塔式起重机传动机构设计Word文档格式.docx
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2000
（3）最大幅度/起重载荷〔m/KN〕：
40/35
（4）最小幅度/起重载荷〔m/KN〕：
10/200
（5）起升高度〔m〕：
162〔附着式〕55〔固定式〕
（6）工作速度〔m/min〕：
6~80〔2绳〕3~40〔4绳〕
（7）起重臂长〔m〕：
40
（8）平衡臂长〔m〕：
20
起重机起升机构用来实现物品的上升与下降。
起升机构是任何起重机必须具备的，使物品获得升降运动的根本组成。
起升机构工作的好坏将直接影响整台起重机的工作性能。
塔式起重机起升机构具有一般起重机起升机构的组成特点。
起升机构应具备起升高度大、制动平稳、慢速就位、就位准确、起升速度可调等特点。
起身机构主要由驱动装置〔原动机〕、传动装置〔减速器〕、卷筒、滑轮组、取物装置〔吊钩组〕和制动装置组成。
此外，还可装设各种辅助装置，如起升高度限位器，力矩限制器，三圈保护等安全装置，特别是在中、大吨位起重机上，力矩限制器越来越重要。
其工作原理〔如如下图〕是原动机经过减速器后驱动卷筒旋转，使钢丝绳卷进卷筒或由卷筒放下，从而使吊钩升降。
塔式起重机多采用单卷筒单轨式的起升机构，起升机构在工作时起动制动频繁，并且常带载起动，多采用专用电动机。
起升机构的制动器必须是常闭式，这有利于塔机带载工作时的安全。
升降吊钩时需要打开制动器使电机输出的动力经联轴器和减速器驱动起升卷筒旋转，收放钢丝绳带动吊钩升降；
当升降到预定高度后如此停止电机，同时制动器制动使传动轴减速停止，吊钩与重物就可以停止在空中完成起升运功。
起重机起升机构常见的驱动型式按动力装置的不同可分为燃机驱动、电力驱动、复合驱动。
燃机经由机械传动装置驱动起升卷筒，属于集中驱动。
这种驱动方式的优点是具有自身独立的能源，机动灵活，适用于流动作业的流动式起重机。
为保证各机构的独立运动，整机的传递系统复杂笨重。
由于燃机不能逆转，不能带载启动，需依靠传递环节的离合器实现启动和换向。
这种驱动方式调速困难，操作麻烦，属于淘汰类型。
目前只在现有少数履带起重机的铁路起重机上应用。
电动机经机械传动装置驱动起升卷筒，属于分别驱动。
直流电动机的机械特性适合起升机构工作要求，调速性能好，但获得直流电源较困难，机动性较差。
在大型的工程起重机上，常用燃机和直流电机实现直流传动。
交流电动机驱动能直接从电网取得，操纵简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠，在电动机起升机构中被广泛采用。
常用于塔式起重机、桥式起重机、龙门起重机等。
常见有燃机-电力复合驱动、燃机-液压〔液力〕复合驱动。
这种驱动型式兼有燃机驱动和电力驱动二者的优点，常用于履带式和轮胎式起重机。
由于本次课程设计为上回转自升式塔式起重机QTZ200需要获得几个不同的起升速度，鉴于电动机驱动的调速可调性且调速围大调速稳定等特点，且相对与复合驱动结构更简单，价格更低廉，应当选用电动机驱动即可满足使用要求。
起重机常见的布置有展开式布置、同轴线布置、其它布置等。
（1）展开式布置
电动机与卷筒并列是大多数起重机的展开式布置型式。
电动机通过二级标准齿轮减速器带动卷筒。
（2）同轴线布置
电机与卷筒成同轴线布置，行星减速器安装于卷筒。
这种布置十分紧凑，便于机构的布置，但是维修稍微不便。
（3）其它布置型式
起重机还有双卷筒式，采用液压油马达直联卷筒驱动等型式。
但不多见于塔式起重机。
综合考虑本次课程设计的的各项参数需要获得不同速度且调速围比拟大且稳定故可选用展开式布置。
为了获得较宽的调速可选用电动机驱动。
电动机与减速器之间采用弹性柱销联轴器来补偿安装位置误差，且能弥补双电机排列结构位置过于紧凑的不足，使机构布置均匀美观。
为了使制动器在制动时受到的扭矩比拟小，使制动更加准确快速，故安装在减速器的高速轴上。
同时为了美观可安装于减速去高速轴另一端的输出轴上。
同时起重机起升机构的制动器既是制动装置又是安全装置，故应选用常闭制动器。
采用不同门数的滑轮组和不同的穿绕方式，可得到不同的起重滑轮组倍率。
由于本次课题QTZ200起重机最大载荷为200kN〔20t〕故采用两门滑轮组，倍率为4以获得较合理的扩力比。
〔钢丝绳与滑轮组缠绕如如下图〕
起升卷筒与减速器的联结方式：
卷筒轴的右端支承在球面滚动轴承上，其左端与末级开式齿轮传动的大齿轮通过螺栓和抗剪套筒联结起来。
起升机构的设计计算，是在根据总体设计的要求选择合理的结构型式和确定机构传动布置方案后，按给定的整机参数确定起升机构的参数〔最大额定起重量、起升高度、起升速度等〕，进展动力装置的选择计算，确定或设计确定各起重零部件的类型和尺寸。
型号：
起重力矩〔Kn·
最大幅度/起重载荷〔m/KN〕：
最小幅度/起重载荷〔m/KN〕：
起升高度〔m〕：
工作速度〔m/min〕：
起重臂长〔m〕：
平衡臂长〔m〕：
塔式起重机的工作级别是设计人员进展结构、机构设计计算的依据。
一台好的塔式起重机设计应充分考虑机器的使用条件，这样设计出来的机器在安全和寿命方面才有可能较为接近实际的要求。
列出了我国《塔式起重机设计规》〔GB/T13752――1992〕规定的塔式起重机工作级别的划分标准。
从表中可以看出根据其使用条件中的两个最主要特征因素“载荷状态〞〔以名义载荷谱系数表征〕和“利用级别〞〔以塔式起重机总的工作循环数表征〕分为A1~A6共六个工作等级，目的是为了合理设计、制造和使用；
塔式起重机，提高零部件的三化“水平〞，以取得较好的经济指标。
塔式起重机的“利用等级U〞用来明确在其有效寿命期间使用的频繁程度。
表2－1塔式起重机工作级别的分类
载荷情况
名义载荷谱系数Km
利用等级
U0
U1
U2
U3
U4
U5
Q1――轻
Q2――中Q3――重
A1
A2
A3
A4
A5
A6
表2－2塔式起重机的利用等级
工作循环数Nt
说明
3.2X10000
6.3X10000
不经意地使用
2.5X100000
经常清闲地使用
5X10000
经常中等地使用
型号QTZ200塔式起重机起升机构一般可视为经常中等地使用，利用等级按表2-2可取为U5.
塔式起重机的“载荷状态〞是表示塔式起重机受载的轻重繁忙程
可凭经验按表2－3中的说明选择一种适宜的载荷状态级别。
表2－3塔式起重机的载荷状态
载荷状态
很少承受额定载荷，一般承受轻微载荷
Q2――中
有时承受额定载荷，一般承受中等载荷
Q3――重
经常承受额定载荷，一般承受较重载荷
5。
〔1〕吊具自重
表3-1吊具自重与起重量的关系
起重量〔104N〕
吊具重q
3~8
2%
12.5~20
2.5%
22~50
3%
型号QTZ200塔式起重机起升载荷在125~200Kn之间，故吊具重
〔2〕电机接电持续率
塔式起重机起升机构电机接电持续率一般可取为JC%=50，每小时起动次数可取为Z=150次。
4.3.1吊钩的选择
起升吊钩的生产已标准化，塔式起重机吊钩规定采用20号钩，根据本次设计的用途和最大额定起重20000Kg，选择吊钩的形式和规格为锻造长柱单钩。
4.3.2起升机构滑轮组倍率与效率确实定
塔式起重机起升机构滑轮组倍率一般取为ａ=2
起升机构的倍率与额定起重量有一定的关系，参考下表
起重量与滑轮组倍率关系表
额定起重量Q/t
3
5
8
12
16
25
65
100
倍率ａ
2
4~6
6
6~8
8~10
10
12~16
17~20
QTZ200型起重机最大额定起升重量为20t，根据实际情况取ａ=4。
4.3.3钢丝绳的选择
按正常工作状态选钢丝绳。
钢丝绳的最大静拉力:
S=
为额定起重量：
=200Kn
q为吊具重，由于最大起升高度为162m，故钢丝绳的重量也应该计入，为简便计算故q=5Kn
滑轮组倍率ａ=4
滑轮组效率
所以S=
根据最大静拉力选择钢丝绳，如此有：
计算钢丝绳径：
drmin=
C为钢丝绳选择系数，按M5的工作级别查《机械设计手册》有：
机构工作级别:
M5
所以drmin=
应当选用钢丝绳径不得小于上述计算值,所以选择钢丝绳规格为：
钢丝绳公称直径|d/mm:
24
型号为：
6W19-24-175-I
4.3.4滑轮组选择
滑轮组的倍率ａ=4
选用的滑轮计算直径为D1min=h2d
绳轮比系数h2查表4-1
表4-1绳轮比系数
机构工作级别
卷筒
滑轮
M1～M3
14
M4
18
M5
M6
M7
M8
28
由起升机构工作级别为M5，查表得h2=18
钢丝绳直径d=16mm
D1min=h2d=
对滑轮组做适当的放大，查表取D1=500mm
4.3.5卷筒的主要尺寸选择计算
〔a〕卷筒的最小直径为：
D1min=h1d
绳轮比系数h1查表4-1得h1=18
钢丝绳直径d=24mm
卷筒的最小直径为：
D1min=h1d=
由于塔式起重机起升高度大，于是将D1min放大到D1min=500mm，目的是为了减少卷筒长度。
〔b〕卷筒长度计算
卷筒长度L按多层绕卷筒计算
起重机起升高度H=162m
附加安全圈数Z0
卷筒的计算直径D1
钢丝绳在卷筒上的卷绕层数m=7
卷筒至吊臂端的距离s=60m
如此
〔c〕卷筒的强度校核
卷筒的壁厚可取为：
由于卷筒的长度和直径比,故为短卷筒，按短卷筒只校核压应力：
多层卷绕系数A1当卷绕层数为是4层或4层以上时A1
应力减少系数一般取为0.75，即
=24mm
Smax
故
卷筒的材料为ZGD270-500，
所以=
满足，故校核合格。
4.4起升机构传动装置的设计计
4.4.1起升机构功率计算
塔式起
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