第2章 小车副起升机构计算
确定传动方案选择滑轮组和吊钩组
按照构造宜紧凑的原则，决定采用下图的传动方案。如图图2-1所示，采用了单联
滑轮组.按Q=5t ，取滑轮组倍率h i =2，因而承载绳分支数为 Z=4。0G
吊具自重载荷，其
自重为：G=%?q P
=?=4kN
图2-1 副起升机构简图
选择钢丝绳
若滑轮组采用滚动轴承， 当h i
=2，查表得滑轮组效率
h
=，钢丝绳所受最大拉力：
kN x i Q G S h 88.1297
.04198
.049h h 0max =??+=??+=
按下式计算钢丝绳直径d ：
d=c ?
max S =?88.12=10.895mm
c: 选择系数，单位mm/N ，选用钢丝绳b σ
=1850N/mm 2，根据M5及b σ查表得c
值为。
选不松散瓦林吞型钢丝绳直径d=10mm ， 其标记为6W(19)-10-185-I-光-右顺(GB1102-74)。
确定卷筒尺寸并验算强度
卷筒直径：
卷筒和滑轮的最小卷绕直径0
D ：
m in
0D ≥h ?d
式中h 表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数； 查表得：卷筒1h =18；滑轮2h =20
卷筒最小卷绕直径
m in 0D =1h ?
d=18?20=360 滑轮最小卷绕直径m in 0D
=2h ?d=20?20=400 考虑起升机构布置及卷筒总长度不宜太长，滑轮直径和卷筒直径一致取D=400㎜。
卷筒长度：L=1500mm
卷筒壁厚δ=+(6~10)=[?+(6~10)]mm=14~18mm ，取δ=18mm ，应进行卷筒壁的压
力计算。 卷筒转速
0D mv n n t π=
=41
.014.35.194??r/min=60r/min 。
计算起升静功率
η100060)(0?+=n j v G Q P =894
.010*******.19)98.049(3
????+=
式中η起升时总机械效率2
99.094.097.0??==t l ch z ηηηηη=
z η为滑轮组效率取；ch η为传动机构机械效率取；t η为卷筒轴承效率取；l η连轴器效率取。
初选电动机
JC
P ≥G
j P =?
式中
：在JC 值时的功率，单位为KW ；
G ：均系稳态负载平数,根据电动机型号和JC 值查表得G=。
选用电动机型号为YZR180L-6，JC P
=17KW ，JC n =955r/min ，最大转矩允许过载倍数λm=；飞轮转矩GD 2=。
电动机转速)]9551000(1717
.18[1000)(00-?-=--=JC JC j
d n n P P n n =min 式中d n :在起升载荷Q
P =作用下电动机转速；
n :电动机同步转速；
JC P ,
JC
n :是电动机在JC 值时额定功率和额定转速。
选用减速器
2.6.1 初选减速器
减速器总传动比：609
.951=
=
i d n n i =取实际速比i =16。 起升机构减速器按静功率j P 选取，根据j P =，d n
=min ，i =16，工作级别为M5，
选定减速器为ZQH50，减速器许用功率[nj P
]=31KW 。低速轴最大扭矩为M=。
减速器在min 时许用功率[nj P ']为[nj P ']=1000
9.95131?=>17kW
实际起升速度n v '
=16
865.155.19?=min ；
实际起升静功率j P =16
865
.1517.18?=。
用Ⅱ类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。
2.6.2 验算输出轴端最大容许径向载荷
用Ⅱ类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。
查卷筒的产品目录可知卷筒的自重
2.6.3 验算输出轴的最大容许扭矩
输出轴容许最大扭矩，按大于电动机的最大力矩进行校验
式中 --------电动机实际最大力矩
---------------电动机最大力矩倍数
------------------传动比
---------------减速器传动效率，取
电动机过载验算和发热验算
过载验算按下式计算：
n P ≥n m G Q m H
νη
λ?+?10000=
60894.0100034.1910)98.049(5.211.23????+??= n
P =17KW>，此题
n
P 恰好与
jc P =25
P 的功率相等。
式中
n
P :基准接电持续率时，电动机额定功率，单位为kW ；
H:系数，绕线式异步电动机，取H=；
λm:基准接电持续率时，电动机转矩允许过载倍数，查表得λm 取； m:电动机个数； η:总机械效率η=。 发热验算按下式计算:
P ≥P з
式中 P:电动机在不同接电持续率JC 值和不同CZ 值时允许输出功率，单位为kW ，按CZ=150，JC 值=25%，查表得P=；
ηνm G Q G P n 1000)(0?+?=?=894
.01100034.1910)98.049(8.03????+?=
P=>?P =
经计算过载验算和发热验算通过。
选择制动器
按下式计算，选制动器：
制M ≥制K 制静'M
式中
制
M :制动力矩,单位为；
制K :制动安全系数，查表1-5M5得zh K
=；
制静'M :下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为。
j M '
=16
42894.041.010)98.049(2)(3'00?????+=+ηmi D G Q = η'：下降时总机械效率，
通常取η'≈η≈
zh M =zh M j M '=?=根据选用zh M =选用YWZ 5315/30制动器，其额定制动力矩；
安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩zh K
=。
选择联轴器
根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩[M]>计算的所需力矩M,则满足要求。
电动机的轴伸：d=55mm(锥形)，长度E=82±； 减速器轴伸：d=50mm(柱形)，长度E=85mm ； 浮动轴的轴头：d=45mm ， 长度E=84mm 。
选取梅花弹性连轴器：型号为MLL6-I-200，[M]=；GD 2=?=；型号为MLL6，[M]=；
GD 2=?=。 电动机额定力矩955
1795509550?==jc jc n n P M =
计算所需力矩M=n ?8φ?n M =??式中 n ：安全系数取n=； 8φ
：刚性动载系数，取8
φ＝；
[M]=630>M= 所选连轴器合格。
验算起动时间
起动时间：
32
223220022951.9(490.98)100.41[1.15(1.526.87.4)375(289179.07)1640.894()10[()]375()=1.0s
q d q j t n Q G D c GD M M i m η+??=??+++
?-??+??=+- =
式中：22221
()()()d l
z
GD GD GD GD
=++=静阻力矩： D G Q M j )(00+==41
.010)98.049(3??+=电动机启动力矩：
q M =?n M =?= 平均起动加速度：
60
'
?=
q n q t a ν=
600.134
.19?=0.32m/s 2
q a =0.32 m/s 2<[a ]=0.4 m/s 2 经计算电动机启动时间合适。
验算制动时间
制动时间：
])([)(3752
22
02'
η
m i D G Q GD C M M n t h j zh d zh
++??-= =]894
.041641.010)98.049()4.78.265.1(15.1[)143290(3759.9512
22
3????++++??-? =
'
d n ：电机满载下降转速，单位为r/min ； '
d n =d n n -02=?=min zh
M =
j M '=
平均制动减速器速度
19.34
=0.37m/s?<[a ]=0.4m/s?600.8560n zh zh V a t =
=?
所以制动时间也合适。
高速轴计算
2.12.1疲劳计算
轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩：
m
kgf M M e .8.339.16211=?==?
m N n N M e e .172.166977
17
95509550
%)
25(1%)25(=?
== 由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径d=45㎜. 因此扭转应力为:
cm kgf W M n .4.1855.42.08
.333
1=?==
τ 许用扭转应力: 1
11
2][n k oh ?+=
-ηττ 轴材料用45钢, 2/6000cm kgf b
=σ，2/3550cm kgf s =σ；
弯矩：2
1/132022.0cm kgf b ==-στ
扭矩：2
/21306.0cm
kgf s s ==στ 轴受脉动循环的许用扭转应力：
1
1
12n ?+-=ηκττακ m
x k k K ?=-----考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数;
x
k -----与零件几何形状有关,对于零件表面有急剧过度和开键槽及紧配合区段,
x
k =~；
m k -----与零件表面加工光洁度有关,对于;2.1~15.1,5=?m k 对于3, 1.25~1.35;
m k ?= 此处取K=?=
-----考虑材料对应力循环不对称的敏感系数,对碳钢,低合金刚，取η=. n 安全系数,查表得n =
因此2/1.6116
.1)2.05.2(1320
2][cm kgf t ok =?+?=
，故
n ok
通过。
1.1
2.2 强度验算
轴所受最大转矩：:
m kgf M M j c .14.35807.17922
2=×==
式中:
2
c ?-----动力系数,由表查得
2
c ?=2；
j
M 按照额定起重量计算轴受静力矩, m
kgf M j .07.179=
最大扭转应力: 2
3
2max /5.1965.42.014.358cm kgf W M =?==τ 许用扭转应力: 222/25.13316.12130][cm kgf n s
===ττ
式中: 2n -----安全系数，由表查得2n =。
max
[]II
故合适.
浮动轴的构造如图（4）所示：
中间轴径1
d
1
(5~10)45(5~10)50~55,55d mm d mm
取,
图2-2 副起升高速传动轴构造图