起重塔机顶升及回转支撑机构设计(7)

第4章 塔机的金属结构

查阅GB 11953-1989 钢板网可知走道上的钢板网尺寸如下表4-3：

表4- 3 钢板网尺寸

钢板网的厚度取2.5mm。

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四川理工学院毕业设计（论文）

第5章 塔机回转支撑机构

5.1回转支承

塔式起重机的回转运动，在于扩大机械的工作范围。当吊有物品的起重臂架绕塔机的回转中心作360度的回转时，就能使物品吊运到回转圆所及的范围以内。相比普通滚动轴承的，其尺寸大、转速慢、材料及热处理等制造工艺方面有很大差异、同时承受轴向力、径向力，还要承受较大的倾覆力矩等。 其基本形式如图5-1：

图5- 1 回转支承基本结构

5.1.1塔机回转支承的分类

回转支承装置在塔机中主要分两种： I：柱式回转支承

又分为转柱式（左）和定柱式（右）两种，图5-2：

图5- 2 转柱式和定柱式回转支承装置

对于转柱式，塔式起重机的起重臂架和平衡臂架均通过横梁装在转柱上，转柱安装在塔身顶部的中央，当转柱被驱动装置带动回转时，起重臂架和平衡臂架随之回转。转

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第4章 塔机回转支撑机构

柱式回转支承装置结构简单，制造方便，适用于起升高度和工作幅度以及起重量较大的塔式起重机。

对于定柱式，塔身顶部为定柱，塔帽罩在塔尖上，顶部设有径向止推轴承，塔帽下部设有由回转大齿圈形成的滚道，供装在塔顶井架上的支承滚轮沿滚道回转。当塔帽作360度回转时，装在其上的起重臂架及平衡臂架将随之一起回转。定柱式回转支承装置结构简单，制造方便，起重机回转部分的转动惯量小，自重和驱动功率较小，能使起重机的重心降低。

II：滚动轴承式回转支承

起重机回转部分固定在大轴承的回转座圈上，而大轴承的固定座圈则与底架或门座的顶面相固结。常用的滚动轴承式回转支承装置按滚动体形状和排列方式可分为下面四种结构，图5-3：

①单排四点接触球式回转支承（如a图）

它由两个座圈组成，其滚动体为圆球形，每个滚动体与滚道间呈四点接触，能同时承受轴向、径向力和倾覆力矩。适用于中小型塔式起重机。 ②双排球式回转支承（如b图）

它有三个座圈，采用开式装配，上下两排钢球采用不同直径以适应受力状况的差异。由于滚道接触压力角较大，因此能承受很大轴向载荷和倾覆力矩。适用于中型塔式起重机。

③单排交叉滚柱式回转支承（如c图）

它由两个座圈组成，其滚动体为圆柱形，相邻两滚动体的轴线呈交叉排列，接触压力角为45度。由于滚动体与滚道间是线接触，故承载能力高于单排钢球式。这种回转支承装置制造精度高，装配间隙小，安装精度要求较高，适用于中小型塔式起重机。 ④三排滚柱式回转支承（如d图）

它由三个座圈组成，上下及径向滚道各自分开。上下两排滚柱水平平行排列，承受轴向载荷和倾覆力矩，径向滚道垂直排列的滚柱承受径向载荷，是常用四种形式的回转支承中承载能力最大的一种，适用于回转支承直径较大的大吨位起重机。

图5- 3 滚动轴承式回转支承装置

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5.1.2回转支承的选用

由于滚动轴承式回转支承装置结构紧凑，垂直力、水平力、倾覆力矩可同时作用其上，是目前塔机采用最广泛的回转支承。由经验可知:相同外形尺寸的回转支承, 单排球式的承载能力高于交叉滚柱式和双排球式。在倾覆力矩160吨米载荷以下，选用单排球式回转支承其性价比高于三排柱式回转支承，为首选形式。当倾覆力矩高于160吨米时应该优先考虑选用三排柱式回转支承。

通过下面的计算可知，本次采用滚动轴承式回转支承装置中的单排四点接触球式回转支承。并且为了保证支承的正常工作，对固定座圈的机架要求有足够的刚度。 在国内，目前单排球式回转支承有3个系列的尺寸规格： HS系列，Q系列和01系列。

对于HS系列，其外形尺寸大，制造成本比相同的承载能力的Q系列和01系列回转支承高10％以上，同国外相同承载能力的回转支承相比差得更远；对于01系列，其安装螺栓孔数量多，比较合理，但是滚道参数存在不合理匹配（011.45.1400与 011.35.1400回转支承，其外形尺寸和安装尺寸完全相同，011.45.1400使用的是直径45mm钢球，而011.35.1400使用的是直径35mm钢球），在选用01系列单排球式回转支承应注意选择较大钢球的规格；对于Q系列，相同承载能力的回转支承的截面尺寸更紧凑，重量更轻，具有更好的性价比。选用01系列。 ⑴回转支承装置的计算载荷

图5- 4 作用在滚动轴承式回转支承上的载荷

如图5-4，作用在回转支承装置上载荷主要包括：起重臂架、平衡臂架、平衡重、塔顶部分的自重、最大额定起升载荷、风载荷、惯性载荷以及驱动小齿轮与大齿圈的啮合力（ 若回转机构有两个回转齿轮并成对布置，则此力互相抵消）等。这些力均可向回转中心简化成回转支承的计算载荷垂直力V、水平力H和力矩M 三部分。其大小分别为:

垂直力V=θ2FQ+Gb+G1+G3 （ 5-1） 水平力H=FW1+F1+FLb+FW2+Fshcosγ-FL1-FL3 （5-2）

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第5章 塔机的回转支撑机构

力矩

M=θ2FQR+GbLb+（F1+FWQ)hF+FW2hw2+FLbhLb-G1L1-FL1hL1-G3L3-FL3hL3 （5-3）

FQ——最大额度载荷 θ2——起升动载系数 F1——作用在重物上的离心力 FWQ——作用在重物上的风力 Gb——起重臂架的重力

G1——除去起重臂架和配重之外，其他回转部分的重力 G3——平衡重

FL1——G1质量引起的回转离心力 FL3——G3质量引起的回转离心力 FLb——起重臂架回转离心力

FW2——作用在塔机回转部分上的风载荷 γ——齿轮的螺旋角

Fsh——驱动小齿轮与大齿圈的啮合力，其大小为：

Tsh Fsh= D·

cosɑ （5-4） 其中Tsh——齿轮传递的扭矩 D——大齿圈的分度圆直径 ɑ——齿轮的压力角

每米方钢管的质量（公斤/米）：周长*壁厚*0.00785 边长和壁厚都以毫米为单位 每米碳钢管的质量（公斤/米）：（外径-壁厚）*壁厚*0.02466 根据上面的公式，计算起重臂的重力:

Gb=(2×80×4×5×0.00785×20+(89-7)×7×0.02466×19.4+(26.9-3.2)×3.2×0.02466×109.5)×9.8=9621.6N 加上电动机、小车估算值取11000N。

由经验可知，塔机质量分配大约如下：塔身大约为总质量的0.31-0.36，取72600N，转台占0.1，取22000N，臂架占0.05，配重臂架占0.065-0.07，取14740N，配重占0.34，取74800N。 则估算：

V=1.3×2000×9.8+11000+（24000+14740）+74800=150020N

塔机回转时，其部件质量和起升质量产生的回转离心力，在计算时取最不利的位置，并且取弹性振动载荷系数θ5为1。则估算（不计FW1和Fshcosγ，FW2以作用在标准节的风载荷替代）：

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