JK型建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì),jk,建筑,卷揚(yáng)機(jī),設(shè)計(jì) I 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) JK 型建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) THE DESIGN OF JK STRUCTURAL WINDLASS 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 院 名 稱 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 指 導(dǎo) 教 師 II 目 錄 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................................1 1．1 建筑卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r .....................................................................................................1 1．1．1 建筑卷揚(yáng)機(jī)的應(yīng)用 ...................................................................................................1 1．1．2 建筑卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展概況 ...........................................................................................1 1．1．3 國外卷揚(yáng)機(jī)的概況 ...................................................................................................1 1．2 建筑卷揚(yáng)機(jī)的主要類型 .....................................................................................................2 第 2 章 卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................................................................5 2．1 本設(shè)計(jì)的總體確定 .............................................................................................................5 2．2 卷揚(yáng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .....................................................................................................5 第 3 章 鋼絲繩的選擇和卷筒的設(shè)計(jì) .........................................................................................6 3．1 鋼絲繩的選擇 .....................................................................................................................6 3．1．1 鋼絲繩的種類和構(gòu)造 ...............................................................................................6 3．1．2 鋼絲繩直徑的選擇 ...................................................................................................6 3．2 卷筒的設(shè)計(jì) .........................................................................................................................7 3．2．1 卷筒的材料 ...............................................................................................................7 3．2．2 卷筒容繩尺寸計(jì)算 ...................................................................................................7 ３．２．３卷筒筒壁的厚度計(jì)算和卷筒壁的強(qiáng)度計(jì)算 ......................................................9 3．3 卷筒軸的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................10 第４章 減速器的設(shè)計(jì) .............................................................................................................15 ４．１電動(dòng)機(jī)的選擇 ................................................................................................................15 ４．１．１選擇電動(dòng)機(jī)類型和機(jī)構(gòu)形式 ............................................................................15 ４．１．２功率的計(jì)算 ........................................................................................................15 4．1．3 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 .................................................................................................15 4．2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 .......................................................................16 4．2．1 總傳動(dòng)比 .................................................................................................................17 4．２．２分配減速器的各級傳動(dòng)比 ..................................................................................17 ４．３計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ................................................................................17 ４．３．１各軸轉(zhuǎn)速 ............................................................................................................18 ４．３．２各軸的輸入功率 ................................................................................................18 4．3．3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 .........................................................................................................18 4．4 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................................................................................19 ４．５傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................................19 4.５.１第一級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) ..........................................................................................19 ４．５．２第二級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) ....................................................................................22 4.5.3 齒輪軸的校核 .............................................................................................................24 4.5.4 滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 ................................................................................................28 標(biāo)準(zhǔn)件表 ....................................................................................................................................30 第 5 章 其他零件的設(shè)計(jì) .........................................................................................................31 III 5.1 制動(dòng)器的分類、特點(diǎn)及其選擇 .........................................................................................31 5．2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...........................................................................................................32 5．2．１制動(dòng)器制動(dòng)力矩的確定 ........................................................................................32 ５．2．２制動(dòng)器的發(fā)熱計(jì)算 ..............................................................................................33 5．3 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................34 5．3．1 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 .................................................................................................34 第六章 排繩器的設(shè)計(jì) .............................................................................................................36 第七章 建筑卷揚(yáng)機(jī)使用與維護(hù)簡介 ...................................................................................37 7.1 建筑卷揚(yáng)機(jī)使用 ..............................................................................................................37 7.1.1 建筑卷揚(yáng)機(jī)的安裝與調(diào)試 ......................................................................................37 7.1.2 建筑卷揚(yáng)機(jī)一般操作規(guī)程 ........................................................................................37 7.2 建筑卷揚(yáng)機(jī)的維護(hù)與安全技術(shù) ......................................................................................38 7.2.1 建筑卷揚(yáng)機(jī)的維護(hù) ....................................................................................................38 7.2.2 建筑卷揚(yáng)機(jī)的安全技術(shù) ..........................................................................................39 結(jié)論 ...............................................................................................................................................40 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................41 致 謝 ...........................................................................................................................................42 附錄 ...............................................................................................................................................43 附錄 1.........................................................................................................................................43 附錄 2.........................................................................................................................................55 IV 摘 要 隨著人類文明發(fā)展，建筑工作愈來愈頻繁，古老的起重裝置已不能滿足現(xiàn)代話作業(yè) 的需要，大型塔吊和汽吊又有其相對的局限性，于是卷揚(yáng)機(jī)以起靈活方便，成本相對小 等特點(diǎn)孕育而生了。 建筑卷揚(yáng)機(jī)是一種起重設(shè)備，由于具有結(jié)構(gòu)簡單、搬運(yùn)安裝靈活、維護(hù)保養(yǎng)簡單、操 作方便、價(jià)格低廉和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于諸多工作中。提升重物是其主 要功能提升重物。本課題簡要介紹了建筑卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，給出了建筑卷揚(yáng)機(jī)的設(shè) 計(jì)，并對卷筒的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了說明。本課題重點(diǎn)在于一控制方便和節(jié)省資源為主要設(shè) 計(jì)特點(diǎn)對建筑卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)和傳動(dòng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核。 本課題主要設(shè)計(jì)齒輪和軸還有卷筒的結(jié)構(gòu)尺寸，確定了齒輪傳動(dòng)的各主要參數(shù),對驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)中的各部件進(jìn)行了選型,設(shè)計(jì),校核。 關(guān)鍵詞 卷揚(yáng)機(jī)； 減速器； 軸； 齒輪； 設(shè)計(jì) V Abstract Along with the development of human civilization, construction work have bec -ome more and more frequent ,Lifting the ancient device has been unable to meet the mo- dern needs of the operation so large tower crane hoists and steam has its limitations relative ,So hoist to take flexible, cost is relatively small and breed characteristics of Health. Winch is a construction lifting equipment, the structure is simple, flexible hand- ling installation, maintenance is simple and convenient to operate, low price and high relia bility, which is widely used in many work .Upgrade heavy Its main function is to upgrade heavy loads. This paper describes the construction hoist the structure and ch -aracteristics of a given construction hoist the design, Reel also the design features a summary statement. This paper focus is a convenient control and save resources as the main design features of the construction hoist the part of the design and verification . The design of the main gear and shaft design still reel size of the structure to de- termine the gear transmission of the main parameters, to drive the various components of the selection, design and verification. Keywords Windlass shaft gear reducer design 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 1 章 緒論 1．1 建筑卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 1．1．1 建筑卷揚(yáng)機(jī)的應(yīng)用 建筑卷揚(yáng)機(jī)是一種起重設(shè)備，由于具有結(jié)構(gòu)簡單、搬運(yùn)安裝靈活、維護(hù)保養(yǎng)簡單、 操作方便、價(jià)格低廉和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于提升重物、打樁、集材、冷 拉鋼筋、設(shè)備安裝等工作中。 提升重物是建筑卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，所以各類卷揚(yáng)機(jī)是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。 雖然現(xiàn)在塔吊，汽車吊取代了建筑卷揚(yáng)機(jī)的工作。如塔吊在建筑工地上用于物料和物件 的提升工作。由于塔吊成本高一般在大型建筑中使用，而且靈活性較差，也需卷揚(yáng)機(jī)做 輔助提升用。建筑卷揚(yáng)機(jī)還用于林業(yè)的集材工作。建筑業(yè)的冷拉鋼筋，小型礦井的物料 提升和打樁等工作。正因?yàn)榻ㄖ頁P(yáng)機(jī)具有多種用途，所以不僅用于建筑業(yè)，而且在冶 金，化工，水電，農(nóng)業(yè)和軍事等行業(yè)亦被廣泛使用。 1．1．2 建筑卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展概況 我國在古代就知道采用轤轆等來提升重物，以減輕體力勞動(dòng)的強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效率。 我國由于舊中國工業(yè)落后。使用的卷揚(yáng)機(jī)均為國外生產(chǎn)，至 50 年代我國的卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)才 開始的。從 70 年代起，我國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)才進(jìn)入了技術(shù)提高，品種增加的新階段。 從 70 年代末期開始，中國實(shí)行改革開放政策國民經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展，基本建設(shè)任務(wù)增多 許多，促使卷揚(yáng)機(jī)的大量生產(chǎn)。生產(chǎn)廠家也逐漸增多。至今卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)已較為 成熟，現(xiàn)如今卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多和使用較廣泛。雖然現(xiàn)在的工業(yè)水平先進(jìn)機(jī)械化程度不 斷提高，起重設(shè)備不斷更新，但仍不能淘汰卷揚(yáng)機(jī)的行之有效的機(jī)械設(shè)備。 1．1．3 國外卷揚(yáng)機(jī)的概況 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)備也不斷更新，但仍不能淘汰這樣的行之有效 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。 （一）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)重要品種有蝸桿傳動(dòng)系列，直齒圓柱齒輪 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。其中直間驅(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)系列全部全部安裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高 強(qiáng)度鋼焊接而成。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 （二）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,接年單純土卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就 達(dá) 12 萬臺,生產(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)藤鋼機(jī),南星,越野總業(yè),松崗產(chǎn)業(yè)等 80 多個(gè)產(chǎn)業(yè)。 （三）法國 法國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家很多,其中包藤(POTAIN)公司就是生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的主要國家之一。 包藤公司主要生產(chǎn) KUSW 系列卷揚(yáng)機(jī)，LMD 系列卷揚(yáng)機(jī)，PC 系列卷揚(yáng)機(jī)和 RCS 系列卷揚(yáng)機(jī)。 （四）國外卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢 1．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 的卷揚(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)。 2．采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遙控，國外采用了先進(jìn)的電子技術(shù)。 對大型卷揚(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對的安全可靠。 3．發(fā)展手提式卷揚(yáng)機(jī) 為了提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國外發(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)。 4．大力發(fā)展不帶電源裝置的卷揚(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。 1．2 建筑卷揚(yáng)機(jī)的主要類型 建筑卷揚(yáng)機(jī)由于應(yīng)用范圍較廣，為適應(yīng)各種不同的使用條件，建筑卷揚(yáng)機(jī)亦制造成 各種不同機(jī)型的產(chǎn)品。機(jī)型的分類方法很多，目前可以按下述方法分類。 1．2．1 按鋼絲繩額定拉力 分F 按鋼絲繩在基準(zhǔn)層上所能承受的最大拉力來區(qū)分。按 GB1955—88《建筑卷揚(yáng)機(jī)》中 規(guī)定為 5、7.5 、10 、12.5、 16 、20 、25、 32 、50 、80 、120 、160 、200 、320 、500KN 共 15 級。此參數(shù)為建筑卷揚(yáng)機(jī)的主要參數(shù)。 1．2．2 按鋼絲繩額定速度 分v 鋼絲繩在基準(zhǔn)層上的出繩速度是建筑卷揚(yáng)機(jī)的又一項(xiàng)主要參數(shù)。根據(jù)鋼絲繩的速度 可分為： 1．慢速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 ；min15~9v? 2．中速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 ；30 3．快速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 ；i4 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 4．高速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 ；min45v? 為適應(yīng)特殊需要，還有一種變速卷揚(yáng)機(jī)，其變速可調(diào)，有雙速、三速和多速幾種類 型。 1．2．3 按卷筒數(shù)目分 一臺卷揚(yáng)機(jī)上卷筒數(shù)目的多少，直接影響到卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。卷揚(yáng)機(jī)按卷筒數(shù)目可分 為單筒卷揚(yáng)機(jī)、雙筒卷揚(yáng)機(jī)、和多筒卷揚(yáng)機(jī)三大類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷 揚(yáng)機(jī)，其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大都是輔助用卷筒，卷筒相對要小些。 1．2．4 按動(dòng)力源分 由于工作環(huán)境不同，所用的動(dòng)力源亦不同。 1．手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 用于無動(dòng)力來源地區(qū)的小型卷揚(yáng)機(jī)； 2．電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 大多數(shù)卷揚(yáng)機(jī)皆屬于此類； 3．內(nèi)燃機(jī)卷揚(yáng)機(jī) 用于無電源的地方； 4．氣動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 用于不能使用電源的地方； 5．液壓卷揚(yáng)機(jī) 與其他設(shè)備配合使用而有液壓源的場合。 1．2．5 按傳動(dòng)形式分 1．開式齒輪傳動(dòng) 最早的形式。目前主要用于手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)； 2．閉式圓柱齒輪傳動(dòng) 主要為為快速單筒卷揚(yáng)機(jī)，應(yīng)用廣泛。 3．圓錐—圓柱齒輪傳動(dòng)減速器 4．蝸桿傳動(dòng)減速器 5．圓柱齒輪減少速器加開式齒輪傳動(dòng) 6．蝸桿減速器加開式齒輪傳動(dòng) 7．行星齒輪傳動(dòng) 1．2．6 按控制方法分 1．手控卷揚(yáng)機(jī) 由人工操作縱閘把控制卷揚(yáng)機(jī)提升或下放重物。 2．電控卷揚(yáng)機(jī) 用電控制磁鐵制動(dòng)器使卷揚(yáng)機(jī)工作。 3．液控卷揚(yáng)機(jī) 用壓力油控制卷揚(yáng)機(jī)卷筒的離合和制動(dòng)。 4．氣控卷揚(yáng)機(jī) 5．自動(dòng)控制卷揚(yáng)機(jī) 用限位器來控制卷揚(yáng)機(jī)的工作。 1．2．7 按用途分 卷揚(yáng)機(jī)由于其用途不同，使其條件的差異，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有差異。 (1)提升重物 要求有一定的速度，以利于提高生產(chǎn)率，并要求高的安全性，以防墜 落。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 (2)設(shè)備安裝 一般設(shè)備的質(zhì)量較大，則要求卷揚(yáng)機(jī)具有較大的提升能 力；以保證安裝精度，其速度就不能太高；為防止墜落，其安全性要求更 高。 (3)曳引物品 因?yàn)榇隧?xiàng)工作一般是在水平或傾斜方向進(jìn)行的，為使物品前后運(yùn)動(dòng)，則 要求卷揚(yáng)機(jī)的卷筒正反轉(zhuǎn)均能工作。 (4)打樁 要求卷揚(yáng)機(jī)把重物提升到一定的高度后，能使重物成自由落體 下降，實(shí) 現(xiàn)打樁工作，即要求卷揚(yáng)機(jī)具有溜放功能。 建筑卷揚(yáng)機(jī)雖然可以分很多種類，實(shí)際上由于應(yīng)用情況的復(fù)雜，很難把他們絕對分 清，而且一臺卷揚(yáng)機(jī)往往幾種工作都要做，所以在建筑卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)上對用途分得并不 清楚，而是要求高的來設(shè)計(jì)。這樣能使卷揚(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，得到更廣泛的應(yīng)用。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 2 章 卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 建筑卷揚(yáng)機(jī)由于應(yīng)用廣泛，為適應(yīng)各種不同使用條件，建筑卷揚(yáng)機(jī)亦制造各種不同 的機(jī)型的產(chǎn)品。 2．1 本設(shè)計(jì)的總體確定 本卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)： （1）鋼絲繩的拉力 KNF30? （2）鋼絲繩的速度 1minV 由于鋼絲繩的速度 ，由建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)查得該卷揚(yáng)機(jī)為快速卷揚(yáng)機(jī)。s3 按動(dòng)力源分該卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)為電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)。 按傳動(dòng)形式分該卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)為二級圓柱齒輪減速器。 按控制方法分該卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)為電控卷揚(yáng)機(jī)（用電鈕控制電磁鐵制動(dòng)器使卷揚(yáng)機(jī)工作） 。 2．2 卷揚(yáng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于卷揚(yáng)機(jī)是二級圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 故簡易圖如下圖（圖 2-1） 12345 圖 2-1 傳動(dòng)裝置簡圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 1.電動(dòng)機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.減速器 4.制動(dòng)器 5.卷筒 第 3 章 鋼絲繩的選擇和卷筒的設(shè)計(jì) 建筑卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩升降、牽引重物。工作時(shí)鋼絲繩所所應(yīng)力十分復(fù)雜，加之對 外界影響因素比較敏感，一旦失敗，后果十分嚴(yán)重。因此，應(yīng)特別重視選擇與使用。 3．1 鋼絲繩的選擇 3．1．1 鋼絲繩的種類和構(gòu)造 鋼絲繩是由許多高強(qiáng)度剛上編繞而成，可單捻、也可雙捻成行。繩芯采用天然纖維 芯（NF） 、合成纖維芯（SF ） 、金屬纖維芯（IWR）和金屬絲股芯（IWS） 。 纖維芯鋼絲具有較高的擾性和彈性，纏繞時(shí)彎曲應(yīng)力較小。但不能承受橫向壓力； 金屬 絲芯鋼絲繩強(qiáng)度較高，能承受高溫和橫向壓力，但擾性較差。建筑卷揚(yáng)機(jī)系多層 纏繞，更合適選用雙捻制金屬絲芯鋼絲繩。 鋼絲繩的種類，根據(jù)鋼絲繩繞成股和股繞成繩的互相方向可分：（1）順捻鋼絲繩 、 （2）交捻鋼絲繩。 因?yàn)榻荒礓摻z繩在卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮，故在本設(shè)計(jì)上鋼絲繩的選取是雙捻制 金屬絲芯鋼絲繩。 3．1．2 鋼絲繩直徑的選擇 鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計(jì)算： 式（3.1）??nf snepgs?? 式中 ——整條鋼絲繩的破短拉力（ N）ps ——鋼絲繩的額定拉力ef ——卷揚(yáng)機(jī)工作級別規(guī)定的最小安全系數(shù)??n 機(jī)械手冊查表得卷揚(yáng)機(jī)的工作級別為 A6，則選取安全系數(shù) =6??n KN??nsefp??30?ps 鋼絲繩不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小值： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 式（3.2）scd?minmd4.18306.min? 式中 ——鋼絲繩的最大工作拉力（KN）S ——鋼絲繩的選取系數(shù)，經(jīng)查表 =0.1036c 機(jī)械手冊查表得 d=19(mm),鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度為 1770MPa，使用雙捻制金屬絲芯鋼絲繩。 3．2 卷筒的設(shè)計(jì) 建筑卷揚(yáng)機(jī)卷筒系鋼絲繩多層纏繞，所受應(yīng)力非常復(fù)雜。它作為卷揚(yáng)機(jī)的重要零件， 對卷揚(yáng)機(jī)安全、可靠的工作至關(guān)重要，應(yīng)合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3．2．1 卷筒的材料 由于考慮到卷筒材料具有良好的鑄造性和焊接工藝性，且貨源廣泛，在本設(shè)計(jì)中選 取材料 Q235 極限應(yīng)力 、MpaB3.49??paS5.267?? 3．2．2 卷筒容繩尺寸計(jì)算 卷筒容繩尺寸參數(shù)意義及表示方法應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 a) 卷筒節(jié)徑 D 卷筒節(jié)徑 應(yīng)滿足下式 式（3.3）dKe? 式中 ——筒繩直徑比，由建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)查表得eK19?e ——鋼絲繩直徑（mm）d 則 取 3619???m36dD420? b) 卷筒容繩寬度 tB 卷筒容繩寬度 ，一般可以由下式確定 式(3.4)03t? 式中 ——卷筒直徑（mm） 0D 則 取361??t mBt60? C) 卷筒邊緣直徑 k 卷筒邊緣直徑即卷筒端側(cè)板直徑．端側(cè)板直徑用下式計(jì)算 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 式(3.5)dDsk4?? 式中 ——最外層鋼絲繩直徑，由下式確定sD??021sSd?? ——鋼絲繩纏繞層數(shù)S 則 取47519k????mK6 d) 纏繞層數(shù) 纏繞層數(shù) 按下式計(jì)算 式(3.6)dDSKK20?? 式中 ——為保證鋼絲繩不越出端側(cè)板外圓的的安全高度（mm）Km 計(jì)算得 mK3819?? 則 取7.423460?S 4?S e) 卷筒容繩量 L 卷筒容繩量是指鋼絲繩在卷筒上順序緊密排練時(shí)，達(dá)到規(guī)定的纏繞層數(shù)所能容 納的鋼絲繩工作長度的最大值． 卷筒容繩量按下式計(jì)算 第 層鋼絲繩繩芯直徑為i 式(3.7)??dSDii 120??? 式中的 ——第 層， 。iS13?、 、 、 則 ?m69421? ?D???? ?361437 ?42895? 第 層鋼絲繩長度為i 式(3.8)??30(1)210it iLBdDSd?????????? ?2(6019)34298.1L m???????33 6495??? 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 ??34(6019)342819045.68L m???????????? 卷筒容繩量為 式(3.9)12iLL?? 34.6258.34.958.605?? 109m ３．２．３卷筒筒壁的厚度計(jì)算和卷筒壁的強(qiáng)度計(jì)算 a)多層纏繞系數(shù) 的確定sA 多層纏繞系數(shù) 的理論計(jì)算: 式(3.10)???? ?????????11222SSSs ? 式中 ——鋼絲繩的纏繞層數(shù) S 式(3.11)?EtF ''? 式(3.12)180dDe 式(3.13)'20 ''? 其中 ——鋼絲繩的纏繞節(jié)距 t 1.09.tdm? ——卷筒壁厚?)(m ——卷筒直徑 0D0342D ——鋼絲繩直徑 d ——鋼絲繩縱向彈性模量 'E)(Mpa'1EGpa? ——鋼絲繩橫向彈性模量 '6 ——卷筒材料的彈性模量 20 ——鋼絲繩的斷面積 'F)(2m 則 1.5sA? b)卷筒的厚度設(shè)計(jì) 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 卷筒厚度為 式(3.14)??escFAt??? 式中 ——鋼絲繩的額定拉力eF)(N 建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)查得??c?138cMpa? 則 301.59.18???4m? C) 卷筒壁的強(qiáng)度計(jì)算 式(3.15) ??ecscFAt????301.5128.49.Mpa?? 經(jīng)強(qiáng)度計(jì)算較合適無需調(diào)整。 3．3 卷筒軸的設(shè)計(jì) 由于卷筒軸的可靠性對卷揚(yáng)機(jī)的的安全，可靠性非常重要，因此十分重視卷筒軸的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度，剛性計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)力求簡單，合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。 卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；次外，對較長的軸還需校核軸的剛 度。 在卷筒軸的設(shè)計(jì)上軸的材料采用 鋼，調(diào)質(zhì)處理45 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得 60BMpa??360Spa?? 13???5bM 已知鋼絲繩的額定拉力為 ，卷筒的直徑 ，鋼絲繩的直徑eFKN042Dm19dm? 軸徑的估算： 6339.5102[]TPdCnn????? 式中：C——與軸材料有關(guān)的系數(shù)； P——軸傳遞的功率； n——軸的轉(zhuǎn)速 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 315.92.8dm??? 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 扭 距合 成 彎 距 平 面平 面 當(dāng) 量 彎矩 圖 2-1 卷筒軸受力分析 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 a) 作用力的計(jì)算 ??02534219.7()etADdFKN????????????31.7()rtKN 將軸上的所有的作用力分解為垂直平面的力和水平平面的力，如圖(2-1)所示： b) 垂直面支承反力及彎矩 支反力，見圖(2-1) ??49021.3()58etDVFRKN???teC 彎矩，見圖（2-1） 9021.397()AYCYMRKNm????80BD c) 水平面支承反力及彎矩 支反力，見圖(2-1) 904.8()58rDZCZFRKN? 彎矩計(jì)算,見圖(2-1) .32()AZBCHMm??? d) 合成彎矩,見圖(2-1) 22219741965.()AYAZ KN????302BB?? f) 應(yīng)力校核系數(shù) ??-10.465b??? 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 0.4629.TNm? 當(dāng)量彎矩 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 22221()1965.490.317..MT KNm??????23.8KNm? 校核軸徑 31331472.107.0.65Md?????323321.86..01?? 經(jīng)校核較合適無需調(diào)整。 g)軸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸的疲勞強(qiáng)度,應(yīng)該為鋼絲繩的當(dāng)量拉力進(jìn)行計(jì)算,既 式(3.16)edFK?? 式中 ——鋼絲繩的當(dāng)量拉力dF)(N ——當(dāng)量拉力系數(shù)，由建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)查得K1.75dK?1.7534.2d?? 平均應(yīng)力 和應(yīng)力幅m?bam?33.06.94.0.1dBbbKMMpa?? ??.17.2am?? 疲勞強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù) 1300.511.897..4197.3072amSK???????? ??? 由機(jī)械手冊查得 ——應(yīng)力集中系數(shù) ?8K? ——表面狀態(tài)系數(shù) ?0.2?? ——絕對尺寸系數(shù) ? 7? ——等效系數(shù) ?.34?? 一般軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) ，經(jīng)校核軸的強(qiáng)度夠用。??1.5~8S? 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 h)軸強(qiáng)度校核計(jì)算 卷筒軸的靜強(qiáng)度計(jì)算，需要用靜強(qiáng)度計(jì)算拉力，可按下式求得： 式(3.17)ejF???max 式中 ——靜強(qiáng)度計(jì)算最大拉力maxjF)(N ——?jiǎng)虞d系數(shù)，有建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)查得?1.35?? 靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù) 2601.3527.8151.64SSBMW???? 當(dāng) 時(shí)， ，所以經(jīng)校核軸的強(qiáng)度足夠。0.6Sb????2~S 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第４章 減速器的設(shè)計(jì) 減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)，蝸輪傳動(dòng)或齒輪－蝸輪傳動(dòng)所組合 的獨(dú)立部件，常在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間為減速的傳動(dòng)裝置；在少數(shù)情況下也用作增速的 傳動(dòng)裝置．減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊，效率教高，傳遞運(yùn)動(dòng)正確可靠，使用維修簡單，并可 成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最光．減速器類型很多，有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪 減速器，蝸桿減速器等． 最常用的卷揚(yáng)機(jī)主減速器有蝸桿減速器或一級和二級齒輪減速器．由于考慮到所傳 遞的功率和傳動(dòng)比．在本卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)課題中采用的是二級圓柱齒輪減速器． ４．１電動(dòng)機(jī)的選擇 ４．１．１選擇電動(dòng)機(jī)類型和機(jī)構(gòu)形式 電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，并且是系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品．機(jī)械設(shè)計(jì)中需要根據(jù)工作機(jī) 的工作情況和運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力參數(shù)，合理選擇電動(dòng)機(jī)類型，結(jié)構(gòu)形式，傳遞的功率和轉(zhuǎn)速， 確定電動(dòng)機(jī)的型號． 電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分，工業(yè)上采用交流電動(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)又分籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電 動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛．如無特殊需要，一般憂先選用Ｙ型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，因其具有高 效，節(jié)能，噪音小，振動(dòng)小，安全可靠的特點(diǎn)，且安裝尺寸和功率等級符合國際標(biāo)準(zhǔn)， 適用于無特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備． 建筑卷揚(yáng)機(jī)屬于非連續(xù)工作機(jī)械，而且啟動(dòng)，制動(dòng)頻繁．多數(shù)情況下選用ＹＺＲ（繞 線轉(zhuǎn)子）電動(dòng)機(jī)．在本設(shè)計(jì)中選擇電動(dòng)機(jī)為ＹＺＲ系列的３８０Ｖ三相繞線型電動(dòng)機(jī)． ４．１．２功率的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適將直間影響到電動(dòng)機(jī)的工作性能和經(jīng)濟(jì)性能。如果選用額 定功率小于工作機(jī)所需要的功率，就不能保證工作機(jī)正常工作，甚至使電動(dòng)機(jī)長期過載 過早損害，如果選用額定功率大于工作機(jī)所需要的功率，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，功率未得 到充分的利用。從而增加電能的消耗，造成浪費(fèi)。 4．1．3 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 (1) 建筑卷揚(yáng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率按所需的靜功率計(jì)算，靜功率（單位：KW）計(jì)算公式 為： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 式（4.1）?wpd? 式中 ——工作機(jī)所需工作效率。wp ——由電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的總效率。? 工作機(jī)所需工作效率，應(yīng)由工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得： 式（4.2）1030.518WFVwp KW?? ??? 式中 ——工作機(jī)的阻力（N） 。 ——工作機(jī)的線速度（M/S） 。V ——工作機(jī)的效率。? 其中 34120.851w???? 、 、 、 分別為聯(lián)軸器、卷筒、齒輪傳動(dòng)和軸承的傳動(dòng)效率。34 取 =0.99， =0.96， =0.97（齒輪的精度為 8 級） ， =0.98（滾動(dòng)軸承） 。123?4? (2) 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 式（4.3）601601.528.7min3.4vrnd?????? 經(jīng)查表：二級圓拄齒輪減速器的傳動(dòng)比 ，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為：~i0 式（4.4）in8.1392.749.28)0~( rniad ???? 根據(jù)工況和計(jì)算所選電動(dòng)機(jī)為: 表 4-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù) 型號 額定功率(KW) 轉(zhuǎn)速 r/min YZR200L 22 960 4．2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 1軸23軸 圖 4-1 減速器簡圖 4．2．1 總傳動(dòng)比 由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，可得到傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為 式（4.5）nima? 式中 ——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速mn ——卷筒的主軸轉(zhuǎn)速 960in3.2528.7mmarni?? 總傳動(dòng)比為各級傳動(dòng)比 的乘積，既??10、、 式（4.6）ii? 4．２．２分配減速器的各級傳動(dòng)比 使減速器高速軸不至于過大初步取 則05.2i?03.256.ai?? ４．３計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率） ．如將傳動(dòng)裝置各 軸由高速至低速依次定為 1、2、3、4 軸。 相鄰兩軸間傳動(dòng)比?021i、 相鄰兩軸間傳動(dòng)效率??、 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 軸的輸入功率（ＫＷ）012T?、 各軸之間的輸入轉(zhuǎn)矩（Ｎ．Ｍ）p?、 各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）012n?、 則可按電動(dòng)機(jī)軸至工作機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和參數(shù)． ４．３．１各軸轉(zhuǎn)速 1 軸 1960/minnr? 2 軸 212/i5ri 3 軸 2398.7/in6.ni? ４．３．２各軸的輸入功率 1 軸—4 軸的輸入功率： 1 軸 118.6209718.64dpkw????? 2 軸 223 7.52 3 軸 3.5.9k? 4 軸 42316901.p w???? 式中 ——電動(dòng)機(jī)的出功率（KW）d —— 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率1 1. —— 軸承的傳動(dòng)效率2 2098 —— 齒輪的傳動(dòng)效率3?3.7?? 同一根軸的輸出功率與輸入功率的數(shù)值不同，需要精確計(jì)算時(shí)取不同的數(shù)值。 4．3．3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩： 式（4-7dP18.6295055.390dmTNmn???? ） 1 軸—4 軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 10185.230.971.6dTi Nm????? 229768275.3 33..4i?4418091.0T Nm???? 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表 表 4-2 減速器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 效率 P（Kw） 轉(zhuǎn)矩 T（N.m）軸名 輸入 輸出 輸入 輸出 轉(zhuǎn)速 N（r/min ） 傳動(dòng)比 效率 ? 電動(dòng)機(jī) 軸 18.62 185.23 960 1 0.97 1 軸 18.06 17.88 179.67 177.97 960 6.65 0.97 2 軸 17.52 17.34 1211.49 1199.37 200.84 5 0.97 3 軸 16.99 16.82 5618.38 5562.19 28.89 卷筒軸 15.99 15.83 5286.33 5233.47 28.89 1 0.96 4．4 減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 減速器的機(jī)體是用于支持和固定軸系的零件，是保證傳動(dòng)零件的嚙合精度，良好的 潤滑和密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的 50%。因此，機(jī)體結(jié)構(gòu)對減速器的工 作性能，加工工藝，材料消耗，重量及成本等有很大的影響。 機(jī)體材料采用灰鐵（HT150 或 HT200）制造。 ４．５傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動(dòng)裝置包括各種類型的零件，其中決定其工作性能，結(jié)構(gòu)簡單和尺寸大小的主要 是傳動(dòng)零件。支撐零件和聯(lián)接零件都是要根據(jù)零件的要求來設(shè)計(jì)，因此一般應(yīng)先設(shè)計(jì)計(jì) 算傳動(dòng)零件，確定其尺寸，參數(shù)，材料和結(jié)構(gòu)。為了使設(shè)計(jì)減速器時(shí)的原始條件比較準(zhǔn) 確，應(yīng)該先設(shè)計(jì)減速器外的傳動(dòng)零件，如聯(lián)軸器等。 4.５.１第一級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 (1)材料的選擇 應(yīng)傳動(dòng)尺寸和批量較小,故小齒輪選擇 40Cr，調(diào)質(zhì)處理,硬度為 241HB～286HB,平 均值為 260HB,大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 229HB～286GB,平均取為 240HB