崔建華1建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)

1、摘 要是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合井架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來(lái)提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)，本次設(shè)計(jì)的5噸電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)、連軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒、導(dǎo)向滑輪、起升滑輪組、吊鉤等組成。本次設(shè)計(jì)的步驟是從鋼絲繩開(kāi)始入手，然后依次對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒、卷筒心軸、電動(dòng)機(jī)、減速器齒輪、減速器軸、制動(dòng)器、聯(lián)軸器以及卷筒機(jī)的導(dǎo)向滑輪設(shè)計(jì)與選取。其中卷筒、卷筒軸、卷筒轂、減速器的設(shè)計(jì)最為主要，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)做了介紹，其余部分有得只是略作分析。本次設(shè)計(jì)的卷筒機(jī)由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、對(duì)作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以應(yīng)用于冶金起重、建筑、水利作業(yè)等方面，但是此次設(shè)計(jì)的卷筒

2、機(jī)主要運(yùn)用于用于5噸橋式吊車起升機(jī)構(gòu)。提升重物是卷?yè)P(yáng)機(jī)的一種主要功能，各類卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。關(guān)鍵詞：卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷筒，卷筒軸，減速器AbstractAlso known the hoist another name is winch. Vertical lifting transport machinery is an important component of the tie in with the derrick, mast, pulley blocks, and auxiliary equipment, used to enhance the materials, in

3、stallation of equipment operations, from human or mechanical power-driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple tractor Lifting heavy objects. Two types of the hoist are manual and electric two kinds. and Now to the main electric winch

4、. The design of the 5-ton electric hoist motor contions electromotor 、coupling、arrester、retarder、drum、boom sheave 、a system of pulleys set、hook, etc.This design of hoist is start from the wire rope, and next then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes,

5、 couplings and pulley drum machine-oriented design and selection. On drum, drum shaft, drum hub, most major reducer design, the design are focus introduced, and the rest is just a little something for analysis.The design of the drum machine because of its simple structure, handling the installation

6、of a flexible, convenient operation, simple maintenance, and operating environment features such as adaptability, can be applied to lifting metallurgical, construction, operations and other water conservancy, but the design mainly applied to the drum machine for 5-ton overhead crane hoisting mechani

7、sm. Heavy winch upgrade is one of the main functions of the design of various types of winches are based on based on this request.KEY WORDS: hoist；drum; drum shaft; re1 緒論1.1建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的概述隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械將會(huì)越來(lái)越取代人力，這也是機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展的后果，在機(jī)械的發(fā)展歷史中，新機(jī)械的發(fā)明有著舉足輕重的作用。但是，那些很久以前就被利用生產(chǎn)并一直延續(xù)到今天的機(jī)械，更是起著不可替代的作用，卷?yè)P(yáng)機(jī)就是一例。卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展就像其他

8、機(jī)械一樣，從開(kāi)始的簡(jiǎn)單到現(xiàn)在的復(fù)雜，從以前的機(jī)械動(dòng)力到現(xiàn)在的電力動(dòng)力，從以前的人工操作到現(xiàn)在的電腦操作甚至智能操作。卷?yè)P(yáng)機(jī)又稱絞車，是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合井架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來(lái)提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、使用成本低、對(duì)作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金起重、建筑、水利作業(yè)等方面。本設(shè)計(jì)就傳統(tǒng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)說(shuō)起，一直到現(xiàn)在以及將來(lái)的發(fā)展。卷?yè)P(yáng)機(jī)是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合井（門）架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來(lái)提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、使用成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 提

9、升重物是卷?yè)P(yáng)機(jī)的一種主要功能，所以各類卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷?yè)P(yáng)機(jī)的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且靈活性較差，故一般中小型工程仍然廣泛應(yīng)用卷?yè)P(yáng)機(jī)，汽車吊雖然靈活方便，但也因?yàn)槌杀咎?，而不能在工程中廣泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷?yè)P(yáng)機(jī)承擔(dān)的。卷?yè)P(yáng)機(jī)除在工程、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、建筑、化工、水電、農(nóng)業(yè)、軍事及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用。1.2建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展 國(guó)內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)概況我國(guó)在很久以前的古代，就知道采用轱轆等來(lái)提升重物，以減輕體力勞動(dòng)的強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。但由于舊中國(guó)工業(yè)落后，勞動(dòng)力便宜，所以在

10、建筑業(yè)中的物料提升大都是靠工人肩挑背扛，而卷?yè)P(yáng)機(jī)只有在一些大型建筑企業(yè)中才被使用，應(yīng)用很少，而且所使用的卷?yè)P(yáng)機(jī)也均為國(guó)外生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)基本上沒(méi)有生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家。我國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)是在20世紀(jì)50年代初，為滿足恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的需要和第一個(gè)五年計(jì)劃建筑的需要，卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽(yáng)國(guó)泰機(jī)器廠（阜新礦山機(jī)械廠前身）等成批仿制了兩種卷?yè)P(yáng)機(jī)，一種為日本的JIS8001型動(dòng)力卷?yè)P(yáng)機(jī)，它是一種原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)型式是開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)，雙椎體摩擦離合器，操作為手板腳踩的快速卷?yè)P(yáng)機(jī)；另一種是按蘇聯(lián)圖紙制造的1011型和1012型普通蝸桿傳動(dòng)、電控慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)。由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力不高，卷?yè)P(yáng)機(jī)的需求量亦不多，故這段時(shí)

11、間國(guó)內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)主要是仿制。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，到了60年代，卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和使用越來(lái)越多。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，主要由阜新礦山機(jī)械廠、天津卷?yè)P(yáng)機(jī)廠等組成了卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)組織。先后試制了0.5T、1T、3T電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，但由于對(duì)當(dāng)時(shí)各廠家的生產(chǎn)能力估計(jì)不足，無(wú)法推從70年代起，我國(guó)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。當(dāng)時(shí)第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了JB926-74建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)和JB1803-76建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)技術(shù)條件兩個(gè)部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)規(guī)劃給常德建筑機(jī)械研究所領(lǐng)導(dǎo)。隨著標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使得各廠家相繼生產(chǎn)了20T和32T卷?yè)P(yáng)機(jī)，滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。到了80年代，中國(guó)實(shí)行改革開(kāi)發(fā)，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到了

12、大發(fā)展，基本建設(shè)任務(wù)增加，使得對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)的需求大量增加，國(guó)家頒布了GB1955-80建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)、JJ3-83建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范。隨著生產(chǎn)需要的變革，卷?yè)P(yáng)機(jī)的種類越來(lái)越多，逐漸開(kāi)發(fā)了如高速卷?yè)P(yáng)機(jī)、變速卷?yè)P(yáng)機(jī)、自動(dòng)限位卷?yè)P(yáng)機(jī)等新產(chǎn)品，以及諧波傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、圓弧齒齒輪傳動(dòng)、圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)等具有新型傳動(dòng)型式的卷?yè)P(yáng)機(jī)。為使卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)滿足日益增加的需求和解決中小廠家設(shè)計(jì)力量薄弱的情況，1988年卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)組織了卷?yè)P(yáng)機(jī)系列設(shè)計(jì)組，對(duì)單筒快速建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)起重質(zhì)量從0.5T到2.5T的機(jī)型進(jìn)行了系列設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)分為兩種，一種為基本型（電控卷?yè)P(yáng)機(jī)），一種為溜放型（手控卷?yè)P(yáng)機(jī)）。到了90年代中旬由沈陽(yáng)國(guó)泰

13、礦山機(jī)械廠試制了10馬力（7.5KW）的單筒卷?yè)P(yáng)機(jī)，這事我國(guó)生產(chǎn)的第一臺(tái)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)，到目前我國(guó)的卷?yè)P(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家不下200家，從業(yè)人員達(dá)10萬(wàn)，年產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)8萬(wàn)多臺(tái)。發(fā)展到目前為止，卷?yè)P(yáng)機(jī)的產(chǎn)品已經(jīng)從0.5-32T十個(gè)噸級(jí)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。其中0.5-3T的卷?yè)P(yáng)機(jī)多用于建筑施工工地，5T以上的卷?yè)P(yáng)機(jī)用于水電堤壩，港口貨場(chǎng)，林區(qū)拖曳及船舶打撈等工作。我國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)按國(guó)家系列標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。生產(chǎn)量較多的是較小噸位的卷?yè)P(yáng)機(jī)，建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)一般對(duì)噸位要求為0.5-5噸的范圍內(nèi)，起重一頓的建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)產(chǎn)量最多，約占整個(gè)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)產(chǎn)量的三分之一。、國(guó)外卷?yè)P(yáng)機(jī)概況國(guó)外卷?yè)P(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用較為廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家中，雖然工業(yè)水平

14、先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷?yè)P(yáng)機(jī)這樣的行之有效的簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備。下面介紹幾個(gè)國(guó)家卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展歷程。a.美國(guó)美國(guó)生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家有近百家，主要有貝波國(guó)際有限公司、哲恩有限公司等。貝波成立于1919年，主要產(chǎn)品有：氣動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)，防爆拖式啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，駁船卷?yè)P(yáng)機(jī)，電動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)，電動(dòng)葫蘆，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)，水平卷?yè)P(yáng)機(jī)，手動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)，棘輪牽引器，空中調(diào)運(yùn)車等產(chǎn)品。哲恩有限公司是美國(guó)較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，提升機(jī)械及起重機(jī)。手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要品種有：直齒傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、蝸桿傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)；電工卷?yè)P(yáng)機(jī)品種有：蝸桿傳動(dòng)系直

15、齒齒輪傳動(dòng)系列、渦輪蝸桿傳動(dòng)組合系列、直接驅(qū)動(dòng)系列、鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)系列等等。b.日本日本明治30年開(kāi)始制造和使用卷?yè)P(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷役機(jī)械研究所合計(jì)，1970-1975年間卷?yè)P(yáng)機(jī)的產(chǎn)量增加了62.5%。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械合計(jì)月報(bào)載，僅1977年單純土建卷?yè)P(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)12萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值100億日元。日本卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部門、荷役機(jī)械技術(shù)委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)藤鋼機(jī)南星、越野總業(yè)、益浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多家。主要產(chǎn)品有：動(dòng)力卷?yè)P(yáng)機(jī)，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，大型電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。(1).動(dòng)力卷?yè)P(yáng)機(jī) 分BF、MF、DF三種型式。功率為3.744KW，鋼絲繩拉力從588044100N，有18個(gè)規(guī)格。BF型是V型帶

16、傳動(dòng)，MF型是單筒開(kāi)始齒輪傳動(dòng)，DF型是雙筒開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合器操縱，因而操作簡(jiǎn)便，以調(diào)整。鼓型離合器采用單椎體式，摩擦材料采用帶型樹(shù)脂。(2).電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)為KW型，功率為3.711KW，拉力6000142100N，四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：全封閉內(nèi)齒輪傳動(dòng)；電動(dòng)機(jī)在一端，減速器、制動(dòng)器和操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置；按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點(diǎn)是卷筒可纏繞89層，容繩量大，適于高層建筑使用。(3).大型電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 主要用于提升大型重物或設(shè)備，可兩檔機(jī)械變速，設(shè)有電磁鐵制動(dòng)器、手制動(dòng)器和棘輪停止器，以確保安全。

17、c.法國(guó)法國(guó)生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家很多，其中包騰公司就是生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要廠家之一。包騰公司主要生產(chǎn)KUSW系列卷?yè)P(yáng)機(jī)、LMD系列卷?yè)P(yáng)機(jī)、PC系列卷?yè)P(yáng)機(jī)和RCS系列卷?yè)P(yáng)機(jī)。KUSW型卷?yè)P(yáng)機(jī)輕巧緊湊，效率高，安全可靠，可遙控操作。這種卷?yè)P(yáng)機(jī)能夠比較理想的與各種建筑機(jī)械配套。LMD型卷?yè)P(yáng)機(jī)可兩檔變速，采用液壓控制。液壓系統(tǒng)可同時(shí)控制兩個(gè)機(jī)械制動(dòng)器。LMD型卷?yè)P(yáng)機(jī)綜合了電氣技術(shù)和液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，性能比較好。PC型卷?yè)P(yáng)機(jī)是三速電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，遠(yuǎn)距離遙控操作，空載高速下降，提高了生產(chǎn)效率。電控齒輪換擋（采用了延時(shí)繼電器），起吊位置精確，運(yùn)動(dòng)緩和，傳動(dòng)件在油池里工作，停車緩慢，避免磨損電磁剎車。RCS型卷?yè)P(yáng)機(jī)可五檔變

18、速，三個(gè)低速擋和兩個(gè)高速擋。由兩個(gè)獨(dú)立的裝有電磁剎車系統(tǒng)的提升電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直齒減速器，用錐齒輪帶動(dòng)卷筒。其他國(guó)家，如俄羅斯、英國(guó)、挪威、瑞典、加拿大、德國(guó)等也都生產(chǎn)著不同用途的各種型號(hào)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。、國(guó)外卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)a.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(jìn)了大型卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展。b.采用先進(jìn)電子技術(shù)：為了實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的自動(dòng)控制和遙控，國(guó)外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù)。對(duì)大型卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對(duì)安全可靠。c.發(fā)展手提式卷?yè)P(yáng)機(jī)：為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國(guó)外大力發(fā)展小型手提式卷?yè)P(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷?yè)P(yáng)機(jī)，工作電壓為12

19、v，質(zhì)量為7.7-15.4kg，拉力為3336-13344N。d.無(wú)動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī) ：歐美借助汽車動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有一筒1.3建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)本設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)有：額定起升重量： 5噸起升高度： 14米起升速度： 12米/分卷?yè)P(yáng)機(jī)用途： 用于5噸橋式吊車起升機(jī)構(gòu)工作條件： 頻繁啟動(dòng) 粉塵量大設(shè)計(jì)的主要要求：本設(shè)計(jì)為有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)；電動(dòng)機(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接；起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須采用常閉式的；制動(dòng)力矩應(yīng)保證有足夠的制動(dòng)安全系數(shù)。2 卷?yè)P(yáng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)概述2.1電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)由于操作方法不同，其結(jié)構(gòu)相差很大。我們將其分為電控卷?yè)P(yáng)機(jī)和溜放型卷?yè)P(yáng)機(jī)兩類。 電控

20、卷?yè)P(yáng)機(jī)此類卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)通電或斷電以實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作或制動(dòng)。物料的提升或下降由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單方便。其制動(dòng)型式主要有電磁鐵制動(dòng)器和錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)兩類，下面就這兩種制動(dòng)型式卷?yè)P(yáng)機(jī)的常見(jiàn)類型作介紹。此類卷?yè)P(yáng)機(jī)大多是單卷筒的。 帶有電磁鐵制動(dòng)器的卷?yè)P(yáng)機(jī)a. 圓柱齒輪減速器快速卷?yè)P(yáng)機(jī)，如圖2.1。1電動(dòng)機(jī) 2聯(lián)軸器 3制動(dòng)器 4減速器5聯(lián)軸器 6卷筒 7底座 8支架 圓柱齒輪減速器快速卷?yè)P(yáng)機(jī)簡(jiǎn)圖b. 蝸桿減速器慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)。c. 圓柱齒輪減速器加開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，如圖2.2。 1電動(dòng)機(jī) 2聯(lián)軸器 3制動(dòng)器4減速器 5開(kāi)式齒輪傳動(dòng)6卷筒 d. 蝸桿減速器加開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。對(duì)一些起重量大

21、的卷?yè)P(yáng)機(jī)，為使鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上排列整齊，需要安裝排繩器。按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力F120 KN的卷?yè)P(yáng)機(jī)上，均應(yīng)安裝排繩器。 采用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī) 此類卷?yè)P(yáng)機(jī)利用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)本身所具有的制動(dòng)性能來(lái)實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的制動(dòng)。由于錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)是靠轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)或松開(kāi)的，可省略單獨(dú)的制動(dòng)器，在結(jié)構(gòu)上就要求電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)間能做軸向相對(duì)移動(dòng)。一般，軸向移動(dòng)是通過(guò)可移式聯(lián)軸器把電動(dòng)機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于此類卷?yè)P(yáng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)軸線與卷筒軸線為同軸，故習(xí)慣上把這類卷?yè)P(yáng)機(jī)叫做一字型結(jié)構(gòu)卷?yè)P(yáng)機(jī)。根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的不同，其可分為：a. 定軸輪系傳動(dòng) 這是1988年行業(yè)組織的系列設(shè)計(jì)中的一種機(jī)型。

22、 b. 漸開(kāi)線圓柱齒輪行星傳動(dòng) 常見(jiàn)的有封閉型2KH型行星輪系和3K型行星輪系傳動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。 c. 接線針輪傳動(dòng) 由于擺線針輪傳動(dòng)一級(jí)減速的減速比比較大，故采用一級(jí)減速即可。這種傳動(dòng)可把傳動(dòng)系統(tǒng)放在卷筒里面，可減小卷?yè)P(yáng)機(jī)體積。 d. 少齒差行星傳動(dòng) 少齒差傳動(dòng)可得到大的傳動(dòng)比，并可把傳動(dòng)系統(tǒng)放在卷筒內(nèi)，使結(jié)構(gòu)緊湊。 上述擺線針輪行星傳動(dòng)和少齒差行星傳動(dòng)的輸出機(jī)構(gòu)是很重要的一環(huán)，可實(shí)現(xiàn)偏心輸出的機(jī)構(gòu)有很多，但考慮到加工和效率的原因，目前采用較多的是銷軸式，但其加工精度及熱處理要求較高，卷?yè)P(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家比較難以達(dá)到。所以有的廠家采用了零齒差傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)，其設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，但加工較為容易，效果亦不錯(cuò)。e

23、. 諧波傳動(dòng) 此傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，嚙合齒數(shù)多，所以承載能力大，故其體積、質(zhì)量可更小。但其柔輪的要求較高，生產(chǎn)較為困難。f. 活齒行星傳動(dòng) 又叫頂桿蠕動(dòng)傳動(dòng)，它的加工相對(duì)比較方便。 溜放型卷?yè)P(yáng)機(jī) 此類卷?yè)P(yáng)機(jī)提升重物的下降不是利用電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)而是靠置物的重力下降，并帶動(dòng)卷簡(jiǎn)反轉(zhuǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。要在電動(dòng)機(jī)和卷筒之間實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接或分離，通常采用離臺(tái)器或差動(dòng)輪系。由于電動(dòng)機(jī)和卷筒可分可合，因此卷筒的數(shù)目可以增多，而各卷筒又可各自完成自己的運(yùn)動(dòng)，則此類卷?yè)P(yáng)機(jī)可設(shè)計(jì)成單卷筒、雙卷筒和多卷筒的型式。為保證各卷筒的運(yùn)動(dòng)或停止，其離合和制動(dòng)裝置都直接安裝在卷筒上。2.2 起升機(jī)構(gòu)的組成及型式 起升機(jī)構(gòu)的組

24、成起升機(jī)構(gòu)是使重物作升降運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它是任何起重機(jī)必不可少和最主要最基本的機(jī)構(gòu)。此次設(shè)計(jì)的電動(dòng)5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)、連軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒、導(dǎo)向滑輪、起升滑輪組、釣鉤等組成，其各方面的機(jī)構(gòu)分布可以參考如下圖2.3所示。圖2-3 起升機(jī)構(gòu)示意圖電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，制動(dòng)器松開(kāi)，通過(guò)帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器高速軸，經(jīng)減速器減速后由低速軸帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，使鋼絲繩在卷筒上繞進(jìn)或放出，從而使重物起升或下降。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠制動(dòng)器將高速軸的制動(dòng)輪剎住，使懸吊的重物停止在空中。 根據(jù)需要起升機(jī)構(gòu)上還可裝設(shè)各種輔助裝置，如起重量限制器、起升高度限位器、速度限制器和鋼絲繩作多層卷繞時(shí)，使鋼絲繩順序排列

25、在卷筒上的排繩裝置等。 起升機(jī)構(gòu)的典型傳動(dòng)型式 在電動(dòng)機(jī)與卷筒之間通常采用效率較高的起重用標(biāo)準(zhǔn)兩級(jí)減速器。要求低速時(shí)可采用三級(jí)大傳動(dòng)比減速器。為便于安裝，在電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間常采用具有補(bǔ)償性能的彈性柱銷連軸器或齒輪連軸器。前者構(gòu)造簡(jiǎn)單并能起緩沖作用，但彈性橡膠圈的使用壽命不長(zhǎng)；后者堅(jiān)固耐用，應(yīng)用最廣。齒輪連軸器的壽命與安裝質(zhì)量有關(guān)，并且需要經(jīng)常潤(rùn)滑。 一般制動(dòng)器都安裝在高速軸上，這樣所需要的制動(dòng)力矩小，相應(yīng)的制動(dòng)器尺寸小，重量輕。經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一半兼作制動(dòng)輪。帶制動(dòng)輪的半體應(yīng)安裝在減速器高速軸上。這樣，即使聯(lián)軸器被損壞，制動(dòng)器仍可把卷筒制動(dòng)住，以確保機(jī)構(gòu)的安全。 起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須采用常閉

26、式的。制動(dòng)力矩應(yīng)保證有足夠的制動(dòng)安全系數(shù)。在重要的起升機(jī)構(gòu)中有時(shí)設(shè)兩個(gè)制動(dòng)器，而第二個(gè)制動(dòng)器可安裝在減速器高速軸的令一伸出端或裝設(shè)在電動(dòng)機(jī)的尾部出軸上。 為使機(jī)構(gòu)布置方便并增大補(bǔ)償能力，在電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間可用浮動(dòng)軸連接，浮動(dòng)軸的兩端為半齒輪連軸器。 由于卷筒與減速器低速軸之間的連接型式很多。本卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒與低速軸的連接為帶齒輪接盤的結(jié)構(gòu)型式，卷筒軸左端用自位軸承支撐于減速器輸出軸的內(nèi)腔軸承座中，低速軸的外緣制成外齒輪，它與固定在卷筒上的帶內(nèi)齒輪的接盤相嚙合，形成一個(gè)齒輪連軸器傳遞扭矩，并可以補(bǔ)償一定的安裝誤差。在齒輪聯(lián)軸器外側(cè)，即靠近減速器的一側(cè)裝有剖分式密封蓋，以防止聯(lián)軸器內(nèi)的潤(rùn)滑油流出來(lái)

27、和外面的灰塵進(jìn)入。這種連接型式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，軸向尺寸小，分組性好，能補(bǔ)償減速器與卷筒軸之間的安裝誤差。如下圖2.4。圖 2.4 用齒輪接盤連接型式卷筒的直徑一般盡量選用允許的較小值，因?yàn)殡S著卷筒直徑的增加，扭矩和減速傳動(dòng)比也增大，引起整個(gè)機(jī)構(gòu)龐大。但在起升高度較大時(shí)，往往用增大卷筒直徑的方法以減小其長(zhǎng)度。 滑輪組型式（單聯(lián)或雙聯(lián)）和它的倍率對(duì)起升機(jī)構(gòu)的尺寸也有很大的影響。在橋式起重機(jī)中采用雙聯(lián)滑輪組，一方面使卷筒兩支撐上的受力不變，也就是使運(yùn)行小車兩邊的軌道輪壓不變，這對(duì)橋架和小車車架受力使有利的；另一方面是使重物在起升過(guò)程中不作橫向移動(dòng)。但由于雙聯(lián)滑輪組的倍率比單聯(lián)滑輪組小一倍，起升機(jī)構(gòu)

28、的傳動(dòng)比也需要增大一倍，這就使機(jī)構(gòu)尺寸增大，所以其他的起重機(jī)采用單聯(lián)滑輪組，此次設(shè)計(jì)的是5噸橋式起重機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，因此選用雙聯(lián)滑輪組，如下圖2.5。 1、動(dòng)滑輪 2、定滑輪 3、卷筒圖 2.5 雙聯(lián)滑輪組滑輪組的倍率的確定對(duì)鋼絲繩的拉力、卷筒直徑與長(zhǎng)度、減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比以及機(jī)構(gòu)的總體尺寸有很大的影響。大起重量采用較大的倍率，可避免采用過(guò)粗的鋼絲繩。有時(shí)在采用較大的滑輪組倍率的同時(shí)相應(yīng)的降低了起升速度的方式來(lái)提高起重量，可以使起升機(jī)構(gòu)達(dá)到通用性，即將同一起升機(jī)構(gòu)用于不同的起重量，這是在系列設(shè)計(jì)時(shí)常采用的方法。 起升機(jī)構(gòu)計(jì)算是在給定了設(shè)計(jì)參數(shù)，并將布置方案確定后進(jìn)行的，通過(guò)計(jì)算選用機(jī)構(gòu)中所需要的標(biāo)準(zhǔn)

29、零部件，如電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器和聯(lián)軸器等。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)零部件需進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。此卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)提升載荷5噸，主要用于煉鋼廠5噸橋式起重機(jī)上，本卷?yè)P(yáng)機(jī)是利用煉鋼廠現(xiàn)有設(shè)備和材料拼湊而成，因此與標(biāo)準(zhǔn)的5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)略有不同。3 卷?yè)P(yáng)機(jī)主題零件設(shè)計(jì)3.1 鋼絲繩的選擇卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩升降、牽引重物，工作時(shí)鋼絲繩所受應(yīng)力十分復(fù)雜，加之對(duì)外界影響因素比較敏感，一旦失效，后果十分嚴(yán)重，因此，應(yīng)特別重視鋼絲繩的合理選擇與使用。 鋼絲繩的種類和構(gòu)造鋼絲繩的種類根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為： a點(diǎn)接觸鋼絲繩 點(diǎn)接觸鋼絲繩繩股中各層鋼絲直徑均相同，而內(nèi)外各層鋼絲的節(jié)距不同因而相互交叉形成點(diǎn)接觸。其特點(diǎn)是

30、接觸應(yīng)力高表面粗糙，鋼絲易折斷，使用壽命低。但制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。在實(shí)際中常發(fā)現(xiàn)這種鋼絲繩在受拉、尤其是受彎時(shí)由于鋼絲間的點(diǎn)接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生嚴(yán)重壓痕，由此導(dǎo)致鋼絲疲勞斷裂而使鋼絲繩過(guò)早報(bào)廢。b線接觸鋼絲繩 線接觸鋼絲繩繩股由不同直徑的鋼絲統(tǒng)制而成，每一層鋼絲的節(jié)距相等，由于外層鋼絲位于內(nèi)層鋼絲之間的溝槽內(nèi)，因此內(nèi)外層鋼絲間形成線接觸。這種鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲雖承受比外層鋼絲稍大的應(yīng)力，但它避免了應(yīng)力集中，消除了鋼絲在接觸處的二次彎曲現(xiàn)象，減少了鋼絲間的摩擦阻力。使鋼絲繩在彎曲上有較大的自由度，從而顯著提高了抗疲勞強(qiáng)度，其壽命通常高于點(diǎn)接觸鋼絲繩。由于線接觸鋼絲繩比點(diǎn)接觸鋼絲繩的有效鋼絲

31、總面積大，因而承載能力高。如果在破斷拉力相同的情況下選用線接觸鋼絲繩，可以采用較小的滑輪和卷筒直徑，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸減小。卷?xiàng)顧C(jī)應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。 鋼絲繩直徑的選擇 卷?yè)P(yáng)機(jī)系多層纏繞鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡(jiǎn)化計(jì)算，鋼絲繩選擇多采用安全系數(shù)法，這是種靜力計(jì)算方法。 鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計(jì)算： （3.1）式中整條鋼絲繩的破斷拉力，N；卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別規(guī)定的最小安全系數(shù)；鋼絲繩的額定拉力，N；設(shè)計(jì)時(shí)，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(guó)家，對(duì)鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國(guó)際標(biāo)

32、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(jì)算的最小直徑 （3.2）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(lái)確定；c鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前，卷?yè)P(yáng)機(jī)還沒(méi)有此系數(shù)的具體規(guī)定。該設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)額定載荷5噸，采用雙聯(lián)滑輪起重滑輪組，所以每根承受載荷FmaxF總 1.25× N （3.3）該卷?yè)P(yáng)機(jī)用于冶金行業(yè)鑄造用，所以工作級(jí)別為M7，鋼繩系數(shù)選擇c0.123。 13.78 mm （3.4） 所以鋼絲繩選擇d=14 mm。按鋼

33、絲繩所在機(jī)構(gòu)工作級(jí)別來(lái)選鋼絲繩直徑時(shí)，所選的鋼絲繩拉斷力應(yīng)滿足下式： F0 n Fmax （3.5）式中 F0所選用鋼絲繩最小拉斷力，N； n安全系數(shù)，查手冊(cè)選n=7所以 F07×1.25×=87.5 kN （3.6）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99.225 kN（本設(shè)計(jì)中鋼絲繩不接觸高溫，橫向壓力較小，選用纖維芯鋼絲繩）鋼絲繩型號(hào)選擇：鋼絲繩6×19（a）類14NATFC1470ZS10279.5 鋼絲繩的使用 鋼絲繩在工作時(shí)卷繞進(jìn)出滑輪和卷筒，除產(chǎn)生拉應(yīng)力

34、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(shí)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(shí)，外層鋼絲由于疲勞和磨損首先開(kāi)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(huì)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(shí)際使用壽命的長(zhǎng)短，在很大程度上取決于鋼絲繩在使用中的維護(hù)和保養(yǎng)及與相關(guān)機(jī)件的合理配置?？蓮囊韵聨追矫婵紤]該問(wèn)題： a. 滑輪和卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值大小對(duì)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(jiǎn)直徑對(duì)鋼絲繩的壽命是有利的。故設(shè)計(jì)中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最

35、小比值（D/d），與卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作級(jí)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。 b. 決定滑輪繩槽尺寸時(shí)，必須考慮鋼絲繩直徑較公稱直徑有68的過(guò)盈量這一事實(shí)。過(guò)小的繩槽直徑會(huì)使鋼絲繩受到過(guò)度擠壓而提前斷絲，繩槽尺寸過(guò)大，又會(huì)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。 c. 滑輪與卷筒的材料太硬，對(duì)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。 d. 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(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命，鋼絲繩在卷筒及繩輪上的偏角必須保持在一定的限度之

36、內(nèi)，一般在0.52之間。 e. 良好的周期性潤(rùn)滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項(xiàng)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(rùn)滑油和濾青質(zhì)化合物。目前我國(guó)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(rùn)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(rùn)滑劑。 f. 在室外、潤(rùn)濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。 g. 經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機(jī)件摩擦，重新更換新繩時(shí)必須核對(duì)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(wèn)題及時(shí)解決。鋼絲繩的報(bào)廢處理，可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相資料。3.2 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定卷筒尺寸的由已知起升速度、

37、起升高度和鋼絲繩的尺寸來(lái)確定。卷筒用來(lái)卷繞鋼絲繩，把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并把原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樗枰闹本€運(yùn)動(dòng)。卷筒通常是中空的圓柱形，特殊要求的卷筒也有做成圓錐或曲線形的。 卷筒的分類 按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重機(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計(jì)采用單層繞。 卷筒繩槽的確定卷筒繩槽槽底半徑R，槽深c 槽的節(jié)矩t 其尺寸關(guān)系為： R=（0.540.6）d（d 為鋼絲繩直徑） （3.7）繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽： =（0.250.4）d （3.8）深槽： =（0.60.9

38、）d （3.9）繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽： d（24） （3.10）深槽： d（68） （3.11）卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有在使用過(guò)程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用14 mm， R=（0.540.6）d=7.568.4 mm 取R=8 mm （3.12）c=（0.250.4）d =3.55.6 mm 取c=4 mm （3.13） 所以 td（24）=16 mm 卷筒的設(shè)計(jì)卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來(lái)分有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計(jì)卷筒采用內(nèi)齒輪嚙合式。如圖3.1。圖 3.1 內(nèi)齒嚙合式卷 卷筒的設(shè)

39、計(jì)主要尺寸有節(jié)徑 、卷筒長(zhǎng)度 L 、卷筒壁厚 。 卷筒節(jié)徑 設(shè)計(jì)卷筒的節(jié)徑即卷筒的卷繞直徑，由設(shè)計(jì)知不能小于下式： （3.14）式中 按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒最小直徑，mm； h 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境級(jí)別為，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)h=28 mm; d 鋼絲繩的直徑,mm。按式計(jì)算： 392 mm所以選取=400 mm （3.15） 卷筒的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)滑輪組，如圖3.2圖3.2 雙聯(lián)滑輪組卷筒的長(zhǎng)度 （3.16）式中 卷筒總長(zhǎng)度，mm； 繩槽部分長(zhǎng)度，其計(jì)算公式為： （3.17）其中 最大起升高度，mm； 滑輪組倍率； 卷筒卷繞直徑，mm； 繩槽節(jié)矩，mm； 附加安

40、全圈數(shù)，使鋼絲繩端受力減小，便于固定，通常取n1.53圈； 固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度，一般取3t，mm； 兩端的邊緣長(zhǎng)度（包括凸臺(tái)在內(nèi)），根據(jù)卷筒結(jié)構(gòu)而定，mm；卷筒中間無(wú)繩槽部分長(zhǎng)度，由鋼絲繩的允許偏斜角和卷筒軸到動(dòng)滑輪軸的最小距離決定。對(duì)于有螺旋槽的單層繞卷筒，鋼絲繩允許偏斜度通常為1：10，可知選取100 mm。 =380 mm。3t=48 mm所以 996 mm。選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長(zhǎng)度為1000 mm 卷筒壁厚設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)為了延長(zhǎng)鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒，對(duì)于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于鑄鐵筒壁 mm （3.18）根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12 mm，

41、所以15mm所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t16 mm、槽底半徑4 mm、卷筒節(jié)距400 mm、卷筒長(zhǎng)度L=1000 mm、卷筒壁厚 mm。 卷筒強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn)卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，特殊需要時(shí)可采用ZG230-450、ZG270-500鑄鋼或Q235-A焊接制造。本設(shè)計(jì)的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇HT200的鑄鐵制造。一般卷筒壁厚相對(duì)于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計(jì)，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。當(dāng)3時(shí)彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過(guò)壓應(yīng)力10%,所以當(dāng)3時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。本設(shè)計(jì)中L=1000 m

42、m D=400 mm，符合3的要求，所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時(shí)，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來(lái)計(jì)算：=A （3.19）其中 為鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力，MPa； 為鋼絲繩最大拉力，N； 為卷筒壁厚，mm； A 為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取A=0.75 為許用壓力，對(duì)于鑄鐵= 為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限所以 =A39 MPa查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知195MPa，所以39MPa。所以 經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算，卷筒抗壓強(qiáng)度符合要求。3.3 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算卷筒軸是支持卷?yè)P(yáng)機(jī)正常工作的重要零件，合理設(shè)計(jì)與計(jì)算卷筒軸對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)性能至關(guān)重要。 卷筒軸的受力計(jì)算及工作應(yīng)力計(jì)算常用的卷筒軸分軸固定式軸轉(zhuǎn)動(dòng)式（如圖3.3）兩種情況

43、。卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒工作時(shí)，鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的位置是變化的。鋼絲繩拉力經(jīng)卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上位置的變化而不同。強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位旨分別計(jì)算。由卷?yè)P(yáng)機(jī)工作情況和軸的受力分析可知，a、b因卷筒軸主要承受彎矩，可簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的心軸。a圖為固定心軸，b圖為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，其彎曲應(yīng)力一般為對(duì)稱循環(huán)變化；對(duì)固定心軸，其應(yīng)力循環(huán)特征為，視具體的載荷性質(zhì)而定。對(duì)固定心軸的疲勞失效而言，最危險(xiǎn)的應(yīng)力情況是脈動(dòng)循環(huán)變化，為安全起見(jiàn)，卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動(dòng)循環(huán)處理為宜。c圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉(zhuǎn)軸。其彎曲應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)可

44、視為脈動(dòng)循環(huán)變化。由此可知，卷筒軸在正常使用條件下，最終將發(fā)生疲勞破壞。但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強(qiáng)度破壞。 a: 軸固定式 b、c: 軸轉(zhuǎn)動(dòng)式圖 3.3 卷筒軸的類型 卷筒軸的設(shè)計(jì) 由于卷筒軸的可靠性對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)安全、可靠的工作非常重要，因此應(yīng)十分重視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；此外，對(duì)較長(zhǎng)的軸還需校核軸的剛度。本設(shè)計(jì)以計(jì)算出的參數(shù)有：繩的額定拉力kN，卷筒直徑400 mm，鋼絲繩的直徑14 mm，外齒軸套齒輪分度圓直徑D224 mm，查機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸的材質(zhì)選擇45鋼，調(diào)制處理

45、，MPa，MPa，MPa，MPa。 由可知，該卷筒軸用軸端擋板固定于卷筒上，是不動(dòng)的心軸。計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位置分別計(jì)算。根據(jù)受力分析可知，當(dāng)鋼絲繩位于右極限位置時(shí)，心軸受力較大，因此應(yīng)按有極限位置進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算時(shí)，卷筒支承作用到心軸的力，可簡(jiǎn)化為作用于軸承寬度中點(diǎn)的集中力，左端距支承點(diǎn)72.5 mm，右端距支承點(diǎn)202.5 mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，初步得到心軸各段直徑和長(zhǎng)度，如圖3.4所示,本設(shè)計(jì)心軸左邊選用調(diào)心滾子軸承圓柱孔圖 圖3.4 心軸的各部分尺寸20000型，右邊選用調(diào)心球軸承圓柱孔10000（TN1、M）型。將軸上所有作用力分

46、解為垂直平面的力和水平平面的力，如下圖3.5所示。 心軸作用力計(jì)算 齒輪圓周力： 18.7 kN （3.20） 齒輪徑向力： 6.8 kN （3.21） 心軸垂直面支承反力及彎矩 支反力，如下圖3.5b。 26.92 kN （3.22） 15.63 kN （3.23） 彎矩，如下圖 3.5c。-781.5 kNmm （3.24）1615.2 kNmm （3.25） 心軸水平面支承反力及彎矩支反力水平面支承反力如下圖3.5d。 0.382 kN （3.26） 6.42 kN （3.27）彎矩計(jì)算，如下圖3.5e 321 kNmm （3.28） 22.9 kNmm （3.29）合成彎矩，如下圖 3

47、.5f 844.8 kNmm （3.30） 1615.3 kNmm （3.31） 計(jì)算心軸工作應(yīng)力 此軸為固定心鈾，只有彎矩，沒(méi)有轉(zhuǎn)矩。由下圖3.5可知最大彎矩發(fā)生在剖面B處。設(shè)卷筒軸該剖面直徑為，則彎曲應(yīng)力為： （3.32）則： 74.46 mm圖3.5 軸的彎矩圖圓整后 75 mm，中間軸段751590 mm 心軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)該用鋼絲繩的當(dāng)量拉力進(jìn)行計(jì)算，即 （3.33）式中 鋼絲繩的當(dāng)量拉力，N； 當(dāng)量拉力系數(shù)。 為使計(jì)算簡(jiǎn)便，可假設(shè)1。由前述可知，心軸應(yīng)力的性質(zhì)可認(rèn)為是按脈動(dòng)循環(huán)規(guī)律變化，則。彎曲應(yīng)力為 97.1 Mpa （3.34） 平均應(yīng)力和應(yīng)力幅為 48.

48、55 Mpa （3.35） 軸的形狀比較簡(jiǎn)單，且為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在B截面處尺寸有變化，則有應(yīng)力集中存在，且該處彎矩最大，可以認(rèn)為置截面是危險(xiǎn)截面，應(yīng)在此處計(jì)算軸的疲勞強(qiáng)度。 查得有效應(yīng)力集中系數(shù)尺1.88，表面狀態(tài)系數(shù)0.92，絕對(duì)尺寸系數(shù)0.78，等效系數(shù)小0.34。 疲勞強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)為 2.1 （3.36） 一般軸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，所以該軸疲勞強(qiáng)度足夠。 心軸的靜強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸的靜強(qiáng)度計(jì)算，需要用靜強(qiáng)度計(jì)算拉力，可按下式求得： （3.37） 式中 靜強(qiáng)度計(jì)算最大拉力 ，N； 動(dòng)載荷系數(shù)，查手冊(cè)。此處取。 靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù) 2.75 （3.40） 當(dāng)時(shí)，該軸靜強(qiáng)度足夠。所以該軸符合本設(shè)

49、計(jì)要求。 此外，還有些卷筒軸、具有多支承，如三支承。對(duì)這類靜不定問(wèn)題可用三彎矩方程方法計(jì)算軸受力，同時(shí)在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮軸的結(jié)構(gòu)、支承型式以及底座的剛度等問(wèn)題。3.4 電動(dòng)機(jī)選擇正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)功率。本設(shè)計(jì)5噸橋式吊車卷?yè)P(yáng)機(jī)屬于非連續(xù)制工作機(jī)械，而且起動(dòng)、制動(dòng)頻繁，工作粉塵量大。因此，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。 吊車用卷?yè)P(yáng)機(jī)主要采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)吊車行業(yè)的工作特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時(shí)重復(fù)工作制和短時(shí)工作制，并優(yōu)先選用YZR(繞線轉(zhuǎn)子)、YZ(籠型轉(zhuǎn)子)系列起重專用電動(dòng)機(jī)。多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；在工作條件較輕，接電次數(shù)較少時(shí)，亦可采用籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。對(duì)于小噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)，考慮到多方面因素，其電動(dòng)機(jī)工作制也允許選擇連續(xù)工作制。本設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)工作制度