電動葫蘆的設(shè)計計算電動起重機械畢業(yè)設(shè)計論文

1、電動葫蘆的設(shè)計計算電動起重機械畢業(yè)設(shè) 計論文電動葫蘆的設(shè)計計算電動起重機械畢業(yè)設(shè)計論文電動葫蘆的設(shè)計計算電動葫蘆的設(shè)計計算摘要摘要 電動葫蘆是一種最普通的成批生產(chǎn)的電動起重機械。由于它具有尺寸小， 重量輕.結(jié)構(gòu)緊湊，操作維修方便等特 點，所以廣泛使用于冶金、機械制造、化工、 建筑、林業(yè)、 交通、輕工、國防、水電等國民經(jīng)濟部門。它是集電動機，減速 器和鋼絲繩卷筒（或環(huán)鏈）為一體 的小型起重設(shè)備，配合單梁橋式或門式起重機，組成一個完整的起重機械。近年來，我國電動葫蘆的發(fā)展速度很快，但和國外同類產(chǎn)品相比，存在很大的差距。本設(shè)計首先分析了國內(nèi)外電動葫蘆的發(fā)展?fàn)顩r，比較其 差別，從而最終確 定了對傳統(tǒng)圓

2、柱齒輪減速器的改進。目的就是為了提高生產(chǎn)率、合理使用設(shè)備、節(jié)省勞動力，實現(xiàn)在轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化和在任意傳動位置下的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，適 應(yīng)自 動化、智能化、集成化和信息化的發(fā)展趨勢。通過綜合比較分析各種傳動裝置，最終選定了環(huán)錐行星無級變速器傳動裝置， 選定鋼絲繩，計算和校核卷筒，選 擇 和校核電動機，最終完成電動葫蘆的設(shè)計計算。關(guān)鍵詞:電動葫蘆 減速器 環(huán)錐行星無級變速器目錄目錄 摘要摘要I ABSTRCAT II 1 緒論緒論1 1.1概述1 1.2起重機發(fā)展趨勢1 1.2.1技術(shù)發(fā)展趨勢.1 1.2.2產(chǎn)品發(fā)展趨勢2 1.3國內(nèi) 鋼絲繩電動葫蘆的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向3 1.3.1 CD1型鋼絲繩電動葫蘆

3、存在的不足.4 1.3.2國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆發(fā)展方向.5 1.4本課題的主要研究內(nèi)容6 2傳動方案的擬訂傳動方案的擬訂7 2.1.分析各種傳動方案的利弊7 2.1.1齒輪傳動72.1.2機械無級變速7 2.2擬訂傳動方案8 3設(shè)計計算設(shè)計 計算9 3.1鋼絲繩的選擇計算9 3.1.1鋼絲繩類型的選擇.93.1.2鋼絲繩直徑的計算.9 3.1.3鋼絲繩型號的選擇.10 3.2 卷筒的設(shè)計計算與校核 10 3.2.1卷筒直徑的計算10 3.2.2卷 筒長度的計算11 3.2.3卷筒壁厚的計算.11 3.2.4卷筒強度的校核11 3.2.5卷筒穩(wěn)定性校驗12 3.3電動機選擇與校核123.3.1電動

4、機靜功率的計算.12 3.3.2電動機功率的選擇133.3.3電動機過載能力的校驗.13 3.3.4電動機發(fā)熱校驗.14 4 變速器的設(shè)計計算變速器的設(shè)計計算.15 4.1計算變速器傳動比15 4.2選取變速器的傳動類型和傳動簡圖15 4.3按最大傳動能力設(shè)計行星錐環(huán)無級變速器步驟16 4.3.1確定安裝的錐數(shù).16 4.3.2行星錐環(huán)無級變速器最大傳動能力計算.164.4驗算A、B、E點處的油膜厚度19 4.4.1接觸點的當(dāng)量 曲率半徑19 4.4.2無量綱速度、載荷、和材料參數(shù).21 4.4.3接觸區(qū)中央最小油膜厚度、膜厚比 .22 4.5軸承和軸的校核 224.5.1 深溝球軸承 600

5、6 GB/T276-1994 的校核 22 4.5.2 角 接觸球軸承 7206 GBT292-1994 的校核 23 4.5.3中間軸的 校核.24 5結(jié)論和展望結(jié)論和展望.26 5.1結(jié)論26 5.2展望 26致謝致謝27參考文獻參考文獻 27 1緒論緒論1.1概述 概述 起重機械是用來對物料進行起重，運輸，裝卸和作業(yè) 的機械。它可以完成靠人力所無法完成的物料搬運工作，減輕人 們的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，已經(jīng)在國民經(jīng)濟的多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它是一種循環(huán)的，間歇動作的，短程搬運物料的機械。一個工作循環(huán)一般包括上料，運送，卸料和回到原位的 過程。在循環(huán)與循環(huán)之間一般有短暫的停歇。起重機

6、工作的時候，各機構(gòu)通常是處于啟動，制動以及正向，反向等相互交替的運動狀態(tài)之中。起重機械的種類很多，通常按用途和構(gòu)造特征來對其進行分類。按用途來 分的話，可以分為通用起重機，建筑起重機， 冶金起重機，鐵路起重機，造船起重機，甲板起重機等等。按構(gòu)造特征來分的話，可以分為輕小型起重機，橋 式起 重機，臂架式起重機，固定式起重機和運行式起重機。我們所改進設(shè)計的電動葫蘆屬于輕小型起重機械，它主要配合單梁橋式或門式起重機來組成一個完整的起重機 械。然而隨著時代的發(fā)展，電動葫蘆也開始向大起重量，大提升高度發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式也在不斷的更新，從而使電動萌 蘆的品種和應(yīng)用范圍日益擴大。1.2起重機發(fā)展趨勢起重機發(fā)展

7、趨勢起重運輸機械在國外稱為物料搬運機械。由于新材料、新工藝、新設(shè)備和以計算機為基礎(chǔ)的信息和控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，物料搬運系統(tǒng)的改進已成為這些國家進一步提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本十分重要的方面， 越來越引起重視。我國起重運輸機械行業(yè)要向大型化、節(jié)能化、智能化和 成套化方向發(fā)展。我國有關(guān)部門由臺的起重運輸機械行業(yè)的十五”發(fā)展規(guī)劃，對該行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢，優(yōu)先發(fā)展的重點產(chǎn)品以及建議淘汰的產(chǎn)品，作了詳細(xì)規(guī)定。1.2.1 技術(shù)發(fā)展趨勢1.向大型化、高效率化、無保養(yǎng)化 和節(jié)能化發(fā)展。目前，世界上最大的浮 游起重機起重量達 6500噸，最 大的履帶起重機重量為 3000噸，最大橋式起重 機起重量 為1200噸

8、。帶式輸送機最大帶寬達3.2米，輸送能力最大為3.7萬 噸/時，單機最大距離超過 30公里。自動化立體庫堆垛機最大運行速度達240米/分。2 .向自動化、智能化、集成化和信息化發(fā)展。將機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化和智能化，以適應(yīng)多 批次少批量的柔性生產(chǎn)模式。目前已由現(xiàn)了能自動裝卸物料、有精確位置檢測和有自動過 程控制的橋式起重機用于自動化生產(chǎn)線。起重機上還裝有微機自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，對自身的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和維護。3 .向成套化、系統(tǒng)化、綜合化和規(guī)模化發(fā)展。將各種起重運輸機械的單機組合為成套系統(tǒng)，

9、加強生產(chǎn)設(shè)備與物料搬運機械的有機結(jié)合，提高自動化程度，改善人機系統(tǒng)。通過計算機模擬與仿真，尋求參數(shù)與機種的最佳匹配與組 合，發(fā)揮最佳效用。重點發(fā)展的有港口散料和集裝箱裝卸系統(tǒng)、工廠生產(chǎn)搬運 自動 化系統(tǒng)、自動化立體倉庫系統(tǒng)、商業(yè)貨物配送集散系 統(tǒng)、交通運輸部門和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運系統(tǒng)等。4 .向模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展。許多通用起重運輸機械是成系列成批量的產(chǎn)品，為了降低制造成本，提高通用化程度，可采用模塊組合的方式，用較少規(guī)格的零部件和各種模塊組成多品種、多規(guī)格和多用 途的系列產(chǎn) 品，充分滿足各類用戶的需要。也可使單件小批量生產(chǎn)起重運輸機械的方式改換成具有相當(dāng)批量和規(guī)模

10、的模塊生產(chǎn)，實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)。5 .向小型化、輕型化、簡易化和多樣化發(fā)展。有相當(dāng)批量的起重運輸機械是在一般的車間和倉庫等處使用，用于代替人力和提高生產(chǎn)效率，但工作并不十分頻繁。為了考慮綜合效益，要求這部分起重運輸機械盡量減少外 形尺寸， 簡化結(jié)構(gòu)，降低造價和使用維護費用，按最新設(shè) 計理論開發(fā)由來的這類設(shè)備比我國用傳統(tǒng)理論設(shè)計的同類產(chǎn)品其自重輕 60%。由于自重輕、輪壓小、外形尺 寸小，使廠房建筑結(jié)構(gòu)的 建造費用和起重機運行費用也大大減少。6 .采用新理論、新方法、新技術(shù)和新手段提高設(shè)計質(zhì)量。進一步應(yīng)用計算 機技術(shù)，不斷提高產(chǎn)品的設(shè)計水平與精 度。開展對起重運輸機械載荷變化規(guī)律、動態(tài)特性和

11、疲勞特性的研究，開展對可靠性的試驗研究，全面采用極限狀態(tài)設(shè) 計法、概率設(shè)計法、優(yōu)化設(shè)計和可靠性設(shè)計等， 利用C AD提 高設(shè)計效率與質(zhì) 量，與計算機輔助制造系統(tǒng)相銜接，實現(xiàn) 產(chǎn)品設(shè)計與制造一體化。7 .采用新結(jié)構(gòu)、新部件、新材料和新工藝提高產(chǎn)品性能。結(jié)構(gòu)方面采用薄 壁型材和異型鋼，減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫， 采用各種高強度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。在機構(gòu)方面進一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機構(gòu)，以焊代鑄，采用機電儀一體化技術(shù)，提高使用性能和可靠性。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和 電控系統(tǒng)。今后還會更加注重起重運輸機械的安全性、重視司機的工

12、作條件。1.2.2產(chǎn)品發(fā)展趨勢 起重運輸機械行業(yè)優(yōu)先發(fā)展的重點 產(chǎn)品，應(yīng)具備產(chǎn)品的性能指標(biāo)高、性能穩(wěn)定和運行效率高等特點。為適應(yīng)時代需求，這些產(chǎn)品還必須達到環(huán)保效能好、節(jié)能、機電一體化程度高和操作性能好等要求，是用戶優(yōu)先選 擇的技術(shù)水平高 的產(chǎn)品或是新型的國內(nèi)空白產(chǎn)品。這些產(chǎn)品包括：1.港口散料裝卸成套設(shè)備，包括：(40006000t/h)連續(xù)裝船機、(12502400t/h)橋式抓斗卸船機、(40006000t/h)懸臂斗輪取料機、(40006000t/h)大跨度門式取料機、雙車三車不摘鉤翻車機、散糧碼頭裝卸 系統(tǒng)機電總體設(shè)計及控制技術(shù)、(5001000t/h )夾帶式卸船機及(100015

13、00t/h)波狀擋邊帶式提升機等。2 .大型露天礦連續(xù)、半連續(xù)開采工藝運輸成套設(shè)備，包括：(40006000t/h)大型排土機、帶寬 B= 3000mm 膠帶輸送機、機電總體設(shè)計 技術(shù)及壓帶式大傾角膠帶輸送機等。3 .混勻料場成套設(shè)備，包括：1500t/h刮板式混勻取料機、 1500t/h滾筒式 混勻料機、1500t/h搖臂式混勻堆料機等。4 .固體垃圾分揀處理系統(tǒng)，包括：給料機、圓筒式篩分機、堆肥倒堆機、垃圾壓裝機和自動化垃圾搬運起重機等。5 .集裝箱裝卸運輸成套設(shè)備，包括：輪胎式集裝箱起重機、超大箱大伸距岸邊起重機、集裝箱叉車及鐵路集裝箱起重機等。6 .倉儲及自動化運輸成套設(shè)備，包括：標(biāo)準(zhǔn)

14、系列自動化立體倉庫、自動化立體停車庫、無軌巷道堆垛機系列、自動搬動車系統(tǒng)、大規(guī)模流水生產(chǎn)線電控及管理系統(tǒng)、積放式懸桂輸送機(單車吊重501250kg,速度1020m/min)、 重型板式輸送機(單件載荷 5002000kg、速度0.55.5 m/min )和各種型式貨 架儲存系統(tǒng)等。7 .三峽工程及其他重點工程有關(guān)設(shè)備開發(fā)，包括:起重量1.15萬噸、提 升高度113米的升船機可靠性研究 及設(shè)備研制、大型火電站中的輸煤、給煤設(shè) 備、堆取料設(shè) 備和專用起重機設(shè)備、核電站用高精度定位、高可靠性的環(huán) 形起重機、裝卸料機及其他核級要求的起重設(shè)備等。8 .具有發(fā)展前景、市場看好的特色產(chǎn)品，包括：1） DX

15、型鋼絲繩芯帶式 輸送機；2）自移可轉(zhuǎn)式膠帶輸送機； 3）耐腐蝕的螺旋輸送機；4）超高溫埋刮板輸 送機；5）各種旅 游與貨運索道；6）容器式管道輸送系統(tǒng)；7）工業(yè)自動灌裝、 碼垛 成套設(shè)備；8）垃圾處理專用抓斗起重機；9）輕小型起重設(shè)備；10）大型冶金起重 機；防爆起重機；高速行李輸送系 統(tǒng)；柔性啟制動裝置；稱量與配制樣系統(tǒng)；大規(guī)格垂直擋邊輸送機；多用途門座起重機；集裝箱式包裝機；氣墊式皮 帶機電子秤等。9.重要基礎(chǔ)零部件，包括：1）硬齒面減速器；2）液力減速器；3）高速大功 率耦合器；4）液壓緩沖器；5）索道專用新型抱索器，脫桂器；6）盤式制動器；7）集裝箱吊具；8）自鎖式夾軌器；9）液粘傳動

16、裝置等。1.3國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向鋼絲繩電動葫蘆作為一種輕小型起重設(shè)備，廣泛用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，而國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆的發(fā)展卻比較緩慢。上世紀(jì)60年代到70年代初，我國從前蘇聯(lián)引進了 TV 型鋼絲繩電動葫蘆，70年代初我國自行設(shè)計了 CD1型鋼絲 繩電動葫蘆取代 TV型鋼絲繩電動葫蘆，至目前為止 CD1 型鋼絲繩電動葫蘆在 國內(nèi)生產(chǎn)制造、使用已達 30多年的 歷史。其間，曾有一些廠家引進國外先進的生產(chǎn)制造技術(shù)，但均未獲得廣泛的推廣應(yīng)用。鋼絲繩電動葫蘆技術(shù)水平在國內(nèi)發(fā)展遲緩，其原因是多方面的：1）國內(nèi) 鋼絲繩電動葫蘆企業(yè)生產(chǎn)、制造水平及配套

17、的機 械、電氣及標(biāo)準(zhǔn)件技術(shù)基礎(chǔ)較低；2）近20年來，國內(nèi)經(jīng)濟體制由計劃經(jīng)濟轉(zhuǎn)向市場經(jīng)濟，許多國營企業(yè)在轉(zhuǎn)制初期不可能將大量的資金投入到產(chǎn)品開發(fā)上；3） CD1型鋼絲繩電動葫蘆目 前仍有一定的市場占有率。然而，隨著技術(shù)的成熟完善和用戶對產(chǎn)品的性價比的越 來越挑剔，國內(nèi)鋼 絲繩電動葫蘆已開始不再適應(yīng)人們的要 求。圖1.3-1 CD型電動葫蘆 1.3.1 CD1型鋼絲繩電動葫蘆 存在的不足1.系列化問題、品種少、規(guī)格不齊：CD1型鋼絲繩電動葫蘆起重量只有0.5 t、1t、2t、3 t、5t、10t, 6種，起升高度的覆蓋范圍為6-30m,起升速度：1-5t 單速 為 8m/min ,雙速 為 8/0

18、 . 8m/min , 10t 單速7m/min ,雙速為 7/0. 7m/min。雖然國內(nèi)一些廠家在10t基礎(chǔ)上發(fā)展看了16t、20t擴充系列的大 噸位電動葫蘆，但仍不能形成較完整的鋼絲繩電 動葫蘆產(chǎn)品系列，與國外的起重量范圍0. 25-80t及多種起升高度和起升速度組合相比存在很大的差距。2 .工作級別：CD1型鋼絲繩電動葫蘆沒有進行工作級別的劃分，不適應(yīng)實際使用工況，多數(shù)情況下造成使用不合理。按新的工作級別劃分規(guī)則，CD1型 鋼絲繩電動葫蘆的工作級別為 M3 ,而國外的鋼絲繩電動葫蘆能適應(yīng)的工作級別范圍為M3, M6o3 .基型的變換：CD1型鋼絲繩電動葫蘆滑輪組結(jié)構(gòu)形式及倍率單一（0.

19、5t-5 t滑輪組倍率為 2/1 ; 10t倍率為4/2）。安裝方式只有懸桂和固定式2種，變化少，可開發(fā)功能低。而國外鋼絲繩電動葫蘆滑輪組結(jié)構(gòu)及倍率組合方式多樣， 安裝 方式除懸桂與固定式外，還有低凈空安裝、雙吊點形 式及其他特殊用途的鋼絲 繩電動葫蘆。而CD1型鋼絲繩電動葫蘆在這些方面基本是空白。4 .結(jié)構(gòu)設(shè)計：CD1型鋼絲繩電動葫蘆的結(jié)構(gòu)設(shè)計雖然較TV型鋼絲繩電動 葫蘆有了較大改進，但其外形美觀性差，圓形結(jié)構(gòu)不便 于安裝、運輸，外形的 局限性嚴(yán)重阻礙了基型的變化。而國外的鋼絲繩電動葫蘆，多為方形結(jié)構(gòu)設(shè)計，既美觀便于安裝、運輸，還能很好地適應(yīng)模塊化設(shè)計，便于基型的 組合和變換，大大拓寬了鋼絲

20、繩電動葫蘆的使用范圍。5 .配套電動機：CD1型鋼絲繩電動葫蘆配套的錐形轉(zhuǎn)子電機，單速為4極，雙速為1/10的子母機，而國外鋼絲繩電動葫蘆電機采用2極電機，雙速采用雙繞組和變極式，這樣結(jié)構(gòu)簡單、體積小、自重輕，有利于降低制造成本。另外，CD1型鋼絲繩電動葫蘆配套電機在絕緣等級和防 護等級及噪聲方面與國外葫蘆相比差距仍很大。6 .減速器：CD1型鋼絲繩電動葫蘆減速器制造精度和傳動效率低，噪聲大，齒輪參數(shù)設(shè)計不甚合理，特別反映在有效提高承載 能力和各級齒輪與齒輪 副之間的強度均等方面。7 .安全保護措施：CD1型鋼絲繩電動葫蘆只有上、下限位保護，超載保護。 而國外鋼絲繩電動葫蘆除有上述保護功能，還

21、具有錯相、 缺相、過熱、多制動 系統(tǒng)保護等。8 .電氣控制：CD1型鋼絲繩電動葫蘆電控箱外觀協(xié)調(diào)性差，電氣元件的使用壽命較低，故障率高。9 .零部件設(shè)計：CD1型鋼絲繩電動葫蘆的吊鉤、電動小車裝置等關(guān)鍵零部件，成組設(shè)計及互換性較差，且結(jié)構(gòu)較笨重。1.3.2國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆發(fā)展方向1.系列設(shè)計合理化推薦參數(shù)：起重量從 0.25-80t,起升高度 6-63m,禾用較少的基型覆 蓋整個系列。起升速度多樣化推薦值：單速 8m/min、10m/min、12.5m/min ;雙速 1/10、1/3、1/4 速 比變化。雙速方案應(yīng)考 慮子母機、雙繞組及變極式，或采用變頻無極調(diào)速技術(shù)。設(shè)計時參考 GB381

22、1- 1983起重機設(shè)計規(guī)范工作級別劃分，將工作級別覆蓋范圍擴充到M3-M6 o2 .結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能滿足多種工況如：低凈空、雙吊點等多種安裝固定方式；可遙控操縱、絕緣型、防腐防潮、耐高溫高熱、防爆等多種功能的產(chǎn)品。3 .外形設(shè)計改變傳統(tǒng)的圓形設(shè)計，采用方形結(jié)構(gòu)形式， 模塊化設(shè)計，增加 零部件的通用性：布置方式由原來的電機 一中間軸一減速器一卷筒的形式，改為電機一減速器一卷 筒的布置方式，既有利于有效地提高鋼絲繩電動葫蘆起升 高度，又避免高速軸長軸傳動，可提高運行的平穩(wěn)性和可靠 性，降低制造成本。增加滑輪倍率范圍，提高單機使用范圍。4,采用優(yōu)質(zhì)高強度鋼絲繩：按GB3811-1983標(biāo)準(zhǔn)要求，在滿足

23、抗拉強度安全系數(shù)的前提下，盡可能減小鋼絲繩直徑，采用相適應(yīng)的卷筒直徑與 鋼絲繩 直徑之比及滑輪直徑與鋼絲繩直徑之比，以利于縮 小整機結(jié)構(gòu)和自重。5,優(yōu)化齒輪設(shè)計提高齒輪的承載能力：齒輪可采用 40Cr或42CrMn、40MnB材質(zhì)，調(diào)質(zhì)和表面淬 火處理或氮化，原采用的20CrMnTi或20MnTiB材質(zhì)雖然 在齒輪的抗彎強度和接觸強度方面較理想，但是受國內(nèi)基礎(chǔ) 加工水平影響，齒輪加工精度低，滲碳淬火熱處理變形量難 控制，后序又無磨 齒工藝，難免存在齒輪噪聲大、效率低 等缺點。新材質(zhì)及熱處理方法已在國內(nèi)許多廠家推廣。止匕外，采用硬齒面與中硬齒面配對嚙合的齒輪副，高速級 齒輪 采用剃齒工藝，齒輪螺

24、旋角選在12度左右，這些都是提高齒輪傳動平穩(wěn)性的有效途徑。齒輪傳動箱體、箱蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)有利于噪聲的吸收與減振，傳動軸承應(yīng)提高精度等級。6 .電機采用2、4、6極錐形轉(zhuǎn)子電機以適用各種不同工:電機絕緣等級應(yīng) 提高至F級和11級，防護等級提高至IP54;電機設(shè)置過熱保護元件；電機的 設(shè)計應(yīng)考慮有效提高有用功率，降壓能力和起、制動能力；提高電機設(shè)計溫升， 充分發(fā)揮電機的潛能；電機的降噪除了在設(shè)計、加工、制造 精度上要提高外，還應(yīng)從設(shè)計上考慮降低電磁噪聲和風(fēng)道渦流噪聲的措施。電機的設(shè)計也應(yīng)遵循 工作級別劃分原則，提高單機使用 用途。7 .增加電氣保護措施：除上下限位保護外，還應(yīng)增加超載保護（個別情況下

25、考慮欠載保護）；錯相、缺相、失壓保護；吊鉤防脫繩保護。開發(fā)多制動功能機型如：雙制動（電機錐形制動輪制動 +高速軸上補償制動）；三制動 （錐形制動輪制 動+高速軸上補償制動十卷筒上安全閘）。根據(jù)用戶需要增加起升高度、負(fù)載數(shù)字顯示功能。8 .高耐磨、高強度導(dǎo)繩器材料及導(dǎo)繩器導(dǎo)繩性能一直是 國內(nèi)許多生產(chǎn)電動 葫蘆的企業(yè)探討的課題，目前，國內(nèi)已 掌握了一部分成功經(jīng)驗。9 .其他零部件如吊鉤、小車等設(shè)計要考慮成組性和通用 性。10 .提高配套件如鋼絲繩、軸承等標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量。11 .提高接觸器、變壓器等電控元件的機械壽命和電壽命，電控箱的外形設(shè)計應(yīng)考慮與葫蘆塞體的協(xié)調(diào)12 .注重整機的油漆，包裝等外觀品質(zhì)。

26、1.4本課題的主要研究內(nèi)容本課題的主要研究內(nèi)容本課題將首先分析目前國內(nèi)外起重機的發(fā)展現(xiàn)狀與電動葫蘆的 特點，針對10噸電動葫蘆減速器原方案進行改進設(shè)計，完 成改進后進行電動葫蘆變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和關(guān)鍵零部件設(shè)計計算，并進行結(jié)構(gòu)改進。根據(jù)以上思想，畢業(yè)設(shè)計主要完成工作如下：1.通過調(diào)研了解國內(nèi)外電動葫蘆的發(fā)展現(xiàn)狀以及其結(jié)構(gòu)特 點；2.分析比較各種傳動方案的利弊，根據(jù)改進的思想， 最終選定環(huán)錐行星無 級變速器的傳動方案。3 .參考上屆同學(xué)的電動葫蘆原方案進行改進設(shè)計，對其進行校驗修改，并在 其基礎(chǔ)上提由改進。具體修改和增加如：4 .完成畢業(yè)論文。2傳動方案的擬訂傳動方案的擬訂2.1.分析各種傳動方案

27、的利弊分析各種傳動方案的利弊2.1.1齒輪傳動 齒輪傳動是一種最常用的機械傳動方式具有可靠性好、傳動平穩(wěn)、 傳動效 率高等優(yōu)點，但目前所具有的各種形式的齒輪傳動 而言，傳動比相對固定，無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化和在任意傳動位置下的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。2.1.2機械無級變速 機械無級變速器有摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式和脈動式四大類，約30多種結(jié)構(gòu)型式（1）摩擦式無級變速器 摩擦式無級變速器是指利用主、 動剛性元件（或通過中間元件）在接觸處 產(chǎn)生的摩擦力和潤 滑油膜牽引力進行傳動，并可通過改變其接觸處的工作半徑 進行無級變速的一種變速器。摩擦式無級變速器由三部分組成：傳遞運動和動力的摩擦變速傳動機構(gòu)；保證產(chǎn)生摩擦力所需

28、的加壓裝置；實現(xiàn)變速的調(diào)速機構(gòu)。它具有各種不同的結(jié) 構(gòu)類型，一般可分為：直接傳動式，即主、從動摩擦元件直接接觸傳動； 中 間元件式，即主、從動元件通過中間元件進行傳動；行星 傳動式，即中間 元件作行星運動的傳動機構(gòu)。目前，國內(nèi)應(yīng)用較廣或已形成系列進行生產(chǎn)的主要有：錐盤環(huán)盤式（干式、濕式）、多盤式（Beier型、轉(zhuǎn)環(huán)直動式、 鋼球錐輪式、菱錐式、行星錐盤式（DISC型）和行星環(huán)錐式（RX型）無級變速器等。（2）鏈?zhǔn)綗o級變速器 鏈?zhǔn)綗o級變速器是一種利用鏈輪和 鋼質(zhì)撓性鏈條作為傳動元件來傳遞運動和動力的機械變速裝置。它屬于開發(fā)較早#應(yīng)用較多的一種通用型變速器。鏈?zhǔn)綗o級變速器由鏈輪和鏈條構(gòu)成的傳動機構(gòu)

29、、調(diào)速機 構(gòu)和鏈條張緊加壓機構(gòu)三部分組成。它是通過主、從動鏈輪的兩對錐盤的軸向移動實現(xiàn)調(diào)速的。按鏈條結(jié)構(gòu)形式可分為以下幾類：滑片鏈無級變速器、滾柱鏈無級變速器、套環(huán)鏈無級變速器、擺銷鏈無級變速器等幾種。前兩種變速器發(fā)展比較成熟，應(yīng)用廣泛，后兩種變速器體現(xiàn)了鏈?zhǔn)綗o級變速器的發(fā)展方向。(3)帶式無級變速器它與鏈?zhǔn)阶兯倨飨嗨?，具變速傳動機 構(gòu)是由作為主、從動帶輪的兩對錐盤及張緊在其上的傳動帶組成。其工作原理是利用傳動帶左右兩側(cè)面與錐盤接觸所產(chǎn)生的摩擦力進行傳動，并通過改變兩錐盤的軸向距離以調(diào)整它 們與傳動帶的接觸位置和工作半徑，從而實現(xiàn)無級變速。它由于具有結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)等優(yōu)點，在機械無級變速器中

30、可以說是應(yīng)用最廣的一種 ！帶式無級變速器根據(jù)傳動 帶的形狀不同： 可分為平帶無級變速器和 V帶無級變速器兩種類型。(4)脈動式無級變速器變速傳動機構(gòu)主要由 35相連桿機構(gòu)組成，或者是連桿與凸輪和齒輪等機構(gòu)的組合，其工作原理和連桿機構(gòu)相同，但需配置輸由機構(gòu)。脈動式無級變速器也是由傳動機構(gòu)、輸由機構(gòu)和調(diào)速機 構(gòu)三個基本部分組成的！。與摩擦式無級變速器相比，由于其傳動機構(gòu)采用幾何封閉 的低副機構(gòu)，故具有工作可靠，承載能力高、變速性能穩(wěn)定的特點，此外還具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、制造方便和成本較低等優(yōu)點。由上分析可知，機械式無級變速器結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉， 維修方便，傳動 效率高，適應(yīng)性強，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，傳動比

31、好， 工作特性可以是恒功率的，也可以 是恒轉(zhuǎn)矩的，適用于條 件惡劣的應(yīng)用工況?？梢詫崿F(xiàn)在轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化和在任 意傳動位置下的穩(wěn)定 運轉(zhuǎn)，而且向自動化、智能化、集成化和信息化發(fā)展的趨 勢C2.2擬訂傳動方案擬訂傳動方案根據(jù)電動葫蘆短期間歇工作方式的特點，以及改進思想要求的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小,質(zhì)量輕，減速器傳動比大，實現(xiàn)在轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化和在任意 傳動位置下的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)等特點。據(jù)5 P5表1-4中的各傳動類型的工作特點可知，環(huán)錐行星無級變速器傳動形式較適于短期間斷的工作方式，并且結(jié) 構(gòu)緊湊，傳動比大實現(xiàn)在轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化和在任意傳動位 置下的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)等特點。其傳動簡圖如 下所示：圖2.2-1環(huán)錐行星無級變

32、速器傳動簡圖 3設(shè)計計算設(shè)計 計算3.1鋼絲繩的選擇計算鋼絲繩的選擇計算 本改進設(shè)計 的電動葫蘆的參數(shù)如下：起重量 Q=10t,起升高度 H=18m,起升速度 v=7m/min , 工作級別為A5 o參照新鄉(xiāng)起重機同等起重噸位的電葫蘆，選用雙聯(lián)滑輪組 方案，其滑輪組 倍率m=i/2=2，其示意圖如下：圖5-1雙聯(lián)滑輪組為減少卷筒軸向尺寸和電動葫蘆的長 度而采用多層卷繞，并且在卷筒上開深螺旋槽以使各層鋼絲繩在卷筒上都排列整齊。3.1.1鋼絲繩類型的選擇 參照3 P33表2-1,當(dāng)起升用 多層卷繞時，選擇型號如6X19W+1WR的鋼 絲繩（即鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式為 6股，每股19絲瓦林吞式金屬絲芯）3.

33、1.2鋼絲繩直徑的計算參照3 P37式（2-4）估算法確定鋼絲繩直徑：（l）2maxlOSd 式中：-鋼絲繩最大工作靜拉力（KN ） maxS d 鋼絲繩直徑（cm）其中，0niaxl22hQGSmA （2）式中：Q -起重量（KN ） , 0 G -吊具自重（KN ） , m -滑 輪組倍率h -滑輪組效率，12A-導(dǎo)向滑輪組效率 查2 P90 表8-5取0 G =2.2%Q; 查2 P79 表 8-4可知，當(dāng) m=2時，雙聯(lián)滑輪組效率 h =099,且由 于本設(shè)計不采用導(dǎo)向滑輪，故，12A=h由此計算得00 max 10 10002210 10009.812531772 2 0.99 IS

34、故，解得d1.5911cm=15.9110mm故，取鋼絲繩直徑 d=16mm 3.1.3 鋼絲繩型號的選擇 16NAT6K (9+9+1)W+IWR1670ZS150 GB8918-88即，鋼絲繩直徑為 16mm,表面狀態(tài)為光面鋼絲， 結(jié)構(gòu)形式為 6股，每股19 (9+9+1)絲鋼絲，粗細(xì)型，金 屬絲芯，鋼絲工程抗拉強度為1670, 2 /N mm捻向為右交互捻，鋼絲最小破段拉力為150kN o3.2卷筒的設(shè)計計算與校核卷筒的設(shè)計計算與校核卷筒的作用是在起升機構(gòu)中卷繞鋼絲繩，把原動機的驅(qū)動力傳遞 給鋼絲繩， 并把原動機的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)樗枰闹本€運動。本卷筒采用多層卷繞方式，且為了使鋼絲繩不發(fā)生

35、脫槽以及排列整齊，在其上開有深螺旋槽。采用鑄造的加 工方法制造各卷筒組件，然后用螺釘聯(lián)結(jié) 起來。3.2.1 卷筒直徑的計算根據(jù)起重機設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，卷筒的卷繞直徑(即計算直徑)Do不能小于 規(guī)定的值，即，根據(jù)3 P53 , (3) Omin Dhd 式中：-按鋼絲繩中心計算的卷筒最小直徑(mm) 0min D h-與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，見 3 P44表3-2, 取h=18 d-鋼絲繩直徑(mm)，由已選定的鋼絲繩可知 d=16mm 則，=18xl6mm=288mm Omin Dhd卷筒直徑 d(槽底直徑)按下式計算，即=(18- l)x16=272mmd) lh(D設(shè)計時，取

36、Do=300mm , D=284mm 3.2.2卷筒長度的計算雙聯(lián)卷筒的長度（見示意圖）計算公式如下：（4）0123 2川圖5.2.2-1雙聯(lián)卷筒由于計算中某些參數(shù)無法確定，故，參照衛(wèi)華集團調(diào)研所得圖紙中 設(shè)計方 案的長度數(shù)據(jù)為初始數(shù)據(jù)，選卷筒長度L=875mm ,L3=58mm。3.2.3卷筒壁厚的計算卷筒壁厚可先按經(jīng)驗公式初步確 定，然后進行強度校核。對于鋼卷筒：-d=16mm 鑄造卷筒考慮工藝要求，其壁厚不應(yīng)小于 12mm,故，選用鋼卷符合要求。3.2.4 卷筒強度的校核 卷筒在鋼絲繩的拉力作用下，產(chǎn) 生彎曲、扭轉(zhuǎn)和壓應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大，它是由鋼絲繩纏繞箍緊所產(chǎn)生的。這三種應(yīng)力并不是在

37、任何情況下都需要校核。1）卷筒長度 L3D彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力一般不超過壓應(yīng)力的10% 15% ,允許只計算壓應(yīng) 力。由于本卷筒長度 L小于三倍卷筒直徑 D,所以只需計算 壓應(yīng)力。2）卷筒長度L3D還需計算有彎曲力矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 由于本卷筒 L=875mm3D=3 272mm=816mm , 故，按 2） 來校驗卷筒強度，參照2 P217卷筒強度校驗方法校驗如下，當(dāng)L3D時，應(yīng)驗算由彎矩和扭矩產(chǎn)生的換算應(yīng)力MW換換（kg/cm2） （5）式中：M換一換算力矩（kg -cm） , 22 MMM 換彎扭 max3 2580.8187,65,8 105555.12% cm 22 SLL JMKA

38、彎 max 2580.8129,175101.571MSDKg cmA 扭 其中， max25,3177 1000 2580.81 9.81 SKg 故得,=129545.8653（kg cm） M換 W 一 卷筒斷面抗彎模數(shù)（cm3）,其值為，（cm3）4444 0.10,129.127,5 498.8757 29DD W D內(nèi)式中：D 一 卷筒繩槽底徑（cm）-卷筒內(nèi)徑（cm） D內(nèi) 于是解 得：2 129545.8653 254741 498,8767 kg cmMPa 換>+-許用應(yīng)力（kg/cm2） 對于鋼，> => S/215s為屈服 強度）對于鑄鐵，。b/6 b

39、為抗拉強度）本設(shè)計采用的是鑄鋼卷筒，材料為 Q235 ,許用應(yīng)力> =235/2.5MPa=94MPa , 因為， > 換=25.4741MPa < （y=94MPa所以，強度校驗合格。3.2.5 卷筒穩(wěn)定性校驗 對于大尺寸卷筒（DA 1200mm, L > 2D）尤其是鋼板焊接的大尺寸薄壁卷筒，需對卷筒進行穩(wěn)定性驗算。由于本卷筒直徑小于 1200毫米，且是鑄造卷筒，故不進行卷筒的抗壓穩(wěn)定性驗算。3.3電動機選擇與校核電動機選擇與校核3.3.1電動機靜功率的計算 參照3 P123式(6-1)電動機靜功率，j P (6) lOOOjQVP A Kw 式中：一起升載荷(N)

40、及起升速度(m/s) Q VA 一機構(gòu)總效率， zcte為滑輪組效率，見 冏P50表3-3,取=099z Z為導(dǎo)向滑輪效率，因無導(dǎo)向滑輪，取Td d為卷筒效率，右，取二It d t t 為傳動效率，參照i P9表(i-i),大致取=0.80 c e 則, =14.73 kW 1000 Qv Pj 0.8)11(0.991000 60 7 100,00() 332電動機功率的選擇電動機的穩(wěn)態(tài)平均功率 PW 為，(kW) qlOOOQvGPw 式中：G一 穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，見3 P124表(6-3),于3 P124 表(6-4)選擇 JC(%)=25,CZ=150,G=G2 于3 P124 表 (

41、6-3),選擇 G=G2=0.8 貝U, =1000 Qv G Pw 0.814.7311.785 j GPKw由=11.785 kW ,JC(%)=25,CZ=150，參照4 P233 表 2-6-1,選擇 w P CD1,MD1型電動葫蘆用錐形轉(zhuǎn)子電動機：ZD51-4,額定功率 13 kW ,額定轉(zhuǎn)速 1400r/min,最大轉(zhuǎn)矩 3.0倍，堵轉(zhuǎn)電流180A,效率81%功率因素0.82,靜制 動 力矩147.10N m,轉(zhuǎn)動慣量為 1.100Kg m2o3.3.3電動機過載能力的校驗參照4 P42電動機起升機構(gòu)的過載校驗，校驗如下：校驗公式為，lOOOQNTHGVPm（8）式中：N P -基準(zhǔn)接電持續(xù)率時， 電動機的額定功率 （Kw） Q G -起升載荷（N） V -物品起升速度（m/s） -機構(gòu)總 效率T -基準(zhǔn)接電持續(xù)率時，電動機轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù) H -系數(shù)（繞線轉(zhuǎn)子異步電動機為2.1,籠型異步電動機為2.2 ,直流電動機為 1.4 ） m -電動機個數(shù)2,1100002209.81 7 10.3313 1 3 1000 0,792 60 KwKw故，電動機過載校驗合格。3.3.4電動機發(fā)熱校驗 參照4 P42發(fā)熱校驗的簡易法： 認(rèn)為K=1.7,這樣對應(yīng)所需 CZ值，即可查由允許輸由功 率值P,當(dāng)P> Ps時，電動機發(fā)熱校驗合格。其中.0,8