80∕30T 28m 通用桥式起重机设计
第2章 副起升机构计算
2.1 确定传动方案,选择滑轮组和吊钩组
按照构造宜紧凑的原则，决定采用下图的传动方案。如图2—1所示，采用了双联滑轮组.按Q=30t，取滑轮组倍率ih=4，因而承载绳分支数为 Z=8。
图2—1 副起升机构简图
查文献[4]表8-1-100,选50号吊钩，得其质量847kg，两动滑轮间距A=432mm
2.2 选择钢丝绳
滑轮组采用滚动轴承， 当ih=4，查文献[1]表5-4得滑轮组效率?h=0.97，钢丝绳所受最大拉力：
Smax?G0?Q2?h?ih?30000?8472?4?0.97?39.75kN
查文献[1]表5-1，工作级别为M8时，安全系数n=9，钢丝绳计算破断拉力
Sb?n?Smax?9?39.75?357.75kN
查文献[4]表8-1-18选用瓦林吞型钢芯钢丝绳6×19W+IWR，钢丝绳公称抗拉强度1770MPa，光面钢丝，右交互捻，直径24mm，钢丝绳最小破断拉力?Sb??363kN 标记：24NAT 6×19W+IWR1770ZS363 GB8918-2006
2.3 确定卷筒尺寸并验算强度
卷筒直径：
卷筒和滑轮的最小卷绕直径D0： D0min≥h?d
式中，h—表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数； 查文献[1]表5-2得：卷筒h1=25；滑轮h2=28
卷筒最小卷绕直径D0min=h1?d=25?24=600mm 滑轮最小卷绕直径D0min=h2?d=28?24=672mm
考虑起升机构布置及卷筒总长度不宜太长，定滑轮直径和卷筒直径一致取
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D=650㎜。
卷筒长度：L=2000mm
卷筒壁厚δ=0.02D+(6~10)=[0.02?650+(6~10)]mm=19~23mm，取δ=22mm，应进行卷筒壁的压力计算，?ymax?Smax397500.022?0.027?t??66.92MPa，选用灰铸铁
HT200，最小抗拉强度?b?195MPa，需用压应力???y??ymax?bn1?1951.5?130MPa，
????y，抗压强度足够。
mvn卷筒转速nt??D0=
4?243.14?0.674r/min=45.34r/min。
2.4 计算起升静功率
Pj?(Q?G0)vn102?60?=
(30000?847)?2460?102?0.85=142.3kW
式中，η—起升时总机械效率?=0.85
2.5 初选电动机
电动机计算功率 PJC≥GPj=0.8?142.3=113.85kW 式中，PJC—
在JC=60﹪时的功率,单位为kW;
G—稳态负载平均系数,根据电动机型号和JC值查文献[1]表3-4得G=0.8。
PJC=132KW，nJC=591r/min，由文献[3]表5-1-13选用电动机型号为YZR355L2-10，
飞轮转矩GD2=19.18kg.m2，电机质量1810kg，外伸轴d=110mm（锥形），l=210mm。 电动机转速nd?n0?PjPJC(n0?nJC)?600?[142.3132?(600?591)]=590r/min
式中，nd—在起升载荷PQ=308.47kN作用下电动机转速； n0—电动机同步转速；
PJC,nJC—是电动机在JC值时额定功率和额定转速。
2.6 选用减速器
减速器总传动比： i?ndni?59045.34=13.01，
起升机构减速器按静功率Pj选取，根据Pj=142.3kW，nd=590r/min，i=13.01，工作级别为M8，查文献[3]表3-10-5选定减速器为QJR-D-500-l6-IV-P-W，减速器许用功率[Pnj]=155KW。低速轴最大扭矩为M=42500N.m。入轴直径d1?90mm，轴端长l1?170mm（圆柱），i0'?16，质量1760kg。
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减速器在590r/min时许用功率[P'nj]为[P'nj]=实际起升速度v'n=
24?13.011616155?590600=152.42kW>132kW
=19.52m/min；
=115.7kW。
实际起升静功率Pj=
142.3?13.012.7 验算电动机发热条件
按照等效功率法，求JC=60%（工作级别为M8）时所需的等效功率： Nx?k25???Nj?0.85?0.87?142.3?105.23kW 式中， k25—工作级别系数，k25=0.85；
?—系数，根据机构平均起动时间与平均工作时间的比值（tqtg）查得。
由[1]表6-3，一般起升机构tqtg=0.1—0.2，取tqtg=0.2，由文献[1]图6-3查得?=0.87.
由以上计算结果 Nx＜Pjc,故初选电动机能满足发热条件。
2.8 选择制动器
按下式计算，选制动器 M式中， Mzhzh≥KzhM'j
—制动力矩，单位为N.m；
Kzh—制动安全系数，查文献[1]表8-3得Kzh=2.5； MM'j'j—下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为N.m；
2mi=
(Q?G0)D0??'(300?8.47)?10?0.674?0.852?4?163=1380.64N.m
η'—下降时总机械效率，通常取η'≈η≈0.85 Mzh=KzhMzh'j=2.5?1380.64=3451.61N.m
根据M=3451.61N.m 查文献[3]表3-7-17，选用YWZ5-630/201制动器，其
制动转矩Mez?2500~4000N?m ，制动轮直径Dz?600mm，制动器质量
Gz?188.3kg
2.9 选择联轴器
根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使联轴器的许用应力矩[M]>计算的所需力矩M,则满足要求。
电动机的轴伸：d=110mm(锥形)，长度l=210mm； 减速器轴伸：d=90mm(柱形)，长度l=170mm；
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浮动轴的轴头：d=100mm， 长度l=212mm。
由文献[3]表3-12-8选取带?600制动轮的联轴器，最大允许转矩[Mt]?8000N?m，飞轮矩?GD电动机额定力矩Mn?9550Pjcnjc2?l?35kg?m2，最大质量Gl?178kg。
?9550?132951=2132.99N.m
计算所需力矩M=n??8?Mn=1.5?1.8?2132.99=5759N.m 式中， n—安全系数取n=1.5； ?8—
刚性动载系数，取?8＝1.8；
[M]=8000N.m>M=5759.1N.m 所选联轴器合格。
2.10 验算起动时间
起动时间：
tq?nd38.2(Mq?Mj)590[c(GD)?2(Q?G0)?10?D0im?2232]32
?1.29s?38.2?(3626.1?1910.93)?[1.15?89.18?(300?8.47)?10?0.67416?4?0.8522
式中：(GD2)1=(GD2)d+(GD2)l+(GD2)=19.18+35+35=89.18
静阻力矩：
Mjz
2kg?m
?(Q?G0)D02mi?=
(300000?8470)?0.6742?16?4?0.85=1910.93N.m
电动机启动力矩：
Mq=1.7?Mn=1.7?2132.99=3626.1N.m
'平均起动加速度：
aq??ntq?60=
19.521.29?602?0.25ms2
电动机启动时间合适。
aq??a??0.4ms2.11 验算制动时间
制动时间：
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nd38.2(M61038.2?(4000?1380.64)'zh'tzh??Mj)?[C?GD2?(Q?G0)D0ihm?222]
32=
?[1.15?89.18?(300?8.47)?10?0.67416?4?0.8522]?0.8s
式中， nd—电机满载下降转速，单位为r/min；
nd=2n0?nd=2?600-590=610r/min
MM'jzh'=4000N.m
???=
?Q?G0?D02iniovazh??300000?8470??0.674?0.852?4?16=1380.64N.m
?tzh??19.520.4?60=0.81s，tzh＜?tzh?，所以制动时间也合适。
2.12 高速轴计算
2.12.1疲劳计算：
轴受脉动扭转载荷,其等效扭矩：
M1??1Me?2?2227.16?4454.3N?m
式中：?1—等效系数,由表查得?1=2；Me相应于机构工作类型的电动机额定力矩
传至计算轴的力矩。
Me?9750Ne(60%)n1(60%)?975132591?2227.16N?m
由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径d=100㎜. 因此扭转应力为:
?n?M1W?4454.30.2?0.13?22.27MPa ?1n1许用扭转应力: [?oh]?2??1k??
轴材料用45钢, ?b?600MPa，?s?300MPa 弯曲：
??1?0.27??b??s??243MPa ；扭转：??1???13?140MPa
K?kx?km—考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数;
kx?s?0.6?s?180MPa—与零件几何形状有关,对于零件表面有急剧过度和开键槽及紧配合区
段, kx=1.5~2.5；
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