一種液壓起升絞車選型及校核計算

石勝征

（南通潤邦重機有限公司，江蘇南通216013）

0 引言

液壓起升絞車是液壓類起重機的主要執行機構，起重機對物料的起吊、下放動作均由起升絞車執行，是體現起重機效率的關鍵組成。液壓起升絞車主要由卷筒、支架等機構件及液壓馬達、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計計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，是確保設計正確的必不可少的計算步驟。本文例子是一款用于船用液壓起重機的液壓起升絞車，通過例子的選型及校核計算，來介紹選型設計及校核計算的流程。

圖1 液壓起升絞車圖

1 選型及校核計算

已知的起升絞車的輸入主要設計參數為：最大負載拉力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個步驟確定絞車的卷筒尺寸參數、減速箱及液壓馬達的主要參數。

1.1 絞車卷筒參數的確定

1）確定卷筒直徑。按規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）確定卷筒長度。已知要求的鋼絲繩容繩量80 m，按最大層數3層考慮，用中間層進行初步計算：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L=550 mm。式中：n為繞繩圈數；L為卷筒長度。

校驗實際卷筒容繩量：S實=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＞S，則卷筒長度取L=550 mm，卷筒直徑取取D=684 mm符合要求。

1.2 減速箱及液壓馬達的選型及校核計算

綜合供應商的樣本參數及例子泵站提供的流量、功率、壓力要求，先初步選出相應型號的減速箱及液壓馬達進行校驗，確定理想的型號作為最終選用。本例子選用的減速箱主要技術參數見表1，選用的液壓馬達主要技術參數見表2，同時，已經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 液壓馬達的校核計算

表1 減速箱主要技術參數表

1）負載力矩計算：

表2 液壓馬達主要技術參數表

式中：卷筒計算直徑（第3層）D3=D+5×d=684+5×38=874 mm；起升機構機械效率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）工作壓力計算：

式中，油馬達機械效率η1=0.95。

3）液壓馬達轉速計算：

4）液壓馬達需要流量計算：

1.2.2 起升機構的校核計算

卷筒工作轉矩：

油馬達的輸入端需要的制動力矩

油馬達的負載力矩MM=891 N·m＞840 N·m；

減速箱剎車力矩M=900 N·m＞840 N·m。

2 結語

1）因為絞車卷筒的容繩量114 m大于實際容繩量90 m，同時卷筒直徑也復核規范要求，所以卷筒設計滿足要求。

2）因為液壓馬達的公稱壓力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＞系統需要最大流量Q=496.3 L/min，所以絞車液壓馬達的選用滿足要求。

3）因為減速箱剎車力矩＞1.5×系統需要制動力矩=840 N·m，系統制動力矩足夠，所以絞車減速箱的選用滿足要求。

[1]起重機設計規范:GB/T3811-2008[S].

[2]張質文.起重機設計手冊[M].北京:中國鐵道出版社,2013.

[3]船舶及海上設施起重設備規范[S].