门座式起重机主起升机构的设计

陈亮

关键词：起重机、门座式起重机、起升机构设计、驱动装置、卷绕系统。

引言：

起重机械是起升、搬运、装卸物料及产品的机具，是国民生产各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可缺少的大型机械设备。起重机械对于提高各生产部门的机械化，缩短生产周期和降低生产成本，起着非常重要的作用。例如在工厂、矿山、港口、建筑工地、仓库等各生产部门中，都得到广泛地应用。

我国在发明和使用起重机械方面，历史悠久。早在奴隶社会的商朝时期，由于农业灌溉的需要，已创建了用于汲水的起重工具，这是由杠杆和取物装置构成的简单起重装置。随着我国生产制造业的发展和进步，起重机械制造业也得到了很大的发展和应用，起重机械领域也从无到有、有小到大逐步发展起来，不但产品的种类基本齐全，而且有了自己的系列和标准。不仅能生产小型轻巧的起重机械，还能生产吨位很大的，技术较先进的大型起重机。

起重机械可分为轻小型起重设备（千斤顶、葫芦，绞车等）、升降机（电梯、高炉升降机等），起重机三大类。起重机又可分为桥架类起重机和臂架类起重机两类。本文所研究的港口用起重机是臂架类门座式起重机，它是回转臂架安装在门形座架上的起重机，多用于港口装卸作业，或造船体与设备装配。

起重机的起升机构是起重机不可缺少的一个重要组成部分，它在起重作业过程中起着举足轻重的作用。

1起升机构的概述

1.1起升机构的组成与一般特性、作用

起重机的起升机构一般由取物装置、钢丝绳卷绕系统以及驱动装置和安全保护装置组成。

驱动装置包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。取物装置有吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具、挂梁等多种形式。安全保护装置有超负荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关等。

起升机构有内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动三种驱动方式。

电动机驱动方式是起升机构的主要驱动方式，交流电动机驱动能直接从电网取得电能，操作简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠，在电动机起升机构中被广泛应用。

它在起重作业中起着物品的上升与下降动作。

2起升机构驱动装置的设计

2.1起升机构驱动装置的布置方式的选择

吊钩起重机起升机构的驱动装置一般采用展开式布置，电动机通过封闭式标准两级减速器带动卷筒旋转。由于本文所设计的起重机用于港口装卸货物，所以采用的是吊钩起重机。因此起重机起升机构的驱动装置也采用展开式布置方式。图3-1为驱动装置的布置简图。

2.2起升机构驱动装置的变速方案的选择

许多场合，如装配作业中要求下降时能微动以便对准位置；如铸造车间，要求下降速度尽可能小以便合箱。在热处理车间，为了保证工艺过程进行淬火，要求起重机将工件迅速放入油池中；在港口，为了提高生产效率要求门座式起重机空钩快速下降。所有这些都要求起重机起升机构的工作速度可以调节。

常用的变速方法有机械变速，电气变速两种。根据起重机在港口作业实际情况，驱动装置的变速方案选电气变速。图3-2为起升机构的主电路电气控制图。本文所设计的起重机电气变速采用联动开关来控制主电路上KM1，KM2，KM3各对应接触器线圈的通电，从而来控制主电路中KM1，KM2，KM3常开触头的闭合。即控制主电路中串接的电阻是否接入电路，从而改变主电路中的电流，通过电流的大小来控制主电路电机的转速。

3起升钢丝绳卷绕系统的设计

3.1卷绕系统的卷绕方法的选取

卷绕系统是传动系统的组成部分，起着运动形式的转换作用。根据臂架式起重机的工作

特点，该起重机起升机构的起升钢丝绳选用的卷绕方法如图4-1所示

3.2滑轮组的选择

钢丝绳卷绕系统中，由绕有钢丝绳的定滑轮与动滑轮组成的系统称为滑轮组。在起升机构中它用来省力或变速（主要是减速）。

单联滑轮组的倍率等于悬挂物品的钢丝绳分支数；双联滑轮组的倍率等于悬挂物品钢丝绳分支数的一半。

4.3钢丝绳偏斜角选择原则

钢丝绳绕进或绕出滑轮与卷筒时，通常都要发生偏斜，此偏斜不能太大，否则钢丝绳会碰擦槽侧边或邻侧钢丝绳而引起钢丝绳擦伤甚至发生跳槽，设计时应控制钢丝绳最大偏斜角。

4.4卷筒与定滑轮相对位置的合理布置

在臂架式起重机中，如采用双联卷筒，卷筒与定滑轮之间可作成对称布置；如采用单联卷筒，由于钢丝绳全部放出与全部收进时，钢丝绳相对于定滑轮中心线的最大偏角α1与α2不相同。（如图4-3所示，α1＞α2），故卷筒中心与滑轮中心线应错开成不对称布置，即滑轮中心线应稍接近于卷筒末端（如图4-3的右端），使之符合下面的条件：

综上所述，初步确定选用传动比i=20，本文选用的是渐开线圆柱齿轮减速器ZQ型，初步确定减速器型号为ZQ-85-20-IV-CA，查书减速器设计手册P89表2-70得到它的高速轴许用功率为80kw，k=1.2，低速轴的短暂许用扭矩为111400N·m。其中Pn为电动机输入功率，Pn=55kw。带入式6-8，则通过计算80kw＞66kw，即[P]符合要求。

参考文献

[1]朱学敏.起重机械[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]张质文.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998.

[3]胡宗武，顾迪民.起重机设计计算[M].北京：北京科学技术出版社，1989.

[4]起重机设计手册编写组.起重机设计手册[M].北京：机械工业出版社，1980.