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  EF_Toc\h34HYPERLINK\l_Toc6.2验算电动机发热条件PAGEREF_Toc\h35HYPERLINK\l_Toc第七章减速器设计计算PAGEREF_Toc\h36HYPERLINK\l_Toc7.1卷扬机总传动比计算PAGEREF_Toc\h36HYPERLINK\l_Toc7.2减速器计算PAGEREF_Toc\h37HYPERLINK\l_Toc7.2.1分派减速器各级传动比PAGEREF_Toc\h37HYPERLINK\l_Toc7.2.2计算传动装置运动和动力参数PAGEREF_Toc\h38HYPERLINK\l_Toc7.2.3圆柱齿轮传动设计计算PAGEREF_Toc\h39HYPERLINK\l_Toc7.2.4齿轮参数设计PAGEREF_Toc\h41HYPERLINK\l_Toc7.2.5齿轮轴参数设计PAGEREF_Toc\h45HYPERLINK\l_Toc第八章滑轮及吊钩选取PAGEREF_Toc\h47HYPERLINK\l_Toc8.1滑轮构造与材料PAGEREF_Toc\h47HYPERLINK\l_Toc8.2滑轮直径计算PAGEREF_Toc\h49HYPERLINK\l_Toc8.3吊钩构造及材料PAGEREF_Toc\h49HYPERLINK\l_Toc8.4吊钩计算PAGEREF_Toc\h50HYPERLINK\l_Toc第九章制动器，联轴器选取PAGEREF_Toc\h51HYPERLINK\l_Toc9.1制动器分类、特点及选取PAGEREF_Toc\h51HYPERLINK\l_Toc9.2制动器工作原理PAGEREF_Toc\h52HYPERLINK\l_Toc9.3联轴器选取PAGEREF_Toc\h53HYPERLINK\l_Toc第十章卷杨机安全技术PAGEREF_Toc\h53HYPERLINK\l_Toc致谢PAGEREF_Toc\h54HYPERLINK\l_Toc参照文献PAGEREF_Toc\h55第一章概论1.1卷扬机发展概况1.1.1卷扬机应用卷扬机又称绞车，是起重垂直运送机械重要构成某些，配合井（门）架、桅杆、滑轮组等辅助设备，用来提高物料、安装设备等作业。由于它构造简朴、操作以便、维护保养简朴、使用成本低、可靠性高等长处，大范围的应用于建筑、水利、冶金起重作业。提高重物是卷扬机一种重要功能，因此各类卷扬机设计都是依照这一规定为根据。虽然当前塔吊、汽车吊等取代了卷扬机某些工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，并且灵活性较差，故普通中小型工程依然广泛应用卷扬机，汽车吊虽然灵活以便，但也由于成本过高，而不能在工程中大范围的应用，故大多设施安装依然是由卷扬机承担。卷扬机除在工程、设施安装等方面被大范围的应用外，在冶金、矿山、建筑、化工、水电、农业、军事及交通运送等行业亦被大范围的应用。1.1.2卷扬机发展概况在好久此前古代，就懂得来用辘轳等来提高重物，以减轻体力劳动强度和提高劳动生产率。在国内，解放前卷扬机只有在某些大型公司中才被使用，应用很少，并且所使用卷扬机也均为国外生产，国内基本上没有生产卷扬机厂家。国内卷扬机生产是解放后才开始。50年代为满足恢复经济需要和第一种五年筹划得要，卷扬机生产被提到了日程上。原沈阳国泰机器厂(阜新矿山机械厂前身)等成批仿制了两种卷扬机，一种为日本JIS8001型动力卷扬机，它是一种原动机为电动机动型式是开式圆柱齿轮传动，双锥体摩擦离合器，操作为手扳脚踩迅速卷扬机，另一种是按苏联图纸制造1011型和1012型普通蜗杆传动、电控慢速卷扬机。由于当时生产力不高，卷扬机需求量亦不多，故这段时间国内卷扬机生产重要是仿制。随着生产力发展，到了60年代，卷扬机生产和使用慢慢的变多。为了协调生产，卷扬机重要生产厂商(阜新矿山机械厂、天津卷扬机厂、山西机器广、宝鸡起重运送机厂等)构成了卷扬机行业组织，从属于第一机械工业部矿山机械行业。为发展卷扬机生产，行业组织了关于厂家人员对全国卷扬机生产相应用状况做了调查。在调查基本上，开始自行设计和制造新卷扬机，先后试制了0.5t、lt、3t电动卷扬机，但由于对当时各厂家生产能力预计局限性，无法推广。从70年代起，国内卷扬机生产进入了技术提高、品种增多新阶段。在各厂自行设计和生产基本上，1973年，由卷扬机行业组织了关于厂家和院校联合进行了卷扬机基型设计，并最大限度地考虑到了当时中小厂家生产能力。迅速卷扬机基型采用半开半闭式齿轮传动，离合器采用单锥面石棉橡胶摩擦带构造，操纵用手板刹车带制动(如图1-1)。慢速卷扬机基型式为闭式传动(圆柱齿轮传动或蜗杆传动减速器)、电磁铁制动构造。这两种基型始终到现今还在生产。为适应生产发展需要，当时第一机械工业部发布了JB926—74《卷扬机型式与基本信息参数》和JBl803—76《卷扬机技术条件》两个部原则，并把卷扬机行业划归常德机械研究所(长沙机械研究院前身)领导。随着部原则颁布，使卷扬机有了大发展基本。在此期间，由于石化工业发展，大型设备诸多，都需要吊装，如某些大型反映塔，塔高度达七八十米，质量达五六百吨，就需要有大型吊装用卷扬机，因而各厂家相继生产了20t和32t卷扬机(图1—2)，满足了经济发展需要。1.1.3国外卷扬机概况在国外，卷扬机品种繁多，应用也很广泛。在西方技术先进国家中，工业水平先进，机械化限度逐步的提升，起重设备也在一直更新，下面简介一下几种外国重要生产卷扬机状况。1）美国美国生产卷扬机厂家有近百家，重要有贝波(BEEBE)国际有限公司、哲恩(THERN)有限公司等。贝波国际有限公司成立于19，有七十近年设计和生产实践经验。重要产品有，气动链式卷扬机[0.25—40t)，防爆拖式气动卷扬机(0.5—30t)，驳船卷扬机(手动、气动、电动、液压，25—75t)，电动链式卷扬机(0.25—20t)，电动葫芦(0.25—15t)．电动卷扬机(0.25—12.5t)，手动卷扬机0.25—75t)，液压卷扬机(1—10t)，水平卷扬机(1—9t)，手动链式卷扬机（0.5—100t），棘轮牵引器(1—1.75t)，空中用运车(0.5—20t)等。哲恩有限公司是美国较大生产起重设备公司，重要产品有各种手动卷扬机、电动卷扬机、提高机械及起重机。手动卷扬机重要品种有：直齿传动卷扬机、蜗杆传动卷扬机；电动卷扬机重要品种有：蜗杆传动系列、直齿齿轮传动系列、齿轮蜗杆传动组合系列、直接驱动系列、链传动系列。美国除上述两家公司外，较为重要生产厂商尚有布劳斯公司、赛林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索·艺德公司等。2）日本日本从明治30年开始制造和使用卷扬机。据日本荷役机械研究所核计，1970~1975年间卷扬机产量增长62.5％。据日本通产省机械核计月报载，仅1977年单纯土建卷扬机产量就达12万台，产值约100亿日元。日本卷扬机行业由机械技术部会、荷役机械技术委员会领导。重要生产厂商有北川铁工所、远藤钢机、南星、越野总业、艺浦、松岗产业等80各种厂家。北川铁工所是一家大型生产厂。其生产卷扬机品种系列比较齐全，重要有：（1）．动力卷扬机分BF、MF、DF三种型式。功率为3.7—44kw，钢丝绳拉力从5880—44l00N。有18个规格。F型是V型带传动，MF型是单筒开式齿轮传动，DF型是双筒开式齿轮传动。其构造持点是所有为原则型，采用改进了螺旋顶丝式离合器操纵，因而操作简单便捷，易调节；鼓形离合器采用单锥体式，摩擦材料采取使用带型树脂。（2）．电动卷扬机该厂生产电动卷扬帆为KW型，功率3.7—11kw，拉力6000—142100N，四种规格。其构造特点是

  ：全封闭内齿轮传动；电动机在一端，减速器、制动器和操作某些在另一端，中间是卷筒，一字型布置，按钮操作，可远距离遥控；最大特点是卷简可缠绕8—9层．容绳量大，适于高层卷扬使用。远滕钢机公司有60近年历史，它是日本唯毕生产特殊电动卷扬机公司。ENDO型卷扬机采用起重电动机，卷扬机可两档变速，排绳器装在上部，是单螺旋轴双导向杆式构造，机座所有是焊接构造，所有机械与电器某些都装在机座里。3)法国法国生产卷扬机厂家诸多，其中包藤(POTAIN)公司就是生产卷扬机重要广家之一，重要生产KUSW系列、LMD系列、PC系列和RCS系列卷扬机。KUSW型卷扬机轻巧紧凑，效率高，安全可靠，可遥控操作。这种卷扬机可以比较抱负地与各种机械配套。LMD型卷扬机可两档变速，采取了液压控制。液压系统可同步控制两个机械制动器。LMD型卷扬机综合了电气技术(涉及电子技术系统)和液压技术长处，性能比较好。PC型卷扬机是三速电动卷扬机，远距离遥控操作，空载高速下降，提高了生产率。电控齿轮换档(采用延时继电器)．起吊位置精准，运动缓和，传动件在油池里工作，停车缓慢，避免磨损电磁刹车。RCS型卷扬机可五档变速，三个低速档和两个高速档。由两个独立装有电磁刹车系统提高电动机驱动卷扬机。电动机带动直齿减速器，用锥齿轮带动卷筒。其她国家，如俄罗斯、英国、挪威、瑞典、加拿大、德国等也都生产着不同用途各种各样不同型号卷扬机。1.1.4卷扬机发展的新趋势1）．大型化由于基本工业发展，大型设备和机械构件规定整体安装，增进了大型卷扬机发展。当前，俄罗斯已生产了60t卷扬机，日本生产了32t、50t、60t液压和气动卷扬机，美国生产了136t和270t卷扬机。2）．使用先进电子技术为实现卷扬机自动控制和遥控，国外广泛采用了先进电子技术。对大型卷扬机安装了电器连锁装置，以保证绝对安全可靠。3）．发展手提式卷扬机为提高机械化水平，减轻工人劳动强度，国外全力发展小型手提式卷扬机，如以汽车蓄电池为动力直流电动小型卷扬机，其电压为12V，质量为7.7—15.4Kg，拉力为3336—13344N。4）．全力发展不带动力源装置卷扬机欧美国家很注重发展借助汽车和拖拉机动力卷扬机。此种卷扬机构造简朴，有一种卷筒和一种变速箱即可。1.2卷扬机重要类型卷扬机由于应用范畴较广，为适应任何不同使用条件，卷扬机亦制导致各种不同机型产品。机型分类办法诸多，当前大体按下述办法分类。1.2.1按钢丝绳额定拉力F分按钢丝绳在基准层上所能承受最大拉力来区别。按1955—88《卷扬机》中规定为5，7.5，10，12.5，16，20，25，32，50，80，120，160，200，320，500kN共15级。此参数为卷扬机重要参数。1.2.2按钢丝绳速度v分钢丝绳在基准层上出绳速度是卷扬机又一项重要参数，依照钢丝绳速度分为：1）慢速卷扬机绳速v＝9—15m／min;2）中速卷扬机绳速v＝15—30m／min3）迅速眷扬机绳速v＝30—45m／min4）高速卷扬机绳速v≥45m／min。为适应特殊需要，尚有一种变速卷扬机，其速度可调，有双速、三速和多速几种类型。1.2.3按卷筒数目分一台卷扬机上卷筒数目多少，直接影响到卷扬机构造。卷扬机按卷筒数目可分为单筒卷扬机、双筒卷扬机和多筒卷扬机三类。当前生产大多数是单筒和双筒卷扬机．其卷筒都是工作卷筒，再增长卷筒大多是辅助卷筒，筒径相对要小些。1.2.4按动力源分由于工作环境不同，所用动力源亦不同。1）手动卷扬机用于无动力来源地区小型卷扬机；2）电动卷扬机大多数卷扬机皆属于此类；3）内燃机卷扬机用于无电源地方；4）气动卷扬机用于不可以使用电源地方；5）液压卷扬机用于与其她设备配套使用而有液压源场合。1.2.5按传动形式分1）开式齿轮传动最早形式，当前重要用于手动卷扬机；2）闭式圆柱齿轮传动重要为迅速单筒卷扬机应用广泛。3）圆锥—圆柱齿轮减速器4）蜗杆传动减速器5）圆柱齿轮减速器加开式齿轮传动6）蜗杆减速器加开式齿轮传动7）行星齿轮传动8）液压传动1.2.6按控制办法分1）手控卷扬机由人工操纵闸把控制卷杨机提高或下放重物。2）电控卷扬机用电控钮控制电磁铁制动器使卷扬机工作。3）液控卷扬机用压力油控制卷扬机卷筒离合和制动。4）气控卷杨机5）自动控制卷扬机用限位器来控制卷扬机工作。1.2.7按用途分卷扬机由于其用途不同，使用条件差别，其构造设计上也有差别。1）提高重物规定有一定速度和较高安全性。2）设备安装普通设备质量都较大，则规定卷扬机具备较大提高能力；为保证安装精度，其速度就不能太高；为防止坠落，其安全性规定更高。3）曳引物品由于此项工作普通是在水平或倾斜方向进行，为使物品能先后运动，则规定卷扬机卷筒正反转均能工作。4）打桩规定卷扬机把重物提高到一定高度后，能使重物成自由落体下降，实现打桩工作，即规定卷扬机具备溜放性能。卷扬机虽能提成诸各种类，事实上由于应用状况复杂，很难把它们绝对分清，并且一台卷扬机往往几种工作都要做，因此在卷扬机设计上对用途分得并不清晰，而是按规定高来设计，这样能使卷扬机实现一机多用，得到更广泛应用。1.3电动卷扬机基本构造电动卷扬机由于操作方法不同，其构造相差很大。咱们将其分为电控卷扬机和溜放型卷扬机两类。1.3.1电控卷扬机此类卷扬机通过通电或断电以实现卷扬机工作或制动。物料提高或下降由电动机正反转来实现，操作简朴以便。其制动型式重要有电磁铁制动器和锥形转子电动机两类，下面就这两种制动型式卷扬机常用类型作简介。此类卷扬机大多是单卷筒。（一）带有电磁铁制动器卷扬机1）圆柱齿轮减速器迅速卷扬机(图1-3)。图1-3圆柱齿轮减速器迅速卷扬机简图1—电动机2—联轴器3—制动器4—减速器5—联轴器6—卷筒7—底座8—支架2）蜗杆减速器慢速卷扬机。3）圆柱齿轮减速器加开式齿轮传动卷扬机(图1-4)。图1-4圆柱齿轮减速器加开式齿轮传功卷场机简图1—电动机2—联轴器3—制动器4—减速器5—开式齿轮传动6—卷筒4）蜗杆减速器加开式齿轮传动卷扬机。对某些起重量大卷扬机，为使钢丝绳在卷简上排列整洁，要安设排绳器。按设计规范规定，在钢丝绳拉力F＞120kN卷扬机上，均应安装排绳器。（二）采用锥形转子电动机卷扬机此类卷扬机运用锥形转子电动机自身所具备制动性能来实现卷扬机制动。由于锥形转子电动机是靠转子轴向移动来实现制动或松开，可省略单独制动器，在构造上就规定电动机与传动系统间能做轴向相对移动。普通，轴向移动是通过可移式联轴器把电动机轴运动传递到传动系统来实现。由于此类卷扬机电动机轴线与卷筒轴线为同轴，故习惯上把此类卷扬机叫做一字型构造卷扬机。1.3.2溜放型建筑卷扬机此类建筑卷扬机提高重物下降不是运用电动机反转来是实现，而是靠重物重力下降，并带动卷筒反转，此时电动机不转。要在电动机和卷筒之间实现其运动连接或分离，普通采用离合器和差动轮系。由于电动机和卷筒可分可合，因而卷筒数目可以增多，而各卷筒又可各自完毕自己运动，则此类卷扬机可设计成单卷筒、双卷筒和多卷筒形式。为保证各卷筒运动或停止，其离合器和制动装置都直接安装在卷筒上。第二章起升机构构成及型式2.1起升机构构成起升机构是使重物作升降运动机构，它是任何起重机必不可少和最重要最基本机构。本次设计电动5吨卷扬机是由电动机、连轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、钓钩等构成（如图2-1）。图2-1起升机构示意图1—电动机2—联轴器3—减速器4—卷筒5—导向滑轮6—滑轮组7—吊钩电动机正转或反转时，制动器松开，通过带制动轮联轴器带动减速器高速轴，经减速器减速后由低速轴带动卷筒旋转，使钢丝绳在卷筒上绕进或放出，从而使重物起升或下降。电动机停止转动时，依托制动器将高速轴制动轮刹住，使悬吊重物停止在空中。依照需要起升机构上还可装设各种辅助装置，如起重量限制器、起升高度限位器、速度限制器和钢丝绳作多层卷绕时，使钢丝绳顺序排列在卷筒上排绳装置等。2.2起升机构典型传动型式在电动机与卷筒之间普通采用效率较高起重用原则两级减速器。规定低速时可采用三级大传动比减速器。为便于安

  装，在电动机与减速机之间常采用品有补偿性能弹性柱销连轴器或齿轮连轴器。前者构造简朴并能起缓冲作用，但弹性橡胶圈常规使用的寿命不长；后者结实耐用，应用最广。齿轮连轴器寿命与安装质量关于，并且需要经常润滑。普通制动器都安装在高速轴上，这样所需要制动力矩小，相应制动器尺寸小，重量轻。经常运用联轴器一半兼作制动轮。带制动轮半体应安装在减速器高速轴上。这样，虽然联轴器被损坏，制动器仍可把卷筒制动住，以保证机构安全。起升机构制动器必要采用常闭式。制动力矩应保证有足够制动安全系数。在重要起升机构中有时设两个制动器，而第二个制动器可安装在减速器高速轴令一伸出端或装设在电动机尾部出轴上。为使机构布置以便并增大补偿能力，在电动机与减速机之间可用浮动轴连接，浮动轴两端为半齿轮连轴器。卷筒与减速器低速轴之间连接型式诸多。本卷扬机卷筒与低速轴连接为带齿轮接盘构造型式，卷筒轴左端用自位轴承支撑于减速器输出轴内腔轴承座中，低速轴外缘制成外齿轮，它与固定在卷筒上带内齿轮接盘相啮合，形成一种齿轮连轴器传递扭矩，并可以补偿一定安装误差。在齿轮联轴器外侧，即接近减速器一侧装有剖分式密封盖，以防止联轴器内润滑油流出来和外面灰尘进入。这种连接型式长处是构造紧凑，轴向尺寸小，分组性好，能补偿减速器与卷筒轴之间安装误差。如图（2-2）。图2-2用齿轮接盘连接型式卷筒直径普通尽量选用容许较小值，由于随着卷筒直径增长，扭矩和减速传动比也增大，引起整个机构庞大。但在起升高度较大时，往往用增大卷筒直径办法以减小其长度。滑轮组型式（单联或双联）和它倍率对起升机构尺寸也有很大影响。在桥式起重机中采用双联滑轮组，一方面使卷筒两支撑上受力不变，也就是使运营小车两边轨道轮压不变，这对桥架和小车车架受力使有利；另一方面是使重物在起升过程中不作横向移动。但由于双联滑轮组倍率比单联滑轮组小一倍，起升机构传动比也需要增大一倍，这就使机构尺寸增大，因此其她起重机采用单联滑轮组，本次设计是5吨桥式起重机卷扬机，因而选用双联滑轮组，如图（2—3）。图2—3双联滑轮组1、动滑轮2、定滑轮3、卷筒滑轮组倍率拟定对钢丝绳拉力、卷筒直径与长度、减速机构传动比以及机构总体尺寸有很大影响。大起重量采用较大倍率，可避免采用过粗钢丝绳。有时在采用较大滑轮组倍率同步相应减少了起升速度方式来提高起重量，可以使起升机构达到通用性，即将同一起升机构用于不同起重量，这是在系列设计时常采用办法。起升机构计算是在给定了设计参数，并将布置方案拟定后进行，通过计算选用机构选用机构中所需要原则零部件，如电动机、制动器、减速器和联轴器等。对于非原则零部件需进行单独设计。此卷扬机设计提高载荷5吨，重要用于炼钢厂5吨桥式起重机上，本卷扬机是运用炼钢厂既有设备和材料拼凑而成，因而与原则5吨卷扬机设计略有不同。本次设计卷扬机设计重要参数有：额定起升重量：5吨起升高度：14米起升速度：12米/分卷扬机用途：用于5吨桥式吊车起升机构工作条件：频繁启动粉尘量大第三章钢丝绳选取卷扬机通过钢丝绳升降、牵引重物。工作时钢丝绳所受应力十分复杂。加之对外界影响因素比较敏感，一旦失效，后果十分严重。因而，应特别注重钢丝绳合理选取与使用。3.1钢丝绳种类和构造钢丝绳由许多高强度钢丝编绕而成，可单捻、亦可双捻成形。绳芯常采用天然纤维芯(NF)、合成纤维芯(SF)、金属丝绳芯(IWR)相金属丝股芯(IWS)。纤维芯钢丝绳具备较高挠性和弹性，缠绕时弯曲应力较小，但不能承受横向压力，金属丝芯钢丝绳强度较高，能承受高温和横向压力，但挠性较差。卷扬机系多层缠绕．更适合选用多捻制金属丝芯钢丝绳。钢丝绳种类，依照钢丝绕成股和股绕成绳互相方向可分力：1)顺捻钢丝绳顺捻钢丝绳义分为右同向捻（ZS）和左同向捻(SS)。此类钢丝绳钢丝绕成股和股绕成绳旋转方向是一致。其特点是：钢丝绳挠性好．磨损小，常规使用的寿命长。但容易松散和扭转。它不容许在无导轨状况下作单独提高，故在不松散状况下或有刚性导轨时应用为宜。2)交捻钢丝绳交捻钢丝绳，又分为右交互捻(ZS)和左交互捻（SZ）。钢丝绳钢丝绕成股与股绕成绳方向相反，它挠性与常规使用的寿命都较顺捻钢丝绳差．但绳与股扭转趋势相反，克服了扭转和易松散缺陷，故卷扬机应优先选用。钢丝绳种类．依照钢丝绳中钢丝与钢丝接触状态不同又可分为：(1)点接触钢丝绳点接触钢丝绳绳股中各层钢丝直径均相似，而内外各层钢丝节距不同．因而互相交叉形成点接触。其特点是接触应力高．表面粗糙，钢丝易折断，常规使用的寿命低。但制造工艺简朴，价格实惠公道。在实际中常发现这种钢丝绳在受拉、特别是受弯时由于钢丝间点接触、导致应力集中而产生严重压痕，由此导致钢丝疲劳断裂而使钢丝绳过早报废。(2)线接触钢丝绳线接触钢丝绳绳股由不同直径钢丝统制而成，每一层钢丝节距相等，由于外层钢丝位于内层钢丝之间沟槽内，因而内外层钢丝间形成线接触。这种钢丝绳内层钢丝虽承受比外层钢丝稍大应力，但它避免了应力集中，消除了钢丝在接触处二次弯曲现象，减少了钢丝间摩擦阻力。使钢丝绳在弯曲上有较大自由度，从而显著提升了抗疲劳强度，其寿命普通高于点接触钢丝绳。由于线接触钢丝绳比点接触钢丝绳有效钢丝总面积大，因而承载能力高。如果在破断拉力相似状况下选用线接触钢丝绳，能够使用较小滑轮和卷筒直径，从而使整个机构尺寸减小。卷杨机应优先选用线钢丝绳直径选取卷扬机系多层缠绕．钢丝绳受力很复杂。为简化计算，钢丝绳选取多采用安全系数法，这是—种静力计算办法。钢丝绳安全系数按下式计算：（3—1）式中—整条钢丝绳破断拉力(N)。—卷扬机工作级别规定最小安全系数。—钢丝绳额定拉力(力)。设计时，钢丝绳额定拉力为已知，将额定拉力乘以规定最小安全系数，然后从产品目录中选取一种破断拉力不不大于·[M〕钢丝绳直径。当前在工业化国家，对钢丝绳直径选取普遍采用选取系数法。国际原则绳选取也推荐采用此办法。该方如下；（机械设计手册第二册）钢丝绳直径不应不大于下式计算最小直径（3—2）式中Fmax—钢丝绳最大静拉力(N)。由起升载荷（额定起重量，钢丝绳悬挂某些重量，滑轮组及其他吊具重量）并考虑滑轮组效率相倍率来拟定；c—钢丝绳选取系数，它与机构工作级别、钢丝绳与否旋转以及吊运物品性质等因素关于。当前，卷扬机还没有此系数详细规定。可参照机械设计手册第二册进行选用。该设计卷扬机额定载荷5吨，采用双联滑轮起重滑轮组，因此每根承受载荷Fmax＝F总＝1.25×N该卷扬机用于冶金行业锻造用，因此工作级别为M7，查机械设计手册第二册钢绳系数选取c＝0.124。＝0.123×＝13.79mm因此钢丝绳选取d=14mm。按钢丝绳所在机构工作级别来选钢丝绳直径时，所选钢丝绳拉断力应满足下式：（机械设计手册第二册）F0nFmax（3—3）式中F0——所选用钢丝绳最小拉断力（N）n——安全系数，查手册选n=7因此F07×1.25×=8.75×N=87.5KN又钢丝绳最小拉断力总和等于钢丝绳最小拉断力×1.134（纤维芯）或×1.214（钢芯），因此钢丝绳最小拉断力总和为87.5×1.134=99.225KN（本设计中钢丝绳不接触高温，横向压力较小，选用纤维芯钢丝绳）查机械设计手册，钢丝绳型号选取：钢丝绳6×19（a）类14—NAT—FC—1470—ZS—102—79.5型号解释如下：14—钢丝绳直径NAT—钢丝表面状态（光面钢丝）FC—钢丝绳构造形式（纤维芯）1470—钢丝公称强度（）ZS—捻向（左交互捻）102—钢丝绳最小破段拉力KN79.5—单位长度重量kg/100m3.3钢丝绳使用钢丝绳在工作时卷绕进出滑轮和卷筒，除产生拉应力外，尚有挤压、弯曲、接触和扭转等应力，应力状况是很复杂。实践表白，由于钢丝绳重复弯曲相挤压所导致金属疲劳是钢丝绳破坏主要的因素。钢丝绳破坏时，外层钢丝由于疲劳和磨损一方面开始断裂，随着断丝数增多，破坏速度逐渐加快，达到一定限度后，仍接着使用，就会导致整根绳破断。在对的选取钢丝绳构造和直径之后，实际常规使用的寿命长短，在很大限度上取决于钢丝绳在使用中维护和保养及与有关机件合理配备。可从如下几方面考

  虑该问题：1）滑轮和卷筒直径D与钢丝绳直径d比值大小对钢丝绳寿命产生影响较大，几乎成平方关系。因而，选用较大滑轮和卷简直径对钢丝绳寿命是有利。故设计中规定了卷筒直径和钢丝绳直径最小比值（D/d），与卷扬机工作级别关于。使用中，应最好能够降低钢丝绳弯折次数并尽可能的避免反向弯折。2）决定滑轮绳槽尺寸时，必要考虑新钢丝绳直径较公称直径有6％—8％过盈量这一事实。过小绳槽直径会使钢丝绳受到过度挤压而提前断丝，绳槽尺寸过大，又会使钢丝绳在槽内支承面积减小，增大钢丝绳接触应力。合理绳槽尺寸应比钢丝绳公称直径大10％左右。3）滑轮与卷筒材料太硬，对钢丝绳寿命不利。据关于资料表白：以铸铁代替钢．可提高钢丝绳寿命约10％。4）为保证钢丝绳在绳筒上平滑缠绕，避免各圈钢丝绳间互相摩擦及多层缠绕锤击和堆绕现象，延长钢丝绳常规使用的寿命，钢丝绳在卷筒及绳轮上偏角必要保持在一定限度之内，普通在0.5—2之间。5）良好周期性润滑是提高钢丝绳常规使用的寿命一项主要的因素。它可以有效的预防锈蚀，减少钢丝绳内外磨损。普通惯用中、低粘度润滑油与滤青质化合物。当前国内生产“钢丝绳油’’属于中档粘度油，合用于各种股捻钢丝绳润滑。其附着力大，不易滑落或与水起作用，且具有防锈剂，是一种良好润滑剂。6）在室外、润湿或腐蚀介质存在环境里，应选用镀锌钢丝绳。7）常常检验核查钢丝绳与否与别机件摩擦，重新更换新绳时必要核对新绳与原绳型式直径与否相似；常常检验核查钢丝绳表面磨损及断丝，遇上问题及时解决。钢丝绳报废解决，可参照关于原则相资料。第四章卷筒构造设计及尺寸拟定卷筒尺寸由已知起升速度、起升高度和钢丝绳尺寸来拟定。卷筒用来卷绕钢丝绳，把原动机驱动力传递给钢丝绳，并把原动机回转运动变为所需要直线运动。卷筒普通是中空圆柱形，特殊规定卷筒也有做成圆锥或曲线卷筒分类按照钢丝绳在卷筒上卷绕层数分，卷筒分单层绕和多层绕两种。普通起重机大多采用单层绕卷筒。只有在绕绳量特别大或特别规定机构紧凑状况下，为了缩小卷筒外观尺寸，才采用多层绕方式。本设计采用单层绕。按照卷筒表面分，有光卷筒和带螺旋槽卷筒两种。光卷筒用于多层卷绕，其构造比较简朴，钢丝绳按螺旋形紧密地排列在卷筒表面上，绳圈节矩等于钢丝绳直径。由于钢丝绳和卷筒表面之间接触应力较高，相邻绳圈在工作时又有摩擦，钢丝绳常规使用的寿命就要减少。为了使钢丝绳在卷筒表面上排列整洁，单层绕卷筒普通均有螺旋槽，有了绳槽后，使钢丝绳与卷筒接触面积增长，因而减小了它们之间接触应力，也消除了在卷筒卷绕过程中绳圈间也许产生摩擦，因而提高了钢丝绳常规使用的寿命，当前，多层绕卷筒也制成带绳槽，更为合理。绳槽在卷筒上卷绕方向可以制成左旋或右旋。单联滑轮组卷筒只有一条螺旋绳槽；双联滑轮卷筒，两侧应分别右一条左旋和右旋绳槽。绳槽形状分别为原则绳槽和深槽两种，如图（4—1）。图4—1（a）原则绳槽（b）深绳槽4.2卷筒绳槽拟定查机械设计手册知，卷筒绳槽槽底半径R，槽深c槽节矩t其尺寸关系为：R=（0.54~0.6）d（d为钢丝绳直径）（4—1）绳槽深度：原则槽：=（0.25~0.4）d（mm）（4—2）深槽：=（0.6~0.9）d（mm）（4—3）绳槽节距：原则槽：＝d＋（2～4）（mm）（4—4）深槽：＝d＋（6～8）（mm）（4—5）卷筒槽多数采用原则槽，只有在使用的过程中钢丝绳有也许脱槽状况才使用深槽，本设计选用原则槽，钢丝绳直径选用14mm，R=（0.54~0.6）dmm=7.56~8.4mm取R=8mmc=（0.25~0.4）dmm=3.5~5.6mm取c=4mmt＝d＋（2～4）mm=16mm4.3卷筒设计卷筒按照转矩传递方式来分．有端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式，其共同特点是卷筒轴只承受弯矩，不承受转矩。本设计卷筒采用内齿轮啮合式。如图（4—2）图4—2内齿啮合式卷筒卷筒设计重要尺寸有节径、卷筒长度L、卷筒壁厚δ。4.3.1卷筒节径设计卷筒节径即卷筒卷绕直径，查机械设计手册知不能不大于下式：（4—6）式中—按钢丝绳中心计算卷筒最小直径（mm）；h—与机构工作级别和钢丝绳构造关于系数，依照工作环境级别为，查机械设计手册h=28；d—钢丝绳直径（mm）。按式计算：＝28×14＝392（mm）选用=400（mm）4.3.2卷筒长度设计本设计采用双联滑轮组，如图4—3图图4—3双联滑轮组卷筒长度（4—7）式中L—卷筒总长度；—绳槽某些长度，其值为：（4—8）其中H—最大起升高度；a—滑轮组倍率；—卷筒卷绕直径；t—绳槽节矩，n—附加安全圈数，使钢丝绳端受力减小，便于固定，普通取n＝1.5～3圈；—固定钢丝绳所需要长度，普通取＝3t；—两端边沿长度（涉及凸台在内），依照卷筒构造而定；—卷筒中间无绳槽某些长度，由钢丝绳容许偏斜角α和卷筒轴到动滑轮轴最小距离决定。对于有螺旋槽单层绕卷筒，钢丝绳容许偏斜度普通为1：10，查机械设计手册可知，选用＝100mm。＝=380mm。＝3t=48mm因此＝2×（380+48+20）＋100＝996mm。选用原则卷筒长度为1000mm4.3.3卷筒壁厚设计本设计为了延长钢丝绳寿命，采用铸铁卷筒，对于铸铁卷筒可按经验公式初步拟定，接着进行强度验算。对于铸铁筒壁厚mm（4—9）依照锻造工艺规定，铸铁卷筒壁厚不应不大于12mm，mm＝0.02×400＋（6～10）＝7+8＝15mm因此卷筒参数选取为：绳槽节距t＝16mm、槽底半径＝4mm、卷筒节距＝400mm、卷筒长度L=1000mm、卷筒壁厚mm4.4卷筒强度计算查机械设计手册第二册可知，卷筒材料普通采用不低于HT200铸铁，特殊需要时可采用ZG230-450、ZG270-500铸钢或Q235-A焊接制造。本设计卷筒五特殊需要，额定起重重量不是很大，因此选取HT200铸铁制造。普通卷筒壁厚相对于卷筒直径较小，因此卷筒壁厚可以忽视不计，在钢丝绳最大拉力作用下，使卷筒产生压应力、弯曲应力和扭曲应力。其中压应力最大。当3时弯曲应力和扭曲应力合成力不超过压应力10%,因此当3时只计算压应力即可。本设计中L=1000mmD=400mm，符合3规定，因此只计算压应力即可。当钢丝绳单层卷绕时，卷筒所受压应力按下式来计算：=A（4—10）其中为钢丝绳单层卷绕时卷筒所受压应力（）为钢丝绳最大拉力（N）为卷筒壁厚A为应力减小系数，普通取A=0.75为许用压力，对于铸铁=为铸铁抗住压力的强度极限因此=A=0.7539查教材机械设计基本知195，因此39。因此经检查计算，卷筒抗住压力的强度符合相关规定。第五章卷筒轴设计计算卷筒轴是支持卷扬机正常工作重要零件，合理设计与计算卷筒轴对卷扬机性能至关重要。5.1卷筒轴受力分析与工作应力分析惯用卷筒轴分轴固定式轴转动式（图5—1）两种状况。卷扬机卷筒工作时，钢丝绳在卷简上位置是变化。钢丝绳拉力经卷筒及支承作用到轴上产生力矩，其大小随钢丝绳在卷简上位置变化而不同。强度计算时应按钢丝绳在卷筒上两个极限位旨分别计算。由卷扬机工作状况和轴受力分析可知，a、b因卷筒轴重要承受弯矩，可简化为简朴心轴。a图为固定心轴，b图为转动心轴。对于转动心轴，其弯曲应力普通为对称循环变化；对固定心轴，其应力循环特性为，视详细载荷性质而定。对固定心轴疲劳失效而言，最危险应力状况是脉动循环变化，为安全起见，卷筒固定心轴应力以按脉动循环解决为宜。c图卷筒轴既受弯又受扭，为转轴。其弯曲应力应力性质为对称循环变应力，而扭转剪应力应力性质可视为脉动循环变化。由此可知，卷筒轴在正常使用条件下，最后将发生疲劳破坏。但也不排除在超载或意外状况下发生静强度破坏。图5—1卷筒轴类型a：轴固定式b、c：轴转动式5.2卷筒轴设计计算由于卷筒轴可靠性对卷扬机安全、可靠工作很重要，因而应十分注重卷筒轴构造设计和强度、刚度计算。卷筒轴构造，应尽量简朴、合理，应力集中应尽量小。卷筒轴不但要计算疲劳强度，并且还要计算静强度；此外，对较长轴还需校核轴刚度。本设计以计算出参数有：绳额定拉力＝KN，卷筒直径400mm，钢丝绳直径14mm，外齿轴套齿轮分度圆直径D＝224mm，查物理运动设计手册，轴材

  质选取45钢，调制解决，，，，。由图5—1可知，该卷筒轴用轴端挡板固定于卷筒上，是不动心轴。计算时应按钢丝绳在卷筒上两个极限位置分别计算。依照受力分析可知，当钢丝绳位于右极限位置时，心轴受力较大，因而应按有极限位置做轴强度计算。计算时，卷筒支承作用到心轴力，可简化为作用于轴承宽度中点集中力，左端距支承点72.5mm，右端距支承点202.5mm。查机械设计手册、物理运动设计手册、起重机设计手册，初步得到心轴各段直径和长度，如图5-2所示,本设计心轴左边选用调心滚子轴承圆柱孔0型，右边选用调心球轴承圆柱孔10000（TN1、M）型。图5-2心轴各某些尺寸将轴上所有作用力分解为垂直平面力和水平平面力，见图5—3所示。图5—3轴弯矩图5.2.1作用力计算齿轮圆周力：（5—1）＝＝＝18.68（KN）齿轮径向力：（5—2）＝18.7tg20＝6.78（KN）5.2.2垂直面支承反力及弯矩支反力，简图8—3b。（5—3）＝26.93（KN）（5—4）＝15.63（KN）弯矩，见图8—3c。（5—5）＝＝-781.5（KN.mm）（5—6）＝60=1615.2KN.mm5.2.3水平面支承反力及弯矩支反力，水平面支承反力见图5—3d。（5—7）＝＝0.382（KN）（5—8）＝＝6.42（KN）弯矩计算，见图8—3e（5—9）＝506.42＝321（KNmm）（5—10）＝600.382＝22.9（KNmm）合成弯矩，见图8—3f（5—11）＝＝844.8（KNmm）（5—12）＝＝1615.3（KNmm）5.2.4计算工作应力此轴为固定心铀，只有弯矩，没有转矩。由图8—3可知．最大弯矩发生在剖面B处。设卷筒轴该剖面直径为，则弯曲应力为：（5—13）则：＝＝74.46（mm）圆整后＝75（mm），中间轴段＝75＋15＝90（mm）5.2.5心轴疲劳强度计算卷筒轴疲劳强度，应当用钢丝绳当量拉力进行计算，即（5—14）式中—钢丝绳当量拉力(N)；—当量拉力系数。为使计算简便，可假设＝1。由前述可知，心轴应力性质可以为是按脉动循环规律变化，则。弯曲应力为（5—15）＝＝97.1（MP）平均应力和应力幅为（5—17）＝＝48.55（MP）轴形状比较简朴，且为对称构造，在B截面处尺寸有变化，则有应力集中存在，且该处弯矩最大，可以以为置截面是危险截面，应在此处计算袖疲劳强度。查得有效应力集中系数尺＝1.88，表面状态系数＝0.92，绝对尺寸系数＝0.78，等效系数小＝0.34。疲劳强度计算安全系数为（5—18）＝＝2.1普通轴疲劳强度安全系数，因此该轴疲劳强度足够。5.2.6心轴静强度计算卷筒轴静强度计算，需要用静强度计算拉力，可按下式求得：（5—19）式中—静强度计算最大拉力(N)；—动载荷系数，查手册。此处取。静强度计算安全系数（5—20）＝＝＝2.75当时，该轴静强度足够。因此该轴符合本设计规定。此外，尚有些卷筒轴、具备多支承，如三支承。对此类静不定问题可用三弯矩方程办法计算轴受力，同步在设计中还应考虑轴构造、支承型式以及底座刚度等问题。第六章电动机选取6.1电动机选取对的选取电动机额定功率原则是：在电动机能够完全满足机械负载规定前提下，最经济、最合理地决定电动机功率。本设计5吨桥式吊车卷扬机属于非持续制工作机械，并且起动、制动频繁，工作粉尘量大。因而，选取电动机应与其工作特点相适应。查机械设计手册，吊车用卷扬机重要采用三相交流异步电动机。依照吊车行业工作特点，电动机工作制应考虑选取短时重复工作制和短时工作制，并优先选用YZR(绕线转子)、YZ(笼型转子)系列起重专用电动机。多数状况下选用绕线转子电动机；在工作条件较轻，接电次数较少时，亦可采用笼型转子电动机。对于小吨位卷扬机，考虑到多方面因素，其电动机工作制也容许选取持续工作制。本设计电动机工作制度为断时工作制，因而不用考虑电动机发热计算。机构运转时所需静功率按下式计算：（kW）（6—1）式中—额定起升载荷（N）；—吊具自重（N），可取＝（0.02～0.04）；—起升速度；—机构总效率，它涉及滑轮组效率、导向滑轮效率、卷筒机械效率和传动机构机械效率。初步计算时，对于圆柱齿轮减速器传动起升机构，可取＝0.85～0.9。＝=6.312（KN）计算电动机功率考虑到工作环境，查起重机课程设计，对于中小型起重机其系数=0.8，因此0.86.312=5.05查《机械设计手册》应选用：YZ系列冶金起重专用三项异步电机，型号：YZ160L—8，标称电压：380V,额定功率：7.5KW转速：705转/分效率：82.4%基准工作制为—40%6.2验算电动机发热条件查起重机课程设计知：按等效功率求得：当Jc=40%时，所需等效功率Nx=（6—2）=0.750.876.312=4.12KW其中为工作类型系数，=0.75系数依照值查得。为起重机机构平均启动时间与平均上班时间比值，查表=0.1时，=0.87.由以上计算解成果可知初选电动机能满足发热规定，即NxNe。第七章减速器设计计算7.1卷扬机总传动比计算按额定转速初定总传动比，总传动比按下式计算：（7—1）式中—机构总传动比；—电动机额定转速(r／min)；—卷筒转速(r／min)。可按下式计算：（7—2）式中—起升滑轮组倍率；—卷筒计算直径（mm）；—起升速度。＝＝19.9（r/min）==35.437.2减速器计算由于电动机轴到减速器高速轴由齿轮链接盘连接，其传动比=1，因此减速器总传动比=35.43。查机械设计手册，采用二级圆柱齿轮减速器。7.2.1分派减速器各级传动比查机械设计基本实训教程，按浸油润滑条件考虑取高速级传动比=1.4，式中为低速级传动传动比。即==1.4（7—3）因此==5.03=7.037.2.2计算传动装置运动和动力参数电动机到卷筒轴总传动效率为查机械设计手册知：=0.99（齿形联轴器）=0.98（滚子轴承）=0.97（齿轮精度为8级）=0.99（齿形联轴器）因此总传动效率=0.99=0.88卷筒轴所得到功率为0.88=0.887.5=6.61KW6.311KW因此以上所选参数符合相关规定。（为电动机功率）1）计算各轴转速Ⅰ轴(r/min)Ⅱ轴（r/min）Ⅲ轴（r/min）卷筒轴（r/min）2）计算各轴功率Ⅰ轴（KW）Ⅱ轴(KW)Ⅲ轴(KW)卷筒轴(KW)3）计算各轴转矩电动机轴输出转矩为：（N.m）Ⅰ轴（N.m）Ⅱ轴=100.67.040.980.97=673.1（N.m）Ⅲ轴=673.15.030.980.97=3218.5（N.m）卷筒轴（N.m）将计算数值列表如下：轴号功率P（KW）转矩T(N.m)转速传动比i效率电机轴7.5101.670510.99Ⅰ轴7.425100.67057.040.97Ⅱ轴7.1673.1100.145.030.97Ⅲ轴6.73128.519.910.99卷筒轴6.633122.519.97.2.3圆柱齿轮传动设计计算此减速器齿轮为普通机械零件，没有特殊规定，从减少成本，减小构造和易于取材原则出发决定选用：小齿轮45钢，调质，齿面硬度217~255HBS大齿轮45钢，正火，齿面硬度169~217HBS1)计算许用接触应力查教材，小齿轮和大齿轮接触疲劳极限分别为：小齿轮（217~255HBS）=580MPa大齿轮（169~217HBS）=540MPa循环次数：N1=60njLn（7—4）=607051(1052402)=1.76N2==2.5由教材查得ZN1=1.0ZN2=1.08SH=1.1齿面接触应力为==527.28Mpa（7—5）==530.16MPa取小值==527.32MPa2)计算许用弯曲应力查教材，小齿轮和大齿轮弯曲疲劳极限分别为：小齿轮（217~255HBS）=440MPa大齿轮（169~217HBS）=420MPaYN1=YN2=1S

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