鋼絲繩最大工作靜拉力(N)。按下式計算：鋼絲繩的最大靜拉力，式中Q----起升載荷Q=Qo+q由《起重機設(shè)計手冊》表2-2-2取q=2%Q。;Q=(1+2%)Q?=102%×4000×9.8=3其中a----滑輪組的倍率，a=4;選取，當a=4時，η?=0.97;選取，7=η?=0.9由《起重機設(shè)計手冊》表3-1-1選取鋼絲繩型號為6w(19)-10-102-Ⅱ-右交。3.校驗破壞力F=φEF?=114000×0.85=96900N破斷拉力F?=sn=5×11418.5=57092.5N可得F>F?,即校驗通過。確定卷筒的尺寸3.確定卷筒的尺寸3.4.1卷筒的名義直徑D式中D----卷筒名義直徑；d----鋼絲繩直徑，d=11mm;e----筒繩直徑比，由《起重機設(shè)計手冊》表3-3-2選取，取e=18;為了避免卷筒的長度太長，初取D=250mm。繩槽深度h=(0.25～0.4)d=0.3×11=3.3mm;繩槽節(jié)距p=d+(2～4)mm=11+3=14mm;卷筒長度選擇電動計算電動機的靜功卷筒計算直徑D?=D+d=250+11=261mm;鑄造卷筒壁厚δ≈d=11mm。3.4.2多層繞卷筒相關(guān)參數(shù)計算1.卷筒面上鋼絲繩卷繞圈數(shù)Z?---安全圈數(shù)，取Z。=3。2.卷筒長度L=1.1zd=1.1×55×11=666mm3.繞繩量=60×3.14×(261+283+305+327)4.卷筒轉(zhuǎn)速n=a·vlπD?=4×34×1000÷(3.14×305)=142r/min3.5.選擇電動機3.5.1計算電動機的凈功率式中Q,V----起升載荷及起升速度，n----機構(gòu)總效率，按下式計算其中η?——滑輪總效率，見【3】表3-2-10,取η?——導向滑輪效率，見表2-2-3,取n;——卷筒效率η?≈na=0.95;Z=55圈η——傳動效率，見表2-2-4,取3.5.2選擇電動機功率根據(jù)機構(gòu)級別工作級別、作業(yè)特點以及電動機的工作特性，同時為了滿足電動機起動和不過熱要求，所選電動機的額定功應(yīng)滿足下式：=G·P,=0.8×16.37=13.096KW式中G----穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)，見《起重機設(shè)計手冊》表2-2-5取G=0.8:Q,V-----同上.故選擇多速三相異步電動機，根據(jù)【3】表5-1-13選取型號為:YZR200L-6---964r/min---22KWD=282mmn=137.5r/min由公式得圓整得i=7即卷筒實際直徑D=D?-3d=315-33=282mm卷筒的實際轉(zhuǎn)速n=a·vlπD=4×34×1000÷(3.14×315)校驗卷筒3.7校驗卷筒根據(jù)【5】P55式3-18驗算，由于L≤3D,這時彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力很小，其合成應(yīng)力一般不超過壓應(yīng)力的10%~15%,一般忽略不計；因此只計算壓應(yīng)力。壓應(yīng)力8:式中A--多層卷繞系數(shù)，根據(jù)【5】P56表3-4來選取n=4,所以取A=2.25p---繩槽節(jié)距，p=14mm;限)?？偵嫌嬎憧傻忙?lt;[δ],所以卷筒滿足條件。3.8選擇滑輪滑輪的最小直徑據(jù)【5】P43式3-1來計算：Dmin=h·d=20×11=220mm式中Dm----按鋼絲繩中心計算的的滑輪直徑；d----鋼絲繩的直徑：h----輪繩直徑比系數(shù)，與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)，按【3】表3-2-1取h=20;型號是LGS6.0×225-100-60。繩槽測標的傾斜角ββ取為20度滑輪工作直徑為D?=D+d=225+11=236mm滑輪槽深為K=S-dl2(1-sin20?)=20-5.5×(1-sin20?)=16.38允許偏角Y得γ=5.3滿足γ<4°~6°符合要求。3.9選擇減速器、制動器、聯(lián)軸器3.9.1選擇減速器P]≥K·P?=1.5×22=33KW式中Pn----在基準接電持續(xù)率時的電動機額定功率K---選用系數(shù)，根據(jù)減速器的型號和使用場合確定，取K=1.5。根據(jù)起升機構(gòu)的傳動比i=7,再綜合考慮布置限制，選擇QJR-236-7-IV-CW型減速器，圖形參考【6】P18-25。3.9.2起升機構(gòu)制動器的選擇起升機構(gòu)的制動器要求可靠耐用，因為制動性能的好壞直接影響安全和就位準確性。大體有以下幾種形式：1.電磁抱閘：是由彈簧力緊鎖閘瓦，抱住制動輪。電1磁線圈通電，彈簧壓縮，松開閘瓦，讓電機旋轉(zhuǎn)。這種制動器用途最廣，但是隨著起重量的增加，已經(jīng)適應(yīng)不了要求，可靠性降低。2.電力液壓推桿制動器：是用一個很小的電液泵帶動一推桿來壓縮彈簧，代替上面所述電磁鐵的作用，以松開閘瓦，其它部分還是抱閘結(jié)構(gòu)，但是它的力量和行程比電磁鐵大，所以使用范圍大，工作可靠。3.盤式制動器：是一種由電磁鐵控制的圓盤形端面摩擦制動器，常常裝在電動機尾部，不再要制動輪。它結(jié)構(gòu)緊湊，但是制動輪力矩小，而且易磨損，在垂直提升的起升機構(gòu)上往往不適應(yīng)，容易打滑。IV-CW型減速器4.錐形轉(zhuǎn)子電機制動器：它是錐形轉(zhuǎn)子的電機特有的功能，其尾部帶有一個梯形截面的制動盤。當斷電時，靠彈簧力推動轉(zhuǎn)子軸向移動，梯形盤斜邊錐面產(chǎn)生制動當通電時電機電磁力自動壓縮彈簧，使制動盤離開制動面，解除制動。它不需要另加電磁線圈，而且制動力矩比起升機構(gòu)制動器的制動轉(zhuǎn)矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩，在貨物處于懸吊狀態(tài)時具有足夠的安全裕度，制動轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足下式要求：式中T-----制動器制動轉(zhuǎn)矩，N·m。K.----制動安全系數(shù)，與機構(gòu)重要程度和機構(gòu)工作級別有關(guān)，由《起重機設(shè)計手冊》表2-2-7,取K?=1.75。Q------額定起升載荷，N。D?-----卷筒卷繞直徑，mm。a------滑輪組倍率。n------機構(gòu)總效率。i------傳動機構(gòu)傳動比。表3-7-16和表3-7-17選擇型號YWZ5—315/30—16,制動力矩是250～400N·m,制動瓦退距是1.25mm,制動輪直徑是315mm。3.9.3起升機構(gòu)聯(lián)軸器的選擇在起升機構(gòu)上，有輸入聯(lián)軸器和輸出聯(lián)軸器兩種不同形式，分別接在減速器的輸入軸和輸出軸上。1.輸入聯(lián)軸器：輸入聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速高，傳遞的力矩較小，但起動時常受沖擊，所以也必須、有足夠的強度。通常用的有彈性柱銷式聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器簡單，用的也多，但毛病也多，主要是彈性橡膠圈很容易損壞；在起升機構(gòu)中用的較多是梅花形聯(lián)軸器，它是由兩個聯(lián)軸節(jié)里嵌入尼龍作的一個梅花形傳動塊，即能受沖擊，也沒有多大的聲響。選擇彈性柱銷式聯(lián)軸器綜上所述，選擇彈性柱銷式聯(lián)軸器。2.輸出聯(lián)軸器輸出軸聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速低，傳動的力矩大。在起升機構(gòu)中常用的有齒輪聯(lián)軸器，它是由內(nèi)外齒輪它的應(yīng)用較普遍。另一種是十字滑塊聯(lián)軸器，它是在兩個聯(lián)軸相嵌套來傳遞力矩，又能略微調(diào)節(jié)軸線方位角，節(jié)之間加一個盤式十字滑塊，既傳遞力矩，又吸收微小的不同心。綜上所述，選擇齒輪聯(lián)軸器。依據(jù)所傳遞的扭矩，轉(zhuǎn)速和被聯(lián)接的軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器規(guī)格，起升機構(gòu)中的聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式要求：T=k,k?Tumax≤[T]式中T-----所傳扭矩的計算值(N·m)。Tlmax-----按第Ⅱ類載荷計算的軸傳最大扭矩。對高速軸：Tmx=(0.7-0.8)λyT,=0.8×2.63×210.1=44在此為電動機轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)，Tn為電動機額定轉(zhuǎn)矩其中P為電動機額定功率(kw),n為轉(zhuǎn)速(r/min);對低速軸：在此92為起升載荷動載荷系數(shù)，取92=1.5,Tj為鋼絲繩最大靜拉力作用于卷筒的扭矩(N·m)。[T]----聯(lián)軸器許用扭矩(N·m),由《手冊》或產(chǎn)品目錄中查得。K?-----聯(lián)軸器重要程度系數(shù)，對起升機構(gòu)，K1=1.8(由《手冊》表3-12-2選取)。K?-----角度偏差系數(shù)，選用齒輪聯(lián)軸器時其值見《手冊》表3-12-4,低速軸K3=1.25;對于高速軸取K3=1。對于高速軸升機構(gòu)起、=1.8×1×442=795.6N·m查【3】P450表3-12-9,選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號TL9許用扭矩是1000N·m。對于低速軸T=k,k?Tima=1.8×1.25×2697.6=6069.6N·m查【3】表3-12-7,選用齒輪銷聯(lián)軸器，型號CLZ6,許用扭矩是11200N·m。3.10電動機及起升機構(gòu)起、制動時間校驗3.10.1電動機校驗1.電動機過載能力校驗起升機構(gòu)要求電動機有電壓損失、最大轉(zhuǎn)矩允差時，可起吊1.25倍的額定起重量。故電動機的額定功率應(yīng)符合下式要求，以便保證足夠的過載能=2.1÷2.63×16.37式中Pc----在基準接電持續(xù)率時電動機額定功率μ_---電機臺數(shù)，取H=1;λw----電動機的允許過載倍數(shù)，由《手冊》表5-1-2選取，取=2.63;H----考慮電壓降低及轉(zhuǎn)矩允差以及靜載試驗超載系數(shù)，繞線異步電動機取H=2.1。因為P=22KW,故22KW>11.11KW,校驗通過。2.電動機發(fā)熱驗算根據(jù)GB/T13752-92推薦方法進行計算起、制動時式中Pc----電動機額定功率，其工作制為S3,接電持續(xù)率JC%與實際機構(gòu)的值相同，KW。由前面可知Pc=22KW;n,---電動機額定轉(zhuǎn)速，r/min;η=0.82～0.85,故取η=0.83;Kz---系數(shù)；取Kz=0.85;Tre---起升機構(gòu)最不利工作循環(huán)的等效平均阻力矩，Nm。可按下式計算T=T,K?=243×0.6=145.8N·m其中T,----起升機構(gòu)靜阻力矩，可按下式計算式中Q----額定起升載荷，N;Do----卷筒計算直徑，m;a----滑輪倍率；i----卷筒至電動機軸傳動比；η-----機構(gòu)總效率，取η=0.83;K?---_系數(shù)，起升、變幅、運行機構(gòu)一般K=0.67～0.79,取Kc=0.70總上可知，22KW>20.9KW,故驗算通過。3.10.2起升機構(gòu)起、制動時間驗算起動和制動時間過長，加速度小，會影響起重機的生產(chǎn)率；如起動和制動時間過短，加速度太大，會給金屬結(jié)構(gòu)和傳動部件施加很大的動載荷。因此，必須把起動與制動時間1.起動時間驗算式中n-----電動機額定轉(zhuǎn)速，r/min。Tq---電動機平均起動轉(zhuǎn)矩，N·m,由《起重機設(shè)計手冊》表2-2-8選取，取Tq=(1.5～1.8)Tn。其中可得T,=1.6×218=348.8N·mTj----電動機靜阻力矩，按下式計算[J]----機構(gòu)運動質(zhì)量換算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量(kg·m2),按下式計算：=1.831+0.122=1.953kg·m'其中Ja----電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量(kg·m2)。在電動機樣本中查取。取J=0.352kg·m2Je----制動輪(0.6Kg·m2)和聯(lián)軸器(0.64Kg·m2)的轉(zhuǎn)動慣量(kg.m2)[tq]----推薦起動時間，由【3】表2-2-9選取，[tq]=1～2.5S。總上可得，1.88S<1～2.5S故符合要求。2.制動時間驗算制動時間長短與起重機作業(yè)條件有關(guān)。滿載下降制動時式中n'----滿載下降時電動機轉(zhuǎn)速(r/min),通常取n=1.1n=1.1×964=1060.4N·m設(shè)計吊鉤組的Tz-----制動器制動轉(zhuǎn)矩(N·m)。T’----滿載下降時制動軸靜轉(zhuǎn)矩(N·m),按下式計算[J']----下降時換算到電動機軸上的機構(gòu)總傳動慣量(kg.m2)。按下式計算[tz]---推薦制動時間(S),可取[tz]=[tq]=1.3S總上可見，制動器制動時間符合要求。第4章吊鉤組的設(shè)計鉤、吊鉤螺母、推力軸承、吊鉤橫梁、滑輪、滑輪軸承、短鉤型吊鉤組吊鉤橫梁位于滑輪軸下方，吊鉤自桿部分較短，滑輪組軸軸向尺寸較小，鋼絲繩分支數(shù)的偶奇不受限制，應(yīng)用最多，缺點是整體高度尺寸較大。長鉤型吊鉤組吊鉤直桿部分較長，滑輪軸和吊鉤橫梁成為一體，整體高度尺寸較小，但滑輪組軸向尺寸較大，鋼絲繩分支數(shù)限為偶數(shù)。還有一種通過部分滑輪軸心的固定，倍率可變的吊鉤組。綜合考慮，選用倍率可變的吊鉤組。吊鉤有單鉤、C型鉤、雙鉤、片式鉤等類型。單鉤多用于中小型起重機。雙鉤受力條件較好，鉤體料能充分利用，用于起重量較大的起重機。C型鉤常用于船舶裝卸，上部突出可防止起升時掛住艙口。吊鉤采用單鉤形式，鉤身的截面形狀為帶有圓弧角的梯形截面，吊鉤采用模鍛制造，材尺寸其中T字型截面最合理，但工藝復雜。圓型截面用于小型吊鉤常用模鍛制造，鉤的頭部具有直柄開有螺紋。在大起重量或吊運高溫物料的冶金起重機上采用由多片鋼板鉚合，并在鉤口上設(shè)置護墊的片式吊鉤。它不會整體斷裂，工作安全，可靠性較好，個別板片可以更換。片式鉤只能制成截面，鉤體材料不能充分利用，自重較大。片式吊鉤的頭部長制有環(huán)眼。為防止系物繩自動脫鉤，可在吊鉤上加裝安全閉鎖裝置。綜上所述，吊鉤采用單鉤形式，鉤身的截面形狀為帶有圓弧角的梯形截面，吊鉤采用模鍛制造，材料為20Mn。1.吊鉤主要尺寸1).鉤孔直徑式中Q---額定起重量(t),Q=4×1.02=4.08料為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l?=2.2×65=143mm;由l?≈0.5h得l?=0.5×65=32.5mm2.鍛造吊鉤的強度計算根據(jù)起重量和起升機構(gòu)工作級別從《起重機設(shè)計手冊》表3-4-2中選擇LMD5-M型吊鉤。參考【3】P248圖3-4-7鉤身主彎曲截面(水平截面)A-A最危險。截面A-A中，內(nèi)外側(cè)邊界最大應(yīng)力應(yīng)滿足以下條=152MPa≤[δ]=201.82MPa=67.64MPa≤[δ]=201.82MPa其中e?-----截面A-A形心至截面內(nèi)邊的距離(mm);e?-----截面A-A形心至截面外邊的距離(mm);R?-----截面形心軸線至曲率中心點距離(mm);FA-----截面A-A的面積；KA-----截面A-A的形狀系數(shù)。由于吊鉤截面形狀是帶圓弧的梯形截面，故由《起重機設(shè)計手冊》表3-4-6可得：b?=0.6