第八章旋转机构.ppt

第八章第八章 回转机构回转机构 用于实现起重机回转部分相对于不回转部分作回转运动用于实现起重机回转部分相对于不回转部分作回转运动 作用：使已被起吊的重物绕起重机的垂直轴线作圆弧运作用：使已被起吊的重物绕起重机的垂直轴线作圆弧运动，以达到在水平面内运输货物的目的动，以达到在水平面内运输货物的目的 优点：不需要庞大的轨道及其支承结构，运动阻力较小优点：不需要庞大的轨道及其支承结构，运动阻力较小 缺点：构造比较复杂，移动范围有限缺点：构造比较复杂，移动范围有限 组成：回转支承装置和回转驱动机构组成：回转支承装置和回转驱动机构2021/5/231一、旋转支承装置一、旋转支承装置 1 1、作用和种类、作用和种类 作用：作用： 将起重机回转部分支持在非回转部分上，保证回将起重机回转部分支持在非回转部分上，保证回转部分有确定的运动，并承受回转部分作用于其上的垂直转部分有确定的运动，并承受回转部分作用于其上的垂直力、水平力和倾覆力矩力、水平力和倾覆力矩 分类：柱式回转支承装置和转盘式回转支承装置分类：柱式回转支承装置和转盘式回转支承装置。

1 1））柱式柱式回转支承装置回转支承装置 主要由一根柱、两个水平支承和一个垂直推力支承组主要由一根柱、两个水平支承和一个垂直推力支承组成，有时也用一个向心推力支承来代替一个水平支承及垂直成，有时也用一个向心推力支承来代替一个水平支承及垂直推力支承根据柱是固定还是旋转的，又可分为定柱式与转推力支承根据柱是固定还是旋转的，又可分为定柱式与转柱式两类柱式两类2021/5/232① ① 定柱式定柱式回转支承装置回转支承装置 结构简单，便于制造，回转部结构简单，便于制造，回转部分转动惯量小，自重小，驱动功率分转动惯量小，自重小，驱动功率也小，还有利于降低起重机的重心也小，还有利于降低起重机的重心 特点：转动部分有一个钟形罩，特点：转动部分有一个钟形罩，起重机回转部分通过空心的钟形罩起重机回转部分通过空心的钟形罩套装在定柱上，定柱牢固地安装在套装在定柱上，定柱牢固地安装在非回转部分上，定柱的上、下两端非回转部分上，定柱的上、下两端分别装有上、下支座，并通过驱动分别装有上、下支座，并通过驱动机构转动钟形罩来实现起重机的回机构转动钟形罩来实现起重机的回转运动。

转运动2021/5/233 ② ② 转柱式转柱式回转支承装置回转支承装置 结构简单，制造方便，适结构简单，制造方便，适用于起升高度和工作幅度较大用于起升高度和工作幅度较大而起重机高度尺寸没有严格限而起重机高度尺寸没有严格限制的起重机上制的起重机上 特点：具有一根与回转部特点：具有一根与回转部分连成一体的转柱，依靠上、分连成一体的转柱，依靠上、下支座支承，并通过驱动装置下支座支承，并通过驱动装置来实现回转运动此时下支座来实现回转运动此时下支座既承受垂直力，又承受水平力，既承受垂直力，又承受水平力，所以要由止推轴承和径向轴承所以要由止推轴承和径向轴承组成2021/5/234（（2 2））转盘式转盘式回转支承装置回转支承装置 特点：没有很长的柱子特点：没有很长的柱子结构，起重机的回转部分装结构，起重机的回转部分装在一个大转盘上，空间高度在一个大转盘上，空间高度较小，转盘通过滚轮、滚子、较小，转盘通过滚轮、滚子、滚珠等滚动体支承于固定部滚珠等滚动体支承于固定部分上 一般分为支承滚轮式和一般分为支承滚轮式和滚动轴承式两种滚动轴承式两种 ① ① 支承滚轮式支承滚轮式旋转支承装置旋转支承装置 特点：起重机回转部分支承在由滚轮组成的三个或四个特点：起重机回转部分支承在由滚轮组成的三个或四个支点上。

支点上 2021/5/235 a a图为少支承滚轮式，垂直力和倾覆力矩由滚轮承受，图为少支承滚轮式，垂直力和倾覆力矩由滚轮承受，水平力由中心轴枢承受当要求承载较大时，往往需增多滚水平力由中心轴枢承受当要求承载较大时，往往需增多滚轮的数目，见轮的数目，见b b图所示的多支承滚子夹套式，滚子布满滚道图所示的多支承滚子夹套式，滚子布满滚道全周② ② 滚动轴承式回转支承装置滚动轴承式回转支承装置 是一个扩大的滚动轴承，既承受水平力、垂直力，还能是一个扩大的滚动轴承，既承受水平力、垂直力，还能平衡倾覆力矩优点：结构紧凑；装配与维护简单，密封及平衡倾覆力矩优点：结构紧凑；装配与维护简单，密封及润滑条件好；轴向间隙小，工作平稳，消除了大的冲击；旋润滑条件好；轴向间隙小，工作平稳，消除了大的冲击；旋转阻力小，磨损小，寿命长转阻力小，磨损小，寿命长2021/5/236 缺点：对材料和加工工艺要求高，成本较高；损坏后修缺点：对材料和加工工艺要求高，成本较高；损坏后修理不便；对与它连接的金属结构的刚度有较高要求理不便；对与它连接的金属结构的刚度有较高要求 根据滚动体形状不同，分为滚球式和滚柱式，根据滚动根据滚动体形状不同，分为滚球式和滚柱式，根据滚动体排数又可分为单排、双排和三排等。

体排数又可分为单排、双排和三排等a a图为单排四点接触球图为单排四点接触球式，式，b b图为双排球式，图为双排球式，c c图为单排交叉滚柱式，图为单排交叉滚柱式，d d图为三排滚柱图为三排滚柱式 （（a a）） （（b b）） （（c c）） （（d d））2021/5/2372 2、设计计算、设计计算 先确定计算载荷，然后先确定计算载荷，然后再根据选定的具体结构形式再根据选定的具体结构形式进行计算进行计算1 1））载荷载荷 作用在旋转支承装置上作用在旋转支承装置上的垂直力有吊臂自重的垂直力有吊臂自重 、配、配重重 、其它部分重量、其它部分重量 及及起升载荷起升载荷 ，还应考虑相应，还应考虑相应的动载影响；水平力有风载的动载影响；水平力有风载荷荷 （重物上）和（重物上）和 （起重（起重机上），旋转离心力机上），旋转离心力 （重（重物上）和物上）和 （起重机上），（起重机上），2021/5/238切向惯性力切向惯性力 （重物上）和（重物上）和 （起重机上）。

设计时，会尽（起重机上）设计时，会尽量将旋转部分的重心靠近旋转中心，即减小量将旋转部分的重心靠近旋转中心，即减小 和和 ，故，故和和 可忽略不计可忽略不计 外载荷可简化为外载荷可简化为4 4个力：沿旋转中心线垂直向下的力个力：沿旋转中心线垂直向下的力 ；； ；水平力；水平力 ；绕回转中心的力偶；绕回转中心的力偶 ；作用于某一铅锤平面的；作用于某一铅锤平面的力矩力矩 其中 由旋转驱动机构电动机转矩或制动器的制动由旋转驱动机构电动机转矩或制动器的制动力矩平衡，剩下的三个力由旋转支承装置平衡力矩平衡，剩下的三个力由旋转支承装置平衡 假设此三个力都作用在吊臂轴线所在平面，则：假设此三个力都作用在吊臂轴线所在平面，则： —— ——超载系数，超载系数， ；； —— ——动态试验动载系数，动态试验动载系数， 2021/5/239 吊臂自重吊臂自重 、配重、配重 、其它旋转质量引起的载荷、其它旋转质量引起的载荷 ，在，在开始计算时未知，可参考已有资料进行初开始计算时未知，可参考已有资料进行初步估算，等设计大体完成后再根据实际自步估算，等设计大体完成后再根据实际自重精确验算调整。

重精确验算调整2 2））柱式柱式回转支承装置回转支承装置 见右图，由一个止推轴承承受垂直见右图，由一个止推轴承承受垂直力力 ，用上、下支座的水平支承承受水，用上、下支座的水平支承承受水平力平力 和倾覆力矩和倾覆力矩 由平衡条件，得由平衡条件，得各支座反力：止推力：各支座反力：止推力： 径向力：径向力： ————上、下支承间的距离上、下支承间的距离2021/5/2310 在柱直径较大的支承处一般采用水平滚轮承受径向力，在柱直径较大的支承处一般采用水平滚轮承受径向力，则水平滚轮所受正压力：则水平滚轮所受正压力： 有了支座反力后，就可以选择标准轴承或自行设计轴承有了支座反力后，就可以选择标准轴承或自行设计轴承了水平滚轮根据其所受正压力，利用接触应力计算公式进了水平滚轮根据其所受正压力，利用接触应力计算公式进行设计：线接触行设计：线接触 点接触点接触式中：式中：b——接触线的长度；接触线的长度； r——综合曲率半径，见下页表中所示。

综合曲率半径，见下页表中所示 ——许用线接触应力；许用线接触应力； ——许用点接触应力；许用点接触应力；单位：单位： 当HB<300时，时， ；；当当 >30时，时， ，， 2021/5/23112021/5/2312（（3））转盘式转盘式回转支承装置：回转支承装置： ① ① 支承滚轮式支承滚轮式回转支承装置：回转支承装置： 包括轨道直径的确定、中心轴枢的设计和轮压计算包括轨道直径的确定、中心轴枢的设计和轮压计算 轨道直径：应保证在无需中心轴枢参与工作的情况下，轨道直径：应保证在无需中心轴枢参与工作的情况下，旋转部分承受工作状态最大载荷时不会倾覆旋转部分承受工作状态最大载荷时不会倾覆 中心轴枢：可根据工作中的水平力计算其径向轴承，而中心轴枢：可根据工作中的水平力计算其径向轴承，而其本身则需按第其本身则需按第ⅢⅢ类载荷组合验算受弯强度。

类载荷组合验算受弯强度 轮压：要计算最大和最小值，然后设计计算滚轮轮压：要计算最大和最小值，然后设计计算滚轮 ② ② 滚动轴承式滚动轴承式旋转支承装置：旋转支承装置： 一般选用成品给出的额定静容量一般选用成品给出的额定静容量 和单个滚动体许和单个滚动体许用正压力用正压力 ，两者关系为：，两者关系为： ，，n n为大轴承中为大轴承中滚动体个数滚动体个数 只需计算当量载荷：只需计算当量载荷：2021/5/2313式中：系数式中：系数 ，滚柱取，滚柱取2.5，滚珠取，滚珠取3.44；系数；系数 ，滚柱，滚柱取取4.1，滚珠取，滚珠取4.37 ——承受水平力的滚动体排数；承受水平力的滚动体排数； D ——滚动体滚道直径滚动体滚道直径 使得使得 即可，式中即可，式中f为选择系数，流动式起重机取为选择系数，流动式起重机取1～～1.15，塔式起重机取，塔式起重机取1.15～～1.3，抓斗起重机取，抓斗起重机取 。

二、旋转驱动装置二、旋转驱动装置 主要讲述电动机驱动的机械传动设计计算主要讲述电动机驱动的机械传动设计计算 1、确定回转阻力矩：、确定回转阻力矩：（（1））回转支承回转支承摩擦力阻力矩摩擦力阻力矩 ① ① 柱式回转柱式回转支承装置：支承装置：2021/5/2314● 水平滚轮引起的摩擦阻力矩：水平滚轮引起的摩擦阻力矩：式中：式中： ——所有滚轮轮压之和；所有滚轮轮压之和； f ——摩擦阻力系数，滚动轴承取摩擦阻力系数，滚动轴承取0.005～～0.008，，滑动轴承取滑动轴承取0.028～～0.032● 径向轴承引起的摩擦阻力矩：径向轴承引起的摩擦阻力矩：式中：式中： ——径向轴承摩擦系数，取径向轴承摩擦系数，取0.015～～0.02● 止推轴承引起的摩擦阻力矩：止推轴承引起的摩擦阻力矩：式中：式中： ——止推轴承摩擦系数，取止推轴承摩擦系数，取0.01～～0.015 ② ② 转盘式转盘式旋转支承装置：旋转支承装置：● 支承滚轮式：支承滚轮式：式中：式中： f f————当量摩擦系数，滑动轴承取当量摩擦系数，滑动轴承取0.020.02～～0.030.03，滚，滚动轴承取动轴承取0.0050.005～～0.010.01。

—— ——旋转部分总的重力旋转部分总的重力2021/5/2315● 滚动轴承式：滚动轴承式：式中：式中： —— ——滚动综合摩擦系数，滚动体为圆柱取滚动综合摩擦系数，滚动体为圆柱取0.010.01，滚，滚动体为圆球取动体为圆球取0.0060.006～～0.0080.008 —— ——全部滚动体上的总正压力，与载荷偏心距全部滚动体上的总正压力，与载荷偏心距有关：有关： 时，时， > > 时，时， ββ————滚动体与滚道的接触角；滚动体与滚道的接触角； （（2 2））旋转平台旋转平台倾斜引起的阻力矩倾斜引起的阻力矩 ：：2021/5/2316 由于在设计旋转部分时总是尽由于在设计旋转部分时总是尽量使其重心处于旋转中心上，即量使其重心处于旋转中心上，即 ，则：，则： 按实际可能发生的最大值按实际可能发生的最大值取，调平性能好的取取，调平性能好的取1°，否则，否则取取1.5°。

当当 ，倾斜阻力矩最大，，倾斜阻力矩最大，即：即： 当臂架从当臂架从 转到转到 时，时， 不断变化，与其不断变化，与其做功相等的阻力矩为：做功相等的阻力矩为：2021/5/2317（（3））风载荷风载荷造成的旋转阻力矩造成的旋转阻力矩 ：：式中：式中：q——计算风压，按不同计算目的取值计算风压，按不同计算目的取值 、、 和和 、、 分别为吊臂和其余回转部分的迎风面积分别为吊臂和其余回转部分的迎风面积及其形心到旋转中心的距离及其形心到旋转中心的距离 C——风力系数，通常取风力系数，通常取1.2 风阻力矩与转角风阻力矩与转角 有关，其最大值为：有关，其最大值为： 等效阻力矩：等效阻力矩：2021/5/2318（（4））惯性惯性阻力矩阻力矩 ：： 由两部分组成由两部分组成 ① ① 起重机起重机回转部分回转部分的惯性阻力矩：的惯性阻力矩：式中：式中： —— ——旋转角速度，旋转角速度， t —— t ——起动时间，取起动时间，取 —— ——起重机旋转部分的惯性起重机旋转部分的惯性矩，参照右图中逐个叠加。

矩，参照右图中逐个叠加 ② ② 回转驱动机构中回转驱动机构中回转零件回转零件的惯性的惯性阻力矩：阻力矩： 2021/5/2319式中：式中： ——电动机角速度；电动机角速度； ——电动机转子转动惯量；电动机转子转动惯量； ——传动机构的效率；传动机构的效率； ——将各轴转动惯量的折算系数将各轴转动惯量的折算系数则：则： ——机构总传动比，机构总传动比， 5））吊重偏摆吊重偏摆引起的阻力矩引起的阻力矩 ：： 偏摆一般用偏摆角表示，由偏摆角产生的水平力引起偏摆一般用偏摆角表示，由偏摆角产生的水平力引起的旋转阻力矩为：的旋转阻力矩为： 验算强度时，取验算强度时，取 ；； 计算疲劳时，取计算疲劳时，取 2021/5/2320 选电动机时，要用等效阻力矩：选电动机时，要用等效阻力矩： 各项阻力矩计算出来后，还应按不同情况进行载荷组合。

各项阻力矩计算出来后，还应按不同情况进行载荷组合2、电动机的选择：、电动机的选择： 根据根据ⅠⅠ类载荷组合初步计算：类载荷组合初步计算： ωω————起重机旋转角速度；起重机旋转角速度； ηη————整个旋转机构的传动效率整个旋转机构的传动效率 再按机构实际再按机构实际JCJC值，选值，选 的电动机，然后进行的电动机，然后进行过载、发热校验过载、发热校验 ● 过载过载校验：校验：2021/5/2321 H——系数，交流绕线式电动机取系数，交流绕线式电动机取1.55，交流鼠笼式电，交流鼠笼式电动机取动机取1.6，直流电动机取，直流电动机取1 m——整个旋转机构中电动机的个数整个旋转机构中电动机的个数 ——基准接电持续率下，电动机允许过载的倍数基准接电持续率下，电动机允许过载的倍数● 发热发热校验：用校验：用JCJC值查出允许输出功率值查出允许输出功率 ，使：，使： G G————稳态负载平均系数，一般工程起重机取稳态负载平均系数，一般工程起重机取0.50.5～～0.60.6。

● 验算验算起动时间起动时间：： 注意：此处用的是注意：此处用的是 ，故，故 和和 都要折算到电动都要折算到电动机轴上，也可全部折算到起重机旋转轴上机轴上，也可全部折算到起重机旋转轴上2021/5/2322 实际的起动时间在很大范围内变化，一般控制在实际的起动时间在很大范围内变化，一般控制在4 4～～10s10s3 3、减速器选择：、减速器选择： 按电动机起动功率和减速比选用按电动机起动功率和减速比选用 总传动比：总传动比： —— ——减速器传动比；减速器传动比； —— ——开式齿轮传动比，开式齿轮传动比， 4 4、制动器选择：、制动器选择： 采用常开式可调节的制动器，控制制动时间采用常开式可调节的制动器，控制制动时间≥4s≥4s —— ——制动器轴转速；制动器轴转速； —— ——电动机到制动器之间的效率；电动机到制动器之间的效率； —— ——旋转速度。

旋转速度2021/5/2323 可先确定可先确定 ，计算，计算 后选择制动器，也可先选择制后选择制动器，也可先选择制动器，然后验算动器，然后验算 5 5、极限转矩联轴器选择：、极限转矩联轴器选择： 一旦有超过最大转矩的载荷，联轴器呈打滑状态但极一旦有超过最大转矩的载荷，联轴器呈打滑状态但极限转矩不能选得过小，否则会使电动机和传动零部件在允许限转矩不能选得过小，否则会使电动机和传动零部件在允许的转矩下就打滑，机构能力得不到充分利用也不理想的转矩下就打滑，机构能力得不到充分利用也不理想 故要求：故要求： —— ——电动机额定输出转矩电动机额定输出转矩2021/5/2324部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！。