建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)及其排繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)管理

1、1 緒 論1.1建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的簡(jiǎn)介隨著微機(jī)技術(shù)在世界的改變及在電路中的智能化，PLC在電路中的運(yùn)用得到了廣泛的應(yīng)用,而它可靠性高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)、使用極方便的巨大優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)工業(yè)自控領(lǐng)域，成為工業(yè)自動(dòng)控制的首選產(chǎn)品，與機(jī)動(dòng)人、CDM/CAM并稱為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。1.2設(shè)計(jì)方法或技術(shù)路線：1.2.1設(shè)計(jì)要求1）設(shè)計(jì)一臺(tái)帶排繩機(jī)構(gòu)的卷?yè)P(yáng)機(jī)2）要求能提升5噸的物體1.2.2各零部件的設(shè)計(jì)1）電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算及選用：2）減速箱的參數(shù)設(shè)計(jì)與選用： 減速箱的選擇主要根據(jù)齒面性能，傳動(dòng)比等方面進(jìn)行選擇。本設(shè)計(jì)中選擇硬齒面及合適的傳動(dòng)比減速器作為卷?yè)P(yáng)機(jī)的選型方案，其傳動(dòng)比需滿足設(shè)計(jì)要求。3）

2、卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒及排繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒的選擇主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)主要是考慮彎曲校核、扭矩校核和壽命校核。4）電動(dòng)機(jī)控制線路的設(shè)計(jì)及卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩的選擇：卷?yè)P(yáng)機(jī)繩徑的選擇依據(jù)是JGT503 193建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范411條，根據(jù)安全系數(shù)來(lái)確定的?？刂凭€路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三相異步電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)和慢轉(zhuǎn)的要求。1.2.3擬采用的方法或技術(shù)路線1）動(dòng)力及傳動(dòng)部分 采用合適的三相異步電機(jī)，通過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)2）排繩機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)出排繩機(jī)構(gòu)，以減速箱齒輪提供的動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)排繩機(jī)構(gòu)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，使得鋼絲繩能在卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒上整齊排列3）卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、壽命校核4）采用繼電器和手

3、動(dòng)按鈕設(shè)計(jì)三相異步電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)和慢轉(zhuǎn)，完成控制面板的設(shè)計(jì)1.3本設(shè)計(jì)的意義隨著卷?yè)P(yáng)機(jī)在工業(yè)的廣泛應(yīng)用，所以本設(shè)計(jì)就是為了更好地改善已往卷?yè)P(yáng)機(jī)在工業(yè)中的缺點(diǎn)，如：鋼絲繩在工作中由于受到擠壓而使其使用壽命下降，而采用排繩機(jī)構(gòu)進(jìn)行均勻排繩從而提高了鋼絲繩的使用壽命。同樣在控制電路中，采用plc來(lái)進(jìn)行控制這樣能減少電路中的繁鎖，跟據(jù)科學(xué)技術(shù)要從智能化和微型化進(jìn)行發(fā)展。從而改善了采用繼電器來(lái)控制電路。并增強(qiáng)了控制的實(shí)時(shí)性，更能保證精度要求的產(chǎn)品質(zhì)量。這樣也跟上了主流計(jì)算機(jī)發(fā)展的潮流、將生產(chǎn)控制與生產(chǎn)管理合二為一。也就是迎合了全集成自動(dòng)化的概念，將數(shù)據(jù)處理、通信、控制程序統(tǒng)一起來(lái)了。這也就是本設(shè)計(jì)

4、的意義。2 卷?yè)P(yáng)機(jī)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1：電動(dòng)機(jī)功率選擇、總傳動(dòng)比設(shè)計(jì)計(jì)算與校驗(yàn)正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)功率。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類(lèi)別有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。而它又分為三相異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，而直流電動(dòng)機(jī)也結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，但由于長(zhǎng)期以來(lái)交流電動(dòng)的調(diào)速問(wèn)題未能得到滿意的解決。因此，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)中使用得最為廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。卷?yè)P(yáng)機(jī)屬于非連續(xù)制工作機(jī)械，而且起動(dòng)、制動(dòng)頻繁。因此，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。卷?yè)P(yáng)機(jī)主要采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)工

5、作特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時(shí)重復(fù)工作制和短時(shí)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(dòng)機(jī)。多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，綜合以上分析，本設(shè)計(jì)主要選擇繞線轉(zhuǎn)子的短時(shí)重復(fù)工作制。電動(dòng)機(jī)功率的初選：卷?yè)P(yáng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的初選可按所需的靜功率計(jì)算，然后根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作方式類(lèi)別進(jìn)一步確定電動(dòng)機(jī)的功率，并進(jìn)行必要的校驗(yàn)。靜功率（單位：KW）計(jì)算公式為： (1)式中 鋼絲繩額定拉力（N）； 鋼絲繩額定速度（m/min）； 卷?yè)P(yáng)機(jī)整機(jī)傳動(dòng)效率。這里的傳動(dòng)效率包括傳動(dòng)裝置、軸承、聯(lián)軸器、離合器和卷筒纏繞等的效率。 圖1 卷?yè)P(yáng)機(jī)工作原理圖 根據(jù)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表33選取

6、各傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率：彈性聯(lián)軸器 99 1兩級(jí)圓柱齒輪減速器(同軸式) 93 齒式連軸器 99 1開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 98 卷筒（滾動(dòng)軸承） 96 鏈傳動(dòng) 94 絲杠 40則總傳動(dòng)效率為：0.86選取鋼絲繩的速度0.25m/s，則動(dòng)載系數(shù)1.13 14.24(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）。 (2)總傳動(dòng)比 式中 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）； 卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）。68.18根據(jù)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表37可選取傳動(dòng)比的兩級(jí)圓柱齒輪減速器(同軸式)。并取25，則開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比=2.73根據(jù)電氣工程師手冊(cè)表7.64可選?。篩R系列繞線轉(zhuǎn)子三相異步電

7、動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速750 r/min；額定功率P15KW；額定電壓：380V。2.2：鋼絲繩的計(jì)算及確定材料和種類(lèi)的分析鋼絲繩由許多高強(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(shí)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(jì)中卷?yè)P(yáng)機(jī)為多層纏繞，更適合選用雙捻制天然纖維芯（NF）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(diǎn)是鋼絲繩繞性好，磨損小，使用壽命長(zhǎng)，但容易松散和扭轉(zhuǎn)。它不允許在無(wú)

8、導(dǎo)軌的情況下作單獨(dú)提升，故在不松散的情況下或有剛性導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)用為佳。交捻的與順捻的相比繞性和使用壽命相對(duì)要差，但由于繩與股的扭轉(zhuǎn)趨勢(shì)相反，克服了扭轉(zhuǎn)和易松散的缺陷，故本設(shè)計(jì)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(diǎn)接觸鋼絲繩、線接觸鋼絲繩、點(diǎn)線接觸鋼絲繩、面接觸鋼絲繩。點(diǎn)接觸的特點(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(jiǎn)單，價(jià)格便宜。由于線接觸鋼絲繩比點(diǎn)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(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸減小。點(diǎn)線接觸是一種混合結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，里面是點(diǎn)接觸，外面是線接

9、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。由以上分析可知，卷?yè)P(yáng)機(jī)宜選用不易松散和旋轉(zhuǎn)向小的線接觸鋼絲繩。綜上，本設(shè)計(jì)選用交捻制天然纖維芯（NF）線接觸鋼絲繩。鋼絲繩的固定方法：鋼絲繩在卷筒上的固定方式 鋼絲繩在卷筒上的固定應(yīng)保證工作安全可靠、便于檢查、裝拆及調(diào)整，且固定處不應(yīng)使鋼絲繩過(guò)份彎折。繩端常見(jiàn)的固定方式有：壓板固定和楔塊固定兩類(lèi)。 a:壓板和螺釘繩端固定裝置對(duì)多層纏繞，螺釘頭不能露出卷筒表面。這種繩端的固定方式，工作臺(tái)可靠，對(duì)鋼絲繩的損傷小，安裝方便，出繩方向容易變換。b:楔形塊固定裝置它是鋼絲繩通過(guò)楔塊固定在卷筒上。楔塊的斜度通常取1：41:

10、5,以滿足自鎖條件。這種繩端的固定方式比較簡(jiǎn)單，但鋼絲繩允許的直徑不能太大 圖2鋼絲繩的固定方法根據(jù)這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)所以應(yīng)a方式。. 鋼絲繩直徑的確定：卷?yè)P(yáng)機(jī)系多層纏繞，鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡(jiǎn)化計(jì)算，鋼絲繩的選擇多采用安全系數(shù)法，這是一種靜力計(jì)算方法。鋼絲繩的安全系數(shù)按下公式計(jì)算 (3)式中 整條鋼絲繩的破斷拉力（N）； 卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別規(guī)定的最小安全系數(shù)，見(jiàn)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表395； 鋼絲繩的額定拉力（N）。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼絲繩需要承載10噸的拉力。即為額定拉力 =MG=59.8=4.9（N）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該卷?yè)P(yáng)機(jī)屬于重載荷工作狀態(tài)，按利用等級(jí)和載荷狀態(tài)的分類(lèi)可將本設(shè)卷?yè)P(yáng)機(jī)定為工作級(jí)別。根

11、據(jù)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表395可查得 =6=4.96=2.94 (4)根據(jù)建筑機(jī)械手冊(cè)GB 110174可選取6(19)系列鋼絲繩：鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度：170/鋼絲繩破斷拉力總和：38600鋼絲繩直徑：23.5mm由公式：鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)鋼絲繩破斷拉力總和 根據(jù)建筑機(jī)械手冊(cè)GB 110174可查得6(19)系列鋼絲繩換算系數(shù)為0.85。 =386000.85=32810鋼絲繩安全系數(shù)=6.69>=6 (5)故符合要求。 （注：19.8N）2.3：排繩機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)。與屬于磨擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象， 因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)

12、比，傳動(dòng)效率高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；在同樣使用的條件下，鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為緊湊。雖然齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定。但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。所以跟據(jù)各方面的原因選取鏈來(lái)作為傳動(dòng)方式。PdsZ1Z2卷筒所用繩索，當(dāng)ds小于20mm時(shí)，a一0.5mm2040mm時(shí)， a一1.0mm大于40mm時(shí)， a一2.0mm本次設(shè)計(jì)中a為1.0 mm mmds根據(jù)上述計(jì)算，鏈輪傳動(dòng)比i=2比較合適3 卷筒及卷筒軸設(shè)計(jì)3.1 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒系鋼絲繩多層纏繞，所受應(yīng)力非常復(fù)雜。它作為卷?yè)P(yáng)機(jī)

13、的重要零件，對(duì)卷?yè)P(yáng)安全、可靠的工作至關(guān)重要，應(yīng)合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。材料與結(jié)構(gòu)的選用：卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式多，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)廣泛。卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒大多為鑄卷筒，成本低，工藝性好。大噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)一般采用鑄鋼卷筒，鑄鋼卷筒雖然承載能力較，但成本高?？紤]經(jīng)濟(jì)效益和設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)跟據(jù)其在滿足要求的情況下選擇成本最低的材料。并選取材料為HT250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)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，參見(jiàn)右圖3所示(1).卷筒節(jié)徑D 跟據(jù)卷筒的設(shè)計(jì)要求卷筒節(jié)徑與鋼絲繩的直徑d有關(guān)，而卷節(jié)徑D應(yīng)滿足下公式 圖3卷筒的結(jié)構(gòu)圖 式中 卷筒直徑比，是與卷?yè)P(yáng)機(jī)工作 鋼絲繩的直徑（mm）

14、級(jí)別有關(guān)的數(shù)，見(jiàn)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) 表3107 建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表3107可得 19 23.519446.5(mm)卷筒節(jié)徑D對(duì)筒壁和端板的設(shè)計(jì)具有重要意義，也影響鋼絲繩直徑的選擇。D值小，結(jié)構(gòu)自然緊湊，但單位長(zhǎng)度的力較大，鋼絲繩壽命低。因此，建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表3103中規(guī)定的D/d值可認(rèn)是對(duì)應(yīng)一定工作級(jí)別的最小值。查建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表103可得20故 D2023.5470(mm)（2） 卷筒的直徑 =47023.5446.5（mm）（3） 卷筒容繩寬度卷筒容繩寬度，一般可按下述關(guān)系確定： 式中 卷筒直徑（m）446.5133.5(mm)卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒壁厚的設(shè)計(jì)算中，通常卷筒長(zhǎng)度都設(shè)計(jì)成小于其直徑的

15、3倍，甚至小徑2倍。因此此時(shí)的鋼繩拉力產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的合成應(yīng)力較小，故計(jì)算卷筒強(qiáng)度時(shí)可忽略不計(jì)簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)計(jì)算?？紤]本設(shè)計(jì)為大噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)，過(guò)大會(huì)嚴(yán)重影響卷筒壽命，故取 即：<2446.5893mm 取=800(mm)（4）卷筒邊緣直徑卷筒邊緣直徑即卷筒端側(cè)板直徑，對(duì)于多層纏繞，位防止鋼絲繩脫落，端側(cè)板徑應(yīng)大于鋼絲繩最外層繩圈直徑。端側(cè)板直徑用下式計(jì)算： (8)式中 最外層鋼繩繩芯直徑，由下式確定：= （）。其中：鋼絲纏繞層數(shù)設(shè)鋼絲繩纏繞層數(shù)為2層即S=2 則446.5221）23.5517（mm） 517423.5600（mm）卷筒纏繞層數(shù)計(jì)算公式： (9)式中 為保證鋼絲繩不越

16、出端側(cè)板外緣的安全高度（mm）。該值在繞中應(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倍的鋼絲繩徑。取.52.523.558.75(mm)則由（a可得：求得 2223.5+446.5+258.75=658綜上考慮取 700（mm）（5）卷筒容繩量卷筒的容繩是指鋼絲繩在卷筒上順序緊密排列時(shí)，達(dá)到規(guī)定的纏繞層數(shù)所能容納的鋼絲繩工作度的最大值。卷筒的容繩量可下述方法計(jì)算：第層鋼絲繩繩直徑為 式中 層，1，2，3，、。第層卷的鋼絲繩長(zhǎng)度為： (10)卷筒容繩量為實(shí)際容繩量應(yīng)加上鋼絲繩安全圈的長(zhǎng)度（一般為3圈） 3.14(100/23.51)446.5+(211) 23.5 61.10(m)3.

17、14(90/23.51) 446.5+(221) 23.5 67.21(m)61.10+67.21128.31(m)加上安全圈3圈，即439.9128.313.1423.53128.53(m)卷筒的受力分析筒是卷?yè)P(yáng)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(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)整設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。(1) 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)，另外卷筒自重也使卷筒產(chǎn)生彎曲。當(dāng)時(shí)，由于彎矩較小，在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)通常忽略不。（2）鋼絲繩拉力產(chǎn)在筒壁上的轉(zhuǎn)矩： 在鋼絲繩力的作用下，卷筒就好像空心軸一樣被扭轉(zhuǎn)，

18、其轉(zhuǎn)矩可用下式計(jì)算：，該轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的筒壁應(yīng)力較小，一般情況可忽略不計(jì)。（3）卷筒筒壁的向壓力： 由鋼絲纏繞產(chǎn)生的對(duì)筒壁外緣表面圓周方向的徑向壓力，除對(duì)筒壁產(chǎn)生圓周方向擠壓應(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。（4）鋼絲繩對(duì)端板產(chǎn)生的軸向推力： 該力是于鋼絲繩纏繞至端側(cè)板根部并向新的一層過(guò)渡過(guò)程中鋼絲繩與側(cè)板之間楔入作用產(chǎn)生的，此力是計(jì)算端側(cè)板強(qiáng)度的主要外力。卷筒強(qiáng)度計(jì)算校核卷筒強(qiáng)度計(jì)算要包括兩個(gè)方面：一是筒壁的強(qiáng)度計(jì)算；二是端側(cè)板的強(qiáng)度計(jì)算。(1).卷筒筒壁外面均布載荷公式的確定： (11)（2） 卷筒壁的應(yīng)力：按法國(guó)波坦公司于鋼制焊接卷筒的強(qiáng)度計(jì)算方法，確定卷筒壁的應(yīng)力

19、。該方法要求：時(shí)，忽略絲繩拉力產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)，僅考慮鋼絲繩纏繞時(shí)的環(huán)向壓縮應(yīng)力和局部彎曲應(yīng)力卷筒筒壁強(qiáng)度的影響，鋼絲繩繞出處卷筒壓應(yīng)力2，對(duì)于大齒輪來(lái)說(shuō)由上述的結(jié)果可知： =(z+2*)m；=（50+2*1）8=416mm由上面的結(jié)論可知：由于齒頂圓直徑比較大，齒輪可做成輪輻截面為“十”字形輪輻式結(jié)構(gòu)。如下圖6 圖6輪輻式大齒輪B<240mm；D31.6D4;D31.7D4；1(34)mn;但不應(yīng)小于8mm; 2(11.2) 1;H0.9D4;H10.8H;CH/5;C1H/6;R0.5H;1.5D4>lB;輪輻數(shù)常取為64.2排繩器的設(shè)計(jì)大容繩量、大噸位的卷?yè)P(yáng)機(jī)以及安裝使用的卷

20、揚(yáng)機(jī)，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。本次設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)屬于大噸位、多層纏繞卷?yè)P(yáng)，所以需要設(shè)計(jì)一排繩器來(lái)防止繩子錯(cuò)亂排列。工作原理：排繩器主要由轉(zhuǎn)速調(diào)整箱、雙向傳動(dòng)絲杠、支承光杠、排繩導(dǎo)輥等組成。排繩器的工作過(guò)程見(jiàn)下圖7圖7卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)原理圖工作過(guò)程分析：排繩的工作過(guò)程由圖7卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)原理圖可知，電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)彈性聯(lián)軸器2、二級(jí)圓柱齒輪減速器3、齒輪聯(lián)軸器4、和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)驅(qū)使卷筒6轉(zhuǎn)動(dòng)。鏈輪10與卷筒固聯(lián)一起隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)雙向絲桿8開(kāi)始回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，迫使排繩器導(dǎo)輥7作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行均勻地排繩。顯然，若使鋼絲繩在卷筒上均勻纏繞，卷筒轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)使，鋼絲繩應(yīng)能移動(dòng)一個(gè)纏繞節(jié)距

21、。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(dòng)比，以使排繩導(dǎo)輥在雙向絲杠走過(guò)的距離與鋼絲繩實(shí)際的纏繞繩距相匹配。本設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)系鋼絲繩多層纏繞，鋼絲繩工作時(shí)被擠壓，纏繞卷筒時(shí)排列的繩距比鋼絲繩直徑略大一些，設(shè)計(jì)時(shí)，其繩距t繩可近似取t繩d+(0.20.5)(mm)，或更大一些。即：t繩=23.5+0.5=24（mm）雙向絲杠總行程按下式計(jì)算： 式中 B卷筒容繩寬度（mm）； d鋼絲繩直徑（mm）。 =800-23.5=776.5（mm）而又可寫(xiě)成 =t絲杠n式中 t絲杠絲杠螺紋螺距（mm）； n絲杠螺紋扣數(shù)。 776.5=24n 則可求得 n=32.35 取n=33在確定此行程時(shí)應(yīng)

22、注意的問(wèn)題是：當(dāng)?shù)趕層鋼絲繩纏繞到卷筒一端極限位置時(shí)，由于第s層鋼絲繩排列造成的斜角，使最后一個(gè)完整圈與卷筒端側(cè)板間有一個(gè)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(guò)大約120°180°時(shí)，方能爬上s+1層。為此，需要驅(qū)動(dòng)鋼絲繩的裝置在原位停留相應(yīng)的時(shí)間。本設(shè)計(jì)采用下面的措施來(lái)滿足過(guò)渡過(guò)程的需要。在雙向絲杠兩端的轉(zhuǎn)向處（正反旋向螺紋交接過(guò)過(guò)渡處）增設(shè)一段圓弧槽。近似取圓弧槽弧長(zhǎng)如下： 式中 雙向絲杠中徑（mm）； 卷筒、絲杠間的傳動(dòng)比。 螺旋槽結(jié)構(gòu)采用30o梯形螺紋，螺牙高度 H =11mm，螺紋節(jié)距P=22.5mm，=8o 強(qiáng)度計(jì)算校核 N·mm

23、 mm mm 4 滑塊強(qiáng)度校核 彈性位移 、=0.3 mm滑塊絲桿彎曲強(qiáng)度校核由于滑塊剖面形狀近似一橢圓，故以橢圓面積近似計(jì)算 MPa對(duì)青銅 MPa滑塊剪切強(qiáng)度計(jì)算: MPa對(duì)青銅 MPa 潤(rùn)滑潤(rùn)滑狀態(tài)對(duì)粘著磨損影響比較大，對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 如本次的設(shè)計(jì)，應(yīng)采用粘度較大的潤(rùn)滑油?？紤]到使用工況，通常選用鈣基潤(rùn)滑。如果加入油性和極壓添加劑，能提高潤(rùn)滑油膜吸附能力及油膜強(qiáng)度，可成倍地提高抗粘看磨損能力。5電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 電氣控制系統(tǒng)的要求和內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)的要求其工作原理如下：用一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的滾筒進(jìn)行正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)及高速與低速的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。系統(tǒng)要求的功能由電氣控制系統(tǒng)

24、控制。 電氣控制系統(tǒng)的內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括選擇拖動(dòng)方案與控制方式，確定電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型、容量、轉(zhuǎn)速，并選擇具體型號(hào)，設(shè)計(jì)電氣控制原理框圖，確定各個(gè)部分之間的聯(lián)系關(guān)系，擬訂各個(gè)部分的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)并繪制電氣原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)，選擇電氣元件，制定元器件目錄清單等。5.2 電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)包括電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、輔助電路設(shè)計(jì)三部分，現(xiàn)在分別對(duì)這三部分的要求和設(shè)計(jì)步驟歸納如下：繼電器工作順序表(5-1)急停按扭 SB1停止按扭SB4正轉(zhuǎn)起動(dòng)按扭SB2K1（+）KT1（+）KM1（+）KM3（+）反轉(zhuǎn)起動(dòng)按扭SB3K2（+）KT2（+）KM2（+）KM3（+）

25、低速按扭 SB5KT3（+）或KT3延時(shí)之后（-）KM5（+）KM4（+） 主電路的設(shè)計(jì)（1） 由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)要求的正反轉(zhuǎn)和降壓起動(dòng)，并且要高速和低速的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需用六個(gè)接觸器KM控制電動(dòng)機(jī)。（2） 在主電路中電動(dòng)機(jī)M應(yīng)該由熱繼電器FR實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。（3） 在主電路中由熔斷器FU1實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，并由隔離開(kāi)關(guān)QS對(duì)電源控制?？刂齐娐返脑O(shè)計(jì)控制電路有以下幾方面的具體要求：急停：SB1是急停按扭，只要它斷開(kāi)就使整個(gè)電路斷電。電路圖如下所示：動(dòng)作分析:（1）正轉(zhuǎn)：復(fù)合按扭SB2是一個(gè)正轉(zhuǎn)的起動(dòng)按扭，當(dāng)按下SB2時(shí)，中間繼電器K1得電，并使它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，這時(shí)通電延時(shí)繼電器KT1得電并延時(shí)，延

26、時(shí)之后使KM1得電，同樣使它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。同時(shí)也使KM3得電。KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合通過(guò)電阻起降壓作用。（2）反轉(zhuǎn)：當(dāng)按下SB3時(shí)，中間繼電器K2得電，并使它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，這時(shí)通電延時(shí)繼電器KT2得電并延時(shí)，延時(shí)之后使KM2得電，同樣使它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。同時(shí)也使KM3得電。KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合通過(guò)電阻起降壓作用。（3）低速轉(zhuǎn)動(dòng)：當(dāng)按下復(fù)合按扭SB5時(shí)，繼電器KM5得電，也同樣使用它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，此時(shí)KT3得電，并電動(dòng)機(jī)在低速狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)繼電器KT3延時(shí)時(shí)間到，使KT3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合則KM4得電，同時(shí)KM4的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KT3和KM3失電。這樣電動(dòng)機(jī)就在正常低速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下工作。（4）高

27、速轉(zhuǎn)動(dòng)：當(dāng)按下復(fù)合按扭SB6時(shí)，繼電器KM6和KM7得電，也同樣使用它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，此時(shí)KT3得電，使電動(dòng)機(jī)得電，并電動(dòng)機(jī)在高速狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)繼電器KT3延時(shí)時(shí)間到，使KT3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合則KM4得電，同時(shí)KM4的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KT3和KM3失電。這樣電動(dòng)機(jī)就在正常高速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下工作。（5）正常停止：按下SB4時(shí)，使K1或K2失電，這樣把電動(dòng)機(jī)停止。（6）應(yīng)由熔斷器FU2對(duì)控制電路進(jìn)行保護(hù)。輔助電路的設(shè)計(jì)隨著使用范圍的擴(kuò)大，可利用可編程控制器（PLC）對(duì)其進(jìn)行控制，從而適應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)中對(duì)速度控制靈活性、準(zhǔn)確性和可靠性等的不同要求。根據(jù)以上設(shè)計(jì)的原則可以繪制出如圖9所示的電氣原理總圖:和接線圖

28、10圖 5.1 電氣原理圖圖9 電氣原理圖圖 10 PLC接線圖控制程序如下：LD X002OR M100ANI X003ANI X004ANI Y002OUT M100LD M100OUT T250 K300LD T250OUT Y001LD X003OR M101ANI X002ANI X004ANI Y001OUT M101LD M101OUT T251 K300LD T251OUT Y002LD Y001OR Y002MPS LD Y006OR Y005ANBOUT T252 K400MRDANI Y004OUT Y003MPPLD T252OR Y004ANB OUT Y004LD Y001OR Y002LD X005OR Y005ANBANI X006ANI Y006ANI Y007OUT Y005LD X006OR Y006ANI X005ANI Y005OUT Y005OUT Y007END 參考文獻(xiàn)1機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，成大先主