第八章 旋转机构

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章,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。,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。,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。,组成：回转支承装置和回转驱动机构。,一、旋转支承装置,1,、作用和种类,作用：,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,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。（,1,）,柱式,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,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,柱式两类。,定柱式,回转支承装置,结构简单，便于制造，回转部,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。,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,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,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,转运动。,转柱式,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较大,而起重机高度尺寸没有严格限,制的起重机上。,特点：具有一根与回转部,分连成一体的转柱，依靠上、,下支座支承，并通过驱动装置,来实现回转运动。此时下支座,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,组成。,（,2,）,转盘式,回转支承装置,特点：没有很长的柱子,结构，起重机的回转部分装,在一个大转盘上，空间高度,较小，转盘通过滚轮、滚子、,滚珠等滚动体支承于固定部,分上。,一般分为支承滚轮式和,滚动轴承式两种。,支承滚轮式,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,支点上。,a,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,轮的数目，见,b,图所示的多支承滚子夹套式，滚子布满滚道,全周。,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,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,转阻力小，磨损小，寿命长。,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,。,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。,a,图为单排四点接触球,式，,b,图为双排球式，,c,图为单排交叉滚柱式，,d,图为三排滚柱,式。,（,a,）（,b,）,（,c,）（,d,）,2,、设计计算,先确定计算载荷，然后,再根据选定的具体结构形式,进行计算。,（,1,）,载荷,作用在旋转支承装置上,的垂直力有吊臂自重 、配,重 、其它部分重量 及,起升载荷 ，还应考虑相应,的动载影响；水平力有风载,荷 （重物上）和 （起重,机上），旋转离心力,（重,物上）和 （起重机上），,切向惯性力,（重物上）和 （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 和 ，故,和 可忽略不计。,外载荷可简化为,4,个力：沿旋转中心线垂直向下的力 ；,；水平力 ；绕回转中心的力偶 ；作用于某一铅锤平面的,力矩 。其中 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。,假设此三个力都作用在吊臂轴线所在平面，则：,超载系数，；,动态试验动载系数，。,吊臂自重 、配重 、其它旋转质量引起的载荷 ，在,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,重精确验算调整。,（,2,）,柱式,回转支承装置,见右图，由一个止推轴承承受垂直,力 ，用上、下支座的水平支承承受水,平力 和倾覆力矩 。由平衡条件，得,各支座反力：止推力：,径向力：,上、下支承间的距离。,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：,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,行设计：线接触,点接触,式中：,b,接触线的长度；,r,综合曲率半径，见下页表中所示。,许用线接触应力；,许用点接触应力；,单位：。当,HB,30,时，,（,3,）,转盘式,回转支承装置：,支承滚轮式,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。,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。,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,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。,滚动轴承式,旋转支承装置：,一般选用成品。给出的额定静容量 和单个滚动体许,用正压力 ，两者关系为：，,n,为大轴承中,滚动体个数。,只需计算当量载荷：,式中：系数 ，滚柱取,2.5,，滚珠取,3.44,；系数 ，滚柱,取,4.1,，滚珠取,4.37,。,承受水平力的滚动体排数；,D,滚动体滚道直径。,使得 即可，式中,f,为选择系数，流动式起重机取,1,1.15,，塔式起重机取,1.15,1.3,，抓斗起重机取 。,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。,1,、确定回转阻力矩：,（,1,）,回转支承,摩擦力阻力矩,柱式回转,支承装置：,水平滚轮引起的摩擦阻力矩：,式中：,所有滚轮轮压之和；,f,摩擦阻力系数，滚动轴承取,0.005,0.008,，,滑动轴承取,0.028,0.032,。,径向轴承引起的摩擦阻力矩：,式中：,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：,式中：,止推轴承摩擦系数，取,0.01,0.015,。,转盘式,旋转支承装置：,支承滚轮式：,式中：,f,当量摩擦系数，滑动轴承取,0.02,0.03,，滚,动轴承取,0.005,0.01,。,旋转部分总的重力。,滚动轴承式：,式中：,滚动综合摩擦系数，滚动体为圆柱取,0.01,，滚,动体为圆球取,0.006,0.008,。,全部滚动体上的总正压力，与载荷偏心距,有关：时，,时，,滚动体与滚道的接触角；,（,2,）,旋转平台,倾斜引起的阻力矩 ：,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,，则：,按实际可能发生的最大值,取，调平性能好的取,1,，否则,取,1.5,。,当 ，倾斜阻力矩最大，,即：,当臂架从 转到 时，不断变化，与其,做功相等的阻力矩为：,（,3,）,风载荷,造成的旋转阻力矩 ：,式中：,q,计算风压，按不同计算目的取值。,、和 、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。,C,风力系数，通常取,1.2,。,风阻力矩与转角 有关，其最大值为：,等效阻力矩：,（,4,）,惯性,阻力矩 ：,由两部分组成。,起重机,回转部分,的惯性阻力矩：,式中：,旋转角速度，,t,起动时间，取,起重机旋转部分的惯性,矩，参照右图中逐个叠加。,回转驱动机构中,回转零件,的惯性,阻力矩：,式中：,电动机角速度；,电动机转子转动惯量；,传动机构的效率；,将各轴转动惯量的折算系数。,则：,机构总传动比，。,（,5,）,吊重偏摆,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,的旋转阻力矩为：,验算强度时，取 ；,计算疲劳时，取 。,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。,2,、电动机的选择：,根据,类载荷组合初步计算：,起重机旋转角速度；,整个旋转机构的传动效率。,再按机构实际,JC,值，选 的电动机，然后进行,过载、发热校验。,过载,校验：,H,系数，交流绕线式电动机取,1.55,，交流鼠笼式电,动机取,1.6,，直流电动机取,1,。,m,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。,发热,校验：用,JC,值查出允许输出功率 ，使：,G,稳态负载平均系数，一般工程起重机取,0.5,0.6,。,验算,起动时间,：,注意：此处用的是 ，故 和 都要折算到电动,机轴上，也可全部折算到起重机旋转轴上。,实际的起动时间在很大范围内变化，一般控制在,4,10s,。,3,、减速器选择：,按电动机起动功率和减速比选用。,总传动比：,减速器传动比；,开式齿轮传动比，。,4,、制动器选择：,采用常开式可调节的制动器，控制制动时间,4s,。,制动器轴转速；,电动机到制动器之间的效率；,旋转速度。,可先确定 ，计算 后选择制动器，也可先选择制,动器，然后验算 。,5,、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,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。,故要求：,电动机额定输出转矩。,