2.0型卷揚機設(shè)計【載荷20KN; 速度36m min; 卷筒容繩量190 m; 卷筒尺寸φ250mm】【說明書+CAD】,載荷20KN 速度36m min 卷筒容繩量190 m 卷筒尺寸φ250mm,說明書+CAD,2.0型卷揚機設(shè)計【載荷20KN,速度36m,min,卷筒容繩量190,卷筒尺寸φ250mm】【說明書+CAD】,卷揚機 黃河科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 工 學(xué)院 機械 系 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 級 班 學(xué) 號 學(xué)生 指導(dǎo)教師 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 2.0型卷揚機設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作內(nèi)容與基本要求（目標、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻）以及設(shè)計技術(shù)要求、注意事項等） 一、設(shè)計技術(shù)要求、原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻） 通過實習調(diào)研搜集資料，運用所學(xué)知識，借助CAXA或AutoCAD軟件，進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及各主要零部件結(jié)構(gòu)如：電機、減速器與制動器選擇、鋼絲繩選擇、卷筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算等。 主要參數(shù)： 額定載荷20KN; 額定速度36 m/min; 卷筒容繩量190 m; 卷筒尺寸?250mm。 通過該畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生對大學(xué)四年里學(xué)到和未學(xué)到的知識進行綜合強化訓(xùn)練，為其走向工作崗位奠定良好基礎(chǔ)。 二、設(shè)計目標與任務(wù) 1.查閱文獻資料12種以上，外文資料不少于兩種。寫出3000字以上文獻綜述，單獨裝訂成冊。 2.翻譯外文科技資料，不少于3000漢字，單獨裝訂成冊。完成總體方案設(shè)計。 3.選擇并論證設(shè)計傳動方案、整機結(jié)構(gòu)草圖，完成主要零部件的強度校核計算。 4.繪制裝配圖、主要零部件圖，折合零號圖紙兩張以上。 5.編寫摘要，英中文完全對照，中文不少于300字，編寫設(shè)計說明書，不少于8000字符。 三、時間安排 1---9周 完成文獻綜述及英文資料翻譯。完成畢業(yè)實習?？傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算，用CAXA或AutoCAD等軟件繪制總裝圖、部裝圖、典型零件圖。 10--12周 編寫設(shè)計說明書，進一步修改完善畢業(yè)設(shè)計，準備并完成畢業(yè)答辯稿。 畢業(yè)設(shè)計（論文）時間： 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日 計 劃 答 辯 時 間： 2012 年 05 月 19 專業(yè)（教研室）審批意見： 審批人簽名： 單位代碼 0 2 學(xué) 號 080105045 分 類 號 TH6 密 級 畢業(yè)設(shè)計說明書 2.0型卷揚機設(shè)計 院（系）名稱 工學(xué)院機械系 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 王燕坤 指導(dǎo)教師 康紅偉 2012年 5 月 15 日 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告表 課題名稱 專用鉆孔機的設(shè)計 課題來源 教師擬訂 課題類型 AX 指導(dǎo)教師 康紅偉 學(xué)生姓名 王燕坤 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號 080105045 一、調(diào)研資料的準備 根據(jù)任務(wù)書的要求，在做本課題前，查閱了與課題相關(guān)的資料有：機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)，液壓與氣壓傳動，CAD軟件制圖，機械設(shè)計手冊等相關(guān)教材。 二、設(shè)計的目的與要求 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)教學(xué)中最后一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過該設(shè)計過程，可以檢驗我們在大學(xué)期間所學(xué)的知識，同時培養(yǎng)我們處理工程中實際問題的能力，因此意義特別重大。 通過對題目的理解，查閱各種資料，設(shè)計出2.0型卷揚機，以滿足實際的工作需求。 三、設(shè)計的思路與預(yù)期成果 1、設(shè)計思路 （1）首先：根據(jù)本次設(shè)計相關(guān)要求查找資料，做好準備。 （2）其次：依據(jù)要實現(xiàn)的功能要求計算并選擇或設(shè)計合適的電機，畫出裝配圖。 (3)最后：根據(jù)裝配圖畫出零件圖! 2、預(yù)期的成果 （1）完成文獻綜述一篇，不少于3000字，與專業(yè)相關(guān)的英文翻譯一篇，不少于3000字。 （2）完成內(nèi)容與字數(shù)都不少于規(guī)定量的畢業(yè)設(shè)計說明書一份。 （3）繪制裝配圖，部分零件圖。 四、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排 1周—— 4周 收集設(shè)計資料并完成開題報告，完成英文資料翻譯并寫出文獻綜述。 5周—— 10周 進行總體設(shè)計和部分零部件的選擇與設(shè)計。 7周——11周 繪制裝配圖和部分零件圖、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書，修改整理，準備答辯。 五、完成設(shè)計（論文）所具備的條件因素 具備機械設(shè)計、氣壓與液壓傳動、能有效借助圖書館的相關(guān)文獻資料，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)等資源，查閱機械設(shè)計手冊、組合機床設(shè)計手冊畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)手冊并且具有良好的計算機繪圖（CAD）操作能力。 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 2012-2-22 課題來源：（1）教師擬訂；（2）學(xué)生建議；（3）企業(yè)和社會征集；（4）科研單位提供 課題類型：（1）A—工程設(shè)計（藝術(shù)設(shè)計）；B—技術(shù)開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；E—調(diào)研報告 （2）X—真實課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題 要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻綜述） 第 6 頁 卷揚機 摘要：本文主要介紹了卷揚機的發(fā)展現(xiàn)狀，卷揚機傳動方案的選擇和主要的結(jié)構(gòu)組成。 同時對其制動器、鋼絲繩的選擇做了簡單的分析。最后對卷揚機在實際應(yīng)用中常遇到的問題提出一些建議，并介紹了在實際應(yīng)用中必須遵守的安全使用規(guī)程。 關(guān)鍵詞：卷揚機，傳動方案，制動器，安全規(guī)程 前言： 卷揚機是建筑工地上最常見、最普通的一種施工機械，也稱絞車。可以單獨使用，也可以作為起重機的組成部分，卷揚機主要以電動機為動力，經(jīng)過減速裝置后，驅(qū)動卷筒牽引鋼絲繩，以實現(xiàn)重物的垂直與水平運輸。卷揚機分為手動卷揚機和電動卷揚機兩種?，F(xiàn)在以電動卷揚機為主。電動卷揚機由電動機、聯(lián)軸節(jié)、制動器、減速器和卷筒組成，共同安裝在機架上。對于起升高度和裝卸量大工作頻繁的情況，調(diào)速性能好，能使空鉤 快速下降。 電動絞車廣泛用于工作繁重和所需牽引力較大的場所。單卷筒電動絞車的電動機經(jīng)減速機帶動卷筒，電動機與減速器輸入軸之間裝有制動器。為適應(yīng)提升、牽引和回轉(zhuǎn)等作業(yè)的需要，還有雙卷筒和多卷筒裝置的絞車。一般額定載荷低于10T的絞車可以設(shè)計成電動絞車。 進入新世紀以來，各行各業(yè)都有飛速發(fā)展，近些年數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用，信息技術(shù)和數(shù)控技術(shù)日趨成熟，使得機械制造的效率提高、成本降低，這些都將推動卷揚機工業(yè)的發(fā)展。提升重物是卷揚機的一種主要功能，所以各類卷揚機的設(shè)計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚機的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且靈活性較差，故一般中小型工程仍然廣泛應(yīng)用卷揚機，汽車吊 雖然靈活方便，但也因為成本太高，而不能在工程中廣泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚機承擔的。卷揚機除在工程、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、建筑、化工、水電、農(nóng)業(yè)、軍事及交通運輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用，還可作現(xiàn)代化電控自動作業(yè)線的配套設(shè)備。 1、結(jié)構(gòu)組成： 主要結(jié)構(gòu)有卷筒，減速機，制動器，電氣系統(tǒng)。其中卷筒的安裝的基本原則有“水平放線”和“垂直放線” 兩種應(yīng)用方式。 （1）橫向電纜安裝：可以向1或2個方向出線。鋼絲繩在連續(xù)平面上拖拽或用間隔小于1m的支撐將鋼絲繩撐離地面。安裝高度從電纜拖拽平面到卷筒中心不超過1m。不考慮鋼絲繩的轉(zhuǎn)向， 運行速度為： 10米/分鐘--60米/分鐘，最大加速度可達0.3 m/s （2）垂直電纜安裝：若卷筒安裝在頂端，鋼絲繩出現(xiàn)方向垂直向下，運行速度為： 10米/分鐘--40米/分鐘，最大加速度可達0.3 m/s²，自由下垂的鋼絲繩的長度L0不考慮。 2、卷筒和電纜的選擇 （1）運行速度小于10 m/min的情況 若發(fā)生強烈震動或應(yīng)用在海上，鹽含量高或者腐蝕性空氣中，溫度低于-15 °C急彎路徑時需要強制導(dǎo)向。如果安裝了強制導(dǎo)向器必須保證導(dǎo)向器與卷筒之間的距離為卷筒寬度的6倍。彈簧卷筒必須安裝在電纜可以自由放出和卷起，并且沒有障礙物的位置上。強制導(dǎo)向和尺寸太小的導(dǎo)向輪在任何情況下都不允許的。 （2） 電動機的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機械速度變化的要求。一般電動機調(diào)速時其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化。從能量消耗的角度看，調(diào)速大致可分兩種 ： ① 保持輸入功率不變 。通過改變調(diào)速裝置的能量消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。 ②控制電動機輸入功率以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。 控制電機有：電機、電動機、制動電機、變頻電機、調(diào)速電機、三相異步電動機、高壓電機、多速電機、雙速電機和防爆電機。 （3）絞車采用電動機通過減速器，開式齒輪傳遞扭矩到達主軸，通過離合器帶動卷筒工作。 3、傳動方案 傳動方案1：減速器采用展開式二級閉式齒輪傳動，結(jié)構(gòu)簡單，在滿足中心距的條件下，由于齒輪和軸的數(shù)量減少，傳動效率較高，但齒輪直徑大，加工精度不高，而且噪聲較大，大齒輪在經(jīng)濟方面不理想，加工起來又比較困難，減速箱的體積比較大，不利于安裝。它的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-1所示： 圖1-1 1、電動機 2、聯(lián)軸器 3、制動器 4、減速器 5、絞筒 6、軸承 7、開式齒輪 傳動方案2：減速器采用展開式三級閉式齒輪傳動，特點：結(jié)構(gòu)簡單、效率高、容易制造、使用壽命較長、維護方便，裝拆容易，工作可靠。高速級齒輪布置在遠離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形與軸在彎矩下產(chǎn)生的彎曲變形可部分地相互抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象在滿足中心距的條件下，傳動的齒輪的直徑可以取小，這樣可以使傳動的傳動比較精確可靠，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，而且滑移齒輪操作方便不費力。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-2所示: 圖1-2 1—高速齒輪 2—軸承 3—齒輪 4—齒輪 5—軸承 6—齒輪 7—軸承 8—軸承 9—軸承 10—輸出齒輪 11—齒輪 12—軸承 13—軸承 14—軸承2 比較起來，方案2的三級閉式齒輪傳動比較適合錨絞車的減速傳動，該機具有較強的市場競爭力。傳動方案即：三級圓柱齒輪減速器+開式直齒輪 4、制動器 制動器是具有使運動部件(或運動機械)減速、停止或保持停止狀態(tài)等功能的裝置。是使機械中的運動件停止或減速的機械零件。俗稱剎車、閘。制動器主要由制架、制動件和操縱裝置等組成。有些制動器還裝有制動件間隙的自動調(diào)整裝置。為了減小制動力矩和結(jié)構(gòu)寸制動器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對安全性要求較高的大型設(shè)備(如礦井提升機、電梯等)則應(yīng)裝在靠近設(shè)備工作部分的低速軸上。　 制動器（brake staff）可以分兩大類，工業(yè)制動器和汽車制動器，汽車制動器又分為行車制動器（腳剎），駐車制動器（手剎）。在行車過程中，一般都采用行車制動（腳剎），便于在前進的過程中減速停車，不單是使汽車保持不動。只有行車制動失靈時才采用駐車制動。當車停穩(wěn)后，就要使用駐車制動（手剎），防止車輛前滑和后溜。停車 后一般除使用駐車制動外，上坡要將檔位掛在一檔（防止后溜），下坡要將檔位掛在倒檔（防止前滑）。 使機械運轉(zhuǎn)部件停止或減速所必須施加的阻力矩稱為制動力矩。制動力矩是設(shè)計、選用制動器的依據(jù)，其大小由機械的型式和工作要求決定。制動器上所用摩擦材料（制動件）的性能直接影響制動過程，而影響其性能的主要因素為工作溫度和溫升速度。摩擦材料應(yīng)具備高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和良好的耐磨性。摩擦材料分金屬和非金屬兩類。前者常用的有鑄鐵、鋼、青銅和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡膠、木材和石棉等。 起重機用制動器對于起重機來說既是工作裝置，又是安全裝置，制動器在起升機構(gòu)中，是將提升或下降的貨物能平穩(wěn)的停止在需要的高度，或者控制提升或下降的速度，在運行或變幅等機構(gòu)中，制動器能夠讓機構(gòu)平穩(wěn)的停止在需要的位置。 起重類制動器如標準規(guī)定：起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)必須設(shè)置常閉式制動器，行走或回轉(zhuǎn)機構(gòu)可選用常閉式制動器?？紤]使用場所，如制動器安裝有足夠的空間，可選用塊式、帶式制動器或臂式盤形制動器；空間受限值時，可選用內(nèi)蹄式或鉗形盤式制動器?？紤]配套主機的使用環(huán)境，對滲漏油有嚴格要求的場合應(yīng)選用電磁或氣動制動器，對環(huán)境溫度較高的冶金場所可選用絕緣等級較高的電力液壓制動器或冶金型電磁制動器。在環(huán)境溫度較低或較高，且露天場所選用電力液壓制動器時，應(yīng)注意更換相應(yīng)牌號的液壓油。在含鐵屑、粉塵嚴重的環(huán)境中，應(yīng)避免使用電磁鐵制動器，防止粉塵進入電磁鐵間隙影響電磁鐵的吸合。對于特殊或重要的場合，應(yīng)根據(jù)需要增設(shè)制動器的附加功能。在溫度較低的環(huán)境中，可使用電力液壓推動器的加熱器。對于啟動與制動過程轉(zhuǎn)換有嚴格要求時，加裝行程開關(guān)以了解制動器的開閉狀態(tài)。對于維護、調(diào)整較難實施的環(huán)境，可加裝制動間隙均等裝置和摩擦片磨損自動補償裝置。增設(shè)手動松閘裝置可在特殊情況下人工打開制動器。 5、絞車安全使用規(guī)程 （1）絞車必須按規(guī)范要求進行設(shè)置。其規(guī)格凈高不低于2.0米凈寬為2.4米，凈深為2.0米。沿空送巷巷道根據(jù)巷道的實際情況而定，以不影響安全操作為原則。 （2）絞車施工盡可能采用風鎬掘進，根據(jù)巷道的不同支護型式可采用木棚或工字鋼棚支護。頂板完好時采用錨網(wǎng)支護，頂板破碎時采用架棚支護 （3）11.4KW小絞車基礎(chǔ)均要采用砼澆注，其基礎(chǔ)規(guī)格為1.0×1.0×1.0米。砼中水泥、黃沙、石子(瓜子片)的配合比為1：2：2；水與之灰比為0.4。 （4） 絞車采用架棚支護時，要由外向里逐架進行，棚與棚之間要用撐木或拉桿連成一個整體，腰與幫要接嚴背實。棚距不超過0.7米。采用錨網(wǎng)支護時，錨桿的排間距為800×800ｍｍ。 （5）絞車電機應(yīng)安裝在小絞車窩的里側(cè)，操作空間距離不得少于0.8米；操作按紐上架，開關(guān)擺放整齊且不得妨礙人員操作。 （6）其它按作業(yè)規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 參考文獻 [1] 盧玉明. 機械零件的可靠性設(shè)計[M]。北京：高等教育出版社，1989. [2]徐灝. 安全系數(shù)與許用應(yīng)力[M]。北京：機械工業(yè)出版社，1981. [3]劉鴻文. 材料力學(xué)[M]。北京：高等教育出版社，2004. [4]羅宗澤. 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M]。北京：高等教育出版社，2006. [5] 孫恒，葛文杰. 機械原理[M]。北京：高等教育出版社，2006. [6]王步瀛. 現(xiàn)代機械設(shè)計方法綜述。北京：高等教育出版社，1985. [7]濮良貴. 機械設(shè)計[M]。北京：高等教育出版社，2006. [8]朱冬梅.畫法幾何及機械制圖[M]。北京：高等教育出版社，2000. [9]鄭修本，機械制造工藝學(xué)，北京：機械工業(yè)出版社，1999. [10]天津大學(xué)機械零件教研室編，機械零件，天津：科技出版社，1983. [11]崔廣椿，安全系數(shù)與可靠度。機械設(shè)計，1985. [12] 張世昌.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社,2002. [13]Cross ,N,Engineering Dsign Metheods ， John Wiley&sons 2000 [14]Ullman ,D,G Mechanical Design Processes ， McGraw-Hill 1992 畢業(yè)設(shè)計 文獻綜述 院（系）名稱 工學(xué)院機械系 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 王燕坤 指導(dǎo)教師 康紅偉 2012年 03 月 10 日 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 1 頁 20 型卷揚機設(shè)計 摘要 本設(shè)計是一種建筑起重機械，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)，由機 械 動 力 驅(qū) 動 卷 筒 、 卷 繞 繩 索 來 完 成 牽 引 工 作 的 裝 置 。 本 設(shè) 計 采 用 了 新 型 的 制 動 電 機 ， 節(jié) 省 了 制 動 器 ， 使 得 結(jié) 構(gòu) 更 加 緊 湊 。 其 主 要 結(jié) 構(gòu) 組 成 還 有 ， 減 速 、 聯(lián) 軸 器 、 卷 筒 等 。 動 力 傳 動 部 分 主 要 有 傳 動 方 案 的 設(shè) 計 、 原 始 數(shù) 據(jù) 的 計 算 、 電 動 機 的 選 擇 、 減 速 器 的 選 擇 、 動 力 方 案 的 選 擇 和 強 度 校 核 。 其 中 主 要 是 傳 動 方 案 的 設(shè) 計 和 卷 筒 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 。 本 設(shè) 計 的步驟是從鋼絲繩開始入手，然后依次對卷揚機的、 電動機、減速器、制動器、聯(lián)軸器設(shè)計與選取。其中卷筒結(jié)構(gòu)、卷筒軸、卷筒 轂的設(shè)計與校核最為主要，本設(shè)計重點做了介紹，其余部分有得只是略作分析。 關(guān)鍵詞：卷揚機，制動電機，聯(lián)軸器，卷筒 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 2 頁 The design of 2.0 construction winches Author :wang yankun Tutor: kang hongwei Abstract The design is called construction winches, which is used to lift materials, to install the operation equipments .It is driven by mechanical power motor and by the winding rope device to complete the work. This design uses a new type of brake motor so as to save the brake, so the structure becomes more compact. The rest of the machine are reducer, coupling, reel and so on. The part of power transmission includes the design of the transmission, the calculation of initial data, the selection of motor reducer and power options .In the end it is strength check. This design of hoist starts from the wire rope, and next then turn on the winch reel, reel spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes, couplings and pulley reel machine-oriented design . The key is the structure design of the winch reel. The analysis of the rest are relatively simple. Key words: winch, motor, coupling,reel 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 3 頁 目錄 1 緒論 .5 1.1 課題背景及目的 .5 1.2 現(xiàn)代卷揚機的發(fā)展現(xiàn)狀 .5 2 傳動方案的設(shè)計 .7 2.1 方案的初步設(shè)計 .7 2.2 方案的比較與方案的選擇 .9 3 原始數(shù)據(jù)的計算 .10 4 電動機的選擇 .10 4.1 選擇電動機應(yīng)該綜合考慮的問題 .10 4.2 電動機選擇順序 .11 4.3 電動機類型的選擇 .11 4.4 電動機功率的選擇 .13 4.5 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 .13 4.6 電動機功率的計算 .14 5 減速器的選擇 .15 5.1 減速器類型的選擇 .15 5.2 減速器型號的選擇 .16 6 聯(lián)軸器的選擇 .17 6.1 聯(lián)軸器的種類 .17 6.2 聯(lián)軸器傳遞的扭矩計算及選擇 .17 7 零部件的設(shè)計計算 .18 7.1 卷揚機工作級別與類別 .18 7.1.1 卷揚機利用等級 .18 7.1.2 卷揚機的載荷狀態(tài) .18 7.2 鋼絲繩的選取 .20 7.2.1 鋼絲繩的種類和構(gòu)造 .20 7.2.2 鋼絲繩直徑的計算 .21 7.2.3 鋼絲繩使用注意的事項 .22 7.2.4 卷筒參數(shù)的設(shè)計 .23 7.2.5 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .24 7.2.6 卷筒強度計算及檢驗 .25 7.3 卷筒軸的設(shè)計計算 .26 7.3.1 卷筒軸的固定方式及受力分析 .26 7.3.2 卷筒軸的設(shè)計 .27 7.3.3 軸的校核 .28 7.4 主要計算拉力 .29 8 軸承的選擇與校核 .30 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 4 頁 9 卷揚機的安裝及安裝調(diào)試 .30 9.1 卷揚機的安裝 .30 9.2 卷揚機調(diào)試 .30 10 使用與操作 .31 11 安全保護 .31 11.1 電氣安全保護 .31 11.2 操作安全事項 .32 結(jié)論 .33 致謝 .34 參考文獻 .35 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 5 頁 1 緒論 1.1 課題背景及目的 隨著我國城市化不斷向前發(fā)展，房地產(chǎn)行業(yè)的火爆，對建筑機械行業(yè)帶 來了前所未有的機遇。但是問題也隨之產(chǎn)生，怎樣保證建筑機械的安全性稱為 眾多建筑機械公司的考慮的首要因素。其次為保護人類十分寶貴且有限的地球 資源，實現(xiàn)全球的可持續(xù)發(fā)展，提高操作人員的安全性和工作舒適性，努力達 到人與環(huán)境的親和，很有必要按照現(xiàn)代的創(chuàng)新理念的標準來設(shè)計機械產(chǎn)品。 卷揚機是建筑工地上最常見、最普通的一種施工機械，也稱絞車?？梢詥?獨使用，也可以作為起重機的組成部分，卷揚機主要以電動機為動力，經(jīng)過減 速裝置后，驅(qū)動卷筒牽引鋼絲繩，以實現(xiàn)重物的垂直與水平運輸。卷揚機分為 手動卷揚機和電動卷揚機兩種?，F(xiàn)在以電動卷揚機為主。電動卷揚機由電動機、 聯(lián)軸節(jié)、制動器、減速器和卷筒組成，共同安裝在機架上。對于起升高度和裝 卸量大工作頻繁的情況，調(diào)速性能好，能令空鉤快速下降。 電 動 絞 車 廣 泛 用 于 工 作 繁 重 和 所 需 牽 引 力 較 大 的 場 所 。 單 卷 筒 電 動 絞 車 的 電 動 機 經(jīng) 減 速 機 帶 動 卷 筒 ， 電 動 機 與 減 速 器 輸 入 軸 之 間 裝 有 制 動 器 。 為 適 應(yīng) 提 升 、 牽 引 和 回 轉(zhuǎn) 等 作 業(yè) 的 需 要 ， 還 有 雙 卷 筒 和 多 卷 筒 裝 置 的 絞 車 。 一 般 額 定 載 荷 低 于 10T 的 絞 車 可 以 設(shè) 計 成 電 動 絞 車 。 本 設(shè) 計 主 要 考 慮 到 其 較 高 的 安 全 性 及 其 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 性 ， 采 用 目 前 比 較 先 進 的 電 動 機 即 ： 制 動 電 機 ， 配 有 AZM 交 流 電 磁 制 動 器 。 目 前 國 內(nèi) 已 有 先 進 的 制 造 技 術(shù) 。 隨 著 變 頻 器 技 術(shù) 的 成 熟 和 制 動 電 機 的 普 及 ， 卷 揚 機 的 設(shè) 計 越 來 越 變 的 人 性 化 和 環(huán) 保 化 。 1.2 現(xiàn)代卷揚機的發(fā)展現(xiàn)狀 提升重物是卷揚機的一種主要功能，所以各類卷揚機的設(shè)計都是根據(jù)這 一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚機的部分工作，但由于 塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且靈活性較差，故一般中小型工程仍 然廣泛應(yīng)用卷揚機，汽車吊雖然靈活方便，但也因為成本太高，而不能在工程 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 6 頁 中廣泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚機承擔的。卷揚機除在工程、設(shè) 備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、建筑、化工、水電、農(nóng)業(yè)、軍事 及交通運輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用。下面是卷揚機的主要發(fā)展趨勢: （1）大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和機械構(gòu)件要求整體安裝， 促進了大型卷揚機的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了 60 t 卷揚機，日本生產(chǎn)了 32 t、50 t、60 t 液壓和氣動卷揚機，美國生產(chǎn)了 136 t 和 270 t 卷揚機。 （2） 采用先進電子技術(shù) 為了實現(xiàn)卷揚機的自動控制和遙控，國外廣泛采 用了先進的電子技術(shù)。對大型卷揚機安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對安全可 靠。 （3） 發(fā)展手提式卷揚機 為提高機械化水平，減輕工人勞動強度，國外 大力發(fā)展小型手提式卷揚機，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚機， 其電壓為 12 V，質(zhì)量為 7.715.4 kg，拉力為 333613344 N。 （4）大力發(fā)展不帶動力源裝置的卷揚機 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車 和拖拉機動力的卷揚機。此種卷揚機結(jié)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。 進入新世紀以來，各行各業(yè)都有飛速發(fā)展，近些年數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用， 信息技術(shù)和數(shù)控技術(shù)日趨成熟，使得機械制造的效率提高、成本降低，這些都 將推動卷揚機工業(yè)的發(fā)展。提升重物是卷揚機的一種主要功能，所以各類卷揚 機的設(shè)計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚機 的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且靈活性較差， 故一般中小型工程仍然廣泛應(yīng)用卷揚機，汽車吊 雖然靈活方便，但也因為成本 太高，而不能在工程中廣泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚機承擔的。 卷揚機除在工程、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、建筑、化工、 水電、農(nóng)業(yè)、軍事及交通運輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用，還可作現(xiàn)代化電控自動作 業(yè)線的配套設(shè)備。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 7 頁 2 傳動方案的設(shè)計 機械通常是有原動機、傳動系統(tǒng)、工作機和控制裝置組成。傳動系統(tǒng)介于 機械中原動機與工作機之間，主要用來講原動機的運動和動力傳給工作機，并 協(xié)調(diào)二者之間的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。 傳動系統(tǒng)的設(shè)計師機械設(shè)計工作的一個重要組成部分，是最具有創(chuàng)造性 的設(shè)計環(huán)節(jié)。傳動方案的優(yōu)劣，對機械的工作性能、工作可靠性、外廓尺寸、 重量、制造成本、運轉(zhuǎn)費用等均有一定程度的影響。任何機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計 方案都不是唯一的，在相同的條件下，可以有不同的傳動設(shè)計方案，最后確定 的應(yīng)是其中的最佳方案。 2.1 方案的初步設(shè)計 根據(jù)參考各種資料和目前的卷揚機的結(jié)構(gòu)，結(jié)合本設(shè)計的任務(wù)，目的和要 求，首先擬定以下三個方案： 采用開式齒輪傳動，通過齒輪嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩，另一方案是采用齒輪接盤來 傳遞轉(zhuǎn)矩，此方案可以補償安裝誤差。 傳動方案 1：減速器采用展開式二級閉式齒輪傳動，結(jié)構(gòu)簡單，在滿足中 心距的條件下，由于齒輪和軸的減少，傳動效率較高，但齒輪直徑大，加工精 度不高，而且噪聲較大，大齒輪在經(jīng)濟方面不理想，加工起來又比較困難，減 速箱的體積比較大，不利于安裝。它的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2-1 所示：輸出軸輸入軸 中間軸324567 圖 2-1 傳動方案一 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 8 頁 1.電動機 2、聯(lián)軸器 3、制動器 4、減速器 5、絞筒 6、軸承 7、開 式齒輪 傳動方案 2：減速器采用展開式三級閉式齒輪傳動，特點：結(jié)構(gòu)簡單、效 率高、容易制造、使用壽命較長、維護方便，裝拆容易，工作可靠。高速級齒 輪布置在遠離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形與軸在彎矩下產(chǎn) 生的彎曲變形可部分地相互抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象在滿足 中心距的條件下，傳動的齒輪的直徑可以取小，這樣可以使傳動的傳動比較精 確可靠，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，而且滑移齒輪操作方便不費力。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2-2 所示 : 中間軸輸入軸 中間軸1324 576輸出軸 圖 2-2 傳動方案二 1高速齒輪 2軸承 3齒輪 4齒輪 5軸承 6齒輪 7軸承 8 軸承 9軸承 10輸出齒輪 11齒輪 12軸承 13軸承 14軸承 2 傳動方案 3：減速器與卷筒采用齒輪接盤的形式： 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 9 頁 圖 2-3 齒輪接盤式傳動 2.2 方案的比較與方案的選擇 方案一 首先，雖然能夠完成工作機的性能要求，適合工況條件及工作可 靠且電動機價格低，但其轉(zhuǎn)速較大，致使減速裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，其 次齒輪傳動要求制造安裝精度較高，并且大的中心距會使其尺寸過大，從而使 成本增加。合理的傳動方案，除了應(yīng)滿足工作機的性能要求、適合工況條件及 工作可靠外，還應(yīng)使傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、效 率高激便于維修和使用等。 方案三采用制動電機，減少了制動器的安裝，使得整個結(jié)構(gòu)顯得十分緊湊， 既滿足了制動要求，又便于使用與維修，電動機與減速器用彈性套裝銷聯(lián)軸器 相連，可以補償安裝誤差，又有一定的緩沖和減震能力，此方案的卷揚機的卷 筒與低速軸的連接為帶齒輪接盤的結(jié)構(gòu)型式，卷筒軸左端用自位軸承支撐于減 速器輸出軸的內(nèi)腔軸承座中，低速軸的外緣制成外齒輪，它與固定在卷筒上的 帶內(nèi)齒輪的接盤相嚙合，形成一個齒輪連軸器傳遞扭矩，并可以補償一定的安 裝誤差。在齒輪聯(lián)軸器外側(cè)，即靠近減速器的一側(cè)裝有剖分式密封蓋，以防止 聯(lián)軸器內(nèi)的潤滑油流出來和外面的灰塵進入。這種連接型式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊， 軸向尺寸小，分組性好，能補償減速器與卷筒軸之間的安裝誤差是優(yōu)先考慮的 方案。 、 綜合其經(jīng)濟性，考慮其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等各方面的因素，采用方案三. 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 10 頁 3 原始數(shù)據(jù)的計算 本設(shè)計是 2.0 型卷揚機，其主要設(shè)計數(shù)據(jù)有： 額定載荷 20KN 額定速度 36m/min 卷筒容繩量 190m 卷筒尺寸 250mm 由此得出：卷筒的轉(zhuǎn)速 n=46r/min 工作機的輸出功率 P=Fv100060=20 36100060=12kw 4 電動機的選擇 電動機是通用機械中應(yīng)用極為廣泛的原動機，是由專業(yè)生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn) 的系列化定型產(chǎn)品。選擇電動機時，應(yīng)依據(jù)所選電動機的機械特性與工作機的 負載特性相匹配的原則來確定電動機的型號。 目前，建筑設(shè)備常用的電動機主要分兩類：一類是驅(qū)動電機，一類是制動電機。驅(qū)動 電機是機械設(shè)備的主要動力源，包括各種類型的交、直流電動機。其中交流異步電動機較 之其它類型的電動機有結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，運行可靠，維修方便等優(yōu)點。 4.1 選擇電動機應(yīng)該綜合考慮的問題 根據(jù)機械的負載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要 求，選擇電動機的類型。 （1） 根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機 的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機的功率，并確定冷卻通風方式。 所選電動機功率應(yīng)留有余量，負荷率一般取 0.8-0.9。過大的備有功率會使電 機效率降低，對于感應(yīng)電動機，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機最大轉(zhuǎn)矩校 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 11 頁 驗強度的生產(chǎn)機械造價提高。 （2） 根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及 腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要保護方式，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。 （3） 根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓 等級和類型。 （4） 根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)過渡過程性能的要 求，以及機械減速機構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。 除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，考慮運行可靠性、設(shè)備 的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價格、建設(shè)費用、 運行和維修費用、生產(chǎn)過程中前后電動機功率變化關(guān)系等各種因素。 4.2 電動機選擇順序 選擇電動機的順序，一般由有下圖表示： 通 過 不 通 過合 理不 合 理滿 足不 滿 足適 應(yīng) 不 可 以 可 以 可 以 不 可 以 否能負 荷 率 過 低 不 通 過 重 選 電 動 機 功 率改 變 半 速 比 或 選 用轉(zhuǎn) 動 慣 （ 或 飛輪 矩 2） 小 的 電動 機 加 速 轉(zhuǎn) 矩滿 足 加 速 度 要 求 下 能否 加 速 轉(zhuǎn) 矩電 動 機 機 械 特 性 與 負載 特 性 對 比 決 定發(fā) 熱 校 驗功 率 數(shù) 或 改 用 小 電 動機 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 、 過 載 倍 數(shù) 、加 速 轉(zhuǎn) 矩 校 驗根 據(jù) 負 載 轉(zhuǎn) 矩 、 調(diào) 速 范 圍 、啟 動 頻 繁 程 度 、 初 選 電 動機 功 率開 始選 類 型是 否 充 分 滿 足 調(diào) 速 范圍 與 調(diào) 速 精 度 的 要 求經(jīng) 濟 性 （ 價 格 、 運 行 費、 維 修 費 ） 合 理 與 否 圖 4-1 電動機的選擇順序 4.3 電動機類型的選擇 根據(jù)負載類型：恒轉(zhuǎn)矩和通風機負載特性的機械，選用機械特性為硬特性 的電動機較適宜；恒功率負載特性的機械，選用調(diào)勵磁的變速直流電動機或帶 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 12 頁 有機械變速的交流異步電動機；負載平穩(wěn)，對啟動、制動無特殊要求的長期運 行的機械，小功率的選用普通籠型電動機，大功率的采用同步電動機；帶周期 性變動負載的機械或啟動條件沉重時大中功率的采用繞線型電動機，小功率， 經(jīng)過載能力及啟動條件校驗通過的采用高轉(zhuǎn)差率電動機，單純因啟動條件沉重 的機械，經(jīng)啟動條件校驗通過的采用雙籠型或深槽型電動機，如啟動校驗通不 過或啟動時電網(wǎng)壓降過大時，采用繞線型電動機；某些斷續(xù)運行的機械雖無調(diào) 速要求，但采用交流電動機在發(fā)熱、氣動、制動特性等方面不能滿足要求的或 技術(shù)經(jīng)濟指標過低時，采用直流電動機；只要求集中轉(zhuǎn)速的小功率機械，采用 變換定子極數(shù)的多速籠型電動機；對調(diào)速平滑程度要求不高，且調(diào)速比不大時， 采用繞線型電動機或電磁調(diào)速電動機；調(diào)速范圍在 1：3 以上需連續(xù)穩(wěn)定平滑調(diào) 速的機械，采用直流電動機或變頻調(diào)速電動機，需啟動轉(zhuǎn)矩大的機械，采用直 流串勵電動機；某些特殊場所（如要求防爆）由徐平滑調(diào)速時，采用由變頻電 源供電的籠型電動機；某些要求調(diào)速范圍不大的大功率機械以及無頻繁啟動、 制動要求和無沖擊負載的機械，采用帶有串級調(diào)速裝置的繞線型電動機，這樣 可使電能回饋電網(wǎng)，提高經(jīng)濟指標；要求調(diào)速范圍很大，且具有恒功率負載特 性的機械，采用機械電器聯(lián)合調(diào)速型式，可節(jié)省電動機裝機容量。 按環(huán)境條件選擇電動機的類型：正常環(huán)境條件，一般防護型，可選各類 普通型電動機；、濕熱帶或潮濕場所，濕熱帶型，可選濕熱帶電動機和普通型 電動機加強防潮處理；干熱帶或高溫車間，干熱帶型，可選干熱帶型電動機和 采用高溫升等級絕緣材料的電動機或外加電動機管道通風。 根據(jù)本設(shè)計要求，選新型的制動異步電動機即：YEJ 系列電磁制動三相異 步電動機 其是 Y 系列三相異步電動機的派生系列產(chǎn)品，是在 Y 系列電動機的后 端附加同軸的電磁制動器而成。其功率等級、安裝尺寸等與 Y 系列相同。目前， 電磁制動器有關(guān)交流和直流兩種形式。 本系列電機適用于不含易燃、易爆和不含腐蝕性氣體的環(huán)境，有快速制動、 準確定位、往復(fù)運轉(zhuǎn)、防止滑行等要求的各種機械中作主傳動或輔傳動，如升 降機、運輸機械、包裝機械、印刷機械、食品機械、木工機械、減速機械、冶 金機械等。根據(jù)電動機的所需的功率選用型號為 YEJ200L-8 額定轉(zhuǎn)速為 730r/min。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 13 頁 本系列電動機部分產(chǎn)品已通過 CCC 中國國家強制性產(chǎn)品認證，獲得了 CCC 認證證書。結(jié)構(gòu)說明：電動機主體防護等級為 IP44，制動器部分為 IP23；電動 機冷卻方式為 IC411（自扇冷式）；電動機絕緣等級為 B 級；使用條件：額定 電壓：380V；額定頻率：50Hz；工作方式：S1（連續(xù)工作制）；海拔不超過 1000m；環(huán)境溫度最高不超過 40，最低為-15；月平均最低溫度不高于 25 時，月平均最高相對溫度為 90%。 4.4 電動機功率的選擇 標準電動機的功率由額定功率表示。所選電動機的額定功率應(yīng)等于或稍大 于工作要求的功率。功率小于工作要求，則不能保證工作正常工作，或使電動 機長期過載，發(fā)熱大而過早損壞；功率過大則增加成本，并且由于功率和功率 因數(shù)低而造成浪費。電動機的功率主要由運行時發(fā)熱條件限定，在不變或變化 很小的載荷下長期連續(xù)的機械，只要其電動機的負載不超過額定值，電動機便 不會過熱，通常不必校驗發(fā)熱和起動力矩。 4.5 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 電動機額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定的。在確定電動機額定轉(zhuǎn)速 時，必須考慮機械減速機構(gòu)的傳動比值，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟全面 比較才能確定。通常，電動機轉(zhuǎn)速不低于 500r/min，因為當功率一定時，電動 機的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價格愈貴，而且效率也較低，如選用高速電動 機，勢必加大機械減速機構(gòu)的傳動比，致使機械傳動部分復(fù)雜起來。 對于一些不需調(diào)速的高，中機械，如水泵、鼓風機、空氣壓縮機等，可 選用相應(yīng)轉(zhuǎn)速的電動機不經(jīng)機械減速機構(gòu)直接傳動。需要調(diào)速的機械，電動機 額最高轉(zhuǎn)速應(yīng)與生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。若采用改變勵磁的直流變速電動機時， 為充分利用電動機容量，應(yīng)選好調(diào)磁調(diào)速的基速。又如某些軋鋼機械、提升機 等，工作速度較低，經(jīng)常處于頻繁地正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，為縮短正反轉(zhuǎn)的過渡時間， 提高生產(chǎn)效率，降低消耗，并減小噪音，節(jié)省投資，選擇適當?shù)牡退匐妱訖C， 采用無減速機的直接傳動較為合理。 要求快速頻繁啟動、制動的機械，通常是電動機飛輪轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 14 頁 平方之積為最小時，能獲得起制動最快的效果。在空載情況下起制動時，為達 到快速的目的，按下式考慮最為合理： 22DNmJn 所謂最佳傳動比為： ji 電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，DJ 2kgA 生產(chǎn)機械在機械軸上的轉(zhuǎn)動慣量，m 2km 生產(chǎn)機械軸轉(zhuǎn)速，n /inr 電動機額定轉(zhuǎn)速，Nm 4.6 電動機功率的計算 計算電動機功率時，首先根據(jù)生產(chǎn)機械的負載功率初選電動機功率，在校 核初選電動機的過載能力、啟動能力和發(fā)熱。 首先算出生產(chǎn)機械靜阻負載圖 T=f(t)或 P=f(t)，然后根據(jù)本表公式出步計 算電動機的功率，根據(jù)計算功率并考慮一定余量再初選電動機的功率，隨著調(diào) 速范圍和啟動頻繁程度的提高，余量系數(shù)也應(yīng)隨之加大。 為了驗算出電動機是否合適，需要根據(jù)負載狀態(tài)、生產(chǎn)機械的工藝參數(shù)和 初選電動機的參數(shù)，根據(jù)本表公式計算電動機動態(tài)轉(zhuǎn)矩和加減速時間，繪制電 動機轉(zhuǎn)矩負載圖或功率負載圖（略） 。 電動機的功率主要由運行時發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長 期連續(xù)的機械，只要其電動機的負載不超過額定值，電動機便不會過熱，通常 不必校驗發(fā)熱和起動力矩。所需電動機功率為 wdp 式中 為工作機實際需要的電動機輸出功率，kw ； 為工作機需要的輸dp wp 入功率，kw； 為電動機工作機之間傳動裝置的總效率。 工作機所需功率 應(yīng)由機器工作阻力和運動參數(shù)計算求得，w 10fvpw 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 15 頁 式中 f 為工作機的阻力，N；v 為工作機的線速度，m/s；T 為工作機的阻 力矩，N.m；nw 為工作機的轉(zhuǎn)速， ，r/m； 為工作機的效率。w 總效率 4321 為減速器的傳動效率， 為聯(lián)軸器的傳動效率， 為卷筒的傳動效率。123 4 =0.96 0.99 0.99 0.95=0.89432 =20000 0.6/（1000 0.89）=13.49kw10Fvpwd 確定電動機的額定功率 （kw） ，使mp =（1-1.3） =（1-1.3） 8.95=13.49-17.5kwmpd 綜合以上分析，本設(shè)計采用 YEJ200L-8 制動電機，額定功率 15Kw，額定轉(zhuǎn) 速 730r/min. 5 減速器的選擇 減速裝置是一般機械中不可缺少的，是低速機械部分不可缺少的一部分， 減速器的選擇主要在是滿足減速比的要求外，盡量追求經(jīng)濟、效益、工作可靠 等方面的協(xié)調(diào)。 5.1 減速器類型的選擇 減速器的類型很多。常用減速器有以下分類、型式及其應(yīng)用范圍。 圓柱齒輪減速器：單級的傳動比 i8-10,其輪齒可制成直齒、斜齒和人字 齒，傳動軸線平行，結(jié)構(gòu)簡單，精度容易保證，應(yīng)用較廣，直齒一般用在圓周 速度 v8m/s，輕負荷場合，斜齒、人字齒，用在圓周速度 v=25-50m/s、重負 荷場合，但也用于重載低速；兩級的有展開式、分流式、同軸線式和同軸分流 式之分，其中，展開式是兩級減速其中最簡單的一種，齒輪相對于軸承位不對 稱，當軸產(chǎn)生彎曲變形時，載荷在齒寬上分布不均勻，因此，軸應(yīng)設(shè)計的具有 較大的剛度，并盡量使高速級齒輪遠離輸入端，高速級可制成斜齒，低速級可 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 16 頁 制成直齒，相對于分流式講，用于載荷較平穩(wěn)的場合；分流式與展開式相比， 齒輪與軸承對稱布置，因此載荷沿齒寬分布均勻，軸承受載亦平均分配，中間 軸危險截面上的扭矩相當于軸所傳遞扭矩之半，高速級采用人字齒，低速級可 制成人字齒或直齒，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于變載荷場合；同軸線式箱體長度較小， 當速比分配適當時，兩對齒輪浸入油中深度大致相同，但減速器軸向尺寸和重 量較大，高速級齒輪的承載能力充分利用，中間軸承潤滑困難，中間軸較長， 剛性差，載荷沿齒寬分布不均，由于兩伸出軸在同一軸線上在很多場合能使設(shè) 備布置更為方便；同軸分流式嚙合輪齒僅傳遞全部載荷的一半，輸入和輸出軸 只受扭矩，中間軸只受全部載荷的一半，故與傳遞同樣功率的其他減速器相比， 軸徑尺寸可縮小； 圓錐、圓錐-圓柱齒輪減速器也有單級、兩級和三級之分。單級的輪齒可制 成直齒、斜齒、螺旋齒，兩軸線垂直相交或成一定角度，制造安裝較復(fù)雜，成 本高，所以僅在設(shè)備布置上必要時應(yīng)用；兩級圓錐-圓柱齒輪減速器同單級的相 同，圓錐齒輪應(yīng)在高速級，使齒輪尺寸不至于太大，否則加工困難； 蝸輪、 ；齒輪-蝸輪減速器，有單級兩級之分。單級又有三種形式：蝸桿下 置式就是蝸桿在渦輪下面，嚙合出冷卻和潤滑都較好，蝸桿軸承潤滑也方便， 但當蝸桿圓周速度太大時，攪油損耗較大，一般用于蝸桿圓周速度小于 5 米每 秒的情況下。蝸桿上置式裝卸方便，蝸桿的圓周速度可高些，而且金屬屑等雜 物掉入嚙合處機會少；兩級的蝸輪-蝸輪的傳動比大，可達到 43-3600，結(jié)構(gòu)緊 湊，但效率較低，為使高速級和低速級傳動浸入油中深度大致相等，應(yīng)使高速 級中心距為低速級中心距的一半左右。齒輪-蝸輪有齒輪傳動在高速級和蝸輪傳 動在高速級兩種型式，前者結(jié)構(gòu)緊湊，后者效率高。 ZL 型漸開線直齒圓柱齒輪減速器，主要用于礦山、冶金、起重運輸?shù)葯C械 設(shè)備，高速軸最高轉(zhuǎn)速不超過 1500 轉(zhuǎn)/分，工作環(huán)境溫度為-40 到 45 攝氏度， 可正反兩向運轉(zhuǎn)。目前此減速器已經(jīng)標準化生產(chǎn)。 由以上比較，結(jié)合本設(shè)計要求和工況等條件，本設(shè)計選擇二級圓柱齒輪減 速器。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 17 頁 5.2 減速器型號的選擇 由卷筒的轉(zhuǎn)速為 v=36m/min=0.6m/s =0.6/0.125=4.8rad/srvw 則 =4.8 60/(2 3.14)=4.6r/min2n 傳動比 i= =730/46=15.8；1 選擇型號為 ZL75 的減速器，其中傳動比為 16. 6 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器主要用于連接兩軸以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器具有補償因制造和 安裝誤差而引起的兩軸線偏移的功能，有些類型的聯(lián)軸器還具有吸振、緩沖等 功能。對于傳動系統(tǒng)聯(lián)軸器的選擇，首先應(yīng)根據(jù)工作條件和使用要求選擇聯(lián)軸 器的類型，然后根據(jù)聯(lián)軸器所傳遞的轉(zhuǎn)矩、被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速和直徑確定其結(jié)構(gòu) 尺寸，并按標準選定聯(lián)軸器的型號。 中小型減速器的輸入軸和輸出軸均可選用彈性聯(lián)軸器，其特點是裝拆方便， 并能吸振緩沖。減速器輸入軸可選用 TL 型彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB4323-84） ； 減速器的輸出軸可選用 HL 型柱銷聯(lián)軸器（GB5014-85） 。對于傳遞轉(zhuǎn)矩大的且 兩軸間有較大軸線偏移的，由于軸的轉(zhuǎn)距相對較大，因此選用彈性套柱銷聯(lián)軸 器。 6.1 聯(lián)軸器的種類 聯(lián)軸器的種類很多，常用的有：凸緣聯(lián)軸器，鼓型齒式聯(lián)軸器，滾子鏈聯(lián) 軸器，萬向聯(lián)軸器，輪胎式聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器，膜片聯(lián)軸器，蛇形彈簧 聯(lián)軸器等多種型號。根據(jù)工作條件和使用要求，以及各類聯(lián)軸器的性能和應(yīng)用 本設(shè)計采用彈性套裝銷聯(lián)軸器。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 18 頁 6.2 聯(lián)軸器傳遞的扭矩計算及選擇 聯(lián)軸器根據(jù)傳遞的扭矩和工作條件選擇： 計算轉(zhuǎn)矩按照下式計算： =caTKA 式中 T 為公稱轉(zhuǎn)矩，N.m；KA 為工作情況系數(shù)，查機械設(shè)計表 14-1 取為 2.3 公稱轉(zhuǎn)矩 =9.55 1000000 =9.55 1000000 12/730=160N.m1np 則 = KA =2.3 160=368N.mcaT 因此選取型號為 LT8 彈性套柱銷聯(lián)軸器。公稱轉(zhuǎn)矩 710N.m,許用轉(zhuǎn)速 3000r/min. 7 零部件的設(shè)計計算 7.1 卷揚機工作級別與類別 為了合理設(shè)計、制造、使用及提高零件三化水平，卷揚機根據(jù)利用等級與載荷 狀態(tài)劃分為：A ，A ， A ，A ，A ， A ，A ，A ，八個工作級別。12345678 7.1.1 卷揚機利用等級 利用等級是表示卷揚機使用的頻繁程度，以其在設(shè)計壽命期內(nèi)應(yīng)總工作循 環(huán)次數(shù) N 表征。而一個工作循環(huán)是指從一個載荷準備提拉時開始到下一個載荷t 準備提拉時為止的全過程。卷揚機的壽命一般不少于 5 年，在這個期間內(nèi)依據(jù)工 作頻繁程度的不同，總工作循環(huán) N 可分為 8 個利用等級，見表 7-1 根據(jù)本次設(shè)t 計的建筑卷揚機的使用情況確定利用等級為 U5。 7.1.2 卷揚機的載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài)表示建筑卷揚機鋼絲繩承受拉力作用地輕重與頻繁程度，它與整個 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 19 頁 使用壽命期限內(nèi)鋼絲繩每次承受地拉力 F 與額定拉力 F 之比（F / F ）和鋼絲i eie 繩每次承受拉力 F 作用下地工作循環(huán)次數(shù) n 與總工作循環(huán)次數(shù) N 之比i i t （n /N ）有關(guān)。it 載荷譜系數(shù) K 可用下式計算：K f f meitiFN 式中 K 載荷譜系數(shù)；f n 在鋼絲繩拉力 F 作用下的工作循環(huán)次數(shù)，i i n n ，n n ；i12 N 總的工作循環(huán)次數(shù)，N n n n n ；t ti12 F 鋼絲繩承受的第 i 個拉力，F(xiàn) F ，F(xiàn) ， F （N） ；i i F 鋼絲繩承受的額定拉力（N） ；e 在本設(shè)計中選擇中等載荷，工作級別為 M5，總工作時間為 6400 小時。 表 7-1 卷揚機利用等級 利用等級 總工作循環(huán)數(shù) Nt 說明 U0 1.6104 U1 3.210 U 2 6.3104 U3 1.25105 不經(jīng)常使用 U4 2.510 經(jīng)常地輕閑地使用 U 5 5105經(jīng)常地中等使用 U6 1106有時頻繁地使用 U7 210 頻繁地使用 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 20 頁 。 載荷狀 態(tài) 名義載荷譜系 數(shù) Kp 當量拉力系 數(shù) Kd 說明 Q （輕）10.125 K 0.5 通常承受 1/3 的額定拉力，很少 承受額定拉力時使用 Q （中）20.25 0.5K 0d .63 通常承受（1/32/3）的額定拉 力，有時承受額定拉力時使用 Q （重）30.5 0.63K d 0.8 通常承受 2/3 以上的額定拉力， 較多承受額定拉力時使用 Q （特4 重） 1.0 0.8K 1d頻繁地承受拉力或者額定拉力相 近時使用 表 7-2 載荷狀態(tài) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 21 頁 7.2 鋼絲繩的選取 卷揚機通過鋼絲繩升降、牽引重物，工作時鋼絲繩所受應(yīng)力十分復(fù)雜，加 之對外界影響因素比較敏感，一旦失效，后果十分嚴重，因此，應(yīng)特別重視鋼 絲繩的合理選擇與使用。 7.2.1 鋼絲繩的種類和構(gòu)造 鋼絲繩的種類根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為： (1)點接觸鋼絲繩 點接觸鋼絲繩繩股中各層鋼絲直徑均相同，而內(nèi)外各 層鋼絲的節(jié)距不同因而相互交叉形成點接觸。其特點是接觸應(yīng)力高表面粗 糙，鋼絲易折斷，使用壽命低。但制造工藝簡單，價格便宜。在實際中常發(fā)現(xiàn) 這種鋼絲繩在受拉、尤其是受彎時由于鋼絲間的點接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生 嚴重壓痕，由此導(dǎo)致鋼絲疲勞斷裂而使鋼絲繩過早報廢。 (2)線接觸鋼絲繩 線接觸鋼絲繩繩股由不同直徑的鋼絲統(tǒng)制而成，每一層 鋼絲的節(jié)距相等，由于外層鋼絲位于內(nèi)層鋼絲之間的溝槽內(nèi)，因此內(nèi)外層鋼絲 間形成線接觸。這種鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲雖承受比外層鋼絲稍大的應(yīng)力，但它避 免了應(yīng)力集中，消除了鋼絲在接觸處的二次彎曲現(xiàn)象，減少了鋼絲間的摩擦阻 力。使鋼絲繩在彎曲上有較大的自由度，從而顯著提高了抗疲勞強度，其壽命 通常高于點接觸鋼絲繩。由于線接觸鋼絲繩比點接觸鋼絲繩的有效鋼絲總面積 大，因而承載能力高。如果在破斷拉力相同的情況下選用線接觸鋼絲繩，可以 采用較小的滑輪和卷筒直徑，從而使整個機構(gòu)的尺寸減小。 卷楊機應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。 7.2.2 鋼絲繩直徑的計算 目前在工業(yè)化國家，對鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國際 標準繩的選擇也推薦采用此方法。該方如下； 鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計算的 最小直徑 maxinFcd 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 22 頁 式中 Fmax鋼絲繩最大靜拉力(N) 。由起升載荷（額定起重量，鋼 絲繩懸掛部分的重量，滑輪組及其它吊具的重量）并考慮滑輪組效率相倍 率來確定； c鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機構(gòu)的工作級別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)及吊運物品 的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前，卷揚機還沒有此系數(shù)的具體規(guī)定。 該設(shè)計卷揚機額定載荷 2 噸，采用單聯(lián)滑輪起重滑輪組，所以每根承受載 荷 FmaxFe/2 10000N 該卷揚機用于建筑，所以工作級別為 M5，鋼繩系數(shù)選擇由 GB/T1955-2008 公 式 C=Kn/K01/2 可得： 其中 Kn 是鋼絲繩的最小安全系數(shù)，按照表 4 選取為 4.0 K為鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù)，按照表 5 選取第三組 鋼絲繩公稱抗拉強度 R0 為 1570MPa。 則 C=Kn/K01/2=0.123 12.3 mm maxinFcd 所以鋼絲繩選擇 d=14 mm 卷揚機系多層纏繞鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡化計算，鋼絲繩選擇多采 用安全系數(shù)法，這是種靜力計算方法。 鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計算： pgrSnF 式中 整條鋼絲繩的破斷拉力，N；pS 卷揚機工作級別規(guī)定的最小安全系數(shù)；n 鋼絲繩的額定拉力，N；rF 設(shè)計時，鋼絲繩的額定拉力為已知，將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù) ，然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于 M的鋼絲繩直徑。n rF 優(yōu)先選用不旋轉(zhuǎn)的鋼絲繩，按照 GB1102 的規(guī)定，鋼絲繩選擇型號為 124NAT 6 19S+FC 1570 ZZ 110 GB8918-2006 其破斷拉力為 110KN。則 ng=110/20=5.55 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 23 頁 符合要求 7.2.3 鋼絲繩使用注意的事項 鋼絲繩在工作時卷繞進出滑輪和卷筒，除產(chǎn)生拉應(yīng)力外，還有擠壓、彎曲、 接觸和扭轉(zhuǎn)等應(yīng)力，應(yīng)力情況是非常復(fù)雜的。實踐表明，由于鋼絲繩反復(fù)彎曲 相擠壓所造成的金屬疲勞是鋼絲繩破壞的主要原因。鋼絲繩破壞時，外層鋼絲 由于疲勞和磨損首先開始斷裂，隨著斷絲數(shù)的增多，破壞速度逐漸加快，達到 一定限度后，仍繼續(xù)使用，就會造成整根繩的破斷。 在正確選擇鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和直徑之后，實際使用壽命的長短，在很大程 度上取決于鋼絲繩在使用中的維護和保養(yǎng)及與相關(guān)機件的合理配置?？蓮囊韵?幾方面考慮該問題： （1）滑輪和卷筒直徑 D 與鋼絲繩直徑 d 的比值大小對鋼絲繩的壽命影響 較大，幾乎成平方關(guān)系。因此，選用較大的滑輪和卷簡直徑對鋼絲繩的壽命是 有利的。故設(shè)計中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最小比值（D/d） ，與卷揚機 的工作級別有關(guān)。使用中，應(yīng)盡量減少鋼絲繩的彎折次數(shù)并盡量避免反向彎折。 （2）決定滑輪繩槽尺寸時，必須考慮鋼絲繩直徑較公稱直徑有 68的 過盈量這一事實。過小的繩槽直徑會使鋼絲繩受到過度擠壓而提前斷絲，繩槽 尺寸過大，又會使鋼絲繩在槽內(nèi)的支承面積減小，增大鋼絲繩的接觸應(yīng)力。合 理的繩槽尺寸應(yīng)比鋼絲繩的公稱直徑大 10左右。 （3） 滑輪與卷筒的材料太硬，對鋼絲繩壽命不利。據(jù)有關(guān)資料表明：以 鑄鐵代替鋼可提高鋼絲繩的壽命約 10。 （4） 為保證鋼絲繩在繩筒上平滑纏繞，避免各圈鋼絲繩間相互摩擦及多 層纏繞錘擊和堆繞現(xiàn)象，延長鋼絲繩的使用壽命，鋼絲繩在卷筒及繩輪上的偏 角必須保持在一定的限度之內(nèi)，一般在 0.5 2 之間。 （5）良好的周期性潤滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項重要因素。它可以防 止銹蝕，減少鋼絲繩內(nèi)外磨損。一般常用中、低粘度潤滑油和濾青質(zhì)化合物。 目前我國生產(chǎn)的“鋼絲繩油 屬于中等粘度油，適用于各種股捻鋼絲繩的潤滑。 其附著力大，不易滑落或與水起作用，且含有防銹劑，是一種良好的潤滑劑。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 24 頁 （6）在室外、潤濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。 （7） 經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機件摩擦，重新更換新繩時必須核對新 繩與原繩的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲，遇到問題 及時解決。 7.2.4 卷筒參數(shù)的設(shè)計 按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般 起重機大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機構(gòu)緊湊的情況 下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計采用多層繞。 （1）卷筒容繩尺寸參數(shù) 1)卷筒節(jié)徑 卷筒節(jié)徑 D 應(yīng)滿足式 D ekd 式中 -與卷揚機工作級別有關(guān)的系數(shù) D-卷筒節(jié)徑，mmek 由 GB8918-2006 表 6 得 D= =19 14=266ed 2）卷筒容繩寬度 3 =3 250=750mm ，取 =620mm。tB0DtB 3）卷筒邊緣直徑 dDsk4 其中 =210+(2 4-1) 12=294mmSs120 則 =294+4 12=342 取為 350mmdDsk4 4）卷繞層數(shù) S 由 SDkDo2Mk2d 可得 S4.1，取 S=412101sDdBLtsi 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 25 頁 7.2.5 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒 內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計卷筒 采用內(nèi)齒輪嚙合式。如圖 7-3。 圖 7-3 齒嚙合式卷筒 卷筒的設(shè)計主要尺寸有卷筒長度 L 、卷筒壁厚 （1）卷筒的長度設(shè)計 本設(shè)計采用單聯(lián)滑輪組，卷筒的長度 L =1.1ZP=1.1lP /n(D+nd) 式中 卷筒總長度，mm； Z每層圈數(shù)，mm； n卷繞層數(shù)； 卷筒卷繞直徑，mm；0D P繩槽節(jié)距，mm； l卷筒容繩量； 由此計算得 870mm。L （2）卷筒壁厚設(shè)計 本設(shè)計為了延長鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒，對于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗公式初 步確定，然后進行強度驗算。 對于鑄鐵筒壁 mm 0.2610D 根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于 12 mm，所以 15mm 所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距 t16 mm、槽底半徑 4 mm、卷筒節(jié)距1c 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 26 頁 250 mm、卷筒長度 L=870 mm、卷筒壁厚 mm。0D15 7.2.6 卷筒強度計算及檢驗 卷筒材料一般采用不低于 HT200 的鑄鐵，特殊需要時可采用 ZG230- 450、ZG270-500 鑄鋼或 Q235-A 焊接制造。本設(shè)計的卷筒五特殊需要，額定起 重重量不是很大，所以選擇 HT200 的鑄鐵制造。 一般卷筒壁厚相對于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計，在鋼絲 繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。其中壓應(yīng)力 最大。當 3 時彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過壓應(yīng)力 10%,所以當L0D L 3 時只計算壓應(yīng)力即可。0 本設(shè)計中 L=870 mm D=250 mm，符合 3 的要求，所以只計算壓應(yīng)L0D 力即可。 當鋼絲繩單層卷繞時，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計算： =A tFmaxbc 其中 為鋼絲繩單層卷繞時卷筒所受壓應(yīng)力，MPa； 為鋼絲繩最大拉力，N；maxF 為卷筒壁厚，mm； A 為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取 A=0.75 為許用壓力，對于鑄鐵 =bc bc5 為鑄鐵抗壓強度極限b 所以 =A 32 MPatFmaxbc 查教材機械設(shè)計基礎(chǔ)知 195MPa，所以 39MPa。所以卷筒的壁厚bbc 強度滿足要求 7.3 卷筒軸的設(shè)計計算 卷筒軸是支持卷揚機正常工作的重要零件，合理設(shè)計與計算卷筒軸對卷揚 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 27 頁 機性能至關(guān)重要。 7.3.1 卷筒軸的固定方式及受力分析 常用的卷筒軸分軸固定式軸轉(zhuǎn)動式兩種情況。卷揚機卷筒工作時，鋼絲繩 在卷簡上的位置是變化的。鋼絲繩拉力經(jīng)卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩， 其大小隨鋼絲繩在卷簡上位置的變化而不同。強度計算時應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上 兩個極限位旨分別計算。由卷揚機工作情況和軸的受力分析可知，a、b 因卷筒 軸主要承受彎矩，可簡化為簡單的心軸。a 圖為固定心軸，b 圖為轉(zhuǎn)動心軸。對 于轉(zhuǎn)動心軸，其彎曲應(yīng)力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸，其應(yīng)力循環(huán)特征 為 ，視具體的載荷性質(zhì)而定。對固定心軸的疲勞失效而言，最危險的01r 應(yīng)力情況是脈動循環(huán)變化，為安全起見，卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動循環(huán)處 理為宜。c 圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉(zhuǎn)軸。其彎曲應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)為對稱循 環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)可視為脈動循環(huán)變化。由此可知，卷筒軸 在正常使用條件下，最終將發(fā)生疲勞破壞。但也不排除在超載或意外情況下發(fā) 生靜強度破壞。 圖 7-4 的類型 a: 軸固定式 b、c: 軸轉(zhuǎn)動式 7.3.2 卷筒軸的設(shè)計 由于卷筒軸的可靠性對卷揚機安全、可靠的工作非常重要，因此應(yīng)十 分重視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度、剛度計算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡單、 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 28 頁 合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計算疲勞強度，而且還要計算靜強 度；此外，對較長的軸還需校核軸的剛度。 本設(shè)計以計算出的參數(shù)有：繩的額定拉力 20kN，卷筒直徑rF 250mm，鋼絲繩的直徑 14 mm，查機械傳動設(shè)計手冊，軸的材質(zhì)選擇0Dd 45 鋼，調(diào)制處理， MPa， MPa， MPa，650B360S130 MPa。01b 由圖 7-4 可知，該卷筒軸用軸端擋板固定于卷筒上，是不動的心軸。計算 時應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位置分別計算。根據(jù)受力分析可知，當鋼絲繩 位于右極限位置時，心軸受力較大，因此應(yīng)按有極限位置進行軸的強度計算。 （1） 軸上零件的布置 對于卷筒軸，一端采用自位軸承加上一個內(nèi)齒輪與外齒輪相嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩，另 一端用軸承支架固定，為便于軸上零件的安裝，把軸設(shè)計成階梯軸后段軸的直 徑大于前端軸的直徑。 （2） 軸的各段長度 在設(shè)計過程中，在確定各軸段的直徑后，就應(yīng)該進入畫圖階段，要邊計 算邊畫圖，邊畫圖邊計算。根據(jù)軸結(jié)構(gòu)的需要，各軸段的長度確定如下： L1=30mm，L2=230mm，L3=565mm，L4=80mm，L5=28mm， （3）支反力與彎矩的計算 1）垂直平面內(nèi)的支反力 卷筒受力為 20000N,求支反力：對稱布置，只受一個力，故 FAv=FBv=20000N/2=10000N 2) 求垂直平面的彎矩 由于受到的彎矩為兩支架處,支架 A 處的彎矩為 MA =10000 0.87=8700N.m,支架 B 處的彎矩為 MB=8700 N.m 確定危險截面及校核其強度。支架處截面的應(yīng)力 A=MA/0.1d =253MPa 支架處截面的應(yīng)力 B=MB/0.1d =253MPa 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 29 頁 7.3.3 軸的校核 心軸應(yīng)力的性質(zhì)可認為是按脈動循環(huán)規(guī)律變化，則 。彎曲應(yīng)2bmn 力為 39.8 Mpa30.1dBbKM 平均應(yīng)力 和應(yīng)力幅 為ma 19.9 Mpa2bmn 軸的形狀比較簡單，且為對稱結(jié)構(gòu)，在 B 截面處尺寸有變化，則有應(yīng)力集 中存在，且該處彎矩最大，可以認為此截面是危險截面，應(yīng)在此處計算軸的疲勞 強度。 查得有效應(yīng)力集中系數(shù)尺 1.82，表面狀態(tài)系數(shù) 0.92，絕對尺寸系數(shù)K 0.67，特性系數(shù) 0.1。 疲勞強度計算的安全系數(shù)為 5.51amSK 一般軸疲勞強度安全系數(shù) ，所以該軸疲勞強度足夠。.58 7.4 主要計算拉力 計算拉力是指作用在基準層上的拉力，分為疲勞計算拉力，靜強度計算拉 力和試驗拉力 （1）疲勞計算拉力 這是用來計算卷揚機零件疲勞、磨損和發(fā)熱的一種計算拉力，它所考慮的工況 是卷揚機在正常工作情況下鋼絲繩承受的拉力，疲勞計算拉力采用當量拉力， 按下式計算確定 Fd= =0.6 20000=12000NedFK 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 30 頁 式中 Fd-鋼絲繩的當量拉力，N。 （2）靜強度計算拉力 靜強度計算拉力是考慮卷揚機正常作業(yè)時可能出現(xiàn)的最大拉力，此時零件的強 度不得超過材料的許用應(yīng)力，可按下式計算 =maxjFe 其中是 動載荷系數(shù)，由 JG/T5031-93 中表 5 選取 =1.05+0.40（vh-0.20）=1.05+0.4（0.6-0.20）=1.21 則 Fjmax= Fe=1.21 20000=24200 （3）試驗拉力 卷揚機的強度用試驗拉力進行計算，取下面兩種情況中的大者。 1）靜載荷試驗拉力：靜載荷為鋼絲繩額定拉力的 125%按照下式確定： =1.25 =1.25 20000N=25000NajFe 2）動載荷試驗拉力：動載試驗拉力為鋼絲繩額定拉力的 110%，按照下 式計算： =1.1 =1.1 20000N=22000N。vdFe 8 軸承的選擇與校核 根據(jù)最小軸端的直徑，選擇型號為 1214 的調(diào)心球軸承，此軸承的優(yōu)點是 可以保證一定的同軸度，提高運轉(zhuǎn)精度。 滾動軸承的壽命計算由下式可得 通過計算得 Lh=169596h 該軸承符合要求。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 31 頁 9 卷揚機的安裝及安裝調(diào)試 9.1 卷揚機的安裝 （1） 絞車安裝地點應(yīng)平整、寬敞，便于操作和觀察。 （2） 滾筒應(yīng)與滑輪或掛鉤對中，此中線力求與絞車軸線垂直。 (3） 絞車使用場合流動性較大時，可用木板或槽鋼作底盤，將絞車堅固其 上，再用地錨固定起來，長期定點使用的絞車可安裝于混凝土地基上。絞車安 裝必須穩(wěn)定、可靠、絞車正常運轉(zhuǎn)時底座不得有明顯的振動。 9.2 卷揚機調(diào)試 絞車在安裝前應(yīng)首先按使用說明書的要求檢查各部件是否齊全，查看在運 輸過程中有無損傷或丟失零件。確認無問題后，再按操作方法的要求進行空運 轉(zhuǎn)試驗，試驗時應(yīng)使絞車正反轉(zhuǎn) 15 分鐘，如發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象應(yīng)停車檢查，并在 檢查調(diào)整后再進行空轉(zhuǎn)試驗，直至運轉(zhuǎn)正常為止。 當在地面或井下作永久性安裝時，必須把絞車固地安裝在地基上，安裝地 點應(yīng)平整且便于操作和觀察，正常運轉(zhuǎn)時絞車不得有明顯的振動。當絞車在井 下作臨時性安裝時，可用地錨固定，并用木樁頂住。絞車的安裝位置應(yīng)盡量使 其出繩方向與卷筒軸線垂直，以有利于排繩。絞車在使用前應(yīng)仔細檢查其剎車 裝置，確認剎車靈活可靠后方可投入使用。 10 使用與操作 卷揚機的使用對安全性要求較高，因此在使用前必須做好檢查以確保其無 安全威脅，檢查事項有以下幾