(內(nèi)含CAD)水平定向鉆機(jī)

(內(nèi)含CAD)水平定向鉆機(jī)LtD摘要水平定向鉆機(jī)（HDD)是在不開挖地表面的條件下，鋪設(shè)多種地下公用設(shè)施（管道、電纜）的一種施工機(jī)械，它廣泛應(yīng)用于供水、電力、電訊、天然氣、煤氣、石油等管線鋪設(shè)施工中的一種施工設(shè)備。notdigginginthesurfaceconditions,thelayingofavarietyofundergroundutilities(pipelines,cables,etc.)ofaconstructionmachinery.Itiswidelyusedinwatersupply,electricity,telecommunications,naturalgas,coalgas,petroleumpipelinelayingaconstructionequipmentintheconstruction.Thispaperintroducesthecharacteristicsofhorizontaldirectionaldrillingrig,throughtheconstructionprocessisintroduced,atpresentdomesticandforeignhorizontaldirectionaldrillingrigdevelopmentetc..Thedesignofthehoistingstructureofdrillingrig,includingpowermodeselection,thechoiceofhydrauliccylinder,aswellasCADdrawingscompleteandusePROEtobuild3Dmodeloflorry-mountedcrane.Keywords:horizontaldirectionaldrillingmachine,crane,hydrauliccylinder,PROEmodeling.緒論1.1水平定向鉆機(jī)的基本結(jié)構(gòu)水平定向鉆整機(jī)主要有底盤、動(dòng)力頭、鉆架、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、鉆桿自動(dòng)存取裝置、鉆桿自動(dòng)潤(rùn)滑裝置、虎鉗、瞄固裝置、鉆具、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、起重系統(tǒng)等部件組成。如圖1-11---瞄固裝置2---導(dǎo)向卸扣夾持器3---鉆桿4---駕駛室5----隨車吊車6---機(jī)箱（發(fā)動(dòng)機(jī)）7---底盤、履帶8---可移動(dòng)式回轉(zhuǎn)器9---進(jìn)給回拉馬達(dá)10---防護(hù)套圖1-1三一重工SD360水平定向鉆機(jī)外貌圖1.2水平定向鉆機(jī)的應(yīng)用和分類水平定向鉆機(jī)鋪管技術(shù)是將石油工業(yè)的定向鉆進(jìn)技術(shù)和傳統(tǒng)的管線施工方法結(jié)合在一起的一項(xiàng)施工新技術(shù)，它具有施工速度快、施工精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于供水、煤氣、電力、電訊、天然氣、石油等管線鋪設(shè)施工工程中。水平定向鉆進(jìn)設(shè)備，在十幾年間也獲得了飛速發(fā)展，成為發(fā)達(dá)國(guó)家中新興的產(chǎn)業(yè)。目前其發(fā)展趨勢(shì)正朝著大型化和微型化、適應(yīng)硬巖作業(yè)、自備式錨固系統(tǒng)、鉆桿自動(dòng)堆放與提取、鉆桿連接自動(dòng)潤(rùn)滑、防觸電系統(tǒng)等自動(dòng)化作業(yè)功能、超深度導(dǎo)向監(jiān)控、應(yīng)用范圍廣等特征發(fā)展。該種設(shè)備一般適用于管徑φ300~φ1200mm的鋼管、PE管，最大鋪管長(zhǎng)度可達(dá)1500m，適應(yīng)于軟土到硬巖多種土壤條件，應(yīng)用前景廣闊。按照水平定向鉆機(jī)所提供的推拉力和扭矩的大小，可以將定向鉆機(jī)分為小型、中型、大型三大類。各類鉆機(jī)的主要性能參數(shù)和應(yīng)用范圍見表1.1表1.1各種鉆機(jī)的性能參數(shù)分類參數(shù)小型中型大型推拉力（KN）<100100-450>450扭矩（KN·M）<33-30>30功率（KW）<100100-180>180鉆桿長(zhǎng)度（M）1.5-3.03.0-9.09.0-12.0鋪管直徑（mm)50-350350-600600-1200鋪管長(zhǎng)度（M）<300300-600600-1500鋪管深度（M)<66-15>15設(shè)計(jì)參數(shù)：最大回拖力：33kN動(dòng)力頭最大扭矩：1.5kN.m動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速：0~120r/min鉆桿直徑/長(zhǎng)度：60mm/3m由表1可知，該水平定向鉆機(jī)屬于小型鉆機(jī)，許多該類機(jī)配有柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等，其中起重系統(tǒng)暫時(shí)不普及。小型鉆機(jī)適合口徑50-350mm的管線鋪設(shè)作業(yè)，鋪管長(zhǎng)度最大300m。1.3水平定向鉆機(jī)的工作原理水平定向鉆機(jī)的底孔鉆進(jìn)類似于其他類型的鉆孔。都是由一定的動(dòng)力系統(tǒng)提供鉆孔過程推進(jìn)或回拖的動(dòng)力，然后通過相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把動(dòng)力傳到鉆頭上。由鉆頭將不同巖層破碎并在相應(yīng)的巖層里鉆出底孔，最后根據(jù)施工方鉆孔設(shè)計(jì)要求用擴(kuò)孔鉆頭將孔擴(kuò)到所需要的尺寸。在達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸后進(jìn)行管線回拖，將所需要鋪設(shè)的管線拖進(jìn)孔中，完成管道鋪設(shè)口。1.4課題提出的背景隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和政府對(duì)環(huán)境的日益重視，自20世紀(jì)90年代以來，我國(guó)非開挖的工程施工量和投入的設(shè)備數(shù)量均以每年40%的高速度增長(zhǎng)。非開挖技術(shù)在我國(guó)已形成了一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，引起了各級(jí)政府和環(huán)境部門的高度重視。我國(guó)極具潛力的非開挖技術(shù)市場(chǎng)也吸引了大批國(guó)際非開挖設(shè)備制造商。在中國(guó)管道建設(shè)大發(fā)展的21世紀(jì)，非開挖技術(shù)將具有十分廣闊的應(yīng)用前景，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也非常巨大。[7]現(xiàn)代工程的施工量越來越大，工期要求也越來越嚴(yán)格，操作人員的體力也有所加大，因此在施工過程中，提高作業(yè)效率，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，就顯得尤為重要。無論群眾或者政府機(jī)關(guān)對(duì)現(xiàn)代的公共基礎(chǔ)設(shè)施施工的效率以及施工過程中對(duì)環(huán)境的影響越來越重要，因此設(shè)備的自動(dòng)化程度越高、效率越高、適應(yīng)范圍越廣是水平定向鉆機(jī)的發(fā)展方向。其中小型水平定向鉆機(jī)在原始機(jī)構(gòu)上設(shè)計(jì)一個(gè)隨車起重系統(tǒng)的重要性越來越明顯。1.5課題目的和主要研究?jī)?nèi)容本課題是在小型水平定向鉆機(jī)的基礎(chǔ)上所做的進(jìn)一步研究，在小型水平定向鉆機(jī)的原始結(jié)構(gòu)上安裝一個(gè)適合的隨車起重系統(tǒng)。就目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上具有隨車起重系統(tǒng)的一般是重型級(jí)，而小型沒配置隨車起重系統(tǒng)。其實(shí)按照水平定向鉆機(jī)銷售的情況而已，小型水平定向鉆機(jī)使用大大超過大型水平定向鉆機(jī)的使用，但是小型水平定向鉆機(jī)由于本身的結(jié)構(gòu)和重量的限制，沒有設(shè)計(jì)起重系統(tǒng)?？墒歉鶕?jù)現(xiàn)實(shí)的情況來說，設(shè)計(jì)小型級(jí)的起重系統(tǒng)使用越來越重要，市場(chǎng)也越來越需求。其目的有二：一是加快施工效率、減少施工周期、對(duì)施工周圍居民的日常生活和對(duì)周圍環(huán)境的影響；二是減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，以及操作人員的人身安全。本課題主要進(jìn)行了對(duì)小型水平定向鉆機(jī)起重系統(tǒng)的研究，對(duì)起重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容有起重系統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和伸縮機(jī)構(gòu)的選擇、設(shè)計(jì)以及計(jì)算，應(yīng)用Pro/e建立隨車起重系統(tǒng)的三維模型。第二章水平定向鉆機(jī)起重裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介水平定向鉆機(jī)隨車起重裝置是安放在水平定向鉆機(jī)機(jī)車上面的一種附加起重設(shè)備。它屬于臂架式起重裝置，其運(yùn)行支撐裝置常采用步履，它可以在無軌路面上行駛，不僅減少勞動(dòng)力，而且節(jié)約資源、減少費(fèi)用，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中必不可少的一種高效、快捷、方便的裝卸機(jī)械。隨車起重裝置在搬運(yùn)物料時(shí)，經(jīng)歷上料、運(yùn)送、卸料和回到原處的一系列過程，有時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)停轉(zhuǎn)，是一種間歇?jiǎng)幼鞯臋C(jī)械。它通常由四部分構(gòu)成：工作機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置與控制系統(tǒng)。工作機(jī)構(gòu)指機(jī)械傳動(dòng)部分，常見的有：起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)。它們是為了實(shí)現(xiàn)起重裝置不同運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的，依靠這四個(gè)機(jī)構(gòu)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，可以使起重裝置在所需的任何指定位置進(jìn)行上料和卸料。由于按設(shè)計(jì)要求，起重裝置的運(yùn)行機(jī)構(gòu)是步履式水平定向鉆機(jī)，此次設(shè)計(jì)僅就起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行分析與計(jì)算。2.1起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介起升機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)貨物的升降，它是任何起重裝置必不可少的部分，是起重裝置中最重要、最基礎(chǔ)、最核心的部分。起升機(jī)構(gòu)工作的好壞，直接影響到整臺(tái)起重裝置的工作性能.起升機(jī)構(gòu)（如圖2-1）主要由取物裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、制動(dòng)裝置、減速裝置、驅(qū)動(dòng)裝置以及安全裝置等部分。其中不少零件采用標(biāo)準(zhǔn)通用零件。從發(fā)動(dòng)機(jī)到各工作裝置間的動(dòng)力傳動(dòng)，有機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)三種形式。機(jī)械傳動(dòng)的傳動(dòng)零件都是剛體，傳動(dòng)可靠，效率高，但整個(gè)傳動(dòng)裝置復(fù)雜、笨重。電力傳動(dòng)型式中的機(jī)械零件數(shù)量少，總體布置方便，操縱輕便，調(diào)速性好。但整個(gè)傳動(dòng)裝置需要電動(dòng)機(jī)數(shù)量多，重量大，價(jià)格貴。液壓傳動(dòng)調(diào)速方便，傳動(dòng)平穩(wěn)，操縱方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，但傳動(dòng)效率較低。2.2變幅機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)用以改變從取物裝置中心線到起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心線之間的水平距離。其主要部分是起重臂。起重臂是隨車起重裝置的主要受力構(gòu)件，吊臂的設(shè)計(jì)合理與否，直接影響隨車起重裝置的承載能力、整機(jī)穩(wěn)定性和自重。另外為了能給人以安全、穩(wěn)定、可靠的感覺，吊臂界面的選擇與外觀設(shè)計(jì)都要合理。臂的形式有直臂式和折臂式兩種。直臂有良好的通過性，它適用于中小噸位輪式的起重裝置。箱形結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)單，具有良好的抗彎和抗扭等優(yōu)點(diǎn)。伸縮油缸與前置式變幅油缸相結(jié)合，使臂架受力合理，變幅范圍更大。在此選用伸縮式直臂箱形結(jié)構(gòu)。2.3回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是使起重裝置的回轉(zhuǎn)部分相對(duì)于非回轉(zhuǎn)部分實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)的裝置?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。回轉(zhuǎn)支承裝置為起重機(jī)的回轉(zhuǎn)部分提供穩(wěn)固的支撐，并將來自回轉(zhuǎn)部分的載荷傳遞給基礎(chǔ)構(gòu)件?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的作用是繞起重機(jī)的垂直軸線在水平平面內(nèi)沿圓弧弧線移物品。當(dāng)起升、變幅和回轉(zhuǎn)三個(gè)機(jī)構(gòu)配合動(dòng)作時(shí)，就可以把所起吊的貨物在起重機(jī)幅度所能達(dá)到的范圍內(nèi)任意移動(dòng)，從而擴(kuò)大了作業(yè)范圍。2.4傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇及各回路工作原理2.4.1傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇市場(chǎng)上，水平定向鉆機(jī)機(jī)車通常以內(nèi)燃機(jī)作為原動(dòng)力。起重裝置一般也是如此，但是在一些作業(yè)場(chǎng)地相對(duì)固定、范圍也較小的情況下，也有采用外接電源作為動(dòng)力源，各機(jī)構(gòu)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。如港口、倉(cāng)庫等。對(duì)與采用內(nèi)燃機(jī)為原動(dòng)力的水平定向鉆機(jī)，在從原動(dòng)力至各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式上有三種形式，即機(jī)械傳動(dòng)，電力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。如圖2-3：1-電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)；2-減速器；3-起升卷筒；4-制動(dòng)器；5-離合器；6-鋼絲繩滑輪組；7-吊鉤；8-變幅機(jī)構(gòu)；9-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；圖2-3機(jī)械傳動(dòng)是通過各種機(jī)械零件，蔣原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能通過控制裝置傳遞到各工作機(jī)構(gòu)。其缺點(diǎn)：（1）重量較大，布置困難，機(jī)構(gòu)的承受超載能力差；（2）每個(gè)工作機(jī)構(gòu)需設(shè)置逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使機(jī)構(gòu)復(fù)雜化。電傳動(dòng)是將內(nèi)燃帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能或外接電源的電能，通過控制裝置，分配到各機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，帶動(dòng)起重機(jī)的各機(jī)構(gòu)工作。其優(yōu)點(diǎn)：布置簡(jiǎn)單，調(diào)速性能好，操縱方便；過載能力強(qiáng)，維護(hù)方便。缺點(diǎn)：電機(jī)的重量大，成本高，從而傳動(dòng)方式的自重較大，成本高。液壓傳動(dòng)是現(xiàn)代起重機(jī)廣泛采用的傳動(dòng)方式。它通過液壓泵將內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液壓油的液壓能，在各種液壓控制元件的控制下，將液壓能傳遞給各機(jī)構(gòu)的液壓執(zhí)行原件，還遠(yuǎn)機(jī)械能。其優(yōu)點(diǎn)是：（1）元件尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；（2）調(diào)速范圍大，且可無級(jí)調(diào)級(jí)；（3）反應(yīng)速度快，動(dòng)特性好；（4）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，液壓油的彈性可以緩沖；（5）操縱方便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；（6）由于液壓元件日趨標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，所以質(zhì)量穩(wěn)定，成本下降。其缺點(diǎn)：（1）傳動(dòng)效率低；（2）制造安裝不當(dāng)還會(huì)發(fā)生泄漏；（3）環(huán)境溫度對(duì)其傳動(dòng)效果影響較大；（4）系統(tǒng)出現(xiàn)故障不易處理等。綜合市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)、用戶的需求以及以上各自的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)起重機(jī)選擇液壓傳動(dòng)。起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和臂架伸縮機(jī)構(gòu)均采用液壓傳動(dòng)，其原理圖如圖1-8所示。該液壓系統(tǒng)由安裝在水平定向鉆機(jī)機(jī)車底盤上的取力箱帶動(dòng)，直接從油箱中吸油，經(jīng)過濾油器2，輸出壓力油。改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可改變泵的排出油量，從而對(duì)個(gè)機(jī)構(gòu)的工作速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。1-油泵；2-濾油器；3-手動(dòng)換向閥；4-四聯(lián)閥；5-制動(dòng)器；6,7-溢流閥；8-回轉(zhuǎn)馬達(dá)；9-變幅油缸；10,12,14-平衡閥；11-臂架伸縮油缸；13-起升卷筒馬達(dá)；圖1-8液壓系統(tǒng)原理圖2.4.2回路工作原理回路原理：旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回路：液壓馬達(dá)8通過蝸輪減速箱和開式小齒輪，與轉(zhuǎn)盤上的固定內(nèi)齒圈相嚙合來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤。由于轉(zhuǎn)盤速度較低，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速也不高，不必設(shè)置馬達(dá)制動(dòng)回路。通過閥4-I的三個(gè)工作位置，可獲得左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)三個(gè)不同工況。伸縮回路：多節(jié)臂架的伸縮由一個(gè)變幅油缸9控制。為防止吊臂架的自重作用下下落，該回路中串有平衡閥10.手動(dòng)換向閥4-Ⅱ操縱伸縮臂伸出、停止、縮回三種工況。變幅回路：手動(dòng)換向閥4-Ⅲ控制液壓缸11，使起重臂幅度變小，停止變幅，幅度增大，變幅作業(yè)要求平穩(wěn)可靠，因此該回路裝有平衡閥12。起升回路：起升機(jī)構(gòu)是在起重機(jī)最主要的機(jī)構(gòu)，直接關(guān)系到起重作業(yè)安全。平衡閥14的作用是防止重物下降時(shí)速度失控，但是由于馬達(dá)的泄漏，盡管有平衡閥，仍可能產(chǎn)生“溜車”現(xiàn)象。為此，在油馬達(dá)輸出軸上裝設(shè)常閉式液壓制動(dòng)器5.當(dāng)制動(dòng)器的油缸與會(huì)油相通時(shí)，借助彈簧力，制動(dòng)瓦抱緊制動(dòng)輪鎖緊馬達(dá)，是吊載停止運(yùn)動(dòng)；當(dāng)制動(dòng)器的油缸與壓力油相通時(shí)，壓力油克服彈簧力，推動(dòng)油缸活塞，給制動(dòng)器松閘，是馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)吊物升降。為避免其他機(jī)構(gòu)工作導(dǎo)致制動(dòng)器松閘發(fā)生意外，起升回路置與液壓系統(tǒng)串聯(lián)回路的最末一級(jí)。手動(dòng)換向閥4-Ⅳ的中位采用Y形，其作用是在中位時(shí)，將閥的進(jìn)、出油口與通往馬達(dá)的進(jìn)油口連通。在制動(dòng)時(shí)為油馬達(dá)的回路補(bǔ)油，避免由于馬達(dá)泄漏造成進(jìn)油路的吸空現(xiàn)像。起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由第二章可知對(duì)于隨車起重機(jī)來液壓傳動(dòng)系統(tǒng)說是較合適的傳動(dòng)類型。故起升結(jié)構(gòu)采用液壓馬達(dá)—減速機(jī)—卷筒的傳動(dòng)方案。電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器同傳動(dòng)效率較高的漸開線圓柱齒輪減速器相連接，減速器的輸出軸上裝有卷筒，它通過鋼絲繩和吊鉤相聯(lián)。這種結(jié)構(gòu)緊湊、易于實(shí)現(xiàn)。起升時(shí)，馬達(dá)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，摩擦片被松開，卷筒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)放下貨物；制動(dòng)時(shí)，馬達(dá)停止旋轉(zhuǎn)，卷筒依靠自重順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使二級(jí)齒輪軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，摩擦片被壓緊，棘爪頂住棘輪，卷筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，重物懸吊不動(dòng)。吊鉤的升降靠馬達(dá)改變轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)。3.1起升機(jī)構(gòu)基本參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此次設(shè)計(jì)的起重機(jī)額定起重量Сp=3000kg。查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》屬于汽車起重機(jī)，其起升速度為8－30m/min,本次設(shè)計(jì)咱定起升速度為15m/min.市場(chǎng)上銷售的3T的起重機(jī)的起重高度為8.2m，所以本次設(shè)計(jì)的起升機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)為：額定起重量=Сp=3000kg起升速度=15m/min起升高度=8.2m3.2吊鉤的選擇根據(jù)要求查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇A型—短鉤，用起重量按3.5T可查得所用吊鉤尺寸D=65mmS=50mmb=40mmh=65mmd=45mmd1=40mmd0=M36L=215mml>95mmL1=95mmL2=34mmR=9mmR1=90mmR2=22mmR3=70mmR4=10mmR5=80mmR6=45mmR7=35mm重量=6kg。3.3鋼絲繩的選擇根據(jù)起重機(jī)的額定起重量Сp=3000kg，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取換輪組倍率m=4。鋼絲繩最大拉力：式中額定起重力，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例》[10]鋼絲繩工作級(jí)別選系數(shù)C=0.105查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[10]選用單股鋼絲繩直徑10.0mm，鋼絲直徑2.0mm,鋼絲總斷面59.66,參考自重50.71kg/100m，鋼絲破斷拉力11000N。鋼絲繩在使用時(shí)需要與其他承載零件連接以傳遞載荷。本設(shè)計(jì)采用楔形套筒法，查取選用：楔11#GB5973-86HT200楔套11#GB5973-86ZG200楔形接頭11#GB5973-86ZG270-5003.4滑輪的選擇根據(jù)鋼絲繩直徑10.0mm,查《起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例》中附表2，選擇滑輪WJ02201,滑輪主要尺寸：D=280mm,D1=325mm,R=8mm,b=35mm,W=26mm,f=8mm,D2=55mm,D3=63mm,B=64mm,推薦軸承型號(hào)為211，參考質(zhì)量9.5kg。3.5卷筒的選擇卷筒按繞繩的層次分為單層繞卷筒和多層繞卷筒。單層繞卷筒表面通常切出螺旋槽，鋼絲繩依次卷繞在槽內(nèi)，使繩索與卷筒接觸面積增大，單位壓力降低。因?yàn)槔K槽節(jié)距大于鋼絲繩直徑，所以避免了鋼絲繩之間的相互摩擦，從而延長(zhǎng)了鋼絲繩的使用壽命。多層繞卷筒用于起升高度很大，而卷筒長(zhǎng)度又受限制的情況，如汽車起重機(jī)。它的主要缺點(diǎn)是內(nèi)層鋼絲繩受到外層鋼絲繩的擠壓，在卷繞過程中相鄰繩圈之間有摩擦，使繩索壽命降低。此外，在繩索拉力不變時(shí)，載荷力矩隨卷筒上繩索層數(shù)的不同而變化，造成載荷力矩不穩(wěn)定。為改善鋼絲繩在卷筒上的接觸狀態(tài)，提高繩索的壽命，采用切螺旋槽的多層繞卷筒。起重機(jī)大多采用多層繞卷筒，其容繩量大。隨著起升高度的增加。起升機(jī)構(gòu)中卷筒的繞繩量相應(yīng)增加。采用尺寸較小的多層繞卷筒對(duì)小機(jī)構(gòu)尺寸是很有利的。其表面做成螺旋繩槽，兩邊有側(cè)板以防鋼絲脫出，二級(jí)減速大齒輪與卷旋繩槽，兩邊有側(cè)板以防鋼絲繩脫出，二級(jí)減速大齒輪與卷筒連接在一起。3.5.1卷筒直徑D卷筒直徑的大小影響鋼絲繩的彎曲程度。為確保鋼絲繩的壽命，卷筒直徑不能太小。按《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定，卷筒的名義直徑：Do=ed(mm)即Do=ed=2010=200mm卷筒的槽低直徑D為：D=Do-d=(e-1)d(mm)=190mm式中，D—卷筒槽底直徑（mm）Do—按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒卷繞直徑(mm)e----卷筒直徑與鋼絲繩直徑之比e=20d—鋼絲繩直徑(mm),10mm算得：卷筒名義直徑D=200mm``3.5.2卷筒長(zhǎng)度L及校核本卷筒采用多層卷繞單聯(lián)卷筒，由公式：及其中代入數(shù)據(jù)可知=165mm本卷筒為鋼卷筒ZG230-450，可由經(jīng)驗(yàn)公式確定δ≈d，考慮到工藝要求，取15mm.最大拉力為Smax的鋼絲繩繞上卷筒后，把卷筒箍緊，使卷筒產(chǎn)生壓縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大，當(dāng)L3D時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過壓縮應(yīng)力的30%，因此彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可忽略。=A式中A—原與卷筒層數(shù)有關(guān)的系數(shù)，取2S—鋼絲繩最大拉力3852.85NP—卷筒節(jié)距11.5mmδ—卷筒厚度15mm[σy]—許用壓應(yīng)力=，其中σs=230N/[]=153N/合格3.6鋼絲繩速度由已知，從而可知：式中m--滑輪組倍率，m=4；3.7卷筒轉(zhuǎn)速及扭矩卷筒轉(zhuǎn)速：D--卷筒直徑d--鋼絲繩直徑卷筒最大扭矩：--鋼絲繩單繩拉力--卷筒的效