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第3章 起升小车的设计

12.5t×22.8m桥式起重机的设计计算依据文献[5]和文献[6]的有关规定和公式计算。主要计算公式及计算结果如下：

技术参数：

结构形式：半自动控制12.5t×22.2m垃圾抓斗起重机

生产率：12000吨/日/台 起重量：12.5吨（包括抓斗） 工作级别：A8 跨度：22.8m 抓斗容积：8m3 抓斗自重：5380kg 起升速度：50m/min(上升) / 60m/min(下降) 小车运行速度：50m/min

起重机供电：三相交流 380V 50HZ

大车轮压为：145KN 单机装机容量：150Kw 小车轨距：2.5m

3.1 起升机构计算

按照文献[6]的有关规定和步骤计算电动机，制动器；钢丝绳，减速器和联轴器等零部件。 3.1.1 钢丝绳

1、钢丝绳的特性

钢丝绳是广泛应用于起重机中的挠性构件。它具有承载能力大，卷绕性好，运动平稳无噪音、极少突然断裂、工作可靠等优点。

2、钢丝绳的种类和应用

起重机使用圆形截面的钢丝绳，绳股截面也多是圆形。

按钢丝绳股内相邻层钢丝的接触状态，分点接触、线接触和面接触。

线接触钢丝绳在起重机中应用最广，线接触钢丝绳分三种类型：外粗型、粗细型、密集型。

按钢丝绳捻绕次数，有单捻和双捻之分。

由若干根圆形钢丝按螺旋状捻绕而成的单绕钢丝绳，刚性大，表面不光滑，在起重机上仅用作固定张紧绳。用异形截面钢丝可以捻制成封闭绳，绳的表面光滑，能承受横向载荷，常用作缆式起重机和架空索道的承载绳。

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双绕钢丝绳是先由钢丝绕成股，再由股绕成绳。由于强度高，挠性好，在起重机上广泛使用。

双绕钢丝绳按外层绳股的捻绕方向分为右旋和左旋；按绳股和股中钢丝的捻绕方向相同或相反而分为同向捻（钢丝与股的捻绕方向一致）和交互捻（钢丝与股的捻绕方向相反）。

交互捻钢丝绳是常用的型式，由于这里绳与股的扭转趋势相反，互相抵消，没有扭转打结的趋势，使用方便。

同向捻钢丝绳的挠性与寿命较好，但由于有强烈的扭转趋势，容易打结，只能用于经常保持张紧的地方，通常用于牵引式运行小车的牵引绳，不易用于起升绳。

按绳芯的材料分有机芯、石棉纤维芯和金属芯三种。

用浸透油脂的麻绳作有机芯，有利于防止钢丝绳锈蚀，减少钢丝绳的磨损，双绕钢丝绳一般采用有机芯。石棉纤维芯和金属芯钢丝绳是用于高温车间，金属芯钢丝绳能承受较大的横向挤压力，可在多层绕卷筒上使用。

按钢丝表面情况分光面和镀锌钢丝绳。

在室内或一般工作环境中大都使用光面钢丝绳。镀锌钢丝绳适于在潮湿环境或有酸性侵蚀的地方工作。

按照钢丝绳自行扭转的程度分扭转松散钢丝绳（如钢丝绳端不捆扎，或将钢丝绳切断，绳中的股丝会自行松散），轻微扭转钢丝绳（多层多股，相邻层股的捻向相反）和不扭转钢丝绳（在捻制钢丝绳之前，将钢丝预先成型，加工成在绳中的形态，钢丝内应力小，不扭转打结，挠性好，寿命长，较一般钢丝绳可提高寿命50%）。在起升高度大、承载分支数少的场合推荐使用轻微扭转或不扭转钢丝绳。

关于钢丝绳直径的计算：

d?CS?0.134?31250?22mm (3.1)

式中： C — 选择系数。由文献[6]表3-1-2查得C=0.134； S — 钢丝绳最大工作静拉力；

Q125000S???31250N

44Q采用双联卷筒四吊方式，故S?。

4纤维芯具有较高挠性和弹性，不能耐高温，不能承受横向压力。

垃圾仓环境恶劣，镀锌钢丝绳抗腐蚀能力强，适于在潮湿环境或有酸性腐蚀的地方工作。

钢丝绳型号：22 ZAA 6×19W+FC—1770。

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确定钢丝绳最大静拉力S=31250N。 3.1.2 电动机

1、计算电动机的静功率

Pj?Qv125000?50??116Kw (3.2) 1000?1000?0.9?60式中： Pj — 稳态平均功率；

Q,v — 起升负载及起升速度； η — 机构总效率，对于抓斗式η=0.9。

2、选择电动机功率

Pj?GQv?0.8?116?92.8Kw (3.3) 1000?式中： G — 稳态负载平均系数。

按此功率选择JC值和CZ值一致的电动机功率。

起重机起升机构的接电持续率JC值和稳态负载平均系数G ，可查文献[6]表2－2－5和表2－2－6选取。JC=40%，G=0.8， CZ=450 。

起升电动机当机构工作级别低、JC值小、CZ值小，电机容量由过载能力决定；反之，取决于发热校验。

3、电动机过载能力校验

Pn?HQv? (3.4) u?m1000?式中： Pn ― 在基准接电持续率时的电动机额定功率；

u ― 电动机台数；

λm― 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（试验载荷为额定载

荷的1.25倍）的系数，绕线异步电动机取2.1；笼型异步电动机取2.2；直流电动机取1.4 。

2.1125000?50??97.2Kw 2.51000?0.9?604、电动机的发热验算

Pn?起重机设计规范中列出了绕线型异步电动机的发热校验方法，没有涉及直流电动机、笼型异步电动机的发热校验。这主要由于电机厂已提供计算YZR系列绕线型异步电动机S4、S5工作方式下输出容量的全套原始数据，进而以计算出S4、S5时，电

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机额定输出功率，因而可用相应的发热校验方法。

Ps?GVqPQ1000m???0.8?52.85?125000?97.87Kw?P (3.5)

1000?0.9?60式中： Ps―稳态平均功率（Kw）；

G―稳态负载平均系数，一般取文献[6]表5-1-37所列值； 其余符号同式（3.4）。 5、变频调速三相异步电动机特点

YZPF型电动机能与国内外各种变频装置相配套，构成交流变频调速系统，电动机安装尺寸与同机座号的YZR2系列三相异步电动机一致，互换性强。具有较大的过载能力和较高的机械强度，特别适合那些短时断续运转，频繁起动和制动及正反转，用过负荷及显著震动与冲击的起重机械与冶金辅助机械设备的变频调速传动系统中。 电动机选用YZPF315M2—6。 3.1.3 减速器

QY型系列减速器包括QYS型（三支点）和QYD型（底座式）两个系列起重机用硬齿面减速器。他有三级，四级和三四级结合型三种。

此减速器主要用于起重机各有关机构，也可用于运输，冶金，矿山，化工及轻工等机械设备的传动中，其工作条件为：

1）齿轮圆周速度不大于20m/s； 2）高速轴转速不大于1500r/min； 3）工作环境温度为-40℃～+40℃； 4）可正反两向运转。 1、减速器传动比

起升机构传动比i0按公式计算：

i0?n990??39.6 (3.6) nt25.0式中： n — 电动机额定转速；

nt — 卷筒转速；

nt?60mv50??25.0r/min； ?D03.14?0.65m—减速器的个数；

D0—卷筒初选直径。

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