機(jī)構(gòu)選型計(jì)算書4.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核4.1 起升機(jī)構(gòu)4.1.1 主要性能參數(shù)起升速度：速度1： 0 m/min速度 2： 0 m/min速度 3: 0 m/min工作級(jí)別：M5 Jc=40%Z=1504.1.2 鋼絲繩的選擇1 .鋼絲繩的最大拉力鋼絲繩的最大拉力：Smax =-FQ- =0 KN式中：FQ一最大起升載荷 F Q=(Qma+G)62=129.78 KN“一滑輪組及導(dǎo)向滑輪總效率0.98 X0.992 =0.96a一起升滑輪組倍率a=2其中：Qmax 最大起重量Gd-吊鉤組重62動(dòng)載系數(shù) 62=1.052 .鋼絲繩的選擇所選的鋼絲純，其破斷拉力Sp必須滿足下式：SPK = ->K nrS max式中：K-鋼絲純安全系數(shù)Knr-鋼絲繩最小安全系數(shù)取Kr = 5.5則破斷拉力為：SP> S1ax Knr = 0 KN故選取鋼絲繩型號(hào)為：直徑為：d=0 mm4.1.3卷筒設(shè)計(jì)1、主要幾何參數(shù)的確定(1)卷筒直徑的計(jì)算卷筒最小直徑D筒min = h M =0 mm式中：h與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)取h=18d 一鋼絲繩直徑按起升速度選卷筒直徑：D筒=上a d X2xm 1)n筒 ><九式中：n筒= ' (高，中，低)r/min(初選電機(jī)及減速器，確定n電及i) in筒一卷筒轉(zhuǎn)速n電一電機(jī)額定轉(zhuǎn)速減速器傳動(dòng)比v 一起升速度 m/minm 一多層卷撓層數(shù)求得卷筒直徑為D筒高參照廠家產(chǎn)品選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒。D筒=0 mm(2)卷筒長(zhǎng)度計(jì)算設(shè)定鋼絲繩全部卷入時(shí)需纏繞 2層,最大起升高度時(shí)需繞入卷筒的純長(zhǎng):L卷=1.1 Hmax 0+Zm - Do d =% n (D0 +d n)式中：1.1-鋼絲繩排列不均勻系數(shù)Z0-附加安全圈數(shù)，取Zo=3Hma.-最大起升高度ha=200 mD0-卷筒的計(jì)算直徑D0= Dmin=0 mmn-鋼絲繩卷繞層數(shù)n=4d-鋼絲繩直徑實(shí)際取卷筒長(zhǎng)度為L(zhǎng)筒=0 mm卷筒最高要求轉(zhuǎn)速為：a V max _n1 =九(Do +3d)0 r/min4.1.4電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)4.1.4.1電動(dòng)機(jī)功率的確定6000 Xn式中：N 電機(jī)靜功率Fq一起升載荷NV一額定起升速度n =機(jī)構(gòu)的總效率，他X垮Xrfe =0.88高速起吊最大重量時(shí)：N高=0 Kw由塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄 M中表M,起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)的接電持續(xù)率及正值 可選Jc=40蜂口 Z=150,由以上計(jì)算的靜功率和 JC=40%選擇電機(jī)型號(hào)為。以下就初選電機(jī)進(jìn)行校核。4.1.4.2電動(dòng)機(jī)過載校驗(yàn)丁 . 9.55書飛TsKunm xn式中：Ts-基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩K-系數(shù)，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)，取 Ku=2.3Fq-額定起升載荷Nv h -額定起升速度 m/s“一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率nm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min高速起吊：,9.55 XF0 洶n _ K1k u x =0 N.mnm X4空鉤高速:9.55 XFe >Vnk g 義=0 N.mnm Xr由電機(jī)型號(hào)可知，過載校核合格4.1.4.3電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核T T Tre *nmPi 9550 Xn >kz由 “GB/T 13752-92" 附錄 M z=150系數(shù)kz =1 =0.851000等效平均阻力矩：Tre =Tr >kG式中：kG一系數(shù) 取0.70T r 一電動(dòng)機(jī)靜阻力矩T= Njr2九nm高速起重時(shí)：Pn高=0 KW 由電機(jī)型號(hào)可知，發(fā)熱校核合格。4.1.4.3起制動(dòng)校核由于本塔機(jī)采用低速、高速逐級(jí)起動(dòng)和高速、低速，逐級(jí)制動(dòng)的運(yùn)行方式， 由于要用低速起制動(dòng)，故該電機(jī)上具備良好的起制動(dòng)性能， 要求控制系統(tǒng)使啟 動(dòng)時(shí)物品的平均加速度a< 0.8m/s24.1.5 減速器選擇4.1.5.1 傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比確定i幣=區(qū)=0心、n筒式中：ne 電動(dòng)機(jī)高速所以減速器選擇為：傳動(dòng)比為：i總=04.1.5.2 校核：減速器輸出軸上的阻力矩為：MX&ma次（D+3d）/2式中：SQmax 鋼絲繩的最大拉力ND 、d-卷筒、鋼絲繩直徑M 阻=0 N.m減速器輸出軸上的許用扭矩為：M許用=0 N.m故M且Mmax表明滿足負(fù)荷要求，故所選減速器合格。4.1.6 制動(dòng)器選擇由塔機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T13752-92知，應(yīng)使用制動(dòng)所引起的物品的升降減速度不大于0.8m/s 2 ,據(jù)此進(jìn)行制動(dòng)器選擇計(jì)算：制動(dòng)力矩的計(jì)算起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩需滿足下面條件：MzhK制XM制式中：K制一制動(dòng)安全系數(shù)K制=1.7M制一滿載時(shí)制動(dòng)軸止的靜力矩A,FQ m乂制二2 AB 將 Xq式中：Dm = D+(2m 1)dm一鋼絲繩層數(shù) d一鋼絲繩直徑i b =卷筒至制動(dòng)器軸間轉(zhuǎn)動(dòng)比n= 1機(jī)構(gòu)總效率刀二庫且x懵x鶴x4幾=0.88所以M制=0 N.m根據(jù)制動(dòng)器所需制動(dòng)力矩選用標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器：制動(dòng)力矩為：0 N.m由上可知，制動(dòng)器滿足要求4.1.7驗(yàn)算實(shí)際工作速度rr,，八,、,冗v 高=D 筒 +d(2m-1) xn筒 X=0 m/min2v 中=3 筒 +d(2m-1) Xn筒 x2t =0 m/min2一 兀_ 一 一v 低=D 筒 +d(2m-1) M筒 q=0 m/min24.2小車牽引機(jī)構(gòu)4.2.1 牽引小車運(yùn)行阻力計(jì)算機(jī)構(gòu)工作級(jí)別：M3、Jc = 25%、Z =150起動(dòng)時(shí)間：4s運(yùn)行阻力為：W 總=W1 +W2 +W3 +W4 +W5 +W6 +W7(1)小車運(yùn)行的磨擦阻力 W-H >d 2XfW i=(FQmax+G) X-L +XoD D式中：FQma-最大起升載荷NG-小車自重Nd 軸頸直徑取d=40mmD 走輪外徑取D=100mm祖滾動(dòng)軸承磨擦系數(shù)取以=0.015f-車輪滾動(dòng)阻力系數(shù)取f=0.03K)附加阻力系數(shù)取K=1.5則：W=0 N(2)小車運(yùn)行時(shí)的風(fēng)力WW 2= Cw XRi XA式中：C-風(fēng)力系數(shù)，Cw=1.3Pwi-計(jì)算風(fēng)壓 PWi=150 N/mn2A-物品及小車的迎風(fēng)面積取A=1.04m則：W= 0 N(3)小車運(yùn)行的坡度阻力WW 3=(FQmax+G) XSin a=0 N式中：a 軌道坡度角取1 0(4)起升純阻力W.1 二W4=FQmax X/ 1 <=0 N(1 + t)Xt式中：刀一滑輪效率 取4=0.98(5)牽引純下垂度引起的阻力 WW5=5 Xq M (較小忽略不計(jì))q 牽引純單位自重(6)慣性阻力W小車運(yùn)行的起動(dòng)慣性阻力W:FQ max +G V C 2W 6= X=0 Ng tsV -小車運(yùn)行速度T s一起動(dòng)時(shí)間(7)起重機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)小車和重物的離心力 WA/(FQmax+G) Xn2XRW 7= L900n 起重機(jī)回轉(zhuǎn)速度R 幅度 最大吊重時(shí)：W7= 0 N所以牽引小車最大運(yùn)行阻力為：W 總=叫 +W2 +W3 +W4 +W5 +W6 +W7 =0 N4.2.2 牽引鋼絲繩的選擇計(jì)算：由牽引機(jī)構(gòu)的W總計(jì)算工作機(jī)構(gòu)的牽引繩的最大張力:鋼絲直徑：d=C xJs =0 mm式中：C 鋼絲純系數(shù) C=0.1qi 牽引繩導(dǎo)向滑輪效率 =0.98 選取變幅純直徑應(yīng)不小于上述計(jì)算直徑。故鋼絲繩型號(hào)為：4.2.3 卷筒設(shè)計(jì)卷筒主要幾何參數(shù)的確定：卷筒直徑按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒的最小纏繞直徑D° m. =h M式中：h與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)系數(shù)h=18d牽引純直徑d=0 mm0 min=0 mm綜合各方面考慮，選取現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，取 D=0 mm以下針對(duì)所選機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核4.2.4 電動(dòng)機(jī)功率的確定1、電動(dòng)機(jī)初選的原則應(yīng)使電動(dòng)機(jī)的容量及機(jī)構(gòu)控制使變幅小車的加(減)速度不小于0.5m/s 2 o電機(jī)靜功率：N =Fr Xv (KW)60000 n式中：Fr一變幅靜阻力F r=W=0 Nv 小車運(yùn)行速度 m/minn小車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率“=7M滑 x臃x晦=0.90則：Nj=0 kw根據(jù)電機(jī)靜功率，選取電機(jī)為：變幅機(jī)構(gòu)的JC% Z的確定據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄 M的表M1JC%=25Z=150據(jù)N值和JC%可對(duì)初電機(jī)校核。2、過載校驗(yàn)T s>(Fs + Fw2)XDw-(設(shè)計(jì)規(guī)范)2 M Xq XZm式中：Ts 一基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 N.mFr一運(yùn)行靜阻力Fw2正常工作狀態(tài)的最大風(fēng)阻力(按風(fēng)壓 Pw2計(jì)算)Pw2=250N/mrmD w一驅(qū)動(dòng)輪直徑mi總傳動(dòng)比Zm 電機(jī)個(gè)數(shù)(Fr+Fw2)xDw=0 N.m2 M Xt >Zm根據(jù)所選電機(jī)型號(hào)可知，過載校驗(yàn)符合。3、發(fā)熱驗(yàn)算p > Tre XnmP n =9550 XT Xkz式中：Pn 電動(dòng)機(jī)額定功率，其工作制 Si,接電持續(xù)率，JC%實(shí)際機(jī)構(gòu)的 值相同Tre 最不利工作循環(huán)的等效平均阻力轉(zhuǎn)矩。（塔機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范）Nm電機(jī)轉(zhuǎn)速r/minTre =Tr /GTr 一電動(dòng)機(jī)靜阻力矩Tr = F）”式中：R一卷筒半徑iKg 一系數(shù)取 Kg=0.73zKz=11000式中：z電動(dòng)機(jī)每小時(shí)折算全起次數(shù)為150150_Kz=1-150 =0.85100Tre 可=0 Kw9550 XqXkz根據(jù)所選電機(jī)可知，發(fā)熱校驗(yàn)合格。4.2.5減速器選擇1、變幅靜阻力矩：M=Fr XD1 =0 N.m 2式中：D1-卷筒計(jì)算直徑m2、所選減速器的減速比：neci= =0 n筒式中：ne-電機(jī)轉(zhuǎn)速n筒-卷筒轉(zhuǎn)速vn 筒=0 r/minnUXD1減速器輸出軸轉(zhuǎn)速即為卷筒轉(zhuǎn)速根據(jù)以上參數(shù)選取減速器為：其速比 i=03 、減速器校核據(jù)電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算減速器輸出軸需傳遞的最大扭矩：T= Ts ¥ X”減=0Mm減速器額定輸出扭矩為 T max max pT max p =0 N.m滿足尖峰負(fù)荷要求4.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及回轉(zhuǎn)支承裝置設(shè)計(jì)4.3.1 主要性能參數(shù)回轉(zhuǎn)速度：0.8 r/min驗(yàn)算工況：在最大起重量幅度，吊起最大起重量。工作級(jí)別 M5、JC=40% Z=3004.3.2 回轉(zhuǎn)支承裝置受力計(jì)算作用在回轉(zhuǎn)支承上的載荷主要包括：起重臂架、平衡臂架、平衡重、塔頂部 分的自重、起升載荷、風(fēng)載荷及慣性載荷以及回轉(zhuǎn)齒輪嚙合力的作用。這些力均可向回轉(zhuǎn)中心簡(jiǎn)化成回轉(zhuǎn)支承的計(jì)算載荷垂直力V、水平力H和力矩MV=G h (N)H=P h+PShSin T (N)M=M h (N.m)式中：G、Ph、M-分別為回轉(zhuǎn)支承以上部件對(duì)回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)生的垂直力、水 平力和力矩Y 按最危險(xiǎn)工況產(chǎn)冗/2Psh-驅(qū)動(dòng)的小齒輪與大齒圈的嚙合力 NP - MshPShD cos ocM sh-齒輪傳遞的扭矩N.mDo大齒圈的分度圓直徑m民 齒輪壓力角民=20°由前設(shè)計(jì)可知，回轉(zhuǎn)支承以上部件對(duì)回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)生的載荷如下：垂直載荷：G =0 N水平載荷：Ph =18720.04 N力矩 M =4253254.01 N.m扭矩 Mh=334648.56 N.m則齒圈受力為：V=G h=0 NH=P h+ Mnh sin t/(D cos20 ° )=0 NM=M h =334648.56 N.m4.3.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置的計(jì)算1、回轉(zhuǎn)總阻力矩的計(jì)算：M=Mf+M+M+M式中：M一摩擦阻力矩Mw風(fēng)阻力矩Mp一慣性阻力矩Mq一重物偏擺引起的阻力矩其中：Mw+M+M=Mh回轉(zhuǎn)支承的摩擦阻力矩計(jì)算：MfM f = Md XD0 X工;N2式中：也一當(dāng)量摩擦系數(shù)，e=0.01D0一滾道中心直徑N N 一作用在回轉(zhuǎn)支承止的總壓力 工N =0 NM f = % X x：N =0 N.m2起動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)摩擦阻力矩增加 50%則：M f max =1.5 XM f =0 N.m 回轉(zhuǎn)支承最大回轉(zhuǎn)阻力矩M=M fmax+Mh=0 N.m2、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)計(jì)算：電動(dòng)機(jī)選擇與校核：電動(dòng)機(jī)及機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的選擇應(yīng)使起重臂頭部切向加速度小于0.8m/s 2。在電動(dòng)機(jī)與減速箱之間采用液力偶合器，回轉(zhuǎn)時(shí)起動(dòng)和停止都很平穩(wěn)，減少了回轉(zhuǎn)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的沖擊，改善了塔身回轉(zhuǎn)工作時(shí)的受扭狀況從而增強(qiáng)了塔 機(jī)的使用壽命。計(jì)算：<1>初選電動(dòng)機(jī)按回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)靜阻力矩，回轉(zhuǎn)速度和機(jī)構(gòu)的效率計(jì)算機(jī)構(gòu)的等效功 率。z M Xh X0.6N=9550 Xn式中：M一等效靜阻力矩 n 一回轉(zhuǎn)速度“一回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總效率“二啼 Xn咸 X峋=0.90則，N=0 Kw據(jù)塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄 M中表M1,回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)選用JC%=40Z=300 即可。初選電機(jī)型號(hào)為：功率：0 kw轉(zhuǎn)速：0 r/min<2>過載校驗(yàn)k X+Ts +Tw ）Ts "" s1（塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范）i X” >Zm式中：Ts一基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 N mk一系數(shù)、電動(dòng)機(jī)選的是繞線異步電機(jī)，可取 1.52TN 一回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩Ts,一坡道阻力矩，按0.5%M度計(jì)算Tw一計(jì)算風(fēng)壓Pw產(chǎn)生的風(fēng)阻力矩 w 2vv 2zm 電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)即：k-2）=0 N mi X” >zm根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)，過載校核合格<3>發(fā)熱校核胃Tre刈m（塔機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范）9550 xnxkz式中：Pn 電動(dòng)機(jī)額定功率，接電持續(xù)率與實(shí)際機(jī)構(gòu)的值相同kwT© 一最不利工作循環(huán)的等效平均阻力轉(zhuǎn)矩nm 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速kz 一系數(shù)re=TrkG式中:T r 一電動(dòng)機(jī)靜阻力轉(zhuǎn)矩G 一系數(shù) 取k G =0.7kz =1 z 1000式中：Z電動(dòng)機(jī)每小時(shí)折算全啟動(dòng)次數(shù)取300 八kz =1= 0.71000300則:Tre 人=0 Kw9550 Xt Xkz故發(fā)熱校驗(yàn)合格減速器選擇與校核<1>.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比計(jì)算；_ nmi總n=0式中：i總一回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比nm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n一回轉(zhuǎn)速度<2>.傳動(dòng)比分配乙式中：Z2大齒圈齒數(shù)取Z2=0Z1小齒圈齒數(shù) 取Zi=0故減速器傳動(dòng)比：i減='1 =0i03小齒輪轉(zhuǎn)速計(jì)算：減速器輸出軸轉(zhuǎn)速要求與小齒輪轉(zhuǎn)速相等。即：n出=口齒=0 r/min4減速器選擇：根據(jù)電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩，則：減速器輸出軸需傳遞的最大轉(zhuǎn)矩:Tmax =Ts *0 X0 N.m式中：“一齒輪傳動(dòng)效率0.95則減速器型號(hào)為，其額定輸出扭矩為 Tmax pT maxp=0 N.m滿足尖峰負(fù)荷要求4.4 頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)固定、附著狀態(tài)頂升系統(tǒng)的選擇計(jì)算4.4.1 頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)示意圖液壓頂升油路原理圖1、油缸 2、平衡閥 3 、換向閥 4、溢流閥 5 、油泵油箱7、濾油器 8 、電機(jī) 9、壓力表開關(guān) 10 、壓力表4.4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)1、載荷F：油缸工作時(shí)其作用力F必須克服的阻力F = P 1 + P回+ P慣+ P摩+ P密式中：P1活塞桿上的靜工作阻力P1=0 KNP回 回油阻力P慣 油缸在起動(dòng)，制動(dòng)或換向時(shí)的慣性力P摩油缸以外運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力P密油缸活塞及活塞桿密封處的磨擦阻力以上諸力中，一般情況下主要是R、P回和P慣三種，簡(jiǎn)化計(jì)算：F= R+ 0.2*PiV頂升速度 V =0 m/minF=R + P 回 + P 慣 + P 摩 + P 密=1.2 XB=0 KN2、系統(tǒng)工作壓力P = 0 MPa3、工作行程：h = 0 mm4.4.3 液壓系統(tǒng)的工作壓力和流量的計(jì)算1、油缸(1)油缸內(nèi)徑計(jì)算：d= J4F / -P =0 mm取 d=0 mm(2)油缸所需的流量:=0 l/min式中：刀容油缸容積效率 取“容=0.95v頂升速度 取v=0 m/min2、油泵輸入功率按下式計(jì)算:P XQ=0 W式中：”一齒輪泵總效率 取“=0.85Q-油缸排油量P油缸工作壓力由此選擇頂升油泵和電機(jī)4.4.4 穩(wěn)定性校核er =Ks X, XE M al2/nh=0 KN式中：k支撐條件系數(shù)Ks =2E-材料的彈性模量E=2.1 x 1011 PaI a 活塞桿橫截面慣性矩I a=0 Cm4l油缸的計(jì)算長(zhǎng)度l=400 mmK nh 安全系數(shù)，取Knh =3因?yàn)?F= 0 KN< Fer故滿足要求根據(jù)以上計(jì)算選購液壓頂升系統(tǒng)。