第七章 起升机构

滑轮组5系统，使吊钩7实现上升或 下降；机构停止工作时，制动器2 使吊钩连同货物悬吊在空中。吊钩 的升降靠电动机改变转向来达到。
二、设计计算
主要包括：根据总体设计要求选择合理的结构形式，并 确定传动布置方案；按给定的整机主要参数（额定起升重量 Q、起升速度v、起升高度H、工作类型、使用场合等）确定 机构参数；通过计算选用机构中所需要的标准零部件，如电 动机、制动器、减速器、联轴器、钢丝绳等，对非标准零部 件还须作进一步的强度与刚度计算。 1、取物装置： 根据起重机用途选种类，根据额定起重量定规格。 2、钢丝绳卷绕系统： 指钢丝绳、滑轮和卷筒的组合。选滑轮组倍率时，为提 高工作效率，可采用变倍率：大起重量低速时用大倍率，小 起重量高速时用小倍率。
TZ K Z Q D 0 2a i
， N m
T Z ——制动器制动转矩；
K Z ——制动安全系数。
6、起动和制动时间验算 起动时间验算： t
q

n J

9 .5 5 T q T j
tq
t q ——起动时间，s；
Tq
T
j
——电动机平均起动转矩，N m 。
——电动机静阻力矩，T j
Q D0 2 a i
N ， m
。
tq ——推荐起动时间。
J ——机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量，
J 1 .1 5 J d
Jd
Je Q D0
2 2 2
4 0 a i
，k g m 。
② 涡流制动调速：利用控制涡流制动器的电磁制动力矩与
电动机转矩合成的方法进行调速。 ③ 可控硅交流调速：有滑差调速、变频调速、串激调速、
调压调速等，调速性能好，但设备复杂，成本高。
④ 双电动机调速：属于机械调速。正常工作时用主电动机
驱动，要求空载快速下降时用副电动机驱动。若加上行星齿
轮传动，调速效果更好。现在还可用多速电动机来进行调 速。
联轴器一般用标准件。注意：联轴器规格表上给出的是 长期运转所能传递的转矩，可按第Ⅰ类载荷组合进行验算。
（2）非标准零部件
起升机构的载荷作用特点： ① 载荷单向； ② 起升质量惯性对机构影响不是很大； ③ 运动惯性影响也不大。
因此，从卷筒到制动器之间按第Ⅱ类载荷计算时不考
虑动载系数，但制动器到电动机之间仍需考虑。由于载荷的 单向性，进行疲劳计算时可按脉动循环考虑。
Q D0 2a i

；
J ——下降时换算到电动机轴上的机构总转动惯量，
J 1 .1 5 J d
Je
Q D 0
2
40a i
2
2
t Z ——推荐制动时间，可取 t Z
7、其它零部件：
tq
。
（1）联轴器：有弹性联轴器和齿轮联轴器，最好采用调节 性能较好的弹性联轴器。 减速器输出轴与卷筒的连接，常见有五种形式：
（3）起升机构的调速 调速方法：主要取决于驱动装置，内燃机一般通过传动 系统来实现，复合驱动：内燃机—电力驱动可用直流电机， 只需改变激磁电流就能调速；内燃机—液压驱动只要采用变 量马达、变量泵。 交流电动机的调速办法： ① 在绕线式电动机的转子回路中串接电阻，利用电动机的 转速随转子电阻变化的原理进行调速。
转速，r/min。
n 单层卷绕卷筒转速为：t D ，a——滑轮组倍率； 0 D D 0 ——卷筒卷绕直径，m， 0 D d ，D为卷筒槽底的直径，
60a v
d为钢丝绳直径。 然后选用标准减速器，确定出实际传动比i，并满足：
P
K Pn ，kW。 QJ型起重机起升机构减速器选用方法为：
d
PW G
Q v 1 0 0 0
▲电动机过载能力校验：
Pn
H u M

Qv 1 0 0 0
Pn ——在基准接电持续率时的电动机额定功率，kW。
u ——电动机台数。
M ——基准接电持续率时，电动机转矩的允许过载倍数。
H ——考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载系数。试 验载荷为额定载荷的1.25倍。绕线异步电动机H取2.1，笼型 异步电动机H取2.2，直流电动机H取1.4。
＊减速器输出轴承受的短暂最大扭矩应满足：
T m ax 2 T T
，N m
T——钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的扭矩；
T ——减速器输出轴允许的短暂最大扭矩。
5、制动装置： 应采用常闭式制动装置，其制动力矩要足够。要求： （1）必须能把物品随时可靠地支持在空中； （2）制动时间不能太长。 起升机构制动器的制动转矩应满足：
P
1 2
1 2 1 .1 2
I 5
Pn
2 为起升载荷动载系数，I为工作级别，I=1--8。
减速器的验算： ＊轴端最大径向力 F m ax 的校验式：F m a x 2 S S——钢丝绳最大静拉力；
G t ——卷筒重力；
Gt 2
F

F ——减速器输出轴端的允许最大径向载荷。
▲ 通过开式齿轮（图a）：大齿轮固定在卷筒上，转矩直接
传给卷筒； ▲ 输出轴加长（b图）：卷筒固定在轴上，用键传递扭矩。 ▲ 减速器与卷筒间也加联轴器（c图），可减少安装调整的 困难，但轴向尺寸较大； ▲ 减速器输出端做成半联轴器（d图），与卷筒上的半联轴 器一起直接将转矩传给卷筒； ▲ e图省去减速器，采用低速大扭矩马达直接带动卷筒。
3、驱动装置： 一般情况下尽量采用电力驱动。
P ▲ 先按满载稳定工作时的静功率计算： j
Q
Q v 1 0 0 0
，kW。
——起升载荷；
v ——起升速度，m/s； ——机构总效率， z d t e ， z 为滑轮组效率， 为导 向滑轮效率， t 为卷筒效率， e 为传动效率。当采用闭式圆柱 齿轮传动作初步计算时， 0 .8 0 .8 5 。 ▲ 然后P j 乘以稳态负载平均系数G，得到稳态平均功率， 按此功率选择JC值和CZ值相吻合的电动机功率。 绕线型异步电动机的稳态平均功率为：
图a为封闭式标准圆柱齿轮减速器，它效率高，输出功 率大，但速比较小而体积较大；要求结构紧凑时，可用蜗轮 蜗杆减速器b图，但效率低，寿命短；图c为行星齿轮减速 器，使结构十分紧凑。
选用：在确定了电动机和卷筒后，计算出起升机构传动 比 i 0 ，i 0
n nt
n ，n——电动机额定转速，r/min； t ——卷筒
▲电动机发热校验：P Ps P——电动机工作的JC值、CZ值时的允许输出功率，kW。 Ps ——工作循环中，稳态平均功率：
Ps G Qv 1 0 0 0 u
4、传动装置： 一般驱动装置的输出转速都较高，要通过传动装置来降 低转速，提高转矩。在起重机设计中，通常是选用外购减速 器，常用的有以下几种：
第七章
起升机构
起重机中用来使物品提升或下降的工作机构称为起升机 构，的组成
主要由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置与制 动装置组成，还可根据需要装设各种辅助装置，如限位器、 起重量限制器、速度限制器等。 工作原理：右图示，电动机1 通过联轴器与减速器3的高速轴相 连。机构工作时，减速器低速轴带 动卷筒4将钢丝绳6卷上或放出，经
2
——电动机转子的转动惯量；
n J 9 .5 5 T Z T j
J e ——制动轮联轴器的转动惯量。
制动时间验算：
tZ


tZ

n ——满载下降时电动机转速，r/min，通常取 n 1 .1 n 。
T Z ——制动器制动转矩；
T j
——满载下降时制动轴静转矩，T j