起重塔机顶升及回转支撑机构设计(3)

第2章 塔机零件

分支力臂增大，绕出分支力臂减少，要使滑轮旋转，必须增大绕出分支的拉力。 设两分支拉力拉力相差为W1,由平衡条件： S1(R+e1)=(S1+W1)(R-e2） （2-2） e1+e2 W1= R-e ·S1=λ·S1 2（2-3）

λ为钢丝绳僵性阻力系数，一般钢丝绳取λ=0.0055~0.006，S1为钢丝绳绕入分支张

力。

滑轮轴承摩擦阻力W2

滑轮轴承内的摩擦阻力

F是由钢丝绳对轴承产生的正压力引起的：

F= μ·N （2-4） 假定钢丝绳绕入和绕出端拉力近似相等为S1 ，忽略自重，则：

α N=2S1 ·sin2 （2-5） W2克服正压力N所引起的摩擦阻力矩： Dd W2 · =F· 22 （2-6） 推出： α2μdS1·sin2 2μdS1 W2 = =（2-7） DD 一般取包角α=180度，d为滑轮轴承直径。 可知总阻力：

2μd W=W1+W2=(λ+D ）S1=k·S1 （2-8）

k为滑轮阻力系数，一般滑动轴承为0.05，滚动轴承为0.02。

在实际计算中，为简便计算，对于所有的滑轮都取相同的效率。即：采用滑动轴承时η=0.96，采用滚动轴承时η=0.98。 2.2.2.2滑轮组

1滑轮组的种类、倍率、效率

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d=μ·N·2 =μ·2·S1·sinα2 d·2

第2章 塔机零件

滑轮组按构造形式可分为单联滑轮组和双联滑轮组。其中塔机采用带有导向滑轮的单联滑轮组。起升机构，变幅机构等采用的都是省力滑轮组。

悬挂物品钢丝绳分支数Z与引入卷筒的钢丝绳分支数之比称为滑轮组的倍率。对于

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四川理工学院毕业设计（论文）

单联滑轮组，倍率α等于承载分支数Z，于双联滑轮组，倍率α等于承载分支数Z的一半。

滑轮组的效率直接由表2-5、2-6查阅：

牵引绳由动滑轮引出：

表2- 5 钢丝绳滑轮组的效率

牵引绳由定滑轮引出：

表2- 6 钢丝绳滑轮组的效率

2.2.3卷筒

卷筒是卷绕和容纳钢丝绳的部件。通过对钢丝绳的收放，可把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并将原动机的回转运动变为直线运动。

卷筒的形式一般为圆柱形，特殊要求的也有圆锥形和曲线形。起重机主要采用圆柱形卷筒。按钢丝绳在卷筒上卷绕层数可分为单层卷绕卷筒和多层卷绕卷筒。其中单层卷绕卷筒通常切有螺旋形绳槽，槽节距比钢丝绳直径稍大。多层卷绕卷筒容绳量大。多采用不带螺旋槽的光面卷筒，卷筒两端带有侧板以防钢丝绳侧向滑移。

铸造卷筒一般采用不低于HT200的灰铸铁铸造，重要的卷筒不低于QT450-10的球墨铸铁铸造。铸钢卷筒较少采用。焊接卷筒主要用于大直径卷筒，多用Q235。小直径也可采用无缝钢管制造。

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第2章 塔机零件

本次设计选用铸造单层卷绕卷筒。 2.2.3.1确定卷筒的尺寸

卷筒的直径是卷筒最重要的尺寸，单层卷绕卷筒D为卷筒槽低尺寸，名义尺寸D： Dmin ≥h·d=18×12.5=225mm （2-8） 查阅JB/T 9006.1-1999 起重机用铸造卷筒 直径和槽形,选择直径D为250mm。槽形为标准槽形，如图2-2：

图2- 2 螺旋槽卷筒的槽尺寸

钢丝绳直径12.5mm，槽底半径R为7mm、极限偏差+0.20，P1=15.0mm，H1=5.0mm，R1=0.8mm。

单层卷绕有槽卷筒的长度计算Lz：

Lz=L0+L1+2L2 （ 2-9） L0是固定钢丝绳端头所需要的长度，L1是筒两端空余部分的长度，L2是卷筒上车螺旋绳槽部分的长度。推得：

Ha Lz=（πD +Z0)t+L1+2L2 （ 2-10）

1 上式中H是起重机最大起升高度mm，D1是卷筒的计算直径（钢丝绳截面中心距D+d），Z0是钢丝绳附加安全圈数，一般取1.5~3圈。a是倍率，由于本塔机起重量不大，选2倍率。则：

Lz=（30000×2）/（π×（250+12.5）)×15+3×15+2L2=1200mm 2.2.3.2卷筒壁厚的计算

卷筒壁厚先按照经验公式计算：

铸铁卷筒：δ=0.02D+（6~10) (2-11) 既，δ=0.02×250+8=13mm，注意对于铸铁卷筒δ>12mm，铸钢卷筒δ>15mm。

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2.2.3.3卷筒强度校核

要计算卷筒上的压应力，要在壁厚为δ的卷筒上取宽度为绳槽的节距t的圆环，然后将其切开。但是因为δ远远小于D，认为圆环截面上的正应力ζ是均匀分布的。

ζc·δ·t=Smax

Smax

则： ζc=δ·t ≤[ζc] (2-12) 式中 Smax为钢丝绳的最大拉力，N； t为绳槽节距；

δ

为卷筒壁厚；

ζb/5，ζb为抗压强度极限。

[ζc] 对于铸铁来说等于

由于最大起重重量为5T，则估算ζc=50000/（13×13）=295mpa，铸铁抗压能力约为490mpa。满足强度条件。

2.2.4吊钩

塔式起重机上主要使用锻造短柱单钩。吊钩除承受物品重量外，还要承受起升机构起动与制动时的冲击载荷作用，故要求制造吊钩的材料应有较高的机械强度与冲击韧性，以保证其不会发生突然断裂。其外形如图2-3。

1.吊钩的主要尺寸由钩孔直径D决定。对于单钩：

D≈（30~35）√Cp

上式中

Cp为额定起重量，2T。则D=32×√2=45mm。

其他尺寸

各个部分的比例：

h/D≈1.0~1.2、S≈0.75D、l1≈（2~2.5）h、l2≈0.5h 则：h=45mm、S=34mm、l1=100mm、l2=23mm。

吊钩底部的截面从等强度考虑应该比吊钩侧边截面小，但其工作时磨损较大，两个截面一般取相同尺寸。

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