卷?yè)P(yáng)機(jī)研究中心研究設(shè)計(jì)

1、第一章 緒 論1.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概論1.1.1傳動(dòng)類型及液壓傳動(dòng)的定義一部完備的機(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)組成。原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）是機(jī)器的動(dòng)力源；工作機(jī)是機(jī)器直接對(duì)外做功的部分；而傳動(dòng)裝置則是設(shè)置在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的部分，用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力（或能量）的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制，以滿足工作機(jī)對(duì)力（或力矩）、工作速度及位置的要求。按照傳動(dòng)件（或轉(zhuǎn)速）的不同，有機(jī)械傳動(dòng)、電器傳動(dòng)、流體傳動(dòng)（液體傳動(dòng)和氣體傳動(dòng)）及復(fù)合傳動(dòng)等的要求。液體傳動(dòng)又包括液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)是以動(dòng)能進(jìn)行工作的液體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)則是以受壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)力（或能量）的轉(zhuǎn)換、傳遞、控制與分配的液體傳動(dòng)。由于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，

2、以成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備與裝置實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)及控制的重要技術(shù)手段之一。1.1.2 液壓系統(tǒng)的組成部分液壓傳動(dòng)與控制的機(jī)械設(shè)備或裝置中，其液壓系統(tǒng)大部分使用具有連續(xù)流動(dòng)性的液壓油等工作介質(zhì)，通過液壓泵將驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，經(jīng)過壓力、流量、方向等各種控制閥，送至執(zhí)行機(jī)器（液壓缸、液壓馬達(dá)或擺動(dòng)液壓馬達(dá)）中，轉(zhuǎn)換為機(jī)械能去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這樣的液壓系統(tǒng)一般都是由動(dòng)力源、執(zhí)行器、控制閥、液壓附件幾液壓工作介質(zhì)的幾部分所組成。一般而言，能夠?qū)崿F(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合，稱為液壓回路。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)某一機(jī)器或裝置的工作要求，將若干特定的基本回路連接或復(fù)合而成的總體稱為液壓系統(tǒng)。1.1.3 液壓系統(tǒng)的類

3、型液壓系統(tǒng)可以按多種方式進(jìn)行分類，見表1.1。1.1.4 液壓技術(shù)的特點(diǎn)與其它傳動(dòng)控制方式相比較，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)的特點(diǎn)如下。（1）優(yōu)點(diǎn)1）、單位功率的重量輕。2）、布局靈活方便。表1-1 液壓系統(tǒng)的分類 3）、調(diào)速范圍大。4）、工作平穩(wěn)、快速性好。5）、易于操縱控制并實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。6）、易于自動(dòng)化和機(jī)電一體化。7）、易于操縱控制并實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。8）、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)方便。（2）缺點(diǎn)1）、不能保證定比傳動(dòng)。2）、傳動(dòng)效率低。3）、工作穩(wěn)定性易受溫度影響。4）、造價(jià)較高。5）、故障診斷困難。1.2絞車的簡(jiǎn)介在起重機(jī)械中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷?yè)P(yáng)式，而這樣的

4、機(jī)器叫做卷?yè)P(yáng)機(jī)又叫絞車。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、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)

5、，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)

6、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。1.3擬定絞車液壓系統(tǒng)圖系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說明如下：（見圖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，以防污染和過熱造成的故障，在回油路上設(shè)置了回油過濾器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絞車液壓系統(tǒng)電

7、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) 。圖1.1多片式摩擦離合器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、回油過濾器8冷卻器9、液壓馬達(dá)10、油箱第二章 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)型種類與參數(shù)匹配等。2.1 常見卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析2.1.1 非液壓

8、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。下面介紹幾種常見的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案。圖2.1 并軸布置單卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)圖2.1所示為并軸式單卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，他們的卷筒軸與原動(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2.1b）。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)重要問題是卷筒軸

9、與減速器輸出軸的連接方式。圖2.1（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)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2.1（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2.1（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2.1（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

10、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2.2），由一臺(tái)液壓馬達(dá)通過二級(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2.2 并軸布置雙卷筒卷?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。2.1.2 卷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

11、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。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。2.1.3 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類近年來(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

12、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)可直接或通過一級(jí)開式圓柱齒輪帶動(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

13、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2.3 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(一)2.1.4 液壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案液壓多速卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)有多種布置方案，如：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)稱布置（圖2.3）。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2.4）。圖2.4 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(二) 圖2.5 液壓卷?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2.5）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2.6）。 圖2.6 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(四) 二三方案屬于同一類型，由于行星減速器裝

14、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2.7 液壓卷?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2.7）。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

15、來(lái)一定困難。但它易于加工和裝配，總成分組性較好。2.2 本設(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16.5MP，因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2.8）所示，多片盤式制動(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2.8 本設(shè)計(jì)所采用的方案2.3 卷?yè)P(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

16、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大。一般當(dāng)起升載荷時(shí)，滑輪組的倍率宜取2，時(shí)，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)構(gòu)簡(jiǎn)單的鉗盤式制動(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

17、品的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置兩套制動(dòng)裝置。 第三章 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過程分析3.1 卷?yè)P(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。3.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程分析3.2.1 卷?yè)P(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（0a）、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（ab）和制動(dòng)減速（bc）三個(gè)過程（圖2.1）。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)間稱為啟動(dòng)時(shí)間，從a到b經(jīng)歷的時(shí)間稱為工作時(shí)間，從b點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)減速到靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間成為制動(dòng)時(shí)間。起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間直接影響卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作過程，設(shè)計(jì)時(shí)可通過計(jì)算選取較為適合

18、的時(shí)間。圖3.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程曲線3.2.2 載荷升降過程的動(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)過程 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v的瞬時(shí)過程稱為起升起動(dòng)過程。此時(shí)，懸掛載荷的鋼絲繩拉力（圖3.2a）為： 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3.2 重物升降過程的動(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)減速到靜止的過程稱為起升

19、制動(dòng)過程。此時(shí)，懸掛重物的鋼絲繩拉力（圖3.2b）。由于減速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力的方向與起升載荷的方向相反，故使鋼絲繩拉力減小。 3、下降啟動(dòng)過程 將載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加速下降到勻速的過程稱為下降起動(dòng)過程（圖3.2c）。此時(shí)，慣性為的方向與載荷的方向相反，使鋼絲繩拉力減小，即4.下降制動(dòng)過程 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)的過程稱為下降制動(dòng)過程（圖3.2d）。此時(shí)因慣性力的方向與起升載荷的方向一致，故使鋼絲繩拉力增加，即。 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

20、和。因此，原動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩必須滿足 下降制動(dòng)是制動(dòng)器最不利的工作過程，所以，卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)支持制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)滿足下面條件： 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)。 第四章 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用4.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)4.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒組的分類和特點(diǎn)卷筒是起升機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。常用卷筒組類型有齒輪連接盤式、周邊大齒輪式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。 齒輪連接盤式卷筒組為封閉式傳動(dòng)，分組性好，卷筒軸不承受扭矩

21、，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，一般為開式傳動(dòng)，卷筒軸只承受彎矩。 短軸式卷筒組采用分開的短軸代替整根卷筒長(zhǎng)軸。減速器側(cè)短軸采用鍵與過盈配合與卷筒法蘭盤剛性連接，減速器通過鋼球或圓柱銷與底架鉸接；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M5以下的機(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

22、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M5以上的機(jī)構(gòu)不宜使用。4.1.2 卷筒設(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、輪胎、履帶、鐵路起重機(jī)，安裝及裝卸用吊鉤式，利用等級(jí)T5，載荷情況L2，工作級(jí)別M5。1 卷筒名義直徑D 式中卷筒直徑比，由表選取; 卷筒名義

23、直徑（卷筒槽底直徑）（mm）; 鋼絲繩直徑(mm); 根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別M5選用=25，根據(jù)已知得=8mm,把數(shù)值代入式中得 =（25-1）*8=192mm根據(jù)所得的數(shù)據(jù)選卷筒名義直徑=200mm。 卷筒最小直徑的計(jì)算： Dmin=hd式中 Dmin按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪的最小直徑 mm: d鋼絲繩直徑 mm; h系數(shù)值； 根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為F Dmin=18×8=144 DDmin 所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 式中多層卷繞鋼繩總長(zhǎng)度（mm）；根據(jù)已知卷筒容繩量為27m，所以=27m，把數(shù)據(jù)代入式中得 =195.52mm取多層卷繞卷筒長(zhǎng)度=

24、200mm。 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。 （

25、1）繩槽半徑根據(jù)下式 取R=0.5d把數(shù)值代入得 R=0.5×8=4.4mm 繩槽節(jié)距P=d+（24）mm 取P=8+2=10mm 繩槽深度h=（0.250.4）d 取h=0.35d=0.35×8=2.8圖4.1繩槽的放大示意圖 （2）卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng) 式中=，卷筒計(jì)算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑（mm）； 1.5，為固定鋼絲繩的安全圈數(shù)。取2；把數(shù)據(jù)代入式中得 =167.8mm由此可取 =170mm。 （3）繩槽表面精度：2級(jí)值12.5。 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： mm把數(shù)值代入式中有=0.02D+8=12mm故選用=12

26、mm。 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3.5º。 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 2º，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5º，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)時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過壓縮應(yīng)力的，只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)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=200mm，=200mm， 。所以只

27、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)力按下式計(jì)算： 式中卷筒壁壓應(yīng)力（MPa）；鋼絲繩最大靜拉力（N）；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；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)成正比按表取值；許用壓應(yīng)力，對(duì)鑄鐵，為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限，對(duì)鋼，為鋼的屈服極限。取，按表取，根據(jù)已知卷筒底層拉力1100kgf，可算得，把各數(shù)代入式中： =121.36MP根據(jù)所計(jì)算的結(jié)果查得卷筒的材料為球墨鑄鐵，其抗壓強(qiáng)度極限，=121.36MP<,

28、因此材料選用合格。4.2 鋼絲繩的選擇鋼絲繩的選擇包括鋼絲繩結(jié)構(gòu)型式的選擇和鋼絲繩直徑的確定 繞經(jīng)滑輪和卷筒的機(jī)構(gòu)工作鋼絲繩應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。在腐蝕性環(huán)境中應(yīng)采用鍍鋅鋼絲繩。鋼絲繩的性能和強(qiáng)度應(yīng)滿足機(jī)構(gòu)安全和正常工作的要求。 鋼絲繩的直徑為已知d=8mm。第五章 液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇5.1 液壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算5.1.1 液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)起重機(jī)的常用液壓馬達(dá)分為高速液壓馬達(dá)和低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的主要性能特點(diǎn)是負(fù)載速度低、扭矩小、體積緊湊、重量輕，但在機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中需與相應(yīng)的減速器配套使用，以滿足機(jī)構(gòu)工作的低速重載要求，其他的特點(diǎn)與同類的液壓泵相同，較多應(yīng)用的有擺線齒輪馬達(dá)，軸向

29、柱塞馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)的負(fù)載扭矩大、轉(zhuǎn)速較低、平穩(wěn)性較好，可直接或只需一級(jí)減速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但體積和重量較大。內(nèi)曲線徑向柱塞或球塞馬達(dá)和軸向球塞式馬達(dá)是較常用的型式。液壓馬達(dá)在使用中并不是泵的逆運(yùn)轉(zhuǎn)，它的效率較高，轉(zhuǎn)速范圍更大，可正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)，能長(zhǎng)期承受頻繁沖擊，有時(shí)還承受較大的徑向負(fù)載。因此，應(yīng)根據(jù)液壓馬達(dá)的負(fù)載扭矩、速度、布置型式和工作條件等選擇液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)型式、規(guī)格和連接型式等。5.1.2 液壓馬達(dá)的選用根據(jù)已知液壓馬達(dá)的工作壓力為16.5MP，總排量520ml/r，初選液壓馬達(dá)的型號(hào)為JMQ23型低速大扭矩葉片馬達(dá)，參數(shù)見（表51）。型號(hào)排量（ml/r）壓力（Mp）轉(zhuǎn)速（r/min）效率

30、轉(zhuǎn)矩（N/m）JMQ23604額定最高額定最高容積效率總效率14401620754000.950.85表5-1 YM630型葉片馬達(dá)參數(shù)5.1.3 馬達(dá)的驗(yàn)算（1） 滿載起升時(shí)液壓馬達(dá)的輸出功率 （kw）式中起升載荷動(dòng)載系數(shù)，因液壓馬達(dá)不具有電動(dòng)機(jī)的過載能力而馬達(dá) 工作壓力又受系統(tǒng)壓力限制，一般取=1.151.3； 額定起升載荷（N） 物品起升速度（m/s） 機(jī)械總效率，初步計(jì)算時(shí)，取0.80.85。額定起升載荷根據(jù)下式計(jì)算 式中鋼絲繩自由端拉力（N）；滑輪組倍率。根據(jù)已知=10787.7N。一般當(dāng)起升載荷時(shí)，滑輪組倍率宜取2，時(shí)，倍率取36，載荷量更大時(shí)，倍率可取8以上。因此，。 把數(shù)值代入

31、到式子中得：=21575.4N物品提升速度按下式計(jì)算 式中鋼絲繩線速度（m/min）由已知得=60m/min，把數(shù)值代入得：=0.5m/s根據(jù)需要選取=1.3，機(jī)械總效率取=0.85，卷筒機(jī)械效率=0.97，=0.5m/s， =21575.4N，把數(shù)據(jù)代入式中得：=17.009kw（2） 滿載起升時(shí)液壓馬達(dá)輸出扭矩 式中減速器傳動(dòng)比； 鋼繩在卷筒上的卷繞層數(shù)。其余符號(hào)同以前式子。由于已知為大排量馬達(dá)，選用低速方案。因此不采用減速器，所以=1。又由已知卷筒鋼絲繩卷繞三層，故=3。把所有數(shù)值代入式子中得：=1004.845所選用的馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩為=1440，因?yàn)?，所以選用的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩符合要求。（3

32、） 計(jì)算液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和輸入油量根據(jù) 式中各符號(hào)同以前的式子。把數(shù)值代入式中得：=176.43 r/min計(jì)算馬達(dá)的輸入油量用下式式中液壓馬達(dá)的排量（ml/r）；液壓馬達(dá)容積效率。馬達(dá)的排量根據(jù)已知得=520 ml/r， 根據(jù)下式計(jì)算： 式中液壓馬達(dá)總效率；液壓馬達(dá)機(jī)械效率。根據(jù)表查得取0.85，取0.9。把數(shù)代入式中得：=0.95把所計(jì)算的數(shù)據(jù)代入式中得：=選用的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍為r/min，由于計(jì)算得=88.5 r/min，所以馬達(dá)的轉(zhuǎn)速符合要求。5.2 平衡閥的計(jì)算與選用5.2.1 平衡閥的功能簡(jiǎn)介 平衡閥用于液壓執(zhí)行元件承受物體重力的液壓系統(tǒng)。在物體下降時(shí)，重力形成動(dòng)力性負(fù)載，反驅(qū)動(dòng)液

33、壓執(zhí)行元件按重力方向或重力所形成的力矩方向運(yùn)動(dòng)，平衡閥在執(zhí)行元件的排油腔產(chǎn)生足夠的背壓，形成制動(dòng)力或制動(dòng)力矩，使執(zhí)行元件作勻速運(yùn)動(dòng)，以防止負(fù)載加速墜下。5.2.2 平衡閥的選用 根據(jù)已知的馬達(dá)的排量、工作壓力和計(jì)算所得的泵的流量選用型平衡閥，所代表的意義和閥的外型結(jié)構(gòu)見（圖5.1）和（圖5.2）。圖5.1 型號(hào)所代表的意義圖5.2 平衡閥的外型結(jié)構(gòu)1控制口；2監(jiān)測(cè)口；3法蘭固定螺釘；4蓋板；5可選擇的B孔；6標(biāo)牌；7O型圈第六章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選用6.1 制動(dòng)器的作用、特點(diǎn)及動(dòng)作方式 制動(dòng)器是用于機(jī)構(gòu)或機(jī)器減速或使其停止的裝置，有時(shí)也用作調(diào)節(jié)或者限制機(jī)構(gòu)或機(jī)器的運(yùn)動(dòng)速度，它是保證機(jī)構(gòu)或機(jī)器安全

34、正常工作的重要部件。 為了減小制動(dòng)力矩，縮小制動(dòng)器尺寸，通常將制動(dòng)器裝在機(jī)構(gòu)的高速軸上，或減速器的輸入軸上。 按所需應(yīng)用制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)的工作性質(zhì)和條件，對(duì)于起重機(jī)構(gòu)的起升和變幅機(jī)構(gòu)都必須采用長(zhǎng)閉式制動(dòng)器。卷?yè)P(yáng)機(jī)屬起重類機(jī)械的起升機(jī)構(gòu)由于工作需要，因此采用常閉式制動(dòng)器。 由于卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)用的場(chǎng)合和安裝制動(dòng)地點(diǎn)的空間受限因此選用盤式制動(dòng)器。盤式制動(dòng)器的工作原理是利用軸向壓力使圓盤或圓錐形摩擦表面壓緊，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。制動(dòng)輪軸不受彎曲。其優(yōu)點(diǎn)是：1 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，且可調(diào)范圍大，制動(dòng)平穩(wěn)可靠，動(dòng)作靈敏保養(yǎng)維修方便。2 頻繁制動(dòng)時(shí)，無(wú)沖擊。由于制動(dòng)襯塊（片）與制動(dòng)盤接觸面積小，制動(dòng)盤工作表面積大部分暴露在大氣中，散熱

35、能力強(qiáng)，特別是采用有通風(fēng)道的制動(dòng)盤，效果更顯著，而且制動(dòng)盤對(duì)制動(dòng)襯塊（片）無(wú)摩擦助勢(shì)作用，無(wú)塊式制動(dòng)器的熱衰退現(xiàn)象（由于溫升制動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降），從而得到穩(wěn)定的制動(dòng)性能。從安全的角度考慮，盤式制動(dòng)器是最合適的制動(dòng)器。3 防塵和防水性能好，制動(dòng)盤上的灰塵和水等污物易被制動(dòng)盤甩掉，當(dāng)浸水時(shí)制動(dòng)性能降低，出水后僅制動(dòng)一、二次就能很快恢復(fù)正常。4 制動(dòng)盤沿厚度方向變形量比制動(dòng)輪徑向變形量小的多，易實(shí)現(xiàn)小間隙和磨損后的制動(dòng)補(bǔ)償，腳踏式的踏板行程變化也較小。5 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，體積小、重量輕。其主要缺點(diǎn)有：制動(dòng)襯塊（片）的摩擦面積小，比壓大，對(duì)制動(dòng)襯塊（片）材質(zhì)要求較高，徑向（或軸向）尺寸稍大，價(jià)格也稍貴。制動(dòng)器按

36、動(dòng)作方式分為自動(dòng)作用式、操縱式和綜合式三種。常閉制動(dòng)器在彈簧推力作用下經(jīng)常處于制動(dòng)狀態(tài)，機(jī)構(gòu)工作時(shí)，用松閘裝置松閘或自動(dòng)通電松閘。本設(shè)計(jì)的卷?yè)P(yáng)機(jī)借于外形尺寸與價(jià)格方面原因采用自動(dòng)作用式制動(dòng)器。自動(dòng)作用式制動(dòng)器當(dāng)機(jī)構(gòu)斷電或油路切斷時(shí)，不依賴操作人員的意識(shí)彈簧使制動(dòng)器自動(dòng)抱閘；當(dāng)機(jī)構(gòu)通電或油路供油時(shí)，自動(dòng)松閘，自動(dòng)作用式制動(dòng)器保證機(jī)構(gòu)有更高的安全性。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩調(diào)定后基本不變，但用于載荷變化大的機(jī)構(gòu)時(shí)制動(dòng)欠平穩(wěn)。6.2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算6.2.1 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 制動(dòng)轉(zhuǎn)距應(yīng)滿足以下要求：式中制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩;制動(dòng)安全系數(shù)，與機(jī)構(gòu)重要程度和機(jī)構(gòu)工作級(jí)別有關(guān)；卷筒卷繞直徑（mm）。機(jī)械效率；其他各符號(hào)同以前

37、的式子。按表查得1.75，根據(jù)計(jì)算得 =208mm，把各數(shù)值代入到式子中得：=1430.45由此可知制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于1430.45。6.2.2 制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)選用1 選標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)盤根據(jù)主機(jī)的具體要求和盤式制動(dòng)器的類型按表選標(biāo)準(zhǔn)直徑和結(jié)構(gòu)形式的制動(dòng)盤。按工作情況選擇有通風(fēng)道的制動(dòng)盤。選取型號(hào)為：型直線通風(fēng)道制動(dòng)盤220外徑（mm）30厚度（mm）80軸孔直徑（mm）50輪轂長(zhǎng)度（mm）6.2.3 制動(dòng)盤有效摩擦直徑計(jì)算 根據(jù)配套主機(jī)的負(fù)載所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，校核制動(dòng)盤的有效摩擦直徑：式中制動(dòng)盤有效摩擦直徑（mm）；制動(dòng)塊的數(shù)目，一對(duì)時(shí)取2；A一個(gè)制動(dòng)襯塊（片）的設(shè)計(jì)面積（mm）；p制動(dòng)襯塊（片）的許用

38、比壓力；動(dòng)摩擦系數(shù)，根據(jù)摩擦材料選擇；K制動(dòng)安全系數(shù)。根據(jù)工作狀況選用摩擦材料為油浸石棉帶，脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑效果好，按表選取=0.1，p=0.6，K取1.5，由于制動(dòng)塊的數(shù)目有6對(duì)，所以Z取12，制動(dòng)片的設(shè)計(jì)面積按下式計(jì)算： 式中摩擦盤外徑（mm）；摩擦盤內(nèi)徑（mm）。按選用的標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)盤尺寸把數(shù)值代入式子得 =0.013。把所有數(shù)值代入式子，得：=90.76mm 6.2.4 制動(dòng)器散熱的驗(yàn)算當(dāng)制動(dòng)器摩擦面溫度過高時(shí)，摩擦系數(shù)降低，摩擦襯墊加速磨損，不能保持穩(wěn)定和需要的制動(dòng)力矩。制動(dòng)器的發(fā)熱驗(yàn)算在于檢驗(yàn)制動(dòng)器在最高許用溫度下散發(fā)的熱量是否大于制動(dòng)器產(chǎn)生的熱量，即式中制動(dòng)器每小時(shí)散發(fā)的熱量（J）；制動(dòng)

39、器每小時(shí)產(chǎn)生的熱量（J）。 1、制動(dòng)器每小時(shí)的散熱量 式中制動(dòng)輪（盤）制動(dòng)表面的輻射系數(shù)，可取光亮的鋼表面輻射系數(shù)，；制動(dòng)輪（盤）制動(dòng)表面以外的表面輻射系數(shù)，可取粗糙氧化的鋼表面輻射系數(shù)，；制動(dòng)輪（盤）制動(dòng)表面積減去制動(dòng)襯片的面積；制動(dòng)輪制動(dòng)表面積以外的表面積；制動(dòng)襯片的許用溫度（）；周圍環(huán)境溫度，一般取，高溫車間取；自然對(duì)流散熱系數(shù)，；扣除制動(dòng)襯片遮蓋后的制動(dòng)輪（盤）外露面積；機(jī)構(gòu)的接電持續(xù)率；、制動(dòng)輪（盤）各部分表面積的強(qiáng)迫散熱系數(shù)，與各部分表面積的圓周速度有關(guān)，；、相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)輪（盤）表面積；各部分散熱面積的圓周速度（m/s）。2 制動(dòng)器每小時(shí)的發(fā)熱量 起升機(jī)構(gòu)停止式制動(dòng)器每小時(shí)制動(dòng)的發(fā)

40、熱量 上升制動(dòng)時(shí)，由于物品和吊具的重量起制動(dòng)作用，制動(dòng)器的發(fā)熱量很小，通常忽略不計(jì)。 下降制動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)的全部動(dòng)能（包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量）和物品吊具減小的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為制動(dòng)器的發(fā)熱：式中換算到制動(dòng)輪軸的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（包括所有回轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)部分）；制動(dòng)輪軸在制動(dòng)開始時(shí)的角速度；P平均起升重量（N）；S下降制動(dòng)距離（m）；機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率；機(jī)構(gòu)每小時(shí)下降制動(dòng)次數(shù)；熱功當(dāng)量。把已知各量和從表中查得的各量代入式中，最后得：=170.435=156.768>驗(yàn)證發(fā)熱量合格。圖6.1 盤式制動(dòng)器制動(dòng)盤受力圖6.2.5 全盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)公式： 軸向推力 摩擦盤有效面直徑當(dāng)時(shí)，可取式中計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

41、 ；、摩擦面的外、內(nèi)半徑cm 全盤式??；軸向推力；摩擦副數(shù)目；摩擦系數(shù)。根據(jù)前面的計(jì)算=84mm，=56mm，所以取=7.47cm把數(shù)值代入前式得：=8.5KN根據(jù)所計(jì)算的軸向推力來(lái)取制動(dòng)所用的電磁鐵和彈簧。第七章 離合器的設(shè)計(jì)與選用7.1 離合器的功用、特點(diǎn)與分類離合器是一種通過各種操縱方式，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)或過載時(shí)控制傳遞轉(zhuǎn)矩大小的安全保

42、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

43、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)械操縱式多片圓盤摩擦離合器，屬摩擦式離合器。7.2 圓盤離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算7.2.1 離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 對(duì)于摩擦式離合器式中離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； 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)矩或接合過程中工作轉(zhuǎn)矩與慣性轉(zhuǎn)矩之和； 工作情況系數(shù)，其值與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的類型、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=1004.85，按表取，=1，=1.35，把數(shù)值代入式中得：=

44、930.4127.2.2 圓盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系圖7.1 圓盤摩擦片尺寸圖摩擦片內(nèi)徑套裝式 干式 濕式 式中為軸的直徑（mm）。由已知得=60mm，代入式中得=110mm摩擦面外徑把數(shù)據(jù)代入式中得=220mm摩擦片數(shù)目 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，對(duì)于每小時(shí)接合次數(shù)超過50次的濕式離合器，按表查。 摩擦系數(shù)；摩擦面的壓力 ；按表取0.91，按表查得=0.2，=，把以前計(jì)算的各值代入式中得：=5.45取z=6。7.2.3 摩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7.2）所示的摩擦盤為 式中A摩擦器的總摩擦面積 ；摩擦面數(shù)；、摩擦盤工作面

45、的內(nèi)、外半徑 mm；當(dāng)量摩擦半徑 mm 圖7.2 摩擦盤尺寸關(guān)系根據(jù)前面計(jì)算=92mm，=136mm，=15，把數(shù)值代入式中得：=82.5mm按表查得=0.2，=，把取的數(shù)據(jù)和計(jì)算的數(shù)據(jù)代入式中得：離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩通過計(jì)算得，由上式計(jì)算得摩擦轉(zhuǎn)矩。，因此，數(shù)據(jù)選用的合格。7.2.4 圓盤摩擦離合器壓力的計(jì)算 a摩擦面的壓緊力 式中m摩擦面對(duì)數(shù)，（為摩擦片數(shù)）。其他符號(hào)見以前式子。按前面計(jì)算得，=82.5mm，=0.2，m=6-1=5，把數(shù)據(jù)代入到式子中得：= b摩擦工作面的平均壓力 式中摩擦面的寬度 mm，。經(jīng)計(jì)算得，把各項(xiàng)數(shù)值代入式中得：0.32根據(jù)，因?yàn)椋孕ｒ?yàn)合格。 第八章 軸的設(shè)計(jì)軸

46、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。8.1 軸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。8.2 軸的工作能力的計(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

47、發(fā)生共振而破壞。1、求出軸上的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由于軸通過聯(lián)軸器和馬達(dá)直接相連，故 ，式中馬達(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： 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（圖5.1），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.分析如圖（8.2） 圖8.1 本設(shè)計(jì)軸的裝配方案 圖8.2軸的載荷分析圖3、初步確定軸的最小直徑根據(jù)式子式中扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （）；軸所受的扭矩（）軸的抗扭截面系數(shù)（）；軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；軸傳遞的功率（）；計(jì)算截面處軸的直徑（mm）；許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（）。由上式

48、得軸的直徑=根據(jù)軸的選用材料查表得=，把數(shù)據(jù)代入式中得=52.47mm當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，對(duì)于直徑的軸如有多個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大為，故=59.03mm。輸出軸的最小直徑顯然是安裝離合器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與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=60mm。5、校核軸的強(qiáng)度按下式計(jì)算式中軸的計(jì)算應(yīng)力（）； M軸所受的彎矩（）； T軸所受的扭矩（）； W軸的抗彎截面系數(shù)（）； 折合系數(shù)； 對(duì)稱循環(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，由下式計(jì)算：圖8.3 抗彎、抗扭計(jì)算截面圖軸的

49、抗彎截面系數(shù)依照（圖8.3）按下式計(jì)算：把數(shù)帶入式中計(jì)算得： 其中b=18，t=5.6 =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： 根據(jù)軸的材料按表選=255。因此，故安全。8.3 軸的結(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。8.3.1 擬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，分析比較后選定。本設(shè)計(jì)的方案如（圖8.1）。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、多盤式摩擦制動(dòng)器按從左到右方向裝配。8.3.2 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 （1）按照