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起重机械讲座(18)---起升机构安全设计计算

2005-06-08   来源:安全文化网    热度:   收藏   发表评论 0

1.概述
  1)起升机构的设计计算过程。首先选择设计参数,确定布置方案,通过计算选用标准零部件(如电动机、制动器、减速器、联轴器与钢丝绳等),对非标准零部件做强度、刚度等计算,最后进行必要的验算。
  2)起升机构计算载荷特点是:
 物品起升或下降时,在驱动机构上由钢丝绳拉力产生的力矩单向作用且方向不变;
 物品悬挂系统由挠性钢丝绳所组成,由物品惯性引起的附加力矩对机构影响不大;
 机构启动或制动时间同稳定运动时间相比是短暂的。
  因此,可将稳定运动时的起升载荷作为机构的计算载荷。
  3)设计参数。额定起重量Gn、起升高度H、起升速度Vn和工作级别,以及某些特殊要求,例如,起重机的使用场合、具体工作环境(如温度、是否有化学腐蚀)、防爆要求等。
2
.计算步骤
  1)吊钩与滑轮组:
 根据起重量选择吊钩;
 确定滑轮组倍率m和效率脱。
  2)选择钢丝绳:
 计算钢丝绳所承受的最大静拉力(即钢丝绳分支的最大静拉力)为:


式中:PQ--额定起升载荷,指所有起升质量的重力,包括允许起升的最大有效物品、取物装置(如下滑轮组吊钩、吊梁、抓斗、容器、起重电磁铁等)、悬挂挠性件以及其 他在升降中的设备的质量的重力;
   Z--绕上卷筒的钢丝绳分支数,单联滑轮组Z=1,双联滑轮组Z=2
   m--滑轮组倍率;
   ηh--滑轮组的机械效率。
 计算钢丝绳破断拉力为:

式中:n--安全系数,根据机构工作级别查表确定;
   a--钢丝绳折减系数,根据钢丝绳型号查相关手册。
  从钢丝绳产品样本中选用钢丝绳直径d,其破断拉力总和】S丝必须满足要求。写出钢丝绳的完整型号标记。
 验算滑轮组直径:

式中:D0min--按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的允许的最小卷绕直径, mm
   d--钢丝绳直径, mm
   h2--滑轮直径与钢丝绳直径的比值。
  3)卷筒的尺寸与转速
 卷筒的直径为:

式中:D0--按钢丝绳中心计算的卷筒的允许的最小卷绕直径,mm
   h1--滑轮直径与钢丝绳直径的比值。
 卷筒的转速为:

式中:nt--卷筒转速, r/min
   vq--额定起升速度,m/min
  4)起升静功率为:


式中:Pj--起升静功率,kw
   PQ--起升载荷,N
   vq--额定起升速度,m/min
   η--起升时的总机械效率;
   ηt--卷筒的机械效率;
   ηc--减速器的机械效率;
   ηh--滑轮组的机械效率。
  5)选电动机:
 初选电动机。确定电动机容量的原则是,既要考虑满足起升载荷所需要的足够启动力矩,又不能由于容量过大,使启动过猛,而产生较大的惯性载荷;还要考虑防止容量不足,使电动机过热损坏。由于起重机在作业期间并不总是处于满载状态,启、制动时间与稳定运行时间相比是短的,按机构的静功率和接电持续率初选电动机,然后校验过载和发热。

式中:PJc--电动机在JC值时功率,kw
   G--稳态负载平均系数(见表8-1)。

电动机型号

YZR

JZ

接电持续率JC/%

15

25

40

60

 

G

0.70.75

0.80.85

0.90.95

1

0.9

 

81 超升机构初选电动机的科态负我平均系数

  接电持续率JC值亦称负载持续率,它表示在一个工作周期中负载(即通电)所持续的时间百分比,按下式计算:

 电动机的过载校验:


式中:Pn--基准接电持续率时,电动机额定功率,kw
   λM--基准接电持续率时,电动机转矩允许过载倍数;
   H--系数;按电压有损失、最大转矩或堵转转矩有允差、起升1.25倍额定载荷等条件确定,绕线型异步电动机取H2.1;笼型异步电动机取H2.2;直流电动机取 H1.4
  6)减速器。
  减速器传动比:

  因为

  所以

式中:nd--在额定起升载荷作用下的电动机转速,即相当于Pj时的转速,r/min
   nt--卷筒转速,r/min
   vq--起升速度,m/min
  起升机构减速器功率按起升静功率 Pj计算。根据Pjind,机构工作级别,从标准减速器系列中选用合适的减速器型号。
  7)计算静力矩。
 作用在卷筒轴上的静力矩:   

式中:Mt--卷筒轴静力矩,N·m
   m--滑轮组倍率;
   ηt--卷筒的机械效率;
   ηh--滑轮组的机械效率。
 作用在电动机轴上的静力矩:

式中:Mj--电动机轴静力矩, N· m