第五章 運(yùn)行機(jī)構(gòu)

1、第五章第五章 運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行機(jī)構(gòu)2009.7大連理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院苗明 0411-847098305-1 概述概述一.任務(wù)：使起重機(jī)或載重小車水平運(yùn)動(dòng)，達(dá)到擴(kuò)大工作面積，完成預(yù)定吊運(yùn)和裝卸工作。二.分類：1.按工作性質(zhì)分：v工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)：(帶載運(yùn)行)如：橋吊（大小車）、塔吊、門式（大小車）、船廠安裝用的門座起重機(jī)。特點(diǎn)：速度V40 m/min 。v非工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)：是調(diào)整性的，(空載運(yùn)行)如：港口門座起重機(jī)、裝卸橋（大車）、汽車起重機(jī)。計(jì)算時(shí)不考慮吊重。特點(diǎn)：V30 m/min 。2.根據(jù)運(yùn)行場(chǎng)所分：v有軌運(yùn)行：鋼輪在專門鋪設(shè)的鋼軌上運(yùn)行，特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，負(fù)荷能力大，運(yùn)行阻力小，但工作范圍有局限

2、性。如：門式、橋式、門座起重機(jī)等。v無(wú)軌運(yùn)行：輪胎、履帶、步行式、浮吊。特點(diǎn)：調(diào)度性好，可隨時(shí)調(diào)到需要的工作地方。運(yùn)行阻力大。步行式的用于沼澤地。3.根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式分：v自行式：運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝在運(yùn)行部分上。特點(diǎn)：靠輪與軌道間的粘著力運(yùn)行，若粘著力不夠就會(huì)打滑。v 牽引式：只能用在小車上，運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝在運(yùn)行部分之外，用鋼絲繩牽引著運(yùn)行。用于小車行走。特點(diǎn)：解決爬坡問題，減輕小車自重。4.根據(jù)動(dòng)力分：v手動(dòng)：鏈輪鏈條。特點(diǎn)：速度小。v電力、內(nèi)燃、內(nèi)燃電動(dòng)、內(nèi)燃液壓三.運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成部分 v支承裝置承載重量， 包括車輪、軌道、臺(tái)車、地基。v驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)起重機(jī)行走的裝置，包括：原動(dòng)機(jī)（電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)）、傳動(dòng)裝置（

3、減速器、聯(lián)軸器）、制動(dòng)裝置（制動(dòng)器）。5-2 運(yùn)行支承裝置運(yùn)行支承裝置 一.概述： 有軌支承裝置是起重機(jī)最常用的，它通過車輪將全部重量傳給軌道，軌道又傳給地基（包括吊重）并使起重機(jī)運(yùn)行和導(dǎo)行。v優(yōu)點(diǎn)：承載能力大。阻力小。制造費(fèi)用低，維護(hù)費(fèi)用也少。v缺點(diǎn)：機(jī)動(dòng)性能受限制。二.軌道 作用：支承起重機(jī)重量，并引導(dǎo)它的運(yùn)動(dòng) 方向。 軌道支承：1.枕木 與鐵路支承一樣。 2.混凝土 3.鋼結(jié)構(gòu) (600KN)tP60maxtP1210max 軌道種類： 按軌道斷面形狀分： 方鋼。 鐵路軌道 表示方法：P11P50 ； 腳碼為單位長(zhǎng)度重量Kg/m； 起重機(jī)軌道 適用于重型 表示方法：QU70120； 腳碼

4、為軌道軌頂寬度。 按軌頂形狀分： 平頂：與車輪成線接觸，理論上承載能力 大，但很少使用，如方鋼和扁鋼。 圓頂：如鐵路軌道、起重機(jī)軌道。承載能 力較平頂?shù)男。囕喤c之成點(diǎn)接觸， 可適應(yīng)車輪的傾斜，車輪壽命 長(zhǎng)。 壓板焊接：可靠，維修麻煩。 軌道選擇：根據(jù)輪壓、輪的直徑。三.車輪 作用：起支承和導(dǎo)行作用。（一）構(gòu)造： 1. 按踏面分： 圓柱面。 圓錐面。（通常錐度為1：10）用于大車輪 集中驅(qū)動(dòng)，有自行走直的作用。大 端在軌道內(nèi)側(cè)，小端在軌道外側(cè)。 一定用在主動(dòng)上，不用在從動(dòng)輪上。 鼓形面（球面）。用于小車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可避 免附加摩擦與磨損。 2. 按輪緣分： 雙輪緣：大小車都用。 單輪緣 3. 按

5、車輪功用分： 主動(dòng)輪。 從動(dòng)輪。 4. 按支承分： 滑動(dòng)。 滾動(dòng)。（二）材料：1.大車車輪通常用：ZG45，ZG55， ZG50SiMn， ZG55CrMn，ZG50MnMo,， ZG35CrMnSi 表面淬火（工頻）（過去火焰：深5mm，易脫皮）HB300350，深20mm以上，而且有硬軟過渡緩和區(qū)。 2.小車車輪通常用： 45，50Mn，65Mn。（三）車輪計(jì)算根據(jù)最大輪壓值，初定車輪的材料、踏面直徑，最后進(jìn)行踏面疲勞計(jì)算。 計(jì)算載荷： 1車輪疲勞計(jì)算按下式計(jì)算： 式中：32minmaxFFFc）小輪壓（設(shè)備正常工作是的最）輪壓（設(shè)備正常工作時(shí)的最大）荷（車輪路面的疲勞計(jì)算載NFNFFcm

6、inmaxN在確定 ， 時(shí)，起升沖擊系數(shù) ，動(dòng)載系數(shù) ，突然卸載沖擊系數(shù) 和運(yùn)行沖擊系數(shù) 均取為1。maxF 2車輪踏面疲勞計(jì)算： 、線接觸的計(jì)算式： 式中： 與材料有關(guān)的許用線接觸應(yīng)力常數(shù) 鋼制車輪的 值如下：minF1234211CDlCKFc1K2/mmN1K)/(2mmNb1K2K材料抗拉5003.80.0536005.60.16506.00.1327006.60.1818007.20.2401.121.25推薦推薦HB300380淬火深度淬火深度1520mm， 、 仍取未處理的仍取未處理的 。當(dāng)材料為球墨鑄鐵時(shí)，對(duì)當(dāng)材料為球墨鑄鐵時(shí)，對(duì) ， ， 可按可按 選取選取

7、。 D 車輪踏面直徑（mm） L 車輪與輪道的有效接觸長(zhǎng)度mm 轉(zhuǎn)速系數(shù) 查規(guī)范 工作級(jí)別系數(shù)1K1K2Kb2/500mmNb2K2/500mmNb1C2CM2C31 MM4M5M6M87 MM運(yùn)行機(jī)構(gòu)、 點(diǎn)接觸的計(jì)算式：式中： 與材料有關(guān)的許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù) R 曲率半徑（mm）。R取為車輪曲率半徑與軌道曲 率半徑的大值。 M 由二接觸面曲率半徑之比r/R確定的系數(shù)。 r 兩曲率半徑中的小值。21322CCmRKFc2K2/mmNr/R1.00.3m0.3880.40.420.440.1680.490.5360.65-3 運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)

8、造 一. 概述 有軌運(yùn)行有兩種驅(qū)動(dòng)方式：自行式和牽引式；自行式的特點(diǎn)是運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在運(yùn)行部分上，靠主動(dòng)輪與軌道間的附著力驅(qū)動(dòng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，布置方便，應(yīng)用很廣。缺點(diǎn)：自重較大，驅(qū)動(dòng)力有限，不能產(chǎn)生較大的加速度，不能用于坡度較大的場(chǎng)合。 牽引式的特點(diǎn)：運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在運(yùn)行部分之外，自重小，驅(qū)動(dòng)力不受限制。缺點(diǎn)：牽引鋼絲繩壽命短，維修麻煩，運(yùn)行阻力大。所以用要求自重小或坡度大的場(chǎng)合。 二、自行式主動(dòng)輪布置方式 1. 布置原則：保證起重機(jī)主動(dòng)輪在任何情況下都有 足夠的輪 壓足夠的附著力（主動(dòng) 輪與軌道的摩擦力）。 2. 驅(qū)動(dòng)輪數(shù)：通常為1/2的總輪數(shù)或1/4總輪數(shù)。根 據(jù)打滑條件確定。 3. 布置方式：

9、v單邊布置 v對(duì)面布置 v對(duì)角布置 v四角布置 v全部驅(qū)動(dòng) v特點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)力不對(duì)稱，主動(dòng)輪壓隨小車運(yùn)行而變化，用于電葫蘆，小起重量，運(yùn)行速度低的情況。如：小跨度單梁吊。 v特點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)力對(duì)稱，主動(dòng)輪壓之和不隨小車運(yùn)行而變化，橋吊應(yīng)用最多，不能用于旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)。v理論上可保證主動(dòng)輪壓之和不隨臂架位置變化，但實(shí)際由于軌道不平等原因仍有變化，適用中小型旋轉(zhuǎn)類型起重機(jī)上。v可保證總主動(dòng)輪壓不變，用于大型起重機(jī)上。v啟動(dòng)快，速度大，用于裝卸橋的小車。 三、主動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)方式1集中驅(qū)動(dòng)：50年代廣泛采用。 特點(diǎn)：可以節(jié)省電機(jī)，減速器的數(shù)目。 缺點(diǎn)：安裝麻煩，主梁下?lián)隙鹊挠绊懘?，而且?一笨重的低速軸，使起重機(jī)自

10、重增大。用 圓柱車輪時(shí)，啃道嚴(yán)重，一般用于小車或 跨度較?。↙16.5mm）的大車。采用圓 錐車輪可使自行走直。2分別驅(qū)動(dòng)：多用電機(jī)、減速器，少于傳動(dòng)軸。現(xiàn) 代起重機(jī)大車主要用這種形式。 優(yōu)點(diǎn)：安裝、維修比集中驅(qū)動(dòng)方便，一側(cè)出故障 仍可運(yùn)行，自重較輕，特別當(dāng)L增大時(shí)更為 明顯。 應(yīng)當(dāng)注意：橋式、門座吊結(jié)構(gòu)剛性好，因此結(jié) 構(gòu)件強(qiáng)制同步運(yùn)行。 對(duì)于大跨度的門式、裝卸橋，橋架 剛性相對(duì)較差，要加偏斜指示裝置。3單邊驅(qū)動(dòng)：適用于起重量小，跨度小的情況， 輕級(jí)工作制。說明: 無(wú)論那種驅(qū)動(dòng)都有啃道問題，集中最嚴(yán)重， 分別驅(qū)動(dòng)最好。 四、均衡臺(tái)車5-4 運(yùn)行阻力運(yùn)行阻力 自行式起重機(jī)或小車在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的阻力

11、稱為運(yùn)行靜阻力 。由摩擦阻力 、坡度阻力 、風(fēng)阻力 三項(xiàng)組成。在起動(dòng)時(shí)期除上述阻力外，還有加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性阻力 。所以靜阻為： + + 。靜P摩P坡P風(fēng)P慣P靜P摩P坡P風(fēng)P 一、摩擦阻力：（1）有軌形式摩擦阻力包括：車輪軸承中的摩擦阻力；車輪的滾動(dòng)摩擦阻力；車輪輪緣與軌道間的附加摩擦阻力。這一項(xiàng)情況較復(fù)雜，通常用一個(gè)附加摩擦阻力系數(shù) 來表示。摩P在車輪軸承中的摩擦阻力矩為 ； 當(dāng)受輪壓P作用的車輪沿軌道滾動(dòng)時(shí)，在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生彈性變形，使軌道對(duì)車輪的支反力向前偏移一距離f，稱為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，由此而引起滾動(dòng)摩擦阻力矩Pf，對(duì)軸心列力矩平衡方程式，則：GQPPP2dP)2(dPPfM 摩DdfP

12、W2摩12)()(dPPfPPMGQGQ摩即：車輪上的阻力：或2)()(dPPfPPMGQGQ摩)2)(dfPPMGQ摩)2)(2DdfPPDMPGQ摩摩)(GQPPP摩式中： 摩擦阻力矩（N.m） ； 起升載荷（N）； 起重機(jī)或起重小車的重力 （N）； D 車輪踏面直徑（m） ； d 車輪軸徑，對(duì)滾動(dòng)軸承常取內(nèi)徑值計(jì) 算 （m） 車輪軸承的摩擦系數(shù) 摩MQPGP軸承形式 滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承軸承結(jié)構(gòu)開式用稀油潤(rùn)滑時(shí)滾珠式和滾柱式錐形滾子式0.10.080.0150.02 f 車輪沿軌道的滾動(dòng)摩擦系數(shù) （m） 附加摩擦系數(shù) 1.12.0 摩擦阻力系數(shù) 滑動(dòng)軸承 0.015 滾動(dòng)軸承 0.006 車

13、輪材料鋼軌車輪踏面直徑 D（mm）1001502003004005006007008009001000鋼平頂鋼軌0.000250.00030.00050.00060.00070.0008圓頂鋼軌0.00030.00040.00060.00080.0010.0012鐵平頂0.00040.00060.00080.00090.001圓頂0.00050.00070.00090.00120.0014Ddf2二、坡度阻力 坡度阻力系數(shù) 混凝土和金屬梁上的軌道取 0.001 碎石基礎(chǔ)和枕木上的軌道 =0.002 小車 0.002pP坡坡坡坡坡)(tan)(QPPPPPGQGp 三、風(fēng)阻力露天工作需考慮 式中

14、： C 風(fēng)力系數(shù) 風(fēng)壓高度變化系數(shù) p 計(jì)算風(fēng)壓 N/mm2 p=0.625v2; V - 計(jì)算風(fēng)速 m/s p -分為p、p、p A 起重機(jī)或物品垂直于風(fēng)向的 迎風(fēng)面積m2 ，由 ； -結(jié)構(gòu)充實(shí)率lFFhqACPhffP 綜上所述，當(dāng)起重機(jī)或起重小車作穩(wěn)定直線運(yùn) 行時(shí)，作用在其上的靜阻力 ： 風(fēng)坡摩靜PPPP靜P（1）換算到電動(dòng)機(jī)軸上的相應(yīng)靜阻轉(zhuǎn)矩 ： 運(yùn)行機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比 電機(jī)與車輪的轉(zhuǎn)速比 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率jMiDPMjj12i（2） 運(yùn)行起動(dòng)階段的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 （N.m） 換算到電機(jī)軸上的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的靜阻力 (N.m) 運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)換算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩(N.m)

15、 帶載起吊時(shí)或起重小車的移動(dòng)質(zhì)重在運(yùn)行起動(dòng) 時(shí)換算在電機(jī)軸上的慣性轉(zhuǎn)矩(N.m)慣轉(zhuǎn)慣移慣起MMMMMMjj起MjM慣M移慣 M其中： 起重機(jī)或起重小車的質(zhì)量 (kg) 起升載荷的質(zhì)量 (kg) D 車輪踏面直徑 (m) v 起重機(jī)或起重小車的運(yùn)行速度 (m/min) 車輪轉(zhuǎn)速 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起動(dòng)時(shí)間 （s） 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率 n 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 (r/min) i 傳動(dòng)比 運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)零件回轉(zhuǎn)質(zhì)量在運(yùn)行起動(dòng)時(shí)換 算到電動(dòng)機(jī)軸上的慣性轉(zhuǎn)矩 (N.m)222 .38)(1260)(itnDMmiDtvMmMqQqQ機(jī)機(jī)慣移機(jī)mgPmG機(jī)QmgPmQQ轉(zhuǎn)Dnv輪nqt轉(zhuǎn)nni/慣轉(zhuǎn)M 換算系數(shù) 1.11.

16、2 電動(dòng)機(jī)軸上回轉(zhuǎn)質(zhì)量（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和聯(lián)軸器）的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Kg.m2qgtnJM55.9慣轉(zhuǎn)gJ（3） 運(yùn)行制動(dòng)階段的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 慣制MMMjiDWWWMj2)(摩坡風(fēng)慣轉(zhuǎn)移慣慣MMM222.38)(itnDQmM制機(jī)慣移制慣轉(zhuǎn)tnJMg55.9五、運(yùn)行阻力組合 1組合的必要性：由于坡度阻力由上坡、下坡;風(fēng)阻力:風(fēng)正面吹有時(shí)反面吹。 所以要組合。 2組合與工況有關(guān)：驗(yàn)算電機(jī)發(fā)熱 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度 用I類載荷 計(jì)算強(qiáng)度時(shí)用類載荷 ?？紤]電機(jī)發(fā)熱時(shí)4)()()()(2222pfmpfmpfmpfmPPPPPPPPPPPPP22)()(1mpmfmPPPPP驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度時(shí) 333334)()()()

17、(pfmpfmpfmpfmPPPPPPPPPPPPP33)( 3)( 31mpmfmPPPPP驗(yàn)算機(jī)構(gòu)部件強(qiáng)度時(shí)： pfmPPPP 5-5 運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算 v出發(fā)點(diǎn)：運(yùn)行阻力，運(yùn)行速度1. 確定電動(dòng)機(jī)容量v原則：根據(jù)靜功率和接電持續(xù)率初選電機(jī)v 慣性力較大時(shí)應(yīng)考慮慣性力的影響 一臺(tái)電機(jī)的靜功率 ；式中： m 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的總數(shù) Vy 運(yùn)行速度 m/s 運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的總機(jī)械效率 1000mVPyjNP初選電機(jī)容量 式中：K電 考慮起動(dòng)時(shí)慣性影響的功率增大系數(shù) 對(duì)于室外工作的門式起重機(jī)的大、小車運(yùn) 行機(jī)構(gòu)和裝卸橋的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)， K電=1.11.3 對(duì)于室內(nèi)工作的起重機(jī)及裝卸橋的小車運(yùn) 行機(jī)

18、構(gòu) K電=1.22.6 （速度高者取大值）NPKP電2. 傳動(dòng)比 式中： 電機(jī)轉(zhuǎn)速 注意：1. 當(dāng)i不太大時(shí)，選一臺(tái)減速器， 2. 當(dāng)i較大時(shí)，選一臺(tái)減速器加一對(duì)開式齒 輪， 3. 若i 很大時(shí)，可選兩臺(tái)減速器， 這時(shí)，第一臺(tái)應(yīng)選小一點(diǎn)，而第二臺(tái)應(yīng)選 大點(diǎn)。輪電nni 電n減ii 開減iii21iii3. 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 （滿載、上坡、迎風(fēng)） （s） 式中： 電機(jī)平均起動(dòng)力矩 作用于電機(jī)軸上的靜阻力矩 qt)MM(9.55ntjqdqmJqMzhqqMMjMiDPMjj12 折合轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Kg/m2） 高速軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 連軸器及制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J22lQGg4iD)mm(mJ

19、k JgJ)JJ (JldgdJlJ對(duì)大車： 對(duì)小車：可根據(jù)平均加速度來判斷 一般運(yùn)行加速度： 全部驅(qū)動(dòng)（高速） )(86tqmax秒)(43tqmax秒q60tva )s/m(2qt2s/05m. 0a 2s/4m. 1a 4. 電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱驗(yàn)算 式中：P-電動(dòng)機(jī)允許的輸出功率值（KW) 該值可根據(jù)慣量增加率C和折合的每小時(shí)的全起動(dòng)次數(shù)Z的乘積CZ值由GB3811-83查得 PS-運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)功率 sP P1000mV)Pm(PiicGGPs式中： m 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的總數(shù) Vi 運(yùn)行速度 m/s 運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的總機(jī)械效率 摩擦阻力系數(shù) 坡度阻力系數(shù) 小車 =0.002 大車 =0.001 風(fēng)阻力 按正常工作狀態(tài)的計(jì)算風(fēng)壓 計(jì)算。 室內(nèi) =0cmcmcmipiPiP G -穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 室內(nèi)起重機(jī)室外起重機(jī)小 車 大 車G10.70.850.75GG30.90.950.85G4110.9v5、電動(dòng)機(jī)過載能力驗(yàn)算 （短期過載能力） 能否在工作狀態(tài)的最大載荷作用下正常運(yùn)轉(zhuǎn)（滿載、上坡、迎風(fēng)） 式中：Pn-基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)電動(dòng)機(jī)的額定功率（kw) m-電動(dòng)機(jī)的個(gè)數(shù) PG-運(yùn)行部分所有質(zhì)量的重力 （N) as - 系數(shù) 對(duì)繞線型異步電動(dòng)機(jī) 取1.7 qfcGasntnJVWmPmP912001000126. 制動(dòng)器