第七章 起升机构(v2)

涡流制动调速： 利用控制涡流制动器的电磁力矩与电动机转矩 合成的方法进行调速。 特点：结构简单可靠，无机械磨损； 可控硅交流调速： 方案多：滑差调速、变频调速、串激调速、调 压调速等。 其中调压调速的特点：线路简单、工作可靠、 调速特性好、调速范围较大。
可控硅交流调速 有：滑差调速、变频调速、串激调速和调压 调速等； 特点：线路简单、工作可靠、调速特性好、 调速范围大，应用广泛。
M d 2 — —机构中作旋转运动的质量加速时的惯性阻力矩（N m)
M d1 PQ D1 nt D1 v0 D1 g 60t S 2i g 60t S 2i PQ
PQ D12 nm 375i 2 a 2 t S
v0 — —额定起升速度（m / min)
M B 来自百度文库M BS M Bd
2 [Gm Dm ]nB 2 (1.1 ~ 1.2） iB B 2 2 2i 375 t B 375 i t B
PQ D1
PQ D12 nB
M BS — —静载荷在制动时所需制动力矩（N m);
M Bd — —惯性载荷在制动时所需制动力矩（N m);
（3）起重钢丝绳 根据最大静载荷来计算：
S max PQ a (N )
PQ — —最大起升载荷，包括吊具重量（N）
— —起升滑轮组倍率
— —滑轮组总效率
钢丝绳破断拉力： S b nS max ( N ) n——安全系数
（4）滑轮与卷筒
卷筒所需绕绳量：
L H Z 0D1
N HPQ v
Z 6000
( KW )
N——电动额定功率； H——系数
PQ — —最大起升载荷(包括吊具重）（N）
V——物品起升速度（m/min）
— —机构的总效率
— —电动机允许过载倍数 Z——驱动电动机数
发热校核
NS G PQ v 6000 Z (kW )
N S — —稳态平均功率；
（5）离合器 离合器所传递的扭矩：
MC PQ Dm 2iC 1
Dm — —钢丝绳绕卷筒直径，当多层卷绕时Dm D (2m 1)d
1 — —起重吊钩至离合器轴间传动效率
iC — —卷筒至离合器轴间传动比
三、 起升机构传动装置的设计计算
（1）起升机构功率计算 起升机构采用电力传动时，所需功率可按起升机构在满 载荷稳定工作时的静功率计算：
第七章 起升机构
第一节 起升机构的组成和型式
一、起升机构的组成
电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、 起升滑轮组和吊钩等组成。
二、起升机构典型传动形式
起升机构减速型式 减速器种类：圆柱直齿、蜗轮、行星齿轮
卷筒与减速器的联接形式
图7-3 卷筒与减速器的连接
制动器的布置：
制动器布置在高速轴上时，需制动力矩小，但制动时的冲 击大，常采用块式制动器；塔式起重机或电力传动的起重机的 起升机构上普遍采用布置此种方式。
卷筒转速n2 :
v0 n2 (r / min) D1
v0 — —额定起升速度(m / min)
D1 — —卷筒计算直径(m), D1 D d
— —滑轮组倍率
起升机构传动装置总传动比：
n1 D1n1 i n2 v0
（3）验算起动、制动时间
1）起动时间验算： 起动阻力矩： M n M S M d ( N m) 式中：
第二节 起升机构的设计计算
主要包括： （1） 根据总体设计要求选择合理的结构形式，并 确定机构的传动布置方案； （2） 按给定的整机主要参数（最大额定起重量、 起升高度、起升速度等）确定起升机构参数；选 择确定机构各起重量部件的结构类型和尺寸。 （3） 机构动力装置的选择计算。
一、 起升机构载荷的组合
2 电力传动起升机构的调速
1. 对直流电机传动的起升机构： 采用改变发电机和电动机激磁进行调速。调速性好，操纵轻 便，但设备较复杂，成本高，体积大，噪声大。 对交流电机传动起升机构有： 转子串联电阻调查，涡流制动器调速，可控硅调速。 转子串联电阻调速： 利用电动机的速度，转矩特性随转子电阻而变化的原理进行 调速。 特点：成本低，维修方便，为有级调速，冲击大，功率损耗 大。
制动器布置在低速轴上时，所需制动力矩比较大，但制动 时比较平稳，通常采用带式制动器或点盘式制动器，在轮胎式起 重机的起升机构上采用多。 制动器必须采用常闭式，且必须保证足够的制动安全系数。
起升机构按结构特点，可分为： 单筒简单式：只有一个卷筒，装在一根轴上，应用 于中小型轮胎起重机及塔式起重机的起升机构上。 双卷筒单轴式：有两个起升卷筒，组成主、副起升 机构； 双卷筒双轴式：主副起升卷筒分别装在前后平衡的 两根轴上。
G——静态负载平均系数。
（2）传动装置传动比的确定
总的传动比是根据马达转速n1和卷筒转速n2 n1的确定： 当为电力传动时，n1 电机额定转速； qp 当为液压传动时，n1 n p v (r / min) ； qm 式中：
q p , q m — —液压泵和液压马达的排量
v — —泵，马达和系统的容积效率
t B一般取 2 ~ 5S
第三节 起升机构的调速
要求：调速范围大、调速平稳、工作可靠、结构简单及操纵方便。 1 液压传动起升机构的调速 方法：采用调节发动机油门改变液压泵流量和控制换向阀改变通道 面积大小进行节流的联合调速法。 优点：简单 可靠、无级调速、调速范围大、可微调； 缺点；节流的功率损失较大、升降速度受限； 提高工作机构工作速度的措施： （1） 液压马达串、并联供油； （2） 设置合流阀控制多泵合流； （3） 在起升机构上设置重力下降装置；
t S — —起动时间（S )
nt — —卷筒转速（r / min) nm — —马达转速（r / min)
M d 2 J m m
J 1 1 J 2 2 im m im i1 m1
2 2 [Gm Dm ] nm [G1 D12 ] n1 [G2 D2 ] n2 4g 30t g 4g 30t g im1 4g 30t g im i1 m1
2 2 [Gm Dm ]nm [G1 D12 ]nm [G2 D2 ]nm 2 2 2 375t S 375im t S nm 375im i1 t S m1
式中：
J m , J 1 , J 2 ,马达转子、各传动轴上转动件的转动惯量( N m S 2 )
m , 1 , 2 ,马达转子、各传动轴的角加速度
2 2 [Gm Dm ], [G1D12 ], [G2 D2 ], 马达转子、各传动轴上转动零件的飞轮矩( N m 2 )
nm , n1 , n2 ,马达、各传动轴转速(r / min)
im , i1 , i2 ,各传动轴传动比
m ,1 , 2 ,各传动轴间传动效率
Md2
2 [Gm Dm ] (1.1 ~ 1.2） ( N m) 375 t S
零件的疲劳强度、 磨损及发热计算
√
二、起升机构起重零部件的选择计算
（1）吊钩 根据起重机的最大额定起重量选择起重吊钩的型式和 规格。 （2）起升机构滑轮组倍率 起重机起升机构中常采用省力滑轮组，拉力与倍率直 接相关。 倍率（大）——钢丝绳的拉力（降低）——滑轮卷筒 尺寸（减小）——整个滑轮组的效率（降低），并 使空钩难于重力下降。
M S — —马达所需克服的静阻力矩（N m)
M d — —机构起动时，马达需克服的惯性阻力矩（N m) 其中
MS PQ D1 2i ( N m)
i——卷筒至马达轴传动比
M d M d1 M d 2 ( N m)
M d1 — —机构中作直线运动的质量加速时的惯性阻力矩（N m)
Ne PQ v 6000 (kW )
式中：
PQ — —最大起升载荷（N）
v K v0 (m / min); v0为吊钩额定起升速度
K 1
(m 1)
e1
, 其中m为钢丝绳最多卷绕层数；为考虑钢丝绳变形的影响系数；
电机选择： 按所需静功率和相对接合率LC%选择起升机构电动机
t •
B
n — —制动时间； • B — —制动轮轴转速（r / min) ；
i, iB — —卷筒、马达至制动轮轴间的传动比；
, B — —卷筒、马达至制动轮轴间的传动效率；
制动器选定后，制动力矩为 M B , 则M B M B , 带入上式得：
PQ D12 nB t (1.1 ~ 1.2） m Dm ]iB B 2 2 ( S ) [G 2 2 375 ( M B M BS ) i
如已知马达最大扭矩 M n 时，则起动时间：
PQ D12 nm tS [G 2 (1.1 ~ 1.2） m Dm ] 2 2 ( S ) 375 ( M n M S ) i
通常，起升机构的起动时间 t S 2 ~ 5秒
2）制动时间验算
起升机构在制动阶段，制动器所需产生的制动力矩为：
考虑动载系数 2的 起重量Q引起的载荷
载荷 计算内容
钢丝绳、卷筒、制 动器、离合器、吊 钩等零部件的选择
2 Qg 2 PQ
考虑超载系数的电 动机或油压马达发 生的最大力矩载荷 K、 M n
考虑载荷系数Km 和循环次数系数 Kn的等效载荷
M eq
√ √ √ √
起升机的驱动功 率的计算
除动力装置轴上的其 它零部件强度计算 动力装置轴上的零部 件的强度计算