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文檔簡介

1、目錄摘要(中文)摘要(外文)1.緒論11.1引言11.2卷揚機的定義及分類1 1.2.1按鋼絲繩額定拉力分1 1.2.2按鋼絲繩額定速度分1 1.2.3按卷筒數(shù)目分1 1.2.4按動力源分2 1.2.5按傳動方式分2 1.2.6按控制方法分2 1.2.7按用途分21.3 國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨31.3.1 研究應(yīng)用現(xiàn)狀分析31.3.2 建筑卷揚機的發(fā)展?fàn)顩r3 1.3.3 國外卷揚機的發(fā)展?fàn)顩r32. 鋼絲繩的選擇與使用4 2.1鋼絲繩的選擇4 2.2鋼絲繩的使用53. 卷筒的設(shè)計6 3.1卷筒的材料6 3.2卷筒繩容尺寸計算7 3.3卷筒軸的設(shè)計7 3.3.1心軸的作用力83.3.2心軸垂直

2、面支撐反力及彎矩83.3.3心軸水平支撐反力與及彎矩支反力93.3.4心軸工作應(yīng)用9 3.3.5心軸的疲勞強度計算10 3.3.6心軸的靜強度計算104. 電機及運動參數(shù)設(shè)計計算11 4.1電機的選擇11 4.2計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)12 4.2.1各軸的轉(zhuǎn)速124.2.2各軸輸入功率124.2.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩125. 傳動零件的設(shè)計12 5.1齒輪的設(shè)計135.1.1第一級齒輪的設(shè)計13 5.1.2第二級齒輪的設(shè)計195.1.3第三級齒輪的設(shè)計25 5.2各軸的設(shè)計305.2.1軸的設(shè)計305.2.2軸的設(shè)計315.2.3軸的設(shè)計325.2.4軸的設(shè)計356. 減速箱的設(shè)計36 6.1

3、加速箱體尺寸36 6.2減速箱各部分附屬零件設(shè)計37 6.3制動器聯(lián)軸器的選擇38 6.4潤滑方式的確定39總結(jié)40參考文獻(xiàn)41致謝42JM3卷揚機設(shè)計摘 要雖如今工業(yè)水平先進,機械化程度不斷提高,起重設(shè)備不斷更新,但仍不能淘汰卷揚機這行之有效的機械設(shè)備。本人所研究的是JM建筑卷揚機。JM系列屬慢速卷揚機。在本設(shè)計中主要對卷揚機傳動部分、工作機構(gòu)及卷揚機的主體部分進行設(shè)計。在傳動部分采用的是二級齒輪減速器和開式齒輪傳動,工作部分的卷筒采用的是焊接式卷筒。該卷揚機的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單,操作方便。此機器的主要功能:在建筑業(yè)的冷拉鋼筋提升重物,在林業(yè)的集材工作,同時在水電、農(nóng)業(yè)等行業(yè)均能被采用。該類

4、機器的發(fā)展趨勢應(yīng)該向大型化、采用先進電子控制、手提式卷揚機、不帶電源裝置的卷揚機的方向發(fā)展。關(guān)鍵詞:卷揚機,設(shè)計,發(fā)展,功能JM3 HOIST DESIGNABSTRACT Although the level of advanced industrial Today, the increasingly mechanized, lifting equipment constantly updated, but still can not hoist it out of effective machinery and equipment. I studied the building is JM

5、 winch. JM series is a slow hoist. During the design of the main part of the hoist drive, work and the winch the main part of the design. In part using a transmission gear reducer and two open-gear transmission, the working part of the reel is used in welding-reel. The main characteristics of the ho

6、ist structure is simple, easy to operate. The primary function of this machine: the construction industry in the cold-drawn steel weights increase, the skidding in forestry work, while in the water and electricity, agriculture and other industries can be used. The development trend of such machines

7、to be large, the use of advanced electronic control, portable winch, non-power devices in the direction of the winch. KEY WORDS: winch,design,development,function1緒論1.1引言建筑卷揚機是一種起重設(shè)備,由于具有結(jié)構(gòu)簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)簡單、操作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點,所以被廣泛應(yīng)用于提升重物、打樁、集材、冷拉鋼筋、設(shè)備安裝等工作中。提升重物是建筑卷揚機的一種主要功能,所以各類卷揚機是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然現(xiàn)在塔吊

8、,汽車吊取代了建筑卷揚機的工作。如塔吊在建筑工地上用于物料和物件的提升工作。由于塔吊成本高一般在大型建筑中使用,而且靈活性較差,也需卷揚機做輔助提升用。建筑卷揚機還用于林業(yè)的集材工作。建筑業(yè)的冷拉鋼筋,小型礦井的物料提升和打樁等工作。正因為建筑卷揚機具有多種用途,所以不僅用于建筑業(yè),而且在冶金,化工,水電,農(nóng)業(yè)和軍事等行業(yè)亦被廣泛使用。1.2卷揚機的分類 建筑卷揚機由于應(yīng)用范圍較廣,為適應(yīng)各種不同的使用條件,建筑卷揚機亦制造成各種不同機型的產(chǎn)品。機型的分類很多,目前可以按下述方法分類。1.2.1按鋼絲繩額定拉力分按鋼絲繩在基準(zhǔn)層上所能承受的最大拉力來區(qū)分。按GB195588建筑卷揚機中規(guī)定為5

9、、7.5 、10 、12.5、 16 、20 、25、 32 、50 、80 、120 、160 、200 、320 、500KN共15級。此參數(shù)為建筑卷揚機的主要參數(shù)。1.2.2按鋼絲繩額定速度分鋼絲繩在基準(zhǔn)層上的出繩速度是建筑卷揚機的又一項主要參數(shù)。根據(jù)鋼絲繩的速度可分為:1 慢速卷揚機 繩速;2 中速卷揚機 繩速;3 快速卷揚機 繩速;4 高速卷揚機 繩速;為適應(yīng)特殊需要,還有一種變速卷揚機,其變速可調(diào),有雙速、三速和多速幾種類型。1.2.3按卷筒數(shù)目分一臺卷揚機上卷筒數(shù)目的多少,直接影響到卷揚機的結(jié)構(gòu)。卷揚機按卷筒數(shù)目可分為單筒卷揚機、雙筒卷揚機、和多筒卷揚機三大類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是

10、單筒和雙筒卷揚機,其卷筒都是工作卷筒,再增加的卷筒大都是輔助用卷筒,卷筒相對要小些。1.2.4按動力源分由于工作環(huán)境不同,所用的動力源亦不同;1手動卷揚機 用于無動力來源地區(qū)的小型卷揚機;2電動卷揚機 大多數(shù)卷揚機皆屬于此類;3內(nèi)燃機卷揚機 用于無電源的地方;4氣動卷揚機 用于不能使用電源的地方;5液壓卷揚機 與其他設(shè)備配合使用而有液壓源的場合;1.2.5按傳動形式分1開式齒輪傳動 最早的形式。目前主要用于手動卷揚機;2閉式圓柱齒輪傳動 主要為為快速單筒卷揚機,應(yīng)用廣泛;3圓錐圓柱齒輪傳動減速器4蝸桿傳動減速器5圓柱齒輪減少速器加開式齒輪傳動6蝸桿減速器加開式齒輪傳動7行星齒輪傳動1.2.6按

11、控制方法分1手控卷揚機 由人工操作縱閘把控制卷揚機提升或下放重物。2電控卷揚機 用電控制磁鐵制動器使卷揚機工作。3液控卷揚機 用壓力油控制卷揚機卷筒的離合和制動。4氣控卷揚機5自動控制卷揚機 用限位器來控制卷揚機的工作。1.2.7按用途分卷揚機由于其用途不同,使其條件的差異,其結(jié)構(gòu)設(shè)計上也有差異。1、提升重物 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。2、設(shè)備安裝 一般設(shè)備的質(zhì)量較大,則要求卷揚機具有較大的提升能力;以保證安裝精度,其速度就不能太高;為防止墜落,其安全性要求更高。3、曳引物品 因為此項工作一般是在水平或傾斜方向進行的,為使物品前后 運動,則要求卷揚機的卷筒

12、正反轉(zhuǎn)均能工作。4、打樁 要求卷揚機把重物提升到一定的高度后,能使重物成自由落體 下降,實現(xiàn)打樁工作,即要求卷揚機具有溜放功能。建筑卷揚機雖然可以分很多種類,實際上由于應(yīng)用情況的復(fù)雜,很難把他們絕對分清,而且一臺卷揚機往往幾種工作都要做,所以在建筑卷揚機的設(shè)計上對用途分得并不清楚,而是要求高的來設(shè)計。這樣能使卷揚機實現(xiàn)一機多用,得到更廣泛的應(yīng)用。1.3國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.3.1研究應(yīng)用現(xiàn)狀分析建筑卷揚機是一種起重設(shè)備,由于具有結(jié)構(gòu)簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)簡單、操作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點,所以被廣泛應(yīng)用于提升重物、打樁、集材、冷拉鋼筋、設(shè)備安裝等工作中。提升重物是建筑卷揚

13、機的一種主要功能,所以各類卷揚機是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然現(xiàn)在塔吊,汽車吊取代了建筑卷揚機的工作。如塔吊在建筑工地上用于物料和物件的提升工作。由于塔吊成本高一般在大型建筑中使用,而且靈活性較差,也需卷揚機做輔助提升用。建筑卷揚機還用于林業(yè)的集材工作。建筑業(yè)的冷拉鋼筋,小型礦井的物料提升和打樁等工作。正因為建筑卷揚機具有多種用途,所以不僅用于建筑業(yè),而且在冶金,化工,水電,農(nóng)業(yè)和軍事等行業(yè)亦被廣泛使用。1.3.2建筑卷揚機的發(fā)展概況我國在古代就知道采用轤轆等來提升重物,以減輕體力勞動的強度和提高生產(chǎn)效率。我國由于舊中國工業(yè)落后。使用的卷揚機均為國外生產(chǎn),至50年代我國的卷揚機生產(chǎn)才開始的。從7

14、0年代起,我國卷揚機的生產(chǎn)才進入了技術(shù)提高,品種增加的新階段。從70年代末期開始,中國實行改革開放政策國民經(jīng)濟大力發(fā)展,基本建設(shè)任務(wù)增多許多,促使卷揚機的大量生產(chǎn),生產(chǎn)廠家也逐漸增多。至今卷揚機的生產(chǎn)與設(shè)計已較為成熟,現(xiàn)如今卷揚機的品種繁多和使用較廣泛。雖然現(xiàn)在的工業(yè)水平先進機械化程度不斷提高,起重設(shè)備不斷更新,但仍不能淘汰卷揚機的行之有效的機械設(shè)備。1.3.3國外卷揚機的概況在國外,卷揚機的品種繁多,應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進的國家中,雖然工業(yè)水平先進,機械化程度不斷提高,起重設(shè)備也不斷更新,但仍不能淘汰這樣的行之有效的簡單機械設(shè)備。下面介紹一下幾個主要國家生產(chǎn)卷揚機的狀況。(一)美國美國

15、生產(chǎn)卷揚機的廠家有近百家,主要有貝波(BEEBE)國際有限公司,哲恩(THERN)有限公司等。貝波國際有限公司是美國較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司,主要產(chǎn)品有各種手動卷揚機,電動卷揚機,提升機械及起重機。手動卷揚機重要品種有蝸桿傳動系列,直齒圓柱齒輪系列,齒輪蝸桿傳動組合系列,直接驅(qū)動系列,鏈傳動系列。其中直間驅(qū)動式電動卷揚機的傳動是全封閉行星齒輪傳動,傳動系列全部全部安裝在卷筒里面,機架和卷筒用高強度鋼焊接而成。(二)日本日本從明治30年開始制造和使用卷揚機。據(jù)日本荷役機械研究所核計,19701975年間卷揚機的產(chǎn)量增加62.5%.據(jù)日本通產(chǎn)省機械核計月報載,接年單純土卷揚機的產(chǎn)量就達(dá)12萬臺,生

16、產(chǎn)值約100億日元。日本卷揚機行業(yè)由機械技術(shù)部會,荷役機械技術(shù)委員會領(lǐng)導(dǎo).主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所,遠(yuǎn)藤鋼機,南星,越野總業(yè),松崗產(chǎn)業(yè)等80多個產(chǎn)業(yè)。(三)法國法國生產(chǎn)卷揚機的廠家很多,其中包藤(POTAIN)公司就是生產(chǎn)卷揚機的主要國家之一。包藤公司主要生產(chǎn)KUSW系列卷揚機,LMD系列卷揚機,PC系列卷揚機和RCS系列卷揚機。(四)國外卷揚機的發(fā)展趨勢1大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展,大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝,促進了大型卷揚機的發(fā)展。目前,俄羅斯已生產(chǎn)了60t的卷揚機,日本生產(chǎn)了32t,50t,60t液壓和氣動卷揚機,美國生產(chǎn)了136t和270t卷揚機。2采用先進電子技術(shù) 為了實現(xiàn)自動控

17、制和遙控,國外采用了先進的電子技術(shù)。對大型卷揚機安裝了電器連鎖裝置,以保證絕對的安全可靠。3發(fā)展手提式卷揚機 為了提高機械化水平,減輕工人勞動強度,國外發(fā)展小型手提式卷揚機,如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚機。4大力發(fā)展不帶電源裝置的卷揚機 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機動力的卷揚機。此種卷揚機結(jié)構(gòu)簡單,有一個卷筒和一個變速箱即可。2鋼絲繩的選擇2.1鋼絲繩的直徑選擇 卷揚機系多層纏繞鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡化計算,鋼絲繩選擇多采用安全系數(shù)法,這是種靜力計算方法。 鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計算: Ng=P/Fn (4-1) 式中整條鋼絲繩的破斷拉力,N; 卷揚機工作級別規(guī)定的最小安全

18、系數(shù); 鋼絲繩的額定拉力,N; 設(shè)計時,鋼絲繩的額定拉力為已知,將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù),然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于 M的鋼絲繩直徑。 目前在工業(yè)化國家,對鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國際標(biāo)準(zhǔn)繩的選擇也推薦采用此方法。該方如下; 鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計算的最小直徑 (4-2) 式中 Fmax鋼絲繩最大靜拉力(N)。由起升載荷(額定起重量,鋼絲繩懸掛部分的重量,滑輪組及其它吊具的重量)并考慮滑輪組效率相倍率來確定; c鋼絲繩選擇系數(shù),它與機構(gòu)的工作級別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運物品的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前,卷揚機還沒有此系數(shù)的具體規(guī)定。 該設(shè)計卷揚機額定載荷30KN,采

19、用起重滑輪,所以每根承受載荷 Fmax0.5F總 15KN (4-3) 由卷揚機工作級得知,鋼繩系數(shù)選擇c0.123。 15.1 mm (4-4) 所以鋼絲繩選擇d=15.5 mm。 按鋼絲繩所在機構(gòu)工作級別來選鋼絲繩直徑時,所選的鋼絲繩拉斷力應(yīng)滿足下式: F0 n Fmax (4-5) 式中 F0所選用鋼絲繩最小拉斷力,N; n安全系數(shù),查手冊選n=7 所以 F071.5=105 kN (4-6) 又鋼絲繩最小拉斷力總和等于鋼絲繩最小拉斷力1.134(纖維芯)或1.214(鋼芯),所以鋼絲繩最小拉斷力總和為119.07 kN(本設(shè)計中鋼絲繩不接觸高溫,橫向壓力較小,選用纖維芯鋼絲繩)2.2鋼

20、絲繩的使用 鋼絲繩在工作時卷繞進出滑輪和卷筒,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)力情況是非常復(fù)雜的。實踐表明,由于鋼絲繩反復(fù)彎曲相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,隨著斷絲數(shù)的增多,破壞速度逐漸加快,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)和直徑之后,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和保養(yǎng)及與相關(guān)機件的合理配置??蓮囊韵聨追矫婵紤]該問題: 1. 滑輪和卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值大小對鋼絲繩的壽命影響較大,幾乎成平方關(guān)系。因此,選用較大的滑輪和卷簡直徑對鋼

21、絲繩的壽命是有利的。故設(shè)計中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最小比值(D/d),與卷揚機的工作級別有關(guān)。使用中,應(yīng)盡量減少鋼絲繩的彎折次數(shù)并盡量避免反向彎折。 2. 決定滑輪繩槽尺寸時,必須考慮鋼絲繩直徑較公稱直徑有68的過盈量這一事實。過小的繩槽直徑會使鋼絲繩受到過度擠壓而提前斷絲,繩槽尺寸過大,又會使鋼絲繩在槽內(nèi)的支承面積減小,增大鋼絲繩的接觸應(yīng)力。合理的繩槽尺寸應(yīng)比鋼絲繩的公稱直徑大10左右。 3. 滑輪與卷筒的材料太硬,對鋼絲繩壽命不利。據(jù)有關(guān)資料表明:以鑄鐵代替鋼可提高鋼絲繩的壽命約10。 4. 為保證鋼絲繩在繩筒上平滑纏繞,避免各圈鋼絲繩間相互摩擦及多層纏繞錘擊和堆繞現(xiàn)象,延長鋼絲繩的

22、使用壽命,鋼絲繩在卷筒及繩輪上的偏角必須保持在一定的限度之內(nèi),一般在之間。 5. 良好的周期性潤滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項重要因素。它可以防止銹蝕,減少鋼絲繩內(nèi)外磨損。一般常用中、低粘度潤滑油和濾青質(zhì)化合物。目前我國生產(chǎn)的“鋼絲繩油屬于中等粘度油,適用于各種股捻鋼絲繩的潤滑。其附著力大,不易滑落或與水起作用,且含有防銹劑,是一種良好的潤滑劑。 6. 在室外、潤濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里,應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。 7. 經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機件摩擦,重新更換新繩時必須核對新繩與原繩的型式直徑是否相同;經(jīng)常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲,遇到問題及時解決。 鋼絲繩的報廢處理,可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相資料。3卷筒的設(shè)計建筑卷揚機卷筒系鋼絲繩多層纏繞,所受應(yīng)力非常復(fù)雜。它作為卷揚機的重要零件,對卷揚機安全、可靠的工作至關(guān)重要,應(yīng)合理的進行設(shè)計。3.1卷筒的材料由于考慮到卷筒材料具有良好的鑄造性和焊接工藝性,且貨源廣泛,在本設(shè)計中選取材料Q235.3.2卷筒容

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