起重機械課件 第十章回轉機構

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liftingappliances太原科技大學第十章回轉機構§10-1概述§10-2回轉支撐裝置的型式與構造§10-3回轉支承裝置的計算§10-4回轉驅動機構的型式與構造§10-5回轉驅動機構的計算第十章回轉機構§10-1概述一.定義使起重機的回轉部分相對于非回轉部分實現(xiàn)回轉運動的裝置。二.作用和服務范圍1.作用：使已被起升在空間的貨物繞起重機的垂直軸線作水平圓弧運動，以達到在水平面內運輸貨物的目的?！?0-1概述二.作用和服務范圍2.服務范圍①.回轉機構單獨工作來實現(xiàn)水平運動時，其服務范圍只是一個很狹窄的圓環(huán)面積，如固定式起重機，常用作機床、鍛錘的輔助設備。②.回轉機構與變幅機構協(xié)同工作——可使服務范圍擴大到相對寬的環(huán)形面積。如內河港的固定吊、帶有運行小車的轉柱起重機。③.回轉機構與運行機構協(xié)同工作——可使服務范圍擴大到與橋架型起重機一樣。如懸臂式起重機。④.回轉機構與運行和變幅機構協(xié)同工作——可使服務范圍擴大到與橋架型起重機一樣。如懸臂式起重機?！?0-1概述三.應用范圍及特點1.應用范圍①.港口裝卸和水電站施工用的門座起重機，建筑施工用的塔式起重機和一般的內河港口起重機等。其貨物的水平運輸大多依靠回轉與變幅二機構的協(xié)同工作來完成，而運行機構一般僅用于調整工作位置，擴大服務范圍。②.所有流動式起重機幾乎都是臂架型回轉起重機，如汽車式、輪胎式、履帶式、鐵路式、浮動式等。③.回轉機構也用在帶有回轉臂架或回轉作業(yè)裝置小車的橋架型起重機中。主要用于要求將工作范圍擴大到橋式起重機跨度以外的特殊條件下或是為了適應某些工藝要求。如：冶金起重機中平爐加料用裝料起重機，初軋廠均熱爐用的夾鉗起重機，鋼坯庫用的料耙起重機等，都備有回轉機構。§10-1概述三.應用范圍及特點2.特點①.優(yōu)點：不需要龐大的軌道及其支承結構，運行阻力也較小。②.缺點：構造比較復雜，移動范圍有限。四.回轉機構的組成回轉機構包括回轉支承裝置和驅動機構兩部分。回轉支承裝置——為起重機回轉部分提供穩(wěn)固的支承，并將來自回轉部分的載荷傳遞給基礎部分。回轉驅動裝置——為回轉部分提供適當?shù)倪\動。

回轉速度隨其用途而定，對港口裝卸用的回轉式起重機回轉速度一般為1.5～1.8r／min；而造船廠安裝用的門座起重機回轉速度一般為0.1～0.4r／min。一.概述1.定義起重機回轉部分與非回轉部分之間的傳力裝置。2.作用保證起重機有確定的回轉運動，并承受起重機各種載荷所引起的垂直力、水平力與傾覆力矩。3.型式分類及應用特點柱式回轉支承裝置轉盤式回轉支承裝置定柱式轉柱式承受傾覆力矩的能力較好輪式——少支點滾子式——多支點滾動軸承式所占空間高度較小①.型式分類：10-2回轉支撐裝置的型式與構造一.概述3.型式分類及應用特點10-2回轉支撐裝置的型式與構造10-2回轉支撐裝置的型式與構造二.定柱式回轉支承裝置1.構造特點——定柱、兩個水平方向支承，轉動部分呈大“鐘罩”型，通過空心鐘形罩套裝在定柱上。上、下端分別裝有上支承和下支承，并通過驅動機構實現(xiàn)起重機的轉動，如塔機上的塔帽式支承裝置。2.組成及其作用①.定柱——承受回轉部分的全部重力和傾覆力矩以及水平力構造型式實體——小型起重機。箱體——大型起重機，如門座起重機。桁架——大型起重機，如塔式起重機等。10-2回轉支撐裝置的型式與構造②.上支承二.定柱式回轉支承裝置2.組成及其作用b.用一個推力向心對稱球面滾子軸承代替上述兩個軸承。a.一個推力軸承和一個徑向軸承組成。注意：為了補償制造、安裝誤差以及工作變形，須確保上支承的調位作用，兩個軸承應有共同的調位中心，一般都采用調位的止推軸承和球面徑向滾動軸承，并在同一圓心的弧上。10-2回轉支撐裝置的型式與構造二.定柱式回轉支承裝置2.組成及其作用③.下支承1.由于定柱的下部尺寸較大，所以很少采用大直徑的徑向滾動軸承，一般下水平支承通常制成滾輪的型式。滾輪一般裝在滾動部分，軌道裝在定柱上。2.滾輪的布置須適應傾翻力矩的變化，當向前向后的傾翻力矩相等或不相等時，布置方式不同。10-2回轉支撐裝置的型式與構造二.定柱式回轉支承裝置2.組成及其作用③.下支承3.下支承滾輪的數(shù)目和直徑應按需要來設置，起重量大時，傾覆力矩大，為了均衡滾輪的輪壓，常采用帶均衡梁的滾輪組。4.滾輪踏面形狀可做成圓柱面和圓弧面。5.為了調整因安裝誤差及滾輪磨損所出現(xiàn)的間隙，避免增加附加載荷，通常將滾輪的滾動軸承套在偏心軸套上。6.上、下支承應密封良好，裝拆方便。10-2回轉支撐裝置的型式與構造結構簡單，制造較方便，機構布置得當還可以使整臺起重機的重心較轉柱式低。但由于定柱上、下支承間的間距小，因而水平支承力較大，特別是在起重力矩較大時更為嚴重；由于鐘罩占用了相當大的空間，使回轉部分的平面尺寸變化大。另外，定柱也占用了相當?shù)目臻g而難于利用。二.定柱式回轉支承裝置3.特點及應用應用：固定式定柱起重機、中小型塔式起重機、小型門座起重機及浮式起重機。10-2回轉支撐裝置的型式與構造二.定柱式回轉支承裝置3.特點及應用10-2回轉支撐裝置的型式與構造三.轉柱式回轉支承裝置1.構造特點——與回轉部分一體的轉柱，插入門座中，依靠上、下支承，并通過驅動裝置來實現(xiàn)回轉運動?；剞D部分的全部重力通過轉柱傳給下支座，傾覆力矩，則由上、下支承作用于轉柱的水平支承反力來平衡。因此，上支承的作用相當于一個徑向軸承，下支承的作用則相當推力向心徑向軸承。與定柱式正好相反。10-2回轉支撐裝置的型式與構造三.轉柱式回轉支承裝置2.型式（依據(jù)臂架與上、下支承的位置關系）上——懸臂梁式，上、下支承方便，但柱體中部承受的彎曲力矩大，尺寸大，上支承構造上采用滾輪方式，常用。如桅桿起重機、轉柱式起重機。中間——簡支梁式，上、下支承間距離大，支承力小，支承軸承小，上、下支承均用軸承，但上支承則需要許多拉索，上支承固定困難，如港口門座起重機。下——下懸臂梁式——冶金起重機10-2回轉支撐裝置的型式與構造三.轉柱式回轉支承裝置3.組成①.轉柱：箱型，桁架②.下支承：與定柱式的上支承相似③上支承：向心軸承——簡支梁式滾輪式（與定柱式下支承相似）——懸臂梁式4.特點及應用滾輪在圓軌道里面滾動，接觸點較有利，承載能力大。轉柱式旋轉支承裝置結構簡單，制造方便。在起升高度和工作幅度較大，而起重機的高度尺寸又沒有嚴格限制的門座起重機上和重型塔式起重機采用比較合適。10-2回轉支撐裝置的型式與構造四.支承輪式回轉支承裝置1.構造特點——支承滾輪式回轉支承裝置將來自回轉部分的垂直壓力傳給滾輪軸，然后通過滾輪的踏面?zhèn)鹘o軌道。它是轉盤式中承載能力較小的一種，主要用于中、小起重量的起重機。每個支點可用一個車輪或兩個車輪。10-2回轉支撐裝置的型式與構造四.支承滾輪式回轉支承裝置2.分類三支點：靜定，輪壓可由平衡條件完全確定，對于車輪安裝要求較低，但承載小，抗傾翻的作用小，用于冶金起重機上。四支點：超靜定，安裝要求高，但承載大，抗傾翻力矩大，多用于門座起重機。10-2回轉支撐裝置的型式與構造四.支承滾輪式回轉支承裝置3.組成分析：①.滾輪組（與車輪組類似）據(jù)滾輪踏面形狀可分為圓柱形——有滑動，軌道直徑較大時用圓錐形——線接觸，無滑動，軌道直徑較小時用鼓形——點接觸，軌道直徑較大時用②.中心軸樞，反滾輪或水平輪組，主要是：a.導行作用；b.承受水平載荷；c.非工作時期的抗傾覆作用（中心軸樞加上螺母）；d.工作時抗傾覆作用由反滾輪擔任；10-2回轉支撐裝置的型式與構造四.支承滾輪式回轉支承裝置4.特點：優(yōu)點——構造簡單，制造方便（只要車輪，各類起重機都可采用），機構布置方便，對內燃機驅動尤為突出。缺點——承載能力?。ㄖc少，抗傾覆力矩?。?0-2回轉支撐裝置的型式與構造五.滾子夾套式回轉支承裝置1.構造特點——滾子夾套式回轉支承裝置實際上是一個自制的大直徑止推滾動軸承，沿上下兩個圓弧形軌道之間以較小的間隔排列著滾子。滾子通過心軸組裝在隔離夾套的內外環(huán)之間，夾套借助輻射狀布置調整的拉桿與中心軸樞的套環(huán)相連接，構成滾子的保持架。起重機轉盤下面有兩段前后布置的圓弧形軌道，轉動部分通過這兩段軌道支承在排列成一圈的許多滾子上，并支持在起重機固定部分的圓形軌道上。10-2回轉支撐裝置的型式與構造五.滾子夾套式回轉支承裝置2.組成b.圓錐滾子——用于軌道直徑較小的情況，避免了附加摩擦與磨損，由于有軸向力，滾子裝在由許多拉桿構成的保持架上。c.圓柱滾子——用于軌道直徑較大時，單、雙輪緣，保持架由槽鋼制成，由于滾子難免有位置偏差，可能產(chǎn)生加大的側向力，保持架應具有足夠的強度，剛度。①.滾子與保持架a.滾動體數(shù)目很多，它的承載能力比輪式大，在M傾相同的情況下，所需軌道直徑較小，可使結構比較緊湊。d.圓柱形滾子沿大直徑圓形軌道滾動時，在踏面上產(chǎn)生滑動并會引起附加的回轉阻力，并加快滾動體的磨損，工作情況不如圓錐形滾子。10-2回轉支撐裝置的型式與構造五.滾子夾套式回轉支承裝置2.組成②.對中問題，承受水平載荷以及防止傾覆的方式與輪式回轉支承裝置相同。③.回轉部分的穩(wěn)定性是靠裝于轉盤上的對重以及專用的穩(wěn)定裝置來達到的。滾子式回轉支承裝置原理圖10-2回轉支撐裝置的型式與構造五.滾子式回轉支承裝置3.特點——與滾動軸承式回轉支承裝置比較滾子式的工藝要求低，但尺寸較大，且零件敞露，磨損嚴重，工作時不平穩(wěn)，沖擊大，隨著工藝水平的提高，這種型式逐漸被滾動軸承替代。10-2回轉支撐裝置的型式與構造六.滾動軸承式回轉支承裝置1.構造特點——滾動軸承式回轉支承裝置是一個大型滾動軸承，能同時承受水平載荷、垂直載荷及傾翻力矩。裝置中的滾珠或滾子可以選用一般軸承中標準規(guī)格和尺寸的滾動體，為保證軸承裝置正常工作，對固定軸承座圈的基礎要有一定的剛度。2.類型①.據(jù)滾動體的型式滾珠式——承載能力小滾子式——承載能力大②.據(jù)滾動體的列數(shù)單列——用于載荷小，結構緊湊，重量輕雙列——用于載荷大，傾翻力矩大三列10-2回轉支撐裝置的型式與構造六.滾動軸承式回轉支承裝置3.組成分析①.滾動體滾珠——無相對滑動，承載能力小滾子——有相對滑動，承載能力大②.座圈固定——與固定部分用螺栓連接轉動——與轉動部分用螺栓連接③.墊片——調整軸承間隙④.隔離體——以免滾動體相互摩擦而磨損——軟材料⑤.密封性能要優(yōu)越，更換方便。4.特點及應用10-3回轉支承裝置的計算一.回轉支承裝置的載荷1.回轉支承裝置計算載荷組合①.工作狀態(tài)正常載荷（Ⅰ類載荷）——進行疲勞強度，磨損或發(fā)熱計算的等效載荷。②.工作狀態(tài)最大載荷（Ⅱ類載荷）——進行靜強度，靜剛度和穩(wěn)定性計算的最大載荷。③.非工作狀態(tài)最大載荷（Ⅲ類載荷）——進行靜強度，靜剛度和穩(wěn)定性計算的驗算載荷，但安全系數(shù)相對較低。10-3回轉支承裝置的計算2.回轉支承計算載荷及工況①.回轉支承裝置在三種載荷情況下所考慮的各種載荷組合列表：一.回轉支承裝置的載荷2.回轉支承計算載荷及工況10-3回轉支承裝置的計算一.回轉支承裝置的載荷②.Ⅰ類載荷工況a.等效幅度b.等效起重量c.注意：臂架方向位于最大坡角方向d.回轉平穩(wěn)制動e.正常偏擺角αⅠ（可能兩個方向）f.無風g.回轉離心力及開式傳動嚙合力③.Ⅱ類載荷工況Ⅱaa.幅度及其解釋：MQ不變——取Rmax；

MQ變——取Rmin下MQmaxb.注意：臂架方向位于最大坡角方向c.PWⅡ沿臂架由后向前吹(作用在起重機上的工作狀態(tài)最大風載荷)d.其余機構不工作10-3回轉支承裝置的計算一.回轉支承裝置的載荷2.回轉支承計算載荷及工況④.Ⅱ類載荷工況Ⅱba.幅度及其解釋：MQ不變——取Rmax；

MQ變——取Rmin下MQmaxb.滿載懸吊PQc.注意：臂架方向位于最大坡角方向d.最大偏擺角αⅡ（最危險方向）e.多機構猛烈起制動動作組合：變幅+回轉或運行+回轉f.PWⅡ沿臂架由后向前吹g.回轉離心力及切向慣性力h.裝卸型——變幅制動慣性力或安裝型——運行制動慣性力i.回轉開式傳動嚙合力10-3回轉支承裝置的計算一.回轉支承裝置的載荷2.回轉支承計算載荷及工況⑤.Ⅲ類載荷工況a.最小幅度Rminb.無PQc.對重方向位于最大坡角方向d.PwⅢ沿臂架由前向后吹(非工作狀態(tài)風載荷)e.所有機構不動3.回轉支承裝置各種計算載荷的說明補充①.等效起升載荷的概念等效起升載荷，并認為它作用在R=（0.7~0.8）Rmax的等效幅度上（臂架類起重機）；對橋架型起重機，其等效工作位置取跨度的1／4位置或支腿位置（有懸臂結構）。10-3回轉支承裝置的計算一.回轉支承裝置的載荷3.回轉支承裝置各種計算載荷的說明補充②.在計算鋼絲繩偏斜引起的水平分力時，應注意有兩種可能的方向一個是臂架擺動平面的偏角，一個是垂直于臂架擺動平面內的偏角，要注意兩者的區(qū)別，結合時給予不同的考慮。③.運行機構制動時作用于回轉部分上的水平慣性力4.回轉支承裝置的總計算載荷①.作出起重機回轉部分簡圖，求出的各作用力標注在其作用點；10-3回轉支承裝置的計算一.回轉支承裝置的載荷4.回轉支承裝置的總計算載荷②.建立三維直角坐標系，以回轉中心線為Z軸，回轉中心線上某點作為坐標原點O，順臂架方向為X軸，垂直臂架方向為Y軸Z（回轉中心線）PV=∑PViY(垂直臂架方向)X（順臂架方向）My=∑MyiMx=∑MxiO③.回轉支承裝置的總計算載荷10-3回轉支承裝置的計算一.回轉支承裝置的載荷4.回轉支承裝置的總計算載荷10-3回轉支承裝置的計算二.回轉平衡重（對重）1.對重定義及作用對重是用來平衡由物品重量和起重機臂架系統(tǒng)自重所產(chǎn)生的前傾力矩，從而增加起重機的穩(wěn)定性和減小回轉支承裝置的載荷（可以減小傾覆力矩，對于某些回轉支承裝置有時是十分有益的，如滾動軸承等轉盤類回轉支承裝置）。2.確定原則①.使靜強度載荷條件下的前傾力矩=驗算載荷條件下的后傾力矩。②.在考慮工作狀態(tài)風載荷或者不考慮風載荷的情況下，使最大幅度滿載時的前傾力矩=最小幅度空載時的后傾力矩；③.有時為了減輕起重機自重而使平衡重僅僅用來平衡臂架系統(tǒng)自重引起的前傾力矩或者根本不加平衡重。10-4回轉驅動裝置的型式與構造一.概述1.驅動型式①.機械驅動型式組成——原動機、聯(lián)軸器、制動器、減速器和最后一級大齒輪（或針輪）傳動，為了保證回轉機構的可靠工作和防止過載，在傳動系統(tǒng)中一般還裝設極限力矩聯(lián)軸器。②.液壓驅動型式a.往復式液壓傳動

——往復式直線運動油缸通過繩索牽引或齒條齒輪傳動實現(xiàn)回轉機構回轉運動，只能做非整周的回轉。b.回轉式液壓傳動

——回轉式高速（或低速大扭矩）液壓馬達用減速器和最后一級開式大齒輪傳動實現(xiàn)回轉機構回轉運動，可實現(xiàn)多周回轉。10-4回轉驅動裝置的型式與構造1.驅動型式c.液壓傳動總結——改善工作性能、結構緊湊、工作平穩(wěn)、簡化機構、自重輕、可實現(xiàn)無級調速，但對液壓部件的制造、安裝、調節(jié)等精度要求較高，否則會漏油。②.液壓驅動型式2.機械驅動的兩種方案布置①.驅動部分裝在起重機的回轉部分上，最后一級大齒圈則固定在非回轉部分上，小齒輪為行星傳動；②.驅動部分裝在起重機的非回轉部分上，而最后一級大齒圈則固裝在起重機的回轉部分上，大齒圈為回轉運動；一.概述10-4回轉驅動裝置的型式與構造二.回轉機構主要驅動型式及特點1.臥式電機——帶制動輪的聯(lián)軸器——制動器——帶極限力矩聯(lián)軸器的渦輪減速器——最后一級大齒輪傳動特點:工作平穩(wěn)，結構緊湊，傳動比大，但傳動效率低，一般只用于要求結構緊湊的中小型回轉起重機。10-4回轉驅動裝置的型式與構造二.回轉機構主要驅動型式及特點2.臥式電機——極限力矩聯(lián)軸器——制動器——標準臥式齒輪減速器或部分采用開式齒輪傳動——開式圓柱圓錐齒輪傳動——最后一級大齒輪傳動特點：可以采用標準減速器，傳動效率高，但平面布置尺寸大，機械安裝要求高。10-4回轉驅動裝置的型式與構造3.立式電機——帶制動輪聯(lián)軸器——水平安置的制動器——軸線垂直布置的立式齒輪減速器——最后一級大齒輪傳動特點：平面布置緊湊，傳動效率最高，是一種理想的傳動方案，目前門座起重機上廣泛采用。立式齒輪減速器可采用：二級或三級圓柱齒輪傳動，圓柱行星齒輪傳動，擺線針輪行星傳動，少齒差行星齒輪傳動，諧波齒輪傳動等。但制動問題需很好解決，還有減速器的價格問題。二.回轉機構主要驅動型式及特點10-4回轉驅動裝置的型式與構造4.臥式電機——聯(lián)軸器——制動器——減速器（型式多樣）——驅動滾輪特點：結構簡單，驅動力有限（粘著力和打滑），只適用于回轉部分轉動慣量不大的情況。二.回轉機構主要驅動型式及特點10-4回轉驅動裝置的型式與構造5.鋼絲繩牽引式回轉驅動機構元件：臥式電機、帶制動輪聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒、導向滑輪、鋼絲繩張緊裝置、鋼絲繩、轉盤。特點：結構簡單，制造和裝拆容易，不宜多周回轉，適用于建筑用桅桿起重機。二.回轉機構主要驅動型式及特點10-4回轉驅動裝置的型式與構造三.回轉機構的特殊問題1.變速方案的問題為了提高起重機的生產(chǎn)率，有時需根據(jù)幅度不同而改變回轉速度，或在空載和小負載時要求提高回轉速度。調速方案最好用電氣控制，也可采用機械調速。2.制動器問題考慮到回轉外阻力矩變化范圍很大的特點，采用常閉式制動器不能準確停靠，且制動有時過猛，為避免產(chǎn)生過大制動慣性力，最好采用足踏式可操縱的常開式制動器。有時為防止停車后起重機有自行轉動的傾向，還備有鎖緊裝置。10-4回轉驅動裝置的型式與構造3.驅動小齒輪安裝位置問題八.回轉機構的特殊問題在確定回轉機構在轉臺上的布置位置時，應考慮回轉支承裝置的間隙對于齒輪嚙合的影響。最后一級小齒輪宜裝在左右位置。此時只影響齒向間隙，當齒寬時接觸不良；否則回轉支承裝置的間隙會改變嚙合的徑向間隙與中心距。采用滾動軸承式回轉支承裝置時，小齒輪不受上述限制，可以布置在圓周的任何位置處。另外，針齒輪驅動對中心距變化敏感，且齒寬不大，故宜于布置在左右方向，采用漸開線齒圈時，則宜于布置在前后位置。4.在大型起重機中，為了不使齒圈及驅動機構部件尺寸過大，宜采用兩套回轉驅動機構同時驅動。10-4回轉驅動裝置的型式與構造八.回轉機構的特殊問題5.極限力矩限制裝置的作用及位置為了防止過分劇烈的起制動以及因操作不當而使臂架碰到障礙物，要裝設極限力矩聯(lián)軸器起過載保護作用，避免機件和構件過載損壞。由于傳動系統(tǒng)中有摩擦傳動方式的連接存在，當傳遞轉矩過大時，極限力矩聯(lián)軸器的摩擦面就開始滑動，起到安全保護作用。摩擦接合面的構造型式有兩種：圓錐形摩擦接合和圓盤形多片式摩擦接合。摩擦接合面的壓緊力多半由壓緊彈簧產(chǎn)生，彈簧力的大小可按所傳遞的力矩大小用螺母來調節(jié)。摩擦副的位置一般設在中速軸上。為了盡可能保證摩擦面間的摩擦系數(shù)比較穩(wěn)定，應給摩擦面以充分良好的潤滑。對于采用渦輪減速器的回轉機構，極限力矩聯(lián)軸器必須裝設在渦輪蝸桿嚙合副之后，才能起到有效的保護作用。10-5回轉驅動機構的計算一.回轉阻力矩的計算起重機回轉時所要克服的總回轉阻力矩是：P-231M=Mf+Mw+Mα+Mg1.柱式回轉支承裝置的摩擦阻力矩Mf=MR+MV+MH①.軸承產(chǎn)生的摩擦阻力矩徑向軸承：MR=μPHd／2止推軸承：MV=μPVd／2②.如果采用推力向心球面滾子軸承來代替徑向和止推軸承時，可只按止推軸承的阻力矩計算因為水平力只增加摩擦阻力矩的分配，而不增加摩擦阻力本身的大小，故只考慮垂直分力的影響。10-5回轉驅動機構的計算一.回轉阻力矩的計算1.柱式回轉支承裝置的摩擦阻力矩③.水平滾輪的摩擦阻力矩2.轉盤式回轉支承裝置的摩擦阻力矩①.支承滾輪式回轉支承裝置的摩擦阻力矩注意，當采用反滾輪裝置時，還應考慮反滾輪的摩擦阻力矩，此時PV中應扣除反滾輪所承受的部分垂直力。②.滾子夾套式回轉支承裝置的摩擦阻力矩單個滾子：所有滾子：滾動體上載荷分布示意圖10-5回轉驅動機構的計算2.轉盤式回轉支承裝置的摩擦阻力矩一.回轉阻力矩的計算③.滾動軸承或旋轉支承裝置的摩擦阻力矩a.當M≤PVD／4時，滾動體反力不出現(xiàn)