第章机构设计.doc

7机械7.1 机构设计计算原则7.1.1 起升机构7.1.1.1 电动机初选7.1.1.1.1 电动机的型式起升机构一般采用绕线转子异步电动机、笼型异步电动机、自制动异步电动机、交流变频电动机、串励、复励和他励直流电动机，或适合于起升机构使用特点的其他电动机7.1.1.1.2 所需电动机的初选功率7.1.1.1.2.1 对未能提供JC值、CZ值，工作级别高的电动机，其所需功率按附录 P中的式（P.1）计算7.1.1.1.2.2 对YZR系列等能提供有关按 CZ值计算选择电动机资料的异步电动机，其所需功率按附录 P中式（P.7）计算7.1.1.123 对未能提供按CZ值计算选择电机资料，但已知采用电动机的起升机构工作级别的，其所需功率按附录P中的计算7.1.1.1.2.4 对能获得负荷图的起升机构，其所需电动机的功率按附录 P中的式（P.9）计算7.1.1.1.2.5 对下述起重机的起升机构，选择其电动机功率时，还应考虑：a） 抓斗起重机：如设计的钢丝绳卷绕系统能使闭合绳和支持绳的载荷接近平均分配，则闭合绳机构和支持绳机构电动机功率各取为总计算功率的 66% ;否则，闭合绳机构电动机功率取为计算功率的100%，支持绳机构电动机功率取为计算功率的 66%。

当采用直流调速或交流变频调速，并进行了特殊的设计，能实时监控并保证抓斗闭合终止时支持绳与闭合绳载荷准确相等，各机构电动 机功率可取为总计算功率的 55%b） 铸造起重机：起升机构中采用有刚性联系的两套驱动装置双电机驱动时，每台电动机的功率不小于总计算功率的60% ;要求用一台电动机驱动满载工作一个循环时，每台电动机的功率不小于总 计算 功率的65% ;采用行星减速器双电机驱动时，每台电动机的功率不小于总计算功率的 50%c） 水电站门式起重机等起升速度慢、起升范围大的起重机或特殊用途的慢速起重机：在一个工作循环中起升机构运转时间往往超过 10min，其电动机功率应按短时工作方式 S2选择：在一个工作循环中起升机构平均运转时间为 10min〜30min时，生标定时间为30min ;在一个工作循环中起升机构平均运转时间为 30 min〜60min时，S2标定时间为60min7.1.1.1.3 电动机轴上所需的转矩7.1.1.1.3.1 稳定起升额定载荷的转矩9550Pn83)稳定起升额定载荷的转矩 M N按式（83）计算：M N式中：m);N?Mn――稳定起升额定载荷的转矩，单位为牛米（Pn电动机的稳定起升功率，单位为千瓦（ kW）;电动机额定转速，单位为转每分（ r/min ）。

7.1.1.1.3.2 最小起动转矩 Mdmin为加速起升最大载荷或起升试验载荷，以及为补偿电源电压的损失或采用变频控制时频率变化的需要，电动机轴上转速 n = 0时的最小起动转矩 Mdmin应满足式（84）〜式（86）a） 对直接起动的笼型异步电动机：Mdmin -1-6Mn （ 84）式中：Mdmin 起动时（转速n=0时）电动机轴上的最小转矩Mn ――稳定起升额定载荷的转矩，见式（ 83）b） 对绕线转子异步电动机：Mdmin -1.9Mn （ 85）c） 对采用调压和/或变频控制的所有类型的电动机：Mdmin -1.4Mn （ 86）7.1.1.2 电动机的容量校验及使用环境校验7.1.1.2.1 电动机的过载校验和发热校验电动机过载校验，是检验在设计要求的极限起动条件下，所选电动机的最大转矩或堵转转矩是否能满足机构起动的需要，见附录 R电动机发热校验，是检验在满足设计要求的正常运转条件下，电动机应不出现过热，见附录 S7.1.1.2.2 电动机使用环境校验若起重机安装使用地点海拔超过 1000m，或起重机使用环境温度超过 40C，就应对电动机容量进行校验，见8.724。

7.1.1.3 制动器7.1.1.3.1 制动的分类在起升机构中，制动分为支持制动、减速制动和安全制动三种7.1.1.3.2 支持制动7.1.1.3.2.1 支持制动的作用在起升机构中，支持制动是用来将起升的荷重支持在悬空状态，由机械式制动器产生支持制动作用7.1.1.3.2.2 支持制动器的选择起升机构的每一套独立的驱动装置应装设至少一个支持制动器吊运液态金属及其他危险荷重的起升机构，每套独立的驱动装置应装设至少两个支持制动器起升机构制动器的制动距离应满足起重机使用要求支持制动器应是常闭式的，制动轮应装在与传动机构刚性联接的轴上支持制动器的制动转矩应等于或大于按式（ 87）计算的制动轴上所需的计算制动转矩 MZ :(87)MzgP^2a -i式中:Kz ――制动安全系数；D ――按第1层钢丝绳中心计算的卷筒的卷绕直径，单位为米（ m）；――荷重下降时起升机构的总效率；a ――钢丝绳滑轮组的倍率；i （由卷筒到制动器轴）机构的总传动比对于工作特别频繁的起升机构，宜对制动器进行发热校验7.1.1.323 制动安全系数制动安全系数规定如下：a） 一般起升机构（通常为 M5级及其以下级别）应不低于 1.5；b） 重要起升机构（通常为 M6级及其以上级别）应不低于 1.75；c） 吊运液态金属和易燃易爆的化学品及危险品的起升机构：每套驱动装置应装有两个支持制动器，每一个制动器的制动安全系数不低于 1.25 ;对于两套彼此有刚性联系的驱动装置，每套装置应装有两个支持制动器，每一个制动器的制动安全系数应不低于 1.1;对于采用行星减速器传动，每套驱动装置也应装有两个支持制动器，每一个制动器的制动安全系数应不低于 1.75 ；d） 具有液压制动作用的液压传动起升机构：制动安全系数应不低于 1.25。

7.1.1.3.3 减速制动在起升机构中，不宜采用无控制的荷重自由下降方式，减速制动是用来将悬挂在空中的正在向下运动的荷重减速到停车或到一个较低的下降速度时实施停车制动起升机构的减速制动可以由机械式支持制动器来完成，也可以由电气制动来完成电气制动只用于减速制动，不能用于支持制动和安全制动7.1.1.3.4 安全制动在安全性要求特别高的起升机构中，为防止起升机构的驱动装置一旦损坏而出现特殊的危险，在钢丝绳卷筒上装设一个机械式制动器作安全制动用此安全制动器在机构失效或传动装置损坏导致荷重超速下降，下降速度达到1.5倍额定速度前自动起作用7.1.1.4 机构起动、制动时间和加速度的计算7.1.1.4.1 起动时间和起动平均加速度计算7.1.1.4.1.1 机构起动时间tq，按式（88）计算88)t9.55 Mdq -Mdj q式中:tq —— 机构的起动时间，单位为秒（S）,；n 电动机额定转速，单位为转每分（r/min）；[tq] ——起升机构起动时间的推荐值，单位为秒（ s），见表38；=k J1 J2PQD24ga2i2q(89)J ――荷重上升起动时，起升机构全部运动件及荷重的总质量换算到电动机轴上的机构总转动惯 量，单位为千克二次方米（kg? m2），按式（89）计算；k ――其他传动件的转动惯量折算到电动机轴上的影响系数， k=1.05~1.20 ；J1 ――电动机转子的转动惯量，单位为千克二次方米（ kg? m2）；J2 ――电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量，单位为千克二次方米（ kg? m2）；2g 重力加速度，取 g =9.81 m/sM dq = ' AS M nMdq ――电动机平均起动转矩， 单位为牛米（N? m）;'AS――电动机平均起动转矩倍数，按表 39选取；M n 电动机铭牌功率对应的额定转矩，单位为牛米（N? m）。

对三相笼型普通型式的电动机，应为铭牌功率对应的最大转矩djPqD2ai(90)Mdj 与额定起升载荷对应的电动机稳定起升阻力矩，单位为牛米（ N? m）；Pq ――额定起升载荷，单位为牛（N）;D ――卷筒的计算卷绕直径，单位为米（ m）； a ――起升钢丝绳滑轮组倍率；i ——机构总传动比；——机构总效率表38 起升机构起（制）动时间和平均升降加（减）速度推荐值起重机的用途及种类起（制）动时间s平均加（减）速度m/s2作精密安装用的起重机1〜3w 0.01吊运液态金属和危险品的起重机3〜5w 0.07通用桥式起重机和通用门式起重机0.7 --30.01 〜0.15冶金工厂中生产率高的起重机3〜50.02 〜0.05港口用门座起重机1〜30.3〜0.7岸边集装箱起重机1.5 -50.2〜0.8卸船机1〜50.5 ~2.2塔式起重机480.25 〜0.5汽车起重机3〜50.15 〜0.5注：根据起重机的不同使用要求，对起升机构起（制）动时间或平均升降加（减）速度两者只选一项进行校核计算表39 电动机平均起动转矩倍数电动机型式/-AS起重用三相交流绕线式电动机1.5 --1.8起重用三相笼型电动机普通型式(1.7 --2.2 ) a变频器控制型式1.5 --1.8并励直流电动机1.7 --1.8串励直流电动机1.8 --2.0复励直流电动机1.8 --1.9a为电动机堵转转矩倍数。

7.1.1.4.1.2 起动平均加速度 aq，按式（91）计算a= V^ _ la ] （91）'tq式中：aq ――起升机构的平均加速度，单位为米每二次方秒（ m/s2）；Vq ——起升速度，单位为米每秒（m/s）;a】 平均升降加速度推荐值，单位为米每二次方秒（ m/s2）,见表387.1.1.4.2 制动时间和制动平均减速度计算7.1.142.1 采用机械式制动器制动的满载下降制动时间 tz，按式（92）计算tz w [tz] （92）9.55（Mz - M j ）式中：tz —— 机构的制动时间，单位为秒（s）；n" 满载下降时电动机转速，单位为转每分（ r/min）,常取n *=1.1 n ；Mz ――机械式制动器的计算制动转矩，单位为牛米（ N? m）;tz 1 ――起升机构制动时间的推荐值，单位为秒（' J =kQ J2)学二4ga 1s),见表38;(93)其他传动件的转动惯量折算到电动机轴上的影响系数,k=1.05~1.20 ；2ai(94)满载下降时制动轴的稳定转矩，单位为牛米（N? m）；重物下降时的机构总效率，其余符号同式（90)7.1.142.2 平均制动减速度，按式（95）计算。

95)式中:Vq ――满载下降速度，单位为米每秒（ m/s），可取Vq=1.1 Vq ；a】一一平均制动减速度推荐值，单位为米每二次方秒（2、 m/s）般情况下，'a 1不应大于表38中的荷重下降制动时，起升机构全部运动件和荷重的总质量换算到电动机轴上的机构总转动惯 量;推荐值除了用支持制动器完成减速制动以外，也可用支持制动器与电气制动并用作减速制动，或单独采用电气制动作减速制动减速制动仅用来消耗动能，使荷重安全减速在与电气制动并用时，支。