W1100型液壓絞車設計【含5張CAD圖】

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充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙IW1100 型液壓絞車設計摘 要此次設計是液壓絞車的總設計，在了解學習了液壓絞車的原理，對于實際使用環(huán)境的深入調(diào)查，整體設計液壓絞車。液壓絞車的設計分成兩大方面，一方面為絞車的結構設計，例如卷筒、主軸等設計，另一方面為絞車的液壓系統(tǒng)設計，設計液壓絞車的液壓回路，根據(jù)使用要求和工況計算選液壓系統(tǒng)的元件，并在整體上配有離合器、制動器等元件，在最后用支架將其整合。絞車與液壓系統(tǒng)相結合，可實現(xiàn)無級變速雙向，易轉彎。它在低速時更穩(wěn)定，允許長時間的負載。在礦井運輸中使用時，安全性更高，不會突然失重。液壓系統(tǒng)可通過高壓溢流或壓力補償器雙向限制。液壓電源代替了原來的電能，降低了電氣設備的危險性。與電動絞車相比，液壓絞車可自動潤滑，具有使用壽命長、維護成本低的優(yōu)點。其次，液壓馬達的應用改變了許多絞車的特點，并在各種工程應用中改變了液壓絞車，以滿足新的工程要求。關鍵詞：液壓絞車；卷筒；液壓系統(tǒng)充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙IIABSTRACTThis 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.Key Words：Hydraulic winch；Drum ；The hydraulic system充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙I目 錄摘 要 .........................................................IABSTRACT........................................................II1 緒論 ..........................................................11.1 液壓傳動系統(tǒng)概論 .................................................................................11.2 絞車的簡介 .............................................................................................22 絞車方案設計 .................................................42.1 絞車機構要求 .........................................................................................42.2 絞車系統(tǒng)方案 .........................................................................................42.3 絞車組成及工作過程分析 .....................................................................73 絞車結構設計 ................................................133.1 鋼絲繩的選用 .......................................................................................133.2 絞車卷筒的設計 ...................................................................................133.3 主軸的設計 ...........................................................................................173.4 離合器的選用 .......................................................................................233.5 制動器的選用 .......................................................................................274 絞車液壓系統(tǒng)設計 ............................................324.1 液壓系統(tǒng)圖設計 ...................................................................................324.2 液壓馬達參數(shù)計算選擇 .......................................................................324.3 液壓系統(tǒng)元件選擇 ...............................................................................355 結 論 ......................................................37參 考 文 獻 .....................................................38附錄 1：外文翻譯 ................................................39附錄 2：外文原文 ................................................44致 謝 ........................................................49充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 1 -1 緒論1.1 液壓傳動系統(tǒng)概論1.1.1 傳動類型及液壓傳動的定義原動機、傳動機構和工作機是組成一臺完整機器的基礎。原動機為機器提供動力源，通常為電動機或內(nèi)燃機；機器直接對外做功則需通過工作機；為了滿足工作機外部工作的需要，需要原動機和工作機之間的傳動機構來實現(xiàn)動力的傳遞、轉換和控制?，F(xiàn)在的傳動機構由傳動件的不同，分為流體傳動、電器傳動及機械傳動及復合傳動等。流體傳動又分為液力傳動以及液壓傳動。 [3]此次設計采取液壓傳動的方式，它是由受壓液體作為工作介質(zhì)進行能量的轉換、傳遞、控制與分配來進行的液體傳動，因其較大的優(yōu)點，被現(xiàn)代機械傳動方面大范圍的采用。在大型的傳動系統(tǒng)中，可以很普遍的看到各種液壓傳動裝置，可以在較小的占地提供加大的力，是日常工程不可或缺的一部分。1.1.2 液壓系統(tǒng)的組成部分液壓系統(tǒng)的作用是通過改變壓力來增加力，由動力部件、執(zhí)行機構、控制部件、輔助部件五大部分組成一個完整的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)可被分為液壓傳動系統(tǒng)以及液壓控制系統(tǒng)兩大類。液壓傳動系統(tǒng)的主要功能是傳遞動力以及動力。液壓控制系統(tǒng)應使液壓系統(tǒng)的輸出滿足一定的性能要求，特別是動態(tài)性能。 [2]機械上所說的液壓系統(tǒng)通常指液壓傳動系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)需要經(jīng)過仔細的液壓回路設計，保證液壓回路能有所需的工況相配合，由液壓泵來提供能量，經(jīng)過液壓控制閥來實習液壓回路的控制，譬如壓力控制、速度控制和方向控制，執(zhí)行機構一般選用液壓馬達或采用液壓缸，最后輔以液壓輔件來保證液壓油的可用性。 [4]1.1.3 液壓系統(tǒng)的分類液壓系統(tǒng)分類，如圖 1.1 所示1.1.4 液壓傳動的優(yōu)缺點相較其他控制系統(tǒng)，液壓傳動的特點和控制技術有如下幾個方面（1）優(yōu)點①體積小、重量輕；②剛度大、高精度、響應較快快；③驅(qū)動力良好，適用于重載直接驅(qū)動；充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 2 -④調(diào)速范圍寬，調(diào)速方式多樣；⑤自潤滑、自冷卻、長壽命；⑥易于實現(xiàn)安全性。（2）缺點①抗工作流體污染能力差；②對溫度變化敏感；③隱藏泄漏隱患；④制造難度大，成本高；⑤不適合長距離傳輸，需要液壓能圖 0.1 液壓系統(tǒng)分類1.2 絞車的簡介絞車是一種小型的起重設備，又稱卷揚機。它可以獨立使用，也可以應用于起重、筑路和礦井提升等機械中的組成部件，因其移置方便、結構緊湊和操作簡單而廣泛應用。 [5]絞車在船用和礦用中起到十分重要的作用，它可以在礦井中用于人員、物資及礦產(chǎn)品的送入和輸出。絞車系統(tǒng)主要包括主鼓組件、懸掛架和屏蔽組件、角傳動箱總成、轉盤驅(qū)動裝置、主鼓式制動系統(tǒng)、主制動冷卻循環(huán)系統(tǒng)、水制動、水制動水循環(huán)系統(tǒng)、絞車動態(tài)輸入輸出屏蔽、防碰撞安裝等。鉆機和絞車的絞車部件安裝在動力絞車的絞車上，結構緊湊，安裝拆卸方便。 [6]絞車分為氣動、手動、電動以及液壓這三類。分類可分為施工絞車和船絞車。液壓絞車主要是額定載荷較高的絞車。 [9]一般來說，絞車 10t 和 5000 噸以上的絞車被設計成液壓絞車。其結構主要由液壓馬達（低速或者高速電機）、液壓常閉多盤式制動充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 3 -器、行星齒輪箱、離合器（選擇）、滾筒、支撐軸、齒條、鋼絲繩壓力機組成。 [8]該液壓馬達具有較高的機械效率、高起動轉矩，并可根據(jù)工作條件采用不同的流量裝置，并可根據(jù)平衡閥、過載閥、高壓液等要求直接集成到發(fā)動機燃油分配器中。 [11]閥有調(diào)速閥或其他性能閥組、制動器、用于減速的行星齒輪箱等。安裝在卷筒上，根據(jù)機械要求來設計卷筒、支撐軸及框架。整體結構簡單合理，同時具有足夠的強度和剛度。因此，絞車具有結構緊湊、占地體積小、重量輕便、外形美觀等特點。在性能方面，具有安全性能好、高效率、有較大的起動轉矩、低速穩(wěn)定性好、噪音小、能可靠運行等特點。 [7]絞車可通過電機或液壓馬達的正反轉來實習絞車的放繩和卷繩過程，方便了現(xiàn)實生活中的操作，且減小了占地面積。充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 4 -2 絞車方案設計2.1 絞車機構要求絞車正常安全作業(yè)，必須滿足一下幾點要求（1）具有足夠的容繩量。絞車在作業(yè)是都需依靠鋼絲繩的卷放來完成，需要一定形成，所以需要有較大的容繩量。（2）具有滿足作業(yè)的功率。絞車在作業(yè)中需要裝載一定重量的物品，且運行過程中不全為穩(wěn)定速度的運行，有一定加速或減速，此時就需要產(chǎn)生一定拉力。（3）配備可靠的剎車系統(tǒng)。絞車在運行中會有緊急事件的發(fā)生，此時則需要使用剎車來緊急制動（4）滿足作業(yè)的強度和剛度。絞車除了載重物品的重量以外還有鋼絲繩的自重，另外在作業(yè)過程中有一定的變化載荷，且工作過程中需要平衡自身的重量。（5）滿足作業(yè)的調(diào)速范圍。為了適應絞車工作時需要不同速度的要求來配合承載不同的物品。2.2 絞車系統(tǒng)方案目前的液壓絞車多數(shù)采用行星齒輪傳動，通過變量液壓馬達或者控制多泵的方式來控制作業(yè)時的速度，從而來滿足工作要求。2.2.1 絞車方案分析方案 1：液壓馬達和制動器放在卷筒左側、行星減速器放在在卷筒的右側，形成對稱布置，如圖 2.1 所示。充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 5 -圖 2.1 方案 1此方案液壓馬達與制動器在卷筒軸線的兩側，結構簡單，安裝精度要求低，由于行星減速器在卷筒的兩側，由于中間的減速器由齒輪組成，絞車的重量將大大增加，且占地面積較大，對工程實施的環(huán)境較高，體積較大，但維修簡單。方案 2：在卷筒的兩側分別布置液壓馬達及制動器，將行星減速器裝在卷筒內(nèi)部，如圖 2.2 所示。圖 2.2 方案 2此方案液壓馬達及制動器在卷筒的兩側，在卷筒的內(nèi)部放置行星減速器。此方案體積占地小，當時卷筒內(nèi)空間有限，對于減速器的要求高，需要多對齒輪嚙合來調(diào)整轉速，對于齒輪的精度要求高且加工困難，更需要高精度的安裝，且維修困難。方案 3：在卷筒同一側放置液壓馬達、制動器，將行星減速器裝在卷筒內(nèi)如圖 2.3所示。此方案和方案 2 相同，區(qū)別僅在于制動布置位置的改動。將制動器和離合器放在同一邊，長期使用會導致卷筒形變，而且一邊受力容易發(fā)生突發(fā)情況。方案 4：液壓馬達、行星減速器和制動器均放置在卷筒內(nèi)部，如圖 2.4 所示。此方案比之前三方案的結構更加緊湊，對于安裝的要求更高，且難以維修和調(diào)試。因為需要放置過多的器件，在有效的卷筒空間內(nèi)，對于選取各個器件有較大的挑戰(zhàn)，或者是導致卷筒的直徑過大，與長度不符，導致卷筒重心不穩(wěn)，不利于絞車的安全性。方案 5：在卷筒的同一側同時布置液壓馬達、行星減速器和制動器，如圖 2.5 所示。充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 6 -此方案將液壓馬達、制動器及行星減速器放置于同一方向，占地體積大，總體布置有一定難度。2.2.2 此次設計方案此次設計給出的設計，載重量較小，且線速度較慢。為減小液壓絞車的占地面積，選擇放棄使用減速器，直接選用低速大扭矩馬達。而且由馬達直接帶動滾筒可減少中間傳動環(huán)節(jié)的要求，減輕絞車的重量，方便制造。采用離合器與制動器相對對稱，可保證主軸的強度，也可以保證力的平衡，利于絞車的平穩(wěn)運行，如圖 2.6 所示從圖 2.6 看，液壓馬達和滾筒在同一根軸上圖 2.3 方案 3圖 2.3 方案 4充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 7 -圖 2.5 方案 5圖 2.6 設計方案2.3 絞車組成及工作過程分析根據(jù)本設計的方案，此次絞車機構由滾筒軸、支架、滾筒支座、滾筒、剎車機構、離合器、液壓馬達及其馬達支座等組成，式中的剎車機構暫時選擇常閉多片盤式起動器。2.3.1 絞車機構現(xiàn)設計參數(shù)卷筒底層拉力 F=1100kfg，鋼絲繩線速度 V=60m/min。 2.3.2 絞車機構的工作過程分析此次設計的絞車需依靠控制三位四通電磁閥來改變液壓馬達的通路，從而實現(xiàn)絞車速度的變化，其中包括在未達到指定平穩(wěn)運行速度前的加速、到達平穩(wěn)運行速度時的勻速運動及在到達指定位置點需停下來的減速制動運動，簡單說分為三部分：勻加充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 8 -速運動→勻速運動→勻減速運動，如圖 2.7 所示。稱勻加速運動所耗的時間為加速時間（t 1），勻速運動的時間為勻速時間（t2），減速制動這段時間稱為制動時間（t3）圖 2.7 絞車運動分析2.3.3 卷筒受力分析絞車分升降兩個過程，除了有鋼絲繩自重與貨物自重以為還有在勻變速運動時候產(chǎn)生的動載荷，在下面分別具體分析，其中 V 是已給的設計參數(shù)， V=60m/min。（1）絞車收繩即起升過程中①勻加速過程中卷筒在收繩時，貨物從靜止勻加速到 V，此過程受力圖，如圖 2.8 所示。圖 2.8 受力分析充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 9 -（2.1）??=????+????式中， ????為靜載荷；????為 由于加速 產(chǎn) 生的 動載 荷 。從圖中和式子中可知，在勻加速運動中，繩子的拉力增加。②勻速過程中卷筒在收繩時，貨物勻速運輸，此過程受力圖，如圖 2.9 所示。圖 2.9 受力圖（2.2）??=????式中， ????為靜載荷；從圖中和式子中可知，在勻速運動中，繩子的拉力等于靜載荷。3）勻減速過程中卷筒在收繩時，貨物勻減速運輸準備制動，此過程受力圖，如圖 2.10 所示。充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 10 -圖 2.10 受力圖（2.3）??=?????????式中， ????為靜載荷；????為 動載 荷 。從圖中和式子中可知，在勻減速運動中，繩子的拉力減小。（2）絞車放繩即下降過程中①勻加速過程中卷筒在收繩時，貨物從靜止勻加速到 V，此過程受力圖，如圖 2.11 所示圖 2.11 受力圖（2.4）??=?????????式中， 為靜載荷；????為動載荷。????從圖中和式子中可知，在勻加速運動中，繩子的拉力減小。②勻速過程中卷筒在收繩時，貨物勻速運輸，此過程受力圖，如圖 2.12 所示。（2.5）??=????式中， 為靜載荷；????從圖中和式子中可知，在勻速運動中，繩子的拉力等于靜載荷。③勻減速過程中卷筒在放繩時，貨物勻減速運輸準備制動，此過程受力圖，如圖 2.13 所示。（2.6）??=?????????充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 11 -式中， 為靜載荷；????為動載荷。????從圖中和式子中可知，在勻減速運動中，繩子的拉力增大。圖 2.12 受力圖圖 2.13 受力圖3.4 絞車受力分析結論充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 12 -綜上六種情況，可知在絞車上升加速過程和絞車下降減速過程中，鋼絲繩受力增大，較為危險，在之后的絞車計算標準里應以此兩種情況最為重點分析。因此在上升加速中，（2.7）????≥????+??????????式中， 為絞車啟動力矩；????為絞車靜阻力力矩；????為絞車最大慣性力力矩??????????在下降過程中，（2.8）????≥????+??????????式中， 為絞車制動力矩；????為絞車靜阻力力矩；????為絞車最大慣性力力矩??????????充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 13 -3 絞車結構設計3.1 鋼絲繩的選用鋼絲繩的直徑為 d=8mm。3.1.1 鋼絲繩概述及分類鋼絲繩在絞車系統(tǒng)的主要作用就是承載，它是鋼絲按照一定規(guī)律捻成的繩索，對于鋼絲繩的要求是，鋼絲繩自重小、結構牢固不易斷裂、有較高的強度。 [1]根據(jù)表面狀況的分類，鋼絲繩可分為四種類型：涂塑鋼絲、鍍鋅鋼絲繩、磷化涂覆鋼絲繩和光面鋼絲繩。若按股的構造分，可分為點、線和面接觸，線接觸具有結構緊湊、承載力大、撓性較好和壽命較長的優(yōu)點。按照捻制方法分為單股繩、雙股繩和三捻繩。其中三捻繩主要用于直徑 60mm 以上的規(guī)格的鋼絲，顯然不適合本次設計。3.1.2 鋼絲繩選擇本設計考慮到絞車長期處于環(huán)境較差容易被腐蝕，即需要較強的耐磨損和耐腐蝕的能力，選用目前有中國發(fā)明的磷化涂層鋼絲繩。3.2 絞車卷筒的設計3.2.1 絞車卷筒概述卷筒是絞車升降系統(tǒng)里最重要的一部分，它是由筒體、連接盤、軸以及軸承支架等構成的。卷筒通過對鋼絲繩的收卷，將旋轉運動轉化為繩的直線運動來控制貨物的升降，因此卷筒的強度非常重要，需要保證可靠性，使絞車能平穩(wěn)運行。 [11]在卷筒分類方面，可以根據(jù)卷筒形狀分為長軸卷筒和短軸卷筒。長軸卷筒是目前被普遍使用的卷筒，其包括帶大齒輪的卷筒組和齒輪連接盤，其卷筒長度長對卷筒的壁厚有一定要求；短軸卷筒剛度大，但是容繩量有限。按卷筒表面分，可分為光面卷筒和螺旋槽卷筒，由于光面摩擦力小，鋼絲繩會向內(nèi)擠壓，相鄰鋼絲繩直接產(chǎn)生摩擦嚴重影響鋼絲繩的壽命；有螺旋槽的卷筒，鋼絲繩會按照槽面有序分布，線圈間有一定空隙，降低單位間的壓力。 [13]按照鋼絲繩的層數(shù)分有單層纏繞卷筒和多層纏繞卷筒，單層纏繞卷筒構造簡單且安全性好，多層纏繞卷筒適用于行程大，載荷較小的絞車。按制造方式分有鑄造卷筒和焊接卷筒之分，其中鑄造卷筒的強度較高但是成本較低，焊接卷筒的強度較低，需要增大卷筒的直徑和增加壁厚來承受較大的應力。充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 14 -3.2.2 絞車卷筒方案的初步選擇此次設計已知鋼絲繩為 3 層纏繞卷筒，需采用多層纏繞卷筒。由于起升行程較大，若使用單聯(lián)卷筒勢必會有較長的卷筒長度，會同步要求增加卷筒的壁厚，隨之，增加其自重，對于整體的安全性有大大的影響。因此，選用多層纏繞卷筒，在縮小卷筒長度的情況下也能減輕卷筒的自重，降低絞車的布置的占地要求。此外，筒體選用表面為有槽面的卷筒，避免多層間的鋼絲繩互相摩擦擠壓，對鋼絲繩壽命影響大，需要注意選用更為耐用的鋼絲繩。在卷筒固定方面，有楔塊固定法、長板條固定法和壓板固定法。 [10]壓板固定法占地空間大，不適用于此次的設計。此次鋼絲繩直徑為 8mm，直徑較小，可以采用楔塊固定法，不需要螺栓，適用于多層纏繞。需考慮到絞車啟動時有一定的加速慣性力，在選取卷筒壁厚時要顧及到卷筒自身的重量和起吊時的加速還有繩自身的重量。3.2.3 絞車卷筒的參數(shù)計算已知卷筒底層拉力 F=1100kfg，鋼絲繩線速度 V=60m/min，鋼絲繩直徑 D=8mm，鋼絲繩 3 層卷筒容繩量 L=27m。參照手冊，此次絞車的利用等級為 T5/T6，載荷情況為 L1/L2，工作基本為 M5-M7。根據(jù)此次絞車為中級起重機械，在固定場所使用選用 e=25,n=5.5（1）卷筒直徑計算（3.1）??≥??(???1)=8×(25?1)=192????式中 ， ??為卷筒直徑比 ; ??為卷筒直徑（ mm） ;??為鋼絲繩直徑 (mm);取卷筒槽底直徑 D=200mm卷筒的最小直徑計算：（3.2）????????=?d=18?8=144????式中， ????????為滾筒的最小直徑 mm: ?為系數(shù)值；d為鋼絲繩直徑 mm。由計算得， ，卷筒的直徑符合設計條件。??>????????（2）多層卷繞卷筒長度計算由于此次設計采用多層卷繞卷筒 L，查機械手冊得（3.3）??=1.1????,????(??+????)（3.4）??,=(1.1~1.2)??式中， ??為多層卷繞的鋼絲繩總長度（ mm）；充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 15 -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 ??,=(1.1~2.2)??=1.5?8=12??????= 1.1????,????(??+????)=1.1?27?103?123???（ 200+3?8） =168.8????取多層卷繞卷筒長度 。??=200????（3）卷筒繩槽的選擇上文已選有螺旋槽的卷筒，此種卷筒分為標準槽和深槽。標準槽在市面是被普遍運用，深槽則是用于特殊要求，例如在高速運行中具有脫槽的危險則選擇深槽，或者鋼絲繩有向上外伸的趨勢時也使用深槽。在理論上，多層卷繞卷筒往往采用光面卷筒，在槽面卷筒上多層的鋼絲繩可能會不按槽面進行卷繞，會在收卷方面導致繩索的無規(guī)則排放，造成比光面卷筒上的鋼絲繩更大損壞。但從目前的實踐上觀察，在起步緩慢，保證卷筒底層的鋼絲繩能按照卷筒槽的規(guī)律整齊安放，有利于接下來幾層的鋼絲繩，便能有效減小鋼絲繩的損耗，可較大幅度的提高鋼絲繩的壽命，且在鋼絲繩合理的安放時能使絞車的運行更加平穩(wěn)。因此最后決定采用有螺旋槽的卷筒。帶螺旋槽的卷筒，單層繞雙聯(lián)卷筒，可以將鋼絲繩兩端固定于卷筒的兩側來代替兩邊的檔邊。但本設計采用多層繞卷筒需設擋邊，來保證鋼絲繩不會脫離卷筒，且擋邊的高度有一定規(guī)定，應比最外層的鋼絲繩高出 1d-1.5d。繩槽半徑 R 根據(jù)下式（3.5）??=(0.53~0.56)??取 ??=0.55??則 ??=0.56??=4.48????繩槽節(jié)距 計算??（3.6）??=??+(2~4)????取 ??=8+4=12????繩槽深度 計算?（3.7）?=(0.25~0.4)??取 h=0.4??=0.4?8=3.2????充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 16 -圖 3.1 卷筒凹槽圖卷筒上有螺旋槽部分長 ??0（3.7）??0=（????????????????0+??1） ??式中， ??1為固定鋼絲繩的安全圈數(shù)；。 ??為繩槽節(jié)距取 代入得??1=1.5??0=（ ????????????????0+??1） ??=( 27?1033??(200+8)+1.5)?12=183.27????取 ??0=185????（4） 繩槽表面精度： 2級—— ????值 12.5。（5）絞車卷筒壁厚 計算??設取卷筒材料為鑄鐵，（3.8）??=0.02??+(6~10)代入數(shù)據(jù)計算 ??=0.02?200+10=14????故選用 ??=14????卷筒壁厚強度計算此次設計的卷筒現(xiàn)計算所得參數(shù)： 只需要計算卷??=200????,??=200????,??≤3??。筒的壓應力。（3.9）????=??1??2????????????≤[????]充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 17 -（3.10）??=????式中， ????為卷筒壁壓應力 （ MPa） ； ????????為鋼絲繩最大靜拉力（ N）；??1為應力減小系數(shù)； ??2為多層卷繞系數(shù)； [????]為許用壓應力因為卷筒在鋼絲繩的作用下，會產(chǎn)生彈性變形，使鋼絲繩拉力減小，且此次采用多層纏繞，線圈外圈緊壓內(nèi)圈線圈，也使鋼絲繩拉力減小因此取取 ，??1=0.75。卷筒材料取鑄鐵，因此 ,其中 為極限抗壓強度??2=2 [????]=????/5 ????已知卷筒底層拉力為 1100N， ,????????=1100?9.8=10780??????=0.75?2?1078014?12=96.25????根據(jù)所計算的數(shù)值，查得卷筒的材料應該取球墨鑄鐵 ，它的抗壓強度極802QT?限 ， ， ????=1670.65?????，因此 D1=140mm,D2=280mm 數(shù)據(jù)可行。由于 ????>????（4）離合器壓力的計算①摩擦面的壓緊力（3.26）??=???????????? 式中， ??為摩擦面的壓緊力 (??)； ??為摩擦面對數(shù)， （ 為摩擦片數(shù)）。 1mz??代入數(shù)據(jù)得??= ????????????=1670.62?1000108.89?0.2?4=19177.84(??)②摩擦盤工作面的平均壓力（3.27）p=??2????????≤[??]（3.28）??=??2???1=70????式中， p為摩擦盤工作面的平均壓力（ ??/????2）； ??為摩擦面的寬度，代入數(shù)據(jù)得，p= ??2????????= 19177.842????70?108.89=0.33??????2≤[??] =0.35 ??/????2充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 27 -由于 ，所以驗算合格p≤[??]3.5 制動器的選用3.5.1 制動器概述（1）制動器的作用在機械系統(tǒng)高速運轉時，需要控制系統(tǒng)的速度，此時制動器便可以用于制動、減速、支持這三種功能。制動指使系統(tǒng)完全停止下來到達靜止狀態(tài)；減速指使系統(tǒng)降低速度已達到需要的速度來滿足不同的工況；支持指系統(tǒng)的零件在系統(tǒng)切斷電源沒有動力源的情況下，由于重力作用將要發(fā)生運動使用制動器來使其保持靜止。（2）制動器的分類及其特點按照制動器的工作狀態(tài)可分為三種。①常閉式：此種制動器通常與彈簧連接，依靠彈簧彈力緊閉制動器，松開制動器來使機械運行，通常通過液壓方式頂開彈簧來運行②常開式 ：與常閉式相反，在需要制動器制動時，使用外力讓制動器緊閉。按照操縱方式分，有僅依靠依靠人力的人力操縱、電磁連接來操控、電液混和、液力操控和氣動。（3）制動器的選用要求①具有合理的制動轉矩。首先需要滿足工況，其次不要過大的制動轉矩造成能量過剩。②占據(jù)適當?shù)目臻g大小。選取制動器時考慮是否有足夠的空間，若有則選擇較穩(wěn)定的制動器，例如外抱式、帶式等③考慮工況?？紤]制動器在何種環(huán)境下使用，是否受天氣的影響，防止器件被腐蝕，或者過熱導致剎車片失效，需要考慮散熱。3.5.2 制動器的選取在絞車設計時，考慮到本設計的液壓絞車較小，在制動器選取時，要考慮到制動器的尺寸和制動方式是否便捷。3.5.3 制動器的性能參數(shù)計算（1）制動轉矩 的計算????由機械設計手冊可知，制動轉矩需滿足以下要求：（3.29）????≥????????0??2????(?????)充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 28 -式中， ????為制動器制動的轉矩； ????為制動安全系數(shù)；??0為卷筒卷繞直徑 （ mm） ； ??為制動器機械效率；??為滑動組的倍率； ??為制動器傳動比。其中 的值與機構工作級別有關，取 代入數(shù)據(jù)，???? ????=1.75????≥????????0??2????=1.5?21560?0.208?0.852?2?1 =1429.428(?????)（2） 制動盤的設計選用初選用 B 型制動盤式制動器，A 型為盤與輪轂為一體，而 B 型為分體，盤跟著軸轉動，輪轂則固定，如圖 3.7 所示。圖 3.7 制動盤式制動器根據(jù)盤式制動器表，選擇使用多盤式式制動器，實體制動盤 BSP 220 30×.×80×50實體制動盤——BSP外徑 ——220mm??2厚度 ——30mm??1軸孔直徑 ——80mm??4輪轂長度 ——50mm??1（3）制動盤有效摩擦直徑計算充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 29 -已知之前計算的所需制動轉矩 ,計算制動盤的有效摩擦直徑。????（3.30）??=????????[??]??????（3.31）??=??(??22???23)式中， ??為摩擦制動盤的有效摩擦直徑 （ mm） ； ??為摩擦制動器的制動安全系數(shù)；????為摩擦制動器的 制 動轉 矩 ????； ??為摩擦制動塊的數(shù)目，一對時取 2；[??]為摩擦制動襯塊的許用比壓力； ??為每個制動襯片的設計面積（ mm）；????為動摩擦系數(shù)， ; ??2,??3為摩擦制動盤的 內(nèi) 外徑 （ mm） 。由于本設計用于工地提升，長時間暴露在空氣里，因此摩擦材料選用油浸石棉帶，取 ， ， ， ，代入????=0.1[??] =0.6??=1.5??=12??=??(??22???23)=0.013??2??= ????????[??]??????=1.5? 1430.4512?0.6?130?0.1=90.76????（4）制動器熱量計算制動器在制動過程中，高速運轉摩擦制動產(chǎn)生大量的熱能，在溫度過高時會導致摩擦面的摩擦系數(shù)降低，加速摩擦材料的磨損，是機械制動不穩(wěn)定導致制動力矩不足。因此需要計算制動器的散熱是否滿足要求，（3.32）????>????式中， ????為制動器每小時散發(fā)的熱量（ J）； ????為制動器每小時產(chǎn)生的熱量（ J）。根據(jù)機械手冊得，①制動器散熱（每小時）（3.33）????=??1+??2+??3（3.34）??1=(??1??1·+??2??2·)[(273+??1100)4?(273+??2100)4（3.35）??2=????3·(??1???2)(1?????)（3.36）??3=(∝1??1+∝2??2+∝3??3+∝4??4)(??1???2)????式中， ????為制動器散熱 (????/?) ??1為制動器表面的輻射系數(shù)；充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 30 -??1·為制動器表面除去制動襯片的面積 ； 2()m??2為制動盤表面輻射系數(shù)； ??2·為制動表面積 ； 2()m ??1為襯片的許用溫度（ ）； C? ??2為制動器周圍環(huán)境溫度；??為空氣自然對流散熱系數(shù)； ??3·為制動盤外露面積 ； 2() ????為制動器機構的接電持續(xù)率； ∝為表面積的強迫散熱系數(shù)；??為對應的制動盤表面積 ； 2()m②制動器發(fā)熱（每小時）在工況分析中已知，上升加速過程和絞車下降減速過程中耗能最大。其中在上升制動時，物體收重力作用，制動器耗能較小，在下降制動時，制動器需承受機構的所有能量。(KJ/h) （3.37）????=(12????2+??????)??0??式中， ??為制動器的輪軸的機構轉動慣量 ??為制動器剛開始運轉角速度 ； (/)rads??為本設計絞車平均起升重量（ N）； ??為本設計絞車下降制動距離（ m） ； ??為制動器的機構傳動效率；??0為液壓絞車每小時下降制動次數(shù)； ??為制動器 制 動時 的 熱功當量。計算得， ， (KJ/h)，????=170.435(????/?) ????=156.768????>????散熱大于發(fā)熱量，合格。（5） 制動器受力計算制動器受力如圖 3.8 所示，根據(jù)公式：軸向推力 ????（3.38）????=????????????×102摩擦盤有效面直徑 ????（3.39）????=23??3?????3????2?????2??充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 31 -當 時，可取????≤1.8???? ????=????+????2式中， 為絞車的計算制動轉矩 ；???? Nm? ????、 ????為摩擦面的半徑 （ cm） ；????為軸向推力 ??； ??為摩擦副數(shù)目；??為摩擦系數(shù)。在全盤式摩擦式制動器中，取 由之前計算得????=（ 1.2~2.5)????=56mm， ，所以取????=84mm， ???? ????≤1.8???? ????=7.47????把數(shù)值代入前式得：????= 1430.455?0.45?7.47×102=8.5KN制動所用的電磁鐵和彈簧根據(jù)所計算的軸向推力 來取。aF圖 3.8 制動器制動盤受力圖充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 32 -4 絞車液壓系統(tǒng)設計4.1 液壓系統(tǒng)圖設計本設計液壓系統(tǒng)圖如圖 4.1 所示。圖 4.1 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)圖解釋：1-油箱，2-濾油器，3-液壓泵，4-溢流閥，5-三位四通電磁換向閥，6- 溢流閥， 7-液壓馬達， 8-制動器，9- 單向閥， 10-調(diào)速閥，11-外控式平衡閥。溢流閥 4 可用于液壓泵的穩(wěn)定壓強，防止液壓泵壓強過大；制動器 8 可緊急制動；單向閥 9 與節(jié)流閥 10 形成一個簡單的速度控制回路，也可用來調(diào)節(jié)液壓馬達的轉速。當需要液壓絞車上升時是，打開 2YA 關閉 1YA 和 3YA，當需要液壓絞車放繩時，打開3YA 關閉 1YA 和 2YA，當需要液壓馬達制動時，打開 1YA 關閉 2YA 和 3YA。4.2 液壓馬達參數(shù)計算選擇4.2.1 液壓馬達概述液壓馬達和液壓缸都是是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，液體被用作傳遞和移動介質(zhì)。原始液體的壓力被轉換成可直接使用的機械能。由于液壓馬達的轉矩大，調(diào)速范圍廣，充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 33 -體積小，方便系統(tǒng)總成的設計，在各種機械工程領域廣泛使用。在不同場合選擇合適的液壓馬達或者液壓缸來實習機構的運動。 [12]根據(jù)液壓馬達的內(nèi)部結構和工作方式，可分為齒輪液壓馬達、葉片馬達、軸向柱塞液壓馬達和徑向柱塞馬達。（1）齒輪馬達：結構簡單，制造方便，輸出力均勻，但其需要密封，容積效率低，且精度較差，適用于高速小轉矩。齒輪馬達也有高壓的齒輪馬達在特殊場合使用。（2）葉片馬達：葉片兩側的不平衡力使轉子旋轉并產(chǎn)生扭矩。液壓馬達的轉速取決于馬達的流量，葉片式的馬達可正反雙向轉動，在葉片底部裝有預緊彈簧來保證馬達的密封性。葉片式馬達由于體積小、轉動慣性小，轉向方便，常常被需要換向頻繁、轉速高、轉矩小的場合。（3）軸向柱塞液壓馬達：油分配板和斜盤固定，缸體旋轉，并對缸體中心產(chǎn)生扭矩。通過改變斜盤的傾角，可以改變電機的轉矩、速度和轉向。傾斜角越大，產(chǎn)生的扭矩越大，速度越小。（4）徑向柱塞馬達：定子與缸體具有一點的偏心距，當壓力油進入時，定子對柱塞的反作用力分解某一方向的力對缸體產(chǎn)生一轉矩，是缸體旋轉。通常用于低速大轉矩的場合。根據(jù)液壓馬達的轉速，可分為高速電動機和低速電動機。高速電機與低速電機的分線為 500 r/min，對于高速液壓馬達，其轉速高于 500 r/min，反之亦然。4.2.2 液壓馬達參數(shù)計算選擇根據(jù)選取此次設計的液壓馬達工作壓力 P=16.5MP，總排量 Q=520ml/r，在此前經(jīng)過計算選擇采用低速大扭矩的液壓馬達，因此查機械設計手冊選取的液壓馬達的型號為 1JMD 徑向柱塞液壓馬達，具體型號為 1JMD-63，參數(shù)見（表 4.1）。表 4.1 液壓馬達參數(shù)表4.2.3 液壓馬達參數(shù)驗算（1）滿載上升過程中馬達的輸出功率 ????（4.1）????=??2????1000??(????)① 額定起升載荷型號 排量（mr/r） 壓力（MPa） 轉速（r/min ） 效率 轉矩（N/m）額定 最高 最低 最高 容積 總 額定 最高1JMD-63 78016 22 10 200 0.95 0.85 1815 2500充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 34 -（4.2）??=?????式中， ??2為起升載荷動載系數(shù)，； ??為額定起升載荷（ N） ； ??為物品起升速度 （ ??/??） ；??為機械總效率，鋼絲繩自由端拉力（N）； ??為 ??為滑輪組倍率。式中一般取 ，初步計算時，取 。已知??2=1.15~1.3 ??=0.8~0.85。參考資料起升載荷 時，滑輪組????????=1100?9.8=10780??=10.78???? ????≤50????倍率 ， 時， ， 時， ，由此得??=2 50????≤????≤250??????=3~6 ????>250???? ??≥8。??=2將已知數(shù)據(jù)代入得??=?????=10780?2=21560??=21.56????（2）物品提升速度 ??（4.3）??=??0??式中， ??0為鋼絲繩線速度 （ ??/??????）已知， ??0=60????????=1??/??；代入得 。??=12=0.5??/??（4.4）????=??2????1000??(????)式子中，取 ， =0.85，卷筒機械效率??2=1.15?? ????=0.97代入式子 ????=1.15?21560?0.51000?0.85=14.58????②滿載起升過程中馬達輸出扭矩 ????（4.5）????=??2??[??+(2???1)??]2??????????式中， ????為馬達輸出扭矩 (?????)； ??為減速器傳動比；??為鋼繩在卷筒上的卷繞層數(shù)。無減速器 ，取 代入數(shù)據(jù)得取 i=1 z=3????=1.2?21560?[0.2+(2?3?1)?0.008]2?2?1?0.85?0.97 =1804.3?????所選用的馬達的額定轉矩為 =1815 ，因為 ，所以選用的馬達轉矩符TNm?mT?合要求。充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 35 -（3）計算液壓馬達的轉速 和輸入油量???? ????①馬達的轉速 ????（4.6）????=60????????[??+（ z?1） d把數(shù)據(jù)代入????= 60?2?1?0.5??[0.2+2?0.008]=88.42??/??????②馬達輸入油量 ????（4.7）????=??????????????（4.8）????????????????式中， ????為液壓馬達的排量（ ml/r）； ??????為液壓馬達容積效率；????為液壓馬達總效率； ??????為液壓馬達機械效率。查表取 ，????=0.85??????=0.9將數(shù)據(jù)代入得??????= ??????????=0.850.9=0.95????=??????????????=520?10?6?88.420.95 =4.84×10?2（ ??3/??）1JMD-63 液壓馬達轉速范圍為 n=10~200r/min，而計算得 =88.5 r/min，所以馬達mn的轉速符合要求。4.3 液壓系統(tǒng)元件選擇（1）液壓泵的選擇①計算液壓泵的最大工作壓力 ????????≥??1+∑Δ??式中， ；??1為 液 壓馬 達的最大工作 壓 力 ， ???? ∑Δ??為 系 統(tǒng)進 油的 總壓 力 損 失 。(4.9)????=22+0.5=22.5??????②計算液壓泵的最大流量 ????≥????=??∑??式中， ????為 系 統(tǒng) 所需的流量充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 36 -??為 泄露系數(shù) ， 取 1.1?1.3計算得 ????≥156??/??????查機械設計手冊，選取液壓泵的型號為 P7600-F112 高壓齒輪泵，如表 4.2 所示。表 4.2 齒輪泵參數(shù)系列: P7600型號: P7600-F112排量 mL/r 112齒寬 in: 1(3/4)壓力 MPa|額定: 23壓力 MPa|最高: 28工作轉速 r/min 2400輸入功率 /kW: 123.2（2）液壓控制閥的選擇根據(jù)系統(tǒng)的最高壓力和通過閥的實際流量選取，如表 4.3 所示。表 4.3 液壓控制閥的選擇控制閥 型號溢流閥 FBG-06-250-10三位四通電磁換向閥 4WEH10單向閥 S30P1調(diào)速閥 SRCT-20外控式平衡閥 DA32（3）液壓輔助元件選擇的選擇，如表 4.4 所示表 4.4 液壓輔助元件選擇的選擇輔助元件 型號液壓基站 YJZ 液壓站油箱 尺寸為 450x720濾油器 XU-32x200充 值 購 買 -下 載 設 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領 取 圖 紙- 37 -5 結 論（1）絞車的設計是一個復雜的過程，通過認真絞車各個部件的功能，結合現(xiàn)有的可選絞車部件，查找相關文獻，在這些基礎上，選擇合適的原