一種液壓起升絞車選型及校核計(jì)算

石勝征

（南通潤(rùn)邦重機(jī)有限公司，江蘇南通216013）

0 引言

液壓起升絞車是液壓類起重機(jī)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，起重機(jī)對(duì)物料的起吊、下放動(dòng)作均由起升絞車執(zhí)行，是體現(xiàn)起重機(jī)效率的關(guān)鍵組成。液壓起升絞車主要由卷筒、支架等機(jī)構(gòu)件及液壓馬達(dá)、減速箱以及附件組成，圖1是一液壓起升絞車的典型圖。

液壓起升絞車的選型設(shè)計(jì)計(jì)算確定了起升絞車配置的正確性、合理性及安全性，并確定了機(jī)器的使用效果。起升絞車選型后的校核也是重要的部分，是確保設(shè)計(jì)正確的必不可少的計(jì)算步驟。本文例子是一款用于船用液壓起重機(jī)的液壓起升絞車，通過(guò)例子的選型及校核計(jì)算，來(lái)介紹選型設(shè)計(jì)及校核計(jì)算的流程。

圖1 液壓起升絞車圖

1 選型及校核計(jì)算

已知的起升絞車的輸入主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：最大負(fù)載拉力Fmax=242 kN，鋼絲繩直徑d=36 mm，鋼絲繩線速度V=40 m/min，要求絞車容繩量S=90 m。我們可以分3個(gè)步驟確定絞車的卷筒尺寸參數(shù)、減速箱及液壓馬達(dá)的主要參數(shù)。

1.1 絞車卷筒參數(shù)的確定

1）確定卷筒直徑。按規(guī)范要求的絞車卷筒直徑不小于19倍鋼絲繩的要求，則卷筒直徑D≥19×d=19×36=684 mm，取D=684 mm。

2）確定卷筒長(zhǎng)度。已知要求的鋼絲繩容繩量80 m，按最大層數(shù)3層考慮，用中間層進(jìn)行初步計(jì)算：S＜π×（D+3×d）×n×3，則n＞S÷（π×（D+3×d）×3）=90÷（π×（0.684+3×0.036）×3）=12.06（圈）;L=（n+3）×d=15.06×36=542.16。取整數(shù)L=550 mm。式中：n為繞繩圈數(shù)；L為卷筒長(zhǎng)度。

校驗(yàn)實(shí)際卷筒容繩量：S實(shí)=π×［（D+d）+（D+3×d）+（D+5×d）］×n=π×［（684+36）+（684+3×36）+（684+5×36）］×（550÷36）=114 039.81 mm=114 m。

S實(shí)＞S，則卷筒長(zhǎng)度取L=550 mm，卷筒直徑取取D=684 mm符合要求。

1.2 減速箱及液壓馬達(dá)的選型及校核計(jì)算

綜合供應(yīng)商的樣本參數(shù)及例子泵站提供的流量、功率、壓力要求，先初步選出相應(yīng)型號(hào)的減速箱及液壓馬達(dá)進(jìn)行校驗(yàn)，確定理想的型號(hào)作為最終選用。本例子選用的減速箱主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1，選用的液壓馬達(dá)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2，同時(shí)，已經(jīng)知道泵站可以提供的最大流量Q=600 L/min，最高壓力35 MPa。

1.2.1 液壓馬達(dá)的校核計(jì)算

表1 減速箱主要技術(shù)參數(shù)表

1）負(fù)載力矩計(jì)算：

表2 液壓馬達(dá)主要技術(shù)參數(shù)表

式中：卷筒計(jì)算直徑（第3層）D3=D+5×d=684+5×38=874 mm；起升機(jī)構(gòu)機(jī)械效率ηm=η卷·η減=0.95×0.84=0.8；卷筒效率η卷=0.95；減速箱效率η減=0.84。

2）工作壓力計(jì)算：

式中，油馬達(dá)機(jī)械效率η1=0.95。

3）液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速計(jì)算：

4）液壓馬達(dá)需要流量計(jì)算：

1.2.2 起升機(jī)構(gòu)的校核計(jì)算

卷筒工作轉(zhuǎn)矩：

油馬達(dá)的輸入端需要的制動(dòng)力矩

油馬達(dá)的負(fù)載力矩MM=891 N·m＞840 N·m；

減速箱剎車力矩M=900 N·m＞840 N·m。

2 結(jié)語(yǔ)

1）因?yàn)榻g車卷筒的容繩量114 m大于實(shí)際容繩量90 m，同時(shí)卷筒直徑也復(fù)核規(guī)范要求，所以卷筒設(shè)計(jì)滿足要求。

2）因?yàn)橐簤厚R達(dá)的公稱壓力Pe=40 MPa，泵站的最高壓力35 MPa＞最大工作壓力P=27MPa，泵站提供流量Q=600 L/min＞系統(tǒng)需要最大流量Q=496.3 L/min，所以絞車液壓馬達(dá)的選用滿足要求。

3）因?yàn)闇p速箱剎車力矩＞1.5×系統(tǒng)需要制動(dòng)力矩=840 N·m，系統(tǒng)制動(dòng)力矩足夠，所以絞車減速箱的選用滿足要求。

[1]起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范:GB/T3811-2008[S].

[2]張質(zhì)文.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2013.

[3]船舶及海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范[S].