壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 2．0 型卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì)是一種建筑起重機(jī)械，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)，由機(jī) 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(jì) 采 用 了 新 型 的 制 動 電 機(jī) ， 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(jì) 、 原 始 數(shù) 據(jù) 的 計(jì) 算 、 電 動 機(jī) 的 選 擇 、 減 速 器 的 選 擇 、 動 力 方 案 的 選 擇 和 強(qiáng) 度 校 核 。 其 中 主 要 是 傳 動 方 案 的 設(shè) 計(jì) 和 卷 筒 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 。 本 設(shè) 計(jì) 的步驟是從鋼絲繩開始入手，然后依次對卷揚(yáng)機(jī)的、 電動機(jī)、減速器、制動器、聯(lián)軸器設(shè)計(jì)與選取。其中卷筒結(jié)構(gòu)、卷筒軸、卷筒 轂的設(shè)計(jì)與校核最為主要，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)做了介紹，其余部分有得只是略作分析。 關(guān)鍵詞：卷揚(yáng)機(jī)，制動電機(jī)，聯(lián)軸器，卷筒 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 The design of 2.0 construction winches 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 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 目錄 1 緒論 5 1.1 課題背景及目的 5 1.2 現(xiàn)代卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 5 2 傳動方案的設(shè)計(jì) 7 2.1 方案的初步設(shè)計(jì) 7 2.2 方案的比較與方案的選擇 9 3 原始數(shù)據(jù)的計(jì)算 .10 4 電動機(jī)的選擇 .10 4.1 選擇電動機(jī)應(yīng)該綜合考慮的問題 10 4.2 電動機(jī)選擇順序 .11 4.3 電動機(jī)類型的選擇 11 4.4 電動機(jī)功率的選擇 .13 4.5 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 13 4.6 電動機(jī)功率的計(jì)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(jì)算及選擇 .17 7 零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .18 7.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級別與類別 .18 7.1.1 卷揚(yáng)機(jī)利用等級 18 7.1.2 卷揚(yáng)機(jī)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(jì)算 21 7.2.3 鋼絲繩使用注意的事項(xiàng) 22 7.2.4 卷筒參數(shù)的設(shè)計(jì) 23 7.2.5 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 7.2.6 卷筒強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn) .25 7.3 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì) .27 7.3.3 軸的校核 28 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 7.4 主要計(jì)算拉力 .29 8 軸承的選擇與校核 .30 9 卷揚(yáng)機(jī)的安裝及安裝調(diào)試 .30 9.1 卷揚(yáng)機(jī)的安裝 30 9.2 卷揚(yáng)機(jī)調(diào)試 30 10 使用與操作 31 11 安全保護(hù) 31 11.1 電氣安全保護(hù) .31 11.2 操作安全事項(xiàng) .32 結(jié)論 .33 致謝 .34 參考文獻(xiàn) .35 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 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(jī)械行業(yè)帶 來了前所未有的機(jī)遇。但是問題也隨之產(chǎn)生，怎樣保證建筑機(jī)械的安全性稱為 眾多建筑機(jī)械公司的考慮的首要因素。其次為保護(hù)人類十分寶貴且有限的地球 資源，實(shí)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(dá) 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(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品。 卷揚(yáng)機(jī)是建筑工地上最常見、最普通的一種施工機(jī)械，也稱絞車?？梢詥?獨(dú)使用，也可以作為起重機(jī)的組成部分，卷揚(yáng)機(jī)主要以電動機(jī)為動力，經(jīng)過減 速裝置后，驅(qū)動卷筒牽引鋼絲繩，以實(shí)現(xiàn)重物的垂直與水平運(yùn)輸。卷揚(yáng)機(jī)分為 手動卷揚(yáng)機(jī)和電動卷揚(yáng)機(jī)兩種?，F(xiàn)在以電動卷揚(yáng)機(jī)為主。電動卷揚(yáng)機(jī)由電動機(jī)、 聯(lián)軸節(jié)、制動器、減速器和卷筒組成，共同安裝在機(jī)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(jī) 經(jīng) 減 速 機(jī) 帶 動 卷 筒 ， 電 動 機(jī) 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(jì) 成 電 動 絞 車 。 本 設(shè) 計(jì) 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(jìn) 的 電 動 機(jī) 即 ： 制 動 電 機(jī) ， 配 有 AZM 交 流 電 磁 制 動 器 。 目 前 國 內(nèi) 已 有 先 進(jìn) 的 制 造 技 術(shù) 。 隨 著 變 頻 器 技 術(shù) 的 成 熟 和 制 動 電 機(jī) 的 普 及 ， 卷 揚(yáng) 機(jī) 的 設(shè) 計(jì) 越 來 越 變 的 人 性 化 和 環(huán) 保 化 。 1.2 現(xiàn)代卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 提升重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，所以各類卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)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(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)，汽車吊雖然靈活方便，但也因?yàn)槌杀咎?，而不能在工?壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 中廣泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚(yáng)機(jī)承擔(dān)的。卷揚(yáng)機(jī)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(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用。下面是卷揚(yáng)機(jī)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(jī)械構(gòu)件要求整體安裝， 促進(jìn)了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了 60 t 卷揚(yáng)機(jī)，日本生產(chǎn)了 32 t、50 t、60 t 液壓和氣動卷揚(yáng)機(jī)，美國生產(chǎn)了 136 t 和 270 t 卷揚(yáng)機(jī)。 （2） 采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動控制和遙控，國外廣泛采 用了先進(jìn)的電子技術(shù)。對大型卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī) 為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動強(qiáng)度，國外 大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚(yáng)機(jī)， 其電壓為 12 V，質(zhì)量為 7.7—15.4 kg，拉力為 3336—13344 N。 （4）大力發(fā)展不帶動力源裝置的卷揚(yáng)機(jī) 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車 和拖拉機(jī)動力的卷揚(yáng)機(jī)。此種卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。 進(jìn)入新世紀(jì)以來，各行各業(yè)都有飛速發(fā)展，近些年數(shù)控機(jī)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(jī)械制造的效率提高、成本降低，這些都 將推動卷揚(yáng)機(jī)工業(yè)的發(fā)展。提升重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，所以各類卷揚(yáng) 機(jī)的設(shè)計(jì)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(yáng)機(jī) 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(yáng)機(jī)，汽車吊 雖然靈活方便，但也因?yàn)槌杀?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(yáng)機(jī)承擔(dān)的。 卷揚(yáng)機(jī)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(yùn)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。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 2 傳動方案的設(shè)計(jì) 機(jī)械通常是有原動機(jī)、傳動系統(tǒng)、工作機(jī)和控制裝置組成。傳動系統(tǒng)介于 機(jī)械中原動機(jī)與工作機(jī)之間，主要用來講原動機(jī)的運(yùn)動和動力傳給工作機(jī)，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(jì)師機(jī)械設(shè)計(jì)工作的一個重要組成部分，是最具有創(chuàng)造性 的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。傳動方案的優(yōu)劣，對機(jī)械的工作性能、工作可靠性、外廓尺寸、 重量、制造成本、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用等均有一定程度的影響。任何機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(jì)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(jì) 根據(jù)參考各種資料和目前的卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，結(jié)合本設(shè)計(jì)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(bǔ)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(jì)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 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 1.電動機(jī) 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(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、效 率高、容易制造、使用壽命較長、維護(hù)方便，裝拆容易，工作可靠。高速級齒 輪布置在遠(yuǎn)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(fèi)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： 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 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(jī)的性能要求，適合工況條件及工作可 靠且電動機(jī)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(jī)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(jī)，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(jī)與減速器用彈性套裝銷聯(lián)軸器 相連，可以補(bǔ)償安裝誤差，又有一定的緩沖和減震能力，此方案的卷揚(yáng)機(jī)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(bǔ)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(jìn)入。這種連接型式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊， 軸向尺寸小，分組性好，能補(bǔ)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(jì)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. 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 3 原始數(shù)據(jù)的計(jì)算 本設(shè)計(jì)是 2.0 型卷揚(yáng)機(jī)，其主要設(shè)計(jì)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(jī)的輸出功率 P=Fv×1000／60=20 ×36×1000／60=12kw 4 電動機(jī)的選擇 電動機(jī)是通用機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛的原動機(jī)，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(jī)時，應(yīng)依據(jù)所選電動機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)的 負(fù)載特性相匹配的原則來確定電動機(jī)的型號。 目前，建筑設(shè)備常用的電動機(jī)主要分兩類：一類是驅(qū)動電機(jī)，一類是制動電機(jī)。驅(qū)動 電機(jī)是機(jī)械設(shè)備的主要動力源，包括各種類型的交、直流電動機(jī)。其中交流異步電動機(jī)較 之其它類型的電動機(jī)有結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，運(yùn)行可靠，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 4.1 選擇電動機(jī)應(yīng)該綜合考慮的問題 根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機(jī)的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要 求，選擇電動機(jī)的類型。 （1） 根據(jù)負(fù)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(jī) 的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機(jī)的功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。 所選電動機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 0.8-0.9。過大的備有功率會使電 機(jī)效率降低，對于感應(yīng)電動機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)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(hù)方式，選擇電動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。 （3） 根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對功率因數(shù)的要求，確定電動機(jī)的電壓 等級和類型。 （4） 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)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(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速。 除此之外，選擇電動機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)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(fèi)用、 運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過程中前后電動機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。 4.2 電動機(jī)選擇順序 選擇電動機(jī)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(fù) 荷 率 過 低 不 通 過 重 選 電 動 機(jī) 功 率改 變 半 速 比 或 選 用轉(zhuǎn) 動 慣 （ 或 飛輪 矩 ^2） 小 的 電動 機(jī) 加 速 轉(zhuǎn) 矩滿 足 加 速 度 要 求 下 能否 加 速 轉(zhuǎn) 矩電 動 機(jī) 機(jī) 械 特 性 與 負(fù)載 特 性 對 比 決 定發(fā) 熱 校 驗(yàn)功 率 數(shù) 或 改 用％ 小 電 動機(jī) 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 、 過 載 倍 數(shù) 、加 速 轉(zhuǎn) 矩 校 驗(yàn)根 據(jù) 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩 、 調(diào) 速 范 圍 、啟 動 頻 繁 程 度 、 初 選 電 動機(jī) 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(jì) 性 （ 價 格 、 運(yùn) 行 費(fèi)、 維 修 費(fèi) ） 合 理 與 否 圖 4-1 電動機(jī)的選擇順序 4.3 電動機(jī)類型的選擇 根據(jù)負(fù)載類型：恒轉(zhuǎn)矩和通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性的機(jī)械，選用機(jī)械特性為硬特性 的電動機(jī)較適宜；恒功率負(fù)載特性的機(jī)械，選用調(diào)勵磁的變速直流電動機(jī)或帶 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 有機(jī)械變速的交流異步電動機(jī)；負(fù)載平穩(wěn)，對啟動、制動無特殊要求的長期運(yùn) 行的機(jī)械，小功率的選用普通籠型電動機(jī)，大功率的采用同步電動機(jī)；帶周期 性變動負(fù)載的機(jī)械或啟動條件沉重時大中功率的采用繞線型電動機(jī)，小功率， 經(jīng)過載能力及啟動條件校驗(yàn)通過的采用高轉(zhuǎn)差率電動機(jī)，單純因啟動條件沉重 的機(jī)械，經(jīng)啟動條件校驗(yàn)通過的采用雙籠型或深槽型電動機(jī)，如啟動校驗(yàn)通不 過或啟動時電網(wǎng)壓降過大時，采用繞線型電動機(jī)；某些斷續(xù)運(yùn)行的機(jī)械雖無調(diào) 速要求，但采用交流電動機(jī)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(jì)指標(biāo)過低時，采用直流電動機(jī)；只要求集中轉(zhuǎn)速的小功率機(jī)械，采用 變換定子極數(shù)的多速籠型電動機(jī)；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(jī)或電磁調(diào)速電動機(jī)；調(diào)速范圍在 1：3 以上需連續(xù)穩(wěn)定平滑調(diào) 速的機(jī)械，采用直流電動機(jī)或變頻調(diào)速電動機(jī)，需啟動轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，采用直 流串勵電動機(jī)；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(jī)；某些要求調(diào)速范圍不大的大功率機(jī)械以及無頻繁啟動、 制動要求和無沖擊負(fù)載的機(jī)械，采用帶有串級調(diào)速裝置的繞線型電動機(jī)，這樣 可使電能回饋電網(wǎng)，提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；要求調(diào)速范圍很大，且具有恒功率負(fù)載特 性的機(jī)械，采用機(jī)械電器聯(lián)合調(diào)速型式，可節(jié)省電動機(jī)裝機(jī)容量。 按環(huán)境條件選擇電動機(jī)的類型：正常環(huán)境條件，一般防護(hù)型，可選各類 普通型電動機(jī)；、濕熱帶或潮濕場所，濕熱帶型，可選濕熱帶電動機(jī)和普通型 電動機(jī)加強(qiáng)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(jī)和 采用高溫升等級絕緣材料的電動機(jī)或外加電動機(jī)管道通風(fēng)。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，選新型的制動異步電動機(jī)即：YEJ 系列電磁制動三相異 步電動機(jī) 其是 Y 系列三相異步電動機(jī)的派生系列產(chǎn)品，是在 Y 系列電動機(jī)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(jī)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(zhǔn)確定位、往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)、防止滑行等要求的各種機(jī)械中作主傳動或輔傳動，如升 降機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、木工機(jī)械、減速機(jī)械、冶 金機(jī)械等。根據(jù)電動機(jī)的所需的功率選用型號為 YEJ200L-8 額定轉(zhuǎn)速為 730r/min。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 本系列電動機(jī)部分產(chǎn)品已通過 CCC 中國國家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證，獲得了 CCC 認(rèn)證證書。結(jié)構(gòu)說明：電動機(jī)主體防護(hù)等級為 IP44，制動器部分為 IP23；電動 機(jī)冷卻方式為 IC411（自扇冷式）；電動機(jī)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(jī)功率的選擇 標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的功率由額定功率表示。所選電動機(jī)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(jī)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(fèi)。電動機(jī)的功率主要由運(yùn)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(jī)械，只要其電動機(jī)的負(fù)載不超過額定值，電動機(jī)便 不會過熱，通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動力矩。 4.5 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。在確定電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 時，必須考慮機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動比值，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)全面 比較才能確定。通常，電動機(jī)轉(zhuǎn)速不低于 500r/min，因?yàn)楫?dāng)功率一定時，電動 機(jī)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(jī)，勢必加大機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動比，致使機(jī)械傳動部分復(fù)雜起來。 對于一些不需調(diào)速的高，中機(jī)械，如水泵、鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等，可 選用相應(yīng)轉(zhuǎn)速的電動機(jī)不經(jīng)機(jī)械減速機(jī)構(gòu)直接傳動。需要調(diào)速的機(jī)械，電動機(jī) 額最高轉(zhuǎn)速應(yīng)與生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。若采用改變勵磁的直流變速電動機(jī)時， 為充分利用電動機(jī)容量，應(yīng)選好調(diào)磁調(diào)速的基速。又如某些軋鋼機(jī)械、提升機(jī) 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(dāng)?shù)牡退匐妱訖C(jī)， 采用無減速機(jī)的直接傳動較為合理。 要求快速頻繁啟動、制動的機(jī)械，通常是電動機(jī)飛輪轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 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(dá) 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(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，DJ— 2kgA 生產(chǎn)機(jī)械在機(jī)械軸上的轉(zhuǎn)動慣量，m 2km 生產(chǎn)機(jī)械軸轉(zhuǎn)速，n— /inr 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速，Nm 4.6 電動機(jī)功率的計(jì)算 計(jì)算電動機(jī)功率時，首先根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載功率初選電動機(jī)功率，在校 核初選電動機(jī)的過載能力、啟動能力和發(fā)熱。 首先算出生產(chǎn)機(jī)械靜阻負(fù)載圖 T=f(t)或 P=f(t)，然后根據(jù)本表公式出步計(jì) 算電動機(jī)的功率，根據(jù)計(jì)算功率并考慮一定余量再初選電動機(jī)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(yàn)算出電動機(jī)是否合適，需要根據(jù)負(fù)載狀態(tài)、生產(chǎn)機(jī)械的工藝參數(shù)和 初選電動機(jī)的參數(shù)，根據(jù)本表公式計(jì)算電動機(jī)動態(tài)轉(zhuǎn)矩和加減速時間，繪制電 動機(jī)轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖或功率負(fù)載圖（略） 。 電動機(jī)的功率主要由運(yùn)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(jī)械，只要其電動機(jī)的負(fù)載不超過額定值，電動機(jī)便不會過熱，通常 不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動力矩。所需電動機(jī)功率為 ?wdp? 式中 為工作機(jī)實(shí)際需要的電動機(jī)輸出功率，kw； 為工作機(jī)需要的輸dp wp 入功率，kw； 為電動機(jī)工作機(jī)之間傳動裝置的總效率。? 工作機(jī)所需功率 應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動參數(shù)計(jì)算求得，w ?10fvpw? 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 式中 f 為工作機(jī)的阻力，N；v 為工作機(jī)的線速度，m/s；T 為工作機(jī)的阻 力矩，N.m；nw 為工作機(jī)的轉(zhuǎn)速， ，r/m； 為工作機(jī)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。1?23 4 =0.96 0.99 0.99 0.95=0.89432? =20000 0.6/（1000 0.89）=13.49kw?10Fvpwd?? 確定電動機(jī)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(jì)采用 YEJ200L-8 制動電機(jī)，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(jī)械中不可缺少的，是低速機(jī)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(jì)、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 i≤8-10,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 v≤8m/s，輕負(fù)荷場合，斜齒、人字齒，用在圓周速度 v=25-50m/s、重負(fù) 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(dāng)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(jì)的具有 較大的剛度，并盡量使高速級齒輪遠(yuǎn)離輸入端，高速級可制成斜齒，低速級可 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 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(dāng)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(dāng)速比分配適當(dāng)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(dāng)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(jī)會少；兩級的蝸輪-蝸輪的傳動比大，可達(dá)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(yùn)輸?shù)葯C(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)。目前此減速器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。 由以上比較，結(jié)合本設(shè)計(jì)要求和工況等條件，本設(shè)計(jì)選擇二級圓柱齒輪減 速器。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 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/min?2n? 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(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器具有補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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(jì)采用彈性套裝銷聯(lián)軸器。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 6.2 聯(lián)軸器傳遞的扭矩計(jì)算及選擇 聯(lián)軸器根據(jù)傳遞的扭矩和工作條件選擇： 計(jì)算轉(zhuǎn)矩按照下式計(jì)算： =caTKA? 式中 T 為公稱轉(zhuǎn)矩，N.m；KA 為工作情況系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 14-1 取為 2.3 公稱轉(zhuǎn)矩 =9.55 1000000 =9.55 1000000 12/730=160N.m1?np? 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(jì)計(jì)算 7.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級別與類別 為了合理設(shè)計(jì)、制造、使用及提高零件三化水平，卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)利用等級 利用等級是表示卷揚(yáng)機(jī)使用的頻繁程度，以其在設(shè)計(jì)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(zhǔn)備提拉時開始到下一個載荷t 準(zhǔn)備提拉時為止的全過程。卷揚(yáng)機(jī)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(jì)的建筑卷揚(yáng)機(jī)的使用情況確定利用等級為 U5。 7.1.2 卷揚(yáng)機(jī)的載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài)表示建筑卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩承受拉力作用地輕重與頻繁程度，它與整個 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 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(jì)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(jì)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(yáng)機(jī)利用等級 利用等級 總工作循環(huán)數(shù) Nt 說明 U0 1.6×104 U1 3.2×10 U 2 6.3×104 U3 1.25×105 不經(jīng)常使用 U4 2.5×10 經(jīng)常地輕閑地使用 U 5 5×105經(jīng)常地中等使用 U6 1×106有時頻繁地使用 U7 2×10 頻繁地使用 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 。 載荷狀 態(tài) 名義載荷譜系 數(shù) Kp 當(dāng)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 0.5＜K ≤0d .63 通常承受（1/3～2/3）的額定拉 力，有時承受額定拉力時使用 Q （重）30.5 0.63＜K ≤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 0.8＜K ≤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) 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 7.2 鋼絲繩的選取 卷揚(yáng)機(jī)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(yán)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(diǎn)接觸鋼絲繩 點(diǎn)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(diǎn)接觸。其特點(diǎn)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(shí)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(diǎn)接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生 嚴(yán)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(qiáng)度，其壽命 通常高于點(diǎn)接觸鋼絲繩。由于線接觸鋼絲繩比點(diǎn)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(jī)構(gòu)的尺寸減小。 卷?xiàng)顧C(jī)應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。 7.2.2 鋼絲繩直徑的計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算的 最小直徑 maxinFcd〓 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 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(jī)構(gòu)的工作級別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)及吊運(yùn)物品 的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前，卷揚(yáng)機(jī)還沒有此系數(shù)的具體規(guī)定。 該設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)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 Fmax＝Fe/2＝ 10000N 該卷揚(yáng)機(jī)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/K’0]1/2 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(qiáng)度 R0 為 1570MPa。 則 C=[Kn/K’0]1/2=0.123 ＝12.3 mm maxinFcd〓 所以鋼絲繩選擇 d=14 mm 卷揚(yáng)機(jī)系多層纏繞．鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡化計(jì)算，鋼絲繩選擇多采 用安全系數(shù)法，這是—種靜力計(jì)算方法。 鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計(jì)算： ??pgrSnF?? 式中 —整條鋼絲繩的破斷拉力，N；pS —卷揚(yáng)機(jī)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(jì)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? 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 符合要求 7.2.3 鋼絲繩使用注意的事項(xiàng) 鋼絲繩在工作時卷繞進(jìn)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(shí)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(dá)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(shí)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(hù)和保養(yǎng)及與相關(guān)機(jī)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(jì)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(yáng)機(jī) 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 6％~8％的 過盈量這一事實(shí)。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(xiàng)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。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 （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(jī)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(jì) 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(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)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(jì)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(yáng)機(jī)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=294mm??Ss120???? 則 =294+4 12=342 取為 350mmdDsk4? 4）卷繞層數(shù) S 由 S≤Dk－Do－2Mk／2d 可得 S≤4.1，取 S=4????12101??????????sDdBLt si? 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 7.2.5 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計(jì)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(jì)主要尺寸有卷筒長度 L 、卷筒壁厚 δ （1）卷筒的長度設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)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(jì)算得 ＝870mm。L （2）卷筒壁厚設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)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(yàn)公式初 步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 對于鑄鐵筒壁 mm ??0.26~10D??? 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 t＝16 mm、槽底半徑 ＝4 mm、卷筒節(jié)距1c 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 ＝ 250 mm、卷筒長度 L=870 mm、卷筒壁厚 mm。0D15?? 7.2.6 卷筒強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn) 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(jì)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(jì)，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(dāng) 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(dāng)L?0D L 3 時只計(jì)算壓應(yīng)力即可。0 本設(shè)計(jì)中 L=870 mm D=250 mm，符合 3 的要求，所以只計(jì)算壓應(yīng)L?0D 力即可。 當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計(jì)算： =A ???tF?max??bc 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 ??bc?5? 為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限b? 所以 =A 32 MPa??tF?max??bc? 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知 195MPa，所以 39MPa。所以卷筒的壁厚b????bc?? 強(qiáng)度滿足要求 7.3 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 卷筒軸是支持卷揚(yáng)機(jī)正常工作的重要零件，合理設(shè)計(jì)與計(jì)算卷筒軸對卷揚(yáng) 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 機(jī)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(yáng)機(jī)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(qiáng)度計(jì)算時應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上 兩個極限位旨分別計(jì)算。由卷揚(yáng)機(jī)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(qiáng)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(jì) 由于卷筒軸的可靠性對卷揚(yáng)機(jī)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(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡單、 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng) 度；此外，對較長的軸還需校核軸的剛度。 本設(shè)計(jì)以計(jì)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(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊，軸的材質(zhì)選擇0D?d? 45 鋼，調(diào)制處理， MPa， MPa， MPa，650?B360S?130??? 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(jì)算 時應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位置分別計(jì)算。根據(jù)受力分析可知，當(dāng)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(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)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(jì)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(jì)過程中，在確定各軸段的直徑后，就應(yīng)該進(jìn)入畫圖階段，要邊計(jì) 算邊畫圖，邊畫圖邊計(jì)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(jì)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(qiáng)度。支架處截面的應(yīng)力 σA=MA/0.1d 3=253MPa 支架處截面的應(yīng)力 σB=MB/0.1d 3=253MPa 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 7.3.3 軸的校核 心軸應(yīng)力的性質(zhì)可認(rèn)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m?a ＝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(rèn)為此截面是危險截面，應(yīng)在此處計(jì)算軸的疲勞 強(qiáng)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(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)為 ＝5.51amSK???????? 一般軸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) ，所以該軸疲勞強(qiáng)度足夠。??.5~8 7.4 主要計(jì)算拉力 計(jì)算拉力是指作用在基準(zhǔn)層上的拉力，分為疲勞計(jì)算拉力，靜強(qiáng)度計(jì)算拉 力和試驗(yàn)拉力 （1）疲勞計(jì)算拉力 這是用來計(jì)算卷揚(yáng)機(jī)零件疲勞、磨損和發(fā)熱的一種計(jì)算拉力，它所考慮的工況 是卷揚(yáng)機(jī)在正常工作情況下鋼絲繩承受的拉力，疲勞計(jì)算拉力采用當(dāng)量拉力， 按下式計(jì)算確定 Fd= =0.6 20000=12000NedFK? 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 式中 Fd-鋼絲繩的當(dāng)量拉力，N。 （2）靜強(qiáng)度計(jì)算拉力 靜強(qiáng)度計(jì)算拉力是考慮卷揚(yáng)機(jī)正常作業(yè)時可能出現(xiàn)的最大拉力，此時零件的強(qiáng) 度不得超過材料的許用應(yīng)力，可按下式計(jì)算 =maxjF?e 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(yàn)拉力 卷揚(yáng)機(jī)的強(qiáng)度用試驗(yàn)拉力進(jìn)行計(jì)算，取下面兩種情況中的大者。 1）靜載荷試驗(yàn)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(yàn)拉力：動載試驗(yàn)拉力為鋼絲繩額定拉力的 110%，按照下 式計(jì)算：