3056 礦用提升機(jī)的設(shè)計(jì),提升,晉升,設(shè)計(jì) 邵 陽 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課 題 名 稱 礦用提升機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 曾 暉 學(xué) 號(hào) 0330718042 院（系） 、專業(yè) 2003 級(jí)機(jī)械制造工藝與設(shè)備 指 導(dǎo) 教 師 戴 正 強(qiáng) 職 稱 講 師 2006 年 6 月 1 日摘 要社會(huì)的飛速發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的復(fù)蘇，越來越多的領(lǐng)域需要使用各種起重運(yùn)輸機(jī)械，進(jìn)行裝卸、運(yùn)轉(zhuǎn)、輸送、分配等生產(chǎn)作業(yè)。起重機(jī)械的身影隨處可見；工礦企業(yè)、車站港口、建筑工地、林區(qū)農(nóng)場(chǎng)、食品工廠等等。起重機(jī)械的作用早已超出單純的鋪助設(shè)備范圍，它們被直接應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過程中，成為生產(chǎn)作業(yè)線上主體設(shè)備的組成部分。為促進(jìn)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，充分發(fā)揮起重機(jī)械的作用是具有重要意義的。本課題是應(yīng)用機(jī)械原理、機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)行提升機(jī)的設(shè)計(jì)。提升機(jī)是適用于各種工業(yè)的一般起重機(jī)械。它由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)、行星機(jī)傳動(dòng)傳遞動(dòng)力。其設(shè)計(jì)主要包括：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及機(jī)體的潤滑與密封等。關(guān)鍵字：機(jī)械 機(jī)構(gòu) 提升機(jī) 機(jī)械設(shè)計(jì)SummaryThe development at full speed of the summary society, the recovery of the mechanical trade, more and more fields need to use various kinds of handling machinery, carry on the production operation of loading and unload, operating , sending , assigning etc.. The figure of the hoisting machinery is seen everywhere: Industrial and mining enterprises , station port ,construction site , forest zone farm , food processing factory ,etc..It is beyond the scope of simple auxiliary equipment to already played a heavy and mechanical role, they use in the course of production technology, directly,become the component of the subject equipment on the line of production cause , raise labour productivity, it is with important significance to fully give play to the role of playing the life tool instrument.This subject is the design using the theory of mechanics, mechanicalManufacturing technology to carry on the lifting machine. The lifting machine is the general hoisting machinery which is suitable for various kinds of industry. It is driven by the motor.KEY word: Machinery Organization Lifting machineMachinery is designed 目錄摘要…………………………………………………………………………………ⅠSUMMARY……………………………………………………………………………Ⅱ前言. ………………………………………………………………………………1 1 提升機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………21.1 設(shè)計(jì)方案的確定…………………………………………………………………21.2 電機(jī)的選擇……………………………………………………………………32 提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………62.1 電動(dòng)機(jī)軸齒輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………62.2 內(nèi)齒輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………7 2.3 行星齒輪的設(shè)計(jì)………………………………………………92.4 軸的設(shè)計(jì)及軸承的選擇……………………………………………………113 行星架的選擇……………………………………………………16 4 提升機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………174.1 鋼絲繩的設(shè)計(jì)………………………………………………………………17 4.2 卷筒的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18 4.3 吊鉤的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………205 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………226 潤滑的密封………………………………………………………………………27設(shè)計(jì)小結(jié) …………………………………………………………………………28參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………29致 謝…………………………………………………………………………………30邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1前 言隨 著 生 產(chǎn) 的 不 斷 發(fā) 展 ， 在 現(xiàn) 代 的 工 礦 企 業(yè) 、 車 站 港 口 、 建 筑 工 地 、 林 區(qū) 農(nóng) 場(chǎng) 、 食品 加 工 和 國 民 經(jīng) 濟(jì) 各 部 門 ， 越 來 越 廣 泛 地 使 用 各 種 起 重 運(yùn) 輸 機(jī) 械 ， 進(jìn) 行 裝 卸 、 運(yùn) 轉(zhuǎn) 、輸 送 、 分 配 等 生 產(chǎn) 行 業(yè) 。 例 如 一 個(gè) 年 產(chǎn) 上 千 萬 噸 鋼 的 鋼 鐵 聯(lián) 合 企 業(yè) ， 僅 運(yùn) 進(jìn) 物 了 就 有兩 千 萬 噸 ； 再 加 上 生 產(chǎn) 作 業(yè) 過 程 中 的 運(yùn) 轉(zhuǎn) 設(shè) 備 ， 沒 有 現(xiàn) 代 化 、 高 效 率 的 起 重 運(yùn) 輸 機(jī) 械是 無 法 進(jìn) 行 生 產(chǎn) 的 。 在 起 重 運(yùn) 輸 機(jī) 械 中 有 些 是 不 可 缺 少 的 運(yùn) 轉(zhuǎn) 設(shè) 備 ， 但 更 多 的 起 重 運(yùn)輸 機(jī) 械 ， 其 作 用 早 已 超 出 單 純 的 輔 助 設(shè) 備 范 圍 ， 它 們 被 直 接 應(yīng) 用 于 生 產(chǎn) 工 藝 過 程 中 ，成 為 生 產(chǎn) 作 業(yè) 線 上 主 體 設(shè) 備 的 組 成 部 分 。 鋼 鐵 聯(lián) 合 企 業(yè) 如 此 ， 其 他 國 民 經(jīng) 濟(jì) 部 門 也 是如 此 。 為 促 進(jìn) 社 會(huì) 主 義 建 設(shè) 事 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 提 高 勞 動(dòng) 生 產(chǎn) 率 ， 充 分 發(fā) 揮 起 重 運(yùn) 輸 機(jī) 械 的作 用 是 具 有 重 要 意 義 的 。為 了 對(duì) 起 重 設(shè) 備 進(jìn) 行 更 深 入 的 學(xué) 習(xí) ， 在 這 次 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 ， 我 準(zhǔn) 備 了 礦 用 提 升 機(jī) 構(gòu)設(shè) 計(jì) 。 設(shè) 計(jì) 的 主 要 內(nèi) 容 有 ： 礦 用 提 升 機(jī) 的 主 要 零 部 件 （ 鋼 絲 繩 、 吊 鉤 、 制 動(dòng) 裝 置 、 卷筒 、 齒 輪 、 行 星 架 、 軸 和 電 動(dòng) 機(jī) 等 ） 的 構(gòu) 造 ， 工 作 原 理 及 主 要 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 和 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 。由 于 本 人 水 平 、 能 力 有 限 ， 文 中 難 免 會(huì) 出 現(xiàn) 錯(cuò) 誤 和 遺 漏 ， 懇 請(qǐng) 各 位 老 師 批 評(píng) 指 正 。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21 提 升 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)1.1 設(shè) 計(jì) 方 案 的 確 定1.1.1、 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) ：調(diào) 度 重 量 7.5 噸 ；容 繩 量 300m。此 礦 用 提 升 機(jī) 構(gòu) 一 般 的 起 重 機(jī) 構(gòu) ， 選 取 滾 筒 速 度 為 40m/min1.1.2、 設(shè) 計(jì) 方 案 的 確 定方 案 一 ： 采 用 蝸 桿 減 速 器 開 式 齒 輪 傳 動(dòng) 。 蝸 桿 減 速 器 均 裝 在 滾 筒 外 ， 電 機(jī) 和 滾 筒軸 線 不 同 軸 。 這 種 方 案 的 特 點(diǎn) 是 構(gòu) 造 簡 單 ， 但 結(jié) 構(gòu) 不 緊 湊 ， 占 地 面 積 大 。（ 見 圖 1.1）圖 1.1 方 案 一 圖方 案 二 ： 采 用 行 星 輪 、 內(nèi) 、 外 齒 輪 傳 遞 運(yùn) 動(dòng) 和 動(dòng) 力 。 行 星 輪 、 內(nèi) 、 外 齒 輪 裝 在 滾筒 及 行 星 架 內(nèi) 。 這 種 方 案 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 具 有 重 量 輕 、 體 積 小 、 傳 動(dòng) 比 大 和 效 率 高 ， 因 此 廣泛 應(yīng) 用 于 礦 山 冶 金 等 工 業(yè) 部 門 。（ 見 圖 1.2）邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3圖 1.2 方 案 二 圖綜 上 比 較 兩 種 方 案 一 、 所 以 擇 優(yōu) 選 方 案 二 。 方 案 二 在 各 個(gè) 方 面 都 優(yōu) 于 方 案 一 。1.2 電 機(jī) 的 選 擇電 動(dòng) 機(jī) 已 經(jīng) 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 系 列 化 。 電 動(dòng) 機(jī) 有 交 流 電 機(jī) 和 直 流 電 機(jī) 之 分 。 一 般 工 廠 都 采用 三 相 交 流 電 ， 因 而 多 采 用 交 流 電 動(dòng) 機(jī) 。 交 流 電 動(dòng) 機(jī) 有 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 和 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 兩 類 ，異 步 電 動(dòng) 機(jī) 又 分 為 籠 型 的 繞 型 兩 種 ， 其 中 以 普 通 籠 型 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 應(yīng) 用 最 多 。 目 前 應(yīng) 用最 廣 的 是 Y 系 列 自 扇 冷 式 籠 型 三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) ， 其 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 起 動(dòng) 性 能 好 、 工 作 可 靠 、價(jià) 格 低 廉 ， 維 護(hù) 方 便 ， 適 用 于 不 易 燃 、 不 易 爆 、 無 腐 蝕 性 氣 體 、 無 特 殊 要 求 的 場(chǎng) 合 ，如 運(yùn) 輸 機(jī) 、 機(jī) 床 、 風(fēng) 機(jī) 、 農(nóng) 機(jī) 、 輕 工 機(jī) 械 等 。 在 經(jīng) 常 需 要 起 動(dòng) 、 制 動(dòng) 和 正 、 反 轉(zhuǎn) 的 場(chǎng)合 （ 如 起 重 機(jī) ） ， 則 要 求 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 小 、 過 載 能 力 大 ， 應(yīng) 選 用 起 重 及 冶 金 用 三 相 異步 電 動(dòng) 機(jī) YZ 型 （ 籠 型 ） 或 YZR 型 （ 繞 線 型 ） 。提 升 機(jī) 為 一 般 起 重 設(shè) 備 ， 電 動(dòng) 機(jī) 的 工 作 載 塔 為 中 級(jí) ， 啟 動(dòng) 反 轉(zhuǎn) 頻 繁 ， 工 作 環(huán) 境 較差 。 故 采 用 Y 系 列 一 般 用 途 的 全 封 閉 自 扇 冷 鼠 籠 型 三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 。1.2.1、 電 動(dòng) 機(jī) 的 容 量已 知 條 件 ： 卷 筒 刊 徑 D=300mm， 卷 筒 運(yùn) 轉(zhuǎn) 速 度 V=40,/min， 高 度 重 量 F=7.5t。電 動(dòng) 機(jī) 輸 出 功 率P0=Pw/η=FV/1000ηw=7.5×103×0.67/（ 1000×0.96×0.973×0.992）=5.79kw額 定 功 率 P.=（ 1～ 1.3） P0=(1～ 1.3) ×5.79=5.79～ 7.53kw邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4查 資 料 取 P.為 7.5kw。1.2.2、 卷 筒 的 轉(zhuǎn) 速nw=60×V/（ ｎ ×D） =60×0.67/（ ｎ ×300） =42.68t/min查 《 機(jī) 械 課 程 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 》 可 得 電 動(dòng) 機(jī) 的 型 號(hào) 為 Y160M-6。nm=970r/min。1.2.3、 計(jì) 算 總 傳 動(dòng) 比 ， 分 配 各 級(jí) 傳 動(dòng) 比（ 1） 總 傳 動(dòng) 比 I=nm/nw=970/42.68=22.73（ 2） 分 配 各 級(jí) 傳 動(dòng) 比取 ib=5.54,Ig=i/ib/22.73/5.54=4.1（ 3） 計(jì) 算 傳 動(dòng) 裝 置 的 運(yùn) 動(dòng) 和 動(dòng) 力 參 數(shù)① 各 軸 的 轉(zhuǎn) 速nI=970r/minnIII=nI/ib=970/5.54=175.09nIII=nII/ig=175.09/4.1=42.68② 各 軸 的 功 率pI=pm=7.5KW pIII=7.5×0.99×0.97=7.2KWpIII=7.2×0.99×0.97=6.92KW③ 各 軸 的 轉(zhuǎn) 矩TI=9550 ×7.5/970=73.84N.mTIII=9550×7.2×175.09=392.7 N.MTIII=9550×6.92×42.69=1549.5 N.M最 后 ， 將 所 度 算 的 結(jié) 果 填 入 下 表 1.1：邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5軸 名參 數(shù)電 動(dòng) 機(jī) I II 軸 滾 筒 軸 (III)轉(zhuǎn) 速n（ r/min）970 970 175.09 42.68功 率 P/kw 7.5 7.5 7.2 6.92轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） 73.84 73.84 392.7 1549.5傳 動(dòng) 比 i 5.54 4.1 1效 率 η 0.97 0.99 0.99表 1.1 軸 的 工 況 表邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）62 提 升 機(jī) 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)2.1 電 動(dòng) 機(jī) 軸 齒 輪 的 設(shè) 計(jì)2.1.1、 齒 輪 傳 動(dòng) 是 應(yīng) 用 最 廣 泛 的 一 種 機(jī) 械 傳 動(dòng) ， 它 是 依 靠 齒 輪 齒 廓 直 接 接 觸 來 傳 遞 運(yùn)動(dòng) 和 動(dòng) 力 的 ， 具 有 傳 動(dòng) 比 恒 定 ， 效 率 高 ， 使 用 幫 助 長 ， 適 用 范 圍 廣 及 承 載 有 力 高 等 優(yōu)點(diǎn) 。 在 生 產(chǎn) 實(shí) 踐 中 ， 對(duì) 齒 輪 傳 動(dòng) 的 要 求 是 多 方 面 的 ， 但 歸 納 起 來 不 外 乎 下 列 兩 項(xiàng) 基 本要 求 ：（ 1） 傳 動(dòng) 要 準(zhǔn) 確 平 穩(wěn) 即 要 求 齒 輪 傳 動(dòng) 在 工 作 過 程 中 ， 瞬 時(shí) 傳 動(dòng) 比 要 恒 定 ， 且 沖 擊 、振 動(dòng) 小 。（ 2） 承 載 能 力 高 即 要 求 齒 輪 傳 動(dòng) 能 傳 遞 較 大 的 動(dòng) 力 ， 且 體 積 小 ， 重 量 輕 ， 壽 命 長 。2.1.2、 選 定 齒 輪 的 傳 動(dòng) 類 型 、 精 度 等 級(jí) 、 材 料 、 熱 處 理 方 式 ， 確 定 許 用 應(yīng) 力 。 為 提 高齒 輪 的 承 載 能 力 和 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 性 ， 采 用 高 變 位 齒 輪 傳 動(dòng) 。 考 慮 上 減 速 器 的 功 率 較 大 ， 故齒 輪 選 用 硬 齒 面 ， 齒 輪 的 材 料 為 20Cr 鋼 滲 碳 淬 火 ， 硬 度 為 56∽ 62HRC（ 查 表 ） 齒 輪 按 7級(jí) 精 度 制 造 （ 查 表 ） 。oHIim=1500MP（ 查 圖 ） ， OFIim=460MP(查 圖 )SF=1（ 查 表 ） ， SH=1， Yx=1.0（ 查 圖 ） ，故 [OH]=o HIim/SH=1500/1=1500 MP。[oF]=o FIimYx/SF=460×1=460 MP。2.1.3、 按 輪 齒 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì)計(jì) 算 齒 輪 的 模 數(shù) 由 公 式m≥ {2KT1YFsY /ΨdZ12[o F]}1/3 MP。確 定 公 式 內(nèi) 各 計(jì) 算 數(shù) 值（ 1） 初 步 選 定 齒 輪 參 數(shù)設(shè) 齒 數(shù) 比 為 u=4, Z1=24， 故 Z2=uZ1=4×24=96Ψd=0.7（ 查 表 ）（ 2） 計(jì) 算 小 齒 輪 的 名 義 轉(zhuǎn) 矩T1=9550P/n1=9550×7.5/970=73.84N.m=0.7384N.mm邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7（ 3） 計(jì) 算 2 載 荷 系 數(shù) KKA=1（ 查 表 ） V=3m/s， V Z1/100=3×24/100=0.72Kv=1.15（ 查 圖 ）εa=[1.88-3.2（ 1/Z1+1/Z2） ]COS?=[1.88-3.2（ 1/24+/96） ×1=0.2448Ka=1.1（ 查 圖 ） K?=1.19 （ 查 圖 ）K=KAKVKaK?=1×1.15×1.11×1.19=1.5（ 4） 查 取 復(fù) 合 齒 形 系 數(shù) YFS并 比 較 YFS/[ oF]YFS1=4.25， YFS2=3.98 （ 查 圖 ）YFS1/[ o F]1=4.25/460=0.0092 >YFS2/[ o F]2=3.98/460=0.0057（ 5） 計(jì) 算 重 合 度 系 數(shù)Yε=0.25+0.75/εa=0.25+0.75/1.71=0.6886（ 6） 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算m≥{2KT1YFSY2/ΨdZ12[oF]}1/3={2×1.5×0.7384×105×0.0092×0.6886/0.9×242}1/3=1.52將 模 數(shù) 圓 整 為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ， 取 m=22.1.4、 幾 何 尺 寸 的 計(jì) 算d1=mZ1=24×2=48mmd2=mZ2=2×96=192mma=m/2（ Z1+Z2） =2/2（ 24+96） =120mmb=Ψd×d1×0.9×48=43.2mm， 取 b2=45mmb1=b2+（ 5∽ 10） =50∽ 55mm， 取 b1=55mm2.1.5、 校 核 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度O H=ZEZHZε[2KT1（ U+1） ubd12]1/2式 中 ZE=189.8MPaZH=2.5Zε=[（ 4-ε a） /3]1/20-[（ 4-1.71/3） ]1/2=0.87oH=ZEZHZε[2KT1（ U+1） /ubd12]1/2=189.8×2.5×0.87×[2×1.5×0.7384×105×105×(4+1)/45×482×4]1/2=674.64MPaYFS2/[σ F]2=3.95/220=0.018Yε =0.25+0.75/εa=0.25+0.75+1.71=0.69所以 σ f=2KT1YFSYε/bd1m=2×1.584×0.072×105×4.25×0.69/(56×48×2)=85.25MPa<[σ F1im]=220MPa 合適（7）驗(yàn)算齒輪的實(shí)際速度V=π d1n1/（ 60×1000） =π ×48×421/（60×1000）=1.06/s<3 m/s 合適。（8）圖見零件圖。2.3 行星齒輪的設(shè)計(jì)邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）102.3.1、選定齒輪的傳動(dòng)類型、精度等級(jí)、材料、熱處理方式、確定許用應(yīng)力。由所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案選直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，因它所傳遞的功率羅大，所以齒輪選用硬齒面，材料為 20Cr，滲碳淬火，硬度為 56∽62HRS，齒輪的制造精度為 8 級(jí)。查表取[σ]H1im=1500NP，[σ]F1im=460MP2.3.2、按齒面接觸疲勞計(jì)算由公式 d1≥{[2KT1（u+1）/Ψ]×(ZE+ZH+Zε/[σ]H)2}1/3（2）確定公式內(nèi)各參數(shù)的值因滾動(dòng)軸承對(duì)稱分布，做 Ψd=0.5因此齒輪為減速傳動(dòng)，故 u=2.35（2）計(jì)算齒輪的名義轉(zhuǎn)矩T3=9550P3/n3=9550×6.92/42.7=15.18KN?m（3）初步選定齒輪參數(shù)Z1=17 Z2=u×i=2.35×17=40（4）計(jì)算載荷系數(shù) K 及其它參數(shù) KA=1， Kv=1.2， Ka=1.2, Kβ=1.1K=KAKvK a K?=1×1.2×1.2×1.1×=1.584ZE=189.8， ZH=2.5， Zε=[（4-1.71）/3] 1/2=0.903v′=3m/s，v′ Z1/100=4×17/100=0.68m/s所以 d1≥{[2KT1（u+1）/Ψd×u] ×（ZE+ZH+Z ε/[σ]H 2}1/3=[（2×1.584×15.48×100000×2.35/0.5×1.35]×(189.8×2.5×0.903/1500)1/3=111.68mm取 d1=112mmM=d1/Z1=112/17=6.59 取 m=7（5）確定齒輪的幾何尺寸d1=m×Z1=7×17=119×mmd2=m×22=7×40=280mma=m（Z1+Z2）/2=7×（17+40）/2=199.5mmb2=b=0.5×119=59.5mmb1=59.5+（5∽10）=64.5∽69.5 b1=68a=200， ha*=1， c*=0.25da1=133mm， df1=101.5mm da2=294mm， df2=262.5mm邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11（6）校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度oF=2KT1YFSY ε/bd1mYFs1=4.25，YFs2=3.95， Yε=0.25+0.75/1.792=0.668σF=2KT1YFsYε/bd1m=2×1.584×15.48×100000×4.25×0.69/59.5×119×7=290.16MP≤[σF]=450MP（7）驗(yàn)算齒輪的實(shí)際速度V==πd1nl/60×1000=η119 ×42.7/60×1000=0.27m/s

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