毕业论文塔式起重机起升机构设计与制作【定稿】 29181.doc

南 阳 理 工 学 院 本科生毕业设计（论文） 学院（系）： 机械与汽车工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化学 生： 指导教师： 完成日期 2012 年 05 月南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）塔式起重机起升机构设计与制作Design and Manufacture of Hoisting Mechanism for Tower Crane 学 院（系）： 机械与汽车工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 指导教师（职称）： 评 阅 教 师： （讲师） 完 成 日 期： 2012年5月 南阳理工学院Nanyang Institute of Technology塔式起重机起升机构设计与制作机械设计制造及其自动化专业 摘 要 塔式起重机有利于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价，在高层作业和民用建筑领域被广泛应用。本课题所设计的是塔式起重机起升机构。本文根据使用要求完成起升机构的钢丝绳、滑轮组、卷筒、联轴器以及制动器的选择；依据驱动功率选择合理的电动机；依据两个不同速度输出要求进行合理的行星差动减速器设计。对减速器部分零件进行加工工艺编制，并进行实体加工。本课题设计的起升机构性能稳定，结构紧凑，并可实现一定速度范围内的无级变速。关键词 起升机构；行星差动传动；无级变速 Design and Manufacture of Hoisting Mechanism for Tower CraneMechanical Design, Manufacturing and Automation Major Abstract: The tower crane is conducive to increasing the construction progress, shorting the construction time and reducing the project costs, which have been used extensively in the high-level working and civil architecture field. This topic is related to the design on hoisting mechanism of tower crane. The wire rope, the pulleys, the drum, the clutch and the detent of hoisting mechanism are chosen according to the operating requirement; and the motor is chosen based on the drive power; and the planet differential speed reducer are designed based on the requirements of two speeds. The processes of reducer part are established, and the entity processing is completed. The hoisting mechanism has stable performance and compact structure, which can achieve the adjustable speed in a certain range. Key words: hoisting mechanism; planetary differential drive; adjustable speed 目 录1 绪论12塔式起重机的发展概括12.1 我国塔式起重机的发展与趋势22.2 制约我国工程机械发展的主要关键技术22.3 塔式起重机的组成32.4 塔式起重机的参数32.4.1 塔式起重机的主参数32.4.2 塔式起重机的基本参数33 塔式起重机起升机构设计方案43.1 塔式起重机起升机构的组成与工作原理43.1.1 起升机构的组成43.1.2 工作原理43.2 起升机构设计方案53.2.1 设计时给定的工作参数53.2.2 设计方案53.2.3 设计方案分析73.3 方案的主要涉及内容74起升机构电动机的选择74.1 起重机起升机构对电动机的要求74.2 电动机的选则84.2.1 电动机的绝缘等级84.2.2 电动机功率的计算85起升机构零部件的选择95.1 钢丝绳的选择95.1.1 钢丝绳的构造95.1.2 钢丝绳的直径：105.2 滑轮的选择105.2.1 滑轮分类及构成105.2.2 滑轮的直径105.3 卷筒的选择105.3.1 卷筒的种类115.3.2 多层卷筒尺寸的计算115.4 吊钩的选择125.5 联轴器的选择125.6 制动器的选择126行星减速器设计126.1 传动比分配136.2 齿轮传动设计136.2.1 行星差动齿轮传动设计136.2.2 低速就位时传动设计166.3 传动轴的设计176.3.1 减速器中间轴设计176.3.2 确定各传动轴的轴径及尺寸186.4 平键的选择196.5 轴承的选择197减速器附件的选择207.1 透视孔和视孔盖207.2 通气器207.3 油标207.4 放油孔和放油螺塞207.5 定位销208部分零部件加工工艺规程的编制20结论22参考文献23致谢241 绪论近年来，工程机械发展迅猛、持续火爆，其种类繁多，应用广泛。是国民经济发展中必不可少的物料搬运输送设备和工业安装设备。工程机械行业已发展成为机械工业十大行业之一。工程起重机是一种以间歇、重复工作方式，通过起重吊钩或其它吊具起升、下降，或升降与运输重物的机器设备。是国民经济各生产部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可缺少的重要设备，被广泛应用于各种物料的起重、运输、装卸和安装等作业中，对于加快施工与作业进度，降低施工与作业成本，提高工程质量等方面，起着非常重要的作用。本课题所涉及的塔式起重机起升机构是由电动机、减速器、联轴器、制动器、卷筒、钢丝绳、滑轮组及吊钩等零部件组成。电动机通过联轴器（和传动轴）与减速器的高速轴相连，减速器的低速轴带动卷筒，吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的钢丝、绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动传递给卷筒时，通过卷筒的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊挂在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。本课题所要做的是设计一种合理的变速机构。通过这个机构实现塔式起重机速度的改变，以达到其在速度波动范围大、启停平稳、自身重量限制、空间狭小的条件下正常工作的目的。同时学会一些常用机械产品标准件的应用与选取。2 塔式起重机的发展概括塔式起重机简称塔机，也称塔吊，起源于欧洲。因其工作效率高、适用范围广、回转范围大、起升高度大、操作方便以及安装与拆卸比较方便简单等特点，在建筑安装工程中得到了广泛的运用，并成为一种重要的施工机械。塔式起重机除用于工业与民用建筑外，还在电站建设、水利建设以及造船等部门也常有应用。据资料报道，目前生产塔机的国家有：德国、法国、意大利、英国、西班牙、丹麦、瑞典、波兰、捷克、匈牙利、俄罗斯、日本及澳大利亚等。另据资料显示，国外著名塔机生产商所生产的塔机多达600余种型号，拥有塔机最多的是德国和俄罗斯。进入21世纪，国外塔机技术发展呈现出以下特点：1组合塔机或模块塔机得到迅速发展 所谓组合塔机就是以塔身结构为核心，按结构和功能特点，将塔机分解为若干部分，并依据系列化和通用化要求，遵循模数制原理将各部分划分并设计成若干模块。依据参数要求，选用适当模数分组拼成具有不同技术性能特点的塔机以满足施工的具体要求。2一些超重型起重机相继问世近年来，因大功率电站、高坝、近海石油钻井平台、天然气钻井平台以及石化工业的发展需要，对重型、超重型塔机提出了更多更高的要求。如今，幅度7090、最大起重量5060、起升高度100300的塔机亦非罕见。3适应城市改建需要的城市塔机应运而生并得到发展城市闹区改造工程的特点是：场地狭窄、基地面积小；建筑密度大，道路交通阻塞，塔身回转障碍多；地质条件差，地下管道多等特点。为适应城市改造工程的特点，西方某些工厂率先推出400700级的城市塔机。德国把这种适应在闹市区施工学要的“城市改建塔机”也称为“见缝扎针塔机”或“经济建筑施工塔机”，简称为经济塔机。2.1 我国塔式起重机的发展与趋势Error! No bookmark name given.我国塔式起重机的生产与应用已有50多年的历史，经历了一个从测绘仿制到自主设计制造的过程。20世纪50年代，为满足国家经济建设的需要，引进了前苏联以及东欧一些国家的塔式起重机，并进行仿制，为以后的发展打下了坚实的基础，开启了我国起重机制造的开端，其功不可没。20世纪60年代，我国开始进入自行设计制造塔式起重机的阶段。1961年首先在北京试制成功了红旗II型塔式起重机，它也是我国最早自行设计的塔式起重机。从70年代起，由于建筑施工的需要，我国塔式起重机进入了技术提高、品种增多的新阶段。进入20世纪90年代以后，我国塔式起重机行业随着全国范围内建筑任务的增加而进入了一个新的发展时期，产量连年猛增，部分还出口到国外。全国塔式起重机的总拥有量也行20世纪50年代的几十台发展到2000年的大约6万台。至此，无论从生产规模、应用范围还是塔式起重机总装量来看，我国均堪称塔式起重机大国。2.2 制约我国工程机械发展的主要关键技术我国塔式起重机等工程机械产品的技术水平及核心技术已成为制约其竞争力提高的关键因素。与国际先进水平相比，我国工程机械产品的差距主要表现在产品使用可靠性能、整机寿命、外观质量及信息化技术水平上，这些差距集中反映在基础部件水平方面。具体来说，主要有动力换挡变速箱设计制造技术；湿式制动驱动桥设计制造技术；柱塞式液压马达、液压泵设计制造技术；回转支承设计制造技术；整体式多路阀设计制造技术；四轮一带研发制造技术；产品信息化技术以及现代集成制造技术等。2.3 塔式起重机的组成任何一台塔式起重机，不论其技术性能还是构造上有什么差异，其主要部分都是一样的，通常塔式起重机械由起升机构(使物品上下运动)、运行机构(使起重机械移动)、变幅机构和回转机构(使物品作水平移动)，再加上金属机构，动力装置，操纵控制及必要的辅助装置组合而成。 运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁。必须强调指出，由于塔式起重机属于事故多发性的机种之一，因此安全装置是塔式起重机必不可少的关键设备，其作用是避免由于操作失误或违章操作等招致的灾难性恶果。常用的安全装置有：起升高度限位器、起重量限制器、幅度指示器、起重力矩限制器、夹轨器、锚定装置以及各种行程限位开关等。2.4 塔式起重机的参数2.4.1 塔式起重机的主参数塔式起重机的主参数是工程起重力矩。所谓工程起重力矩是指起重臂为基本臂长时，最大幅度与相应额定起重量重力的乘积。以M表示，单位。起重力矩综合了起重量与幅度两个因素参数，所以能比较全面和确切地反映塔式起重机的起重能力。塔式起重机主参数系列见下表所示表2-1 塔式起重机主参数 公称起重力矩 1001602002503154005006308001000125016002000250031504000500063002.4.2 塔式起重机的基本参数塔式起重机的基本参数包括以下几个部分：1.幅度 塔式起重机空载时，其回转中心之吊钩中心垂涎的水平距离。表式起重机不移动时的工作范围，以R表示，单位。2.起升高度 空载时，对轨道塔式起重机，是以吊钩内最低点导轨顶面的距离；对其他形式起重机，则为吊钩内最低点道支撑面的距离。以H表示，单位。对于动臂起重机，当吊臂长度一定时，起升高度岁幅度的减少而增加。3.额定起升载荷 在规定幅度时的最大起升载荷，包括物品、去雾装置（雕梁、抓斗、起重电磁铁等）的重量。以FQ表示，单位。4.轴距 同一侧行走轮的轴心线或一组行走轮中心线之间的距离。单位。5.轮距 同一轴心线左右两个行走轮、轮胎或左右两侧行走轮之间或轮胎足中心径向平面间的距离。单位。6.起重机重量 包括平衡重、压重和整机重。以G表示，单位为。该参数是评价起重机的一个综合性能指标，它反映了起重机设计、制造和材料技术水平。7.尾部回转半径 回转中心至平衡重或平衡臂端部的最大距离。单位为。8.工作速度 主要包括起升速度、变幅速度、回转速度和行走速度。 图2-1塔式起重机示意图3 塔式起重机起升机构设计方案3.1 塔式起重机起升机构的组成与工作原理3.1.1 起升机构的组成实现重物升、降运动的机构称之为起升机构,塔式起重机的起升机构通常由电动机、减速器、联轴器、制动器、卷筒、钢丝绳、滑轮组及吊钩等零部件组成。根据这些零部件功能的不同可以分为驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置、制动器及其他安全装置。此外，起升机构还配备起重量限制器、上升极限位置限制器、排绳器等安全装置。3.1.2 工作原理塔式起重机起升机构的工作原理是：电动机通过联轴器和传动轴与减速器的高速轴相连，减速器的低速轴带动卷筒，吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的钢丝、绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动传递给卷筒时，通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊挂在其上的物料实现升降运动，至此，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动，以实现重物的起升、下降。机构停止工作时，重物依靠制动器刹住，悬停在空中。另外，制动器常处于常闭状态。3.2 起升机构设计方案3.2.1 设计时给定的工作参数60塔式起重机的主要参数表3-1 60塔式起重机主要参数起重量(t)起升高度(m)额定起升速度(m/min)低速就位速度(m/min)3160505680252.53.2.2 设计方案根据上表塔式起重机的主要设计参数，并依据塔式起重机起升机构的工作条件、工作空间以及所要实现的技术要求制定塔式起重机起升机构传动的设计方案。方案如下：方案1：双电机-双减速器传动 该结构为两套独立的电动机-减速器传动。当起重机以额定速度工作时启动主电机-减速器传动；当起重机以低速就位速度工作时停止主电机-减速器传动，改为微动电机-减速器传动。方案2：双电动机-行星联轴器传动1-主电动机 2-减速器 3-卷筒 4-制动器 5-行星联轴器 6-减速器 7-电动机图2-2 双电动机-行星联轴器简图该方案选用两个电动机及行星联轴器。通常情况下，由电动机1带动卷筒3工作，此时辅助电动机7被制动（即中心轮被抱死），制动器4松开，差动器5绕中心轮空转。低速就位时，主电动机1断电，相应于电动机1和7的制动器松开，制动器4则抱死5轮，辅助电动机7通电，通过减速器6及行星联轴器5得到减速。使用此种方法可得到相当于原速度1%的微动速度。方案3：双电机-行星差动减速器该方案可以根据电动机1、电动机2及行星差动减速器协同工作的情况实现四种不同的速度：（1）微速升降当需要微速升降时，主电机2断电，中心轮被制动，辅助电动机1接通电源，通过二级减速器带动内齿圈、行星轮和转臂使卷筒转动，可得微速升降速度。此时，该减速器是大传动比减速。（2）正常升降主电动机2接通，辅助电动机1断开并制动，主电动机2经过中心轮、转臂减速，卷筒便可以得到正常升降所需的转动速度。（3）最大升降速度主电动机2和辅助电动机1同时开动，且转向相同，经过差动传动后，卷筒便得到最大速度。 1-微动电机 2-主电机图2-3双电机-行星差动减速器简图（4）第四种速度主电动机2和辅助电动机1同时开通，但转向相反。经过差动传动后，卷筒便得到第四种速度。至此，该机构可以实现一定速度范围内的无级变速，即满足大传动比且改变范围宽的传动要求。3.2.3 设计方案分析方案1：两套电动机-减速器传动 占用空间过大，增加了重量及起重机成本，不利于生产，且不便于从微速升降到正常速度的快速转变。故放弃该方案。方案2：双电机-行星联轴器传动 对联轴器的结构设计要求精密，材料力学性能优良，且联轴器体积增大，占用大量空间，不便于起升机构零部件的空间布置。故放弃该方案。方案3：除减速器外，其它零部件均可依照国标进行选择，简化了设计过程，缩短了设计周期，同时提高了起升机构零部件的通用性，方便零部件的快速更换。行星差动齿轮减速器工作原理简单，便于实现。其主要由圆柱齿轮减速器和行星差动减速器组成，两者用内外齿轮圈连接，方便加工。且四种速度相互之间便于转换，有利于平稳传动，减少冲击，提高整个起升机构的使用寿命，能实现一定速度范围内的无级变速。故选用该方案设计塔式起重机的起升机构。3.3 方案的主要涉及内容1. 钢丝绳、滑轮组和卷筒的设计与选择；2. 主、辅电动机的选择；3. 制动器的选择；4. 齿轮的设计；5. 轴的设计；6. 轴承的组合设计；7. 联轴器的选择；8. 键的选择与校核；9. 减速器附件的选择。4 起升机构电动机的选择塔式起重机起升机构所选电动机选择的原则：根据机构工作级别、作业特点以及电动机的特性，同时满足正常工作和不过热的要求进行选择。电动机的选择主要指电动机的绝缘等级、额定功率、额定电压、额定转速、种类及型式、防护等级、工作制度、调速方式、接电持续率等项目的选择，而其中最重要的是电机的绝缘等级、工作制度、防护等级的选择和电机的功率计算。4.1 起重机起升机构对电动机的要求起重机起升机构的工作特点：反复短时运行，频繁起、制动和反转，经常过载，有较强的机械振动和冲击，工作环境多灰尘，且还有金属粉尘等。为满足起重机的工作要求，起重机用电动机与一般工业用电动机相比有如下特点：1起重机用电动机按断续周期性工作类型制造，通常用负载持续率(接电持续率)、接电次数和起重次数3个参数表述起重机电气设备的断续周期工作制状况，并作为选型的重要依据；2起重机用电动机具有较高的起动转矩和最大转矩(即过载能力)；3起重用电动机具有较小的转子转动惯量，转子的长径比较大；4起重用电动机最大安全转速超过额定转速的倍数较高，一般为同步转速的2.5倍；5起重机用电动机具有2种以上绝缘等级，分别使用在不同的环境温度下。4.2 电动机的选则4.2.1 电动机的绝缘等级电动机运行时，由于损耗产生热量，使电动机的温度升高。电动机允许达到的最高温度是由电动机使用的绝缘材料的耐热程度决定的，绝缘材料的耐热程度称为绝缘等级。不同的绝缘材料，其最高 境温度不尽相同。目前，我国生产的电机多采用E级和B级绝缘，发展趋势是采用F级和H级。由于允许温度是不同的，因此电动机常用的绝缘材料分为5 级绝缘，这样可以在一定的输出功率下，减轻电动机的绝缘等级。电动机的使用寿命主要是其绝缘材料决定的,当电动机的工作温度不超过其绝缘材料的最高允许温度时,绝缘材料的使用寿命可达20年左右,若超过最高允许温度时,则绝缘材料的使用寿命将大大缩短。由此可见,绝缘材料的最高允许温度是一台电动机带负载能力的限度,而电动机的额定功率正是这个限度的具体体现。4.2.2 电动机功率的计算电动机的额定功率是指在环境温度为40 以下电动机长期连续工作,其温度不超过绝缘材料最高允许温度时的最大输出功率。起升机构电动机在起重机械各机构电动机中工作最频繁,要求最高。在起升机构的电机选择中,正确选择电动机的功率有很大的意义。功率不足,电动机将过载运行,长期过载运行,会使电机过热而缩短其使用寿命,同时也会影响到起重机的生产率和在满载情况下起动的可靠性。功率过大,电动机的容量得不到充分利用,电动机经常处于轻载运行,效率过低,会使设备费和重量增加,并对机械的工作性能和零部件的强度产生有害影响。合理选择电动机功率的基本要求: 在给定的工作制(JC)和额定参数下,长期进行重复短暂的工作时,电动机的温升不超过允许数值,即不过热。在额定载荷下工作时可靠的起动(即起动时间合理)并在最大工作载荷作用下具有足够的过载能力(工作中不发生停车现象)。1.主电动机 电机的输出功率为： （4-1）其中为工作输出功率(KW) （4-2）其中Ff60000,，为工作机效率，查机械传动效率表，圆柱齿轮传动（7级）的传动效率取0.99，滚动轴承（球轴承，一对）传动效率取0.99，复合滑轮组传动效率取0.98，联轴器传动效率取0.995，卷筒传动效率取0.96。得P=30.35KW。因此选取电动机型号:YZR250M1 (JB/T10105-1999) 功率P=37KW 转速v=960r/min 输出轴D=702.辅助电动机电机的输出功率为： 其中为工作输出功率(KW) 其中Ff60000N,为工作机效率，查机械传动效率表，圆柱齿轮传动（7级）的传动效率取0.99，滚动轴承（球轴承，一对）传动效率取0.99，复合滑轮组传动效率取0.98，联轴器传动效率取0.995，卷筒传动效率取0.96。得P=3.4KW。因此选取电动机型号：Y2-160M1-8 (JB/T8680.2-1998)功率P=4KW 转速v=720r/min 5 起升机构零部件的选择5.1 钢丝绳的选择5.1.1 钢丝绳的构造 钢丝绳是由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。其特点是：承载能力大、自重轻、运动时平稳无噪声、适于高速传动。1.钢丝。钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。 2.绳芯。它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。 5.1.2 钢丝绳的直径：钢丝绳直径根据计算出的绳受最大工作拉力直接用公式求出 (5-1)式中d-钢丝绳最小直径，； c-选择系数，。依据机构工作级别M4，c值选取0.095；s-钢丝绳工作最大静拉力，。得d=23.27 取整24。因为起重机起升机构所用钢丝绳多选多股不扭转绳，故选择多股不扭转绳 d=24。5.2 滑轮的选择5.2.1 滑轮分类及构成 滑轮一般由带绳槽的轮缘、轮幅和轮毂组成。滑轮的槽形，由一个圆弧形的槽底与两个倾斜的侧壁组成。滑轮通常支承在固定的芯轴上，大多数采用滚动轴承，低速滑轮或均衡滑轮也可用滑动轴承。5.2.2 滑轮的直径 一般情况下，滑轮的直径不应当小于允许的最小值 (5-2) 式中 D-按钢丝绳中心计算的滑轮的最小卷绕直径，； h-与工作机构级别和钢丝正结构有关的系数， d-钢丝绳的直径。经计算得到滑轮直径D=432滑轮组是由一定数量的定滑轮和动滑轮以及穿绕的绳索组成，起升机构可以根据需要合理的布置滑轮组：当起重量Q=3t时，滑轮组倍率S=2;当起重量Q=6t时，滑轮组倍率S=4。5.3 卷筒的选择卷筒是用来卷绕钢丝绳的部件，它承载起升载荷，收放钢丝绳，实现取物装置的升降。5.3.1 卷筒的种类按筒体形状，可分为长轴卷筒和短轴卷筒。按制造方式，可分为铸造卷筒和焊接卷筒。按卷筒的筒体表面是否有绳槽，可分为光面和螺旋槽面卷筒。按钢丝绳在卷筒上卷绕的层数，可分为单层缠绕卷筒和多层缠绕卷筒。多层卷筒容量大，主要用于起升高度大，卷筒长度又受到限制的起升机构，采用尺寸较小的多层卷绕卷筒对于减少机构尺寸十分有利。多层卷绕的卷筒多采用不带螺旋槽的光面卷筒，卷筒两端必须带有侧板，以防止钢丝绳侧向滑动。侧板的高度应比最外层钢丝绳高出12.5d，但多层卷绕卷筒的钢丝绳所受到的挤压力大，相互间摩擦力大，钢丝绳寿命低，同时容易产生乱绳现象。此外，当卷绕层数较多时，绳索张力不变的情况下，卷筒的载荷力矩将随着卷筒上钢丝绳曾数的多少而变化，从而使机构载荷力矩不稳定。 按制作方式可分为铸造卷筒和焊接卷筒。铸造卷筒一般采用不低于HT200的灰铸铁，重要的卷筒可用不低于QT450-10的球墨铸铁。焊接卷筒主要用于大直径的卷筒，多采用Q235钢板弯成筒形焊接而成。焊接卷筒与铸造卷筒相比，自重大大减少，适用于单件生产。5.3.2 多层卷筒尺寸的计算1.卷筒直径卷筒的直径是卷筒尺寸中关键的尺寸，其计算公式如下式中 D-按钢丝绳中心计算的卷筒的最小卷绕直径，； h-与机构工作级别和钢丝绳有关的系数，根据机构工作级别M4，系数选取h=16； d-钢丝绳的直径；经计算得D=384,取D=4002.多层绕卷筒的长度筒面上钢丝绳的卷绕圈数计算公式如下 （5-3）式中 Z-直接缠绕在卷筒面上的钢丝绳数；H-起重机最大起升高度，； a-滑轮组倍率； -钢丝绳附加安全圈数，取3圈； D-卷筒直径，； d-钢丝绳的直径，； n-钢丝绳的卷绕层数，取n=4。计算得Z=52，则多层缠绕卷筒部分的长度为 （5-4）取总的绕绳长度即钢丝绳总长L=350 3.卷筒壁厚计算卷筒壁厚一般按照经验公式确定 （5-5）式中 -卷筒壁厚，； D-卷筒直径，。经计算得=15mm5.4 吊钩的选择吊钩是塔式起重机作业时最常用的吊物工具。它的优点是取物方便，工作安全可靠。吊钩分为单钩和双钩。单钩是一种比较常用的吊钩，它的构造简单，使用也较方便，但受力比较小。双钩主要用于起重量较大时，它受力均匀对称，特点能充分利用。塔式起重机上主要使用锻造锻铸单钩，叠片式吊钩主要用于大起重量的起重机。铸造吊钩的材料主要采用DG20钢。起重量较小的吊钩也可以采用DG20Mn或DG34CrMo;片式吊钩由若干厚度不小于20的20号或16Mn钢板铆接而成。塔式起重机中常采用T字形或梯形截面的锻造吊钩。通用吊钩已经标准化，本起升机构选用LYD4-M GB/T10051.5-1988。5.5 联轴器的选择根据联轴器所受转矩以及与之配合的轴径大小选择联轴器。1 连接主电动机与减速器 LTZ6带制动轮型联轴GB/T4323-1984；2 连接辅助电动机与减速器GCLD3鼓形齿式联轴器70×107 JB/T8854.1-1999。5.6 制动器的选择根据制动器的转矩及轴径选择。选用QPZ7启动盘式制动器 JB/ZQ4076-19976 行星减速器设计本机构设计方案示意图如下图所示，减速器与卷筒通过开式圆柱齿轮连接且该开式齿轮传动的传动比=2。图6-1 行星减速器传动结构简图6.1 传动比分配根据正常工作时辅助电动机断电，主电动机通电，电动机输入转速经过行星减速传动输出；低速就位时，主电动机断电，辅助电动机通电工作，电动机输入选择转速经过圆柱齿轮传动和行星减速传动减速后输出可以得到：正常起升时总传动比=960/80=12,其中 ， ，则 。低速就位时总传动比 ，则可以得到传动比，即，。6.2 齿轮传动设计6.2.1 行星差动齿轮传动设计1.选择齿轮类型、精度等级、材料、热处理及齿数（1）选择直齿圆柱齿轮（2）选择7级精度（3）太阳轮、行星轮选择20CrMnMo，渗碳淬火。太阳轮齿面硬度5660HRC；行星齿轮齿面硬度5256HRC。内齿圈齿面硬度选择42CrMo，齿面硬度230270HBW。（4）设定太阳轮齿数 ，则齿轮圈内啮合齿数，行星轮齿数2.按齿面接触强度设计由强度设计公式进行计算 （6-1）（1）试选载荷系数（2）选取齿宽系数（3）计算太阳轮传递的转距 （6-2） （4）查得材料的弹性影响系数（5）按齿面硬度太阳轮的接触疲劳强度；行星齿轮的接触疲劳强度极限（6）计算应力循环次数 （6-3） （7）取接触疲劳寿命系数;（8）计算接触疲劳许用应 取失效概率为1%，安全系数S=1。；（9）试计算太阳轮的分度圆直径，代入中较小的值=54.17（10）计算圆周速度v (6-4)（11）计算齿宽b (6-5)（12）计算齿宽与齿高之比模数 （6-6）齿高 （6-7） （13）计算有效载荷根据，7级精度，查得动载荷系数；直齿齿轮 ；查得使用系数；用插值法查得7级精度、太阳轮相对非对称布置时。，；故动载荷系数 （6-8）（14）按实际的载荷系数校正所计算得到的分度圆直径 （6-9）（15）计算模数3按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 （6-10）（1）查得太阳轮的弯曲疲劳强度极限；行星齿轮的弯曲强度极限 （2）取弯曲疲劳寿命系数,（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.3，则； （6-11）（4）计算载荷系数K (6-12)（5）查取齿形系数查得；（6）查取应力校正系数查得；（7）计算的大小并加以比较；太阳轮的值较大（8）设计计算 根据公式（6-10）得 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得到的模数m大于由齿面弯曲疲劳强度计算得到的模数值，且齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承受能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关。故选取模数m=4,太阳轮分度圆直径，则太阳轮齿数；齿轮圈内齿齿数；行星轮齿数。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，且做到了结构紧凑，传动合理。4几何尺寸计算（1） 分度圆直径 （6-13） （2） 中心距 （6-14） （3） 齿轮宽度 ；6.2.2 低速就位时传动设计本设计同上述设计过程一样，齿轮精度选取7级，硬齿面传动。齿轮e选用40Cr(调质)，齿面硬度4855HRC；齿轮d选用45钢，齿面硬度4050HRC；齿轮c选用40CrMnMo,齿面硬度600620HBW；齿轮圈选用42CrMo，齿面硬度530550HBW。齿轮f和齿轮g选用45钢具体参数如下：齿轮e： 齿轮d： 齿轮c： 齿轮圈： 齿轮f： 齿轮g： 中心距 ；。6.3 传动轴的设计为保证各个传动轴能够正常工作，通常应具备足够的强度和刚度，以及合理的结构，即保证轴上零件的准确定位和固定，便于加工和装配，同时有利于轴上各个零部件之间不产生影响，有利于满足轴上零件的散热要求。通常，对于一般用途的轴，设计时只考虑强度和结构方面的要求。对要求较高的回转精度轴，还应满足其刚度要求，对于高速转动的轴，除上述要求外，还需进行稳定性的校核。在本设计中，行星差动减速器中的五根轴只需满足强度和结构方面的要求即可。同样，卷筒轴也只需满足强度和结构方面的要求。6.3.1 减速器中间轴设计初步估算中间轴轴经：A值取107118，按公式 （6-15）考虑到轴上键槽削