起升机构

第一章．起升机构
1.1起升机构方案规划
起升机构是用来实现货物升降，因此它是任何起重机不可缺少的部分，是起重机中最基本的机构。

其工作的好坏，将直接地影响到整机的工作性能。

起升机构主要由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物系统与制动装置组成。

针对此门座起重机采用两套驱动装置，两个电动机分别驱动，为使两个独立但相互协作的两个驱动装置能更好的发挥作用且不互相干涉所以采用如图1所示布置。

由两个电动机分别通过齿式联轴器与减速器的高速轴相连，再由减速器低速轴带动卷筒将钢丝绳卷上或放出，经过滑轮组系统，使吊钩等取物装置实现上升和下降。

选用齿式联轴器是为了安装方便与避免高速轴在小车架受栽变形时受到弯曲，且是用得最广范的，减速器选用三级柱式齿轮减速器。

由于门座起重机是工作比较繁重的多用途起重机械。

正因为工作级别比较高，对于钢丝绳和卷筒，滑轮来说要求是比较高的，为避免钢丝绳的磨损，卷筒和滑轮都取直径比较大的，且钢丝绳选用丝数较多的，为防止吊钩的旋转，钢丝绳选择向相反方向缠绕的两根。

机构停止工作时，制动器是吊钩连同货物悬吊在空中，吊钩的升降靠电动机改变转向来达到，当滑轮组升降到最高极限位置时，使吊钩停止上升，以此可以保证安全。

1.2起升机构设计计算
1.确定传动方案
按照构造宜紧凑的原则，决定采用下图的传动方案，采用双联滑轮组。

按Q=10t ，取滑轮组倍m=2 因而承载分支数为 Z=2m
=4
钓具自重G 0=0.025×Q=2.5KN 取G 0=2.5KN ； 2.选择钢丝绳
若滑轮组采用滚动轴承，当i=3，查[1]中表2-1得滑轮组效率ηh =0.98。

钢丝绳所受最大拉力： 吊钩
kN
m G Q S h 15.2698
.0222500100000η20max =⨯⨯+=∙+= 按下式计算钢丝绳直径d
mm S C d 82.1615.26104.0max =⨯==
C-选择系数 查得C=0.104
选择钢丝绳6W （19）公称抗拉强度155N/mm 2，直径d=17.5mm ，其钢丝破断拉力
总和为[S b ]=138000N ，
标记如下：
钢丝绳6W （19）-17.5-1550-I-光-右交（GB1102-74） 3.确定滑轮主要尺寸 滑轮的许用最小直径：
d D ≥（e-1）=17.5×20=350mm
式中系数e=25由1]中表2-3查得。

由附表5中选用标准滑轮D=400mm 4.确定卷筒尺寸并验算强度 卷筒直径：
d D ≥（e-1）=17.5×18=315mm
选用D=400mm 。

由附表12查得绳槽螺距t=16mm 。

卷筒长度：
L=（
n D Hi h
+0
π）t +L 12
=（
25
.41414.32
37000+⨯⨯）×16+80
=1022.79mm 取L=1050mm 式中：
H-起升高度H=H 1+H 2=22000+15000mm n-安全圈数 取2
L 1—卷筒端部不切槽部分长度，取L 1=3t=80mm ； D 0——卷筒的计算直径D 0=D+d=414.5mm 。

卷筒壁厚：
δ=0.02D+（6-10）=0.02×400+（6-10） =14-18mm 取δ=15mm
卷筒壁的压应力计算：
MPa A t S y 43.5975.022
1526150δδmax =⨯⨯=⨯=τ＜[y
σ]
A η-应力减小系数，一般取A η=0.75
对于HT15-33铸铁材料，抗压强度极限ζby =650N/cm 2，抗拉强度极限为ζ
b =150N/cm 2。

故许用压应力：
[
y σ]=
2/1305
6505cm N by
==σ 故强度足够 扭曲应力：
MPa
D S 388.115
40014.326150
max
==
=⨯⨯δ
πτ
5.选电动机 计算静功率： kw V G Q N j 0
6.412
85.060100040
)2500100000(2η601000)(0=⨯⨯⨯⨯+=⨯⨯+=
式中：η——机构的总
效率，取η=0.85
（注：一般规定在初选电动机时取η=0.80-0.85。

因η=ηh ηj η0，卷筒效率ηj =0.96-0.98；ZQ 型减速器效率η0=0.94，故对于一般无开式齿轮的传动效率η＜0.85。

所以取η=0.85比较合适）
查手册选用电动机YZR250M2-6，其
kw N e 45%)40(==，
min,/965r n r =
2
278.69][kgm
GD d =
6）验算电动机的发热条件
按照等效功率法求得：当JC%=40时，所需的等效功率
kw N k N j d e 02.2406.4187.075.0≥=⨯⨯=γ
式中：
25k ——工作类型系数，查（1）中表6-4，25
k
=0.75（中级）；
γ——系数，根据t q /t g 值查得。

t q /t g ——起重机构平均起动时间与平时工作时间的比值，由（1） 中查得当t q /t g =0.1时，γ=0.87。

由以上计算结果可知，初选电动机能满足发热条件， 即x N ＜e N 7）选择标准减速器 卷筒转速：
min
/54.614175
.014.32400r D vm n j =⨯⨯==π
减速器总传动比：
68.1554
.6196510===j n n i
查手册选QJS335-16-Ⅷ-C-W 减速器，当中级工作类型时， 许用功率[N]=76kw ；i 0‘=16，自重G g =654kg ，输入轴直径
,381mm d =轴端长l 1=80mm 8）验算起升速度和实际所需功率 实际起升速度：
min /2.391668.1540'0
0'
m i i v v =⨯==
误差：
%2%10040
2.3940%100'=⨯-=⨯-=v v v ε＜[ε
]=15%，
可以。

实际功率：
kw v v P P x x 54.2340
2
.3902.24''=⨯==
9）校核减速器输出轴强度
（1） 输出轴最大径向力：由[1]中公式（6-16）
][)(2
1
max max
R G aS R J ≤+= 式中：aS max =2×26150N —卷筒上卷绕钢丝绳引起的载荷； G j =2540N —卷筒及轴自重，参考附表13决定；
[R]=2.7Rm=2.7×12500=33750减速器输出轴端最大容许径向载荷 因此N R 14900)2540261502(2
1
max
=+⨯=＜[R]，（2）通输出轴最大扭矩：由[1]中公式（6-17）
][)8.07.0(0'
0max max M i M M e ≤-=ηψ
式中：
Nm n N M e e 3.445965
45
9550%)40()%40(95501=⨯==
——电动机的额定力矩；
ψmax =2.9—当JC%=40时电动机最大力矩倍数，由附表25查得； η0=0.95—减速器传动效率；
[M]=33750N.m 因此
95
.0163.4452.3)8.0_7.0(max ⨯⨯⨯⨯=M
=15001.98~17145＜[M]=33750Nm 由以上计算可知所选减速器能满足要求
10）选择制动器
所需制动力矩：
Nm i i D G Q k M k M h Z j Z Z 67.57685
.016
224175.0)2500100000(0.221η2)(2121≥'
00'
=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=
+=∙ 式中：k z =2.0—制动安全系数，由[1]查得。

由手册选用YWZ 2-315/80制动器，制动轮直径D z =315mm; 其额定制动力矩M ez =800N.m ， 制动器重量G z =62.4kg 。

11）选择联轴器
高速轴的计算扭矩：
Nm n M M I el js 84.643φ==
式中：
2=φ——等效系数，查表2-7得；
6.1=I n ——安全系数，查表2-21得；
M el ——相应与机构JC%值的电动机额定力矩换算到高速轴上的力矩
m N n N M e el ∙=⨯==3.445965
45
9550%)40(95501
由手册查得YZR250M 电动机轴端为圆形d=70mm ，l=140mm
查手册选QJS335-16-Ⅷ-C-W 减速器，当中级工作类型时， 许用功率[N]=76kw ；i 0‘=16，自重G g =654kg ，输入轴直径
,381mm d =轴端长l 1=80mm
12）验算起动时间
起动时间：
])()([)(37522
021η
i D G Q GD C M M n t l j q q ++-=12
.06.2)()()()(2222+=++=z l d l GD GD GD GD +0.2=2.92kgf.m 静阻力矩：
m kgf D i G Q M j .26.25385.016224175
.0)2500100000(0η20=⨯⨯⨯⨯+=+=
平均起动力矩：
m
kgf n N M M e e q .80.301%)40(%)
40(9550
5.15.11=⨯== 因此，
s t q 365.1]85
.0)162(4175.0)2500100000(2
.2915.1[)
26.25380.301(375965
2
2
=⨯⨯⨯++⨯-= 查[1]对于3-80t 通用桥式起重机[t q ]=1-2s ，故所选电动机合适。

13）验算制动时间 制动时间：
s
i
D G Q GD C M M n t l j e z 599.3]85.0)402(24175.01025002.2915.1[)98.1822.201(375965]2)()([)(37522
2
2
02'1=⨯⨯⨯⨯+⨯-=++-==η查[1]当v ≤12m/min 时，[t z ]=10s 。

因为t z ＜[t z ]，故合适。

'
j M —下降是电动机轴上的静力矩
Nm
i i D P P M h G j
98.18285
.016224175.0)2500100000(2)(0
0'=⨯⨯⨯⨯+=+=η。