第七章-起升机构

第七章起升机构起重机中用来使物品提升或下降的工作机构称为起升机构，它是起重机械中不可缺少的最主要和最基本的机构。一、起升机构的组成主要由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置与制动装置组成，还可根据需要装设各种辅助装置，如限位器、起重量限制器、速度限制器等。工作原理：右图示，电动机1通过联轴器与减速器3的高速轴相连。机构工作时，减速器低速轴带动卷筒4将钢丝绳6卷上或放出，经滑轮组5系统，使吊钩7实现上升或下降；机构停止工作时，制动器2使吊钩连同货物悬吊在空中。吊钩的升降靠电动机改变转向来达到。二、设计计算主要包括：根据总体设计要求选择合理的结构形式，并确定传动布置方案；按给定的整机主要参数（额定起升重量Q、起升速度v、起升高度H、工作类型、使用场合等）确定机构参数；通过计算选用机构中所需要的标准零部件，如电动机、制动器、减速器、联轴器、钢丝绳等，对非标准零部件还须作进一步的强度与刚度计算。1、取物装置：根据起重机用途选种类，根据额定起重量定规格。2、钢丝绳卷绕系统：指钢丝绳、滑轮和卷筒的组合。选滑轮组倍率时，为提高工作效率，可采用变倍率：大起重量低速时用大倍率，小起重量高速时用小倍率。3、驱动装置：一般情况下尽量采用电力驱动。▲先按满载稳定工作时的静功率计算：，kW。——起升载荷；——起升速度，m/s；——机构总效率，，为滑轮组效率，为导向滑轮效率，为卷筒效率，为传动效率。当采用闭式圆柱齿轮传动作初步计算时，。▲然后乘以稳态负载平均系数G，得到稳态平均功率，按此功率选择JC值和CZ值相吻合的电动机功率。绕线型异步电动机的稳态平均功率为：1000jQvPQvzdtezdte0.80.85jP1000WQvPG▲电动机过载能力校验：——在基准接电持续率时的电动机额定功率，kW。——电动机台数。——基准接电持续率时，电动机转矩的允许过载倍数。H——考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载系数。试验载荷为额定载荷的1.25倍。绕线异步电动机H取2.1，笼型异步电动机H取2.2，直流电动机H取1.4。▲电动机发热校验：P——电动机工作的JC值、CZ值时的允许输出功率，kW。——工作循环中，稳态平均功率：1000nMHQvPunPuMsPPsP1000sQvPGu4、传动装置：一般驱动装置的输出转速都较高，要通过传动装置来降低转速，提高转矩。在起重机设计中，通常是选用外购减速器，常用的有以下几种：图a为封闭式标准圆柱齿轮减速器，它效率高，输出功率大，但速比较小而体积较大；要求结构紧凑时，可用蜗轮蜗杆减速器b图，但效率低，寿命短；图c为行星齿轮减速器，使结构十分紧凑。选用：在确定了电动机和卷筒后，计算出起升机构传动比，，n——电动机额定转速，r/min；——卷筒转速，r/min。单层卷绕卷筒转速为：，a——滑轮组倍率；——卷筒卷绕直径，m，，D为卷筒槽底的直径，d为钢丝绳直径。然后选用标准减速器，确定出实际传动比i，并满足：，kW。QJ型起重机起升机构减速器选用方法为：为起升载荷动载系数，I为工作级别，I=1--8。0i0tnintn060tavnD0D0DDdnPKP52111.122InPP2减速器的验算：＊轴端最大径向力的校验式：S——钢丝绳最大静拉力；——卷筒重力；——减速器输出轴端的允许最大径向载荷。＊减速器输出轴承受的短暂最大扭矩应满足：，T——钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的扭矩；——减速器输出轴允许的短暂最大扭矩。maxFmax22tGFSFtGFmax2TTTNmT5、制动装置：应采用常闭式制动装置，其制动力矩要足够。要求：（1）必须能把物品随时可靠地支持在空中；（2）制动时间不能太长。起升机构制动器的制动转矩应满足：，——制动器制动转矩；——制动安全系数。6、起动和制动时间验算起动时间验算：02ZZQDTKaiNmZTZK9.55qqqjnJttTT——起动时间，s；——电动机平均起动转矩，。——电动机静阻力矩，，。——推荐起动时间。——机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量，，。——电动机转子的转动惯量；——制动轮联轴器的转动惯量。制动时间验算：qtqTNmjT02jQDTaiNmqtJ20221.1540deQDJJJai2kgmdJeJ9.55ZZZjnJttTT——满载下降时电动机转速，r/min，通常取。——制动器制动转矩；——满载下降时制动轴静转矩，；——下降时换算到电动机轴上的机构总转动惯量，——推荐制动时间，可取。7、其它零部件：（1）联轴器：有弹性联轴器和齿轮联轴器，最好采用调节性能较好的弹性联轴器。减速器输出轴与卷筒的连接，常见有五种形式：n1.1nnZTjT02jQDTaiJ20221.1540deQDJJJaiZtZqtt▲通过开式齿轮（图a）：大齿轮固定在卷筒上，转矩直接传给卷筒；▲输出轴加长（b图）：卷筒固定在轴上，用键传递扭矩。▲减速器与卷筒间也加联轴器（c图），可减少安装调整的困难，但轴向尺寸较大；▲减速器输出端做成半联轴器（d图），与卷筒上的半联轴器一起直接将转矩传给卷筒；▲e图省去减速器，采用低速大扭矩马达直接带动卷筒。联轴器一般用标准件。注意：联轴器规格表上给出的是长期运转所能传递的转矩，可按第Ⅰ类载荷组合进行验算。（2）非标准零部件起升机构的载荷作用特点：①载荷单向；②起升质量惯性对机构影响不是很大；③运动惯性影响也不大。因此，从卷筒到制动器之间按第Ⅱ类载荷计算时不考虑动载系数，但制动器到电动机之间仍需考虑。由于载荷的单向性，进行疲劳计算时可按脉动循环考虑。（3）起升机构的调速调速方法：主要取决于驱动装置，内燃机一般通过传动系统来实现，复合驱动：内燃机—电力驱动可用直流电机，只需改变激磁电流就能调速；内燃机—液压驱动只要采用变量马达、变量泵。交流电动机的调速办法：①在绕线式电动机的转子回路中串接电阻，利用电动机的转速随转子电阻变化的原理进行调速。②涡流制动调速：利用控制涡流制动器的电磁制动力矩与电动机转矩合成的方法进行调速。③可控硅交流调速：有滑差调速、变频调速、串激调速、调压调速等，调速性能好，但设备复杂，成本高。④双电动机调速：属于机械调速。正常工作时用主电动机驱动，要求空载快速下降时用副电动机驱动。若加上行星齿轮传动，调速效果更好。现在还可用多速电动机来进行调速。