排纜機(jī)構(gòu)設(shè)計33頁

1、第1章 緒論1.1課題設(shè)計背景及意義：我國的建筑卷揚機(jī)生產(chǎn)已有近40年的歷史而真正定型生產(chǎn)還是在70年代初的事。80年代初我國的建筑卷揚機(jī)技術(shù)的研究才活躍起來，但和國外的建筑卷揚機(jī)技術(shù)相比落后至少30年。我國目前生產(chǎn)使用的建筑卷揚機(jī)還是70年代定型的產(chǎn)品。在80年代以前，我國還沒有制定有關(guān)建筑卷揚機(jī)的國家標(biāo)準(zhǔn)，也缺少建筑卷揚機(jī)的設(shè)計、試驗、生產(chǎn)、使用規(guī)范。全國處于無標(biāo)準(zhǔn)可循，呈現(xiàn)出放任自流狀態(tài)，產(chǎn)品規(guī)格五花八門，結(jié)構(gòu)與技術(shù)基本上維持根據(jù)日本JIS800l等40年代落后標(biāo)準(zhǔn)及按蘇聯(lián)圖紙制造的1011、1012等落后機(jī)型，進(jìn)展十分緩慢。80年代以后，各種競爭機(jī)制的引入，科技是第一生產(chǎn)力的概念逐漸被

2、人們所認(rèn)識，所接受。是我國建筑卷揚機(jī)設(shè)計制造技術(shù)發(fā)展最快的時期。國家也制定了有關(guān)建筑卷揚機(jī)的配套標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。新產(chǎn)品種數(shù)近十個，其中最具有代表性的產(chǎn)品有福建省建筑機(jī)械廠的行星傳動卷揚機(jī)、昆明建筑機(jī)械廠的少齒差傳動卷揚機(jī)、長沙建筑機(jī)械研究所與福州市建筑機(jī)械廠聯(lián)合開發(fā)的仿日本Seibu公司采用立式齒輪傳動的電控卷揚機(jī)廣州市一建公司機(jī)械廠的高速卷揚機(jī)適應(yīng)高層建筑的多功能需要，而江蘇海門第三機(jī)械廠引進(jìn)專利技術(shù)開發(fā)的系列多排頂桿蠕動傳動的卷揚機(jī)分為三大系列：即電控、手控和微機(jī)程控三大類，其練臺性能優(yōu)于代表國際先進(jìn)承平的Seibu一字型卷揚機(jī)，使我國的建筑卷揚機(jī)技術(shù)跨人世界先進(jìn)行列。1991年10月通過的省

3、科委組織的專家鑒定意見：該產(chǎn)品整機(jī)組合合理、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、過載能力強(qiáng)、工作安全可靠，與同類產(chǎn)品相比，居國內(nèi)先進(jìn)水平，其中傳動方式部分的設(shè)計構(gòu)思獨特、新穎，受力均勻、合理，屬國內(nèi)外首創(chuàng)。目前國內(nèi)外廣泛使用的建筑用卷揚機(jī)，一般均有電機(jī)、制動器、獨立的減速箱、鋼繩卷筒、底架等組成。它們的減速箱通常采用笨重的齒輪減速箱或蝸輪蝸桿減速箱，電機(jī)與減速箱、鋼繩卷筒的安裝形式一般有“n 型、 J”型、型等。普遍存在的不足是：體積大、過載能力差、噪音大、效率低、使用壽命短、工作不夠安全可靠等，有些產(chǎn)品還已列入國家淘汰產(chǎn)品。國內(nèi)外的卷揚機(jī)設(shè)計都在致力于縮小體積、減輕重量，提高承載能力，節(jié)省能源，工作安全可靠，

4、但都沒有理想的可供選擇的卷筒內(nèi)藏減速傳動裝置，而使設(shè)計、試制工作遇到困難。Stocky系列卷揚機(jī)采用多排頂桿蠕動減速裝置，并將該減速裝置直接設(shè)置于卷筒內(nèi)，使設(shè)計的卷揚機(jī)達(dá)到體積小、重量輕、過載能力大、節(jié)省能源、工作安全可靠。它的結(jié)構(gòu)是：由減速裝置內(nèi)藏于鋼繩卷筒內(nèi)的鋼繩卷筒、左右支架、底架及錐形制動電機(jī)呈一字型設(shè)置，便于安裝運輸，力求最佳外型結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)今世界是科技突飛猛進(jìn)的時代，技術(shù)的更新更是日新月異。我們應(yīng)該把握有利時機(jī)，瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平，從宏觀上及時修訂新的建筑卷揚機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)，以替代86標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)進(jìn)步的主要表現(xiàn)是逐步制訂一整套先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)卷揚機(jī)的設(shè)計生產(chǎn)，使產(chǎn)品質(zhì)量日益提高，且標(biāo)準(zhǔn)的

5、制訂、修改盡量地走在設(shè)計的前頭，向世界先進(jìn)水平靠攏，以促進(jìn)我國的建筑卷揚機(jī)技術(shù)不斷更新，不斷發(fā)展。生產(chǎn)廠家應(yīng)該及時掌握市場動態(tài)，及時引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)。市場的競爭實際上是科技的競爭，鄧小平的“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的理論越來越被實踐所檢驗，并由實踐得到證實。我們的企業(yè)只有不斷更新現(xiàn)有技術(shù)，才能立于不敗之地，再也不能讓像老式“J”型卷揚機(jī)一統(tǒng)天下幾十年的落后狀態(tài)重現(xiàn)。本文主要是對建筑卷揚機(jī)的設(shè)計，本文設(shè)計了一套用于建筑工程中的建筑卷揚機(jī)起重載荷為5噸，因為起重載荷較大，從而須設(shè)計排繩機(jī)構(gòu)使鋼絲繩達(dá)到最優(yōu)排列，提高生產(chǎn)的效率。1.1.2 建筑卷揚機(jī)的主要類型 建筑卷揚機(jī)由于應(yīng)用范圍廣泛，為適應(yīng)各種不同使

6、用條件，建筑卷揚機(jī)制造成各種不同機(jī)型的產(chǎn)品。1.按鋼絲繩額定拉力F分按鋼絲繩在基準(zhǔn)層上所能承受的最大拉力來區(qū)分，按GB195588建筑卷揚機(jī)中規(guī)定為5，7.5，10，12.5，16，20，25，32，50，80，120，160，200，320，500KN共15級。此參數(shù)為卷揚機(jī)的主要參數(shù)。2.按鋼絲繩額定速度v分 鋼絲繩在基準(zhǔn)層上的出繩速度是建筑卷揚機(jī)的又一項主要參數(shù)，根據(jù)鋼絲繩的速度可分為：慢速卷揚機(jī)：卷筒上的鋼絲繩額定速度約 712m/min的卷揚機(jī)。 快速卷揚機(jī)：卷筒上的鋼絲繩額定速度約19-34m/min的卷揚機(jī)。3.按卷筒數(shù)目分一臺卷揚機(jī)數(shù)目的多少，直接影響到卷揚機(jī)的結(jié)構(gòu)。卷揚機(jī)按卷

7、筒數(shù)目可分為單卷揚機(jī)、雙筒卷揚機(jī)和多筒卷揚機(jī)三類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷揚機(jī)，其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大多是輔助卷筒，筒徑相對要小些。4.按動力源分由于工作環(huán)境不同，所用的動力源也不同。手動卷揚機(jī) 用于無動力來源地區(qū)的小型卷揚機(jī)；電動卷揚機(jī) 大多數(shù)卷揚機(jī)皆屬于此類；內(nèi)燃機(jī)卷揚機(jī) 用于無電源的地方；氣動卷揚機(jī) 用于不能使用電源的地方；液壓卷揚機(jī) 與其他設(shè)備配備使用而有液壓源的場合。5.按傳動形式分開式齒輪傳動 最早的形式。目前主要用于手動卷揚機(jī)；閉式圓柱齒輪傳動 主要為快速單筒卷揚機(jī)，應(yīng)用廣泛。6.按控制方法分手控卷揚機(jī) 由人工操縱閥把控制卷揚機(jī)提升或下放重物；電控扭控制 用電控

8、扭控制電磁鐵制動器使卷揚機(jī)工作；液控卷揚機(jī) 用壓力油控制卷揚機(jī)卷筒的離合和制動；氣控卷揚機(jī)自動控制卷揚機(jī) 用限位器來控制卷揚機(jī)的工作。7.按用途分卷揚機(jī)由于其用途不同，使用條件的差異，其結(jié)構(gòu)設(shè)計上也有差異。提升重物（物料和構(gòu)件） 要求有一定的速度，以利于提高生產(chǎn)率，并要求高的安全性，以防墜落。設(shè)備安裝 一般設(shè)備的質(zhì)量都較大，則要求卷揚機(jī)具有較大的提升能力；為保證安裝精度，其速度就不能太高；為防止墜落，其安全性要求更高。曳引物品 因為此項工作一般是在水平或傾斜方向進(jìn)行的，為使物品能前后運動，則要求卷揚機(jī)的卷筒正反轉(zhuǎn)均能工作。打樁 要求卷揚機(jī)把重物提升到一定高度后，能使重物成自由落體下降，實現(xiàn)打樁

9、工作，即要求卷揚機(jī)具有溜放性能。1.2本章小結(jié)建筑機(jī)械是開發(fā)自然資源和向自然界的深度與廣度進(jìn)軍的有力技術(shù)裝備，是基本建設(shè)機(jī)械化施工的關(guān)鍵所在。建筑機(jī)械被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林水力、冶金建筑、能源礦產(chǎn)、交通及國防工程等部門，直接反映了一個國家自然資源開發(fā)與基本建設(shè)能力的水平。第二章 動力及傳動機(jī)構(gòu)的計算設(shè)計2.1：電動機(jī)的確定：根據(jù)卷揚機(jī)的工作特點，電動機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時重復(fù)工作制和短時工作制，并優(yōu)先選用YZR（繞線轉(zhuǎn)子）、YZ（籠型轉(zhuǎn)子）系列起重專用電動機(jī)。多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)；根據(jù)本設(shè)計要求，綜合以上分析，本設(shè)計主要選擇繞線轉(zhuǎn)子的短時重復(fù)工作制。建筑卷揚機(jī)屬于非連續(xù)制工作機(jī)械，而且起動、

10、制動頻繁。故此次設(shè)計采用三相交流異步電動機(jī)。卷揚機(jī)電動機(jī)功率的初選可按所需的靜功率計算，然后根據(jù)電動機(jī)工作方式類別進(jìn)一步確定電動機(jī)的功率，并進(jìn)行必要的校驗。靜功率（單位：KW）計算公式為： 424 (21)式中： 鋼絲繩額定拉力（N）； 鋼絲繩額定速度（m/min）； 卷揚機(jī)整機(jī)傳動效率。這里的傳動效率包括傳動裝置、軸承、聯(lián)軸器、離合器和卷筒纏繞等的效率。 424 (22)根據(jù)建筑卷揚機(jī)的設(shè)計選取各傳動件的傳動效率：彈性聯(lián)軸器 99 1卷筒（滾動軸承） 97 =1鏈傳動 94 =2.5兩組8級精度齒輪傳動 9797 =25絲杠 45則總傳動效率為： 96%選取鋼絲繩的速度0.55m/s，則動載

11、系數(shù)1.09 (KW) 卷筒轉(zhuǎn)速： 式中 鋼絲繩額定速度（m/min）； 卷筒基準(zhǔn)層鋼絲繩中心直徑（mm）。 式中Ke筒繩直經(jīng)比，是與卷揚機(jī)工作級別有關(guān)系的系數(shù)。Ke為13.5。 d鋼絲繩直經(jīng) 427 (23) 根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊表7.64可選?。厚R達(dá)類型：軸向柱塞馬達(dá)適用工況：結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動慣量小，轉(zhuǎn)速較高負(fù)載大，有變速要求，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，低速平穩(wěn)性高應(yīng)用范圍：起重機(jī)、絞車類型型號額定壓力/Mpa轉(zhuǎn)速/(r/min)排量/(ml/r)輸出轉(zhuǎn)矩/(N.m)柱塞馬達(dá)1JMD161030020061404714300額定壓力P=16mpa 排量=1600ml/r設(shè)計柱塞馬達(dá)功率 P=p&

12、#215;q=16××1600×=25.6kw （p為q為排量） 圖2-1卷揚機(jī)工作原理圖2.2減速器類型的確定：減速器主要由傳動零件齒輪、軸、軸承、箱體及其附件所組成。本次設(shè)計的卷揚機(jī)選用雙級圓柱齒輪傳達(dá)動力。因為該類減速器的長度較短，兩對齒輪浸入油中深度大致相等。下圖為雙級圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)圖，其基本結(jié)構(gòu)有三大部分：1）齒輪、軸及軸承組合；2）箱體；3）減速器附件。 圖2-2雙級減速器結(jié)構(gòu)圖箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 箱體通常用灰鑄鐵制造，對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產(chǎn)的減速器，為了簡化

13、工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體。 上圖中的箱體是由灰鑄鐵制造的?；诣T鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平面。圖中減速器下箱座底面是采用兩縱向長條形加工基面。 為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計給予足夠的重視

14、外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計。 1）檢查孔 為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置檢查孔。圖中檢查孔設(shè)在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。 2）通氣器 減速器工作時，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，以保持箱內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設(shè)通氣器。 3）軸承蓋 為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入

15、式兩種。圖中采用的是凸緣式軸承蓋，利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點是拆裝、調(diào)整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數(shù)目較多，尺寸較大，外觀不平整。 4）定位銷 為保證每次拆裝箱蓋時，仍保持軸承座孔制造加工時的精度，應(yīng)在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷。圖中采用的兩個定位圓錐銷，安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，對稱箱體應(yīng)呈對稱布置，以免錯裝。 5）油面指示器 檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，經(jīng)常保持油池內(nèi)有適量的油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位，裝設(shè)油面指示器，圖中采用的油面指示器是油標(biāo)尺。 6）放油螺塞 換油時，排放污油

16、和清洗劑，應(yīng)在箱座底部，油池的最低位置處開設(shè)放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。 7）啟箱螺釘 為加強(qiáng)密封效果，通常在裝配時于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時往往因膠結(jié)緊密難于開蓋。為此常在箱蓋聯(lián)接凸緣的適當(dāng)位置，加工出12個螺孔，旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。小型減速器也可不設(shè)啟箱螺釘，啟蓋時用起子撬開箱蓋，啟箱螺釘?shù)拇笮】赏谕咕壜?lián)接螺栓。 8）起吊裝置 當(dāng)減速器重量超過25kg時，為了便于搬運，在箱體設(shè)置起吊裝置，如在箱體上鑄出吊耳或吊鉤等。圖中上箱蓋裝有兩個吊環(huán)螺釘，下箱座鑄出四個吊鉤。 2.3 鋼絲繩

17、的設(shè)計計算：鋼絲繩是起重機(jī)械中最常見的撓性件，由許多高強(qiáng)度鋼絲繩編繞而成，可單捻、雙捻成形。繩芯常采用天然纖維芯（NF）、合成纖維芯（SF）、金屬絲繩芯（IWR）和金屬絲股芯（IWS）。纖維芯鋼絲繩具有較高的繞性和彈性，纏繞時彎曲應(yīng)力較小，但不能承受橫向壓力。金屬絲芯鋼絲繩強(qiáng)度較高，能承受高溫和橫向壓力，但繞性較差。本設(shè)計中卷揚機(jī)為多層纏繞，更適合選用雙捻制金屬絲芯鋼絲繩。根據(jù)鋼絲繞成股和股繞成繩的相互方向可分為：順捻鋼絲繩和交捻鋼絲繩。順捻的特點是鋼絲繩繞性好，磨損小，使用壽命長，但容易松散和扭轉(zhuǎn)。它不允許在無導(dǎo)軌的情況下作單獨提升，故在不松散的情況下或有剛性導(dǎo)軌時應(yīng)用為佳。交捻的與順捻的相

18、比繞性和使用壽命相對要差，但由于繩與股的扭轉(zhuǎn)趨勢相反，克服了扭轉(zhuǎn)和易松散的缺陷，故本設(shè)計優(yōu)先選用交捻鋼絲繩。根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為：點接觸鋼絲繩、線接觸鋼絲繩、點線接觸鋼絲繩、面接觸鋼絲繩。點接觸的特點是：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。由于線接觸鋼絲繩比點接觸鋼絲繩的有效鋼絲總面積打，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，從而使整個機(jī)構(gòu)的尺寸減小。點線接觸是一種混合結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，里面是點接觸，外面是線接觸。面接觸的接觸應(yīng)力比線接觸要小，從而進(jìn)一步改善了鋼絲繩的性能，但鋼絲繩的繞性較差

19、。由以上分析可知，卷揚機(jī)宜選用不易松散和旋轉(zhuǎn)向小的線接觸鋼絲繩。綜上所述，本次設(shè)計中初步選用：交捻制金屬絲芯線接觸鋼絲繩。2.3.1鋼絲繩直徑的確定：卷揚機(jī)鋼絲繩基于多層纏繞，鋼絲繩的受力則比較復(fù)雜。為簡化計算，鋼絲繩的選擇多采用安全系數(shù)法，這是一種靜力計算方法。 根據(jù)設(shè)計要求，鋼絲繩需要承載5噸的拉力。即為額定拉力 =MG=5××9.8=4.9×（N） 根據(jù)設(shè)計要求，該卷揚機(jī)屬于中載荷工作狀態(tài)，按利用等級和載荷狀態(tài)的分類可將本設(shè)計卷揚機(jī)定為工作級別。 鋼絲繩直徑：80mm 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

20、況是非常復(fù)雜的。實踐表明，由于鋼絲繩反復(fù)彎曲和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，隨著斷絲的數(shù)目增多，破壞的速度逐漸加快，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)和直經(jīng)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(hù)和保養(yǎng)及相關(guān)機(jī)件的合理配置。鋼絲繩在卷筒上的固定應(yīng)保證工作時安全可靠、便于檢查、裝拆及調(diào)整，且固定處不應(yīng)使鋼絲繩過份彎折。繩端常見的固定方式有：壓板固定和楔塊固定兩類。通過比較，本次設(shè)計中采用的固定方試為壓板固定。結(jié)構(gòu)方式如下圖所示： 圖2-3鋼絲繩固定圖 鋼絲繩繩端從端側(cè)板預(yù)

21、留斜孔中引出至板外，通過壓板和螺釘把繩端正固定。為了安全起見，壓板數(shù)目至少為兩個。這種繩端的固定方式，卷筒結(jié)構(gòu)簡單，對鑄造卷筒及鋼板焊接卷策都適應(yīng)。 2.4制動器的確定：制動器的原理和形式各有不同, 但制動過程最終是設(shè)備上摩擦片和制動盤(輪) 的接觸過程, 從制動器得到信號到摩擦片接觸制動盤這一段時間稱為制動器的響應(yīng)時間, 摩擦片接觸制動盤到制動盤的旋轉(zhuǎn)停下來是制動器的做功時間, 這兩段時間的和可稱為“制動時間”。從制動的目的來看, 制動時間越短越好。但從制動的原理來說, 運動的能量在短時間消失, 必然有一個能量的釋放或轉(zhuǎn)化過程。對于起重機(jī)械主起升機(jī)構(gòu)來講, 高速端的工作制動器制動力矩小, 但

22、制動盤速度快、行程長, 所以能量的轉(zhuǎn)化相對來說合理一些; 而低速端的緊急制動器制動力矩大, 制動盤速度慢、行程短, 能量的釋放就劇烈, 引起的沖擊將是破壞性的。結(jié)合本次設(shè)計的需要本次設(shè)計選用YWZ系列電力液壓塊式制動器。因為該系列制動器廣泛用于起重，運輸，冶金，礦山及建筑機(jī)械中各種機(jī)構(gòu)的減速和停車制動。具有制動平穩(wěn)，安全可靠，維修方便，耗能少，壽命長，無噪音等優(yōu)點。制動襯墊為卡裝飾整體成型結(jié)構(gòu)，更換十分方便，快捷。其操作次數(shù)每小時可答次數(shù)720次，符合JB-ZQ6333-86s標(biāo)準(zhǔn)。采用單推桿電力液壓推動器作為驅(qū)動裝置的制動器與采用雙推桿的制動器相比，具有動作速度快、使用壽命長、允許的最高操作

23、頻率高等優(yōu)異的技術(shù)指標(biāo)。使用條件和規(guī)程： 環(huán)境溫度：-25 N+45 -空氣相對濕度不大于90%，-在無爆炸危險的介質(zhì)中，且介質(zhì)中無足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和導(dǎo)電塵埃的環(huán)境中-安裝地點的海拔高度符合GB755-87標(biāo)準(zhǔn)；用于三相380V50Hz交流電源 。工作原理與結(jié)構(gòu)特征： 1、結(jié)構(gòu)特征 制動器主要由底座 、制動臂、制動瓦、彈簧、杠桿、推動器等部分組成。推動器主要由兩部分組成，驅(qū)動電機(jī)及器身(離心泵)，器身部分由蓋、缸、活塞、葉輪及轉(zhuǎn)達(dá)軸組成。2、工作原理 當(dāng)推動器通電時 ， 電動機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)軸上的葉輪旋轉(zhuǎn)，在活塞內(nèi)產(chǎn)生壓力，使固定在活塞的推桿迅速上升，推動連接杠桿壓縮主彈簧使制動瓦張

24、開，機(jī)構(gòu)得以運動。推動器斷電時，主彈簧的力將制動瓦壓緊于機(jī)構(gòu)的制動輪上使機(jī)構(gòu)停止運動。3安裝尺寸 2.6 鏈傳動的設(shè)計計算鏈傳動屬于具有中間繞性件的嚙合傳動，它兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點。與齒輪傳動先比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低；鏈輪齒受力情況較好：有一定的緩沖和減震性能；中心局可大而結(jié)構(gòu)輕便。與摩擦型帶傳動相比，鏈傳動的平均傳動比準(zhǔn)確；傳動效率高；鏈條對軸的拉力較??；同樣使用條件下，結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊；此外，鏈條的磨損伸長比較緩慢，張緊調(diào)節(jié)工作量較小，并且能在惡劣環(huán)境條件下工作。鏈傳動的應(yīng)用范圍很廣。通常中心距較大、多軸、平均傳動比要求準(zhǔn)確的傳動，環(huán)境惡劣的開式傳動，低速重載傳動，潤

25、滑良好的高速傳動等都可成功的采用鏈傳動。1)卷揚機(jī)工作時，為保證繩索始終與卷筒垂直，則排繩裝置的鏈輪傳動比應(yīng)為： 15.3 (29)上式中： P螺桿螺距（mm）ds 纜繩直徑（mm）Z1大鏈輪齒數(shù)Z2小鏈輪齒數(shù)a筒上每圈鋼絲繩間的間隙（mm）卷筒所用繩索，當(dāng)ds小于20mm時， a0.5mm2040mm時， a1.0mm大于40mm時， a2.0mm本次設(shè)計中a為4.0 mm2)卷筒工作部分長度: mm 15.3 (210) (Q為卷筒每層能排列繩的圈數(shù)，但實際上排繩時繩是螺旋纏繞的，即只能繞Q一1圈數(shù))3)梯形螺桿的有效長度: 15.3 (211) (N為不為零的正整數(shù))4)根據(jù)排繩的工作要

26、求：卷簡工作部分長度應(yīng)等于梯形螺桿的有效長度 則有： 15.3 (212) 推出鏈輪傳動比： 15.3 (213)卷揚機(jī)基本參數(shù)如下：卷筒直徑：D=1000 mm卷筒長度 LT=1800 mm鋼絲繩直徑：d= 80 mm卷揚機(jī)增設(shè)參數(shù)如下：纜繩纏繞層數(shù)：n=5筒上每圈鋼絲繩間的間隙：a=4mm卷筒第一層負(fù)載： 49kN額定速度：33mmin1、容繩量(共五層)：2、每層纏繞圈數(shù)： 3、卷筒工作部分長度：mm4、初步取絲杠螺距P=30mm 6、根據(jù)上述計算，鏈傳動傳動比i=比較合適7、選擇合適的鏈條：以卷筒的負(fù)荷49KN的三分之一即16.3KN作為抗拉載荷，從機(jī)械設(shè)計手冊GBT 12432006

27、 表6.2-2中選擇對應(yīng)的單排鏈條型號為08B ，并查得鏈條節(jié)距p=12.7。8、 鏈輪的齒數(shù)的確定根據(jù)卷揚機(jī)的結(jié)構(gòu)布置，鏈輪是安裝在卷筒的輪轂上的，則初步將鏈輪的分度圓直徑定為 d=180mm 齒數(shù)取整數(shù) z=459.螺桿軸向工作速度的確定 m/s 為卷筒轉(zhuǎn)一圈的時間從GBT 12431997附錄A，根據(jù)單位分度圓直徑查表A1，可得小鏈輪的齒數(shù)為Z2=67，則大鏈輪齒數(shù)Z1=Z2×i=67×2.5=167.5，由于大鏈輪齒數(shù)不是整數(shù)，須調(diào)整小鏈輪的齒數(shù)，為Z2=68，則大鏈輪齒數(shù)為170。第三章 卷筒的設(shè)計計算3.1軸的設(shè)計計算由于卷筒軸的可靠性對卷揚機(jī)的安全，可靠工作非

28、常重要，因此應(yīng)十分重視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度、剛度計算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計算疲勞強(qiáng)度，而且還要計算靜強(qiáng)度；此外，對較長的軸還需校核軸的剛度。已知:鋼絲繩的額定拉力49KN，卷筒直徑1000mm，鋼絲繩直徑80mm，直齒圓柱齒輪分度圓直徑180mm。軸材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。650，360，300，100。該卷筒軸用軸端擋板固定于焊接的鋼板支架上，是不動的心軸。對其強(qiáng)度校核應(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(dāng)鋼絲繩位于右極限位置時，心軸受力較大，因此應(yīng)按右極限位置進(jìn)行軸的強(qiáng)度計算。計算時，卷筒支承作用到心軸的力，可簡化為作用于

29、軸承寬度中點的集中力，左端距支承點50mm，右端距支承點60mm。圖3-1卷筒軸系結(jié)構(gòu)1作用力計算：齒輪圓周力：4169 (31) = =294（KN）齒輪徑向力：4169 =49=17.82（KN） (32)將軸上所有作用力分解為垂直平面的力 和水平平面的力，見右圖縮示： 2垂直面支承反力及彎矩 求支反力，見右圖b4169 (33)圖3-2 心軸受力圖 =42.93（KN） =42.93（KN） 求彎矩，見右圖c50（-42.93）=-2456.5（KN.mm）4169 (34)60（-42.93）=2575.8 （KN.mm） 3水平面支承反力及彎矩求支反力，見右圖d 4169 (35)

30、彎矩計算，見上圖e4169 (36) 求合成彎矩：見上圖f4169 (37) 4工作應(yīng)力的計算 此軸為固定心軸，只有彎矩，沒有轉(zhuǎn)矩。由上圖可知，最大彎矩發(fā)生在剖面B處。設(shè)卷筒軸該剖面直徑為，則彎曲應(yīng)力為 4169 (38)則 : 4170 (39) 圓整后=66mm，中間軸段=66 - 5=61mm5心軸的疲勞強(qiáng)度計算 卷筒軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)該用鋼絲繩的當(dāng)量拉力進(jìn)行計算，即 4170 (310)式中：鋼絲繩的當(dāng)量拉力（N）； 當(dāng)量拉力系數(shù)，見建筑卷揚機(jī)的設(shè)計公式（210）為使計算簡便，可假使=1。由前述可知，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)力為= =99.04 （）4170

31、(311) 平均應(yīng)力和應(yīng)力幅為:軸的形狀比較簡單，且為對稱結(jié)構(gòu)，在A截面處尺寸有變化，則有應(yīng)力集中存在，且該處彎矩最大?？烧J(rèn)為A截面是危險截面，應(yīng)在此處計算軸的疲勞強(qiáng)度。查得有效應(yīng)力集中系數(shù)=1.88，表面狀態(tài)系數(shù)=0.92，絕對尺寸系數(shù)=0.78，等效系數(shù)：=0.34。疲勞強(qiáng)度計算的安全系數(shù)為:= =2.23 4170 (312) 一般軸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.51.8，所以該軸疲勞強(qiáng)度足夠。6心軸的靜強(qiáng)度計算 卷筒軸的靜強(qiáng)度計算，需要用靜強(qiáng)度計算拉力，可按下式求得： 4170 (313)式中： 靜強(qiáng)度計算最大拉力（N）； 動載荷系數(shù)，見建筑卷揚機(jī)的設(shè)計表25。此處取=1.35靜強(qiáng)度計算安全

32、系數(shù)： 4170 (314) 1.99因為有時，=1.21.4，所以該軸靜強(qiáng)度足夠。3.2 卷筒的設(shè)計計算：卷筒的類型較多，最常用的是齒輪連接盤式和周邊大齒輪式兩種，其結(jié)構(gòu)特點是卷筒軸不受轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩。帶周邊大齒輪的卷筒多用于傳動速比大，轉(zhuǎn)速低的卷筒。周邊大齒輪，一般均為開始傳動。在起重高度較高時，為了縮小卷筒尺寸，可采用表用帶導(dǎo)向螺旋槽或光面卷筒，進(jìn)行多層卷繞，鋼絲繩可以緊密排列。按制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒應(yīng)用廣泛。卷揚機(jī)卷筒大多為鑄鐵卷筒，成本低，工藝性好。大噸位卷揚機(jī)一般采用鑄鋼卷筒，鑄鋼卷筒雖然承載能力較大，但成本高?？紤]經(jīng)濟(jì)效益和設(shè)計要求，本設(shè)計采用鑄鐵結(jié)構(gòu)

33、。并選取材料為HT200。1卷筒容繩尺寸參數(shù)卷筒容繩尺寸參數(shù)意義及表示方法應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，參見右圖所示。 圖3-1卷筒容繩尺寸參數(shù)示意圖 （1） 卷筒名義直徑 h與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)選取d鋼絲繩的直徑機(jī)構(gòu)工作級別M1M3M4M5M6M7M8卷筒系數(shù)h值1416182022.425卷筒名義直徑對筒壁和端側(cè)板的設(shè)計具有重要意義，也影響鋼絲繩直徑的選擇。值小，結(jié)構(gòu)自然緊湊，但單位長度上的力較大，鋼絲繩壽命低。規(guī)定的值可認(rèn)為是對應(yīng)一定工作級別的最小值。h20D20801600mm，因為設(shè)計需要在這里取D=1080mm(2) 卷筒的直徑D mm(3) 卷筒容繩寬度卷筒容繩寬度，一般可按

34、下述關(guān)系確定： mm 卷揚機(jī)卷筒壁厚的設(shè)計計算中，通常卷筒長度都設(shè)計成小于其直徑的3倍，甚至小于其直徑的2倍。因此此時的鋼絲繩拉力產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的合成應(yīng)力較小，故計算卷筒強(qiáng)度時可忽略不計，簡化了設(shè)計計算?？紤]本設(shè)計為大噸位卷揚機(jī)，過大會嚴(yán)重影響卷筒壽命，故取 即：mm 取=1800(mm)(4) 卷筒邊緣直徑卷筒邊緣直徑即卷筒端側(cè)板直徑，對于多層纏繞，位防止鋼絲繩脫落，端側(cè)板直徑應(yīng)大于鋼絲繩最外層繩圈直徑。端側(cè)板直徑用下式計算： 最外層纜繩繩芯直徑n 鋼絲繩纏繞層數(shù)設(shè)鋼絲繩纏繞層數(shù)為5層，即n=5則1000（251）801720（mm）mm）卷筒纏繞層數(shù)計算

35、公式： 為保證鋼絲繩不越出端側(cè)板外緣的安全高度（mm）。（該值在單層纏繞中應(yīng)不小于1.5倍的鋼絲繩直徑，在多層纏繞中應(yīng)不小于2倍的鋼絲繩直徑。）取mm求得 5280+1000+2200=2200綜上考慮，取 2400（mm）（5）卷筒容繩量L卷筒的容繩量是指鋼絲繩在卷筒上順序緊密排列時，達(dá)到規(guī)定的纏繞層數(shù)所能容納的鋼絲繩工作長度的最大值。卷筒的容繩量可按下述方法計算：第層鋼絲繩繩芯直徑為 式中 第層，。第層卷筒的鋼絲繩長度為：卷筒容繩量為： 實際容繩量應(yīng)再加上鋼絲繩安全圈的長度（一般為3圈） 76.34(m)87.65(m)98.96(m)110.27(m)121.58(m)76.3487.6

36、598.96110.27121.58494.49(m)再加上安全圈3圈，即494.49494.4931080504.67(m)2卷筒的受力分析：卷筒是卷揚機(jī)直接承載零件，受力比較復(fù)雜，分析清楚卷筒上所受的力，對卷揚機(jī)整機(jī)設(shè)計具有十分重要的意義。(1) 鋼絲繩拉力與卷筒支承處反力： 工作中，鋼絲繩拉力使卷筒像空心軸一樣被彎曲，支反力為 ，其彎矩隨鋼絲繩超繞位置不同而變化，具有瞬變效應(yīng)，另外卷筒自重也會使卷筒產(chǎn)生彎曲。當(dāng)時， 圖5-1卷筒受力圖由于彎矩較小，在強(qiáng)度計算時通常忽略不計。（2）鋼絲繩拉力產(chǎn)生在筒壁上的轉(zhuǎn)矩： 在鋼絲繩拉力的作用下，卷筒就好像空心軸一樣被扭轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)矩可用下式計算：，該轉(zhuǎn)矩

37、產(chǎn)生的筒壁應(yīng)力較小，一般情況可忽略不計。（3）卷筒筒壁的徑向壓力： 由鋼絲繩纏繞產(chǎn)生的對筒壁外緣表面圓周方向的徑向壓力，除對筒壁產(chǎn)生圓周方向的擠壓應(yīng)力外，還將引起筒壁局部彎曲應(yīng)力，該力是影響筒壁強(qiáng)度的重要因素。（4）鋼絲繩對端側(cè)板產(chǎn)生的軸向推力： 該力是由于鋼絲繩纏繞至端側(cè)板根部并向新的一層過渡過程中鋼絲繩與側(cè)板之間的楔入作用產(chǎn)生的，此力是計算端側(cè)板強(qiáng)度的主要外力。3卷筒強(qiáng)度計算：卷筒強(qiáng)度計算主要包括兩個方面：一是筒壁的強(qiáng)度計算；二是端側(cè)板的強(qiáng)度計算。（1）卷筒筒壁的厚度計算 卷筒壁的強(qiáng)度按下式計算： 卷筒層數(shù)n12345系數(shù)A11.752.02.252.5與卷繞層數(shù)有關(guān)的系數(shù)應(yīng)力減小系數(shù)，一

38、般取鋼絲繩最大靜拉力（N）鋼絲繩卷繞截距(mm)卷筒壁厚（mm）許用壓應(yīng)力（Mpa），查機(jī)械設(shè)計手冊取Mpa根據(jù)卷筒壁內(nèi)表面最大壓應(yīng)力確定卷筒厚度為： mm根據(jù)卷筒材料直徑確定卷筒壁厚度為：mm 綜上所述 30mm（2）卷筒壁內(nèi)表面最大壓應(yīng)力：通常，卷筒內(nèi)表面合成應(yīng)力比外表面大，強(qiáng)度驗算時可以只計算內(nèi)表面應(yīng)力。時，忽略鋼絲繩拉力產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)，僅考慮鋼絲繩纏繞時的環(huán)向壓縮應(yīng)力和局部彎曲應(yīng)力對卷筒筒壁強(qiáng)度的影響，按下式計算：mpa mpa 卷筒壁強(qiáng)度條件應(yīng)滿足下述經(jīng)驗公式： 材料的許用應(yīng)力（）材料許用應(yīng)力按下式計算： 材料的強(qiáng)度極限按工作級別選定的系數(shù)安全系數(shù)查機(jī)械設(shè)計手冊：200（），1，2

39、.8 故設(shè)計滿足要求。（3）卷筒端側(cè)板厚度計算 端側(cè)板的強(qiáng)度 式中 綜合影響系數(shù) 卷筒端側(cè)板厚度； 端側(cè)板材料的許用應(yīng)力查機(jī)械設(shè)計手冊：0.942，77 取mm4卷筒筒壁的穩(wěn)定性估算 如果卷筒較長、筒壁太薄，在過載或急劇制動情況下，可能會出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。穩(wěn)定性計算，可采用計算穩(wěn)定性系數(shù)K的方法。 k穩(wěn)定性系數(shù)；失去穩(wěn)定時臨界壓力。對鑄鐵卷筒卷筒壁單位壓力（Mpa），；卷筒壁厚（mm）；卷筒直徑（mm）；鋼絲繩最大靜拉力（N）；鋼絲繩節(jié)距（mm），；鋼絲繩直徑（mm）。MpaMpa由上計算可知設(shè)計滿足要求，筒壁穩(wěn)定。第四章 排繩器的設(shè)計計算4.1工作原理大容繩量、大噸位的卷揚機(jī)以及安裝使用的卷揚機(jī)

40、，為確保鋼絲繩排列整齊，工作可靠，應(yīng)設(shè)置排繩裝置，即排繩器，通過對比，在本次設(shè)計中采用雙向螺桿排繩機(jī)構(gòu)。雙向螺桿排繩機(jī)構(gòu)作與其它類型排繩機(jī)構(gòu)相比，具有承載能力高、可靠性好、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。雙向螺桿轉(zhuǎn)動時，梭形塊在螺旋槽內(nèi)滑動。在螺桿頂端螺旋槽交接處用弧形連接，以便滑塊通過，實現(xiàn)反向。排繩器主要轉(zhuǎn)速調(diào)整箱、雙向傳動絲杠、支承光杠、排繩導(dǎo)輥等組成。排繩器的工作過程見下圖： 圖4-1排繩器工作原理圖電動機(jī)1的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過圓柱齒輪減速器、聯(lián)軸器、開式齒輪傳動驅(qū)使卷筒轉(zhuǎn)動。鏈輪7與卷筒固聯(lián)一起隨之轉(zhuǎn)動，經(jīng)鏈傳動把運動傳至調(diào)整箱，傳動雙向絲杠9開始做回轉(zhuǎn)運動，迫使排繩器導(dǎo)輥11作往復(fù)直線運動進(jìn)行

41、均勻的排繩。分析：顯然，若使鋼絲繩在卷筒上均勻纏繞，卷筒轉(zhuǎn)一圈，使鋼絲繩應(yīng)能移動一個纏繞節(jié)距。因此，必須保證卷筒與調(diào)整箱出軸（絲杠軸）之間具有準(zhǔn)確的傳動比，以使排繩導(dǎo)輥在雙向絲杠走過的距離與鋼絲繩實際的纏繞繩距相匹配。本設(shè)計卷揚機(jī)系鋼絲繩多層纏繞，鋼絲繩工作時被擠壓，纏繞卷筒時排列的繩距比鋼絲繩直徑略大一些，設(shè)計時，其繩距t繩可近似取t繩d+(0.20.5)(mm)，或更大一些。4.2雙向滑動螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計雙向絲杠總行程=1800-80=1720mm B卷筒容繩寬度（mm）d鋼絲繩直徑（mm）又可寫成 則可求得 n=57.3 取n=58P絲杠螺紋螺距（mm） n絲杠螺紋扣數(shù) 圖7-2絲桿結(jié)構(gòu)圖在

42、確定此行程時應(yīng)注意的問題是：當(dāng)?shù)趕層鋼絲繩纏繞到卷筒一端極限位置時，由于第s層鋼絲繩排列造成的斜角，使最后一個完整圈與卷筒端側(cè)板間有一個楔形間隙。這樣鋼絲繩不能立即爬至第s+1層，而當(dāng)卷筒繼續(xù)轉(zhuǎn)過大約120°180°時，方能爬上s+1層。為此，需要驅(qū)動鋼絲繩的裝置在原位停留相應(yīng)的時間。本設(shè)計采用下面的措施來滿足過渡過程的需要。 4.3 強(qiáng)度計算螺母所用的材料一般比螺桿的材料軟，所以磨損主要發(fā)生在螺母的螺紋表面。影響螺紋磨損的因素很多，目前尚缺乏完善的計算方法，故通常用限制螺紋表面的壓強(qiáng)不超過材料的許用壓強(qiáng)來進(jìn)行計算，即P P。螺桿直徑可按下式計算：d2 (mm) （4-21

43、）式中: d2 為螺紋中徑（mm）；為許用壓強(qiáng)（N/mm2），查表4-6；h 為螺紋的工作高度(mm)，對矩形、梯形螺紋h=0.5P，鋸齒螺紋h=0.75P，P為螺矩（mm）；為螺母高度系數(shù)，對整體螺母取=1.52.5，剖分式螺母或受載較大的取=2.53.5；傳動精度較高、載荷較大、要求壽命較長時取= 4。根據(jù)公式算得螺紋中徑d2后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d及螺距P。由于圈數(shù)愈多各圈受力愈不均勻，所以螺紋圈數(shù)一般不宜超過10圈。表4-6 滑動螺旋傳動的許用壓強(qiáng) 螺紋副材料滑動速度（m/min）許用壓強(qiáng)（N/mm2）螺紋材料滑動速度（m/min）許用壓強(qiáng)（N/mm2）銅對青銅低速3.0612151825111871012鋼對鑄鐵2.4612131847