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1、2021/5/231第八章第八章 回轉機構回轉機構 用于實現(xiàn)起重機回轉部分相對于不回轉部分作回轉運動。用于實現(xiàn)起重機回轉部分相對于不回轉部分作回轉運動。 作用：使已被起吊的重物繞起重機的垂直軸線作圓弧運作用：使已被起吊的重物繞起重機的垂直軸線作圓弧運動，以達到在水平面內運輸貨物的目的。動，以達到在水平面內運輸貨物的目的。 優(yōu)點：不需要龐大的軌道及其支承結構，運動阻力較小。優(yōu)點：不需要龐大的軌道及其支承結構，運動阻力較小。 缺點：構造比較復雜，移動范圍有限。缺點：構造比較復雜，移動范圍有限。 組成：回轉支承裝置和回轉驅動機構。組成：回轉支承裝置和回轉驅動機構。2021/5/232一、旋轉支承裝置
2、一、旋轉支承裝置 1 1、作用和種類、作用和種類 作用：作用： 將起重機回轉部分支持在非回轉部分上，保證回將起重機回轉部分支持在非回轉部分上，保證回轉部分有確定的運動，并承受回轉部分作用于其上的垂直轉部分有確定的運動，并承受回轉部分作用于其上的垂直力、水平力和傾覆力矩。力、水平力和傾覆力矩。 分類：柱式回轉支承裝置和轉盤式回轉支承裝置。（分類：柱式回轉支承裝置和轉盤式回轉支承裝置。（1 1）柱式柱式回轉支承裝置回轉支承裝置 主要由一根柱、兩個水平支承和一個垂直推力支承組主要由一根柱、兩個水平支承和一個垂直推力支承組成，有時也用一個向心推力支承來代替一個水平支承及垂直成，有時也用一個向心推力支承
3、來代替一個水平支承及垂直推力支承。根據(jù)柱是固定還是旋轉的，又可分為定柱式與轉推力支承。根據(jù)柱是固定還是旋轉的，又可分為定柱式與轉柱式兩類。柱式兩類。2021/5/233 定柱式定柱式回轉支承裝置回轉支承裝置 結構簡單，便于制造，回轉部結構簡單，便于制造，回轉部分轉動慣量小，自重小，驅動功率分轉動慣量小，自重小，驅動功率也小，還有利于降低起重機的重心。也小，還有利于降低起重機的重心。 特點：轉動部分有一個鐘形罩，特點：轉動部分有一個鐘形罩，起重機回轉部分通過空心的鐘形罩起重機回轉部分通過空心的鐘形罩套裝在定柱上，定柱牢固地安裝在套裝在定柱上，定柱牢固地安裝在非回轉部分上，定柱的上、下兩端非回轉部
4、分上，定柱的上、下兩端分別裝有上、下支座，并通過驅動分別裝有上、下支座，并通過驅動機構轉動鐘形罩來實現(xiàn)起重機的回機構轉動鐘形罩來實現(xiàn)起重機的回轉運動。轉運動。2021/5/234 轉柱式轉柱式回轉支承裝置回轉支承裝置 結構簡單，制造方便，適結構簡單，制造方便，適用于起升高度和工作幅度較大用于起升高度和工作幅度較大而起重機高度尺寸沒有嚴格限而起重機高度尺寸沒有嚴格限制的起重機上。制的起重機上。 特點：具有一根與回轉部特點：具有一根與回轉部分連成一體的轉柱，依靠上、分連成一體的轉柱，依靠上、下支座支承，并通過驅動裝置下支座支承，并通過驅動裝置來實現(xiàn)回轉運動。此時下支座來實現(xiàn)回轉運動。此時下支座既承
5、受垂直力，又承受水平力，既承受垂直力，又承受水平力，所以要由止推軸承和徑向軸承所以要由止推軸承和徑向軸承組成。組成。2021/5/235（2 2）轉盤式轉盤式回轉支承裝置回轉支承裝置 特點：沒有很長的柱子特點：沒有很長的柱子結構，起重機的回轉部分裝結構，起重機的回轉部分裝在一個大轉盤上，空間高度在一個大轉盤上，空間高度較小，轉盤通過滾輪、滾子、較小，轉盤通過滾輪、滾子、滾珠等滾動體支承于固定部滾珠等滾動體支承于固定部分上。分上。 一般分為支承滾輪式和一般分為支承滾輪式和滾動軸承式兩種。滾動軸承式兩種。 支承滾輪式支承滾輪式旋轉支承裝置旋轉支承裝置 特點：起重機回轉部分支承在由滾輪組成的三個或四
6、個特點：起重機回轉部分支承在由滾輪組成的三個或四個支點上。支點上。 2021/5/236 a a圖為少支承滾輪式，垂直力和傾覆力矩由滾輪承受，圖為少支承滾輪式，垂直力和傾覆力矩由滾輪承受，水平力由中心軸樞承受。當要求承載較大時，往往需增多滾水平力由中心軸樞承受。當要求承載較大時，往往需增多滾輪的數(shù)目，見輪的數(shù)目，見b b圖所示的多支承滾子夾套式，滾子布滿滾道圖所示的多支承滾子夾套式，滾子布滿滾道全周。全周。 滾動軸承式回轉支承裝置滾動軸承式回轉支承裝置 是一個擴大的滾動軸承，既承受水平力、垂直力，還能是一個擴大的滾動軸承，既承受水平力、垂直力，還能平衡傾覆力矩。優(yōu)點：結構緊湊；裝配與維護簡單，
7、密封及平衡傾覆力矩。優(yōu)點：結構緊湊；裝配與維護簡單，密封及潤滑條件好；軸向間隙小，工作平穩(wěn)，消除了大的沖擊；旋潤滑條件好；軸向間隙小，工作平穩(wěn)，消除了大的沖擊；旋轉阻力小，磨損小，壽命長。轉阻力小，磨損小，壽命長。2021/5/237 缺點：對材料和加工工藝要求高，成本較高；損壞后修缺點：對材料和加工工藝要求高，成本較高；損壞后修理不便；對與它連接的金屬結構的剛度有較高要求。理不便；對與它連接的金屬結構的剛度有較高要求。 根據(jù)滾動體形狀不同，分為滾球式和滾柱式，根據(jù)滾動根據(jù)滾動體形狀不同，分為滾球式和滾柱式，根據(jù)滾動體排數(shù)又可分為單排、雙排和三排等。體排數(shù)又可分為單排、雙排和三排等。a a圖為
8、單排四點接觸球圖為單排四點接觸球式，式，b b圖為雙排球式，圖為雙排球式，c c圖為單排交叉滾柱式，圖為單排交叉滾柱式，d d圖為三排滾柱圖為三排滾柱式。式。 （a a） （b b） （c c） （d d）2021/5/2382 2、設計計算、設計計算 先確定計算載荷，然后先確定計算載荷，然后再根據(jù)選定的具體結構形式再根據(jù)選定的具體結構形式進行計算。進行計算。（1 1）載荷載荷 作用在旋轉支承裝置上作用在旋轉支承裝置上的垂直力有吊臂自重的垂直力有吊臂自重 、配、配重重 、其它部分重量、其它部分重量 及及起升載荷起升載荷 ，還應考慮相應，還應考慮相應的動載影響；水平力有風載的動載影響；水平力有風
9、載荷荷 （重物上）和（重物上）和 （起重（起重機上），旋轉離心力機上），旋轉離心力 （重（重物上）和物上）和 （起重機上），（起重機上），12QMP Dai靜bG3G1GQP1W2W1P2P2021/5/239切向慣性力切向慣性力 （重物上）和（重物上）和 （起重機上）。設計時，會盡（起重機上）。設計時，會盡量將旋轉部分的重心靠近旋轉中心，即減小量將旋轉部分的重心靠近旋轉中心，即減小 和和 ，故，故和和 可忽略不計?？珊雎圆挥?。 外載荷可簡化為外載荷可簡化為4 4個力：沿旋轉中心線垂直向下的力個力：沿旋轉中心線垂直向下的力 ； ；水平力；水平力 ；繞回轉中心的力偶；繞回轉中心的力偶 ；作用于某
10、一鉛錘平面；作用于某一鉛錘平面的的力矩力矩 。其中。其中 由旋轉驅動機構電動機轉矩或制動器的制由旋轉驅動機構電動機轉矩或制動器的制動動力矩平衡，剩下的三個力由旋轉支承裝置平衡。力矩平衡，剩下的三個力由旋轉支承裝置平衡。 假設此三個力都作用在吊臂軸線所在平面，則：假設此三個力都作用在吊臂軸線所在平面，則： 超載系數(shù)，超載系數(shù)， ； 動態(tài)試驗動載系數(shù)，動態(tài)試驗動載系數(shù)， 。 1P2P2P2P2P2PPGTMT13PQbGkPGGG1133112QbbWMkP RG LG LG LPh Wh W hk61.1k66212HF121HFWWP2021/5/2310 吊臂自重吊臂自重 、配重、配重 、其
11、它旋轉質量引起的載荷、其它旋轉質量引起的載荷 ，在，在開始計算時未知，可參考已有資料進行初開始計算時未知，可參考已有資料進行初步估算，等設計大體完成后再根據(jù)實際自步估算，等設計大體完成后再根據(jù)實際自重精確驗算調整。重精確驗算調整。（2 2）柱式柱式回轉支承裝置回轉支承裝置 見右圖，由一個止推軸承承受垂直見右圖，由一個止推軸承承受垂直力力 ，用上、下支座的水平支承承受水，用上、下支座的水平支承承受水平力平力 和傾覆力矩和傾覆力矩 。由平衡條件，得。由平衡條件，得各支座反力：止推力：各支座反力：止推力： 徑向力：徑向力： 上、下支承間的距離。上、下支承間的距離。bG3G1GPGMPFG止hHFHM
12、FFh徑2021/5/2311 在柱直徑較大的支承處一般采用水平滾輪承受徑向力，在柱直徑較大的支承處一般采用水平滾輪承受徑向力，則水平滾輪所受正壓力：則水平滾輪所受正壓力： 有了支座反力后，就可以選擇標準軸承或自行設計軸承有了支座反力后，就可以選擇標準軸承或自行設計軸承了。水平滾輪根據(jù)其所受正壓力，利用接觸應力計算公式進了。水平滾輪根據(jù)其所受正壓力，利用接觸應力計算公式進行設計：線接觸行設計：線接觸 點接觸點接觸式中：式中：b接觸線的長度；接觸線的長度； r綜合曲率半徑，見下頁表中所示。綜合曲率半徑，見下頁表中所示。 許用線接觸應力；許用線接觸應力； 許用點接觸應力；許用點接觸應力；單位：單位
13、： 。當。當HB30時，時， ， 2cosNF徑190Nbr 線線點線22.5 HB線cHR2050cHR線22.5點線2N mm32860Nr 點點2021/5/23122021/5/2313（3）轉盤式轉盤式回轉支承裝置：回轉支承裝置： 支承滾輪式支承滾輪式回轉支承裝置：回轉支承裝置： 包括軌道直徑的確定、中心軸樞的設計和輪壓計算。包括軌道直徑的確定、中心軸樞的設計和輪壓計算。 軌道直徑：應保證在無需中心軸樞參與工作的情況下，軌道直徑：應保證在無需中心軸樞參與工作的情況下，旋轉部分承受工作狀態(tài)最大載荷時不會傾覆。旋轉部分承受工作狀態(tài)最大載荷時不會傾覆。 中心軸樞：可根據(jù)工作中的水平力計算其
14、徑向軸承，而中心軸樞：可根據(jù)工作中的水平力計算其徑向軸承，而其本身則需按第其本身則需按第類載荷組合驗算受彎強度。類載荷組合驗算受彎強度。 輪壓：要計算最大和最小值，然后設計計算滾輪。輪壓：要計算最大和最小值，然后設計計算滾輪。 滾動軸承式滾動軸承式旋轉支承裝置：旋轉支承裝置： 一般選用成品。給出的額定靜容量一般選用成品。給出的額定靜容量 和單個滾動體許和單個滾動體許用正壓力用正壓力 ，兩者關系為：，兩者關系為： ，n n為大軸承中為大軸承中滾動體個數(shù)。滾動體個數(shù)。 只需計算當量載荷：只需計算當量載荷：0CmaxN0maxCn NeqPHMCGKH iK M D2021/5/2314式中：系數(shù)式
15、中：系數(shù) ，滾柱取，滾柱取2.5，滾珠取，滾珠取3.44；系數(shù)；系數(shù) ，滾柱，滾柱取取4.1，滾珠取，滾珠取4.37。 承受水平力的滾動體排數(shù)；承受水平力的滾動體排數(shù)； D 滾動體滾道直徑。滾動體滾道直徑。 使得使得 即可，式中即可，式中f為選擇系數(shù)，流動式起重機取為選擇系數(shù)，流動式起重機取11.15，塔式起重機取，塔式起重機取1.151.3，抓斗起重機取，抓斗起重機取 。二、旋轉驅動裝置二、旋轉驅動裝置 主要講述電動機驅動的機械傳動設計計算。主要講述電動機驅動的機械傳動設計計算。 1、確定回轉阻力矩：、確定回轉阻力矩：（1）回轉支承回轉支承摩擦力阻力矩摩擦力阻力矩 柱式回轉柱式回轉支承裝置：
16、支承裝置：HK0eqCfCMKi1.31.5MMMMMM風阻摩傾慣擺M摩MMMM止平摩徑2021/5/2315 水平滾輪引起的摩擦阻力矩：水平滾輪引起的摩擦阻力矩：式中：式中： 所有滾輪輪壓之和；所有滾輪輪壓之和； f 摩擦阻力系數(shù)，滾動軸承取摩擦阻力系數(shù)，滾動軸承取0.0050.008，滑動軸承取滑動軸承取0.0280.032。 徑向軸承引起的摩擦阻力矩：徑向軸承引起的摩擦阻力矩：式中：式中： 徑向軸承摩擦系數(shù)，取徑向軸承摩擦系數(shù)，取0.0150.02。 止推軸承引起的摩擦阻力矩：止推軸承引起的摩擦阻力矩：式中：式中： 止推軸承摩擦系數(shù)，取止推軸承摩擦系數(shù)，取0.010.015。 轉盤式轉盤
17、式旋轉支承裝置：旋轉支承裝置： 支承滾輪式：支承滾輪式：式中：式中： f f當量摩擦系數(shù)，滑動軸承取當量摩擦系數(shù)，滑動軸承取0.020.020.030.03，滾，滾動軸承取動軸承取0.0050.0050.010.01。 旋轉部分總的重力。旋轉部分總的重力。2MfDP平P2MdF徑徑徑徑徑2MdF止止止止止/2PMfG D摩PG2021/5/2316 滾動軸承式：滾動軸承式：式中：式中： 滾動綜合摩擦系數(shù)，滾動體為圓柱取滾動綜合摩擦系數(shù)，滾動體為圓柱取0.010.01，滾，滾動體為圓球取動體為圓球取0.0060.0060.0080.008。 全部滾動體上的總正壓力，與載荷偏心距全部滾動體上的總正
18、壓力，與載荷偏心距有關：有關： 時，時， 時，時， 滾動體與滾道的接觸角；滾動體與滾道的接觸角； （2 2）旋轉平臺旋轉平臺傾斜引起的阻力矩傾斜引起的阻力矩 ：MDF摩FPMeG4De sin4cosPFGHe4D2222sin41sinsincosPMGK MHFD12cosPMDGK MM傾11sinsinsinsinQbMP RG rG L傾2021/5/2317 由于在設計旋轉部分時總是盡由于在設計旋轉部分時總是盡量使其重心處于旋轉中心上，即量使其重心處于旋轉中心上，即 ，則：，則： 按實際可能發(fā)生的最大值按實際可能發(fā)生的最大值取，調平性能好的取取，調平性能好的取1，否則，否則取取1.
19、5。 當當 ，傾斜阻力矩最大，傾斜阻力矩最大，即：即： 當臂架從當臂架從 轉到轉到 時，時， 不斷變化，與其不斷變化，與其做功相等的阻力矩為：做功相等的阻力矩為：maxsin0.0175QMP R傾11bG rG LsinsinQMP R傾90maxsin0.01750.0262QQMP RP R傾0M傾max00.64eqMMdM 傾傾2021/5/2318（3）風載荷風載荷造成的旋轉阻力矩造成的旋轉阻力矩 ：式中：式中：q計算風壓，按不同計算目的取值。計算風壓，按不同計算目的取值。 、 和和 、 分別為吊臂和其余回轉部分的迎風面積分別為吊臂和其余回轉部分的迎風面積及其形心到旋轉中心的距離。
20、及其形心到旋轉中心的距離。 C風力系數(shù)，通常取風力系數(shù)，通常取1.2。 風阻力矩與轉角風阻力矩與轉角 有關，其最大值為：有關，其最大值為： 等效阻力矩：等效阻力矩：M風11sinsinsinbMqC A rAL風bA1Ar1L2110111.2sin0.69IIbIIbqA rALdMqA rAL 風max111.2IIbMqA rAL風max2021/5/2319（4）慣性慣性阻力矩阻力矩 ： 由兩部分組成。由兩部分組成。 起重機起重機回轉部分回轉部分的慣性阻力矩：的慣性阻力矩：式中：式中： 旋轉角速度，旋轉角速度， t t 起動時間，取起動時間，取 起重機旋轉部分的慣性起重機旋轉部分的慣性
21、矩，參照右圖中逐個疊加。矩，參照右圖中逐個疊加。 回轉驅動機構中回轉驅動機構中回轉零件回轉零件的慣性的慣性阻力矩：阻力矩： M慣MJt慣1M慣9.55n410tsJ21 112KJMt慣2021/5/2320式中：式中： 電動機角速度；電動機角速度； 電動機轉子轉動慣量；電動機轉子轉動慣量； 傳動機構的效率；傳動機構的效率； 將各軸轉動慣量的折算系數(shù)。將各軸轉動慣量的折算系數(shù)。則：則： 機構總傳動比，機構總傳動比， 。（5）吊重偏擺吊重偏擺引起的阻力矩引起的阻力矩 ： 偏擺一般用偏擺角表示，由偏擺角產生的水平力引起偏擺一般用偏擺角表示，由偏擺角產生的水平力引起的旋轉阻力矩為：的旋轉阻力矩為：
22、驗算強度時，取驗算強度時，取 ； 計算疲勞時，取計算疲勞時，取 。11J1K221 11 1129.55Ji KJJi KJnMMMtt 慣慣慣i1i M擺sinsinQMPR擺sinQIIMRP擺maxsinQIMRP擺2021/5/2321 選電動機時，要用等效阻力矩：選電動機時，要用等效阻力矩： 各項阻力矩計算出來后，還應按不同情況進行載荷組合。各項阻力矩計算出來后，還應按不同情況進行載荷組合。2、電動機的選擇：、電動機的選擇： 根據(jù)根據(jù)類載荷組合初步計算：類載荷組合初步計算： 起重機旋轉角速度；起重機旋轉角速度； 整個旋轉機構的傳動效率。整個旋轉機構的傳動效率。 再按機構實際再按機構實
23、際JCJC值，選值，選 的電動機，然后進行的電動機，然后進行過載、發(fā)熱校驗。過載、發(fā)熱校驗。 過載過載校驗：校驗：00.64sinQIMdMRP擺eqeNM阻eqeqeqMMMMM風阻摩傾擺1.2eNN1/nmNHMm 阻2021/5/2322 H系數(shù)，交流繞線式電動機取系數(shù)，交流繞線式電動機取1.55，交流鼠籠式電，交流鼠籠式電動機取動機取1.6，直流電動機取，直流電動機取1。 m整個旋轉機構中電動機的個數(shù)。整個旋轉機構中電動機的個數(shù)。 基準接電持續(xù)率下，電動機允許過載的倍數(shù)?；鶞式与姵掷m(xù)率下，電動機允許過載的倍數(shù)。 發(fā)熱發(fā)熱校驗：用校驗：用JCJC值查出允許輸出功率值查出允許輸出功率 ，使
24、：，使： G G穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)，一般工程起重機取穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)，一般工程起重機取0.50.50.60.6。 驗算驗算起動時間起動時間： 注意：此處用的是注意：此處用的是 ，故，故 和和 都要折算到電動都要折算到電動機軸上，也可全部折算到起重機旋轉軸上。機軸上，也可全部折算到起重機旋轉軸上。mmax1maxeqMMMMMM風阻摩傾擺慣0N02/sNNGM 阻2eqeqMMMM風阻摩傾 / 9.55tJ nMM起電起靜maxmaxeqMMMMM風靜摩傾擺n電M靜 J2021/5/2323 實際的起動時間在很大范圍內變化，一般控制在實際的起動時間在很大范圍內變化，一般控制在4 410s10s。3
25、 3、減速器選擇：、減速器選擇： 按電動機起動功率和減速比選用。按電動機起動功率和減速比選用。 總傳動比：總傳動比： 減速器傳動比；減速器傳動比； 開式齒輪傳動比，開式齒輪傳動比， 。4 4、制動器選擇：、制動器選擇： 采用常開式可調節(jié)的制動器，控制制動時間采用常開式可調節(jié)的制動器，控制制動時間4s4s。 制動器軸轉速；制動器軸轉速； 電動機到制動器之間的效率；電動機到制動器之間的效率； 旋轉速度。旋轉速度。1 2innii電1i2i221izz2maxmax1119.55eqBBBMMMMMnKJ nMnt n風傾擺慣摩電制Bn1n2021/5/2324 可先確定可先確定 ，計算，計算 后選
26、擇制動器，也可先選擇制后選擇制動器，也可先選擇制動器，然后驗算動器，然后驗算 。5 5、極限轉矩聯(lián)軸器選擇：、極限轉矩聯(lián)軸器選擇： 一旦有超過最大轉矩的載荷，聯(lián)軸器呈打滑狀態(tài)。但極一旦有超過最大轉矩的載荷，聯(lián)軸器呈打滑狀態(tài)。但極限轉矩不能選得過小，否則會使電動機和傳動零部件在允許限轉矩不能選得過小，否則會使電動機和傳動零部件在允許的轉矩下就打滑，機構能力得不到充分利用也不理想。的轉矩下就打滑，機構能力得不到充分利用也不理想。 故要求：故要求： 電動機額定輸出轉矩。電動機額定輸出轉矩。t制BMt制max11.1/9.55/LLLMMKJ nnn電電maxmnMMnM部分資料從網絡收集整理而來，供大家參考，感謝您的關注！
第八章-旋轉機構
