塔式起重機機構(gòu)選型計算書

1、機構(gòu)選型計算書4.機構(gòu)設(shè)計與校核4.1起升機構(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：S=0 KN 式中：F最大起升載荷 FQ=(Qmax+Gd)2=129.78 KN 滑輪組及導(dǎo)向滑輪總效率 a起升滑輪組倍率 a=2 其中： Qmax最大起重量 Gd-吊鉤組重 2動載系數(shù) 2=1.05 2. 鋼絲繩的選擇 所選的鋼絲繩，其破斷拉力Sp必須滿足下式： 式中： K-鋼絲繩安全系數(shù) Knr-鋼絲繩最小安全系數(shù) 取Knr=5.5

2、則破斷拉力為： SPSmax Knr=0 KN 故選取鋼絲繩型號為： 直徑為： d=0 mm4.1.3卷筒設(shè)計 1、主要幾何參數(shù)的確定 （1）卷筒直徑的計算 卷筒最小直徑D0 mm 式中：h與機構(gòu)工作級別和鋼繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù) 取h=18 d鋼絲繩直徑 按起升速度選卷筒直徑： D 式中：n (高,中,低) r/min(初選電機及減速器,確定n電及i) n卷筒轉(zhuǎn)速 n電機額定轉(zhuǎn)速 減速器傳動比 v起升速度 m/min m多層卷撓層數(shù) 求得卷筒直徑為D 參照廠家產(chǎn)品選取標(biāo)準卷筒。D筒=0 mm （2）卷筒長度計算 設(shè)定鋼絲繩全部卷入時需纏繞2層,最大起升高度時需繞入卷筒的繩長： 0 mm 式中： 1

3、.1-鋼絲繩排列不均勻系數(shù) Z0-附加安全圈數(shù)，取Z0=3 Hmax-最大起升高度Hmax=200 m D0-卷筒的計算直徑D0= Dmin=0 mm n-鋼絲繩卷繞層數(shù) n=4 d-鋼絲繩直徑 實際取卷筒長度為 L筒=0 mm 卷筒最高要求轉(zhuǎn)速為： 0 r/min4.1.4電動機設(shè)計4.1.4.1電動機功率的確定 Nj= 式中：Nj電機靜功率 FQ起升載荷N V額定起升速度 =機構(gòu)的總效率， 高速起吊最大重量時：N高=0 Kw 由塔式起重機設(shè)計規(guī)范附錄M中表M，起升機構(gòu)的電機的接電持續(xù)率及正值可選Jc=40%和Z=150，由以上計算的靜功率和JC=40%，選擇電機型號為。以下就初選電機進行校

4、核。4.1.4.2電動機過載校驗 式中：T-基準接電持續(xù)率時電動機的啟動轉(zhuǎn)矩 Ku-系數(shù)，對異步電動機，取 Ku=2.3 F-額定起升載荷 N v-額定起升速度 m/s 傳動機構(gòu)總效率 nm電動機轉(zhuǎn)速 r/min 高速起吊： 0 N.m 空鉤高速： 0 N.m 由電機型號可知，過載校核合格。4.1.4.3電動機發(fā)熱校核 由“GB/T 13752-92”附錄M z=150 系數(shù) 等效平均阻力矩： 式中：k系數(shù) 取0.70 T電動機靜阻力矩 T= 高速起重時：P=0 Kw 由電機型號可知，發(fā)熱校核合格。4.1.4.3起制動校核 由于本塔機采用低速、高速逐級起動和高速、低速，逐級制動的運行方式，由于

5、要用低速起制動，故該電機上具備良好的起制動性能，要求控制系統(tǒng)使啟動時物品的平均加速度a4.1.5減速器選擇 4.1.5.1傳動裝置傳動比確定 0 式中： n電動機高速 所以減速器選擇為： 傳動比為：i總= 04.1.5.1校核： 減速器輸出軸上的阻力矩為： M=SQmax×(D+3d)/2 式中：SQmax -鋼絲繩的最大拉力N D、d-卷筒、鋼絲繩直徑 M=0 N.m 減速器輸出軸上的許用扭矩為： M許用=0 N.m 故M 表明滿足負荷要求，故所選減速器合格。 4.1.6制動器選擇由塔機設(shè)計規(guī)范GB/T13752-92知，應(yīng)使用制動所引起的物品的升降減速度不大于 0.8m/s，據(jù)此

6、進行制動器選擇計算： 制動力矩的計算起升機構(gòu)制動器的制動力矩需滿足下面條件： Mzh 式中： K制動安全系數(shù) K=1.7 M制滿載時制動軸止的靜力矩 M制= 式中： D m鋼絲繩層數(shù) d鋼絲繩直徑 i卷筒至制動器軸間轉(zhuǎn)動比 機構(gòu)總效率 所以 M=0 N.m 根據(jù)制動器所需制動力矩選用標(biāo)準制動器： 制動力矩為：0 N.m 由上可知，制動器滿足要求。4.1.7驗算實際工作速度 v=D+d(2m-1)=0 m/min v=D+d(2m-1)=0 m/min v=D+d(2m-1)=0 m/min4.2小車牽引機構(gòu)4.2.1牽引小車運行阻力計算 機構(gòu)工作級別： 起動時間：4s運行阻力為： W總= （1

7、）小車運行的磨擦阻力W1 W1= 式中：FQmax-最大起升載荷N G-小車自重N d 軸頸直徑 取d=40mm D 走輪外徑 取D=100mm 滾動軸承磨擦系數(shù) 取=0.015 f 車輪滾動阻力系數(shù) 取f=0.03 K0附加阻力系數(shù) 取K0=1.5 則：W1=0 N（2）小車運行時的風(fēng)力W2 W2 式中：Cw-風(fēng)力系數(shù),Cw=1.3 Pw1-計算風(fēng)壓Pw1=150 N/mm2 A-物品及小車的迎風(fēng)面積 取A=1.04m2 則：W20 N（3）小車運行的坡度阻力W3 W3=0 N 式中：軌道坡度角 取 10 （4）起升繩阻力W4 W4=0 N 式中：滑輪效率 取=0.98 （5）牽引繩下垂度引

8、起的阻力W5 W5=（較小忽略不計） q牽引繩單位自重（6）慣性阻力W6 小車運行的起動慣性阻力W6： W6=0 N V 小車運行速度 Ts起動時間（7）起重機回轉(zhuǎn)時小車和重物的離心力W7 W7= n起重機回轉(zhuǎn)速度 R幅度 最大吊重時： W70 N 所以牽引小車最大運行阻力為： W總=0 N4.2.2牽引鋼絲繩的選擇計算： 由牽引機構(gòu)的W總計算工作機構(gòu)的牽引繩的最大張力： S =0 N 鋼絲直徑：d=0 mm 式中：C 鋼絲繩系數(shù) C=0.11牽引繩導(dǎo)向滑輪效率 1=0.98選取變幅繩直徑應(yīng)不小于上述計算直徑。故鋼絲繩型號為：4.2.3卷筒設(shè)計 卷筒主要幾何參數(shù)的確定： 卷筒直徑按鋼絲繩中心計

9、算的卷筒的最小纏繞直徑 式中：h與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)系數(shù) h=18 d牽引繩直徑 d=0 mm D0 mm綜合各方面考慮，選取現(xiàn)有標(biāo)準產(chǎn)品，取D=0 mm。以下針對所選機構(gòu)進行校核。4.2.4電動機功率的確定1、電動機初選的原則應(yīng)使電動機的容量及機構(gòu)控制使變幅小車的加（減）速度不小于 0.5m/s。 電機靜功率：Nj = (KW) 式中：F變幅靜阻力 F=W總=0 N v小車運行速度 m/min 小車驅(qū)動機構(gòu)的機械效率 = 則： Nj=0 kw 根據(jù)電機靜功率，選取電機為：變幅機構(gòu)的JC%，Z的確定據(jù)設(shè)計規(guī)范附錄M的表M1 JC%=25 Z=150據(jù)N值和JC%，可對初電機校核。2、

10、過載校驗 T （設(shè)計規(guī)范） 式中：T基準接電持續(xù)率時電動機的啟動轉(zhuǎn)矩 N.m F運行靜阻力 F正常工作狀態(tài)的最大風(fēng)阻力（按風(fēng)壓P計算）P=250N/mm D驅(qū)動輪直徑 m i總傳動比 Z電機個數(shù) 0 N.m 根據(jù)所選電機型號可知，過載校驗符合。3、發(fā)熱驗算 P 式中：P電動機額定功率，其工作制S,接電持續(xù)率，JC%與實際機構(gòu)的值相同 T最不利工作循環(huán)的等效平均阻力轉(zhuǎn)矩。（塔機設(shè)計規(guī)范） N電機轉(zhuǎn)速 r/min T T電動機靜阻力矩 T= 式中：R卷筒半徑 K系數(shù) 取K=0.73 K=1- 式中：Z電動機每小時折算全起次數(shù)為150 K=1- 0 Kw 根據(jù)所選電機可知，發(fā)熱校驗合格。4.2.5減

11、速器選擇 1、變幅靜阻力矩：M=0 N.m 式中：D-卷筒計算直徑m 2、所選減速器的減速比： i=0 式中：n電機轉(zhuǎn)速 n-卷筒轉(zhuǎn)速 n=0 r/min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=0 3、減速器校核 據(jù)電動機最大輸出轉(zhuǎn)矩計算 減速器輸出軸需傳遞的最大扭矩： T= 0N.m 減速器額定輸出扭矩為T T=0 N.m 滿足尖峰負荷要求4.3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)及回轉(zhuǎn)支承裝置設(shè)計4.3.1主要性能參數(shù) 回轉(zhuǎn)速度：0.8 r/min 驗算工況：在最大起重量幅度，吊起最大起重量。 工作級別 M5、 JC=40%、Z=3004.3.2回轉(zhuǎn)支承裝置受力計算 作用在回轉(zhuǎn)支承上的載荷

12、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)中心簡化成回轉(zhuǎn)支承的計算載荷垂直力V、水平力H和力矩M。 V=Gh (N) H=Ph+Pshsin (N) M=Mh (N.m) 式中：Gh 、Ph、Mh -分別為回轉(zhuǎn)支承以上部件對回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)生的垂直力、水平力和力矩 -按最危險工況 /2 Psh-驅(qū)動的小齒輪與大齒圈的嚙合力 N Msh-齒輪傳遞的扭矩 N.m D0-大齒圈的分度圓直徑 m -齒輪壓力角 =20° 由前設(shè)計可知，回轉(zhuǎn)支承以上部件對回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)生的載荷如下： 垂直載荷：Gh =0 N 水平載荷：Ph

13、=18720.04 N 力矩Mh =4253254.01 N.m 扭矩Mnh=334648.56 N.m 則齒圈受力為： V=Gh =0 N H=Ph+ Mnh sin/(D cos20°)=0 N M=Mh =334648.56 N.m4.3.3回轉(zhuǎn)機構(gòu)傳動裝置的計算1、回轉(zhuǎn)總阻力矩的計算： M=Mf+Mw+Mp+MQ 式中：Mf摩擦阻力矩 Mw風(fēng)阻力矩 Mp慣性阻力矩 MQ重物偏擺引起的阻力矩 其中： Mw+Mp+MQ=Mnh 回轉(zhuǎn)支承的摩擦阻力矩計算：M M= 式中：當(dāng)量摩擦系數(shù)，=0.01D滾道中心直徑 作用在回轉(zhuǎn)支承止的總壓力 =0 N =0 N.m 起動時回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)摩擦

14、阻力矩增加50%，則： =0 N.m 回轉(zhuǎn)支承最大回轉(zhuǎn)阻力矩 M=Mfmax+Mnh=0 N.m2、回轉(zhuǎn)機構(gòu)計算： 電動機選擇與校核： 電動機及機構(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。 在電動機與減速箱之間采用液力偶合器，回轉(zhuǎn)時起動和停止都很平穩(wěn)，減少了回轉(zhuǎn)主動輪和從動輪的沖擊，改善了塔身回轉(zhuǎn)工作時的受扭狀況從而增強了塔機的使用壽命。 計算： <1> 初選電動機 按回轉(zhuǎn)機構(gòu)穩(wěn)定運動時靜阻力矩，回轉(zhuǎn)速度和機構(gòu)的效率計算機構(gòu)的等效功率。 N= 式中：M等效靜阻力矩 n回轉(zhuǎn)速度 回轉(zhuǎn)機構(gòu)的總效率 =0.90 則， N0 Kw 據(jù)塔式起重機設(shè)計規(guī)范附錄M中表M1，回轉(zhuǎn)機

15、構(gòu)的電動機選用JC%=40，Z=300即可。 初選電機型號為： 功率： 0 kw 轉(zhuǎn)速： 0 r/min <2> 過載校驗 (塔式起重機設(shè)計規(guī)范)式中：T基準接電持續(xù)率時電動機的啟動轉(zhuǎn)矩 N k系數(shù)、電動機選的是繞線異步電機，可取1.52 T 回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩 T坡道阻力矩，按0.5%坡度計算 T計算風(fēng)壓 p 產(chǎn)生的風(fēng)阻力矩 z電動機個數(shù)即： =0 N 根據(jù)所選電動機，過載校核合格 <3> 發(fā)熱校核 （塔機設(shè)計規(guī)范） 式中： P電動機額定功率，接電持續(xù)率與實際機構(gòu)的值相同kw T最不利工作循環(huán)的等效平均阻力轉(zhuǎn)矩 n電動機轉(zhuǎn)速 k系數(shù) T 式中： T電動機靜阻力轉(zhuǎn)矩 k系數(shù)

16、 取k=0.7 式中：Z電動機每小時折算全啟動次數(shù)取300 則： 0 Kw 故發(fā)熱校驗合格 減速器選擇與校核 <1>.回轉(zhuǎn)機構(gòu)總傳動比計算: 0 式中: i總回轉(zhuǎn)機構(gòu)總傳動比 nm電動機轉(zhuǎn)速 n 回轉(zhuǎn)速度 <2>.傳動比分配 0 式中：z2大齒圈齒數(shù) 取z2=0 z1小齒圈齒數(shù) 取z1=0 故減速器傳動比：0 3小齒輪轉(zhuǎn)速計算： 減速器輸出軸轉(zhuǎn)速要求與小齒輪轉(zhuǎn)速相等。 即：n=0 r/min4減速器選擇： 根據(jù)電動機最大輸出轉(zhuǎn)矩，則：減速器輸出軸需傳遞的最大轉(zhuǎn)矩： =0 N.m 式中：齒輪傳動效率 0.95 則減速器型號為，其額定輸出扭矩為T T=0 N.m 滿足尖峰負

17、荷要求4.4 頂升機構(gòu)設(shè)計 固定、附著狀態(tài)頂升系統(tǒng)的選擇計算4.4.1 頂升機構(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 6、油箱 7、濾油器 8、電機 9、壓力表開關(guān) 10、壓力表4.4.2 設(shè)計參數(shù) 1、載荷F：油缸工作時其作用力F必須克服的阻力 F = P1 + P回 + P慣 + P摩 + P密 式中：P1活塞桿上的靜工作阻力 P1=0 KN P回回油阻力 P慣油缸在起動，制動或換向時的慣性力 P摩油缸以外運動部件的摩擦阻力 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P1、P回和P慣三種,簡化計算：F= P1 + 0.2*P1 V頂升速度 V0 m/min FP1 + P回 + P慣 + P摩 + P密1.2P10 KN2、系統(tǒng)工作壓力 P0 MPa3、工作行程： h0 mm4.4.3 液壓系統(tǒng)的工作壓力和流量的計算 1、油缸 （1）油缸內(nèi)徑計算： d=0 mm 取 d=0 mm （2）油缸