20噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)【6張CAD圖紙+畢業(yè)論文+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】

20噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)44頁(yè) 16000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)明書(shū)+任務(wù)書(shū)+6張CAD圖紙【詳情如下】主電路圖.dwg單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc原理圖.dwg參考.doc機(jī)械外文翻譯-動(dòng)態(tài)模擬鋼絲繩接觸  中文版.doc機(jī)械外文翻譯-動(dòng)態(tài)模擬鋼絲繩接觸  英文版.pdf絞車(chē)裝配圖.dwg零件圖卷筒.dwg零件圖軸.dwg20噸單滾筒絞車(chē)裝配圖.dwg20噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)論文.doc20噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)目   錄摘要Abstract 第1章 緒論11.1絞車(chē)的簡(jiǎn)介21.2擬定絞車(chē)系統(tǒng)圖3第2章卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 52.1 常見(jiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案及分析 5    2.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較 5    2.1.2卷筒軸及件速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則6    2.1.3液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類(lèi)7    2.1.4液壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案82.2本設(shè)計(jì)所采用的方案102.3卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜10第3章卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過(guò)程分析12   3.1卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的組成12   3.2卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)工作過(guò)程分析12       3.2.1卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期12       3.2.2載荷升降過(guò)程的動(dòng)力分析12第4章卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用154.1卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)154.1.1卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒組的分類(lèi)和特點(diǎn)154.1.2卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算154.2鋼絲繩的選擇19第5章液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇205.1液壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算205.1.1液壓馬達(dá)的分類(lèi)及特點(diǎn)205.1.2液壓馬達(dá)的選用20       5.1.3馬達(dá)的驗(yàn)算205.2平衡閥的計(jì)算與選用235.2.1平衡閥的功能簡(jiǎn)介235.2.2平衡閥的選用23第6章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選用256.1制動(dòng)器的作用、特點(diǎn)及動(dòng)作方式256.2制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算266.2.1制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算266.2.2制動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)選用266.2.3制動(dòng)盤(pán)有效摩擦直徑計(jì)算266.2.4制動(dòng)器散熱的驗(yàn)算276.2.5全盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算30第7章離合器的設(shè)計(jì)與選用317.1離合器的功用、特點(diǎn)與分類(lèi)317.2圓盤(pán)離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算327.2.1離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩327.2.2圓盤(pán)摩擦片的主要尺寸關(guān)系327.2.3摩擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩337.2.4圓盤(pán)摩擦離合器壓力的計(jì)算34第8章軸的設(shè)計(jì)368.1軸的材料368.2軸的工作能力的計(jì)算368.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)398.3.1擬定軸上零件的裝配方案398.3.2根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度408.3.3軸上零件的周向定位40結(jié)論33參考文獻(xiàn) 36致謝38附錄40第一章  緒   論1.1絞車(chē)的簡(jiǎn)介在起重機(jī)械中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷?yè)P(yáng)式，而這樣的機(jī)器叫做卷?yè)P(yáng)機(jī)又叫絞車(chē)。卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤(pán)、吊具掛梁等多種形式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開(kāi)關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。卷?yè)P(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有三種，分別為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個(gè)工作機(jī)構(gòu)，這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源，機(jī)動(dòng)靈活，適用于流動(dòng)作業(yè)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動(dòng)，需依靠傳動(dòng)環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和換向，這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難，操縱麻煩，屬于淘汰類(lèi)型。目前只有少數(shù)地方應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)的工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的卷?yè)P(yáng)機(jī)中，常采用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得電能，操縱簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)中應(yīng)用廣泛。液壓驅(qū)動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過(guò)控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過(guò)載保護(hù)性能好。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動(dòng)在建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)中獲得日益廣泛的應(yīng)用。1.2擬定絞車(chē)系統(tǒng)圖系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：（見(jiàn)圖1.1）液壓馬達(dá)9的排量切換由二位四通電磁換向閥5實(shí)現(xiàn)，控制壓力由液壓馬達(dá)9自身提供，為了防止下放時(shí)因超越負(fù)載作用而失速，在馬達(dá)回油路上設(shè)置了外控式平衡閥4。另外，為了提高系統(tǒng)工作可靠性，以防污染和過(guò)熱造成的故障，在回油路上設(shè)置了回油過(guò)濾器7及冷卻器8。三位四通電磁換向閥9的中位機(jī)能為K型，所以，絞車(chē)停止待命時(shí)，液壓泵可以中位低壓卸荷，有利于節(jié)能。表1.2絞車(chē)液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序工  況電磁鐵1YA2YA3YA滿載卷?yè)P(yáng)上升-+-空包下放+-停止-+由表1.2可知：當(dāng)電磁鐵2YA通電時(shí)，三位四通電磁換向閥5切換至右位，液壓油經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入液壓馬達(dá)2，驅(qū)動(dòng)滾筒卷?yè)P(yáng)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁鐵1YA通電時(shí)，負(fù)載由平衡閥支撐的同時(shí)快速下放，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，電磁鐵3YA通電，制動(dòng)器制動(dòng)參考文獻(xiàn)1張質(zhì)文,虞和謙,王金諾,包起帆主編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:中國(guó)鐵道出版社,19972顏榮慶,李自光,賀尚紅主編.現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與液力系統(tǒng).北京:人民交通出版社,20013成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第四版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20024徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19915章日晉主編.機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19876吳宗澤主編.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19887北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19938汝元功,唐照民主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:高等教育出版社,19959花家壽編.新型聯(lián)軸器與離合器.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,199110機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)/中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì),中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì).中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社,200211蘇隆赫年柯B ,馬克西莫維奇B A,特羅伊茨基A B,特羅春 ,波季施柯A B,阿符拉緬柯 A.機(jī)械零件圖冊(cè).吳克敏等譯.北京:人民教育出版社,1959 致   謝三個(gè)月緊張而充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次設(shè)計(jì)中我收獲頗多。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我們每一個(gè)大學(xué)生來(lái)說(shuō)都是非常重要。它不僅是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)過(guò)的各科知識(shí)的綜合運(yùn)用，而且是把我們所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的一次檢驗(yàn)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我重溫了一遍大學(xué)的課程如機(jī)械制圖、理論力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還涉及了一些以前從未深入了解的知識(shí)，使我開(kāi)闊了眼界，并增長(zhǎng)了知識(shí)，對(duì)自己的所學(xué)進(jìn)一步鞏固，為畢業(yè)后走向社會(huì)工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。在單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了應(yīng)用到以前學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，我還查閱了大量的相關(guān)資料，使我對(duì)這一領(lǐng)域有了一定的了解和認(rèn)識(shí)并掌握了查找資料這項(xiàng)基本技能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，第一次將自己所學(xué)的理論知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)際中，使理論知識(shí)在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)。使我學(xué)會(huì)面對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，如何去分析、并最終解決問(wèn)題。而且培養(yǎng)了我精益求精、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真對(duì)待問(wèn)題的工作精神，并且鍛煉了我的創(chuàng)造能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)能如此順利的完成，完全得力于指導(dǎo)老師胡天明老師的充分指導(dǎo)，提出了許多寶貴的建議，改正了許多錯(cuò)誤，使設(shè)計(jì)更加合理、完善。同時(shí)各位同學(xué)也給予了很多建議和幫助，在此對(duì)老師和同學(xué)們表示深切而誠(chéng)摯的謝意！ 1 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 第 1 章 緒論 1 車(chē)的簡(jiǎn)介 2 定絞車(chē)系統(tǒng)圖 3 第 2 章卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 5 見(jiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案及分 析 5 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較 5 筒軸及件速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則 6 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類(lèi) 7 壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 8 設(shè)計(jì)所采用的方案 10 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜 10 第 3章卷 揚(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過(guò)程分析 12 揚(yáng)機(jī)構(gòu)的組成 12 揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過(guò)程分析 12 揚(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期 12 荷升降過(guò)程的動(dòng)力分析 12 第 4 章卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用 15 揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì) 15 揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類(lèi)和特點(diǎn) 15 筒設(shè)計(jì)計(jì)算 15 絲繩的選擇 19 第 5 章液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇 20 2 壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算 20 壓馬達(dá)的分類(lèi)及特點(diǎn) 20 壓馬達(dá)的選用 20 達(dá)的驗(yàn)算 20 衡閥的計(jì)算與選用 23 衡閥的功能簡(jiǎn)介 23 衡閥的選用 23 第 6 章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選用 25 點(diǎn)及動(dòng)作方式 25 動(dòng)器的 設(shè)計(jì)計(jì)算 26 動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 26 動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)選用 26 動(dòng)盤(pán)有效摩擦直徑計(jì)算 26 動(dòng)器散熱的驗(yàn)算 27 盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 30 第 7 章離合器的設(shè)計(jì)與選用 31 合 器的功用、特點(diǎn)與分類(lèi) 31 盤(pán)離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算 32 合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 32 盤(pán)摩擦片的主要尺寸關(guān)系 32 擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩 33 盤(pán)摩擦離合器壓力的計(jì)算 34 第 8 章軸的設(shè)計(jì) 36 的材料 36 的工作能力的計(jì)算 36 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39 定軸上零件的裝配方案 39 據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 40 上零件的周向定位 40 結(jié)論 33 參考文獻(xiàn) 36 3 致謝 38 附錄 40 第一章 緒 論 車(chē)的簡(jiǎn)介 在起重機(jī)械中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷?yè)P(yáng)式，而這樣的機(jī)器叫做卷?yè)P(yáng)機(jī)又叫絞車(chē)。 卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件 。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤(pán)、吊具掛梁等多種形式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開(kāi)關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。 卷?yè)P(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有三種，分別為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個(gè)工作機(jī)構(gòu)，這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源，機(jī)動(dòng)靈活，適用于流動(dòng)作業(yè)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動(dòng)，需依 靠傳動(dòng)環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和換向，這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難，操縱麻煩，屬于淘汰類(lèi)型。目前只有少數(shù)地方應(yīng)用。 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)的工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的卷?yè)P(yáng)機(jī)中，常采用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得電能，操縱簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)中應(yīng)用廣泛。 液壓驅(qū)動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過(guò)控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓 驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過(guò)載保護(hù)性能好。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動(dòng)在建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)中獲得日益廣泛的應(yīng)用。 4 定絞車(chē)系統(tǒng)圖 系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：（見(jiàn)圖 液壓馬達(dá) 9 的排量切換由二位四通電磁換向閥 5 實(shí)現(xiàn)，控制壓力由液壓馬達(dá) 9自身提供，為了防止下放時(shí)因超越負(fù)載作用而失速，在馬達(dá)回油路上設(shè)置了外控式平衡 閥 4。另外，為了提高系統(tǒng)工作可靠性，以防污染和過(guò)熱造成的故障，在回油路上設(shè)置了回油過(guò)濾器 7及冷卻器 8。三位四通電磁換向閥 9的中位機(jī)能為 以，絞車(chē)停止待命時(shí)，液壓泵可以中位低壓卸荷，有利于節(jié)能。 表 工 況 電磁鐵 1載卷?yè)P(yáng)上升 - + - 空包下放 + - - 停止 - - + 由表 電磁鐵 2位四通電磁換向閥 5切換至右位，液壓油經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入液壓馬達(dá) 2，驅(qū)動(dòng)滾筒卷?yè)P(yáng)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁鐵 1電時(shí)，負(fù)載由平衡閥支撐的同時(shí)快速下放，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，電磁鐵 3動(dòng)器制動(dòng) 。 5 圖 片式摩擦離合 器 2、液壓馬達(dá) 3、 6、溢流閥 4、外控式平衡閥 5、 三位四通電磁換向閥 7、回油過(guò)濾器 8冷卻器 9、液壓馬達(dá) 10、油箱 6 圖 路圖 7 第二章 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 卷?yè)P(yáng)機(jī)方案設(shè)計(jì)的主要依據(jù)：機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式；安裝位置的限制條件和機(jī)型種類(lèi)與參數(shù)匹配等。 見(jiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析 液壓式卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較 根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)和卷筒組安裝相對(duì)位置不同，卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)布置方案的基本型有并軸式和同軸式兩種。而這兩種基本型中又有單卷筒和雙卷筒之分。下面介紹幾種常見(jiàn)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)方案。 圖 軸布置單卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu) 圖 們的卷筒軸與原動(dòng)機(jī)軸線并列平行布置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 為了提高取物裝置在空載或輕載時(shí)的下降速度，有的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)設(shè)置了重力下降裝置（圖 在卷筒上裝有帶式制動(dòng)器和內(nèi)漲式摩擦離合器。當(dāng)離合器分離時(shí)，驅(qū)動(dòng)卷筒的動(dòng)力源被切斷，卷筒處于浮動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)可利用裝在卷筒上的帶式制動(dòng)器控制取物裝置以重力快速下降。 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中一個(gè)重要問(wèn)題是卷筒軸與減速器輸出軸的連接方式。圖 a）、（ b）所示方案，它們是把 卷筒安裝在減速器輸出軸的延長(zhǎng)部分上，從力學(xué)觀點(diǎn) 8 看，屬于三支點(diǎn)的超靜定軸，減小了軸承受的彎矩。但是，這種結(jié)構(gòu)對(duì)安裝精度要求很高，而且使的卷筒組和減速器的裝配很不方便，減速器也不能獨(dú)立進(jìn)行裝配和試運(yùn)轉(zhuǎn)，更換軸承也較困難。然而，它的外形尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于中小型建筑機(jī)械的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)。 圖 c）、（ d）所示方案，卷筒組與減速器輸出端均采用了補(bǔ)償式連接。圖 c）減速器的輸出軸利用齒輪連軸節(jié)與卷筒連接，且直接把動(dòng)力傳遞給卷筒。圖 d）是采用十字滑塊聯(lián)軸節(jié)將卷筒和減速器輸出軸連成一體，卷筒軸的 右端伸入到減速器輸出軸上的聯(lián)軸節(jié)半體中心孔內(nèi)，構(gòu)成了軸的一個(gè)支點(diǎn)，輸出軸和卷筒軸均為筒支結(jié)構(gòu)，構(gòu)造緊湊，制造、安裝均有良好的分組性。 并軸布置雙卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)（圖 由一臺(tái)液壓馬達(dá)通過(guò)二級(jí)齒輪減速器分別驅(qū)動(dòng)裝在兩根平行軸上的主、副卷筒。在這兩個(gè)卷筒上分別裝有離合器和制動(dòng)器。通過(guò)液壓操縱系統(tǒng)的控制可使主、副卷筒獨(dú)立動(dòng)作，并能實(shí)現(xiàn)重力下降。 圖 軸布置雙卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu) 雙卷筒集中驅(qū)動(dòng)，可減少一套液壓馬達(dá)及傳動(dòng)裝置。 筒軸與減速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則 綜上所 述，卷筒軸與減速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則是： 1 盡量避免采用多支點(diǎn)的超靜定軸。因?yàn)槎嘀С悬c(diǎn)受力復(fù)雜且軸安裝精度 不易保證。 2 優(yōu)先采用減速器輸出端直接驅(qū)動(dòng)卷筒的連接方式，使卷筒軸不傳遞扭距， 盡可能避免卷筒軸收彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，以減少軸的直徑。 3 使機(jī)構(gòu)有良好的總成分組行，以利制造、安裝、調(diào)試和維修。 9 4 結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作安全可靠。 5 卷筒組與減速器輸出軸優(yōu)先采用補(bǔ)償式連接，這樣，在安裝時(shí)允許總成 間有小量的軸向、徑向和角度位移，以補(bǔ)償安裝位置誤差和機(jī)件的變形。 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類(lèi) 近年來(lái) 普遍采用了行星齒輪傳動(dòng)的多速卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，利用控制多泵合流和液壓馬達(dá)的串并聯(lián)或采用變量液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的多種工作速度，從而實(shí)現(xiàn)輕載高速、重載低速，提高工作效率，以滿足各種使用要求。 液壓傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)可分為下列幾種形式： 由于選用的液壓馬達(dá)的形式不同，液壓起升機(jī)構(gòu)可分為高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)和低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)兩種形式。 高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)需要通過(guò)減速器帶動(dòng)起升卷筒。減速器可采用批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)減速器，通常有圓柱齒輪式，蝸輪蝸桿式和行星齒輪式減速器。這種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)是液壓馬達(dá)本身重量輕、體積小，容積 效率高，生產(chǎn)成本較低。但整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量較重，體積較大。 低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)可直接或通過(guò)一級(jí)開(kāi)式圓柱齒輪帶動(dòng)起升卷筒。雖然低速馬達(dá)本身體積和重量較大，但不用減速器，使整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量減輕，體積減小。并使傳動(dòng)簡(jiǎn)單、零件少，起動(dòng)性能和制動(dòng)性能好，對(duì)液壓油的污染敏感性小。殼轉(zhuǎn)的內(nèi)曲線徑向柱塞式低速大扭矩馬達(dá)，可以裝在卷筒內(nèi)部，由馬達(dá)殼體直接帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于布置。 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (一 ) 壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 液壓多速卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)有多種布置方案 ，如： 10 1、液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器分別布置在卷筒的兩側(cè)，即對(duì)稱(chēng)布置（圖 2、液壓馬達(dá)和制動(dòng)器分別布置在卷筒的兩側(cè)，行星減速器裝在卷筒內(nèi)部（圖 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (二 ) 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (三 ) 3、液壓馬達(dá)、制動(dòng)器布置在卷筒同一側(cè)，行星減速器裝在卷筒內(nèi)（圖 4、 液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器均裝入卷筒內(nèi)部（圖 11 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (四 ) 二三方案屬于同一類(lèi)型，由于行星減速器裝在卷筒 內(nèi)，所以體積小，結(jié)構(gòu)較緊湊，但由于卷筒內(nèi)的空間位置受到限制，要求安裝精度高，零件加工工藝復(fù)雜，軸承的選擇較困難，維修不方便。它們的不同處是制動(dòng)器的安裝位置，方案二顯得對(duì)稱(chēng)性好。 方案四顯然較方案二、方案三的外形尺寸更小，結(jié)構(gòu)更加緊湊。但是它除了有二、三方案中的問(wèn)題外，還存在制動(dòng)器和液壓馬達(dá)的散熱性極差，檢修調(diào)試也很不方便。 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (五 ) 二、三、四方案均屬同軸式布置，即使液壓馬達(dá)和卷筒軸在同一中心線上，總 12 成組裝時(shí)要保證規(guī)定的同心度。 5液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器都布置在卷筒的同一側(cè)（圖 這種布置形式，機(jī)構(gòu)的軸向尺寸較大，維修不太方便，同時(shí)也會(huì)給總體布置帶來(lái)一定困難。但它易于加工和裝配，總成分組性較好。 設(shè)計(jì)所采用的方案 本設(shè)計(jì)給出的馬達(dá)的排量為 520ml/r，工作壓力為 此選用低速大扭矩馬達(dá)， 采用低速方案，不選用減速器。傳動(dòng)方案根據(jù)比較選用如（圖 示，多片盤(pán)式制動(dòng)器安裝在馬達(dá)上，聯(lián)軸器內(nèi)置于卷筒內(nèi)。此方案整體體積小，結(jié)構(gòu)較緊湊。 圖 設(shè)計(jì)所采用 的方案 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案的設(shè)計(jì)除認(rèn)真考慮以上問(wèn)題外，還要酌情處理好以下事宜。 1、分配機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比時(shí)，級(jí)差不宜過(guò)大，一般可采取從原動(dòng)機(jī)至卷筒逐級(jí)降低傳動(dòng)比的分配方法。 2、卷筒直徑盡量選取最小許用值，因?yàn)殡S著卷筒直徑的增加，扭矩和傳動(dòng)比也隨之增大，引起整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸膨脹。但在起升高度大的情況下，為了不使卷筒長(zhǎng)度過(guò)大，有時(shí)采用加大直徑的辦法來(lái)增加卷筒的容繩量。 3、對(duì)于具有多種替換工作裝置的機(jī)械，卷筒的構(gòu)造應(yīng)能提供快速換裝的措施，如制成剖分組合式 卷筒等。 4、滑輪組的倍率對(duì)機(jī)構(gòu)的影響較大。因此，滑輪組的倍率不宜取得過(guò)大。 一般當(dāng)起升載荷 50QP ，滑輪組的倍率宜取 2， 250QP ，倍率取 36，載荷量更大時(shí)，倍率可取 8 以上。 5、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器是確保工作安全可靠的關(guān)鍵部件。支持制動(dòng)器一般應(yīng)裝在扭矩最小的驅(qū)動(dòng)軸上，這樣可減少制動(dòng)器的尺寸。但是若采用制動(dòng)力矩大、體積小結(jié) 13 構(gòu)簡(jiǎn)單的鉗盤(pán)式制動(dòng)器時(shí)，可將其裝在卷筒的側(cè)板上，以提高卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的可靠性。 對(duì)于 起吊危險(xiǎn)物品的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置兩套制動(dòng)裝置。 14 第三章 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過(guò)程分析 揚(yáng)機(jī)構(gòu)的組成 根據(jù)選用的低速方案分析卷?yè)P(yáng)機(jī)由液壓馬達(dá)、長(zhǎng)閉多片盤(pán)式制動(dòng)器、離 合器、卷筒、支承軸、平衡閥和機(jī)架等部件組成。 揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過(guò)程分析 揚(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)是周期性作業(yè)。一個(gè)工作周期為：?jiǎn)?dòng)加速（ 0 a）、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（ a b）和制動(dòng)減速（ b c）三個(gè)過(guò)程（ 圖 載荷由靜止?fàn)顟B(tài)被加速到穩(wěn)定工作速度（穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)）時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間稱(chēng)為 啟動(dòng)時(shí)間，從 a到 動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間直接影響卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作過(guò)程，設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)計(jì)算選取較為適合的時(shí)間。 圖 揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過(guò)程曲線 荷升降過(guò)程的動(dòng)力分析 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)帶載作變速運(yùn)動(dòng)（起動(dòng)或制動(dòng)）時(shí)，作用在機(jī)構(gòu)上的載荷除靜力外，還有作加速運(yùn)動(dòng)（或減速運(yùn)動(dòng)）質(zhì)量產(chǎn)生的動(dòng)載荷。 1 起升起動(dòng)過(guò)程 15 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)帶載提升時(shí)，載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)速度 時(shí)，懸掛載荷的 鋼絲繩拉力（圖 ： P式中 起升載荷； 由加速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力。 在起升起動(dòng)時(shí)，慣性力方向與起升載荷方向相同，使鋼絲繩拉力增加。 圖 物升降過(guò)程的動(dòng)力分析 （ a）起升起動(dòng)；（ b）起升制動(dòng)；（ c）下降起動(dòng)；（ d）下降制動(dòng) 2、 起升制動(dòng)過(guò)程 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)由勻速運(yùn)動(dòng)制動(dòng)減速到靜止的過(guò)程稱(chēng)為起升制動(dòng)過(guò)程。此時(shí)，懸掛重物的鋼絲繩拉力 P（圖 由于減速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力使鋼絲繩拉力減小。 3、下降啟動(dòng)過(guò)程 將載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加速下降到勻速的過(guò)程稱(chēng)為下降起動(dòng)過(guò)程（圖 此時(shí)，慣性為向與載荷鋼絲繩拉力減小，即 P 16 卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)懸吊載荷以勻速下降時(shí)，將制動(dòng)器上閘，使載荷由勻速下降減速到靜止?fàn)顟B(tài)的過(guò)程稱(chēng)為下降制動(dòng)過(guò)程（圖 此時(shí)因慣性力使鋼絲繩拉力增加，即 P。 綜上分析可得如下結(jié)論：起升起動(dòng)和下降制動(dòng)是卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)最不利的兩個(gè)工作過(guò)程，起升起動(dòng)時(shí)原動(dòng)機(jī)要克服的阻力距是靜阻力矩與最大慣性阻力距之和。因此，原動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩m a xq j M下降制動(dòng)是制動(dòng)器最不利的工作過(guò)程，所以，卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)支持制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 m a xZ j M才能將運(yùn)動(dòng)的物品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)的停住。 式中 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)載荷勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜阻力矩； 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)的最大慣性阻力矩。 顯然，上述兩種工作過(guò)程是決定卷?yè)P(yáng)機(jī)原動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器性能以及對(duì)機(jī)構(gòu)的零部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。 17 第四章 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用 揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì) 揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類(lèi)和特點(diǎn) 卷筒是起升機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。常用卷筒組類(lèi)型有齒輪連接盤(pán)式、周邊大齒輪式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。 齒輪連接盤(pán)式卷筒組為封閉式傳動(dòng)，分組性好，卷筒軸不承受扭矩，是目前橋式起重機(jī)卷筒組的典型結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是檢修時(shí)需沿軸向外移卷筒。 周邊大齒輪式卷筒組多用于傳動(dòng)速比大、轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合，一般為開(kāi)式傳動(dòng)，卷筒軸只承受彎矩。 短軸式卷筒組采用分開(kāi)的短軸代替整根卷筒長(zhǎng)軸。減速器側(cè)短軸采用鍵與 過(guò)盈配合與卷筒法蘭盤(pán)剛性連接，減速器通過(guò)鋼球或圓柱銷(xiāo)與底架鉸接；支座側(cè)采用定軸式或轉(zhuǎn)軸式短軸，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)整安裝比較方便。 內(nèi)裝行星齒輪式卷筒組輸入軸與卷筒同軸線布置，行星減速器置于卷筒內(nèi)腔，結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕，但制造與裝配精度要求較高，維修不便，常用于結(jié)構(gòu)要求緊湊、工作級(jí)別為 下的機(jī)構(gòu)中。 根據(jù)鋼絲繩在卷筒上卷繞的層數(shù)分單層繞卷筒和多層繞卷筒。由于本設(shè)計(jì)的卷繞層數(shù)為三層，因此采用多層卷筒。根據(jù)鋼絲繩卷入卷筒的情況分單聯(lián)卷筒（一根鋼絲繩分支繞入卷筒）和雙卷筒（兩根鋼絲繩分支同時(shí)繞 入卷筒）。單聯(lián)卷筒可以單層繞或多層繞，雙聯(lián)卷筒一般為單層繞。起升高度大時(shí)，為了減小雙聯(lián)卷筒長(zhǎng)度，有將兩個(gè)多層繞卷筒同軸布置，或平行布置外加同步裝置的實(shí)例。 多層卷筒可以減小卷筒長(zhǎng)度，使機(jī)構(gòu)緊湊，但鋼絲繩磨損加快，工作級(jí)別 上的機(jī)構(gòu)不宜使用。 筒設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作狀況和起升載荷確定卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別，根據(jù)表查得汽車(chē)、輪胎、履帶、鐵路起重機(jī)，安裝及裝卸用吊鉤式，利用等級(jí) 荷情況 作級(jí)別 1 卷筒名義直徑 D ( 1)D e d 18 式中 e 卷筒直徑比，由表選取 ; D 卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑）（ ; d 鋼絲繩直徑 ( e 根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別 用 e =25，根據(jù)已知得 d =8數(shù)值代入式中得 D =（ 25*8=192據(jù)所得的數(shù)據(jù)選卷筒名義直徑 D =200 卷筒最小直徑的計(jì)算： 中 按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪的最小直徑 d 鋼絲繩直徑 h 系數(shù)值； 根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為 F 8 8=144 D 以卷筒直徑符合條件。 2 卷筒長(zhǎng)度 L 確定 由于采用多層卷繞卷筒 L，由下式 1 . 1()n D (1 . 1 1 . 2 ) 式中 l 多層卷繞鋼繩總長(zhǎng)度（ 根據(jù)已知卷筒容繩量為 27m，所以 l =27m， 把數(shù)據(jù)代入式中得 31 . 1 2 7 1 0 9 . 63 ( 2 0 0 8 )L =多層卷繞卷筒長(zhǎng)度 L =200 3、繩槽的選擇 單層卷繞卷筒表面通常切出導(dǎo)向螺旋槽，繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種形式，一般情況都采用標(biāo)準(zhǔn)槽。當(dāng)鋼絲繩有脫槽危險(xiǎn)時(shí)（例如起升機(jī)構(gòu)卷筒， 鋼絲繩向上引出的卷筒）以及高速機(jī)構(gòu)中，采用深槽。 多層卷繞卷筒表面以往都推薦做成光面，為了減小鋼絲繩磨損。但實(shí)踐證明，帶 19 螺旋槽的卷筒多層卷繞時(shí)，由于繩槽保證第一層鋼絲繩排列整齊，有利于以后各層鋼絲繩的整齊卷繞。光面卷筒極易使鋼絲繩多層卷繞時(shí)雜亂無(wú)序，由此導(dǎo)致的鋼絲繩磨損遠(yuǎn)大于有繩槽的卷筒。 帶繩槽單層繞雙聯(lián)卷筒，可以不設(shè)擋邊，因?yàn)殇摻z繩的兩頭固定在卷筒的兩端。多層繞卷筒兩端應(yīng)設(shè)擋邊，以防止鋼絲繩脫出筒外，檔邊高度應(yīng)比最外層鋼絲繩高出(11.5)d 。 （ 1）繩槽半徑 R 根據(jù)下式 ( 0 . 5 3 0 . 5 6 ) 取 R=數(shù)值代入得 R=8=槽節(jié)距 P=d+（ 2 4） P=8+2=10槽深度 h=（ d 取 h=8= （ 2）卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)0()3 式中0D0D=，卷筒計(jì)算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑（ 20 1z1z 固定鋼絲繩的安全圈數(shù)。取1Z2； 把數(shù)據(jù)代入式中得 302 7 1 0( ) 1 03 2 8L =此可取 0L=170 （ 3）繩槽表面精度： 2 級(jí) 4、卷筒壁厚 初步選定卷筒材料為鑄鐵卷筒，根據(jù)鑄鐵卷筒的計(jì)算式子： 0 . 0 2 ( 6 1 0 )D 數(shù)值代入式中有 =12選用 =12 5、鋼絲繩允許偏角 鋼絲繩繞進(jìn)或繞出 卷筒時(shí)，鋼絲繩偏離螺旋槽兩側(cè)的角度推薦不大于 對(duì)于光面卷筒和多層繞卷筒，鋼絲繩與垂直于卷筒軸的平面的偏角推薦不大于 2，以避免亂繩。 布置卷繞系統(tǒng)時(shí)，鋼絲繩繞進(jìn)或繞出滑輪槽的最大偏角推薦不大于 5，以避免槽口損壞和鋼繩脫槽。 6、卷筒強(qiáng)度計(jì)算 卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大。當(dāng) 3時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過(guò)壓縮應(yīng)力的 10% 15% ， 只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng) 3時(shí)，要考慮彎曲應(yīng)力。對(duì)尺寸較大，壁厚較薄的卷筒還需對(duì)筒壁進(jìn)行抗壓穩(wěn)定性驗(yàn)算。 由于所設(shè)計(jì)的卷筒直徑 D =200L =2003 。所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可。 卷筒筒壁的最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面壓應(yīng)力c按下式計(jì) 算： m a p式中c 卷筒壁壓應(yīng)力（ 21 鋼絲繩最大靜拉力（ N）； 1A 應(yīng)力減小系數(shù)，在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)生徑向彈性變形，使繩圈緊度降低，鋼絲繩拉力減小，一般取1 ； 2A 多層卷繞系數(shù)。多層卷繞時(shí)，卷筒外層繩圈的箍緊力壓縮下層鋼絲繩，使各層繩圈的緊度降低，鋼絲繩拉力減小，筒壁壓應(yīng)力不與卷繞層數(shù)成正比2 c 許用壓應(yīng)力，對(duì)鑄鐵 c /5b ，b為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限，對(duì)鋼c /2s ， s 為鋼的屈服極限。 取1 ，2根據(jù)已知卷筒底層拉力 1100算得m a x 1 1 0 0 9 . 8 0 7 1 0 7 8 7 . 7 ，把各數(shù)代入式中： 1 0 7 8 7 . 70 . 7 5 1 . 81 2 1 0c =據(jù)所計(jì)算的結(jié)果查得卷筒的材料為球墨鑄鐵 800 2 ，其抗壓強(qiáng)度極限b 800， /5b 160， c = 圖 式制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)受力圖 盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)公式： 軸向推力2 210摩擦盤(pán)有效面直徑當(dāng) ，可取2 式中 計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ； yR、 摩擦面的外、內(nèi)半徑 盤(pán)式取 (1 . 2 2 . 5 ) 軸向推力 N ； n 摩 擦副數(shù)目； 摩擦系數(shù)。 根 據(jù) 前 面 的 計(jì) 算46 所以取332223= 33222 =數(shù)值代入前式得： 21 4 3 0 . 4 5 105 0 . 4 5 7 . 4 7 =據(jù)所計(jì) 算的軸向推力 33 第七章 離合器的設(shè)計(jì)與選用 合器的功用、特點(diǎn)與分類(lèi) 離合器是一種通過(guò)各種操縱方式，實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)部分在同軸線上傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力時(shí)具有接合或分離功能的裝置。離合器有各種不同的用途，根據(jù)原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間或機(jī)械中各部件之間的工作要求，離合器可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)起動(dòng)或停止，以及改變傳動(dòng)件的工作狀態(tài)，達(dá)到改變傳動(dòng)比，如傳動(dòng)件之間相對(duì)同步或超越運(yùn)動(dòng)。此外，離合器還可以作為起動(dòng)或過(guò)載時(shí)控制傳遞轉(zhuǎn)矩大小的安全 保護(hù)裝置等。 按離合器接合元件傳動(dòng)的工作原理，可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器，按實(shí)現(xiàn)離、合動(dòng)作的過(guò)程可分為操縱式和自控式，按離合器的操縱方式，則可分為機(jī)械式、氣壓式、液壓式和電磁式等，按結(jié)構(gòu)還可分為多種不同的形式。 1 對(duì)離合器的基本要求 （ 1） 離、合迅速，平穩(wěn)無(wú)沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。 （ 2） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高。 （ 3） 接合元件耐磨性高，使用壽命長(zhǎng)，散熱條件好。 （ 4） 操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。 2 影響離合器選擇的因素 a 原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能 b 離合器的受載特性 c 接合元件的性質(zhì) d 操縱方式 e 環(huán)境條件 3 離合器的選擇和工作性能參數(shù) a 離合器的型式 b 離合器的工作容量 c 摩擦功和溫升 d 接合元件的使用壽命 e 離合器的轉(zhuǎn)速和影響性 按要求，本設(shè)計(jì)采用機(jī)械操縱式多片圓盤(pán)摩擦離合器，屬摩擦式離合器。 34 盤(pán)離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算 合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 對(duì)于摩擦式離合器 c K () 式中 )； T 離合器的理論轉(zhuǎn)矩，對(duì)于摩擦式離合器可取運(yùn)轉(zhuǎn)中最大工作轉(zhuǎn)矩或接合過(guò)程中工作轉(zhuǎn)矩與慣性轉(zhuǎn)矩之和 ()； K 工作情況系數(shù)，其值與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的類(lèi)型、離合器的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。通常對(duì)干式摩擦式離合器，可取較大的值，對(duì)濕式摩擦式離合器，可取較小的值； 離合器接合頻率系數(shù)； 滑動(dòng)速度系數(shù)。 根據(jù)以前求得 T =，按表取 ，數(shù)值代入式中得： 1 . 2 5 1 0 0 4 . 8 51 1 . 3 5 = 盤(pán)摩擦片的主要尺寸關(guān)系 圖 盤(pán)摩擦片尺寸圖 摩擦片內(nèi)徑1 35 干式 1 (1 2 )式 1 (2 3)中 d 為軸的直徑（ 由已知得 d =60入式中得1 2 55D =110擦面外徑2 2 )數(shù)據(jù)代入式中得2 2 110D =220擦片數(shù)目 z 332132 ( )p R R K 式中 摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù)，對(duì)于每小時(shí)接合次數(shù)小于 50 次的干式和濕式離合器取 1，對(duì)于每小時(shí)接合次數(shù)超過(guò) 50 次的濕式離合器，按表查。 摩擦系數(shù)； p 摩擦面的壓力 2/N 表查得 =p = N 把以前計(jì)算的各值代入式中得： 333 9 3 0 . 4 1 22 0 . 2 0 . 3 5 (1 1 0 5 5 ) 1z = z=6。 擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩 離合器摩擦面上的摩擦轉(zhuǎn)矩對(duì)（圖 示的摩擦盤(pán)為 vT N 式中 A 摩擦器的總摩擦面積 2221()A z R R2 z 摩擦面數(shù)； 1R、2R 摩擦盤(pán)工作面的內(nèi)、外半徑 36 當(dāng)量摩擦半徑 3212221()23 ( )圖 擦盤(pán)尺寸關(guān)系 根據(jù)前面計(jì)算1R=92R=136z =15，把數(shù)值代入式中得： 226 (1 1 0 5 5 )A = 217097333222 (1 1 0 6 0 )3 (1 1 0 6 0 )=表查得 =p = N 把取的數(shù)據(jù)和計(jì)算的數(shù)據(jù)代入式中得： 0 . 2 0 . 3 5 4 . 7 3 1 7 0 9 7 3 8 2 . 5 9 8 7 . 3 6T N m 離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩通過(guò)計(jì)算得 9 3 0 . 4 1 2 m，由上式計(jì)算得摩擦轉(zhuǎn)矩9 8 7 T N m 。 ，因此，數(shù)據(jù)選用的合格。 盤(pán)摩擦離合器壓力的計(jì)算 a摩擦面的壓緊力 Q m N 式中 m 摩擦面對(duì)數(shù)， 1（ z 為摩擦片數(shù)）。 37 其他符號(hào)見(jiàn)以前式子。 按前面計(jì)算得 9 3 0 . 4 1 2 m， =m=6，把數(shù)據(jù)代入到式子中得： 9304128 2 0 =b摩擦工作面的平均壓力 p 2 2/N 式中 b 摩擦面的寬度 1b R R。 b 經(jīng)計(jì)算得 1 1 0 6 0 5 0b m m ，把各項(xiàng)數(shù)值代入式中得： 1 1 2 7 7 . 72 5 0 8 4 . 5p 2/N 因?yàn)?，所以校驗(yàn)合格。 38 第八章 軸的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括材料的選用、工作能力的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幾方面的內(nèi)容。 的材料 由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度 ，故采用碳鋼制造的軸尤為廣泛，因此軸的材料選擇 45 號(hào)鋼并采用正火處理。 的工作能力的計(jì)算 軸的工作能力的計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度，這時(shí)需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸（如車(chē)床主軸）和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形，對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還需進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。 1、求出軸上的轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T 由于軸通過(guò)聯(lián)軸器和馬達(dá)直接相連，故 中 馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩（ ）； 馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速（ /。 把數(shù)值代入式中得： 1440 N m 1 7 5 / m i n r 2、求作用在軸上的各作用力 由于軸帶動(dòng)聯(lián)軸器、卷筒轂、和離合器轉(zhuǎn)動(dòng)方案見(jiàn)（圖 因此，軸只受扭矩作用，由于軸除受自身重力和軸上各部件的壓力外不再受徑向力作用，因此軸所受的徑向力可忽略不記 39 圖 設(shè)計(jì)軸的裝配方案 圖 3、初步確定軸的最小直徑 根據(jù)式子 395500000 . 2 式中T 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （ ； T 軸所受的扭矩（ N ） 軸的抗扭截面系數(shù)（ 3； n 軸的轉(zhuǎn)速（ r/ 40 P 軸傳遞的功率（ ； d 計(jì)算截面處軸的直徑（ 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（ 。 由上式得軸的直徑 3 95500000 =3 據(jù)軸的選用材料查表得 =40把數(shù)據(jù)代入式中得 3 14400 0d =軸截面上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，對(duì)于直徑100d 的軸如有多個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大為 10% 15% ，故 (1 1 2 ) = 輸出軸的最小直徑顯然是安裝離合器處軸的直徑I 為了使所選的軸的直徑I 離合器的孔徑及液壓馬達(dá)的軸徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取離合器的型號(hào)，綜合考慮以上幾種因素選取 d=60 5、校核軸的強(qiáng)度 按下式計(jì)算 22221()( ) 4 ( ) 2 W 式中 軸的計(jì)算應(yīng)力（ ； M 軸所受的彎矩（ N ）； T 軸所受的扭矩（ N ）； W 軸的抗彎截面系數(shù)（ 3； 折合系數(shù)； 1 對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力。 由于本設(shè)計(jì)中軸只受扭矩的作用因此 0M ，由下式計(jì)算： 21() 41 圖 彎、抗扭計(jì)算截面圖 軸的抗彎截面系數(shù)依照（圖 按下式計(jì)算： 32()3 2 2d b t d tW d 把數(shù)帶入式中計(jì)算得： 其中 b=18， t= = 0 折合系數(shù) 當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)， 把計(jì)算的值和已知的值代入式中得： 24( 0 . 3 1 7 1 5 0 0 0 ) 2 1 . 72 . 3 1 0 P a根據(jù)軸的材料按表選1=255因此1，故安全。 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。 定軸上零件的裝配方案 軸的結(jié)構(gòu)形式與軸上主要零件的位置及裝配方案有關(guān)。確定裝配方案就是定出軸上主要的裝配方向、 順序及相互關(guān)系。擬定裝配方案時(shí)，一般要考慮幾個(gè)方案，分析 42 比較后選定。本設(shè)計(jì)的方案如（圖 裝配方案為摩擦片離合器、軸承、軸承端蓋、支架、卷筒轂、卷筒按從左到右的方向裝配，左端為卷筒、套筒、多盤(pán)式摩擦制動(dòng)器按從左到右方向裝配。 據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 （ 1）按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩0多片式摩擦離合器，與之相匹配的選取最小軸徑d =60軸配合的轂孔長(zhǎng)度 l=70以取l =153 （ 2）初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，根據(jù)軸徑及軸承標(biāo)準(zhǔn)，由設(shè)計(jì)手冊(cè)中初步選取 7313C，其尺寸為 d D B=65 140 33，所以取d =65l =32 （ 3）由卷筒轂的寬度及軸承定位需要一定的軸肩，取d =84l =47時(shí)根據(jù)卷筒的寬度和卷筒轂的寬度取d =92l =136理d =84L =45 （ 4）根據(jù)選擇的多盤(pán)式摩擦制動(dòng)器及在軸上安裝的位置選取d =80l =166 （ 5）根據(jù)軸承取d =65l =34 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 上零件的周向定位 制動(dòng)器、卷筒輪轂和離合器與軸的周向定位均采用平鍵連接。由于連接制動(dòng)器、卷筒輪轂和離合器的軸的工作狀況都一樣，所以采用的鍵的類(lèi)型都一樣。卷筒輪轂的鍵由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得平鍵截面 1 8 1 1b h m m m m ( 1 0 9 5 1 9 9 0 ) ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，鍵長(zhǎng) 32準(zhǔn)鍵長(zhǎng) 1 0 9 6 1 9 9 0 ），輪轂與軸的配合公差為 H8/合器與軸聯(lián)接，選用平鍵 181163合器與軸配合為 H8/動(dòng)器與軸連接，選用平鍵 221270動(dòng)器與軸配合為 H8/動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 43 參考文獻(xiàn) 1張質(zhì)文 ,虞和謙 ,王金諾 ,包起帆主編 機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 中國(guó)鐵道出版社 ,1997 2顏榮慶 ,李自光 ,賀尚紅主編 北京 :人民交通出版社 ,2001 3成大先主編 第四版 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2002 4徐灝主編 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1991 5章日晉主編 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1987 6吳宗澤主編 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1988 7北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院主編 第三版 化學(xué)工業(yè)出版社 ,1993 8汝元功 ,唐照民主編 北京 :高等教育出版社 ,1995 9花家壽編 上海 :上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 ,1991 10機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) /中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì) ,中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì) 南昌 :江西科學(xué)技術(shù)出版社 ,2002 11蘇 隆赫年柯 B ,馬克西莫維奇 B A,特羅伊茨基 A B,特羅春 ,波季施柯 A B,阿符拉緬柯 吳克敏等譯 人民教育出版社 ,1959 44 致 謝 三個(gè)月緊張而充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了 ，在這次設(shè)計(jì)中我收獲頗多。 畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我們每一個(gè)大學(xué)生來(lái)說(shuō)都是非常重要。它不僅是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)過(guò)的各科知識(shí)的綜合運(yùn)用，而且是把我們所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的一次檢驗(yàn)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我重溫了一遍大學(xué)的課程如機(jī)械制圖、理論力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還涉及了一些以前從未深入了解的知識(shí)，使我開(kāi)闊了眼界，并增長(zhǎng)了知識(shí)，對(duì)自己的所學(xué)進(jìn)一步鞏固，為畢業(yè)后走向社會(huì)工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。 在單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了應(yīng)用到以前學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，我還查閱了大量的相關(guān)資料，使我對(duì)這一領(lǐng)域有了一定的了解和認(rèn) 識(shí)并掌握了查找資料這項(xiàng)基本技能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，第一次將自己所學(xué)的理論知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)際中，使理論知識(shí)在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)。使我學(xué)會(huì)面對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，如何去分析、并最終解決問(wèn)題。而且培養(yǎng)了我精益求精、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真對(duì)待問(wèn)題的工作精神， 并且鍛煉了我的創(chuàng)造能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)能如此順利的完成，完全得力于指導(dǎo)老師胡天明老師的充分指導(dǎo)，提出了許多寶貴的建議，改正了許多錯(cuò)誤，使設(shè)計(jì)更加合理、完善。同時(shí)各位同學(xué)也給予了很多建議和幫助，在此對(duì)老師和同學(xué)們表示深切而誠(chéng)摯的謝意！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 理工類(lèi) 題 目 : 20噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 ： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 20 年 11 月 3 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì) 題研究的意義 絞車(chē)作為提升設(shè)備，用于礦井提升、鑿井提升及懸吊（升降）鑿井設(shè)備設(shè)施，即沿井筒提升礦石、廢矸石、升降人員，下放物料、工具和設(shè)備等；二是作為運(yùn)搬設(shè)備，用于井下調(diào)度運(yùn)輸?shù)V石、車(chē)輛，采場(chǎng)耙礦、撤除立柱等，而且起動(dòng)和停止頻繁。 研究絞車(chē)的意義對(duì)我國(guó)的煤礦產(chǎn)業(yè)和船舶碼頭繁榮有著深遠(yuǎn)的意義。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國(guó)調(diào)度絞車(chē)的生產(chǎn)經(jīng)歷了仿制和自行設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。 在石油鉆井領(lǐng)域，絞車(chē)是鉆機(jī)核心部件，直接決定著鉆機(jī)鉆進(jìn)能力。有些國(guó)家把絞車(chē)稱(chēng)作鉆機(jī)。鉆井絞 車(chē)一般由動(dòng)力、變速機(jī)構(gòu)、滾筒、離合器、剎車(chē)等部件組成。絞車(chē)在鉆井過(guò)程中具有起下鉆具、下套管、控制鉆進(jìn)過(guò)程鉆壓和整體起立井架等功用，它工作特點(diǎn)是操作使用頻繁，變速范圍寬、載荷變化大。絞車(chē)有多種多樣用途，這就要求絞車(chē)的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)有所不同 。 平和發(fā)展趨勢(shì) 向交流變頻電驅(qū)動(dòng)（ 車(chē)的石油鉆機(jī)是當(dāng)今發(fā)展方向。與普通電驅(qū)動(dòng)絞車(chē)、 驅(qū)動(dòng)絞車(chē)及其它機(jī)械傳動(dòng)絞車(chē)相比， 頻電驅(qū)動(dòng)（ 油絞車(chē)具有鉆井性能好、啟動(dòng)平穩(wěn)、過(guò)載性 能強(qiáng)、恒功率調(diào)速范圍大、功率利用率高、電動(dòng)機(jī)無(wú)電刷火花隱患等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可簡(jiǎn)化絞車(chē)結(jié)構(gòu) (兩檔、 3 軸或兩軸和單軸、高低速離合器換檔、取消輔助剎車(chē)、采用盤(pán)式剎車(chē) )、指標(biāo)先進(jìn)、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)今四大新技術(shù)之一，成為新一代石油鉆機(jī)關(guān)鍵設(shè)備 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 能遇到的困難，提出解決問(wèn)題的方法和措施 題的基本內(nèi)容 設(shè)計(jì)一臺(tái)在港口等 陸域使用的 20 噸單滾筒快速收繩電動(dòng)絞車(chē)，用于完成負(fù)載的拖拽或提升。要求第一層牽引速度為（ 16） m/繩量 800m，收繩時(shí)能夠自動(dòng)排繩，繩索長(zhǎng)度要有指示，制動(dòng)可靠，極限位置緊急停車(chē)以防止過(guò)卷、倒卷的發(fā)生。 設(shè)計(jì)任務(wù)包括絞車(chē)總體設(shè)計(jì)；傳動(dòng)設(shè)計(jì)；排繩機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；制動(dòng)設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 能遇到的困難 （ 1）怎么樣實(shí)現(xiàn)快速升降，以提高工程速度。 （ 2）怎么樣實(shí)現(xiàn)絞車(chē)精確的定位到絞車(chē)停留的準(zhǔn)確位置。 （ 3）如何更大的提高絞車(chē)的使用性能及提高絞車(chē)的使用壽命。 決方法和措施 認(rèn)真分析采用快速電機(jī)實(shí) 現(xiàn)快速升降，使用高精度的零件，并伴有反饋裝置。光電式檢測(cè)計(jì)數(shù)技術(shù)的應(yīng)用可以保證它 的靈敏度越高，反應(yīng)速度就越快，可感應(yīng)的最小尺寸就越小 。 徑）和可行性分析 研究手段 對(duì)單滾筒絞車(chē)進(jìn)行細(xì)致分析 ， 到圖書(shū)館查閱相關(guān)工具書(shū)和手冊(cè)，到工廠生產(chǎn)車(chē)間觀察實(shí)體利用 計(jì)合理的便于操作的外型結(jié)構(gòu)，自動(dòng)控制檢測(cè)系統(tǒng)由 件來(lái)仿真模擬。 行性 技術(shù)方面：絞車(chē)的快速電機(jī)可以滿足用戶的需求，反饋裝置可以保證絞車(chē)的精確定位，運(yùn)用高精度零件保持傳動(dòng)穩(wěn)定，使用壽命高。 經(jīng)濟(jì) 性：適應(yīng)性廣、操作簡(jiǎn)單、調(diào)整維護(hù)方便，能滿足生產(chǎn)需要廣泛用于港口碼頭。 操作方面：采用 序控制，性能可靠，操作簡(jiǎn)單。系統(tǒng)按鈕簡(jiǎn)單少，便于操作美觀。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 指導(dǎo)教師意見(jiàn) （對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的預(yù)測(cè)） 開(kāi)題報(bào)告結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)要求，通過(guò)參閱相關(guān)文獻(xiàn)和技術(shù)資料，對(duì)該課題的研究意義、現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了較好的闡述，分析了課題的可行性和難點(diǎn)，初步提出了解決問(wèn)題的方法和下一步將開(kāi)展的工作， 從開(kāi)題報(bào)告分析可以看出，該同學(xué)對(duì)整個(gè)課題的前期準(zhǔn)備及分析完整，但略顯粗 糙，設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)技術(shù)線路基本可行。 課題難度適中、工作量飽滿，預(yù)計(jì)通過(guò)努力，可完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 符合開(kāi)題報(bào)告要求，可進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的后續(xù)工作。 指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日 系審查意見(jiàn)： 系主任 (簽名 )： 年 月 日 目錄 第一章 緒論 . 1 1 1 1本課題來(lái)源 . 1 1 1 2本課題的目的和意義 . 1 1 1 3國(guó)內(nèi)外基本情 . 1 1 2 絞車(chē)的種類(lèi)特點(diǎn) . 3 課題的指導(dǎo)思想 . 1 第二章 絞車(chē) 機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) . 1 概述 . 2 總體初始設(shè)計(jì)方案 . 2. 1 總體設(shè)計(jì)方案 . 3 系統(tǒng)概述 .三章 局部方案設(shè)計(jì) .驅(qū)動(dòng)形式 .減速箱的選用 .傳動(dòng)方案 .排繩方案 . 5 電氣控制方案 . 5 第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算 . 1 動(dòng)力計(jì)算 . 1 1 功率計(jì)算 . 1 2 電動(dòng)機(jī)選擇 . 2 主要構(gòu)件計(jì)算 . 7 4 2 1 鋼絲繩 . 7 4 2 2 滾筒 . 8 4 2 3 排繩螺桿 . 10 4 2 3 排繩螺桿 . 11 4 3 傳動(dòng)零件齒輪計(jì)算 . 4電動(dòng)機(jī)與減速器的聯(lián)接方式 . 16 4 5 構(gòu)件計(jì)算 . 17 第五章 .松下 .外圍線路的設(shè)計(jì) . 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 1 1 本課題來(lái)源 實(shí)際的生產(chǎn)需要。 1 1 2 本課題的目的和意義 設(shè)計(jì)一臺(tái) 20噸單滾筒絞車(chē)，用于完成負(fù)載的拖曳或提升。 研究單滾筒絞車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)形式、傳動(dòng)方式等完成設(shè)計(jì)。 1 1 3 國(guó)內(nèi)外基本情況 國(guó)外絞車(chē)的發(fā)展情況： 1）德國(guó) 德國(guó) 臺(tái)或 3臺(tái)直流或交流電動(dòng)機(jī)，使操作者能平穩(wěn)地減速和停止下降或上升的載荷，在不超過(guò)設(shè)備使用限制的情 況下，直流和交流電動(dòng)機(jī)都能運(yùn)用再生制動(dòng)技術(shù)，制動(dòng)能量大部分回饋給電網(wǎng)。 2）美國(guó) 美國(guó) 分利用了交流變頻控制技術(shù)，可不使用摩擦離合器而使用電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)來(lái)保持負(fù)荷。高性能可精確控制的空氣冷卻和水冷卻伊頓 (合盤(pán)式剎車(chē)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆，并且使該絞車(chē)唯一的剎車(chē) 空氣冷卻模塊用于緊急制動(dòng)和負(fù)載的靜態(tài)控制，而水冷卻模塊用于鉆井鋼絲繩的均勻遞送、游車(chē)運(yùn)行、鉆壓以及其它鉆井參數(shù)的動(dòng)態(tài)控制。 中國(guó)絞車(chē)行業(yè)的現(xiàn)狀及前景： 20絞車(chē)的滾筒直徑達(dá)到 4米，最大靜張力達(dá)到 245 千牛，是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)也是提升能力最大的提升絞車(chē)。該絞車(chē)采用了雙行星齒輪減速器、徑向齒塊式離合器、后置式油缸、幫銷(xiāo)式聯(lián)軸器等先進(jìn)技術(shù)。電控方面采用可編程控制器作為系統(tǒng)的主控單元。該機(jī)裝備了可視化觸摸屏，可查看大量的相關(guān)畫(huà)面，有利于員工操作和維修。 1 2 絞車(chē)的種類(lèi)特點(diǎn) 1) 按照傳動(dòng)方式分為齒輪傳動(dòng)絞車(chē)和液壓傳動(dòng)絞車(chē)； 2）按照鋼絲繩纏繞方式分為纏繞式 絞車(chē) 和摩擦式 絞車(chē) ； 3）按照滾筒數(shù)目可分為單滾筒 絞車(chē) 和雙滾筒 絞車(chē) ； 4）按照防爆性能可 分為防爆 絞車(chē) 和非防爆 絞車(chē) ； 5） 按照滾筒直徑及使用情況可分為 2m（含 2m)以下提升物料的絞車(chē)和 2 1. 3課題的指導(dǎo)思想 通過(guò)對(duì)絞車(chē)的了解以及資料的查閱，在導(dǎo)師的幫助下分析絞車(chē)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)形式，從而完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 2 第二章 絞車(chē) 機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 2 1 概述 絞車(chē)廣泛應(yīng)用于修造船廠進(jìn)行船舶上墩或下水作業(yè)，具有拉力大，速度慢，儲(chǔ)繩量大和使用率低等特點(diǎn)，因而它不同于一般工程上常見(jiàn)的同類(lèi)型設(shè)備。在礦上采掘和運(yùn)輸場(chǎng)合，絞車(chē)作為重要輔助設(shè)備大量而廣泛地運(yùn) 用著，例如，礦用提升絞車(chē)，調(diào)度絞車(chē)，耙礦絞車(chē)和鑿井絞車(chē)等。絞車(chē)的另一個(gè)重要用途是港口機(jī)械，常見(jiàn)的有集裝箱起重機(jī)，港口裝卸門(mén)座起重機(jī)，塔式起重機(jī)以及輕小型的電葫蘆等起重機(jī)械，其主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是各種形式和 結(jié)構(gòu)的絞車(chē)。 2 2 總體初始設(shè)計(jì)方案 2 2 1 總體設(shè)計(jì)方案 本次設(shè)計(jì)的單滾筒絞車(chē)是由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、滾筒、排繩機(jī)構(gòu)及底座組成。 （圖 圖 滾筒絞車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖 2. 3 系統(tǒng)概述 驅(qū)動(dòng)方式有很多種，例如電力驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)，介于驅(qū)動(dòng)的結(jié)果使為使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)來(lái)收放鋼 絲 繩，故本次設(shè)計(jì)采用電力驅(qū)動(dòng)。 本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用兩級(jí)傳動(dòng)，由減速器和開(kāi)式齒輪組成。采用兩級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要原因是：從減速器的輸出軸與滾筒連接軸要保證同軸度，要確定安裝位置是否在同一平面上，若是沒(méi)有應(yīng)開(kāi)式齒輪來(lái)湊合，很難在同一平面上傳輸。齒輪傳動(dòng)繼而帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒上纏繞的鋼絲繩隨著滾筒的正反轉(zhuǎn)達(dá)到快速收3 繩放繩 的效果。 鋼絲繩在滾筒上一般為多層卷繞，為使鋼絲繩能排列整齊，在此要使用排繩機(jī)構(gòu)。 最后整個(gè)絞車(chē)需要一個(gè)底架來(lái)支撐，這樣就形成了一個(gè)完整的絞車(chē)裝置 。 整個(gè)系統(tǒng)分為執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分 。 執(zhí)行系統(tǒng)包括傳動(dòng)部分和滾筒部分 ,控制系統(tǒng)采用 制 。 4 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 第三章 局部方案設(shè)計(jì) 本章研究的是傳輸部分的設(shè)計(jì)，介紹了 絞車(chē)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，排繩機(jī)構(gòu) ，驅(qū)動(dòng)形式以及減速箱的選用。 驅(qū)動(dòng)形式 由總體方案確定本次設(shè)計(jì)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。絞車(chē)主卷筒傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率隨絞車(chē) 拉力的噸位值不同而異。因?yàn)闊o(wú)調(diào)速要求，為了保證電動(dòng)機(jī)具有較大的過(guò)載能力通常選用起重冶金用的交流電動(dòng)機(jī)，功率在 30 千瓦以下的一般采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)，它具有控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。在電網(wǎng)容量不夠，電動(dòng)機(jī)功率又較大或要求平穩(wěn)地起制動(dòng)的場(chǎng)合選用繞線式電動(dòng)機(jī)。目前使用的斷續(xù)工作制的交流起重冶金電動(dòng)機(jī)的型號(hào)又 。 異步電動(dòng)機(jī)分 為 鼠籠電動(dòng)機(jī)和繞線式電動(dòng)機(jī)。 鼠籠電動(dòng)機(jī)性能：簡(jiǎn)單，耐用，可靠，易維護(hù)，價(jià)格低，特性硬，但啟動(dòng)和調(diào)速性能差，輕載時(shí)功率因數(shù)低。一般無(wú)調(diào)速要求的機(jī)械廣泛采用。在可變頻率電源 供電下可平滑調(diào)速。變極數(shù)多速電動(dòng)機(jī)可分級(jí)變速調(diào)節(jié)，但體積大，價(jià)格較貴。 繞線式電動(dòng)機(jī)性能：因有滑環(huán)，比鼠籠電動(dòng)機(jī)維護(hù)麻煩，價(jià)格也稍貴，轉(zhuǎn)子串電阻的特性屬軟特性，隨負(fù)載轉(zhuǎn)距的增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速顯著下降，但它啟動(dòng)轉(zhuǎn)距大，啟動(dòng)時(shí)功率因數(shù)高，且可進(jìn)行小范圍的速度調(diào)節(jié)，控制設(shè)備簡(jiǎn)單，故廣泛用于各種生產(chǎn)機(jī)械，尤其是電網(wǎng)容量小、啟動(dòng)次數(shù)多的機(jī)械，如提升機(jī)、起重機(jī)及軋鋼機(jī)械等。 在此選用 列起重機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)。 列為繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。有較高的機(jī)械強(qiáng)度及過(guò)載能力，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，適合頻繁快速啟動(dòng)及反轉(zhuǎn)頻繁的制動(dòng)場(chǎng)合。 減速箱的選用 介于設(shè)計(jì)的要求，需要傳動(dòng)比大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，相對(duì)體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，適用于動(dòng)力傳動(dòng)中，故選用 行星輪系 減速器最合適不過(guò)， 行星輪系 減速器 的特點(diǎn)是體積小、重量輕、承載能力大、效率高、工作平穩(wěn)的特點(diǎn)。 由于傳動(dòng)比的需要，現(xiàn)選擇 減速器能充分滿足本設(shè)計(jì)的要求。 傳動(dòng)方案 由總體方案確定本次設(shè)計(jì)使用齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)方式。齒輪傳動(dòng)相對(duì)于帶傳動(dòng)更能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，傳動(dòng)裝置緊湊，壽命較長(zhǎng)，傳動(dòng)效率高；齒輪傳動(dòng) 相對(duì)于鏈傳動(dòng)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中也能保持平穩(wěn)，傳動(dòng)噪聲小。 按齒輪傳動(dòng)的工作條件，可分成開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)及閉式齒輪傳動(dòng)。 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)常用在農(nóng)業(yè)機(jī)械，建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備中，沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外面，不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，工作條件不好，齒輪容易磨損，故只宜用于低速傳動(dòng)。 半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)裝由簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，有時(shí)還在大齒輪部分侵入油池中，工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入 ，潤(rùn)滑條件也不算太好。 閉式齒輪傳動(dòng)（齒輪箱），如汽車(chē)，機(jī)床，航空發(fā)動(dòng)機(jī)等所用的齒輪傳動(dòng)， 都是裝在經(jīng)過(guò)精確加工且封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)的，與開(kāi)式或半開(kāi)式的齒輪傳動(dòng)相比，潤(rùn)5 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 滑及防護(hù)等條件最好，個(gè)軸的安裝精度及系統(tǒng)的剛度比較高，能保證較好的嚙合精度，多用于重要的場(chǎng)合。 本次設(shè)計(jì)單滾筒絞車(chē)是在露天工作，因此采用開(kāi)式齒輪。本次齒輪材料用調(diào)制鋼，因調(diào)制鋼廣泛用于對(duì)強(qiáng)度和精度要求不太高的一般中低速齒輪傳動(dòng)，以及熱處理和齒面精加工比較困難的大型齒輪，而鑄鋼適用于不能鍛造的大型齒輪，但容易產(chǎn)生鑄造缺陷。 調(diào)制鋼的特點(diǎn)是： （ 1） 經(jīng)調(diào)制后具有較好的強(qiáng)度和韌性，常在 220 300圍內(nèi)使用 。 （ 2） 當(dāng)受刀具的 限制而不能提高調(diào)制小齒輪的硬度時(shí)，為保持大小齒輪的硬度差，可使用正火的大齒輪，但強(qiáng)度較調(diào)制者差 。 （ 3） 齒面的精切可在熱處理后進(jìn)行，以消除熱處理變形，保持齒輪精，不需要專(zhuān)門(mén)的熱處理設(shè)備和齒面精加工設(shè)備，制造成本低 。 （ 4） 齒面硬度較低，易于跑合，但是不能充分發(fā)揮材料的承載能力 。 排繩方案 排繩機(jī)構(gòu)是為了使鋼絲繩在滾筒上卷繞時(shí)達(dá)到排列整齊目的而設(shè)置的。它主要由導(dǎo)桿、排繩螺桿、排繩器（包括滑行爪）、傳動(dòng)鏈輪和手動(dòng)調(diào)整離合器等部件組成。導(dǎo)桿和排繩螺桿互相平行地固定在兩邊的支架上，而排繩器則是在兩端用滑動(dòng)軸承支持在導(dǎo)桿和排繩螺桿上，用以維持其在移動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。在排繩器中部，通過(guò)滑行爪和排繩螺桿相嚙合，在螺桿的轉(zhuǎn)到下，就能沿著導(dǎo)桿和螺桿滑行。在排繩器架體內(nèi)，安裝有四根垂直滾柱（或滾輪）和一個(gè)或一對(duì)水平滾柱 (或滾輪 )，用以導(dǎo)向并保持鋼絲繩上貯繩筒時(shí)與貯繩筒軸線垂直。通過(guò)來(lái)自筒體的鏈輪傳動(dòng)裝置，收繩卷繞時(shí)，排繩螺桿始終朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)到（放繩時(shí)朝相反方向），而排繩器則按與滑行爪相嚙合的螺紋槽方向向前滑行，當(dāng)行至端部極限位置，螺紋槽折回自另一方向返回，與之嚙合的滑行爪帶動(dòng)排繩器亦隨之折轉(zhuǎn)返回滑移。 電氣控制方案 由于前面驅(qū)動(dòng)方式已定， 本次設(shè)計(jì)采用繞線異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)其轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，向轉(zhuǎn)子繞組回路接入電阻，以便進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速。 現(xiàn)采用 可以完成半自動(dòng)運(yùn)行，其正常運(yùn)行控制有以下三種方式： （ 1） 正力電動(dòng)加速 電動(dòng)減速的操作運(yùn)行方法： 此種運(yùn)行方式適用于重物向上提升，刺激將操作手柄逐檔推出，同時(shí)配合推出制動(dòng)手柄，使提升絞車(chē)由起動(dòng)逐漸均勻加速至全速。行至減速點(diǎn)時(shí)， 速鈴響，電機(jī)串入少量的電阻維持較大力矩開(kāi)始緩緩減速。司機(jī)將操作手柄阻擋收回，使提升絞車(chē)均勻的減速至低速，達(dá)到終點(diǎn) 迅速收回兩手柄。 （ 2） 正力電動(dòng)加速 負(fù)力減速 此種運(yùn)行方式適用于較輕負(fù)荷向上提升，操作控制方法與前款大致相同，但 不同之處在于減速時(shí)提升絞車(chē)帶慣性減速，并輔以輕閘，使負(fù)荷速度降低，達(dá)到終點(diǎn)時(shí)速度收回兩手柄停車(chē)。 （ 3） 動(dòng)力制動(dòng)下放 如果提升絞車(chē)由重物下放、載人之工況，按規(guī)定控制系統(tǒng)應(yīng)配置動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。其運(yùn)行方式有以下兩種： 1. 正力電動(dòng)加速 動(dòng)力制動(dòng)減速： 下方重物時(shí)，啟動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)電源（按下動(dòng)力制動(dòng)電源開(kāi)關(guān) 提升絞車(chē)6 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 在減速段和等速段運(yùn)行方式與前款相同 達(dá)到減速位置，減速鈴響，司機(jī)踏下動(dòng)力制動(dòng)踏 板，投入動(dòng)力制動(dòng)電源。同時(shí)輕輕帶閘制動(dòng)，待動(dòng)力制動(dòng)電流建立以后方能松開(kāi)制動(dòng)器。提升絞車(chē)在制動(dòng)電流作用下減速，到達(dá)停車(chē)位置立即收回制動(dòng)手柄隔和操作手柄至零位，停車(chē)。 2. 全程動(dòng)力制動(dòng) 開(kāi)車(chē)信號(hào)發(fā)出，司機(jī)啟動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)電源，踏下動(dòng)力制動(dòng)腳踏板，待顯示有制 動(dòng)電流后，將操作手柄想負(fù)載下行方向以較快速度逐檔推至最大位置，同時(shí)緩緩松開(kāi)制動(dòng)手柄，提升絞車(chē)在重力作用下緩慢加速。司機(jī)可以通過(guò)改變腳踩板的角度來(lái)控制電流的大小，也可以改變操作手柄的位置，以滿足下方速度。若要終止電流，則必須將兩手柄收回至零位，待提升絞車(chē)停止后，才能 松 開(kāi)踏板。 （注：腳踏板動(dòng)力制動(dòng)時(shí)一次性投入，一經(jīng)投入后腳應(yīng)踩著不放，當(dāng)絞車(chē)完全停穩(wěn)后才能松開(kāi)踏板） 使用 （ 1） 障判斷時(shí)間長(zhǎng)； （ 2） 提升控制自動(dòng)化程度低，提升絞車(chē)司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大； （ 3） 在連續(xù)提放液壓支架等大件時(shí)，電阻發(fā)熱嚴(yán)重，經(jīng)常燒壞電阻連線，能耗大； （ 4） 調(diào)速為有級(jí)調(diào)速，機(jī)械沖擊大，鋼絲繩使用壽命低，動(dòng)力制動(dòng)投入時(shí)瞬間速度變化大，鋼絲繩產(chǎn)生跳動(dòng)； （ 5） 利用可調(diào)閘配合動(dòng)力制動(dòng)下放重載時(shí)，速度控制不均勻，憑司機(jī)經(jīng)驗(yàn)控制，易造成提升物掉道。 由于以上問(wèn)題，使用 電控系統(tǒng)做部分改變。 7 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算 4 1 動(dòng)力計(jì)算 4 1 1 功率計(jì)算 絞車(chē)的電動(dòng)機(jī)功率按下式計(jì)算： P= （ 式中： P:電動(dòng)機(jī)功率 ( T:絞車(chē)設(shè)計(jì)載荷（鋼繩工作拉力， N）； V:鋼繩線速度（ m/ :機(jī)械總效率。初步設(shè)計(jì)時(shí)，滾筒絞車(chē)一般取 此取機(jī) = 根據(jù)已知的技術(shù)條件， 將數(shù)據(jù)代入式（ ： P= = =W 4 1 2 電動(dòng)機(jī)選擇 1起重用電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：反復(fù)短時(shí)運(yùn)行；頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；經(jīng)常地過(guò)負(fù)載；較強(qiáng)的機(jī)械沖動(dòng)和沖擊；工作環(huán)境多灰塵，有的還有金屬塵等。 根據(jù)以上要求和所求出的絞車(chē)的電動(dòng)機(jī)功率，假設(shè)無(wú)損耗的情況下，本次電動(dòng)機(jī)選用型號(hào)為 定功率 28速為 975 4 2 主要構(gòu)件計(jì)算 4 2 1 鋼絲繩 （ 1） 鋼絲繩參數(shù)計(jì)算 鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力按以下公式確定： d=c （ 式中： d:鋼絲繩最小直徑， C:選擇系數(shù)， S 鋼絲繩最大工作靜拉力， S 20000 96000N。 在起升機(jī)構(gòu)中，鋼絲繩最大工作靜拉力是由起升載荷考慮滑輪組效率和承載分支數(shù)后確定，起升載荷是指起升質(zhì)量的重力。 選擇系數(shù) C 的取值與機(jī)構(gòu)工作級(jí) 別有關(guān)。按下面公式： C （ 式中： n:安全系數(shù)； K:鋼絲繩捻制折減系數(shù)； :鋼絲繩充滿系數(shù)；8 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) t:鋼絲的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度； 其中 ， w=1， t=1770已知條件代入公式 （ ，則選擇系數(shù) C: C = = C 值帶入公式 （ 得： d=c 根據(jù)表格選擇鋼絲繩直徑： d 32 2） 鋼絲繩的選擇 鋼絲繩是絞車(chē)主要傳遞載荷的連接部件之一，其型號(hào)甚多，選擇時(shí)要全面考慮既要破斷拉力，具有一定的安全系數(shù)，又要撓性好，便于穿繞滑輪，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 在此選用異型股鋼絲繩 6V 37，即 6 個(gè)三角形股，每股外層 15 18 根，三角形股芯或外捻制 2 層鋼絲。 鋼絲繩繞制方法有同向捻、交互捻和混合捻。同向捻在自由懸吊的起重機(jī)中不宜采用，通常用作牽引繩，不宜用作起升繩。交互捻在起重機(jī)上應(yīng)用廣泛，而混合捻應(yīng)用較少，故鋼絲繩繞制方法 選交互捻中的右交互捻。 考慮眾多因素進(jìn)行選擇后，確定本次鋼絲繩規(guī)格為： 6V 37S+ 2 2 滾筒 （ 1） 滾筒的參數(shù)計(jì)算 單滾筒絞車(chē)的滾筒直徑，一般可按下式計(jì)算： D=( （ 式中： D：滾筒名義直徑（ ：鋼絲繩直徑（ e：筒繩直徑比。 9 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 表 繩直徑比 結(jié)構(gòu)工作級(jí)別 e 4 6 8 0 8 26 滾筒直徑與鋼絲繩直徑比率愈大，對(duì)鋼絲繩的使用壽命有利，但是滾筒直徑過(guò)大，相應(yīng)的尺寸和重量都要增大。一般 e 值宜在 20 30 范圍內(nèi)選取。故本次設(shè)計(jì)中選值 e=26 因 =32入 （ 得： D 32 25 800 =D+ =832 ：滾筒計(jì)算直徑 繩槽半徑 R： R=(= R=17準(zhǔn)繩槽深度 h： h=（ = h=10準(zhǔn)繩槽節(jié)距 p： p= +（ 2 p=34筒長(zhǎng)度：多層繞卷筒 L: L= （ 其中 =(= =36入公式（ 計(jì)算得 L=1698 2） 滾筒的強(qiáng)度計(jì)算 卷筒在鋼絲繩拉力的作用下，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) L 時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過(guò)壓縮應(yīng)力的 10% 15%,只計(jì)算壓應(yīng)力即可，當(dāng) L3D 時(shí)，要考慮彎曲應(yīng)力。對(duì)尺寸較大，壁厚較薄的卷筒還必須對(duì)筒壁10 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 進(jìn)行抗壓穩(wěn)定性計(jì)算。 卷筒筒壁的最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面，壓應(yīng)力 按下式計(jì)算： = （ 式中 ：卷筒壁 壓應(yīng)力（ 絲繩最大靜拉力（ N） ：卷筒壁厚（ 于多層卷繞， 2 2 32 64 P：繩槽節(jié)距（ ：應(yīng)力減小系數(shù)，一般取 ：多層卷繞系數(shù)，按表 （ 取 表 值 卷繞層數(shù) 1 2 3 卷繞層數(shù)為 6 層，則 A=2； ：許用壓應(yīng)力， 滾筒采 用鑄鋼，因鑄鋼由一定的強(qiáng)度和較好的塑性、韌性，焊接性好。故許用壓應(yīng)力采用鑄鋼公式： （ 式中： :屈服強(qiáng)度，查閱參考資料得 355入公式 （ 計(jì)算出鑄鋼的許用壓應(yīng)力為： 237所有數(shù)據(jù)代入 （ 得： 135 由此可見(jiàn)，最大壓應(yīng)力小于許用壓應(yīng)力，強(qiáng)度滿足要求。 4 2 3 排繩螺桿 排繩螺桿是排繩機(jī)構(gòu)的主要部件，它通常以 2： 1 的速比減速和貯繩筒配合運(yùn)轉(zhuǎn)。排繩螺桿的螺紋升角是按螺紋節(jié)距和螺桿直徑來(lái)計(jì)算的，但的選定應(yīng)考慮滑11 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 行爪在兩向螺紋交叉處易于跨越和在兩端極限位置易于返回，對(duì)于前者，希望偏大；對(duì)于后者，希望偏小實(shí)踐表明，一般取約 15左右為宜。螺紋槽節(jié)距 s，鋼絲繩排列節(jié)距 i 三者關(guān)系用下式表示： S 2 34 68中 如前所述，排繩螺 桿最外端的一段導(dǎo)向槽，做成弧形槽，將兩個(gè)方向的螺紋槽連接起來(lái)，以便于滑行爪的前進(jìn)和退回。取由一定曲率半徑的圓弧構(gòu)成，其長(zhǎng)度一般約取螺桿周長(zhǎng)的四分之一，或占旋轉(zhuǎn) 90角。曲率半徑的大小應(yīng)使滑行爪易于跨越螺紋槽交叉處的同時(shí)，還應(yīng)滿足滑行爪的順利通過(guò)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，設(shè)計(jì)時(shí)用作圖法得出滑行爪各極限位置和最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)的外形尺寸，并使爪的兩端不出現(xiàn)尖角為度。 根據(jù)理論分析， i=2 時(shí)亦可得： R （ e （ = （ 式中： R：端部展開(kāi)弧形槽中心線的曲率半徑（ d：排繩螺桿外徑（ 取 d 100 z：卷筒上排繩圈數(shù)，取 z 47； ：螺旋線升角。 t = t = L。 螺桿的螺紋槽部分總長(zhǎng)度。 將以上數(shù)據(jù)代入公式 （ 可得： R= = =374mm e= - 374=8.5 l。 47 34- =1416升螺桿梯形螺紋截面尺寸，可按下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選用： 槽深 : h 7 8 槽寬 ： b 8 12 傾角 ： 1 14、 20或 30。 4 3 傳動(dòng)零件齒輪計(jì)算 （ 1） 選擇齒輪材料、熱處理方法、精度等級(jí)、齒數(shù) 變系數(shù) 0 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 選螺旋角。 考慮此項(xiàng)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)緊湊故大齒輪用 45 鋼 ，小齒輪用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理后表面淬火，齒面硬度為 217 286車(chē)為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用 8級(jí)精度，開(kāi)式硬齒面齒輪傳動(dòng)，考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性齒數(shù)應(yīng)選多些，選 24，齒數(shù)比 u u 24 108，在滿足傳動(dòng)前提下，應(yīng)盡量使 為質(zhì)數(shù)，至少不要成為整數(shù)比，故 109 以使所有齒輪磨損均勻有利于減小振動(dòng)，按硬齒面齒輪非對(duì)稱(chēng)安裝查表選定齒寬系數(shù) =1 齒寬系數(shù) 裝置狀況 兩支承相對(duì)于小齒輪做對(duì)稱(chēng)布置 兩支承相對(duì)小齒輪不 對(duì)稱(chēng)布置 小齒輪懸臂布置 2） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 確定公式中個(gè)參數(shù)值： ( 1） 載荷系數(shù) ，試選 = 2） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距 ： =3） 材料系數(shù) ：查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 104） 大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 , ：（查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 10 320 320 5） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 60 j 60 16 300 16=0 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) / 6） 彎曲疲勞壽命系數(shù) , ：（ 查 機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 10） 7） 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力： 取彎曲疲勞安全系數(shù) ，則： / 320 M ， /1M 320 M 8） 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較： 查表（機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10齒形系數(shù)和應(yīng)力核正系數(shù)：= = =為 ，故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 （ 3） 設(shè)計(jì)計(jì)算： 1）試算齒輪模數(shù) ： 2）計(jì)算圓周速度 V： V =0 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 3）計(jì)算載荷系數(shù)： 查表（機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10 根據(jù) V s , 8 級(jí)精度，查（機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 10 表 (機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10 表（機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10= 則 k 4） 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度： ； ( 確定公式中各參數(shù)值： 1）大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ， ： 1170 2）接觸疲勞壽命系數(shù) , : = 3）計(jì)算許用接觸應(yīng)力： 取安全系數(shù) 1得， / =1170/1 1053 / =1170/1 （ ） /2（ 1053 4）材料系數(shù)：15 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) ； 5）校核計(jì)算： 972 972 ，故接觸疲勞強(qiáng) 度滿足要求。 （ 5） 計(jì)算齒輪傳動(dòng)幾何尺寸： 開(kāi)式齒輪： m 14 ， 24， 109； 分度圓直徑： m =14 24 336 m =14 109 1526m； 齒頂高： m 1 14 14根高： ( + )m (1+ 14 高： h + 14+頂圓直徑： +2 336+2 14 364 +2 1526+2 14 1554 齒根圓直徑： 336301 15541408 中心距： a ( + ) 9316 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 4 4電動(dòng)機(jī)與減速器的聯(lián)接方式 電動(dòng)機(jī)與減速器的連接方式有兩種：一是采用聯(lián)軸器；一是采用直接聯(lián)接方式。聯(lián)軸器 是用來(lái)連接兩軸使其一同回轉(zhuǎn)并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的一種常用部件?；剞D(zhuǎn)過(guò)程中被連接的兩軸不能脫開(kāi)，必須在機(jī)器停車(chē)時(shí)將連接拆卸后才能使兩軸分開(kāi)。聯(lián)軸器分剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，不能緩沖減震，對(duì)兩軸安裝精度要求較高，適用于振動(dòng)很小的工作環(huán)境。撓性聯(lián)軸器工作可靠，承載能力大，俱備少量補(bǔ)償性能。與其他類(lèi)型聯(lián)軸器相比，尺寸相同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩最大。其中彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，傳遞效率高。直接聯(lián)接方式，就是電動(dòng)機(jī)直連減速器不需要聯(lián)軸器。一般通過(guò)減速器廠家直接生產(chǎn)與電動(dòng)機(jī)相配的減速器。本次設(shè)計(jì)采用 直接聯(lián)接方式。因?yàn)檫@樣省去聯(lián)軸器可以減輕整體機(jī)器的重量，并且設(shè)計(jì)制造工作量少，維護(hù)少，節(jié)約成本。不管采用聯(lián)軸器還是采用直接聯(lián)接方式，轉(zhuǎn)矩都要滿足以下條件： 9550 理論轉(zhuǎn)矩； 驅(qū)動(dòng)功率， 28 n 工作轉(zhuǎn)速， n 975r/ 動(dòng)力機(jī)系數(shù)，因本次設(shè)計(jì)使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，故取 K 工況系數(shù)，本次設(shè)計(jì)是絞車(chē)，中等沖擊載荷，故 K 啟動(dòng)系數(shù)，啟動(dòng)頻率在 120 240 之間，故 溫度系數(shù)，絞車(chē)工作環(huán)境溫度一般在 20 30，故 將所有數(shù)據(jù)代入公式（ ： 9550 9550 1 1 m 滾筒的轉(zhuǎn)速為： N 滾 為齒輪傳動(dòng)比： i 齒 已知電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速為 975r/傳動(dòng)比： I 7 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 減速器的傳動(dòng)比： i 減 94 =975/94=10.4 r/ 4 5 構(gòu)件計(jì)算 主軸是本次設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的構(gòu)件，它的作用是支撐滾筒，傳遞轉(zhuǎn)矩。軸常用的材料是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如 35、 45 和 50，其中以 45 號(hào)鋼最為常用，故 本次主軸材料選用 45 號(hào)鋼。 1 確定輸出軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) （ 1）確定電動(dòng)機(jī)額定功率 P 和滿載轉(zhuǎn)速 P 28 975r/ （ 2）確定電動(dòng)機(jī)輸出軸總效率： （ 3）輸出軸的輸出功率 28 （ 4）輸出軸的轉(zhuǎn)速 （ 5）輸出軸軸段上轉(zhuǎn)矩 3=N 6）軸的最小直徑： 式中系數(shù) B，查表 A 91 代入公式得： 162 139 123 115 108 98 91 91 169整，故 170 軸的受力分析： （ 1）齒輪上力的分析 : 已知大齒輪分度圓直徑 :18 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 1526圓周力 : 2T2/2 N 徑向力 :Ft/ N （ 2）軸的總受力 如圖（ 4 圖 4的總受力 已知力： G 滾 25000N G 齒 12230N F 拉 200000N N N N N a=1500 b=1212 c=390）在 面內(nèi)： 分解軸上受力 ,得滾筒對(duì)軸的作用力： （如圖 4 19 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 圖 4力為 : =12900N 剪力圖（如 4 圖 4距為： G 滾 a 其彎距圖（如圖 4 圖 4輪的作用分析（如圖 40 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 圖 4 97770N 剪力為： 12292N 剪力圖（如 4 圖 4距為： P (a+b) 其彎矩圖（如 4 圖 41 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 總合成： M 總 3 Q 總 2 24988N 其總剪力圖（如圖 4 圖 4C 段 M 總 4 Q 總 4 總彎矩圖（如圖 4 圖 4）在 面內(nèi)軸的受力： （如圖 4 圖 4解軸上受力 ,得鋼絲繩對(duì)軸的作用力 :（如圖 4 22 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 圖 4C F 拉 200000 =8 剪力為： 104N 其剪力圖（如圖 4 圖 4距為： 107N C 段 107N 彎矩圖（圖 4 圖 40 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 齒輪對(duì)軸的作用力 （如圖 4 圖 4 += P 108N 力為： 105N 剪力圖（如圖 4 圖 4距為： 108N 107N 其彎矩圖 (如圖 425 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 圖 4合成： M 總 32 108N 總剪力圖（如圖 4 圖 4C 段 M 總 N 總 N 總彎矩圖（如圖 4 圖 4 面內(nèi)最危險(xiǎn)截面上： 1 1 0 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 在 面內(nèi)最危險(xiǎn)截面上： 2 2 主軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，查得 s 355 208 208 1 , 2 1 , 2 故滿足強(qiáng)度條件。 26 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 第五章 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子 系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，它采用一類(lèi)可編程存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序。執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)和記數(shù) ，算術(shù)操作等方面面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或者模擬式輸入輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或者模擬式輸入輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌渫獠坑嘘P(guān)設(shè)備都按易于工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能原則設(shè)計(jì)的，可編程控制器的性能指標(biāo)是有使用者先提出的，它具有以下四個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 可靠性高； （ 2） 編程方便； （ 3） 對(duì)環(huán)境要求低； （ 4） 與其他裝置配置連接方便； 對(duì)于絞車(chē)電 控系統(tǒng)原理的調(diào)速控制要求，對(duì)電氣控制系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)串電阻調(diào)速部分進(jìn)行該進(jìn)，開(kāi)關(guān)量輸入共需 17個(gè)輸入點(diǎn)，輸出點(diǎn)共需 29個(gè)點(diǎn)，故選擇 56可編程控制器，改可編程控制器共有 32個(gè)點(diǎn)輸入， 24個(gè)點(diǎn)輸出，共 6個(gè)字量 I/入寄存器為 出寄存器為 內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù) 的處理能力，在這次設(shè)計(jì)中不需要擴(kuò)張模塊，除滿足該系統(tǒng)以外還有余量。所以松下公司的 56可編程控制器控制可靠、價(jià)格較低、性能優(yōu)良、程序容量較大、運(yùn)行速度快、編程靈活等特點(diǎn)、即提高工作質(zhì)量 ，又取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 根據(jù)礦用提升絞車(chē)的控制要求，按 功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型，設(shè)計(jì) 5 27 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 檢、故障診斷、調(diào)速系統(tǒng)控制及安全保護(hù)等工作。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)運(yùn)行， 著完成自檢及提升絞車(chē)初始顯示，當(dāng)28 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 收到開(kāi)車(chē)指令時(shí)， 系 統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng) 近開(kāi)關(guān)或者變頻器故障等外部控制信號(hào)時(shí)， 頻器故障監(jiān)控等。當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)刻轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理模塊進(jìn)行處理，并通過(guò)報(bào)警回路報(bào)警或安全回路視線抱閘停車(chē)保護(hù)。 流程圖 。選擇 括機(jī)型的選擇， I/源模塊的選擇等。 對(duì) I/定外部輸入輸出 元件與 點(diǎn)的連接關(guān)系，完成 I/ 29 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 表 輸入 信號(hào) 輸入 1 3 5 7 標(biāo)號(hào) 能 電源控制開(kāi)關(guān) 操作指令作指令作指令作指令作指令作指令作指令入 9 B D F 標(biāo)號(hào) - 功能 操作指令作指令作閘 腳踏開(kāi)關(guān) 正傳減速信號(hào) 反正減速信號(hào) 電機(jī)電路開(kāi)關(guān) 停車(chē)按鈕 表 輸出 信號(hào) 輸出 1 3 5 號(hào) 功能 電源接通 電機(jī)開(kāi)始正傳 電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn) 第一級(jí)加速 第二級(jí) 加速 第三級(jí)加速 第四級(jí) 加速 輸出 8 A C 號(hào) 功能 第五級(jí)速度 第六級(jí)加速 第七級(jí)加速 第八級(jí)加速 提升信號(hào) 操作零位 減速信號(hào)指示 表 內(nèi)部繼電器 1 3 5 7 標(biāo)號(hào) 功能 內(nèi)部繼電器 護(hù)繼電器 主控繼電器過(guò)卷繼電器 外過(guò)卷電電器 超速故障 正傳繼電器 轉(zhuǎn)繼電器 部繼電器 9 B D 11 標(biāo)號(hào) 功能 油壓開(kāi)關(guān) 速繼電器作閘繼電器踏動(dòng)力制動(dòng)電器弧繼電器電器電器1部繼電器 13 15 17 標(biāo)號(hào) 功能 繼電器2電器3電器4電器5電器6電器7電器8 時(shí)間繼電器 11 13 號(hào)功能 減速繼電器S 延時(shí)繼電器1時(shí)繼電器2時(shí)繼電器3時(shí)繼電器4間繼電器 16 18 號(hào)功能 延時(shí)繼電器5時(shí)繼電器 6S 延時(shí)繼電器7S 延時(shí)繼電器8S 弧繼電器 30 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 形圖 34 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)