铝电解多功能起重机卷扬机构参数选择分析_刘金生

文章编号:1007-967X (2011)03-0075-03

铝电解多功能起重机卷扬机构参数选择分析

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刘金生,包世民

[中国有色(沈阳)冶金机械有限公司,辽宁沈阳110141]

摘 要:本文针对电解铝行业32t 铝电解多功能起重机卷扬机构主要部件参数进行计算,同时对

电解铝多粉尘、强磁场、强腐蚀气体环境下的卷扬机构选型和选型注意事项进行了分析和总结,确保卷扬机构运行平稳,从而保证整机的正常运行。

关键词:铝电解多功能起重机;卷扬机构;卷筒;参数

中图分类号:TH218

文献标识码:A

铝电解多功能机组的卷扬机构主要用来吊运盛装熔融金属的钢包,同时也用于辅助吊运。卷扬机构安装在主梁上,沿主梁上的轨道运行。可旋转的吊钩安装在活动框架上,与活动框架一起在固定导向架内运动,并对盛装熔融金属的钢包进行电子称量和记录。准确的选择机构参数,对机构的平稳运行和使用寿命以及生命安全具有重要的作用。

1 卷扬机构电机的选择

根据GBT3811-2008表6机构的工作级别,本文选择的卷扬机构使用等级为M 6等级。

因为卷扬机构吊运的是盛装熔融金属的钢包,运行速度需要平稳,所以选择冶金起重用变频电机,型号为YZP280S -8C ,因空气中含有氧化铝(A l 2O 3)粉尘,碳粉粉尘,H F 、C O 、C O 2气体,沥青烟等有害气体,电机防护等级选择大于或等于I P54。

卷扬机构静功率计算:P j =

(Q +G 0)V

1000

=(3

.2 104

+2.4 103

) 0.081 101000 0.85

=32.78k W

式中Q 额定起重量(kg),Q =32000kg ;

G 0 吊钩组重量(kg),G 0=2400kg ; 机构总效率,取 =0.85;

V 起升速度(m /s),取V =4.9m /m i n =0 081m /s 。

电动机计算功率:

根据电机样本选择:海拔为1500m,环境温度为50 ,功率折算因数为0.87。

选择基准工作制为S 3,负载持续率为40%,功率因数为1。考虑变频功率因数0.90。

P=32.78 0.87 1 0.9=41.86k W 设计所选电机型号YZP280S-8C ,功率45k W >41.86k W,转速为737r/m i n ,满足要求。

2 减速器的选择

一般情况下,起升机构减速器的设计预期寿命应与该机构工作级别中所对应的使用等级一致。

减速机选型计算:卷筒的转速:n j =

Vm D 0=4.9 4

0.63

=10r /m in 式中V 起升速度(m /m i n ),V =4.9m /m i n ;

m 滑轮组倍率,m =4;

D 0 卷筒的计算直径,D 0=630mm 。减速器的计算速比:i j =

n 1n j =737

10

=73.7式中n 1 电动机转速(r /m in),n 1=737r /m in 。

设计选用SE W 减速机,减速器型号M 3SF80,速比72.22。

因此,实际起升速度:V j =V i j i =4.9 73.7

72.22=5m /m i n 误差 =

V j -V

V

100%=

5-4.9

4.9

100%=2%

第27卷第3期2011年6月

有 色 矿 冶

NON -FE RROU SM I N I NG AND METALLURGY

V o.l 27. 3

June 2011

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收稿日期:2011-03-01

作者简介:刘金生(1979 ),男,本科,助理工程师,主要从事机械产品设计研发工作。

一般允许的起升速度误差为[ ]=5%。卷筒的实际转速:

n j=n j(1+ )

=10 (1+0.02)

=10.2r/m i n。

卷筒运转所需的转矩:

T j=9550P j

n j

=9550

45

10.2

=42.13 103N m

式中P j 输入卷筒静功率,P j=45k W

3 联轴器的选择

冶金用联轴器一般用鼓型齿式联轴器、梅花弹性联轴器、蛇形弹簧联轴器。鼓型齿式联轴器、蛇形弹簧联轴器制造成本高,安装精度高。而梅花弹性联轴器制造成本相对于其他两种联轴器成本低,安装精度低,而且能满足使用要求。所以我们选择梅花弹性联轴器。

校核计算:

电动机的输出转矩:

T d=9550D

n1

=9550

45

737

=583N m

式中P 电动机计算功率(k W),P=45k W;

n1 电动机转速(r/m in),n1=737r/m i n。

所需联轴器转矩:

T L= T d n=2 583 1.6=1865.6N m

式中 等效系数,重级,取 =2;

n 安全系数,取n=1.6。

4 制动器的选择

本设计由单纯盘式制动和电力液压块式集中制动改为由两种制动器分散制动,不但提高了制动效率而且大大增加了制动的稳定性和安全性。即高速轴上电力液压制动和卷筒轴盘式制动。

卷扬机构的工作级别为M6,且额定起升速度等于或高于5m/m i n时要求制动平稳,应采用电气制动方法,保证在0.2~1.0G n范围内下降时,制动前的电动机转速降至同步转速的1/3以下,该速度应能稳定运行。

卷扬机构的制动器应是常闭的,其安全系数应不小于GBT3811中4.2.1.3条规定的值,制动器本身质量良好,灵敏可靠。

制动器验算:

所需静制动力矩:

T Z=K Z T d=1.75 583=1020N m 式中K Z 安全系数,重级,取K Z=1.75。

电机的输出转矩T d=583N m。

5 钢丝绳的选择

卷扬机构用钢丝绳的选择,应采用GB8918中规定的钢丝绳,钢丝绳出厂时已得到润滑,卷筒上钢丝绳的固定装置,应当具有防松或者自紧性能。

钢丝绳所受的最大拉力:

S max=

Q+G D

2m h

=3.2 10

5+2.4 104

2 4 0.85

=5.05 104N

式中Q 额定起重量(kg),Q=32000kg;

G D t吊钩组重量(kg),G D=2400kg;

m 滑轮组倍率,m=4;取 h=0.85。

钢丝绳直径:

d=c s=0.1064.53 104=23.84mm

式中d 钢丝绳最小直径,单位为mm;

s 钢丝绳最大静拉力,单位为N(考虑滑轮组效率,但不计钢丝绳自重);

c 选择系数,它的取值与机构工作级别和钢丝抗拉强度有关,按GB/T3811-2008。

起重机设计规范,表44钢丝绳选择系数c和安全系数n选取c=0.106。

钢丝绳的破断拉力应满足:

F0 sn=4.4 104 7.1=312.4kN

F0 所选钢丝绳的破断拉力N;

n 钢丝绳的最小安全系数,按表表44钢丝绳选择系数c和安全系数n选取。n=7.1。

根据机械设计手册[1]选择钢丝绳的直径d=24 mm。

设计选用钢丝绳直径d=24mm,型号24NAT6 37S+I W R1770SZ。

6 卷筒的选择

卷筒由原来的铸铁卷筒改为Q235B钢板煨圆焊接卷筒。经计算和现场检验不仅满足使用要求,而且大大降低成本,提高了强度。

当吊钩处于工作位置最低点时,卷筒上缠绕的钢丝绳,除固定绳尾的圈数外,不应少于2圈。当吊钩处于工作位置最高点时,卷筒上至少还有1整圈的绕绳余量。钢丝绳在卷筒上应能按顺序整齐排列。我们选择一层缠绕方式,并且卷筒要车出绳槽。

76有 色 矿 冶 第27卷