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1、目錄1起升機構(gòu)的總體設(shè)計11.1概述11.2起升機構(gòu)的組成和典型零部件的選型要求21.2.1電機及其選型要求31.2.2制動器及其選型要求31.2.3減速器及其選型要求41.2.4聯(lián)軸器及其選型要求41.2.5安全限位開關(guān)和超負荷限制器51.3起升機構(gòu)的方案設(shè)計51.3.1設(shè)計參數(shù)51.3.2卷繞系統(tǒng)51.3.3起升機構(gòu)布置形式61.3.4卷筒組結(jié)構(gòu)形式72起升機構(gòu)設(shè)計計算72.1鋼絲繩的選型計算72.2滑輪選型計算102.3卷筒設(shè)計的相關(guān)參數(shù)112.3.1卷筒的幾何尺寸112.3.2卷筒鋼絲繩的固定132.3.3卷筒強度計算142.4電動機的選型152.5減速器選型計算182.6制動器選型計

2、算202.7聯(lián)軸器選型212.8啟制動時間和啟動加速度驗算232.9制動時間和制動加速度驗算253設(shè)計小結(jié)26參考資料：27橋式起重機起升機構(gòu)設(shè)計說明書1起升機構(gòu)的總體設(shè)計1.1概述 起升機構(gòu)是用來實現(xiàn)貨物升降的工作機構(gòu),它是起重機械中不可缺少的部分,是起重機最重要的機構(gòu),其工作性能的優(yōu)劣將直接影響起重機的技術(shù)性能。 起升機構(gòu)一般由驅(qū)動裝置，傳動裝置，制動裝置，卷繞系統(tǒng)，取物裝置以及安全輔助裝置等組成。在起重量較大的起重機中，常設(shè)有兩個或多個不同起重量的起升機構(gòu)，其中起重量最大的為主起升機構(gòu)，其余為副起升機構(gòu)。在港口，為滿足抓斗和集裝箱裝卸作業(yè)要求，須設(shè)置特種起升機構(gòu)，如抓斗起升機構(gòu)，集裝箱起

3、升機構(gòu)等。 港口門座式起重機的起升機構(gòu)一般應(yīng)滿足下列要求：1 起升機構(gòu)設(shè)計和選型應(yīng)符合買方文件規(guī)定的工作級別或規(guī)范標(biāo)準的規(guī)定，當(dāng)沒有明確提出執(zhí)行標(biāo)準時，一般采用FEM規(guī)范。中國采用起重機設(shè)計規(guī)范（GB3811）。 2 起升機構(gòu)的驅(qū)動裝置一般設(shè)置在機器房內(nèi)，各部件安裝在具有足夠強度和剛性的共用的底架上。底架再與機器房鋼結(jié)構(gòu)固定。 3 驅(qū)動裝置的各傳動軸同心度應(yīng)是可調(diào)的，當(dāng)軸同心度出現(xiàn)很小的偏差時可通過底盤和機座之間的調(diào)整墊片進行適當(dāng)調(diào)整。可用定位銷或楔形止動塊將各部件定位在底架上。 4 傳動裝置的支座應(yīng)有足夠的傾向剛度，以承受因鋼絲繩偏斜產(chǎn)生的側(cè)向力，保證盤式制動器正常工作。 5 鋼絲繩工作時對

4、卷筒繩槽的偏斜角一般不大于3.5，對滑輪槽的偏斜角最大不大于5。當(dāng)買方文件有明確規(guī)定時，應(yīng)以買方文件為主。 6 在高速軸（減速器側(cè)）和低速軸（卷筒軸側(cè)）裝設(shè)有可靠的制動器。 7 配置可靠的安全保護裝置，包括高度指示器和限位保護，超載保護，超速保護，掛艙保護架，對轉(zhuǎn)動部件外側(cè)應(yīng)裝設(shè)安全防護欄，在卷筒的下方應(yīng)有接油盤，以防止污染環(huán)境。 8 滿足標(biāo)準或買方文件規(guī)定的噪聲限制要求。 9 便于維修保養(yǎng)，留有足夠的維修保養(yǎng)空間和通道。 10 當(dāng)電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，應(yīng)有將貨物放置到地面或?qū)⒌蹙咦耘搩?nèi)取出的措施。 1.2起升機構(gòu)的組成和典型零部件的選型要求起升機構(gòu)由驅(qū)動機構(gòu)，鋼絲繩卷繞系統(tǒng)，吊具和安全保護裝置

5、等組成。驅(qū)動機構(gòu)包括電動機，聯(lián)軸器，制動器，卷筒，支承等部件。安全保護裝置除了高，低速級配備制動器外，還包括有各種行程限位開關(guān)，超速開關(guān)以及超負荷保護裝置等。1.2.1電機及其選型要求1 電機的特點。在港口門座式起重機起升機構(gòu)上，驅(qū)動電機有交流和直流電機，過去多采用直流電機。隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的進步，交流電機也逐步被采用。考慮到起重機起升工況的特點和載荷特點，直流電機的過載能力一般都較大，并配有風(fēng)機以保證起升電機的連續(xù)性的工作要求。2 對起升機構(gòu)電機的要求。 第一，良好的散熱性能。因起升機構(gòu)接近連續(xù)工作，必須強制通風(fēng)。為控制機房溫升，可將電機排風(fēng)口直接通向機器房外。 第二，如采用直流電機，應(yīng)

6、有透明板，以方便檢查碳刷和整流子。 第三，對相對濕度大的場所，內(nèi)部配加熱器，配有過熱報警和斷電保護裝置。 第四，對于在高溫環(huán)境下作業(yè)的，應(yīng)選用F級絕緣。 第五，在室內(nèi)安裝的起升電機，其保護等級不低于IP23,在室外應(yīng)達到IP54。 第六，配有風(fēng)機的電機上，應(yīng)配有空氣過濾器。 第七，所有電機應(yīng)在短時間內(nèi)具有規(guī)定力矩過載能力。 第八，風(fēng)機在電機不用時，應(yīng)有一可調(diào)的延時及斷電功能。1.2.2制動器及其選型要求1 制動器的作用。在起重機的各工作機構(gòu)中，制動器是保證安全正常工作的重要部件。在起升機構(gòu)中必須裝設(shè)可靠的制動器，以保證吊重能停止在空中。變幅機構(gòu)中的制動器使起重機臂架保持在一定位置。運行機構(gòu)與回

7、轉(zhuǎn)機構(gòu)也需要用制動器使它們在一定的時間或一定的行程內(nèi)停下來。對于在露天工作或在斜坡上運行的起重機，制動器還有防止風(fēng)力吹動或下滑的作用。某些起重機起升機構(gòu)還利用制動器來使物品按所要求的速度下降。 2 制動器的選型原則。為了保證門機高速，高效和安全可靠地工作，制動器選擇應(yīng)遵循下列原則； 第一，起升機構(gòu)應(yīng)采用常閉式制動器，制動器的安全系數(shù)應(yīng)不小于1.75。若安裝兩個以上制動器，則每個制動器的安全系數(shù)應(yīng)大于1.25。 第二，最大限度減小安裝在高速軸上的制動器的飛輪矩，以利起升機構(gòu)電機能迅速啟動達到額定速度運行。 第三，高速軸上的制動器應(yīng)安裝在減速器軸端，而不是電機軸上，保證制動安全可靠。同時為了使機構(gòu)

8、布置緊湊，應(yīng)力求軸向尺寸最小。 第四，制動器應(yīng)有磨損自動補償裝置和備有手動釋放裝置，以作釋放松閘用。 第五，制動器在振動，噪音，防松，防銹，防潮，防鹽霧和不同環(huán)境溫度等方面均應(yīng)滿足規(guī)范和買方文件的要求。 1.2.3減速器及其選型要求1 起升減速器通常采用臥式減速器，通常采用為平行軸式，水平剖分，底座安裝，箱體為鋼板焊接，齒輪全部為滲碳淬火硬齒面并磨齒。 2 箱體應(yīng)有足夠的剛度，以保證受載后產(chǎn)生的變形不影響齒輪嚙合。 3 良好的潤滑和散熱條件，保證在持續(xù)工作下的溫升不超過規(guī)定的溫度，一般不超過70。 4 便于維修保養(yǎng)，如放油徹底，加油方便，有檢查探視孔和長時間不工作時放出積水的設(shè)施，帶過濾器以及

9、與大氣想通的呼吸器。 5 減速器的配置，一般按照起升機構(gòu)布置型式可采用一臺或兩臺減速器，因此，選型或計算時，應(yīng)注意輸出軸的外載荷產(chǎn)生的力矩和徑向力。1.2.4聯(lián)軸器及其選型要求1 高可靠性。普遍采用齒形聯(lián)軸器或梅花型聯(lián)軸器。蛇形聯(lián)軸器因疲勞被剪斷后將會產(chǎn)生危險后果，在起升機構(gòu)中已不采用。 2 易于調(diào)整其同心度。因為經(jīng)過一段時間工作后焊接機架會產(chǎn)生變形，需要定期檢查調(diào)整。 3 工作過程中，在外載荷作用下由于機架的變形使聯(lián)軸器產(chǎn)生徑向平面角度偏差，應(yīng)使由此產(chǎn)生的磨損最小。 4 安裝時保證足夠的精度，其靜態(tài)的同心度偏差不能超過規(guī)定要求。 1.2.5安全限位開關(guān)和超負荷限制器1 凸輪式行程限位開關(guān)或脈

10、沖編碼器和離心式超速開關(guān)，一般直接連接到卷筒輸出軸上，或安裝在減速器低速軸端，以提供起升卷筒速度控制，減速和停止信號，以及行程的上限和下限保護和超速保護，并連續(xù)提供起升高度位置信號。 2 為防止貨物落地后起升繩過度松弛，必須設(shè)有起升松繩限位設(shè)置。該限位開關(guān)一般設(shè)置在起升卷筒鋼絲繩出繩下端，有時設(shè)置在吊具上架的滑輪軸下部。 1.3起升機構(gòu)的方案設(shè)計1.3.1設(shè)計參數(shù)根據(jù)此次的設(shè)計要求，設(shè)計參數(shù)如下：目錄1起升機構(gòu)的總體設(shè)計11.1概述11.2起升機構(gòu)的組成和典型零部件的選型要求21.2.1電機及其選型要求31.2.2制動器及其選型要求31.2.3減速器及其選型要求41.2.4聯(lián)軸器及其選型要求4

11、1.2.5安全限位開關(guān)和超負荷限制器51.3起升機構(gòu)的方案設(shè)計51.3.1設(shè)計參數(shù)51.3.2卷繞系統(tǒng)51.3.3起升機構(gòu)布置形式61.3.4卷筒組結(jié)構(gòu)形式72起升機構(gòu)設(shè)計計算72.1鋼絲繩的選型計算72.2滑輪選型計算102.3卷筒設(shè)計的相關(guān)參數(shù)112.3.1卷筒的幾何尺寸112.3.2卷筒鋼絲繩的固定132.3.3卷筒強度計算142.4電動機的選型152.5減速器選型計算182.6制動器選型計算202.7聯(lián)軸器選型212.8啟制動時間和啟動加速度驗算232.9制動時間和制動加速度驗算253設(shè)計小結(jié)26參考資料：27橋式起重機起升機構(gòu)設(shè)計說明書1起升機構(gòu)的總體設(shè)計1.1概述 起升機構(gòu)是用來實

12、現(xiàn)貨物升降的工作機構(gòu),它是起重機械中不可缺少的部分,是起重機最重要的機構(gòu),其工作性能的優(yōu)劣將直接影響起重機的技術(shù)性能。 起升機構(gòu)一般由驅(qū)動裝置，傳動裝置，制動裝置，卷繞系統(tǒng)，取物裝置以及安全輔助裝置等組成。在起重量較大的起重機中，常設(shè)有兩個或多個不同起重量的起升機構(gòu)，其中起重量最大的為主起升機構(gòu)，其余為副起升機構(gòu)。在港口，為滿足抓斗和集裝箱裝卸作業(yè)要求，須設(shè)置特種起升機構(gòu)，如抓斗起升機構(gòu)，集裝箱起升機構(gòu)等。 港口門座式起重機的起升機構(gòu)一般應(yīng)滿足下列要求：11 起升機構(gòu)設(shè)計和選型應(yīng)符合買方文件規(guī)定的工作級別或規(guī)范標(biāo)準的規(guī)定，當(dāng)沒有明確提出執(zhí)行標(biāo)準時，一般采用FEM規(guī)范。中國采用起重機設(shè)計規(guī)范（G

13、B3811）。 12 起升機構(gòu)的驅(qū)動裝置一般設(shè)置在機器房內(nèi)，各部件安裝在具有足夠強度和剛性的共用的底架上。底架再與機器房鋼結(jié)構(gòu)固定。 13 驅(qū)動裝置的各傳動軸同心度應(yīng)是可調(diào)的，當(dāng)軸同心度出現(xiàn)很小的偏差時可通過底盤和機座之間的調(diào)整墊片進行適當(dāng)調(diào)整。可用定位銷或楔形止動塊將各部件定位在底架上。 14 傳動裝置的支座應(yīng)有足夠的傾向剛度，以承受因鋼絲繩偏斜產(chǎn)生的側(cè)向力，保證盤式制動器正常工作。 15 鋼絲繩工作時對卷筒繩槽的偏斜角一般不大于3.5，對滑輪槽的偏斜角最大不大于5。當(dāng)買方文件有明確規(guī)定時，應(yīng)以買方文件為主。 16 在高速軸（減速器側(cè)）和低速軸（卷筒軸側(cè)）裝設(shè)有可靠的制動器。 17 配置可靠

14、的安全保護裝置，包括高度指示器和限位保護，超載保護，超速保護，掛艙保護架，對轉(zhuǎn)動部件外側(cè)應(yīng)裝設(shè)安全防護欄，在卷筒的下方應(yīng)有接油盤，以防止污染環(huán)境。 18 滿足標(biāo)準或買方文件規(guī)定的噪聲限制要求。 19 便于維修保養(yǎng)，留有足夠的維修保養(yǎng)空間和通道。 20 當(dāng)電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，應(yīng)有將貨物放置到地面或?qū)⒌蹙咦耘搩?nèi)取出的措施。 1.2起升機構(gòu)的組成和典型零部件的選型要求起升機構(gòu)由驅(qū)動機構(gòu)，鋼絲繩卷繞系統(tǒng)，吊具和安全保護裝置等組成。驅(qū)動機構(gòu)包括電動機，聯(lián)軸器，制動器，卷筒，支承等部件。安全保護裝置除了高，低速級配備制動器外，還包括有各種行程限位開關(guān)，超速開關(guān)以及超負荷保護裝置等。1.2.1電機及其選型要

15、求3 電機的特點。在港口門座式起重機起升機構(gòu)上，驅(qū)動電機有交流和直流電機，過去多采用直流電機。隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的進步，交流電機也逐步被采用?？紤]到起重機起升工況的特點和載荷特點，直流電機的過載能力一般都較大，并配有風(fēng)機以保證起升電機的連續(xù)性的工作要求。4 對起升機構(gòu)電機的要求。 第一，良好的散熱性能。因起升機構(gòu)接近連續(xù)工作，必須強制通風(fēng)。為控制機房溫升，可將電機排風(fēng)口直接通向機器房外。 第二，如采用直流電機，應(yīng)有透明板，以方便檢查碳刷和整流子。 第三，對相對濕度大的場所，內(nèi)部配加熱器，配有過熱報警和斷電保護裝置。 第四，對于在高溫環(huán)境下作業(yè)的，應(yīng)選用F級絕緣。 第五，在室內(nèi)安裝的起升電機，

16、其保護等級不低于IP23,在室外應(yīng)達到IP54。 第六，配有風(fēng)機的電機上，應(yīng)配有空氣過濾器。 第七，所有電機應(yīng)在短時間內(nèi)具有規(guī)定力矩過載能力。 第八，風(fēng)機在電機不用時，應(yīng)有一可調(diào)的延時及斷電功能。1.2.2制動器及其選型要求3 制動器的作用。在起重機的各工作機構(gòu)中，制動器是保證安全正常工作的重要部件。在起升機構(gòu)中必須裝設(shè)可靠的制動器，以保證吊重能停止在空中。變幅機構(gòu)中的制動器使起重機臂架保持在一定位置。運行機構(gòu)與回轉(zhuǎn)機構(gòu)也需要用制動器使它們在一定的時間或一定的行程內(nèi)停下來。對于在露天工作或在斜坡上運行的起重機，制動器還有防止風(fēng)力吹動或下滑的作用。某些起重機起升機構(gòu)還利用制動器來使物品按所要求的

17、速度下降。 4 制動器的選型原則。為了保證門機高速，高效和安全可靠地工作，制動器選擇應(yīng)遵循下列原則； 第一，起升機構(gòu)應(yīng)采用常閉式制動器，制動器的安全系數(shù)應(yīng)不小于1.75。若安裝兩個以上制動器，則每個制動器的安全系數(shù)應(yīng)大于1.25。 第二，最大限度減小安裝在高速軸上的制動器的飛輪矩，以利起升機構(gòu)電機能迅速啟動達到額定速度運行。 第三，高速軸上的制動器應(yīng)安裝在減速器軸端，而不是電機軸上，保證制動安全可靠。同時為了使機構(gòu)布置緊湊，應(yīng)力求軸向尺寸最小。 第四，制動器應(yīng)有磨損自動補償裝置和備有手動釋放裝置，以作釋放松閘用。 第五，制動器在振動，噪音，防松，防銹，防潮，防鹽霧和不同環(huán)境溫度等方面均應(yīng)滿足規(guī)

18、范和買方文件的要求。 1.2.3減速器及其選型要求6 起升減速器通常采用臥式減速器，通常采用為平行軸式，水平剖分，底座安裝，箱體為鋼板焊接，齒輪全部為滲碳淬火硬齒面并磨齒。 7 箱體應(yīng)有足夠的剛度，以保證受載后產(chǎn)生的變形不影響齒輪嚙合。 8 良好的潤滑和散熱條件，保證在持續(xù)工作下的溫升不超過規(guī)定的溫度，一般不超過70。 9 便于維修保養(yǎng)，如放油徹底，加油方便，有檢查探視孔和長時間不工作時放出積水的設(shè)施，帶過濾器以及與大氣想通的呼吸器。 10 減速器的配置，一般按照起升機構(gòu)布置型式可采用一臺或兩臺減速器，因此，選型或計算時，應(yīng)注意輸出軸的外載荷產(chǎn)生的力矩和徑向力。1.2.4聯(lián)軸器及其選型要求5

19、高可靠性。普遍采用齒形聯(lián)軸器或梅花型聯(lián)軸器。蛇形聯(lián)軸器因疲勞被剪斷后將會產(chǎn)生危險后果，在起升機構(gòu)中已不采用。 6 易于調(diào)整其同心度。因為經(jīng)過一段時間工作后焊接機架會產(chǎn)生變形，需要定期檢查調(diào)整。 7 工作過程中，在外載荷作用下由于機架的變形使聯(lián)軸器產(chǎn)生徑向平面角度偏差，應(yīng)使由此產(chǎn)生的磨損最小。 8 安裝時保證足夠的精度，其靜態(tài)的同心度偏差不能超過規(guī)定要求。 1.2.5安全限位開關(guān)和超負荷限制器3 凸輪式行程限位開關(guān)或脈沖編碼器和離心式超速開關(guān)，一般直接連接到卷筒輸出軸上，或安裝在減速器低速軸端，以提供起升卷筒速度控制，減速和停止信號，以及行程的上限和下限保護和超速保護，并連續(xù)提供起升高度位置信號

20、。 4 為防止貨物落地后起升繩過度松弛，必須設(shè)有起升松繩限位設(shè)置。該限位開關(guān)一般設(shè)置在起升卷筒鋼絲繩出繩下端，有時設(shè)置在吊具上架的滑輪軸下部。 1.3起升機構(gòu)的方案設(shè)計1.3.1設(shè)計參數(shù)根據(jù)此次的設(shè)計要求，設(shè)計參數(shù)如下：本起升起重量：Q25t（吊鉤）、Q40t（吊鉤） 起升速度：v55m/min(16t)、 v25m/min(40t) 起升高度：HH上H下1528 m（吊鉤） 工作級別：M7 吊鉤重量：G01.17t機構(gòu)使用變頻電機在不同頻率下的兩種電機額定轉(zhuǎn)速，來實現(xiàn)不同工況下的兩種起升速度。因此，對整個起升機構(gòu)而言，只需要選用一套驅(qū)動機構(gòu)和一套卷繞系統(tǒng)。 1.3.2卷繞系統(tǒng) 起升機構(gòu)的卷繞

21、系統(tǒng)的設(shè)計主要與起升倍率有關(guān)。起升機構(gòu)滑輪組倍率的選定，對起升機構(gòu)的總體尺寸影響較大。倍率增大，則鋼絲繩分支拉力減小，在起升速度不變時，需提高卷筒轉(zhuǎn)速，即減小機構(gòu)傳動比。但倍率過大，會使滑輪組本身體積和重量增大，同時也會降低效率，加速鋼絲繩的磨損。 起重量小時，選用小的倍率，隨著起重量增大，倍率相應(yīng)提高。倍率增大，起升速度相應(yīng)減小。 本起升機構(gòu)采用倍率m2，鋼絲繩纏繞情況如圖1所示。圖1 起升鋼絲繩卷繞 1.3.3起升機構(gòu)布置形式該起升機構(gòu)由一組驅(qū)動裝置和一組制動裝置（兩套）組成，在卷筒端部裝有卷筒行程開關(guān)和超載限制器。其起升機構(gòu)傳動如圖2所示。 圖2 起升機構(gòu)傳動簡圖1.3.4卷筒組結(jié)構(gòu)形式

22、卷筒組是起重機的重要部件之一，它用以收存鋼絲繩，把電機的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)殇摻z繩的直線運動，同時把驅(qū)動裝置的驅(qū)動力傳遞給鋼絲繩。起重機上常用的卷筒組類型有齒輪連接盤式，周邊大齒輪式，短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。 本起升機構(gòu)采用短軸式卷筒組，其結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。（短軸式卷筒組采用分開的短軸代替整根卷筒長軸，其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整安裝比較方便。）圖3 短軸式卷筒組 2起升機構(gòu)設(shè)計計算2.1鋼絲繩的選型計算 鋼絲繩是廣泛應(yīng)用于起重機的撓性構(gòu)件，它具有承載能力大卷繞性好，運動無噪音，極少出現(xiàn)斷裂，工作可靠等優(yōu)點。1 鋼絲繩最大靜拉力計算：因為吊具的選擇與工作時的貨物重有很大關(guān)系，根據(jù)設(shè)計要求以及查表（1）得吊具的重

23、量: （21）表（1) 吊具自重與起重量的關(guān)系該次設(shè)計采用雙聯(lián)滑輪組，鋼絲繩的最大靜拉力為： （22） （23）式中：貨物起重量； 吊具重量； 滑輪組倍率，為2； 滑輪效率，采用滾動軸承，查表（2）； 滑輪組效率，也可以通過查表（2）； 導(dǎo)向滑輪效率，與工作級別有關(guān)，此次設(shè)計中工作級別為M5，查表（3）和查表（4）可得；表（2） 滑輪組效率表（3） 輪繩直徑比系數(shù)表（4） 與有關(guān)的值所以得： 2 按安全系數(shù)選擇鋼絲繩直徑；根據(jù)設(shè)計要求工作級別為M5，查表（5），取鋼絲繩安全系數(shù)為：；破斷拉力： 選取鋼絲繩型號：6X（19）-17.5-1550-1-光-右交 GB112074其中鋼絲繩的公稱抗拉

24、強度為1550；鋼絲繩破斷拉力總和，查草考資料【1】P202可得。3 校核安全系數(shù)： 實際安全系數(shù)： （24）所以符合要求。表（5） C和n值2.2滑輪選型計算工作滑輪直徑： （25）式中：按鋼絲繩中心計算的滑輪直徑（）； 鋼絲繩直徑（）； 輪繩直徑比系數(shù)，與機構(gòu)的工作級別和鋼絲繩的結(jié)構(gòu)有關(guān)，查表（3）可得。此次設(shè)計中采用（瀘州工程塑料廠）MC尼龍滑輪一般封密性，其構(gòu)造如圖（4）所示：圖（4） 尼龍滑輪構(gòu)造根據(jù)所選鋼絲繩直徑以及查表（7）得：這次設(shè)計?。篋=500； 。表（6） MC尼龍滑輪（一般封密性）系列表（瀘州工程塑料廠資料）其滑輪代號為：LGS10.5500-200-95。2.3卷筒設(shè)

25、計的相關(guān)參數(shù)2.3.1卷筒的幾何尺寸1 卷筒形式：單層雙聯(lián)卷筒，見圖（5）：圖（5） 單層雙聯(lián)卷筒2 卷筒基本尺寸：卷筒槽底（名義）直徑： （26）式中：卷筒名義直徑； 鋼絲繩直徑； 筒繩直徑比，與工作級別有關(guān)，此次設(shè)計中工作級別要求是M5，查表（8）可得。表（7） 筒繩直徑比所以得： 初選D為350mm。采用標(biāo)準槽形式，槽的關(guān)系參數(shù)計算如下：繩槽半徑： （27）所以繩槽半徑?。骸＠K槽節(jié)距： （28）所以繩槽節(jié)距?。骸＞硗采嫌新菪糠珠L： （29）式中： 卷筒上有旋轉(zhuǎn)部分長； 最大起升高度； 滑輪組倍率，； 卷筒計算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑 固定鋼繩的安全圈數(shù)，取。 所以得: 單層雙聯(lián)

26、卷筒長度： （210）式中： 單層雙聯(lián)卷筒長度； 卷筒上油旋轉(zhuǎn)部分的長度； 無繩槽卷筒端部尺寸，由結(jié)構(gòu)決定，取300mm； 固定鋼繩所需長度，； 中間光滑部分長度，根據(jù)鋼繩允許偏角確定，取100mm。 所以: 采用鋼卷筒：所以鋼卷筒壁厚： 單層雙聯(lián)卷筒可以不設(shè)擋邊，因為鋼絲繩的兩頭固定在卷筒的兩頭。2.3.2卷筒鋼絲繩的固定鋼絲繩端在卷筒上的固定必須安全可靠，便于檢查和更換鋼絲繩。最長用得方法是壓板固定（如圖（6），它結(jié)構(gòu)簡單，檢查拆裝方便。為減少鋼絲繩對固定裝置的作用力，在固定裝置前必須在卷筒上留有1.53圈的安全圈。鋼絲繩壓板已經(jīng)標(biāo)準化，根據(jù)鋼絲繩直徑從參考資料【1】P219中選取，一根鋼

27、絲繩的繩端壓板數(shù)量不少于3塊。圖（6） 壓板固定表（9） 鋼絲繩壓板 GB597586所以選用標(biāo)準槽壓板：壓板5GB597586。2.3.3卷筒強度計算卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪切力，其中壓縮應(yīng)力最大，當(dāng)時，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過壓縮應(yīng)力的10%到15%，只計算壓應(yīng)力即可，當(dāng)時，要考慮彎曲應(yīng)力，對尺寸較大，壁厚較薄的卷筒還需要進行抗壓穩(wěn)定性驗算。在這次設(shè)計中，所以在驗算壓應(yīng)力的同時還應(yīng)驗算由彎曲和扭矩產(chǎn)生的換算應(yīng)力。1 驗算壓應(yīng)力：卷筒內(nèi)表面上的最大壓應(yīng)力計算為： （211）式中： 卷筒壁壓應(yīng)力（MPa)； 應(yīng)力減少系數(shù)，在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)生徑向變形，使繩圈緊度降

28、低，鋼絲繩拉力減小，一般=0.75； 多層卷繞系數(shù)。多層卷繞時，卷筒外層的繩圈的箍緊力壓縮下層鋼絲繩，使各層繩圈的緊度降低，鋼絲繩拉力減小，筒壁壓應(yīng)力不與卷繞層數(shù)成正比，按表（10）取，=1.0； 鋼絲繩最大靜壓力（N)； 卷筒壁厚（mm)； 繩槽節(jié)距（mm)； 許用壓應(yīng)力，對剛卷筒，為鋼的屈服極限，查機械設(shè)計基礎(chǔ)（第四版）P82，45號調(diào)制鋼的屈服極限為373MPa,所以。 表（8） 多層卷繞系數(shù)校核： 所以符合，滿足要求。2 驗算彎矩和扭矩產(chǎn)生的換算應(yīng)力： （212）式中： 換算力矩，； （213） 彎矩， ； （214） 扭矩，； (215） 卷筒斷面抗彎模數(shù)， ； （216） 卷筒繩槽

29、底徑（厘米）； 卷筒內(nèi)徑（厘米）查起重機械設(shè)計手冊P237，為314mm； 許用應(yīng)力（），對鋼，為屈服極限,查機械設(shè)計基礎(chǔ)（第四版）P82，45號調(diào)制鋼的屈服極限為373MPa。 所以： 經(jīng)驗算，符合要求。2.3.4壓板圖4.5-1壓板壓板的材料為，由鋼絲繩直徑根據(jù)新編機械設(shè)計師手冊查取表9.1-26確定其具體尺寸壓板螺栓直徑為,其他尺寸。2.3.5 卷筒槽型圖4.5-2 卷筒槽型卷筒槽型可以分為標(biāo)準槽型和加深槽型兩種。槽型表面粗糙度分為兩級：為1級；2級。由鋼絲繩直徑選擇槽型，槽底半徑標(biāo)準槽型。2.3.6 卷筒轂圖4.5-3 卷筒轂卷筒轂的尺寸根據(jù)卷筒內(nèi)徑選取分別根據(jù)新編機械設(shè)計師手冊查取表

30、9.1-27得出具體尺寸為圖4.5-4 齒輪連接盤4.5.4 齒輪連接盤齒輪連接盤的尺寸根據(jù)卷筒內(nèi)徑選取分別根據(jù)新編機械設(shè)計師手冊查取表9.1-28得出具體尺寸，,4.5.5 卷筒組結(jié)構(gòu)示例圖4.5-5 卷筒組裝配圖卷筒軸的尺寸根據(jù)卷筒內(nèi)徑選取分別根據(jù)新編機械設(shè)計師手冊查取表9.1-28得出具體尺寸2.4電動機的選型1 電動機的靜功率： （217)式中： 電動機靜功率； 物品上升速度，； 機構(gòu)總效率，。 滑輪組的效率； 導(dǎo)向滑輪效率； 卷筒效率，=0.98; 傳動效率。2 電動機型號的確定：考慮起重機的類型、用途、機構(gòu)工作級別和作業(yè)特點，以及電動機的工作特性，同時為了滿足電動機啟動時間與不過熱

31、要求，對起升機構(gòu)，可按下式初選相應(yīng)于機構(gòu)的JC%值的電動機功率： (218）式中： 作業(yè)頻繁系數(shù)，取1，（見表（11）；大多數(shù)起重機的工作循環(huán)周期小于10分鐘，而起重機機構(gòu)每次運轉(zhuǎn)時間又往往在12分鐘鐘內(nèi)。在這種工況下使用的起升機構(gòu)電動機，按上式求出靜功率以后，即可按重復(fù)短時間工作制（產(chǎn)品目錄中有JC%=15%、25%、40%、60%四種）選擇電動機型號。機構(gòu)工作級別以下 0.91.0 1.01.2 1.3注：及以下值可選擇1，是因為太小的值會在負荷試車的靜載試驗時，機構(gòu)不能吊起1.25倍額定載荷。表（9）作業(yè)頻繁系數(shù)針對這次設(shè)計要求取JC%=25%，同時考慮抓斗起重機，滿載抓斗由（即起升繩）

32、與閉開繩同時提升，由于司機操作時有差別，起升繩與閉開繩受力可能很不均勻，但因不均勻受力時間很短，其均勻性也不大?？偤蜕鲜隹紤]，選擇YZR315M-10，其額定功率為85kw,額定轉(zhuǎn)速576。定子電流160A，轉(zhuǎn)子電流149.3A。3 電動機過載能力校驗 起升機構(gòu)要求電動機再由電壓損失（交流電動機15%，直流不考慮）、最大轉(zhuǎn)矩扭差（交流電動機為10%，直流不考慮）時，可吊起1.25倍的額定重量，故電動機的額定功率應(yīng)符合下式的要求，以便有足夠的過載能力。 起升機構(gòu)電動機過載能力按下式進行校驗： （219）式中： 在基準線持續(xù)率時的電動機額定功率（kw）； 電動機臺數(shù)； 電動機轉(zhuǎn)矩允許的過載倍數(shù)，；

33、 考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差及靜載試驗超載的系數(shù)，=2.1（繞線電機）；所以： 故過載能力校核合格。4 電動機發(fā)熱校核異步電動機發(fā)熱校驗可采用平均損耗法，也可以根據(jù)電動機的類型不同，選用等效轉(zhuǎn)矩法和扭矩法進行精確發(fā)熱校驗。再這里采用GB/T13752-1992推薦的方法近似計算： （220）式中： 在基準線持續(xù)率時的電動機額定功率（kw）； 電動機額定轉(zhuǎn)速，962r/min； 機構(gòu)總傳動效率，為0.908； 系數(shù)，取0.85； 起升機構(gòu)最不利工作循環(huán)的等效平均阻力矩，N/m，可按下式近似計算： （221）其中：系數(shù)，取0.68； 電動機的靜阻力矩，N/m，可按下式計算： （222）其中：最大起升載荷

34、，N； 卷筒計算直徑,0.3675m； 倍率，為2； 機構(gòu)總傳動效率； 減速器傳動比，見式（223）；所以： 故校驗符合要求。2.5減速器選型計算1 傳動比計算： （223）式中： （224）所以： 2 減速器型號的選擇：減速器高速軸許用功率滿足下式要求: （225）式中： 在基準線接電持續(xù)率時的電動機額定功率； 起升載荷動載系數(shù)； （226） 為工作級別數(shù)； 穩(wěn)定起升速度（），與起升吊具有關(guān)，由空載電動機或發(fā)動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速導(dǎo)出； 起升狀態(tài)級別系數(shù)；查得0.4； 起升載荷最小動載荷系數(shù)，與起升狀態(tài)級別有關(guān)，查得為1.05；所以： 3 所以根據(jù)傳動比和高速軸許用功率以及實際安裝、使用要求選擇減速

35、器的型號，選擇型號為：QJR500-80CW，其相關(guān)參數(shù)為：名義中心距500mm，允許輸出扭矩42500，高速軸許用功率52kw。3 減速器的驗算：減速器輸出軸通過卷筒聯(lián)軸器與卷筒相聯(lián)時輸出軸及其軸端承受較大的短暫作用扭矩徑向力，一般還需要對此進行驗算。a. 軸端最大徑向力按下式校驗: （N) (227）式中：起升載荷動載系數(shù)，為1.02； 鋼絲繩最大靜拉力； 卷筒重力；粗略估算:(228） 45號碳鋼的密度，； F減速器輸出軸端的允許最大徑向載荷，查表（12）得F=93000N。所以： 表（10）減速器輸出軸端最大允許徑向載荷（N）所以滿足要求。b. 輸出軸的短暫最大扭矩驗算： () （22

36、8） 式中：鋼絲繩最大靜拉力在卷筒上產(chǎn)生的扭矩 (229） 卷筒效率；所以： 經(jīng)校核符合要求。2.6制動器選型計算起升機構(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，單個制動器制動轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足下式要求： () (230)式中：制動器制動轉(zhuǎn)矩() ; 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)，當(dāng)制動器數(shù)目為1時，查表（13）得:; 額定起升載荷，； 機構(gòu)總效率，為0.908； 倍率，為2； 減速器傳動比，見式（223）； 制動器數(shù)目表（11）制動安全系數(shù)所以： 根據(jù)計算所得的制轉(zhuǎn)矩，根據(jù)參考文獻【1】P316，選擇YW系列店里液壓塊式制動器，并考慮安裝

37、要求： 選擇制動器型號為：YWZ5-250/30,其規(guī)格以及技術(shù)參數(shù)如下：制動輪直徑250mm，制動轉(zhuǎn)矩6151000，退距1.25mm，匹配推動器型號ED30/5，電機功率200w，每小時動作次數(shù)2000，質(zhì)量43.6kg。2.7聯(lián)軸器選型 起重機上采用的聯(lián)軸器，通常按其工作條件確定選用何種型式，再按其所承受的力矩、被連接軸的軸頸尺寸和轉(zhuǎn)速，從系列表中選出具體型號，使之滿足： (231)式中： 聯(lián)軸器傳遞的計算力矩（）; 聯(lián)軸器許用扭矩；1 高速軸聯(lián)軸器選型： (232)式中：按第類載荷計算的軸傳遞最大扭矩，在此為電動機轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)，為電動機額定轉(zhuǎn)矩， 。 (233）則： 考慮聯(lián)軸器重要

38、程度的系數(shù)，查參考資料【2】P40，為第2類載荷，見表（14），取得=1.3; 考慮工作級別的系數(shù)，見表（15），取得=1.2； 考慮角度偏差系數(shù)，查表（16）得=1.25;故： 所以選擇：CL1聯(lián)軸器JB/ZQ4218-86. 表（12） 系數(shù) 表（13） 系數(shù) 表（14） 系數(shù)2 低速軸聯(lián)軸器選型：卷筒聯(lián)軸器的可按穩(wěn)定工作時卷筒連接處承受轉(zhuǎn)矩和最大徑向載荷進行計算，需要滿足以下要求： （234） （235）式中：卷筒所受鋼絲繩拉力之和，2*S=2*66357N=132714N； 卷筒重力 ； 選用聯(lián)軸器的許用最大公稱轉(zhuǎn)矩，； 選用聯(lián)軸器的許用徑向載荷； 聯(lián)軸器的許用最大徑向載荷； 徑向載荷

39、補償系數(shù)； 工作級別系數(shù)； 動載系數(shù)， ；選用上海振華港機（集團）有限公司生產(chǎn)的卷筒聯(lián)軸器： 型號：DCO8A，=315000，=224000，=2.2，=1.3則： 經(jīng)驗算，所以符合要求。2.8啟制動時間和啟動加速度驗算1 啟動時間驗算，按以下公式來驗算：滿載起升加速時間： （236）式中：電機額定轉(zhuǎn)速（r/min），為962r/min； 機構(gòu)運動質(zhì)量換算到電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量（），按下式計算： (238）其中：電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，在電機樣本中查取，如樣本中給出的是飛輪矩,則按，換算； 制動輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量； 電機平均起動轉(zhuǎn)矩，按參考資料【1】P97選取； 電機靜阻力矩，按下式計算：

40、（239） 推薦起動時間（s）按參考資料【1】P97選取。所以得： (240） 所以符合要求。2 啟動加速度驗算：啟動時間是否合適，還可以根據(jù)啟動平均加速度來驗算： （241） 式中：起動平均加速度，； 起升速度(ms)； 平均升降加(減)速度推薦值（),查參考資料【1】P98選取。所以： 所以符合要求。2.9制動時間和制動加速度驗算1 制動時間驗算：滿載下降制動時間： （242）式中：滿載下降時電機的轉(zhuǎn)速（r/min），通常取n=1.1n； 制動器制動轉(zhuǎn)矩（N.m）； 滿載下降時制動軸靜轉(zhuǎn)矩，（N.m），按下式計算： （243） 下降時換算到電機軸上的機構(gòu)總轉(zhuǎn)動慣量，按下式計算： （244）

41、 推薦制動時間（s），可取； 所以得： r/min 所以經(jīng)驗算，符合要求。2 制動加速度的驗算 起動時間是否合適，還可根據(jù)起動平均加速度來驗算： （245）式中： 滿載下載速度，無特殊要求，下降制動時物品減速度不應(yīng)大于參考資料【1】P97的推薦值，則： 經(jīng)驗算符合要求,所以整個設(shè)計符合設(shè)計要求。3設(shè)計小結(jié) 首先，我得承認我早在這次設(shè)計中學(xué)到很多東西，這其中的辛酸苦辣只有我自己知道，通過這次設(shè)計我對起重機的起升機構(gòu)有了進一步的了解，同時對CAD的掌握和運用有了深一步的進展，在這次設(shè)計中我得感謝所有給予我?guī)椭耐瑢W(xué)以及老師，忠心的謝謝他們。 雖然這次設(shè)計布置在暑假期間，暑假在鋼考完期末考試的我們看

42、來是多么漫長，可是時間飛逝，一眨眼就又迎來了新的一學(xué)期，雖說有整個暑假給我們來做設(shè)計，但是真正投入到期間的我想應(yīng)該就一個星期差不多吧，一個星期說長也長，說短也短，由最初的茫然，不知道如何下手，到慢慢商討探究，到最后的加班趕作業(yè)，這期間其實心里也承受著蠻多壓力的，眼看著時間越來越緊迫，可是我卻還不知道從何下手，可能也有一部分心里因素，比如說，別人都沒搞，我也不要急，這也算是一種自我的心里安慰吧，到最后加了幾個夜班才收工，但是當(dāng)真正完成了任務(wù)時，心里是多么輕松，多么的激動，幾天的辛苦勞累，不眠不休，最終換來的成就總是讓人那么久久不能釋懷。 同時在這次設(shè)計中，也培養(yǎng)了我對事物的探究思考時要時刻保持全面謹慎的態(tài)度，我相信在我以后的學(xué)習(xí)生活中，我會繼續(xù)發(fā)揚我在設(shè)計中所表現(xiàn)出得那種堅毅，相信我會在以后人生中更上一層樓。參考資料：【1】起重機機械手冊，張志文等主編，中國鐵道出版社；【2】起重機設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社；【3】機械設(shè)計課程設(shè)計第二版，唐增寶等主編，華中科技大學(xué)出版社；【4】機械設(shè)計基礎(chǔ)第四版，黃華梁，彭文生主編，高等教育出版社；【5】中華人民共和國國家標(biāo)準GB3811-83 起重機設(shè)計規(guī)范，北京：中國標(biāo)準出版社。