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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 張躍敏 職稱： 副教授
所在院（系）機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 教研室（研究室）：機(jī)械工程基礎(chǔ)教學(xué)部
題 目
小型卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
王鍇
專業(yè)班級(jí)
08機(jī)制4班
學(xué)號(hào)
0828050057
一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個(gè)方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度）
本課題是關(guān)于電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)，確切的說是關(guān)于現(xiàn)有通用卷揚(yáng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中變速傳動(dòng)軸承的研究處于學(xué)術(shù)前沿，實(shí)用價(jià)值很大，若設(shè)計(jì)合理，產(chǎn)品將很有市場。題目難易適中，工作量大，但在控制范圍之內(nèi)，能達(dá)到綜合訓(xùn)練要求，符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。
二、開題報(bào)告完成情況：
開題報(bào)告能按時(shí)、按要求完成，從開題報(bào)告看，目標(biāo)明確，工作有計(jì)劃，有思路。
三、階段性成果：
完全掌握系統(tǒng)的傳動(dòng)原理并初步完成卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖、裝配結(jié)構(gòu)簡圖的繪制工作。
四、存在主要問題：
1.有些零部件，特別是非標(biāo)準(zhǔn)件沒能全面考慮結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)等情況；、
2.應(yīng)盡快完成主要零部件的校核和零件圖的繪制；
3.注意CAD圖繪制的線型、線寬以便打印；
4.在查找資料和計(jì)算方面浪費(fèi)太多時(shí)間。
五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文
摘 要
卷揚(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，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)，由人力或機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。垂直提升、水平或傾斜曳引重物的簡單起重機(jī)械。分手動(dòng)和電動(dòng)兩種。現(xiàn)在以電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)為主。本次設(shè)計(jì)的5噸電動(dòng)卷揚(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始入手，然后依次對(duì)卷揚(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)簡單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、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)。提升重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，各類卷揚(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：卷揚(yáng)機(jī)，卷筒，卷筒軸，減速器
Abstract
Also 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, installation 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. 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, 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 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 mechanism. 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; retarder
61
目錄
前 言........................................................2
1 緒論.......................................................4
1.1卷揚(yáng)機(jī)的分類、特性及常見類型 4
1.2 國內(nèi)外卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展概況 7
1.3 卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)概述 13
2 卷揚(yáng)機(jī)方案設(shè)計(jì)............................................21
2.1卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 21
2.2電動(dòng)機(jī)選擇 21
2.3減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
3小車行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)...........................................34
3.1 軌道 34
3.2 車輪與車輪組 34
3.3 車輪直徑的計(jì)算 35
4卷揚(yáng)機(jī)主要零零部件的設(shè)計(jì)...................................37
4.1 鋼絲繩的選擇 37
4.2 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定 41
4.3 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 46
4.4 制動(dòng)器，聯(lián)軸器的選擇 52
5卷揚(yáng)機(jī)使用時(shí)的注意事項(xiàng).....................................54
結(jié)論........................................................56
致謝........................................................57
參考文獻(xiàn)....................................................58
前 言
隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械將會(huì)越來越取代人力，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，卷揚(yáng)機(jī)就是一例。卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展就像其他機(jī)械一樣，從開始的簡單到現(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。
卷揚(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，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、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)的卷揚(yáng)機(jī)說起，一直到現(xiàn)在以及將來的發(fā)展。卷揚(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，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、使用成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
提升重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，所以各類卷揚(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、汽車吊等取代了卷揚(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)用卷揚(yáng)機(jī)，汽車吊雖然靈活方便，但也因?yàn)槌杀咎撸荒茉诠こ讨袕V泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚(yáng)機(jī)承擔(dān)的。卷揚(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。
下面卷筒機(jī)的發(fā)展趨勢
A. 大型化
由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和機(jī)械構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了60 t卷揚(yáng)機(jī)，日本生產(chǎn)了32 t、50 t、60 t液壓和氣動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，美國生產(chǎn)了136 t和270 t卷揚(yáng)機(jī)。
B 采用先進(jìn)電子技術(shù)
為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動(dòng)控制和遙控，國外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù)。對(duì)大型卷揚(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)展手提式卷揚(yáng)機(jī)
為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷揚(yáng)機(jī)，其電壓為12 V，質(zhì)量為7.7—15.4 kg，拉力為3336—13344 N。
D 大力發(fā)展不帶動(dòng)力源裝置的卷揚(yáng)機(jī)
歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷揚(yáng)機(jī)。此種卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，有一個(gè)卷筒和一個(gè)變速箱即可。
1 緒論
1.1卷揚(yáng)機(jī)的分類、特性及常見類型
1.1.1分類及特性
卷揚(yáng)機(jī)分為手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)和電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)兩種?，F(xiàn)在以電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)為主。電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)器、齒輪箱和卷筒組成，共同安裝在機(jī)架上。對(duì)于起升高度和裝卸量大工作頻繁的情況，調(diào)速性能好，能令空鉤快速下降。對(duì)安裝就位或敏感的物料，能用較小速度。
隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械將會(huì)越來越取代人力，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，卷揚(yáng)機(jī)就是一例。卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展就像其他機(jī)械一樣，從開始的簡單到現(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。
卷揚(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，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、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)的卷揚(yáng)機(jī)說起，一直到現(xiàn)在以及將來的發(fā)展。卷揚(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，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、使用成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，所以各類卷揚(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、汽車吊等取代了卷揚(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)用卷揚(yáng)機(jī)，汽車吊雖然靈活方便，但也因?yàn)槌杀咎撸荒茉诠こ讨袕V泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚(yáng)機(jī)承擔(dān)的。卷揚(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。
機(jī)的分類及其不同特性卷揚(yáng)機(jī)包括建筑卷揚(yáng)機(jī),同軸卷揚(yáng)機(jī) 主要產(chǎn)品有：JM電控慢速大噸位卷揚(yáng)機(jī)、JM電控慢速卷揚(yáng)機(jī)、JK電控高速卷揚(yáng)機(jī)、 JKL手控快速溜放卷揚(yáng)機(jī)、2JKL手控雙快溜放卷揚(yáng)機(jī)、電控手控兩用卷揚(yáng)機(jī)、JT調(diào)速卷揚(yáng)機(jī)、KDJ微型卷揚(yáng)機(jī)等，僅能在地上使用，可以通過修改用于船上。它以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，經(jīng)彈性聯(lián)軸節(jié)，三級(jí)封閉式齒輪減速箱，牙嵌式聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)卷筒，采用電磁制動(dòng)。該產(chǎn)品通用性高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、起重大、使用轉(zhuǎn)移方便，被廣泛應(yīng)用于建筑、水利工程、林業(yè)、礦山、碼頭等的物料升降或平拖，還可作現(xiàn)代化電控自動(dòng)作業(yè)線的配套設(shè)備。
系列為齒輪減速機(jī)傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)。主要用于卷揚(yáng)、拉卸、推、拖重物。如各種大中型砼、鋼結(jié)構(gòu)及機(jī)械設(shè)備的安裝和拆卸。適用于建筑安裝公司、礦區(qū)、工廠的土木建筑及安裝工程。
力或機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。
卷揚(yáng)機(jī)：（又叫微型卷揚(yáng)機(jī)）電機(jī)與鋼絲繩在同一傳動(dòng)軸上，輕便小巧，節(jié)省空間
（噸位包括（200公斤、250公斤、300公斤、500公斤、750公斤、1000公斤等）
速卷揚(yáng)機(jī)：卷筒上的鋼絲繩額定速度約7~12m/min的卷揚(yáng)機(jī)。
速卷揚(yáng)機(jī)：卷筒上的鋼絲繩額定速度約30m/min的卷揚(yáng)機(jī)。
卷揚(yáng)機(jī)：由電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，通過驅(qū)動(dòng)裝置使卷筒回轉(zhuǎn)的卷揚(yáng)機(jī)。
卷揚(yáng)機(jī)：速度控制可以調(diào)節(jié)的卷揚(yáng)機(jī)
卷揚(yáng)機(jī)：以人力作為動(dòng)力，通過驅(qū)動(dòng)裝置使卷筒回轉(zhuǎn)的卷揚(yáng)機(jī)。
位非標(biāo)卷揚(yáng)機(jī)：主要用于卷揚(yáng)、拉卸、推、拖重物。如各種大中型砼、鋼結(jié)構(gòu)及機(jī)械設(shè)備的安裝和拆卸。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鋼絲繩排列有序、有吊安裝可靠、適用于碼頭、橋梁、港口等路橋工程及大型廠礦安裝設(shè)備.就是一種利用外力（例如電動(dòng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)他運(yùn)轉(zhuǎn)，然后通過電磁制動(dòng)器和抱死制動(dòng)器控制其在無動(dòng)力下不自由運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)經(jīng)過電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)減速后，驅(qū)動(dòng)一個(gè)輪盤運(yùn)轉(zhuǎn)，輪盤上可以卷鋼索或者其他東西。
提升高于30噸的卷揚(yáng)機(jī)為大噸位卷揚(yáng)機(jī)，生產(chǎn)大噸位的卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)在中國只有少數(shù)，目前最大噸位是65噸。主要細(xì)分為JK（快速），JM、JMW（慢速），JT（調(diào)速），JKL、2JKL手控快速等系列卷揚(yáng)機(jī)，廣泛應(yīng)用于工礦、冶金、起重、建筑、化工、路橋、水電安裝等起重行業(yè)。
1.1.2 卷揚(yáng)機(jī)的常見類型
常見的卷揚(yáng)機(jī)噸位有：0.3T卷揚(yáng)機(jī) 0.5T卷揚(yáng)機(jī) 1T卷揚(yáng)機(jī) 1.5T卷揚(yáng)機(jī) 2T卷揚(yáng)機(jī) 3T卷揚(yáng)機(jī) 5T卷揚(yáng)機(jī) 6T卷揚(yáng)機(jī) 8T卷揚(yáng)機(jī) 10T卷揚(yáng)機(jī) 15T卷揚(yáng)機(jī) 20T卷揚(yáng)機(jī) 25T卷揚(yáng)機(jī) 30T卷揚(yáng)機(jī)。從是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)的角度：卷揚(yáng)機(jī)可分為國標(biāo)卷揚(yáng)機(jī)、非標(biāo)卷揚(yáng)機(jī)常見卷揚(yáng)機(jī)型號(hào)有
A、JK0.5-JK5單卷筒快速卷揚(yáng)機(jī)
B、JK0.5-JK12.5單卷筒慢速卷揚(yáng)機(jī)
C、JKL1.6-JKL5溜放型快速卷揚(yáng)機(jī)
D、JML5、JML6、JML10溜放型打樁用卷揚(yáng)機(jī)
E、2JK2-2JML10雙卷筒卷揚(yáng)機(jī)
F、JT800、JT700型防爆提升卷揚(yáng)機(jī)
G、JK0.3-JK15 電控卷揚(yáng)機(jī)
H、非標(biāo)卷揚(yáng)機(jī)
其中Jk表示快速卷揚(yáng)機(jī)，jm表示慢速卷揚(yáng)機(jī)，jt表示防爆卷揚(yáng)機(jī)，單卷筒表示一個(gè)卷筒容納鋼絲繩，雙卷筒表示兩個(gè)卷筒容納鋼絲繩。
液壓卷揚(yáng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：
相比傳統(tǒng)的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)（電動(dòng)絞車），液壓卷揚(yáng)機(jī)（液壓絞車）有很多優(yōu)點(diǎn)：
A. 過載保護(hù)
B. 沖擊防護(hù)
C. 防爆性能。國標(biāo)卷揚(yáng)機(jī)指符合國家標(biāo)準(zhǔn)的卷揚(yáng)機(jī)，非標(biāo)卷揚(yáng)機(jī)是指廠家自己定義標(biāo)準(zhǔn)的卷揚(yáng)機(jī),通常只有具有生產(chǎn)證的廠商才可以生產(chǎn)國標(biāo)卷揚(yáng)機(jī)，價(jià)格也比非標(biāo)卷揚(yáng)機(jī)貴一些。注意事項(xiàng)
1.2 國內(nèi)外卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展概況
1.2.1 國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展概況
我國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)是解放后才開始的。50年代為滿足恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的需要和第一個(gè)五年計(jì)劃建筑的需要，卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽國泰機(jī)器廠等成批仿制了兩種卷揚(yáng)機(jī)，一種為日本的JIS8001型動(dòng)力卷揚(yáng)機(jī)，它是一種原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)形式是開式圓柱齒輪傳動(dòng)，雙錐體摩擦離合器，操作為手板腳踩的快速卷揚(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)、電控慢速卷揚(yáng)機(jī)。由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力不高，卷揚(yáng)機(jī)的需求量亦不多，故這段時(shí)間國內(nèi)卷揚(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，卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和使用越來越多了。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，主要卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家（阜新礦山機(jī)械廠、天津卷揚(yáng)機(jī)廠、山西機(jī)器廠、寶雞起重運(yùn)輸機(jī)廠等）組成了卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織，隸屬于第一機(jī)械工業(yè)部礦山機(jī)械行業(yè)下。為了發(fā)展卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)，行業(yè)組織了有關(guān)廠家的人員對(duì)全國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，開始自行設(shè)計(jì)和制造新的卷揚(yáng)機(jī)，先后試制了0.5t、1t、3t電動(dòng)卷揚(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，無法推廣。
從70年代起，我國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。在各廠自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，1973年，由卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷揚(yáng)機(jī)基型設(shè)計(jì)，并充分考慮到了當(dāng)時(shí)中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬頁P(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動(dòng)，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操作用手板剎車帶制動(dòng)。慢速卷揚(yáng)機(jī)的基型為閉式傳動(dòng)（圓柱齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)減速器）、電磁鐵制動(dòng)結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時(shí)第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了JB926-74《卷揚(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)》和JB1803-76《卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)條件》兩個(gè)部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。在此期間，由于石化工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備很多，都需要吊裝，如一些大型反應(yīng)塔，塔的高度達(dá)七八十米，質(zhì)量達(dá)五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷揚(yáng)機(jī)，因而各廠家相繼生產(chǎn)了20t和30t卷揚(yáng)機(jī)，滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。
末期開始，中國實(shí)行了改革開放政策，使國民經(jīng)濟(jì)得到了大發(fā)展，基本建設(shè)任務(wù)增加了很多，促使建筑機(jī)械的使用大量增加，生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家亦隨之大量增加。為使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)范化，國家頒布了GB1955-80《建筑卷揚(yáng)機(jī)》、JJ3-83《建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》。隨著改革開放逐步深入，生產(chǎn)形勢的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)提到日程上來了，不少生產(chǎn)廠家成立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷揚(yáng)機(jī)、變速卷揚(yáng)機(jī)、自動(dòng)限位卷揚(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)型式的卷揚(yáng)機(jī)。為使卷揚(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年卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了九廠一所一校成立了卷揚(yáng)機(jī)系列設(shè)計(jì)組，對(duì)單筒快速建筑卷揚(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)分兩種機(jī)型，一種為基本型（電控卷揚(yáng)機(jī)），一種為溜放型（手控卷揚(yáng)機(jī)）。設(shè)計(jì)既考慮到技術(shù)發(fā)展的趨勢，又考慮到廠家的生產(chǎn)能力。因此基本型為一字型布置，采用二級(jí)或三級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)，電制動(dòng)錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；溜放型采用封閉式二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)，普通Y系列電動(dòng)機(jī)，用手操作兩條制動(dòng)帶控制工作和制動(dòng)。這兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡單，操作方便，體積小，重量輕，一般中小企業(yè)均可生產(chǎn)，滿足了生產(chǎn)的需要又實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步。為使卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展規(guī)范化，又相繼頒布了一系列有關(guān)卷揚(yáng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。
1.2.2國外卷揚(yáng)機(jī)概況
在國外，卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，雖然工業(yè)水平先進(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揚(yáng)機(jī)這樣的行之有效的簡單機(jī)械設(shè)備。下面介紹一下幾個(gè)主要國家生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的狀況。
A 美國
美國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)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。
貝波國際有限公司成立于1919年，有七十多年的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。主要產(chǎn)品有：氣動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)(0.25～40t)，防爆拖式氣動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)(0.5～30t)，駁船卷揚(yáng)機(jī)(手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓，25～75t)，電動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)(0.25～20t)，電動(dòng)葫蘆(0.25～15t)，電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)(～12.5t)，手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)(～75t)，液壓卷揚(yáng)機(jī)(1～10t)，水平卷揚(yáng)機(jī)(～9t)，手動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)(0.5～100t)，棘輪牽引器(～1.75t)，空中吊運(yùn)車(0.5～20t)。
哲恩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(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：直齒傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、蝸桿傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)；電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動(dòng)系列、直齒齒輪傳動(dòng)系列、齒輪蝸桿傳動(dòng)組合系列、直接驅(qū)動(dòng)系列、鏈傳動(dòng)系列。其中直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的傳動(dòng)是全封閉行星齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。
美國除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索·藝德公司等。
B 日本
日本從明治30年開始制造和使用卷揚(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷役機(jī)械研究所核計(jì)，1970～1975年間卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量增加62.5%。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計(jì)月報(bào)載，僅1977年單純土建筑卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)12萬臺(tái)，產(chǎn)值約100億日元。
日本卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會(huì)、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)滕鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多個(gè)廠家。
北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷揚(yáng)機(jī)品種系列比較齊全，主要有：
a動(dòng)力卷揚(yáng)機(jī) 分BF、MF、DF三種型式。功率為3.7～44kW，鋼絲繩拉力從5880～44100N，有18個(gè)規(guī)格。BF型是V型帶傳動(dòng)，MF型是單筒開式齒輪傳動(dòng)，DF型式雙筒開式齒輪傳動(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作，因而操作簡便，易調(diào)整。鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型樹脂。
b電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)為KM型，功率3.7～11kW，拉力6000～142100N，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8～9層，容繩量大，適于高層建筑使用。
b大型電動(dòng)卷揚(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。
遠(yuǎn)滕鋼機(jī)公司有60多年歷史，它是日本唯一生產(chǎn)特殊電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的公司。ENDO型卷揚(yáng)機(jī)采用起重電動(dòng)機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)可兩檔變速，排繩器裝在上部，是單螺旋軸雙導(dǎo)向桿式結(jié)構(gòu)，機(jī)座全部是焊接結(jié)構(gòu)，所有機(jī)械與電器部分都裝在機(jī)座里。
南星株式會(huì)社是一個(gè)專業(yè)化生產(chǎn)各種類型卷揚(yáng)機(jī)的廠家，創(chuàng)業(yè)于1948年，生產(chǎn)各種從0.5～10t的建筑用卷揚(yáng)機(jī)和15～20t的各種拖曳式卷揚(yáng)機(jī)。產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是：1) 采用一軸支撐兩個(gè)卷筒的結(jié)構(gòu)，用一軸齒輪傳動(dòng)裝置可操作兩個(gè)卷筒。卷筒離合器采用高質(zhì)量的襯墊材料，提高了使用壽命；2) 采用五級(jí)可換向的齒輪減速器，能獲得與負(fù)荷相適應(yīng)的合理速度和拉力。
C 法國
法國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家很多，其中包滕(POTAIN)公司就是生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)、PC系列卷揚(yáng)機(jī)和RCS系列卷揚(yáng)機(jī)。
KUSW型卷揚(yáng)機(jī)輕巧緊湊，效率高，安全可靠，可遙控操作。這種卷揚(yáng)機(jī)能夠比較理想地與各種建筑機(jī)械配套。
LMD型卷揚(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型卷揚(yáng)機(jī)綜合了電氣技術(shù)(包括電子技術(shù)系統(tǒng))和液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，性能比較好。
PC型卷揚(yáng)機(jī)是三速電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，遠(yuǎn)距離遙控操作，空載高速下降，提高了生產(chǎn)率。電控齒輪換檔(采用延時(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型卷揚(yáng)機(jī)可五檔變速，三個(gè)低速檔和兩個(gè)高速檔。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)卷揚(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。
其他國家，如俄羅斯、英國、瑞典、加拿大、德國等業(yè)都生產(chǎn)著不同用途的各種型號(hào)的卷揚(yáng)機(jī)。
D 國外卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢
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)了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了60t卷揚(yáng)機(jī)，日本生產(chǎn)了32t、50t、60t液壓和氣動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，美國生產(chǎn)了136t和270t卷揚(yáng)機(jī)。
b采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動(dòng)控制和遙控，國外廣泛采用了先進(jìn)電子技術(shù)。對(duì)大型卷揚(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)展手提式卷揚(yáng)機(jī) 為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷揚(yáng)機(jī)，其電壓為12V，質(zhì)量為7.7～15.4kg，拉力為3336～13344N。
d大力發(fā)展不帶動(dòng)力源裝置的卷揚(yáng)機(jī) 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷揚(yáng)機(jī)。此種卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，有一個(gè)卷筒和一個(gè)變速箱即可。
1.3 卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)概述
1.3.1卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)概述
電動(dòng)卷揚(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揚(yáng)機(jī)和溜放型卷揚(yáng)機(jī)兩類。
A電控卷揚(yáng)機(jī)
此類卷揚(yáng)機(jī)通過通電或斷電以實(shí)現(xiàn)卷揚(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)來實(shí)現(xiàn)，操作簡單方便。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)型式卷揚(yáng)機(jī)的常見類型作介紹。此類卷揚(yáng)機(jī)大多是單卷筒的。
B帶有電磁鐵制動(dòng)器的卷揚(yáng)機(jī)
a. 圓柱齒輪減速器快速卷揚(yáng)機(jī)，如圖1-1。
圖2-1 圓柱齒輪減速器快速卷揚(yáng)機(jī)簡圖
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
b. 蝸桿減速器慢速卷揚(yáng)機(jī)。
c. 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)，如圖1-2。
圖1-2 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳功的卷場機(jī)簡圖
1—電動(dòng)機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—制動(dòng)器
4—減速器 5—開式齒輪傳動(dòng)6—卷筒
d. 蝸桿減速器加開式齒輪傳動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)。
對(duì)一些起重量大的卷揚(yáng)機(jī)，為使鋼絲繩在卷簡上排列整齊，需要安裝排繩器。按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力F＞120 kN的卷揚(yáng)機(jī)上，均應(yīng)安裝排繩器。
C采用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)
此類卷揚(yáng)機(jī)利用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)本身所具有的制動(dòng)性能來實(shí)現(xiàn)卷揚(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)來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)或松開的，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)來實(shí)現(xiàn)的。由于此類卷揚(yáng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)軸線與卷筒軸線為同軸，故習(xí)慣上把這類卷揚(yáng)機(jī)叫做一字型結(jié)構(gòu)卷揚(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。
b. 漸開線圓柱齒輪行星傳動(dòng) 常見的有封閉型2K—H型行星輪系和3K型行星輪系傳動(dòng)的卷揚(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，可減小卷揚(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，卷揚(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. 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。
D溜放型卷揚(yáng)機(jī)
此類卷揚(yáng)機(jī)提升重物的下降不是利用電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)．而是靠置物的重力下降，并帶動(dòng)卷簡反轉(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)，則此類卷揚(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。
1.3.2卷揚(yáng)機(jī)起升結(jié)構(gòu)的組成及型式
A 起升機(jī)構(gòu)的組成
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噸卷揚(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1-3所示。
圖1-3 起升機(jī)構(gòu)示意圖
1—電動(dòng)機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—減速器 4 —卷筒
5—導(dǎo)向滑輪 6—滑輪組 7—吊鉤
電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，制動(dòng)器松開，通過帶制動(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)，使鋼絲繩順序排列在卷筒上的排繩裝置等。
B 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)造簡單并能起緩沖作用，但彈性橡膠圈的使用壽命不長；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。本卷揚(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)的潤滑油流出來和外面的灰塵進(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1-4。
圖 1-4 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)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)的卷揚(yáng)機(jī)，因此選用雙聯(lián)滑輪組，如下圖1-5。
圖 1-5 雙聯(lián)滑輪組
1、動(dòng)滑輪 2、定滑輪 3、卷筒
滑輪組的倍率的確定對(duì)鋼絲繩的拉力、卷筒直徑與長度、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，通過計(jì)算選用機(jī)構(gòu)中所需要的標(biāo)準(zhǔn)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)。
此卷揚(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，本卷揚(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噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)略有不同。
2 卷揚(yáng)機(jī)方案設(shè)計(jì)
2.1卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)
本設(shè)計(jì)卷揚(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： 12.5米/分
卷揚(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)。
2.2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噸橋式吊車卷揚(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)。
吊車用卷揚(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)于小噸位卷揚(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)工作制度為斷時(shí)工作制，因此不用考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱計(jì)算。
機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需靜功率按下式計(jì)算：
（2-1）式中
— 額定起升載荷，N；
— 吊具自重，N；可?。剑?.02～0.04）；
— 起升速度，；
— 機(jī)構(gòu)總效率，它包括滑輪組的效率、導(dǎo)向滑輪效率、卷筒的機(jī)械效率和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率。初步計(jì)算時(shí)，對(duì)于圓柱齒輪減速器傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，可?。?.85～0.9。
所以6.311 kN
計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率
考慮到工作環(huán)境，對(duì)于中小型起重機(jī)其系數(shù)=0.8，
所以 0.86.311=5.049
選用：
YZ系列冶金起重專用三項(xiàng)異步電機(jī)，
型號(hào)：YZ160L—8，
額定電壓：380V,
額定功率：7.5KW
轉(zhuǎn)速：705轉(zhuǎn)/分
效率：82.4%
基準(zhǔn)工作制為—40%
2.3減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.3.1 卷揚(yáng)機(jī)總傳動(dòng)比計(jì)算
按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動(dòng)比 ，總傳動(dòng)比按下式計(jì)算：
（2-2）
式中 — 機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比；
—電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 ，r／min；
— 卷筒轉(zhuǎn)速 ，r／min。
所以 35.43
2.3.2 減速器的計(jì)算
因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接，其傳動(dòng)比=1，所以減速器的總傳動(dòng)比=35.43。本設(shè)計(jì)采用二級(jí)圓柱齒輪減速器。
2.3.3分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比
按浸油潤滑條件考慮取高速級(jí)傳動(dòng)比=1.4，式中為低速級(jí)傳動(dòng)傳動(dòng)比。
即 ==1.4 （2-3）
所以 =7.03 =5.03
2.3.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
電動(dòng)機(jī)到卷筒軸的總傳動(dòng)效率為
式中：=0.99（齒形聯(lián)軸器）
=0.98（滾子軸承）
=0.97（齒輪精度為8級(jí)）
=0.99（齒形聯(lián)軸器）
所以總傳動(dòng)效率=0.99=0.88
卷筒軸所得到的功率為0.88=0.887.5=6.61 kW>6.311 kW
所以以上所選參數(shù)符合要求。（為電動(dòng)機(jī)功率）
A. 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速
Ⅰ軸 r/min （2-4a）
Ⅱ軸 r/min （2-4b）
Ⅲ軸 r/min （2-4c）
卷筒軸 r/min （2-4d）
2. 計(jì)算各軸功率
Ⅰ軸 kW （2-5a）
Ⅱ軸 kW （2-5b）
Ⅲ軸 kW （2-5c）
卷筒軸 kW （2-5d）
3. 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩
電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： N.m
Ⅰ軸 N.m （2-6a）
Ⅱ軸 N.m （2-6b）
Ⅲ軸 N.m （2-6c）
卷筒軸 N.m （2-6d）
將計(jì)算數(shù)值列表如下表1-1：
軸號(hào)
功率P（KW）
轉(zhuǎn)矩T(N.m)
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比i
效率
電機(jī)軸
7.5
101.6
705
1
0.99
Ⅰ軸
7.425
100.6
705
7.04
0.97
Ⅱ軸
7.1
673.1
100.14
5.03
0.97
Ⅲ軸
6.7
3128.5
19.9
1
0.99
卷筒軸
6.63
3122.5
19.9
表1-1 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)
2.3.5齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
此減速器的齒輪為一般機(jī)械零件，沒有特殊要求，從降低成本，減小結(jié)構(gòu)和易于取材原則出發(fā)決定選用：
小齒輪 45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度217~255 HBS
大齒輪 45鋼，正火，齒面硬度169~217 HBS
A. 計(jì)算許用接觸應(yīng)力
查教材，小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為：
小齒輪 （217~255HBS） =580 MPa
大齒輪 （169~217HBS） =540 MPa
循環(huán)次數(shù)： N1=60njLn==1.76 (2-7a)
N2 ==2.5 (2-7b)
由教材查得 ZN1=1.0
ZN2=1.08
SH=1.1
齒面接觸應(yīng)力為
==527.3 Mpa (2-8a)
==530.2 Mpa (2-8b)
取小值==527.3 MPa
B. 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力
小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為：
小齒輪 （217~255HBS） =440 MPa
大齒輪 （169~217HBS） =420 MPa
YN1= YN2=1 SF=1.4
齒輪彎曲應(yīng)力為：
= =314.3 Mpa (2-9a)
==300 Mpa (2-9b)
2.3.6 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)
A. 第一級(jí)傳動(dòng)
1）初選參數(shù)
小齒輪齒數(shù)=17
大齒輪齒數(shù)==177.04=119
螺旋角
2）按接觸強(qiáng)度結(jié)算
(2-10)
所以 載荷系數(shù)K=1.2
彈性系數(shù)=189.8
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.464 =0.779
螺旋角系數(shù)=0.992
取=1
所以
=52.2 mm
3）主要尺寸計(jì)算
模數(shù) mm (2-11)
取整數(shù) mm
中心距 mm (2-12)
取整數(shù) mm
計(jì)算實(shí)際螺旋角：
= (2-13)
螺旋角改變不大，系數(shù)、、、不在修正。
分度圓直徑d
=51.5 mm (2-14a)
=360.7 mm (2-14b)
齒頂圓直徑da
mm (2-15a)
mm (2-15b)
齒根圓直徑
mm (2-16a)
mm (2-16b)齒寬b
mm (2-17a)
mm (2-17b)
經(jīng)校核計(jì)算，齒根彎曲強(qiáng)度足夠使用。
確定齒輪精度等級(jí)及側(cè)隙分別為：
小齒輪：8GJ
大齒輪：8FH
計(jì)算結(jié)果見下表1-2：
表1-2 一級(jí)傳動(dòng)中大小齒輪的基本參數(shù)及主要尺寸
項(xiàng)目
小齒輪
大齒輪
材料及熱處理
45鋼調(diào)質(zhì)
45鋼正火
基本參數(shù)
齒數(shù)
17
119
法面模數(shù)（mm）
3
分度圓法面壓力角
20°
螺旋角及方向
9.2°左
9.2°右
法面齒頂高系數(shù)
1
1
法面齒隙系數(shù)
0.25
0.25
主要尺寸
中心距
205
齒寬
56.5
51.5
分度圓直徑
51.5
360.7
齒頂圓直徑
56.5
366.7
齒根圓直徑
44
353.2
B. 第二級(jí)傳動(dòng)
1）初選參數(shù)
小齒輪齒數(shù)=20
大齒輪齒數(shù)==205.03=100
螺旋角
2）按接觸強(qiáng)度結(jié)算
(2-18a)
查教材 載荷系數(shù)K=1.2
彈性系數(shù)=189.8
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.464 =0.779
螺旋角系數(shù)=0.992
取=1
所以
=101.1 mm
3）主要尺寸計(jì)算
模數(shù) mm (2-19)
取整數(shù)（mm）
中心距 mm (2-20)
取整數(shù) mm
計(jì)算實(shí)際螺旋角：
= (2-21)
螺旋角改變不大，系數(shù)、、、不在修正。
分度圓直徑d
=101.7 mm (2-22a)
=508.3 mm (2-22b)
齒頂圓直徑da
mm (2-23a)
mm (2-23b)
齒根圓直徑
mm (2-24a)
mm(2-24b)
齒寬b
mm (2-25a)
mm (2-25b)
經(jīng)校核計(jì)算，齒根彎曲強(qiáng)度足夠使用。
確定齒輪精度等級(jí)及側(cè)隙分別為：
小齒輪：8GJ
大齒輪：8FH
計(jì)算結(jié)果見下表1-3：
表1-3 二級(jí)傳動(dòng)中大小齒輪的基本參數(shù)及主要尺寸
項(xiàng)目
小齒輪
大齒輪
材料及熱處理
45鋼調(diào)質(zhì)
45鋼正火
基本參數(shù)
齒數(shù)
20
100
法面模數(shù)（mm）
5
分度圓法面壓力角
20°
螺旋角及方向
10.39°左
10.39°右
法面齒頂高系數(shù)
1
1
法面齒隙系數(shù)
0.25
0.25
主要尺寸
中心距
305
齒寬
106.7
101.7
分度圓直徑
101.7
508.3
齒頂圓直徑
111.7
518.3
齒根圓直徑
89.2
495.8
2.3.7齒輪軸參數(shù)設(shè)計(jì)
起重機(jī)減速器的齒輪軸屬于一般機(jī)械零件，沒有特殊要求，所以軸的材料選用45鋼，粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理便能滿足要求。45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理硬度為217~255HBS。所以可得
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸的直徑
軸的最小直徑公式為： (2-26)
其中系數(shù)A=118~107
Ⅰ軸 =25.87~23.45 mm (2-27a)
Ⅱ軸 =48.8~44.3 mm (2-27b)
Ⅲ軸 =82.1~74.4 mm (2-27c)
考慮到第一級(jí)傳動(dòng)的小齒輪直徑較小，若使用鍵與軸連接齒輪強(qiáng)度不夠，所以把Ⅰ軸做成齒輪軸，Ⅰ軸軸頭安裝聯(lián)軸器，故將軸徑增加5%。估取Ⅰ軸軸徑為30 mm，安裝軸承處軸徑為28 mm，其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。對(duì)于Ⅱ軸，估?、蜉S軸徑為48 mm，安裝軸承處軸徑為45 mm，其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。對(duì)于Ⅲ軸，估?、筝S軸徑為80 mm，靠近齒輪盤接手的安裝軸承處軸徑為80 mm，另一端為75 mm,其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。
其他部件可以參考起重機(jī)專用減速器QJR型減速器而定。
所計(jì)算的減速器的外形尺寸為：974335594。
3小車行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要用作水平運(yùn)移物品以及調(diào)整卷揚(yáng)機(jī)的工作位置。在每個(gè)工作循環(huán)中起重機(jī)都要吊重物運(yùn)行，則稱為工作性運(yùn)行，橋式起重機(jī)運(yùn)行動(dòng)作僅用來調(diào)整起重機(jī)的工作位置，稱為非工作性運(yùn)行。
運(yùn)行機(jī)構(gòu)分為有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)和無軌機(jī)構(gòu)兩種，前者依靠剛性車輪沿著專門鋪設(shè)的軌道運(yùn)行。由于有軌運(yùn)行范圍比較固定，便于配電，故一般用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。后者流動(dòng)性大，故依靠汽車或者履帶運(yùn)行。本設(shè)計(jì)為有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)。
運(yùn)行機(jī)構(gòu)包括運(yùn)行支承裝置和運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置。
3.1 軌道
橋式起重機(jī)所用的軌道有鐵路鋼軌（P型）、起重機(jī)專用鋼軌（QU型）以及方鋼或扁鋼，本設(shè)計(jì)采用起重機(jī)專用鋼軌（QU型）。
3.2 車輪與車輪組
車輪材料一般選用ZG55Ⅱ鑄鋼。對(duì)于輪壓較大的車輪可采用合金鋼，在本設(shè)計(jì)中，由于起吊重量比較小，所以材料選用45號(hào)鋼。為了提高車輪的使用壽命，車輪的踏面應(yīng)進(jìn)行熱處理，表面硬度為HB300～350。淬火深度不小于15 mm，并均勻的過渡到未淬火層。
橋式起重機(jī)的車輪按用途分為三種類型：
①行走式車輪，通常為橋式、門式起重機(jī)的大、小車車輪使用范圍較廣;
②掛式車輪，在單梁起重機(jī)工字鋼下翼緣上運(yùn)行；
③槽滑輪式車輪，用于纜索起重機(jī)的承載索上。
本設(shè)計(jì)采用軌道上行走式車輪。
3.3 車輪直徑的計(jì)算
車輪的最大輪壓：小車自重估取為=2000 kg，假定輪壓均布，=1875 kg，載荷率=2.51.6
查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)，當(dāng)運(yùn)行速度小于60 m/min，1.6時(shí)工作類型為中級(jí)，車輪直徑選為D=350 mm。裝配選用雙圓頭平鍵，軸承型號(hào)：33118E（圓錐滾子軸承）。裝配圖如3—1
圖 3 — 1 主動(dòng)輪裝配
根據(jù)小車行走所需轉(zhuǎn)矩，以及小車行走速度，選用電動(dòng)機(jī)Y3—100L2—8，功率為1.1 kW，轉(zhuǎn)速為680 r/min; 減速器QJR—200—31.5，傳動(dòng)比為31.5。 電機(jī)及減速器的選用與前面所述基本相同，在這里不作贅述。
4卷揚(yáng)機(jī)主要零零部件的設(shè)計(jì)
4.1 鋼絲繩的選擇
卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩升降、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。
4.1.1 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。
4.1.2 鋼絲繩直徑的選擇
卷揚(yáng)機(jī)系多層纏繞．鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡化計(jì)算，鋼絲繩選