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在線(xiàn)提供 Procedia Engineering 35（ 2012） 176 - 181 ENIINVIE-2012電氣工程研究國(guó)際會(huì) 議 由有缺陷的汽車(chē)輪轂軸承產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)和聲學(xué) 噪聲的實(shí)驗(yàn)表征 愛(ài)德華多 愛(ài)德華 Rubio*, 胡安賈雷吉 CIATEQ AC,Centro de Tecnologa Avanzada CTO。 Aguascalientes Norte 135， PIVA， Aguascalientes， Ags。， CP 20358， Mexico 摘要 乘用車(chē)中的輪轂軸承故障會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)車(chē)輪顫動(dòng)，增加底盤(pán)振動(dòng)并在車(chē)廂內(nèi)產(chǎn)生高噪音。在本文中，進(jìn)行了一 系列有缺陷和健康的輪轂軸承的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。測(cè)量機(jī)械振動(dòng)和聲音，并使用頻率和時(shí)頻域中的多種信號(hào)處理方 法分析數(shù)據(jù)。另外，還執(zhí)行統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理方法。比較了各種方法的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)本工作中使用的大多數(shù)方法都 非常適合分析。然而，一些方法在其信息價(jià)值和實(shí)施能力方面顯示出某些限制。 2011 Elsevier Ltd.出版的 ENIINVIE-2012組委會(huì)負(fù)責(zé)的選拔和 /或同行評(píng)審。 CC下的開(kāi)放訪(fǎng) 問(wèn) BY-NC-ND許可證 。 關(guān) 鍵詞：儀器儀表 ;振動(dòng)分析 ;軸承故障 ;汽車(chē)部 件 1. 介紹 軸承在任何旋轉(zhuǎn)機(jī)械中都起著重要作用。軸承不僅會(huì)影響機(jī)器的精度，而且會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī) 的使用壽命。軸承的缺陷會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)部件的反復(fù)沖擊，從而降低其性能。因此，很多研究都有 *通訊作者。電話(huà)： + 52-449-9731060 電子郵件地址： eduardo.rubiociateq.mx。 1877-70582012 Elsevier Ltd.出版開(kāi)放獲 取 CC BY-NC-ND許可證 。 doi:10.1016/j.proeng.2012.04.178 Eduardo Rubio and Juan C. Juregui / Procedia Engineering 35 (2012) 176 181 177 在故障發(fā)展的早期階段進(jìn)行軸承缺陷檢測(cè)，特別是因?yàn)樵缙跈z測(cè)可以減少生產(chǎn)機(jī)器的停機(jī)時(shí)間 和維護(hù)成本。 有許多被廣泛認(rèn)可的測(cè)量，分析和檢測(cè)方案?，F(xiàn)有技術(shù)似乎是通過(guò)壓電加速度計(jì)直接測(cè)量軸承 套管上的加速度 1,2。此外，已經(jīng)通過(guò)聲換能器 3提出了聲學(xué)測(cè)量方法 。 已經(jīng)提出了時(shí)域分析和檢測(cè)方法，例如相圖 4和閾值計(jì)數(shù)器 5。然而，頻域分析是文獻(xiàn)中最 常用的方法。已經(jīng)研究了純頻率分析或諸如短期傅里葉變換（ STFT）的時(shí)頻方法。此外，還公布 了統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理方法。這些方法包括波 峰因數(shù)，峰度和 Beta函數(shù) 6，概率預(yù)測(cè)和散點(diǎn)圖 7以及 自相關(guān)和概率密度函數(shù) 8。大多數(shù)研究都是針對(duì)旋轉(zhuǎn)生產(chǎn)機(jī)械軸承，很少是汽車(chē)輪轂軸承 。 在本文中，在正常的汽車(chē)使用條件下進(jìn)行了由有缺陷的輪轂軸承產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)和傳遞到底盤(pán) 艙的聲音的原位測(cè)量，并且應(yīng)用了各種振動(dòng)分析技術(shù)。 2. 自相關(guān) 自相關(guān)函數(shù)顯示有關(guān)信號(hào)自相似性的信息。更正式地說(shuō)，它給出了由時(shí)滯分隔的兩個(gè)信號(hào)點(diǎn)之 間的相關(guān)性。對(duì)于連續(xù)的有限能量信號(hào)，自相關(guān)函數(shù)是 對(duì)于離散時(shí)間信號(hào) R () s*(t (1) R n xn x n * (2) 在兩種情況下， T是兩個(gè)觀察點(diǎn)之間的滯后，而 *是復(fù)共軛。 R（ 0）和 R 0分別是函數(shù)的最大 值，此外，自相關(guān)被歸一化，使得后者指向相等的單位。實(shí)信號(hào)的自相關(guān)是相對(duì)于零的偶對(duì)稱(chēng)函 數(shù)。它給出關(guān)于信號(hào)的平穩(wěn)性的信息，例如明顯明顯的尖性相關(guān)性表示弱平穩(wěn)性，而寬相關(guān)性對(duì) 應(yīng)于強(qiáng)靜止信號(hào)。另外，周期信號(hào)產(chǎn)生周期性自相關(guān)函數(shù)，其周期與時(shí)間信號(hào)相 同 3. 實(shí)驗(yàn)裝置 為了獲得用于進(jìn)一步處理和分析的期望數(shù)據(jù)，乘用車(chē)配備有測(cè)量裝置和信號(hào)處理硬件。如圖 1 所示，該實(shí)驗(yàn)是在傳統(tǒng)的高速公路上進(jìn)行的。在第一個(gè)測(cè)量系列中，左后輪轂配備了故障軸承。 然后用健康的軸承代替。因此，分別進(jìn)行了兩個(gè)系列的測(cè)量，分別具有故障和良好 的軸承 。 首先，將固態(tài)加速度計(jì)安裝在相關(guān)的輪轂上。安裝的加速度計(jì)對(duì)垂直于道路的加速力是敏感的。 全部連續(xù) 178 Eduardo Rubio and Juan C. Juregui / Procedia Engineering 35 (2012) 176 181 測(cè)量模塊安裝在車(chē)廂內(nèi)。所獲取的加速度數(shù)據(jù)是與重力常數(shù)成比例的電壓，并首先通過(guò)其輸出端 保持加速度數(shù)據(jù)的調(diào)節(jié)器級(jí)。此外，獲得的加速度數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)積分器級(jí)發(fā)送。后者的輸出分別 保持速度和位移。最終，所有四個(gè)數(shù)據(jù)流都連接到數(shù)據(jù)采集設(shè)備。 圖 1實(shí)驗(yàn)裝置 。 不僅是感興趣的振動(dòng)信息，還有車(chē)廂內(nèi)的聲學(xué)噪聲感知。為此，將駐極體電容式麥克風(fēng)安裝在 機(jī)艙的內(nèi)殼上。 使用高端數(shù)據(jù)采集板 NI PCMCIA 6062E。對(duì)于測(cè)量系列，所有五個(gè)數(shù)據(jù) 流都以 20kHz采樣并發(fā)送 到膝上型計(jì)算機(jī)中的控制中心進(jìn)行存儲(chǔ)。因此，所有數(shù)據(jù)都可用于離線(xiàn)信號(hào)處理。使用的軸承是 用于非驅(qū)動(dòng)輪的雙列滾珠軸承。在圖 2中示出了具有橫向切口的透視圖。如圖所示，內(nèi)圈是靜止的 而外圈是旋轉(zhuǎn)的。后者連接到車(chē)輪，前者連接到車(chē)身 。 圖 2輪轂軸承 。 4. 結(jié)果 由于實(shí)驗(yàn)是在車(chē)速上升的情況下進(jìn)行的，因此預(yù)計(jì)軸承處測(cè)得的振動(dòng)加速度會(huì)成比例增加。相 應(yīng)的坡道預(yù)計(jì)會(huì)更低 Eduardo Rubio and Juan C. Juregui / Procedia Engineering 35 (2012) 176 181 179 傾向于健康的方位而不是錯(cuò)誤的方位。圖 3顯示了有缺陷和健康軸承的兩個(gè)加速表面譜圖 。 4.1. 加速度分析 圖 3顯示了有缺陷的軸承和健康軸承的頻率分析。有趣的是，兩種光 譜都具有相似性，在某種 程度上可以用一個(gè)因子來(lái)近似。然而，在有缺陷的軸承引起的大部分能量位于測(cè)量數(shù)據(jù)中的情況 下，清晰可見(jiàn)。這些累積的峰值在 4750Hz附近發(fā)展，帶寬約為 2000Hz。除此之外，由不良軸承引 起的峰值的進(jìn)一步累積位于 500Hz以下的頻率（更詳細(xì)的視圖見(jiàn)圖 5）。這兩種趨勢(shì)都是輪轂缺陷 部件的明確指標(biāo)。軸承在較高頻率中顯示共振頻帶。已發(fā)表的作品，如 5所述，由有缺陷的軸承 零件產(chǎn)生的低頻脈沖激發(fā)了軸承振動(dòng)的高頻中的共振頻帶。在頻譜圖中可以清楚地看到這種共振。 使用這種共振特性的檢測(cè)技術(shù)稱(chēng)為高頻共振技術(shù)，并 與包絡(luò)檢測(cè)方案一起實(shí)施 9,10。 圖 3加速度數(shù)據(jù)的表面譜圖。良好的軸承（左），軸承故障（右） 。 統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理方法應(yīng)用于數(shù)據(jù)。自相關(guān)函數(shù)結(jié)果可以在圖 4中看到，并且在形狀方面令人驚訝 地清晰且類(lèi)似于 8中的良好軸承。健康軸承中主導(dǎo)的低頻分量導(dǎo)致平滑的自相關(guān)。另一方面，壞 軸承的高頻共振礫巖相對(duì)于自相關(guān)中的滯后產(chǎn)生強(qiáng)烈的抖動(dòng) 。 4.2. 聲學(xué)噪聲分析 由于加速度數(shù)據(jù)的大量信號(hào)能量位于 4750Hz附近，因此在聲學(xué)噪聲測(cè)量中預(yù)期有類(lèi)似的聚集體。 然而，圖 5清楚地表明，有缺陷的軸承的音頻信號(hào)幾乎不承載 500Hz以上的任何能量。底盤(pán)的固有 頻率很可能遠(yuǎn)低于加速度數(shù)據(jù)的高頻集團(tuán)。 Molisani等。 11指出，低于 400赫茲的車(chē)廂噪音主要 是結(jié)構(gòu)性的，這意味著它通過(guò)物理連接轉(zhuǎn)換到機(jī)艙，顯然省略了更高的頻率。因此，僅由不良軸 承的抖動(dòng)引發(fā)的部分能量量被轉(zhuǎn)換成車(chē)廂內(nèi)的聲波 。 180 Eduardo Rubio and Juan C. Juregui / Procedia Engineering 35 (2012) 176 181 圖 4統(tǒng)計(jì)分析 。 圖 5中所示的曲線(xiàn)表示低于 500Hz的加速度和噪聲測(cè)量值之間的相關(guān)性。在不良軸承的加速度數(shù) 據(jù)中，三個(gè)明顯明顯的峰值將其與良好的軸承區(qū)分開(kāi)來(lái)，其中這樣的峰值仍未被觀察到。 200 Hz 處的峰值明確地轉(zhuǎn)換為噪聲測(cè)量，其中顯著量的能量位于 200Hz附近 。 后實(shí)驗(yàn)主觀測(cè)試證實(shí)，區(qū)分音頻信號(hào)的最重要的可聽(tīng)部分確實(shí)是 200Hz的峰值。在車(chē)廂內(nèi)進(jìn)行 測(cè)量時(shí)聽(tīng)到同樣的現(xiàn)象，它等于轟鳴聲 。 5. 結(jié)論 根據(jù)我們的分析，可以建立以下結(jié)論： FFT和 STFT是用于離軸分析軸承加速度計(jì)測(cè)量的強(qiáng)大而有意義的儀器。而且，即使在諸如常規(guī) 公路的原始環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量，也可以區(qū)分出有缺陷的軸承的健康，觀察上頻率共振帶 。 也可以使用加速度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理。特別是因?yàn)橛?jì)算的數(shù)據(jù)幾乎是不言自明的并且易于解 釋。測(cè)量可分別用于識(shí)別好軸承和壞軸承。 車(chē)廂內(nèi)的噪聲測(cè)量?jī)H在低頻時(shí)很重要，因?yàn)楦哳l率幾乎不存在。然而，由軸 承故障引起的明 顯可聽(tīng)頻率證明噪聲感知是評(píng)估移動(dòng)車(chē)輛中軸承狀態(tài)的有效手段 。 致謝 作者希望得到墨西哥國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)（ CONACyT）和阿瓜斯卡連特斯政府的財(cái)政援助 。 Eduardo Rubio and Juan C. Juregui / Procedia Engineering 35 (2012) 176 181 181 圖 5音頻（上）和加速（下）數(shù)據(jù)，良好軸承（左）和軸承故障（右）之間的相關(guān)性 。 參考 1 何 W，姜志恩，馮 .基于最優(yōu)小波濾波和空間碼收縮的軸承故障檢測(cè)。測(cè) 量 2009;42:1092-1102. 2 王 GF，李 YB，羅志剛。基于重構(gòu)相空間和高斯混合模型的滾動(dòng)軸承故障分類(lèi)。 J. Sound Vib.2009; 323： 1077-89。 3 Li CJ， Li SY。軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)的聲發(fā)射分析。穿 1995; 185： 67-74。 4 Jauregui JC， Gonzalez O， Rubio E.應(yīng)用時(shí)頻和相圖分析來(lái)早期檢測(cè)故障滾子軸承。 PROC。 2009年 ASME渦輪博覽 會(huì)：陸地，海洋和空中力量 ;2009年， p。 1-10。 5 Tandon N， Choudhury A.回顧用于檢測(cè)滾動(dòng)軸承中缺陷的振動(dòng)和聲學(xué)測(cè)量方法。 TRIBOL。詮釋。 1999; 32： 469- 480。 6 Heng RBW， Nor MJM。用于監(jiān)測(cè)滾動(dòng)軸承狀態(tài)的聲音和振動(dòng)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)分析 。 申請(qǐng)聲量。 1998; 53： 211-226。 7 Masuike H， Ikuta A.利用聲音和振動(dòng)之間的高階相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理及其在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障檢測(cè)中的應(yīng)用。進(jìn) 階聲量。顫音。 2008; 2008： 1-7。 8 Sturm A， Kinsky D.通過(guò)在運(yùn)行條件下的振動(dòng)監(jiān)測(cè)來(lái)診斷滾動(dòng)軸承的狀態(tài)。測(cè)量 1984; 2： 58-62。 9 McFadden PD， Smith JD。高頻共振技術(shù)對(duì)滾動(dòng)軸承的振動(dòng)監(jiān)測(cè) - 綜述。 TRIBOL。詮釋。 1984; 17： 3-10。 10 Sheen YT。一種基于軸承振動(dòng)的第一振動(dòng)模式的包絡(luò)線(xiàn)檢測(cè)方法。測(cè)量 2008; 41:797-809. 11 Molisani LR， Burdisso RA， Tsihlas D.耦合輪胎結(jié)構(gòu) /聲腔模型。詮釋。 J. Solids Struct。 2003;40:5125-38.
10噸液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)
Design of 10t Hydraulic Hoist
設(shè)計(jì)題目： 10噸液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué)院名稱(chēng)：
專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：
班級(jí)名稱(chēng)：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
教師職稱(chēng)：
完成時(shí)間：
長(zhǎng)
摘 要
這次設(shè)計(jì)是對(duì)液壓絞車(chē)工作的原理、環(huán)境以及特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察，設(shè)計(jì)了液壓絞車(chē)的整體結(jié)構(gòu)，對(duì)組成成分進(jìn)行選擇、計(jì)算和標(biāo)定。這個(gè)絞車(chē)由進(jìn)口液壓馬達(dá)、常閉多片式制動(dòng)器、離合器、卷筒、進(jìn)口平衡閥、支承軸和機(jī)架等部件組成。具有緊湊、小體積、小重量、美觀等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有安全性好、效率高、低速穩(wěn)定性好、噪音低、操作可靠等眾多結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以相當(dāng)平穩(wěn)在開(kāi)始和結(jié)束工作中轉(zhuǎn)動(dòng)，帶離合器的絞車(chē)可適用于鐵道機(jī)車(chē)和汽車(chē)起重機(jī)、船舶、油田鉆采、地質(zhì)勘探、煤礦、港口等各種起重設(shè)備中實(shí)現(xiàn)自由下放工況。
關(guān)鍵詞：液壓絞車(chē)；計(jì)算；校核；閥組
Abstract
This design is to analyze the working principle，the working environment and the working characteristic of the hydraulic winch，and union reality，after the careful observation，I design the overall construction，and choose，compute and examine the various parts of the hydraulic winch. The winch is made up of the import hydraulic motor，import balancing valve，the brake of many pieces，coupling，reel，supporting axle and rack . Also we may design the valve group for the distributor of the motor，like with balancing valve，high-pressured shuttle valve，velocity modulation cross valve or other performance valve groups. The characteristic of the construction is compact ，small，light，beautiful and so on，the characteristic of the performance is safe，the high efficiency，the big start torque，the best low-speed stability characteristic，the low noise，the reliable operation. The winch is quite steadily in the work of promotion and relaxation ，The winch with the coupling also may release the things free ，It is popular to the railroad locomotive ，the auto hoist，the ships， the oil field of drills picks，the geological prospecting，the coal mine，the harbor and the each kind of hoisting equipment.
Keywords: Hydraulic winch; Computation; Examination; Valve group
目 錄
第一章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 1
第二章 卷?yè)P(yáng)機(jī)的總體設(shè)計(jì) 3
2.1 基本結(jié)構(gòu) 3
2.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析 3
2.2 工作原理 8
2.2.1工作過(guò)程 8
2.2.2動(dòng)力 8
2.3卷筒的設(shè)計(jì) 10
2.3.1卷筒的分類(lèi)和特點(diǎn) 10
2.3.2卷筒的尺寸 10
2.3.3卷筒強(qiáng)度校核 13
第三章 卷?yè)P(yáng)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
3.1 液壓系統(tǒng)傳動(dòng)方案 14
3.2 元件計(jì)算 15
3.2.1液壓馬達(dá) 15
3.2.2液壓閥 18
第四章 卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
4.1軸。 19
4.1.1 軸的材料 19
4.1.2 軸的工作能力的計(jì)算 19
4.1.3 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.2 離合器 23
4.2.1 特點(diǎn) 23
4.2.2 參數(shù)計(jì)算 23
4.3鋼絲繩固定裝置 27
4.3.1繩槽的選擇 27
4.3.2鋼絲繩 29
4.4軸承的選擇 29
4.4.1軸承的選型 29
4.5聯(lián)軸器的選型 31
4.5.1聯(lián)軸器選型 31
4.5.2聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩校核 32
參考文獻(xiàn) 33
致 謝 34
技術(shù)資料附錄
第1章 緒論
1.1 研究背景及意義
在中國(guó)的煤炭較深，地面煤層少，煤層穩(wěn)定性差。因?yàn)槊旱V的管理和開(kāi)采水平落后，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化不足和人員操作水平低導(dǎo)致了煤礦安全，事故都經(jīng)常發(fā)生。盡管中國(guó)對(duì)煤炭安全問(wèn)題的關(guān)注有所增加，人數(shù)的確下降了，但死亡率仍然遠(yuǎn)超過(guò)主要的煤炭生產(chǎn)國(guó)。煤礦安全事故的頻繁發(fā)生，不僅對(duì)大多數(shù)礦工的生命安全有威脅，還對(duì)社會(huì)的和平發(fā)展也有威脅。在煤礦災(zāi)害統(tǒng)計(jì)中，中國(guó)70％的人員傷亡不是因地雷災(zāi)害而直接死亡，但隨后因窒息而死，缺少急救設(shè)備，缺乏食物和水等。受傷的人，只要搶救及時(shí)，無(wú)數(shù)的新鮮生命就會(huì)持續(xù)。由于該國(guó)高度重視地雷災(zāi)害的救援，越來(lái)越多的救援方法開(kāi)始出現(xiàn)?，F(xiàn)在有并行救援和垂直鉆孔兩個(gè)進(jìn)行救援的主要方式。
液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)的意義：
（1）現(xiàn)有的應(yīng)急救援設(shè)備簡(jiǎn)單，多是臨時(shí)的，安全性相對(duì)欠缺，尚未形成系統(tǒng)。本文的研究是液壓絞車(chē)的一種新的研究方法，是后續(xù)工作。中國(guó)的發(fā)展完善了礦山應(yīng)急救援體系。
（2）液壓絞車(chē)也是多繩絞車(chē)。目前，關(guān)于多口油井的研究很少，限制了大容量、超深井的開(kāi)發(fā)。
1.2 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述
在2010年Robinson等人在智利的北部銅金礦中發(fā)生倒塌事件方氏事故，使33名正在工作的年輕礦工被困井中，隨后各方開(kāi)始展救援時(shí)，一臺(tái)重31噸的鉆井設(shè)備鉆了一個(gè)直徑為10厘米的孔?？梢韵蚓逻\(yùn)送食物，水和通訊設(shè)備，并且進(jìn)行測(cè)試通過(guò)這個(gè)孔，將其擴(kuò)展到66厘米的救援通道中，最后通過(guò)“ Phoenix 2”救援艙進(jìn)行救援L設(shè)備完成搶救。救援過(guò)程持續(xù)了69天，所有33名礦工均獲救。這是垂直的救援系統(tǒng)首次正式參加了實(shí)戰(zhàn)。
2015年，謝韜所在的三一重工提出了一種與鉆探救援垂直的起重裝置。作者指出，鉆井救援技術(shù)搶救被困人員首先要解決的問(wèn)題是快速準(zhǔn)確地將被困人員定位在地下，進(jìn)行高效鉆探。
2016年，勘查院研發(fā)新型應(yīng)急救援起重設(shè)備。主要部件包括：礦山救援車(chē)平臺(tái)，組裝好的可移動(dòng)式救援起重井架和礦山救援艙，該礦山救援車(chē)的平臺(tái)配備了車(chē)載升降設(shè)備底座和救援升降設(shè)備，該設(shè)備使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)起重系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用雙PLC，控制穩(wěn)定可靠，突破了救援室的防側(cè)傾功能和防過(guò)放功能救援室的功能可以為被救人員提供更多的安全保護(hù)救援艙中的人員。井架采用單獨(dú)的井架，并且井架需要由外部車(chē)輛安裝和拆卸。當(dāng)?shù)V山發(fā)生重大安全事故時(shí)，可以將礦山救援提升系統(tǒng)送至事故現(xiàn)場(chǎng)，快速有效地進(jìn)行礦山救援，大大加快了整體救援速度，提高了被困人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。
第二章 卷?yè)P(yáng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1 基本結(jié)構(gòu)
2.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析
2.1.1.1 非液壓式卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較
卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置的基本類(lèi)型為平行軸型和同軸型。兩種基本類(lèi)型分為單卷軸和雙卷軸。下面使幾種常見(jiàn)的：
圖2.1 并軸布置單卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)
圖2.1為并軸式單卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，他們的卷筒軸與原動(dòng)機(jī)軸線(xiàn)平行布置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。
鼓軸和減速器輸出軸之間的連接是提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。圖2.1（a）和（b）所示的方案是將卷軸安裝在減速器輸出軸的延長(zhǎng)線(xiàn)上。在機(jī)械上，這三個(gè)支點(diǎn)的靜態(tài)固定軸對(duì)軸承力矩的彎曲有減小。但是，這種結(jié)構(gòu)安裝精度高，不便組裝卷軸組和減速器。減速器無(wú)法獨(dú)立組裝和調(diào)試，很難更換軸承。但是，其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合中小型工程機(jī)械的起重機(jī)構(gòu)。
如圖2.1（c）和（d）所示，卷軸組和減速器的輸出均得到補(bǔ)償。圖2.1（c）減速器的輸出軸通過(guò)齒輪聯(lián)軸器連接至滾筒，并直接將動(dòng)力傳遞至滾筒。圖2.1（d）十字滑塊聯(lián)軸器連接卷軸和減速機(jī)的輸出軸，卷軸的右端延伸到減速機(jī)輸出軸上聯(lián)軸器一半的中心孔，結(jié)構(gòu)緊湊，在制造和安裝上具有很好的組合性。
雙鼓卷繞機(jī)構(gòu)的平行軸布置（圖2.2），兩級(jí)齒輪減速器驅(qū)動(dòng)使液壓馬達(dá)安裝在主鼓和輔助鼓。兩個(gè)卷盤(pán)分別裝有離合器和制動(dòng)器。通過(guò)液壓控制系統(tǒng)的控制，主，輔助卷盤(pán)可以獨(dú)立運(yùn)行，并且可以降低重力。
圖2.2 并軸布置雙卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)
2.1.1.2卷軸與減速機(jī)輸出軸連接基本原理
卷軸與減速器輸出軸之間的連接設(shè)計(jì)的基本原理是：
1.嘗試避免使用多支點(diǎn)靜態(tài)固定軸。由于多個(gè)軸承點(diǎn)復(fù)雜且軸的安裝精度不容易保證。
2.優(yōu)選在減速機(jī)的輸出端直接驅(qū)動(dòng)卷盤(pán)的連接方法，以使卷盤(pán)軸不傳遞扭矩，盡可能避免卷軸彎曲和扭曲的組合動(dòng)作，以減小軸的直徑。
3.使組織具有良好的總體組成小組，以方便制造，安裝，調(diào)試和維護(hù)。
4.結(jié)構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠。
5.線(xiàn)盤(pán)組和減速器的輸出軸優(yōu)先通過(guò)補(bǔ)償連接，因此在安裝過(guò)程中可以進(jìn)行組裝。
2.1.1.3 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類(lèi)
絞車(chē)機(jī)構(gòu)的多種工作速度是通過(guò)控制多泵合流以及液壓馬達(dá)的串聯(lián)和并聯(lián)或使用可變液壓馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，達(dá)到了輕載高速和重載低速。
液壓傳動(dòng)的舉升機(jī)構(gòu)有以下形式：
由于使用的液壓馬達(dá)類(lèi)型不同，液壓提升機(jī)構(gòu)可以分為兩種形式：高速液壓馬達(dá)變速器和低速高扭矩馬達(dá)變速器。
圖2.3 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(一)
2.1.1.4 液壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案
液壓多速卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)有許多布置方案：
液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案
兩個(gè)和三個(gè)方案是一個(gè)類(lèi)型。因?yàn)樾行菧p速機(jī)安裝在卷盤(pán)上，所以體積小、結(jié)構(gòu)緊湊。但是，因?yàn)槔@線(xiàn)輪中空間位置的限制，多以要求安裝精度高，零件加工困難，軸承的選擇困難且不便維護(hù)。它們之間的區(qū)別在于制動(dòng)器的安裝位置，第二種方案似乎具有良好的對(duì)稱(chēng)性。
計(jì)劃4明顯小于計(jì)劃2和計(jì)劃3，并且結(jié)構(gòu)更緊湊。但是除了第二和第三方案中的問(wèn)題之外，它還具有非常差的制動(dòng)器和液壓馬達(dá)的散熱性，并且也非常不方便維修和調(diào)試。
液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案
第二，第三和第四方案均同軸布置。即使液壓馬達(dá)和閥芯軸在同一中心線(xiàn)上，組裝時(shí)也必須確保指定的同心度。
2.1.1.5 設(shè)計(jì)方案
馬達(dá)排量為520ml/r，工作壓力為16.5MP，所以使用低速大扭矩方案，不用減速器。如（圖2.8）所示，此方案整體體積小，結(jié)構(gòu)較緊湊。
卷?yè)P(yáng)機(jī)由馬達(dá)、制動(dòng)器、離合器、卷筒、支承軸、平衡閥和機(jī)架等組成。如圖：
2.1.5.6 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的注意
除了仔細(xì)考慮上述問(wèn)題外，起重機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)還必須適當(dāng)處理以下事項(xiàng)。
1.當(dāng)總傳動(dòng)比為分配機(jī)構(gòu)時(shí)，水平差不應(yīng)太大。通常，可以采用逐漸減小從原動(dòng)機(jī)到鼓的傳動(dòng)比的分配方法。
2.應(yīng)盡可能選擇卷軸直徑的最小允許值，隨著卷軸直徑的增大，扭矩和傳動(dòng)比增大，以至于機(jī)構(gòu)擴(kuò)大。
3.對(duì)于具有多個(gè)更換工作裝置的機(jī)器，卷軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠提供快速的更換措施，例如分體式組合卷軸。
4.滑輪組的放大倍數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)有很大影響。因此，滑輪組的放大率不應(yīng)太大。
通常，在提升負(fù)載時(shí)，滑輪組的放大倍數(shù)應(yīng)為2，當(dāng)放大倍數(shù)為3?6時(shí)，負(fù)載較大時(shí)，放大倍數(shù)應(yīng)大于8。
2.2 工作原理
2.2.1工作過(guò)程
卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)是周期性作業(yè)：?jiǎn)?dòng)加速（0→a）、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（a→b）、制動(dòng)減速（b→c）三個(gè)過(guò)程（圖2.1）。
2.2.2動(dòng)力
卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)起動(dòng)或停止時(shí)，除了作用在機(jī)構(gòu)上的載荷除靜力外，還有作加速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)載荷。
1．起動(dòng)過(guò)程
卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)帶載提升時(shí)，載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加到穩(wěn)定速度v的過(guò)程稱(chēng)為起升起動(dòng)。此時(shí)，懸掛載荷的鋼絲繩拉力（圖3.2a）為：
（1）
式中 ——起升載荷；
——加速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣力。
重物升降動(dòng)力分析
（a）起升起動(dòng)；（b）起升制動(dòng)；（c）下降起動(dòng)；（d）下降制動(dòng)
2、起升制動(dòng)過(guò)程
從恒速到靜止提升機(jī)構(gòu)減速稱(chēng)為提升制動(dòng)。鋼絲繩的張力懸吊在重物上（圖3.2b）。因?yàn)闇p速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣力與提升載荷的方向相反，所以鋼絲繩的張力減小。
3.下降過(guò)程
從靜止加速到恒定速度稱(chēng)為下降開(kāi)始過(guò)程（圖3.2c）。此時(shí)，慣性方向與負(fù)載方向相反，因此鋼絲繩的張力減小，即
4.下降的制動(dòng)過(guò)程
當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)懸掛的負(fù)載以恒定速度下降時(shí)，將制動(dòng)器制動(dòng)，將負(fù)載從恒定速度減速到精致的過(guò)程稱(chēng)為向下制動(dòng)過(guò)程（圖3.2d）。此時(shí)，由于慣性力的方向與提升載荷的方向一致，因此，鋼絲繩的張力增大。
總而言之，兩個(gè)最不利的工作過(guò)程是起升機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)和下降制動(dòng)。
只有這樣，移動(dòng)物體才能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)停止。
公式中：-提升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)負(fù)載勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜阻力矩；
-起升機(jī)構(gòu)起停時(shí)的最大慣性阻力。
顯然，以上兩個(gè)工作過(guò)程是確定提升機(jī)原動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器性能以及計(jì)算機(jī)構(gòu)零件強(qiáng)度的基礎(chǔ)。
2.3卷筒的設(shè)計(jì)
在提升機(jī)構(gòu)中纏繞鋼絲繩的組件。常用的卷盤(pán)組類(lèi)型為齒輪連接盤(pán)類(lèi)型，外圍大齒輪類(lèi)型，短軸類(lèi)型和內(nèi)部行星齒輪類(lèi)型。
齒輪連接的盤(pán)式卷盤(pán)組是一個(gè)封閉的驅(qū)動(dòng)器，具有良好的分組，并且卷盤(pán)軸不承受扭矩。它是當(dāng)前橋式起重機(jī)卷盤(pán)組的典型結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是，在維護(hù)過(guò)程中，卷軸需要沿軸向向外移動(dòng)。
外圍大齒輪卷盤(pán)組通常用于傳輸速度比高而速度低的情況。通常，它是一種開(kāi)放式傳動(dòng)裝置，卷軸僅承受彎矩。
行星減速器放置在卷軸的內(nèi)腔中。結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，但是對(duì)制造和組裝的精度要求很高，并且維護(hù)不便。它通常用于結(jié)構(gòu)要求。在M5以下的緊湊型工人階級(jí)中。
根據(jù)纏繞在繞線(xiàn)輪上的鋼絲繩的層數(shù)，它分為單層繞線(xiàn)輪和多層繞線(xiàn)輪。由于這種設(shè)計(jì)的纏繞層數(shù)為三層，因此使用了多層卷軸。根據(jù)將鋼絲繩纏繞到卷盤(pán)中的情況，將其分為單個(gè)卷盤(pán)（將鋼絲繩分支纏繞到卷盤(pán)中）和雙卷盤(pán)（將兩個(gè)鋼絲繩分支同時(shí)纏繞到卷盤(pán)中） ）。單個(gè)卷軸可被纏繞成單層或多層，而雙卷軸通常被纏繞成單層。當(dāng)提升高度大時(shí)，為了減小雙卷軸的長(zhǎng)度，存在在卷軸周?chē)S地布置兩個(gè)多層或平行地布置同步裝置的示例。
多層繞線(xiàn)輪可以減少繞線(xiàn)輪的長(zhǎng)度，并使機(jī)構(gòu)緊湊，但鋼絲繩的磨損會(huì)加速，因此不應(yīng)使用工作水平高于M5的機(jī)構(gòu)。
2.3.1卷筒的分類(lèi)和特點(diǎn)
2.3.2卷筒的尺寸
1． 卷筒名義直徑D
（2）
式中——卷筒直徑比，由表選取;
——卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑）（mm）;
——鋼絲繩直徑(mm);
根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別M5選用=25，根據(jù)已知得=8mm,把數(shù)值代入式中得
=（25-1）*8=192mm
根據(jù)所得的數(shù)據(jù)選卷筒名義直徑=200mm。
卷筒最小直徑的計(jì)算：
Dmin=hd （3）
式中 Dmin——滑輪的最小直徑 mm:
d——鋼絲繩直徑 mm;
h——系數(shù)值；
根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為F
Dmin=18×8=144
D＞Dmin （4）
卷筒直徑符合條件。
2． 卷筒長(zhǎng)度L
多層卷繞卷筒L，由下式
（5）
（6）
式中——多層卷繞鋼繩總長(zhǎng)度（mm）；
根據(jù)已知卷筒容繩量為27m，所以=27m，
把數(shù)據(jù)代入式中得
=195.52mm
取多層卷繞卷筒長(zhǎng)度=200mm。
3.繩槽的選擇
一般在單層繞線(xiàn)輪上切出導(dǎo)向螺旋槽。正常情況下，使用標(biāo)準(zhǔn)凹槽。當(dāng)存在危險(xiǎn)時(shí)或高速機(jī)構(gòu)，請(qǐng)使用深槽。
過(guò)去，為了減少鋼絲繩的磨損，建議多層纏繞鼓的表面光滑。為了將來(lái)每一層鋼絲繩的整齊纏繞將帶螺旋槽的滾筒多層纏繞時(shí)，繩槽可確保第一層鋼絲繩排列整齊。產(chǎn)生的鋼絲繩磨損遠(yuǎn)大于開(kāi)槽的鋼絲繩。
帶鋼絲繩槽的單層纏繞雙滾筒可以沒(méi)有肋，因?yàn)殇摻z繩的兩端固定在滾筒的兩端。為了防止鋼絲繩從卷筒中脫出，在多層繞線(xiàn)輪兩端應(yīng)設(shè)置固定肋，并且其高度應(yīng)高于最外面的鋼絲繩。
（1）繩槽半徑根據(jù)下式
（7）
取R=0.5d
把數(shù)值代入得
R=0.5×8=4.4mm
繩槽節(jié)距P=d+（2～4）mm （8）
取P=8+2=10mm
繩槽深度h=（0.25～0.4）d （9）
取h=0.35d=0.35×8=2.8
圖2.4 繩槽的放大示意圖
（2）卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)
（10）
式中——=，卷筒計(jì)算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑（mm）；
——1.5，為固定鋼絲繩的安全圈數(shù)。取2；
把數(shù)據(jù)代入式中得
=167.8mm
由此可取 =170mm。
（3）繩槽表面精度：2級(jí)——值12.5。
4、卷筒壁厚
初步選定卷筒材料為鑄鐵卷筒，根據(jù)鑄鐵卷筒的計(jì)算式子：
mm （11）
把數(shù)值代入式中有
=0.02D+8=12mm
故選用=12mm。
2.3.3卷筒強(qiáng)度校核
鋼絲繩拉卷筒時(shí)，有壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)，最大的是壓縮應(yīng)力。當(dāng)時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過(guò)壓縮應(yīng)力的，只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)時(shí)，要考慮彎曲應(yīng)力。
本設(shè)計(jì)卷筒的直徑=200mm，=200mm， 。
筒壁內(nèi)表面有最大壓應(yīng)力，壓應(yīng)力按下式計(jì)算：
（12）
式中——卷筒壁壓應(yīng)力（MPa）；
——鋼絲繩最大靜拉力（N）；
——應(yīng)力減小系數(shù)，一般取；
——多層卷繞系數(shù)；
——許用壓應(yīng)力，對(duì)鑄鐵，為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限，對(duì)鋼，為鋼的屈服極限。
取，按表取，根據(jù)已知卷筒底層拉力1100kgf，可算得，把各數(shù)代入式中：
=121.36MP
根據(jù)所計(jì)算的結(jié)果查得卷筒的材料為球墨鑄鐵，其抗壓強(qiáng)度極限，，=121.36MP<,因此材料選用合格。
第3章 卷?yè)P(yáng)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 液壓系統(tǒng)傳動(dòng)方案
3.1.1液壓系統(tǒng)的類(lèi)型
液壓系統(tǒng)有多種，見(jiàn)表1.1。
表1-1 液壓系統(tǒng)的分類(lèi)
3.1.2擬定絞車(chē)液壓系統(tǒng)圖
系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：（見(jiàn)圖1.1）
絞車(chē)液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序
工 況
電磁鐵
1YA
2YA
3YA
滿(mǎn)載卷?yè)P(yáng)上升
-
+
-
空包下放
+
-
-
停止
-
-
+
圖1.1
3.2 元件計(jì)算
3.2.1液壓馬達(dá)
液壓馬達(dá)不是正在使用的泵的反向操作。它具有更高的效率和更大的速度范圍。它可以沿正反方向運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間承受頻繁的沖擊，承受較大的徑向載荷。應(yīng)根據(jù)負(fù)載扭矩，轉(zhuǎn)速，布局類(lèi)型和工作條件來(lái)選擇馬達(dá)類(lèi)型。
3.2.1.1 選擇馬達(dá)
液壓馬達(dá)工作壓力為16.5MP，總排量520ml/r，初選型號(hào)JMQ—23型低速大扭矩葉片馬達(dá)，參數(shù)見(jiàn)（表5—1）。
型號(hào)
排量
（ml/r）
壓力
（Mp）
轉(zhuǎn)速（r/min）
效率
轉(zhuǎn)矩（N/m）
JMQ—23
604
額定
最高
額定
最高
容積效率
總效率
1440
16
20
75
400
0.95
0.85
3.2.1.2 驗(yàn)算
（1） 滿(mǎn)載起升輸出功率
（kw） （13）
式中——起升載荷動(dòng)載系數(shù)，取=1.15~1.3；
——額定起升載荷（N）
——物品起升速度（m/s）
——機(jī)械總效率，初步計(jì)算時(shí)，取0.8~0.85。
額定起升載荷根據(jù)下式計(jì)算
（14）
式中——鋼絲繩自由端拉力（N）；
——滑輪組倍率。
根據(jù)已知=10787.7N。一般當(dāng)起升載荷時(shí)，滑輪組倍率宜取2，時(shí)，倍率取3~6，載荷量更大時(shí)，倍率可取8以上。因此，。
把數(shù)值代入到式子中得：
=21575.4N
物品提升速度按下式計(jì)算
（15）
式中——鋼絲繩線(xiàn)速度（m/min）
由已知得=60m/min，把數(shù)值代入得：=0.5m/s
根據(jù)需要選取=1.3，機(jī)械總效率取=0.85，卷筒機(jī)械效率=0.97，=0.5m/s， =21575.4N，把數(shù)據(jù)代入式中得：
=17.009kw
（2） 滿(mǎn)載起升時(shí)液壓馬達(dá)輸出扭矩
（16）
式中——減速器傳動(dòng)比；
——鋼繩在卷筒上的卷繞層數(shù)=3。
把所有數(shù)值代入式子中得：
=1004.845
所選用的馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩為=1440，因?yàn)?，所以選用的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩符合要求。
（3） 計(jì)算液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和輸入油量
根據(jù) （17）
式中各符號(hào)同以前的式子。
把數(shù)值代入式中得：
=176.43 r/min
計(jì)算馬達(dá)的輸入油量用下式
（18）
式中——液壓馬達(dá)的排量（ml/r）；
——液壓馬達(dá)容積效率。
馬達(dá)的排量根據(jù)已知得=520 ml/r， 根據(jù)下式計(jì)算：
（19）
式中——液壓馬達(dá)總效率；
——液壓馬達(dá)機(jī)械效率。
根據(jù)表查得取0.85，取0.9。
把數(shù)代入式中得：
=0.95
把所計(jì)算的數(shù)據(jù)代入式中得：
=
選用的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍為r/min，由于計(jì)算得=88.5 r/min，符合。
3.2.2液壓閥
根據(jù)已知的馬達(dá)的排量、工作壓力和計(jì)算所得的泵的流量選用型平衡閥，所代表的意義和閥的外型結(jié)構(gòu)見(jiàn)（圖3.1）和（圖3.2）。
圖3.1 型號(hào)所代表的意義
液壓閥的外型結(jié)構(gòu)
第四章 卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1軸。
4.1.1 軸的材料
采用45號(hào)鋼并采用正火處理。
4.1.2 軸的工作能力的計(jì)算
1、軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
由于軸通過(guò)聯(lián)軸器和馬達(dá)直接相連，故
， （20）
式中——馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩（）；
——馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速（）。
把數(shù)值代入式中得：
2、軸上的力
軸只受扭矩作用
圖8.1 本設(shè)計(jì)軸的裝配方案
圖8.2軸的載荷分析圖
3、初步確定軸的最小直徑
根據(jù)式子
（21）
式中——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （）；
——軸所受的扭矩（）
——軸的抗扭截面系數(shù)（）；
——軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；
——軸傳遞的功率（）；
——計(jì)算截面處軸的直徑（mm）；
——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（）。
由上式得軸的直徑
= （22）
根據(jù)軸的選用材料查表得=，把數(shù)據(jù)代入式中得
=52.47mm
對(duì)于直徑的軸如有多個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大為，故=59.03mm。
輸出軸的最小直徑顯然是安裝離合器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與離合器的孔徑及液壓馬達(dá)的軸徑相適應(yīng)，選取d=60mm。
5、校核強(qiáng)度
（23）
式中——軸的計(jì)算應(yīng)力（）；
M——軸所受的彎矩（）；
T——軸所受的扭矩（）；
W——軸的抗彎截面系數(shù)（）；
——折合系數(shù)；
——彎曲應(yīng)力。
軸只受扭矩的作用因此，由下式計(jì)算：
（24）
軸的抗彎截面系數(shù)依照（圖8.3）計(jì)算：
（25）
把數(shù)帶入式中計(jì)算得：
其中b=18，t=5.6
=
折合系數(shù)當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，把計(jì)算的值和已知的值代入式中得：
根據(jù)軸的材料按表選=255。因此，故安全。
4.1.3 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1.3.1 擬定零件裝配
裝配方案為摩擦片離合器、軸承、軸承端蓋、支架、卷筒轂、卷筒按從左到右的方向裝配。
4.1.3.2軸各段直徑和長(zhǎng)度
（1）轉(zhuǎn)矩和最小孔徑為60mm的多片式摩擦離合器，選取最小軸徑=60mm，與軸配合的轂孔長(zhǎng)度l=70mm，所以取=153mm。
（2）選擇滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向力和軸向力，所以用角接觸球軸承，由設(shè)計(jì)手冊(cè)中初步選取7313C，所以取=65mm，=32mm。
（3）由卷筒轂的寬度及軸承定位需要一定的軸肩，取=84mm，=47mm。同時(shí)根據(jù)卷筒的寬度和卷筒轂的寬度取=92mm，=136mm，同理=84mm，=45mm。
（4）根據(jù)選擇的多盤(pán)式摩擦制動(dòng)器及在軸上安裝的位置選取=80mm，=166mm。
（5）根據(jù)軸承取=65mm，=34mm。
4.1.3.3 軸上零件周向定位
卷筒輪轂的鍵由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，鍵長(zhǎng)32mm，輪轂與軸的配合公差為H8/f7，離合器與軸聯(lián)接，選用平鍵18mm×11mm×63mm，離合器與軸配合為H8/f7，制動(dòng)器與軸連接，選用平鍵22mm×12mm×70mm、制動(dòng)器與軸配合為H8/f7。
4.2 離合器
4.2.1 特點(diǎn)
離合器是一種通過(guò)各種操縱方式，實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)部分在同軸線(xiàn)上傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力時(shí)具有接合或分離功能的裝置。
按要求，本設(shè)計(jì)采用機(jī)械操縱式多片圓盤(pán)摩擦離合器，屬摩擦式離合器。
4.2.2 參數(shù)計(jì)算
4.2.2.1 轉(zhuǎn)矩
摩擦式離合器
（26）
式中——離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；
——離合器的理論轉(zhuǎn)矩；
——工作情況系數(shù)；
——離合器接合頻率系數(shù)；
——滑動(dòng)速度系數(shù)。
根據(jù)以前求得=1004.85，按表取，=1，=1.35，把數(shù)值代入式中得：
=930.412
4.2.2.2 圓盤(pán)摩擦片的主要尺寸關(guān)系
圖7.1 圓盤(pán)摩擦片尺寸圖
摩擦片內(nèi)徑
套裝式
干式 （27）
濕式 （28）
式中——為軸的直徑（mm）。
由已知得=60mm，代入式中得=110mm
摩擦面外徑
（29）
把數(shù)據(jù)代入式中得=220mm
摩擦片數(shù)目
（30）
式中——摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù)
——摩擦系數(shù)；
——摩擦面的壓力 ； （31）
按表取0.91，按表查得=0.2，=，把以前計(jì)算的各值代入式中得：
=5.45
取z=6。
4.2.2.3 轉(zhuǎn)矩
摩擦面的摩擦轉(zhuǎn)矩對(duì)（圖7.2）所示的摩擦盤(pán)為
（32）
式中A——摩擦器的總摩擦面積 ； （33）
——摩擦面數(shù)；
、——摩擦盤(pán)工作面的內(nèi)、外半徑 mm；
——當(dāng)量摩擦半徑 mm （34）
圖7.2 摩擦盤(pán)尺寸關(guān)系
根據(jù)前面計(jì)算=92mm，=136mm，=15，把數(shù)值代入式中得：
=
=82.5mm
按表查得=0.2，=，把取的數(shù)據(jù)和計(jì)算的數(shù)據(jù)代入式中得：
離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩通過(guò)計(jì)算得，由上式計(jì)算得摩擦轉(zhuǎn)矩。，合格。
4.2.3.4 壓力的計(jì)算
a．壓緊力
（35）
式中m——摩擦面對(duì)數(shù)，（為摩擦片數(shù)）。
其他符號(hào)見(jiàn)以前式子。
按前面計(jì)算得，=82.5mm，=0.2，m=6-1=5，把數(shù)據(jù)代入到式子中得：
=
b．摩擦工作面的平均壓力
（36）
式中——摩擦面的寬度 mm，。 （37）
經(jīng)計(jì)算得，把各項(xiàng)數(shù)值代入式中得：
0.32
根據(jù)，因?yàn)椋孕ｒ?yàn)合格。
4.3鋼絲繩固定裝置
4.3.1繩槽的選擇
過(guò)去，為了減少鋼絲繩的磨損，建議多層纏繞鼓的表面光滑。光滑的卷盤(pán)很容易使鋼絲繩的多層纏繞無(wú)序而無(wú)序。產(chǎn)生的鋼絲繩磨損遠(yuǎn)大于開(kāi)槽的鋼絲繩。
帶鋼絲繩槽的單層纏繞雙滾筒可以沒(méi)有肋，因?yàn)殇摻z繩的兩端固定在滾筒的兩端。為了防止鋼絲繩從卷筒中脫出，在多層繞線(xiàn)輪兩端應(yīng)設(shè)置固定肋，并且其高度應(yīng)高于最外面的鋼絲繩。
（1）繩槽半徑根據(jù)下式
（38）
取R=0.5d
把數(shù)值代入得
R=0.5×8=4.4mm
繩槽節(jié)距P=d+（2～4）mm （39）
取P=8+2=10mm
繩槽深度h=（0.25～0.4）d （40）
取h=0.35d=0.35×8=2.8
圖4.1繩槽的放大示意圖
（2）卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)
（41）
式中——=，卷筒計(jì)算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑（mm）；
——1.5，為固定鋼絲繩的安全圈數(shù)。取2；
把數(shù)據(jù)代入式中得
=167.8mm
由此可取 =170mm。
（3）繩槽表面精度：2級(jí)——值12.5。
4、卷筒壁厚
初步選定卷筒材料為鑄鐵卷筒，根據(jù)鑄鐵卷筒的計(jì)算式子：
mm （42）
把數(shù)值代入式中有
=0.02D+8=12mm （43）
故選用=12mm。
5、鋼絲繩允許偏角
鋼絲繩繞進(jìn)或繞出卷筒時(shí)，不大于3.5o；光面卷筒和多層繞卷鋼絲繩不大于 2o；布置卷繞系統(tǒng)時(shí)不大于5o。
4.3.2鋼絲繩
鋼絲繩的直徑為已知d=10mm
4.4軸承的選擇
1）軸承必須能夠承受一定的載荷，額定載荷必須足夠大，并具有一定的強(qiáng)度和剛度。
2）支撐軸承時(shí)，軸承和軸頸之間的摩擦力必須很小，以減小旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的摩擦力，以提高精度要求。
3）軸承的摩擦扭矩必須盡可能小。
軸承的類(lèi)型和特性
經(jīng)過(guò)大量的查詢(xún)和數(shù)據(jù)比較，我們最終選擇了滾動(dòng)軸承作為支撐輪對(duì)的軸承。滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由專(zhuān)業(yè)的工廠(chǎng)生產(chǎn)。
4.4.1軸承的選型
軸承的作用是支撐軸。
滾動(dòng)軸承的類(lèi)型的選擇載荷與額定壽命的關(guān)系曲線(xiàn)如下：
P為當(dāng)量動(dòng)載荷；
L10為P作用下的額定壽命。
當(dāng)載荷為額定動(dòng)載荷C時(shí)： （44）
所以： （45）
所以： （46）
根據(jù)條件，檢查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-15中常用機(jī)械設(shè)備軸承的預(yù)期使用壽命。根據(jù)生產(chǎn)需要，每天工作8小時(shí)。滿(mǎn)負(fù)荷使用的機(jī)械（例如機(jī)床和工程機(jī)械）軸承的預(yù)期使用壽命為：
Lh = 20000-30000h
軸承承受徑向載荷和軸向載荷，選擇角接觸球軸承?？杀硨?duì)背或面對(duì)面安裝，適用于徑向和軸向載荷的組合作用。它可以限制一個(gè)方向上的軸向位移。軸承的摩擦系數(shù)小，價(jià)格低。適用于高剛性和高速度的軸。
固定端軸承的計(jì)算和驗(yàn)證
根據(jù)要求，角接觸球軸承的主要選擇是70000AC。檢查第9版“機(jī)械設(shè)計(jì)”中的表13-5。判斷系數(shù)e = 0.68，最大軸向載荷大約等于軸承的軸向載荷
Fm ＝ Fa ＝ 15N。
軸承上的徑向載荷約為15000N，即
Fr = 15000N。
求出比例：
Fa / Fr = 0.015。
該比率遠(yuǎn)小于角接觸球軸承的最小判斷系數(shù)e = 0.38
等效動(dòng)載荷P計(jì)算：
（47）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版表13-6,載荷系數(shù)=1.0-1.2，取=1.2。
則 =1.2*（1*15000）=18000N。
2)求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:
= 18391.4 N 。
因?yàn)檩S承Cr大于額定載荷值C 所以選型合格。
3)選擇軸承型號(hào):
查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-40深溝球軸承（摘自GB/T276-1994和GB/T5868-2003），選擇:6208型軸承，軸承內(nèi)徑40，軸承Cr =25.5KN。
4.5聯(lián)軸器的選型
聯(lián)軸器有很根據(jù)滾珠絲杠的軸徑選擇聯(lián)軸器。下表2-8中列出的聯(lián)軸器的性能是錐形銷(xiāo)套聯(lián)軸器的主要選擇。
4.5.1聯(lián)軸器選型
表聯(lián)軸器性能
類(lèi)別
聯(lián)軸器名稱(chēng)
轉(zhuǎn)矩范圍N.mm
軸徑范圍mm
最高轉(zhuǎn)速r/min
特點(diǎn)及應(yīng)用說(shuō)明
固定式
套筒聯(lián)軸器
圓錐銷(xiāo)
3~4000
平鍵
71~5000
半圓鍵
8~450
花鍵
150~12500
4~100
20~100
10~35
25~102
一般小于等200~250
剛性
凸緣聯(lián)軸器（GB/T5843—2003）
10~20000
10~180
13000~2300
套筒
夾殼聯(lián)軸器
（HG5—213—1965）
85~9000
30~110
900~380
聯(lián)軸器
緊箍夾殼聯(lián)軸器
180~12500
30~110
900~380
主要選擇d = 6mm爪形套筒聯(lián)軸器，聯(lián)軸器型號(hào)為ST20C6-6
d=6mm的圓錐銷(xiāo)套筒聯(lián)軸器數(shù)據(jù)
d
公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩（Nm）
D
L
d1XL1
d2XL2
6
3.0
20
30
6X12
6X12
4.5.2聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩校核
聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式見(jiàn)式(2.15)：
（48）
式中：K——工作情況系數(shù)
P——輸出功率（kw）
T——理論轉(zhuǎn)矩N.m
——計(jì)算轉(zhuǎn)矩N.m
N——工作轉(zhuǎn)速r/mi n
則聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩：(考慮動(dòng)載荷及過(guò)載,取聯(lián)軸器工作情況系數(shù)K=1.5)：
（49）
=
所以經(jīng)計(jì)算可以確定選則的聯(lián)軸器合適。
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致 謝
為期三個(gè)月的緊張而充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束。我在這個(gè)項(xiàng)目中學(xué)到了很多東西。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我們每個(gè)大學(xué)生都非常重要。它不僅是對(duì)我們四年來(lái)在大學(xué)學(xué)習(xí)的各個(gè)學(xué)科知識(shí)的全面應(yīng)用，而且是對(duì)將我們學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中的檢驗(yàn)。通過(guò)這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我重新訪(fǎng)問(wèn)了大學(xué)的課程，例如機(jī)械制圖，理論力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)，液壓傳動(dòng)和氣動(dòng)傳動(dòng)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還涉及了一些以前從未深入了解的知識(shí)，從而拓寬了我的視野，并增加知識(shí)，進(jìn)一步鞏固他們所學(xué)到的知識(shí)，并為畢業(yè)后進(jìn)入社會(huì)工作崗位奠定一定的基礎(chǔ)。
在液壓絞車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了運(yùn)用我以前學(xué)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)外，我還查閱了大量相關(guān)材料，使我對(duì)這一領(lǐng)域有一定的了解和理解，并掌握了查找的基本技能。信息。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，他所學(xué)的理論知識(shí)第一次被實(shí)際應(yīng)用到實(shí)踐中，從而可以在實(shí)踐中對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。我學(xué)會(huì)了如何面對(duì)設(shè)計(jì)中的各種問(wèn)題，如何分析并最終解決問(wèn)題。并培養(yǎng)了我的卓越，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真對(duì)待問(wèn)題的工作精神，鍛煉了我的創(chuàng)造能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。
在老師老師的全力指導(dǎo)下，畢業(yè)設(shè)計(jì)可以如此順利地完成，老師提出了許多寶貴的建議，糾正了許多錯(cuò)誤，并使設(shè)計(jì)更加合理和完美。同時(shí)，學(xué)生們也提出了很多建議和幫助，在此向師生表示深切的謝意！
附錄:
DATE=DD-MM-YY - 01-06-16 TIME=HH:MM - 19:51)
(MCX FILE - F:\MASTERCAM出程序\10-03-01-001.MCX-5)
(NC FILE - F:\MASTERCAM出程序\10-03-01-001.NC)
(MATERIAL - ALUMINUM MM - 2024)
( T5 | 2. BALL ENDMILL | H5 )
( T2 | 8. BULL ENDMILL 1. RAD | H2 )
( T1 | 25. FLAT ENDMILL | H1 )
( T3 | 8. FLAT ENDMILL | H3 )
( T4 | 9.8 DRILL | H4 )
N100 G21
N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90
( 匯入原始文件名稱(chēng) = F:\MASTERCAM出程序\10-03-01-001.MC9 )
N104 T5 M6
N106 G0 G90 G54 X-33.411 Y-87.9 A0. S3819 M3
N108 G43 H5 Z35.915
N110 Z15.915
N112 G1 Z10.915 F152.8
N114 X-33.407 Z10.961 F305.5
N116 X-33.338 Z11.465
N118 X-33.204 Z12.508
N120 X-33.19 Z12.592
N122 X-33.164 Z12.715
N124 X-33.146 Z12.836
N126 X-33.137 Z12.881
N128 X-33.014 Z13.411
N130 X-32.833 Z14.25
N132 X-32.812 Z14.332
N134 X-32.749 Z14.537
N136 X-32.704 Z14.724
N138 X-32.691 Z14.769
N140 X-32.527 Z15.262
N142 X-32.315 Z15.953
N144 X-32.287 Z16.033
N146 X-32.175 Z16.313
N148 X-32.087 Z16.571
N150 X-32.078 Z16.595
N152 X-31.881 Z17.044
N154 X-31.651 Z17.616
N156 X-31.62 Z17.684
N158 X-31.446 Z18.029
N160 X-31.308 Z18.339
N162 X-31.287 Z18.381
N164 X-31.082 Z18.752
N166 X-30.857 Z19.198
N168 X-30.816 Z19.272
N170 X-30.568 Z19.674
N172 X-30.366 Z20.035
N174 X-30.342 Z20.074
N176 X-30.136 Z20.376
N178 X-29.926 Z20.717
N180 X-29.879 Z20.787
N182 X-29.547 Z21.236
N184 X-29.271 Z21.636
N186 X-29.244 Z21.673
N188 X-29.052 Z21.905
N190 X-28.87 Z22.151
N192 X-28.817 Z22.217
N194 X-28.386 Z22.707
N196 X-28.034 Z23.13
N198 X-28.003 Z23.164
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N368 X-14.293 Z29