卷?yè)P(yáng)機(jī)排繩機(jī)構(gòu)說(shuō)明書(shū)

1、1.1 建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的簡(jiǎn)介隨著微機(jī)技術(shù)在世界的改變及在電路中的智能化，PLC在電路中的運(yùn)用得到了廣泛的應(yīng)用，而它可靠性高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)、使用極方便的巨大優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)工業(yè)自控領(lǐng)域，成為工業(yè)自動(dòng)控制的首選產(chǎn)品，與機(jī)動(dòng)人、CDM/CAM并稱為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。1.2 設(shè)計(jì)方法或技術(shù)路線：1.2.1 設(shè)計(jì)要求1）設(shè)計(jì)一臺(tái)帶排純機(jī)構(gòu)的卷?yè)P(yáng)機(jī)2）要求能提升5噸的物體1.2.2 各零部件的設(shè)計(jì)1.2.3 的功率計(jì)算及選用：1.2.4 的參數(shù)設(shè)計(jì)與選用：減速箱的選擇主要根據(jù)齒面性能，傳動(dòng)比等方面進(jìn)行選擇。本設(shè)計(jì)中選擇硬齒面及合適的傳動(dòng)比減速器作為卷?yè)P(yáng)機(jī)的選型方案，其傳動(dòng)比需滿足設(shè)計(jì)要求。1.

2、2.5 滾筒及排繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒的選擇主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)主要是考慮彎曲校核、扭矩校核和壽命校核。1.2.6 控制線路的設(shè)計(jì)及卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩的選擇：卷?yè)P(yáng)機(jī)純徑的選擇依據(jù)是JG/T503193建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范4.1.1條，根據(jù)安全系數(shù)來(lái)確定的?？刂凭€路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三相異步電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)和慢轉(zhuǎn)的要求。1.2.7 擬采用的方法或技術(shù)路線1）動(dòng)力及傳動(dòng)部分采用合適的三相異步電機(jī)，通過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)2）排純機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出排純機(jī)構(gòu)，以減速箱齒輪提供的動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)排繩機(jī)構(gòu)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，使得鋼絲純能在卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒上整齊排列3）卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、壽命校核4）采用繼電

3、器和手動(dòng)按鈕設(shè)計(jì)三相異步電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)和慢轉(zhuǎn)，完成控制面板的設(shè)計(jì)1.3 本設(shè)計(jì)的意義隨著卷?yè)P(yáng)機(jī)在工業(yè)的廣泛應(yīng)用，所以本設(shè)計(jì)就是為了更好地改善已往卷?yè)P(yáng)機(jī)在工業(yè)中的缺點(diǎn)，如：鋼絲繩在工作中由于受到擠壓而使其使用壽命下降，而采用排純機(jī)構(gòu)進(jìn)行均勻排純從而提高了鋼絲繩的使用壽命。同樣在控制電路中，采用plc來(lái)進(jìn)行控制這樣能減少電路中的繁鎖，跟據(jù)科學(xué)技術(shù)要從智能化和微型化進(jìn)行發(fā)展。從而改善了采用繼電器來(lái)控制電路。并增強(qiáng)了控制的實(shí)時(shí)性，更能保證精度要求的產(chǎn)品質(zhì)量。這樣也跟上了主流計(jì)算機(jī)發(fā)展的潮流、將生產(chǎn)控制與生產(chǎn)管理合二為一。也就是迎合了全集成自動(dòng)化的概念，將數(shù)據(jù)處理、通信、控制程序統(tǒng)一起來(lái)了。這也就

4、是本設(shè)計(jì)的意義。2卷?yè)P(yáng)機(jī)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 :電動(dòng)機(jī)功率選擇、總傳動(dòng)比設(shè)計(jì)計(jì)算與校驗(yàn)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。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類別有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。而它又分為三相異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，而直流電動(dòng)機(jī)也結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，但由于長(zhǎng)期以來(lái)交流電動(dòng)的調(diào)速問(wèn)題未能得到滿意的解決。因此，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)中使用得最為廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。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。因此，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。卷?yè)P(yáng)機(jī)主要采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)

5、。根據(jù)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S2,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)；根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，綜合以上分析，本設(shè)計(jì)主要選擇繞線轉(zhuǎn)子的短時(shí)重復(fù)工作制S3。2.1.1 .電動(dòng)機(jī)功率的初選：卷?yè)P(yáng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的初選可按所需的靜功率計(jì)算，然后根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作方式類別進(jìn)一步確定電動(dòng)機(jī)的功率，并進(jìn)行必要的校驗(yàn)。靜功率（單位：KW計(jì)算公式為：Pg=Fev6（1）960000式中Fe鋼絲繩額定拉力（N）；Ve鋼絲純額定速度（m/min）；卷?yè)P(yáng)機(jī)整機(jī)傳動(dòng)效率。這里的傳動(dòng)效率包括傳動(dòng)裝置、軸承、聯(lián)軸器、離合器和卷筒纏繞等的效率=

6、12.345671-電動(dòng)機(jī)2-彈性聯(lián)軸器3-二級(jí)圓柱齒輪減速器（同軸式）4-齒輪聯(lián)軸器5-開(kāi)式齒輪傳動(dòng)6-卷筒7-排繩器導(dǎo)輻8雙向絲杠9-鏈條10-鏈輪圖1卷?yè)P(yáng)機(jī)工作原理圖根據(jù)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表3-3選取各傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率：彈性聯(lián)軸器=99%i1=1兩級(jí)圓柱齒輪減速器（同軸式）1=93%i2齒式連軸器3=99%i3=1開(kāi)式齒輪傳動(dòng)4=98%i4卷筒(滾動(dòng)軸承)”5=96%鏈傳動(dòng)”6=94%絲杠，=40%則總傳動(dòng)效率為：n=11212=0.86選取鋼絲繩的速度ve=0.25m/s,則動(dòng)載系數(shù)中=1.13Feve4.91040.2560P=e-=14.24(KW)960000600000.86卷筒

7、轉(zhuǎn)速：ne二上103二Deisi6式中ve鋼絲純額定速度（m/min）；De卷筒基準(zhǔn)層鋼絲繩中心直徑（mmne=*黑103=0.25父60a。3%10.70定11（r/min）二De二446.5式中nde電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）；iJdeng75011=68.18rie卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）。W60的兩級(jí)圓柱齒輪根據(jù)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表37可選取傳動(dòng)比8ni目=6(5)Fe4900故符合要求。(注：1Kgf電9.8N)2.3: 排繩機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)。與屬于磨擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高；又因鏈條不

8、需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；在同樣使用的條件下，鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為緊湊。雖然齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定。但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。所以跟據(jù)各方面的原因選取鏈來(lái)作為傳動(dòng)方式。PdZZ卷筒所用繩索，當(dāng)ds小于20mW,a-0.5mm2040mrftf,a-1.0mm大于40mmf,a-2.0mm本次設(shè)計(jì)中a為1.0mmL=(dsa).(Q-1)mmds128.53446.511根據(jù)上述計(jì)算，鏈輪傳動(dòng)比i=2比較合適3卷筒及卷筒軸設(shè)計(jì)3.1 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒系鋼絲繩多層纏繞，所受應(yīng)力非常復(fù)雜。

9、它作為卷?yè)P(yáng)機(jī)的重要零件，對(duì)卷?yè)P(yáng)安全、可靠的工作至關(guān)重要，應(yīng)合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.1.1 材料與結(jié)構(gòu)的選用：卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式多，按制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒應(yīng)廣泛。卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒大多為鑄卷筒，成本低，工藝性好。大噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)一般采用鑄鋼卷筒，鑄鋼卷筒雖然承載能力較，但成本高?？紤]經(jīng)濟(jì)效益和設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)跟據(jù)其在滿足要求的情況下選擇成本最低的材料。并選取材料為HT250圖3卷筒的結(jié)構(gòu)圖3.1.2 卷筒容純尺寸參數(shù)：卷筒容純尺寸參數(shù)意義及表示方法應(yīng)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，參見(jiàn)右圖3所示(1) .卷筒節(jié)徑D跟據(jù)卷筒的設(shè)計(jì)要求卷筒節(jié)徑與鋼絲繩的直徑d有關(guān)，而卷節(jié)徑D應(yīng)滿足下公式D之Ked式中Ke一卷

10、筒直徑比，是與卷?yè)P(yáng)機(jī)工作d鋼絲繩的直徑(mm)級(jí)別有關(guān)的數(shù)，見(jiàn)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表3107建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表3107可得Ke=19D-23.519=446.5(mm)卷筒節(jié)徑D對(duì)筒壁和端板的設(shè)計(jì)具有重要意義，也影響鋼絲繩直徑的選擇D值小，結(jié)構(gòu)自然緊湊，但單位長(zhǎng)度的力較大，鋼絲純壽命低。因此，建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表3103中規(guī)定的D/d值可認(rèn)是對(duì)應(yīng)一定工作級(jí)別的最小值。查建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表103可得Kei=20故D=2023.5=470(mm)(2) 卷筒的直徑D0D0=D-d=47023.5=446.5(mm)(3)卷筒容純寬度Bt卷筒容純寬度，一般可按下述關(guān)系確定：Bt；3D。式中D0卷筒直徑(m

11、)Bt：二3446.5=133.5(mm)卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒壁厚的設(shè)計(jì)算中，通常卷筒長(zhǎng)度都設(shè)計(jì)成小于其直徑的3倍，甚至小徑2倍。因此此時(shí)的鋼繩拉力產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的合成應(yīng)力較小，故計(jì)算卷筒強(qiáng)度時(shí)可忽略不計(jì)簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)計(jì)算。考慮本設(shè)計(jì)為大噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)，Bt過(guò)大會(huì)嚴(yán)重影響卷筒壽命，故取Bt2D0即：Bt2M446.5=893mm取Bt=800(mm)(4)卷筒邊緣直徑Dk卷筒邊緣直徑即卷筒端側(cè)板直徑，對(duì)于多層纏繞，位防止鋼絲繩脫落，端側(cè)板徑應(yīng)大于鋼絲純最外層純?nèi)χ睆?。端?cè)板直徑用下式計(jì)算：Dk之Ds+4d(8)式中Ds最外層鋼純純芯直徑，由下式確定：Ds=D0+(2S1)d。其中：S鋼絲纏繞層數(shù)設(shè)鋼絲

12、繩纏繞層數(shù)為2層即S=2則Ds=446.5+2x2-1)父23.5=517(mm)Dk_517+423.5=600(mm)卷筒纏繞層數(shù)計(jì)算公式：SDk一二一肛(9)2d式中n為保證鋼絲繩不越出端側(cè)板外緣的安全高度(mm)。該值在繞中應(yīng)不小于1.5倍的鋼絲繩直徑，在多層纏繞中應(yīng)不小于2倍的鋼絲純徑。取mk=.5d=2.5x23.5=58.75(mm)則由(a可得：Sx2d+D0+2mkDk求得Dk_2223.5+446.5+258.75=658綜上考慮取Dk=700(mm)(5)卷筒容純量卷筒的容純是指鋼絲繩在卷筒上順序緊密排列時(shí)，達(dá)到規(guī)定的纏繞層數(shù)所能容納的鋼絲純工作度的最大值。卷筒的容純量可

13、下述方法計(jì)算：第i層鋼絲純純直徑為Di=D。(2-1)d式中Si層，i=1,2,3,、So第i層卷的鋼絲繩長(zhǎng)度為：Li=n(Bt/d-1)D0+(2S-1)d0，(10)卷筒容純量為實(shí)際容純量應(yīng)加上鋼絲繩安全圈的長(zhǎng)度(一般為3圈)L1=3.14父(100/23.51)446.5+(2父11)父23.5父10*=61.10(m)L2=3.1490/23.51)446.5+(2父21)父23.5父10=67.21(m)=61.10+67.21=128.31(m)加上安全圈3圈，即L=439.9+nd父3=128.31+3.14父23.5父3父10/J28.53(m)3.1.3 卷筒的受力分析筒是卷

14、揚(yáng)機(jī)直接承載零件，受力比較復(fù)雜，分析清楚卷筒上所受的力，對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)整設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。(1)絲繩拉力與卷筒支承處反力：工作中，鋼絲純拉力使卷筒像空心軸一樣被彎曲，支反力為IX_X_Ra=YEFRb=X1F,其彎矩隨鋼絲繩超繞位置不同而變化，具有瞬變效應(yīng)，另外卷筒自重也使卷筒產(chǎn)生彎曲。當(dāng)LW3D0時(shí)，由于彎矩較小，在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)通常忽略不。(2)鋼絲繩拉力產(chǎn)在筒壁上的轉(zhuǎn)矩：在鋼絲純力的作用下，卷筒就好像空心軸一樣被扭轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)矩可用下式計(jì)算：，該轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的筒壁應(yīng)力較小，一般情況可忽略不計(jì)。(3)卷筒筒壁的向壓力q:由鋼絲纏繞產(chǎn)生的對(duì)筒壁外緣表面圓周方向的徑向壓力，除對(duì)筒壁產(chǎn)生圓周方向擠壓應(yīng)力外，

15、還將引起筒壁局部彎曲應(yīng)力，該力是影響筒壁強(qiáng)度的重要因。(4)鋼絲純對(duì)端板產(chǎn)生的軸向推力Ns:該力是于鋼絲繩纏繞至端側(cè)板根部并向新的一層過(guò)渡過(guò)程中鋼絲繩與側(cè)板之間楔入作用產(chǎn)生的，此力是計(jì)算端側(cè)板強(qiáng)度的主要外力。3.1.4卷筒強(qiáng)度計(jì)算校核卷筒強(qiáng)度計(jì)算要包括兩個(gè)方面：一是筒壁的強(qiáng)度計(jì)算；二是端側(cè)板的強(qiáng)度計(jì)算。(1).卷筒筒壁外面均布載荷q公式的確定：(11)2Fq=Dot(2)卷筒壁的應(yīng)力：按法國(guó)波坦公司于鋼制焊接卷筒的強(qiáng)度計(jì)算方法，確定卷筒壁的應(yīng)力。該方法要求：LW3D。時(shí)，忽略絲純拉力產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)，僅考慮鋼絲繩纏繞時(shí)的環(huán)向壓縮應(yīng)力和局部彎曲應(yīng)力卷筒筒壁強(qiáng)度的影響，鋼絲繩繞出處卷筒壓應(yīng)力oC按

16、下式計(jì)算：Fe二c=0.5、t局部彎曲應(yīng)力按下式算：w=0.96-=tD。,(3)卷筒筒壁的厚度算卷筒壁的強(qiáng)度下式計(jì)算：；，c=As*M；c(12)t、則筒壁厚度為AAA；Fe-(mm)t二c式中鋼絲繩的額定拉力(N);卷筒環(huán)向壓縮應(yīng)力：(MPa)；A多層纏繞系數(shù)，按建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表3110選取；t鋼絲繩軸向卷繞節(jié)距(mm),t=1.01d；產(chǎn)c卷筒材料的許用應(yīng)力(MPa),按建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)表3111和3-112選取。查表可得：J=120(MPa)A=1.63491039826.97(mm)1.0123.5120貝U1.64.9109.82=27(mm)由以上可算得:44910，一、0c=

17、0.5.90定36.87(MPa)281.0123.54.9104,、仃w=0.96也15.03(MR).446.5283卷筒壁強(qiáng)度條件應(yīng)滿足下述經(jīng)驗(yàn)公式:二c二w三二式中。材料的許用應(yīng)力（MPa）材料許用應(yīng)力。按下式計(jì)算二b二二KK式中材料的強(qiáng)度極限（MPa）；Kc按工作級(jí)別選定的系數(shù)，見(jiàn)建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)人安全系數(shù)，取Kn=2.8。查表可得：4=200(MPa)Kc=1.25200二57.14(MPa)2.o1.256c+%=51.9100N/mmo由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版表10-3查得KhlKfjI.1由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版表102查得使用系數(shù)Ka=1.5由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版表10-4查得7級(jí)精度、小齒輪相

18、對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，Kh=1.120.18(10.6；)；0.2310%(27)將數(shù)據(jù)代入后得1.120.18(10.61.22)1.220.2310122.31=1.631由b/h=12.46,KhP=1.631查機(jī)械設(shè)計(jì)第七版圖1013得KfP=1.612;故載荷系數(shù)K=KaKvKhq-KhP=1.5父1.05父1.1父1.631=2.826(28)(13)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版式(1010a)得d1=d1t3K/K；=101.9293.2.826/1.3=132(mm)(29)(14)計(jì)算模數(shù)mm=d1/1=132/28=4.7(mm)4.1.3.齒根彎曲

19、強(qiáng)度計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版式(105)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式3,21為:2KT1dZl(30)1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1)由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限仃FE1=440MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限仃FE2=330MPa;(2)由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版圖1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfni=0.85;Kfn2=0.88;(3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版式(1012)得二F1二F2KFN1;FE1SKFN20FE2S0.854401.40.883301.4=267.14(MPa)=207.42(MPa)(31)(32)(4)計(jì)算載荷系數(shù)K

20、K=KaKVKFaKFp=1.5M1.05M1.1M1.612=2.792(5)查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版表105查得Yf&=2.55；Yf=2.22(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)第七版表10-5查得YSa1=1.61；YSa2=1.77(7)計(jì)算大、小齒輪的Y也并加以比較-fYFaYSa2.551.61(33)(34)-Fa-Sa=0.01536二fi267.14YaYSa=2.22父1?7=0.01894二f2207.424.1.4模數(shù)m設(shè)計(jì)322.7924.61061.22820.015367.49(mm)對(duì)比計(jì)算大齒輪的數(shù)值大，結(jié)果由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)

21、度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)7.49并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=8mm(機(jī)械原理第六版表10-1)，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑的d1=132mm,算出小齒輪齒數(shù)：4=也=13218m8大齒輪齒數(shù)：Z2=UZ|=2.731850這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4.1.5 齒輪幾何尺寸計(jì)算1)計(jì)算分度圓直徑d1=18黑8=144(mm)d2=z2m=508=400(mm)4.1.6 心距a=(d

22、1+d2)/2=(144+400)/2=272(mm)4.1.7 輪寬度b=旬d1=1.2M144=172.8(mm)取B2=173(mm)B1=178(mm)4.1.8 齒輪驗(yàn)算2Tl24.1106Ft=56944.44(N)d1144KAFt156944.44(35)=465.57(N/mm)b122.314.1.9 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與齒輪的幾何尺寸、材料、加工方法、使用要求及經(jīng)濟(jì)性等因素有關(guān)。進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合地考慮上述各方面的因素。通常是先按齒輪的直徑大小，先定合適的結(jié)構(gòu)形式，然后再根據(jù)薦用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)齒頂圓直徑da0160mm時(shí)，可以做成實(shí)心結(jié)

23、構(gòu)的齒輪。當(dāng)齒頂圓直徑da050mniM,可以做成腹板式結(jié)構(gòu)，腹板上開(kāi)的孔的數(shù)目按按結(jié)構(gòu)尺寸大小及需要而定。當(dāng)齒頂圓直徑400da1000mm時(shí)，可做成輪輻截面為“十”字形的輪輻式結(jié)構(gòu)的齒輪。1,對(duì)于小齒輪來(lái)說(shuō)由上述的結(jié)果可知:da=(z+2*ha)m；da=(18+2*1)8=160mm；da=(18+2*1)8=160mm；由上面結(jié)論可知小齒輪可以做成實(shí)心式的結(jié)構(gòu)齒輪如下圖5圖5實(shí)心結(jié)構(gòu)齒輪2,對(duì)于大齒輪來(lái)說(shuō)由上述的結(jié)果可知:da=(z+2*ha)m；da=(50+2*1)8=416mm由上面的結(jié)論可知：由于齒頂圓直徑da比較大，齒輪可做成輪輻截面為“十”字形輪輻式結(jié)構(gòu)如下圖6圖6輪輻式大

24、齒輪Bl區(qū)輻數(shù)常取為64.2排繩器的設(shè)計(jì)大容純量、大噸位的卷?yè)P(yáng)機(jī)以及安裝使用的卷?yè)P(yáng)機(jī)，為確保鋼絲繩排列整齊,工作可靠，應(yīng)設(shè)置排純裝置，即排純器。本次設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)屬于大噸位、多層纏繞卷?yè)P(yáng)，所以需要設(shè)計(jì)一排繩器來(lái)防止繩子錯(cuò)亂排列。4.2.1 工作原理：排繩器主要由轉(zhuǎn)速調(diào)整箱、雙向傳動(dòng)絲杠、支承光杠、排純導(dǎo)輾等組成。排純器的工作過(guò)程見(jiàn)下圖7345671-電動(dòng)機(jī)2-彈性聯(lián)軸器3-二級(jí)圓柱齒輪減速器(同軸式)4-齒輪聯(lián)軸器5-開(kāi)式齒輪傳動(dòng)6-卷筒7-排繩器導(dǎo)輻8雙向絲杠9-鏈條10-鏈輪圖7卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)原理圖4.2.2 工作過(guò)程分析：排純的工作過(guò)程由圖7卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)原理圖可知，電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)彈性聯(lián)軸器

25、2、二級(jí)圓柱齒輪減速器3、齒輪聯(lián)軸器4、和開(kāi)式齒輪彳動(dòng)驅(qū)使卷筒6轉(zhuǎn)動(dòng)。鏈輪10與卷筒固聯(lián)一起隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)雙向絲桿8開(kāi)始回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，迫使排純器導(dǎo)輾7作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行均勻地排純。顯然，若使鋼絲繩在卷筒上均勻纏繞，卷筒轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)使，鋼絲繩應(yīng)能移動(dòng)一個(gè)纏繞節(jié)距。因此，必須保證卷筒與調(diào)整箱出軸(絲杠軸)之間具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，以使排繩導(dǎo)輾在雙向絲杠走過(guò)的距離與鋼絲繩實(shí)際的纏繞繩距相匹配。本設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)系鋼絲繩多層纏繞，鋼絲繩工作時(shí)被擠壓，纏繞卷筒時(shí)排列的繩距比鋼絲純直徑略大一些，設(shè)計(jì)時(shí)，其繩距t繩可近似取1繩=1+(0.20.5)(mm),或更大一些。即：t繩=23.5+0.5=24(mm)雙向絲杠總行程按下

26、式計(jì)算:Lk二Bd式中B卷筒容繩寬度（mm）;d鋼絲繩直徑（mm）。Lk=800-23.5=776.5（mm）而Lk又可寫(xiě)成Lk=t絲杠Mn式中t絲杠絲杠螺紋螺距（mm）;n絲杠螺紋扣數(shù)。776.5=24n則可求得n=32.35取n=33在確定此行程時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題是：當(dāng)?shù)趕層鋼絲繩纏繞到卷筒一端極限位置時(shí)，由于第s層鋼絲純排列造成的斜角，使最后一個(gè)完整圈與卷筒端側(cè)板間有一個(gè)楔形間隙。這樣鋼絲繩不能立即爬至第s+1層，而當(dāng)卷筒繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)大約120180時(shí)，方能爬上s+1層。為此，需要驅(qū)動(dòng)鋼絲繩的裝置在原位停留相應(yīng)的時(shí)間。本設(shè)計(jì)采用下面的措施來(lái)滿足過(guò)渡過(guò)程的需要。在雙向絲杠兩端的轉(zhuǎn)向處（正反旋向螺紋

27、交接過(guò)過(guò)渡處）增設(shè)一段圓弧槽二Dm2i近似取圓弧槽弧長(zhǎng)如下：66二,=4.15mm225式中Dm雙向絲杠中徑（mm）;i卷筒、絲杠間的傳動(dòng)比。螺旋槽結(jié)構(gòu)采用30o梯形螺紋，螺牙高度H=11mm,螺紋節(jié)距P=22.5mm,o=8o4.2.3 強(qiáng)度計(jì)算校核1024T.-.Q3()干A.d1二，2A=d1mm4.d2T=Qtg(：v)fNmmvv=arctgfvcrff=f=_，_1=qvvv3s5uldtmmns-100Q=二2日(ul)2二d；I二64強(qiáng)度校核44mmb九100Q=(4612.57九s)一Xs404.2.4滑塊411一1一一cQkrrap=-HBCTn=327s359MPaPmx

28、=叩W仃p333;：l_1111-Ui1-u2ZkZk-十一=一彈性位移&=-RrmmE1E2H打、也因=也=0.34ll=mm滑塊絲桿彎曲強(qiáng)度校核cos15o二20d32360002(tg15HB)2十bMPa由于滑塊剖面形狀近似一橢圓，故以橢圓面積近似計(jì)算對(duì)青銅ob=40s60MPa滑塊剪切強(qiáng)度計(jì)算MPaQx=二2F0-0d(tg15HB)4360對(duì)青銅ob=30s40MPa4.2.5潤(rùn)滑潤(rùn)滑狀態(tài)對(duì)粘著磨損影響比較大，對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如本次的設(shè)計(jì)，應(yīng)采用粘度較大的潤(rùn)滑油?？紤]到使用工況，通常選用鈣基潤(rùn)滑。如果加入油性和極壓添加劑，能提高潤(rùn)滑油膜吸附能力及油膜強(qiáng)度，可成倍地提高抗粘看磨損能力

29、。5電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 電氣控制系統(tǒng)的要求和內(nèi)容5.1.1 電氣控制系統(tǒng)的要求其工作原理如下：用一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的滾筒進(jìn)行正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)及高速與低速的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。系統(tǒng)要求的功能由電氣控制系統(tǒng)控制。5.1.2 電氣控制系統(tǒng)的內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括選擇拖動(dòng)方案與控制方式，確定電動(dòng)機(jī)的類型、容量、轉(zhuǎn)速，并選擇具體型號(hào)，設(shè)計(jì)電氣控制原理框圖，確定各個(gè)部分之間的聯(lián)系關(guān)系，擬訂各個(gè)部分的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)并繪制電氣原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)，選擇電氣元件，制定元器件目錄清單等。5.2 電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)包括電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、輔助電路設(shè)計(jì)三部分,現(xiàn)在分

30、別對(duì)這三部分的要求和設(shè)計(jì)步驟歸納如下：繼電器工作順序表（5-1）急停按扭SB1停止按扭SB4正轉(zhuǎn)起動(dòng)按扭SB2K1（+）KT1（十）KM1（十）KM3（十）反轉(zhuǎn)起動(dòng)K2（+）KT2KM2KM3按扭SB3（十）（十）（十）低速按扭KT3（+）或KT3延時(shí)KM5KM4SB5之后(-)（十）（十）5.2.1 主電路的設(shè)計(jì)(1)由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)要求的正反轉(zhuǎn)和降壓起動(dòng)，并且要高速和低速的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需用六個(gè)接觸器KM控制電動(dòng)機(jī)。(2)在主電路中電動(dòng)機(jī)M應(yīng)該由熱繼電器FR實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。(3)在主電路中由熔斷器FU1實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，并由隔離開(kāi)關(guān)QS對(duì)電源控制。5.2.2 控制電路的設(shè)計(jì)控制電路有以下幾方面

31、的具體要求：急停：SB1是急停按扭，只要它斷開(kāi)就使整個(gè)電路斷電。電路圖如下所示：動(dòng)作分析：(1)正轉(zhuǎn)：復(fù)合按扭SB2是一個(gè)正轉(zhuǎn)的起動(dòng)按扭，當(dāng)按下SB2時(shí)，中間繼電器K1得電,并使它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，這時(shí)通電延時(shí)繼電器KT1得電并延時(shí)，延時(shí)之后使KM1得電，同樣使它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。同時(shí)也使KM3得電。KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合通過(guò)電阻起降壓作用。(2)反轉(zhuǎn)：當(dāng)按下SB3時(shí)，中間繼電器K2得電，并使它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，這時(shí)通電延時(shí)繼電器KT2得電并延時(shí)，延時(shí)之后使KM2得電，同樣使它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。同時(shí)也使KM3得電。KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合通過(guò)電阻起降壓作用(3)低速轉(zhuǎn)動(dòng)：當(dāng)按下復(fù)合按扭SB5時(shí)，繼電器KM5

32、得電，也同樣使用它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，此時(shí)KT3得電，并電動(dòng)機(jī)在低速狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)繼電器KT3延時(shí)時(shí)間到，使KT3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合則KM4得電，同時(shí)KM4的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KT3和KM3失電。這樣電動(dòng)機(jī)就在正常低速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下工作。(4)高速轉(zhuǎn)動(dòng)：當(dāng)按下復(fù)合按扭SB6時(shí)，繼電器KM6和KM7得電，也同樣使用它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，止匕時(shí)KT3得電，使電動(dòng)機(jī)得電，并電動(dòng)機(jī)在高速狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)繼電器KT3延時(shí)時(shí)間到，使KT3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合則KM4得電，同時(shí)KM4的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KT3和KM3失電。這樣電動(dòng)機(jī)就在正常高速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下工作。(5)正常停止：按下SB4時(shí)，使K1或K2失電，這樣把電動(dòng)機(jī)停止。(6)應(yīng)由

33、熔斷器FU2對(duì)控制電路進(jìn)行保護(hù)。5.2.3 輔助電路的設(shè)計(jì)隨著PLC使用范圍的擴(kuò)大，可利用可編程控制器(PLC)對(duì)其進(jìn)行控制，從而適應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)中對(duì)速度控制靈活性、準(zhǔn)確性和可靠性等的不同要求。根據(jù)以上設(shè)計(jì)的原則可以繪制出如圖9所示的電氣原理總圖：和接線圖10圖5.1電氣原理圖X002X003X004Y002T251M100：一K300T250_Y001*Y001,|M101_K30C尸T251、一Y0017002Y001YqA2JIX005XCY006VC5Y004力52yC04Hl-0Y006HI-Y002_Y004二K400一|:T252_Y003_1Y004；一Y007_1I(Y005VX

34、006圖9電氣原理圖正轉(zhuǎn)起動(dòng)反轉(zhuǎn)起動(dòng)低速轉(zhuǎn)動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)JX002Y00LSB31X003Y002.SB4JX004Y003一SB51X005Y004.SB6rniX006Y005-Y006-Y007COMSB2KM1KM2KM3KM4KM5KM6KM7-220VzKR220V0FU圖10PLC接線圖控制程序如下:LDX002ORM100ANIX003ANIX004ANIY002OUTM100LDM100OUTT250K300LDT250OUTY001LDX003ORM101ANIX002ANIX004ANIY001OUTM101LDM101OUTT251LDT251OUTY002LDY001ORY002MPSL