塔式起重机机构选型计算书

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1、机构选型计算书4.机构设计与校核4.1 起升机构4.1.1 主要性能参数起升速度：速度 1：0 m/min速度 2：0 m/min速度 3：0 m/min工作级别：M5 Jc=40%Z=1504.1.2 钢丝绳的选择1. 钢丝绳的最大拉力F钢丝绳的最大拉力：S = Q =0 KNmax a Xn式中：F 最大起升载荷 F = (Q +G)中=129.78 KNQQ max d 2n 滑轮组及导向滑轮总效率 n =0.98 X0.992 =0.96a起升滑轮组倍率a=2其中：Qmax一最大起重量G- 吊钩组重 d中一动载系数中=1.05 222. 钢丝绳的选择所选的钢丝绳，其破断拉力 S 必须满

2、足下式：pSK =pKS nr max式中： K钢丝绳安全系数K 钢丝绳最小安全系数 取K =5.5 nr nr 则破断拉力为：S 三 S K =0 KNP max nr故选取钢丝绳型号为：直径为： d=0 mm4.1.3 卷筒设计1 、主要几何参数的确定（1）卷筒直径的计算 卷筒最小直径D= h xd =0 mm竹 -筒 min式中：h与机构工作级别和钢绳结构有关的系数取h=18d钢丝绳直径 按起升速度选卷筒直径：u xad x (2 x m 1)式中：n 电（高，中，低）r/min（初选电机及减速器，确定n及i）筒 i电n 卷筒转速筒n 电机额定转速电减速器传动比v一起升速度 m/minm

3、多层卷挠层数求得卷筒直径为D 筒高参照厂家产品选取标准卷筒。D =0 mm筒2）卷筒长度计算设定钢丝绳全部卷入时需缠绕2层， 最大起升高度时需绕入卷筒的绳长Ha+Z n DL =1.1 max00 d = 0 mm卷n n （D +d n）0式中： 1.1钢丝绳排列不均匀系数Z附加安全圈数，取 Z=300H 最大起升高度 H =200 mmaxmaxD卷筒的计算直径 D= D =0 mm00minn钢丝绳卷绕层数 n=4d钢丝绳直径实际取卷筒长度为 L =0 mm 筒卷筒最高要求转速为：aVn =1 max =1 n （D +3d）00 r/min4.1.4 电动机设计4.1.4.1 电动机功

4、率的确定F xvN 二 Qj 6000 xn式中：N 电机静功率jF 起升载荷 NQV 额定起升速度n =机构的总效率， n =n xn xn xn =0.88 组导卷机高速起吊最大重量时： N =0 Kw高由塔式起重机设计规范附录M中表M,起升机构的电机的接电持续率及正值可选Jc=40%和Z=150,由以上计算的静功率和JC=40%，选择电机型号为。以下就初选电机进行校核。4.1.4.2 电动机过载校验K9.55 xF xv式中： T 基准接电持续率时电动机的启动转矩sK系数,对异步电动机,取 K=2.3uuF 额定起升载荷 Nv 额定起升速度 m/shn 传动机构总效率n 电动机转速 r/

5、min m高速起吊：=0 N.m=0 N.m9.55 x F xv k xen“ n xnm空钩高速：9.55 xF xvk xen“ n xnm由电机型号可知,过载校核合格。4.1.4.3 电动机发热校核T x nrem9550 x n xkz由“GB/T 13752-92 ”附录 Mz=150系数kz =1金=85等效平均阻力矩： T=T xkre r G式中：k 系数取0.70GT 电动机静阻力矩 rNT =jr 2 n nm高速起重时： P =0 Kwn咼由电机型号可知，发热校核合格。4.1.4.3起制动校核 由于本塔机采用低速、咼速逐级起动和咼速、低速，逐级制动的运行方式 由于要用低

6、速起制动，故该电机上具备良好的起制动性能，要求控制系统使启 动时物品的平均加速度 a 0.8m/ s24. 1. 5减速器选择4.1.5.1 传动装置传动比确定=0ni = j 总 n筒式中： n 电动机咼速e所以减速器选择为：传动比为： i = 0总4.1.5.1 校核：减速器输出轴上的阻力矩为M =S X（D+3d）/2阻 Qmax式中：S钢丝绳的最大拉力NQmaxD 、 d 卷筒、钢丝绳直径M =0 N.m 阻减速器输出轴上的许用扭矩为：M =0 N.m许用故 M K x Mzh 制 制式中： K 制动安全系数 K =1.7 制制M 满载时制动轴止的静力矩制M = FQXDm制 2 xi

7、 xa xnB式中： D =D +(2m 1)dmm钢丝绳层数d钢丝绳直径i = 卷筒至制动器轴间转动比Bnn =机构总效率n = n xn xn xn = 0.88 组导筒机所以 M =0 N.m制根据制动器所需制动力矩选用标准制动器：制动力矩为： 0 N.m由上可知，制动器满足要求。4.1.7 验算实际工作速度nv =D +d(2ml) xn x =0 m/min 高 筒 筒 2nv =D +d(2ml) xn x =0 m/min中 筒 筒 2nv =D +d(2m1) xn x =0 m/min低 筒 筒 24.2 小车牵引机构4.2.1 牵引小车运行阻力计算机构工作级别： M 、Jc

8、 =25%、Z =1503起动时间：4s运行阻力为：W = W +W +W总 1 2 3+W +W +W +W45671）小车运行的磨擦阻力 W1W=1(F maxQ max+G) xxK0式中： F 最大起升载荷 NQmaxG小车自重 Nd 轴颈直径 取 d=40mmD 走轮外径 取 D=100mm卩一滚动轴承磨擦系数取=0.015f 车轮滚动阻力系数 取 f=0.03K 附加阻力系数 取K=1.500则： W=0 N12）小车运行时的风力 W2W = C x P x A2 w w1式中：C风力系数,C=1.3wwP 计算风压 P =150 N/mm2w1 w1A物品及小车的迎风面积 取 A

9、=1.04m2贝V： W =0 N23) 小车运行的坡度阻力 W3W = (F+G) x Sina =0 N3Q max式中：a 轨道坡度角 取104) 起升绳阻力 W4W = F x(l )3=0 N4 Q max U + n x n式中：n 滑轮效率取n =0.985）牵引绳下垂度引起的阻力 WW=5xq xl （较小忽略不计）5q 牵引绳单位自重6）惯性阻力 W6 小车运行的起动惯性阻力 W6F+G VW = Q max x =0 N6 g t sV 小车运行速度T 起动时间s7）起重机回转时小车和重物的离心力 WF +G x n2 x R900W = Q max7n 起重机回转速度R

10、幅度最大吊重时：W =0 N7所以牵引小车最大运行阻力为：W =W +W +W +W +W +W +W =0 N 总 1 2 3 4 5 6 74.2.2 牵引钢丝绳的选择计算：由牵引机构的 W 计算工作机构的牵引绳的最大张力 总S =0 Nn1钢丝直径：d= C x v S =0 mm式中： C 钢丝绳系数 C=0.1n 牵引绳导向滑轮效率n =0.98 11选取变幅绳直径应不小于上述计算直径。故钢丝绳型号为：4.2.3 卷筒设计=hxd卷筒主要几何参数的确定： 卷筒直径按钢丝绳中心计算的卷筒的最小缠绕直径 DOmin式中：h与机构工作级别和钢丝绳结构有关系数h=18 d一牵引绳直径d=0

11、mmD = 0 mm0 min综合各方面考虑，选取现有标准产品，取D=0 mm。以下针对所选机构进行校核。4.2.4 电动机功率的确定1、电动机初选的原则应使电动机的容量及机构控制使变幅小车的加（减）速度不小于 0.5m/s2 。电机静功率：N =Fr *v（冏）j 60000 n式中： F 变幅静阻力 F =W =0 N r r 总v一小车运行速度 m/minn小车驱动机构的机械效率n=n *n *n *n =0.90 导滑 联 减 卷则： N=0 kwj根据电机静功率，选取电机为：变幅机构的JC%, Z的确定据设计规范附录M的表MlJC%=25Z=150据N值和JC%，可对初电机校核。2、

12、过载校验T XF + F ） x w（设计规范）s s w22 * i * n * Zm式中： T 基准接电持续率时电动机的启动转矩 N.msF 运行静阻力rF 正常工作状态的最大风阻力（按风压 P 计算） P =250N/mm2w2D 驱动轮直径 mwi 总传动比Z 电机个数m(F +F )rw2DXw2xixnxZm=0 N.m根据所选电机型号可知，过载校验符合。3、发热验算p T xnPre mn 9550 xn xkzn值相同式中：P 电动机额定功率，其工作制S，接电持续率，JC%与实际机构的T 最不利工作循环的等效平均阻力转矩。（塔机设计规范） reN 电机转速 r/min mT =

13、T x KT 电动机静阻力矩 rT = FrXR式中：R卷筒半径riK 系数取 K =0.73G G zKz =1-z1000式中：Z一电动机每小时折算全起次数为150Kz =1-150100=0.85rem=0 Kw9550xnxkz根据所选电机可知，发热校验合格。4.2.5 减速器选择1 、变幅静阻力矩： M= F rxD =0 N.m式中：D卷筒计算直径m2、所选减速器的减速比：i=0式中： n 电机转速en筒-卷筒转速vn 二一 筒 n x D1=0 r/min减速器输出轴转速即为卷筒转速 根据以上参数选取减速器为： 其速比 i=0 3、减速器校核据电动机最大输出转矩计算 减速器输出轴

14、需传递的最大扭矩T= T xi x n = ON.ms减减速器额定输出扭矩为T max pT =0 N.mmax p满足尖峰负荷要求4.3 回转机构及回转支承装置设计4.3.1 主要性能参数回转速度：0.8 r/min 验算工况：在最大起重量幅度，吊起最大起重量。工作级别 M5、 JC=40%、Z=3004.3.2 回转支承装置受力计算 作用在回转支承上的载荷主要包括：起重臂架、平衡臂架、平衡重、塔顶部 分的自重、起升载荷、风载荷及惯性载荷以及回转齿轮啮合力的作用。这些力均 可向回转中心简化成回转支承的计算载荷垂直力V、水平力H和力矩M。V=G (N)hH=P +P sinY (N)h shM

15、=M (N.m)h式中：G、P、M分别为回转支承以上部件对回转支承产生的垂直力、水h h h平力和力矩Y 按最危险工况y = n /2Psh驱动的小齿轮与大齿圈的啮合力 NPshMshD cos aM 齿轮传递的扭矩 N.mshD大齿圈的分度圆直径 m0a齿轮压力角 a =20由前设计可知，回转支承以上部件对回转支承产生的载荷如下 垂直载荷： G =0 Nh水平载荷： P =18720.04 Nh力矩 M =4253254.01 N.mh扭矩 M =334648.56 N.mnh则齿圈受力为：V=G =0 NhH=P+ M sinY /(D cos20 )=0 Nh nhM=M =334648

16、.56 N.mh4.3.3 回转机构传动装置的计算1、回转总阻力矩的计算：M=M+M+M+MfwpQ式中： M 摩擦阻力矩fM 风阻力矩wM 惯性阻力矩pM 重物偏摆引起的阻力矩 Q 其中： M+M+M=Mw p Q nh 回转支承的摩擦阻力矩计算： M f式中：卩一当量摩擦系数，卩=0.01ddD 一滚道中心直径0工N 一作用在回转支承止的总压力为N =0 N=0 N.m起动时回转支承的内摩擦阻力矩增加 50%，则：M=1.5 XM =0 N.mf max f 回转支承最大回转阻力矩M=M +M =0 N.mfmax nh 2、回转机构计算： 电动机选择与校核：电动机及机构控制系统的选择应使

17、起重臂头部切向加速度小于0.8m/s2。在电动机与减速箱之间采用液力偶合器，回转时起动和停止都很平稳，减少 了回转主动轮和从动轮的冲击，改善了塔身回转工作时的受扭状况从而增强了塔 机的使用寿命。计算： 初选电动机 按回转机构稳定运动时静阻力矩，回转速度和机构的效率计算机构的等效功 率。N= M X X69550 xn式中：M等效静阻力矩n回转速度n 一回转机构的总效率n = n xn xn =0.90 掖减回贝 V, N = 0 Kw据塔式起重机设计规范附录M中表Ml,回转机构的电动机选用JC%=40, Z=300即可。初选电机型号为功率转速：0 kw： 0 r/min 过载校验k x (T

18、+T +T )T丛si (塔式起重机设计规范)si x n xzm式中：T 一基准接电持续率时电动机的启动转矩N msk 一系数、电动机选的是绕线异步电机,可取 l.52T卩一回转摩擦阻力矩T 一坡道阻力矩,按0.5%坡度计算 sT 一计算风压 p产生的风阻力矩w2z 一电动机个数mk x (T +T +T )即： u sw2 =0 N - mi x n xzm根据所选电动机,过载校核合格 发热校核P Tre Xnm(塔机设计规范)n 9550 xn xkz式中： P 一电动机额定功率,接电持续率与实际机构的值相同 kw nT 一最不利工作循环的等效平均阻力转矩ren 一电动机转速mk 一系数

19、zT = Tkre r G式中： T 电动机静阻力转矩 rk 系数G取 k =0.7Gz1000式中：Z电动机每小时折算全启动次数取300k =1z3001000=0.7则：re m=0 Kw9550 x nxkz故发热校验合格 减速器选择与校核.回转机构总传动比计算:式中: i 回转机构总传动比总n 电动机转速mn 回转速度.传动比分配zi =芬=00z1式中：z 大齿圈齿数取z =022z 小齿圈齿数 取 z=011故减速器传动比：i = 总=0减 i03小齿轮转速计算：减速器输出轴转速要求与小齿轮转速相等即： n = n =0 r/min出齿4减速器选择：根据电动机最大输出转矩，则：减速

20、器输出轴需传递的最大转矩：T =T xi x n=0 N.mmax s 0式中：n齿轮传动效率0.95则减速器型号为，其额定输出扭矩为Tmax pT =0 N.mmax p满足尖峰负荷要求4.4 顶升机构设计 固定、附着状态顶升系统的选择计算4.4.1 顶升机构液压系统示意图液压顶升油路原理图1 、油缸 油箱7 、滤油器2、平衡阀8、电机3、换向阀4、溢流阀5、油泵9 、压力表开关10 、压力表6、式中：P 回P 惯P 摩P 密4.4.2 设计参数1 、载荷 F ：油缸工作时其作用力 F 必须克服的阻力F = P + P + P + P + P1 回 惯 摩 密P 活塞杆上的静工作阻力1P=0

21、 KN1回油阻力 油缸在起动，制动或换向时的惯性力 油缸以外运动部件的摩擦阻力 油缸活塞及活塞杆密封处的磨擦阻力以上诸力中，一般情况下主要是P、P和P三种，简化计算：F=P +0.2*P1 回 惯 1 1V 顶升速度V = 0 m/minF = P + P + P + P + P =1.2 x P =0 KN1 回 惯 摩 密 12 、系统工作压力P= 0 MPa3 、工作行程：h= 0 mm4.4.3 液压系统的工作压力和流量的计算1 、油缸（1）油缸内径计算：d二七：4F/n P =0 mm取 d=0 mm（2）油缸所需的流量：n xd2 xV xn,Q=容=0 l/min4式中：n油缸容积效率取n=0.95容容v顶升速度 取 v=0 m/min2、油泵输入功率按下式计算：N = PxQ =0 Win式中：n 齿轮泵总效率 取n =0.85q油缸排油量p油缸工作压力由此选择顶升油泵和电机4.4.4 稳定性校核F = Kxn2 XE X【a =0 KNerl 2 xKnh式中： K 支撑条件系数 K =2ssE材料的弹性模量E=2.1 X 1011 PaI活塞杆横截面惯性矩 I=0 cm4aal油缸的计算长度 l=400 mmK 安全系数，取 K =3nh nh 因为 F = 0 KNVFer故满足要求根据以上计算选购液压顶升系统。