工程起重機械 _運行機構(gòu)

1、第六章 運行機構(gòu)2007年11月主講教師:樓力律歡送對本課程提出珍貴意見第6章 運行機構(gòu)本章我們將要學習的內(nèi)容 運行支承裝置運行機構(gòu)的構(gòu)造運行機構(gòu)的設計計算第6章 運行機構(gòu) 運行機構(gòu)主要用作水平運移物品以及調(diào)整起重機(小車)的工作位置。 在每個工作循環(huán)中起重機都要吊重物運行，稱為工作性運行；如普通橋式起重機和門式起重機的運行機構(gòu)都屬于工作性運行機構(gòu)。 在正常工作循環(huán)中起重機并不運行，運行動作僅用調(diào)整起重機工作位置，那么稱為非工作性運行機構(gòu)。如門座起重機，塔式起重機等。第6章 運行機構(gòu) 運行機構(gòu)分為有軌運行機構(gòu)和無軌運行機構(gòu)。前者依靠剛性車輪沿專門鋪設的軌道運行。一般用電動機驅(qū)動。后者是指流動性

2、大的汽車式，輪胎式和履帶式起重機的運行機構(gòu)，可在普通路面上行駛，為滿足經(jīng)常轉(zhuǎn)移作業(yè)場地的需要，一般采用柴油機作動力。 運行機構(gòu)包括運行支承裝置和運行驅(qū)動機構(gòu)兩局部。第6章 運行機構(gòu) 第一節(jié) 運行支承裝置第1節(jié) 運行支承裝置 運行支承裝置的作用是將起重機的自重和外載荷傳遞到軌道根底上，有軌運行支承裝置包括軌道、車輪、臺車和鉸接的平衡梁組成。第1節(jié) 運行支承裝置 1.臺車和鉸接的平衡梁 起重機運行車輪支承在軌道上，車輪的尺寸取決于輪壓的大小，而輪壓又受到軌道根底承載能力的限制。 一般對軌枕道渣式根底的許用輪壓不大于250kN;地耐力較好并經(jīng)特殊設計的軌枕道渣根底可達400kN以上；對混凝土和鋼結(jié)構(gòu)

3、支承的軌道上的許用輪壓一般不大于900kN。因此起重機上每個支承點的壓力越大，車輪數(shù)目就越多，為了使輪壓分布均勻，在結(jié)構(gòu)上采用鉸接的平衡梁。以下圖表示起重機在每個支承點上的帶平衡梁的車輪組。第1節(jié) 運行支承裝置 1.臺車和鉸接的平衡梁第1節(jié) 運行支承裝置 1.臺車和鉸接的平衡梁第1節(jié) 運行支承裝置 1.臺車和鉸接的平衡梁 當一個臺車的車輪數(shù)需要很多，而輪距尺寸受到限制，或軌道不能承受很大輪壓時，可將每個臺車的車輪排成兩行，分別支承在兩條軌道上，為了保證輪壓分布均勻，除平衡梁鉸接位置合理外，還在支腿與平衡梁的連接處設置球鉸。 當起重機需沿曲線軌道運行或起重機安裝后需拐彎以變更軌道時，那么要使臺車

4、及平衡梁的鉸座能在水平面內(nèi)繞豎軸轉(zhuǎn)動。第1節(jié) 運行支承裝置 2.軌道 起重機所用軌道有鐵路鋼軌(P型)，起重機專用鋼軌(QU型)以及方鋼或扁鋼。第1節(jié) 運行支承裝置 2.軌道 鐵路鋼軌和起重機專用鋼軌一般制成圓頂?shù)模褂媒?jīng)驗說明圓頂軌道可以適應車輪的傾斜以及起重機跑偏的情況，使用壽命長。 起重機專用鋼軌圓頂?shù)那拾霃奖辱F路鋼軌大，底面較寬，可以減小對根底的擠壓應力，截面的抗彎強度，故輪壓較大(260kN以上)時采用它，對支承在鋼結(jié)構(gòu)上的小車運行軌道，通常采用材料性能不低于5號鋼的軋制方鋼或扁鋼，軌頂是平的。 各種軌道的選用見表6-1(教材137頁)第1節(jié) 運行支承裝置 3.車輪和車輪組3.1

5、車輪第1節(jié) 運行支承裝置 3.車輪和車輪組3.1 車輪車輪一般采用ZG55II鑄鋼，對于輪壓大的車輪可用合金鋼，如ZG35CrMo， ZG55SiMn，ZG55CrMnSi及55Mn等鑄造，對于小尺寸的車輪也可以用45號鋼及65Mn鋼鍛造。輪壓小于等于50kN，運行速度小于等于30m/min，可用鑄鐵車輪，其踏面硬度為HB180-240為了提高車輪的使用壽命，車輪的踏面應進行熱處理，外表硬度為HB300HB350, 淬火深度不小于15mm, 并均勻地過渡到未淬火層。對于作非工作性運行的車輪，也可只作調(diào)質(zhì)處理，其硬度不低于HB200。第1節(jié) 運行支承裝置 3.車輪和車輪組3.1 車輪從車輪損壞形

6、式來看，一般有兩種:一種是疲勞剝落，另一種是磨損。目前，由于淬火硬層深度已經(jīng)到達1520mm，疲勞剝落情況已經(jīng)少見，而正常的滾動磨損成了起重機車輪損壞的主要形式。車輪與軌道之間的磨損的主要原因是由于碾壓和滑動摩擦所致。輪與軌的接觸外表在碾壓以后不斷發(fā)生塑性變形，在周期應力長時間作用下，便導致外表片狀磨屑脫落?；瑒幽Σ潦擒囕喓蛙壍乐g不可防止的，它的磨損率比滾動摩擦大假設干倍，因此提高起重機與軌道裝配質(zhì)量，減少啃道或急剎車現(xiàn)象，可以顯著減少滾動摩擦時的相對滑動量，對提高車輪和軌道壽命有極大影響。第1節(jié) 運行支承裝置 3.車輪和車輪組3.1 車輪車輪輪緣分為雙輪緣，單輪緣和無輪緣三種。輪緣起導向作

7、用，防止車輪在運行時脫軌，起重機上廣泛采用雙輪緣車輪車輪踏面形狀分圓柱形和圓錐形踏面兩種。為了能夠補償車輪安裝和軌道鋪設的誤差，車輪踏面工作局部的寬度應大于軌道的頂寬。第1節(jié) 運行支承裝置 3.車輪和車輪組3.2 車輪的計算3.2.1 計算載荷 計算車輪時以輪壓作為計算載荷。對于橋式類型起重機，輪壓隨小車位置而變化，對于回轉(zhuǎn)式臂架起重機，輪壓隨臂架位置而變化。如果把輪壓P作為隨時間t變化的函數(shù)，并假定為線形關系。Pmax Pmin 起重機正常工作時的最大輪壓和最小輪壓T 輪壓變化周期第1節(jié) 運行支承裝置 3.車輪和車輪組3.2 車輪的計算3.2.1 計算載荷 計算接觸疲勞強度的等效載荷: 假設

8、取 那么 車輪踏面疲勞計算時的計算輪壓也可按照下面的近似公式計算第1節(jié) 運行支承裝置 3.車輪和車輪組3.2.2 車輪疲勞踏面計算 根據(jù)車輪與軌道接觸情況不同分為線接觸和點接觸兩種(教材139頁圖6-7).圓柱形踏面的車輪與平頂鋼軌的接觸為線接觸；圓柱形或圓錐形踏面的車輪與圓頂鋼軌的接觸為點接觸。3.2.2.1 線接觸k1 ：與材料有關的許用線接觸應力常數(shù)D ：車輪直徑L : 車輪與軌道的有效接觸長度C1 : 轉(zhuǎn)速系數(shù)，按表6-3選取C2 : 工作級別系數(shù)，按表6-4選取第1節(jié) 運行支承裝置 3.車輪和車輪組3.2.2.2 點接觸k2 ：與材料有關的點接觸應力常數(shù)，鋼制車輪按表6-2選取R ：

9、曲率半徑，取車輪和軌道曲率半徑中的大值m : 由軌道頂?shù)呐c車輪曲率半徑之比r/R 所確定的系數(shù)，按表6-5選取第1節(jié) 運行支承裝置 3.車輪和車輪組3.3 車輪組橋式起重機的大車和小車的車輪一般都裝在角形軸承座中，由車輪、軸和角形軸承箱組成車輪組，然后用螺栓固定在起重機結(jié)構(gòu)上，車輪與軸之間大多用滾動軸承，軸承盡量采用自動調(diào)心型球面滾子軸承，也可采用圓錐滾子軸承。采用角型軸承車輪組結(jié)構(gòu)分組性好，便于裝拆和檢修。圖6-8在龍門起重機、門座起重機和塔式起重機的大車運行臺上，車輪也可支承在定軸上，驅(qū)動的大齒輪和車輪固裝成一體。圖6-9第6章 運行機構(gòu) 第二節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 1.

10、驅(qū)動方式有軌運行機構(gòu)的驅(qū)動裝置一般由 電動機、制動器、傳動裝置和車輪等組成。根據(jù)布置不同，驅(qū)動方式分為兩種：自行式和牽引式。自行式是機構(gòu)直接裝在運行局部上驅(qū)動車輪-主動輪，依靠主動輪與軌道之間的粘著力而運行。自行式機構(gòu)布置方便，構(gòu)造簡單，應用最廣。牽引式是驅(qū)動機構(gòu)裝在運行局部以外，通過鋼絲繩牽引小車運行。一般只用于要求自重輕，運行速度高或者運行坡度較大的小車，如纜索起重機，塔式起重機上牽引小車運行。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 1.驅(qū)動方式自行式運行機構(gòu)有集中驅(qū)動和分別驅(qū)動兩種集中驅(qū)動是用一臺電動機驅(qū)動所有的主動輪。這樣可減少電動機與減速器的臺數(shù)，但機構(gòu)需要復雜，笨重的傳動系統(tǒng)。 一般只用于橋式起重

11、機的小車以及跨度小于16.5m的大車運行機構(gòu)。分別驅(qū)動用一臺電動機驅(qū)動一個支承點上的車輪，其優(yōu)點是分組性好，布置、安裝和維修方便，工作可靠。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 2.主動輪的布置方式 主動輪的布置位置和主動輪數(shù)目應保證在任何情況下都有足夠的主動輪輪壓，否那么，在起動或制動過程中，會因為粘著力缺乏而產(chǎn)生打滑。 通常主動輪占車輪總數(shù)的一半，對于運行速度較低的起重機可取車輪總數(shù)的1/4；運行速度高的起重機可采用全部車輪驅(qū)動。 主動輪的布置方案有以下幾種： 單面布置，對面布置，對角布置，四角布置。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 2.主動輪的布置方式 單面布置由于主動輪在一側(cè)軌道上，主動輪輪壓之和變化較大，兩

12、側(cè)輪容易跑偏，應用較少，只用于輪壓本身不對稱的起重機。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 2.主動輪的布置方式 對面布置在跨度較小的橋式起重機上應用較多，由于結(jié)構(gòu)便于布置，能保證主動輪壓之和不隨小車位置而變化。不宜用于臂架式旋轉(zhuǎn)起重機，因為主動輪輪壓之和隨臂架位置變化較大。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 2.主動輪的布置方式 對角布置常用在中小旋轉(zhuǎn)起重機上，因為臂架旋轉(zhuǎn)時對角主動輪輪壓之和通常變化不大。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 2.主動輪的布置方式 四角布置廣泛用于大型，高速運行的各種起重機上，因為四角上的主動輪輪壓之和根本不變。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 3.分別驅(qū)動運行機構(gòu)的典型構(gòu)造 兩邊車輪分別由兩套獨立的無機械

13、聯(lián)系的驅(qū)動裝置驅(qū)動，省去了中間傳動軸，自重輕，部件分組性好，安裝和維修方便。在起重機(大車)運行機構(gòu)上得到廣泛采用。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 3.分別驅(qū)動運行機構(gòu)的典型構(gòu)造 橋式起重機大車運行機構(gòu)可裝在走臺上,采用帶浮動軸的分別驅(qū)動裝置，使安裝和維修更加方便。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 3.分別驅(qū)動運行機構(gòu)的典型構(gòu)造大噸位橋式起重機的分別驅(qū)動一般在低速軸段增設浮動軸，浮動軸兩端可用齒輪聯(lián)鈾器或采用萬向聯(lián)鈾器。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 3.分別驅(qū)動運行機構(gòu)的典型構(gòu)造在中小起重量的橋式起重機中采用“三合一 傳動裝置的大車運行機構(gòu)分別驅(qū)動方案已日益廣泛.減速器可直接套裝在車輪軸上。這種型式結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，

14、組裝性好，機構(gòu)安裝與走臺無關不受走臺變形的影響，是一種有開展前這的驅(qū)動型式。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 3.分別驅(qū)動運行機構(gòu)的典型構(gòu)造中小起重量門式起重機的運行機構(gòu)以采用立式減速器的驅(qū)動裝置較為常見。它沒有開式傳動，機構(gòu)緊湊，使用壽命長，其簡圖如下圖。圖a為采用標準立式減速器用聯(lián)軸器將減速器的低速軸與車輪軸相連接。圖b是采用套裝立式減速器，省去了低速軸聯(lián)軸器，使機構(gòu)更加緊湊。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 3.分別驅(qū)動運行機構(gòu)的典型構(gòu)造門式起重饑的運行機構(gòu)也可采用臥式減速器的驅(qū)動裝置。電動機經(jīng)過臥式減速器、末級開式齒輪傳動減速后，帶動車輪轉(zhuǎn)動，末級開式傳動的大齒輪固定在車輪上車輪軸不傳遞扭矩。第2節(jié) 運行

15、機構(gòu)的構(gòu)造 3.分別驅(qū)動運行機構(gòu)的典型構(gòu)造門式起重機運行機構(gòu)采用“三和一傳動裝置一般將制動電機立式布置.減速器需采用垂直軸形式，這種形式結(jié)構(gòu)緊湊，組裝性好。第2節(jié) 運行機構(gòu)的構(gòu)造 3.分別驅(qū)動運行機構(gòu)的典型構(gòu)造為了改善驅(qū)動性能，還可在電動機與減速器之間串接限矩型液力偶合器?？墒蛊鹬貦C平穩(wěn)起、制動減少傳動部件的振動和沖擊力延長使用壽命。采用這種方案可將繞線式電動機改換成普通的Y系列籠型電動機，簡化操作，降低本錢，提高起重機的可靠性。第6章 運行機構(gòu) 第三節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 1.運行阻力的計算起重機或小車在直線軌道上穩(wěn)定運行的靜阻力Fj有摩擦阻力Fm，坡道阻力FI和風

16、阻力Fr三項組成。 1.1摩擦阻力 Fm 第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 1.運行阻力的計算1.1摩擦阻力 Fm Q 起升載荷 NG 起重機或運行小車的重量 Nf 滾動摩擦系數(shù) (mm)m - 車輪軸承摩擦因數(shù) (無單位)d 與軸承相配合處車輪軸的直徑 (mm)D 車輪踏面直徑 (mm)b - 附加摩擦阻力系數(shù) (無單位) w - 摩擦阻力系數(shù)，初步計算使用 (無單位) 第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 1.運行阻力的計算1.1摩擦阻力 Fm f 滾動摩擦系數(shù) (mm)第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 1.運行阻力的計算1.1摩擦阻力 Fm m - 車輪軸承摩擦因數(shù) (無單位)第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 1.

17、運行阻力的計算1.1摩擦阻力 Fm b - 附加摩擦阻力系數(shù) (無單位) 第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 1.運行阻力的計算1.1摩擦阻力 Fm w - 摩擦阻力系數(shù)，初步計算使用 (無單位)第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 1.運行阻力的計算1.1摩擦阻力 Fm 滿載運行時最小摩擦阻力：滿載運行時最小摩擦阻力：第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 1.運行阻力的計算1.2坡道阻力 Fp 當起重機沿坡角為a 的軌道運行時產(chǎn)生的坡道阻力為:因a 較小，sin a 約為 tana :坡度tana 的值查表6-8 教材147頁。第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 1.運行阻力的計算1.3風阻力 Fr露天作業(yè)的起重機迎風方向運行

18、所受的風阻力為:q 工作狀態(tài)計算風壓 N/m2;c 風力系數(shù)；A1 起重機的迎風面積 m2；A2 起吊物品的迎風面積 m2；第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 2.電動機的選擇2.1 電動機的靜功率 v0 運行速度 m/s;m 分別驅(qū)動時電動機的臺數(shù)；Fj 靜阻力；h 運行機構(gòu)的傳動效率；第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 2.電動機的選擇2.2 電動機初選 一般可根據(jù)電動機的靜功率和機構(gòu)的接電持續(xù)率JC值對照電動機的產(chǎn)品目錄選用。由于運行機構(gòu)的靜載荷變化較小，動載荷較大，因此所選電動饑的額定功率應比靜功率大，以滿足電動機的起動要求。 對于橋架類型起重機的大、小車運行機構(gòu)可按下式初選電動機：式中Kd考慮到電動

19、機起動時慣性影響的功率增大系數(shù)。室外工作的起重機常取Kd1.11.3 (速度高, 取大值)；對于室內(nèi)工作的起重機及裝卸橋小車運行機構(gòu)可取Kd1.22.6。第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 2.電動機的選擇2.3 電動機的校核 2.3.1 起動時間的驗算起重機在滿載，上坡和迎風運行起動過程中，電動機的起動力矩除了克服穩(wěn)定運行的靜阻力矩外，還要克服直線運動質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力矩。可計算出起動時間:按上式求得的起動時間是否適宜，根據(jù)平均加速度不應超過教材表1-18推薦的數(shù)值。第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 2.電動機的選擇2.3 電動機的校核 2.3.2 電動機短時過載能力的驗算從以上起動時間的驗

20、算中，并不要求在最大工作風壓作用下能及時起動，因為最大工作風阻力很少出現(xiàn)。但電動機的最大力矩應能克服這項最大的阻力，即2.3.2 電動機發(fā)熱驗算 參見教材第五章第二節(jié)公式5-24第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 3.減速器的選擇3.1 機構(gòu)的計算傳動比 i0 計算傳動比;n 電動機額定轉(zhuǎn)速，rpmD 車輪踏面直徑， mmn0 初選運行速度， m/s按所采用的傳動方案考慮傳動比分配，并選用標準減速器或進行減速器的設計，確定出實際傳動比i第3節(jié) 運行機構(gòu)的設計計算 3.減速器的選擇3.2 標準減速器的選用 選用標準型號的減速器時。其總設計壽命一般應與機構(gòu)的利用等級相符合。在不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)過程中減速器承受動載荷不大的機構(gòu)，可按額定載荷或電動機額定功率選擇減速器，對于動載荷較大的機構(gòu)，應按實際載荷(考慮動載荷影響)來選擇減速器。 由于運