【终稿全套】钢丝绳电动葫芦提升系统设计【4张CAD图纸+文档】
喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有,下载后全都有,请放心下载,原稿可自行编辑修改=喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有,下载后全都有,请放心下载,原稿可自行编辑修改=喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有,下载后全都有,请放心下载,原稿可自行编辑修改=
离心泵的数值研究性能预测 摘要:离心泵性能预测是目前主要基于数值计算和研究的,大部分只集中于一种模式。因此,研究结果不具代表性。若要使数值计算方法和性能预测离心泵得到改善,表现在设计流量和离心泵模型设计流量及关闭,其具体速度是不同的,通过使用商业软件FLUENT模拟。在FLUENT中选择标准k -湍流模型和SIMPLEC算法。仿真是稳定和移动参考构架,应考虑叶轮,蜗壳相互作用。此外,对于如何处理与叶轮和蜗壳的差距,提出了网格数量和效果进行了审议。对离心泵性能预测模型,建立了根据模拟结果。对头部和不同流量的6种型号的效率进行了预测并且实验结果和预测结果进行了详细的比较。比较结果表明,头部的预测精度和效率均小于5以上。该流程的分析表明,流量变化具有的位置和背后的叶轮叶片进口和进口的速度方向低压区面积的重要作用。这项研究表明,采用FLUENT软件模拟结果预测离心泵性能是可行的和准确的。该方法可应用于工程实践。关键词:离心泵,性能预测,数值研究1、 介绍泵的性能由内流的特征,特性和内流分析决定以提高泵的性能无疑是最好的方法。因此,为了准确预测水泵的理论性能,在泵流场必须精确得到,过去几年,随着计算机技术和计算(CFD)的流体动力学,数值模拟的快速发展,如理论分析和实验研究及研究流场在国内外泵和泵的性能预测上,已成为一个重要工具。不稳定模拟一低比高速离心泵工作由圣何塞等人基于FLUENT的动态特性预测做成,叶轮和蜗壳,泵的性能的研究是通过实验数据验证。BYSKOV等人运用商业代码精细/涡轮,由粒子图像测速(PIV)和实测数据激光多普勒测速仪(LDV)做了在设计大型离心泵涡模拟流程率和关闭设计流量预测泵特色,并与预测结果吻合良好。在中国,赵等人使用移动参考框架,做了耦合叶轮,蜗壳模拟在离心式水泵流量的预测性能,FUENT,陈等人,模拟了一个单一的非定常流道泵,以上结果都与带泵试验数据相一致。前面提到通过数值模拟预测方法的离心式水泵的业绩成就,是相当令人鼓舞的,这些方法越来越广泛地应用在泵水力设计。然而,大多数研究只关心一种泵,前人研究的预测模型没有任何特色。更关键的问题是如何处理与叶轮和蜗壳的差距,以及如何考虑电网数效应。所以,以前的研究结果不具有代表性和普遍性。我们本文的目标是详细评估数值精度的预测方法。因此,6个典型的离心泵作为研究模型,并选择了FLUENT软件用来设计小和大流量水泵的模拟条件。FLUENT软件选择了k -湍流模型和SIMPLEC算法标准,仿真是稳定并且移动参考框架是用来考虑转子定子的互动。依法取得模拟头该模型的效率曲线,并进行了对比实验数据。此外,流场也进行了分析。2、 研究模型及其预测算法该模型的具体速度由34至260不等,实验和几何参数以及设计流量列于表。叶轮的三维模型,蜗壳和吸力由专业软件Pro / E制作及叶轮和蜗壳之间被追加到差距叶轮(如图所示。1)。叶轮和蜗壳进口适当延长以减少出口在内部流动的边界条件的影响。开局时,FLUENT软件的预处理器,是用于生成网格模型和网格质量检查。由于该泵的几何尺寸是非常复杂的,采用“EquiAngle倾斜”和“EquiSize斜交网格产生的“四面体网格均小于0.87,因此电网质量是好的。相对论的网格数考试工作被应用于每个模式。当泵上的网格数量的影响特色小于2,其效果将被忽略。收敛残差精度为0.00001。图1、第4号泵的计算区2.1模型实验研究 所有的模型泵在江苏大学进行了测试。实验过程是开放循环的,包括水库开放给空气,吸入阀,一个测试泵,排水管道和一个排放阀。每个模型泵有一个单一的轴向吸力和蜗壳。在循环中,水被抽出,并返回到一个巨大的水库。流速为受放电阀和电磁流量计测量。转速由加信号检测。 流量不确定性被发现总是小于0.5。头和效率的不确定性,一直保持1和1.5。实验数据显示于表中。2.2边界条件 入口边界条件:假设进口速度在轴方向一致,其价值等于比流量和入口区: 其中Q是流量,泵的进口和湍流动能耗散率在进口处的in可以通过以下公式估算: 其中L是湍流尺度和l = 0.07Din,C= 0.09。出口边界条件:“流出”的实施泵出口比重和流速设置为1。墙边界条件:无滑移条件执行在墙面和标准壁面函数应用于邻近地区。2.3预测算法头H是由下列公式计算: 其中噘嘴是在蜗壳出口总压,引脚是在叶轮进口总压,为液体密度,g是重力加速度。液压效率h计算公式为: 其中M是叶轮扭矩,是角速度。容积效率v计算公式为: 总效率计算公式为: 其中Pe是水电及Pe=gqH,Pd是磁盘摩擦损失,其计算方法是参数法。3预测结果与分析 图、2显示性能预测和实验曲线,包括流量水头和流量曲线率效率曲线。据图中的数据二,预测误差可以计算如下: 其中H是头部的差异,是效率差异,Hp是头部预测,He是实验头,p是预测的总有效率,e是实验总效率。计算结果差异:所有的流量头部的每个模型,预测最大差异为4.81,最小误差为0.24,平均差距是2.49,最大的差异预测总效率为4.52,最小误差为0.08,平均误差为2.02。流量设计率,预测头部最大的差距是4.81,最低的差距为0.65,平均差距2.02,而最大的差异总预测效率为4.42,最小误差为0.54;平均误差为2.4。计算表明,所有的差异都在5以内。更多信息可从差异计算。预测预报效能没有显示相同的趋势,这意味着前者是大于实验数据,而后者可能较小,等差异是头部和预测预报效率差异。分析还表明,业绩预测精度在设计流量不是最高的。4.内部不同流动点流场分析 4.1静压分布 如图3所示,在不同的流速下,从叶轮进口到出口的静压逐步增加,并且静态压力侧压力明显大于在同一侧同半径吸叶轮压力。根据等压线密度发现,静压增加流速缓慢。 在小流速时,在吸力面的叶片进口有一个明显的低压区,特别是在流动通道1,23,在空化易发生。当流量增加时,该地区接近叶片中的吸力面,特别是在流动通道1,2和3。关于扩散蜗壳出口段静压明显在小和设计流量的增加而在同一个地方的静态压力下降明显在大由于流减水率的限制和设计流量较大的偏移,分布在叶轮和蜗壳的静压变得明显紊乱和不统一,特别是舌头蜗壳的附近。 4.2相对速度的分布 如图4所示,相对速度在任何流量不同的水流通道的分布显然是不同的,这表明,蜗壳对叶轮内部流动具有重要作用。对于不同的流率,特别是在不同的流动通道1,2和3,叶轮的相对速度分布明显不同。在小流量的叶片压力面,有一个相对速度较低的很大的“死水“地带。由于泵流量的增加,该区域逐渐变小,特别是在流道2。同时,从入口运放的分布可以发现,该方向的非设计流程率在叶片进口的速度变化明显,从而导致对刀片产生重大影响。该事件在大流量的角度是消极的,在小流量是积极的,这与理论分析吻合。5结论 本文用商业软件FLUENT,耦合模拟六详细介绍了离心泵在不同流量预测模型及特征离心泵是成立的。以及如何处理叶轮和蜗壳之间的差距,提出和网格数量的影响。主要研究结论如下。(1)头部和预测预报的差异总有效率均小于5。对于所有流量的每一个模型,总平均误差为2.49和预测平均误差为2.02。头部和预测预报的效率不显示同样的趋势且设计流量的性能预测精度不是最高的。(2)在小流量叶片进口端有一个明显低压区,随着流量的增加,该地区接近叶片吸力面的中间。小设计流量该蜗壳出口段静态压力扩散显著增加,而在大流量在同一个地方的静态压力明显下降。由于泵的流量的增加,“死水”地带逐渐变小。在叶片进口的速度变化明显,在非设计流程时。入射角在大流量的是消极的,它在小流量是积极。(3)本文研究表明,该数值方法对离心泵性能产生了良好的预测,可应用于实践。 图 3。3号静泵面临的压力分布(kPa) 图 4。第3号泵叶轮中面相对速度分配及其在入口运放的分布(米/秒)参考资料1 MAJIDI K. Numerical study of unsteady flow in a centrifugal pumpJ. Journal of Turbomachniery, 2005, 127: 363-371.2 JOS Gonzlez, JOAQUN Fernndez, BLANCO E, et al. Numerical simulation of the dynamic effects due to impeller volute interaction in a centrifugal pumpJ. Transactions of the ASME, 2002, 124: 348-354.3 JOS Gonzlez, SANTOLARIA C. Unsteady flow structure and global variables in a centrifugal pumpJ. Journal of Fluids Engineering, 2006, 128: 937-946.4 BYSKOV R K, JACOBSEN C B, PADERSEN N. Flow in a centrifugal pump impeller at design and off-design conditions Part : large eddy simulationsJ. Journal of Fluids Engineering, 2003, 125: 73-83.5 PADERSEN N, LARSEN P S, JACOBSEN C B. Flow in a centrifugal pump impeller at design and off-design conditions Part I: particle image velocimetry(PIV) and laser Dopplervelocimetry(LDV) measurementsJ. Journal of Fluids Engineering, 2003, 125: 61-72.6 ZHAO Binjuan, YUAN Shouqi, LIU Houlin, et al. Three-dimensional coupled impeller-volute simulation of flow in centrifugal pump and performance predictionJ. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2006, 19(1): 59-62.7 CHEN Hongxun, ZOU Xuelian. Unsteady flow characteristicperformance within single channel pumpJ. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2005, 41(11): 163-170. (in Chinese).8 GUAN Xingfan. Modern pump technology manualM. Beijing: Yuhang Press, 1995. (in Chinese).9 TAN Minggao. Theory and software development on characteristics prediction of centrifugal pumpsD. Zhenjiang: Jiangsu University, 2006. (in Chinese).河南理工大学10届毕业论文06届本科毕业论文论文题目:钢丝绳电动葫芦提升系统设计学生姓名:刘志勇所在院系:机械与动力工程学院所学专业:机械设计制造及其自动化导师姓名:李延锋完成时间:2010年6月2号摘要电动葫芦是起重设备的主要型号之一。它主要由减速器,运行机构,卷筒装置,吊钩装置,联轴器,限位器,锥形转子电动机等部分组成。本文根据设计任务书要求,主要对3t单钩移动电动葫芦的总体方案选择和确定,然后对传动系统进行设计。根据设计要求和目的,参考CD型电动葫芦首先对3t单钩移动电动葫芦进行工艺分析,选择合理机构及装配方案,然后对减速器和电动机进行外形设计,钢丝绳的选用及强度验算,卷筒的参数计算及验算,再计算齿轮的传动比,确定各个齿轮的参数,进行强度计算,选择合理的轴承、键、轴套等各种零部件,画出总体装配图。最后对齿式弹性联轴器作了一些简明的阐述。关键词:电动葫芦,卷筒装置,吊钩Abstract Electric hoist is one of the main models of lifting equipment. It is mainly formed by the reducer, running organizations, drum installation, hook device, the coupling stopper, conical rotor motor and other components. According to the design task demands, this book mainly Against to 3t mobile electric hoist single hook selection and determination of the overall program, and then design the transmission system.According to the requirements and objectives of the design, reference CD-type electric hoist on the first take the 3t mobile electric hoist with the single hook for the process analysis, select reasonable organization and assembly programs, then design the shape of the reducer and electric motor, selection of wire rope and strength checking, reel The parameter calculation and checking, and calculate the gear transmission ratio, to determine the parameters of each gear, the strength calculation, select a reasonable bearings, keys, bushings and other components, to draw general assembly drawing. Finally, the tire type flexible coupling made some brief elaboration.Key words: lifting equipment;Electric hoist;Rope drum;Reducer 目录一、 绪论 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7二、 机构工作级别及钢丝绳的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 92.1机构利用等级- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 92.2机构载荷状态- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 92.3机构工作级别- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 92.4钢丝绳的选用- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 2.4.1钢丝绳的特点及用途- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 2.4.2钢丝绳的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 2.4.3钢丝绳直径的计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 2.4.4钢丝绳的安装- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 2.4.5钢丝绳的维护保养 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 2.4.6钢丝绳的失效分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 2.4.7钢丝绳用压绳板的设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 2.4.8压绳板材料的选用与机构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 2.4.9导绳器的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -16三、卷筒的设计与吊钩的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -193.1卷筒的几何尺寸 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 193.2卷筒强度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -213.3卷筒支撑的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 223.4套筒 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -223.5吊钩的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25四、起升电动机及联轴器的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -264.1计算电动机的功率 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 264.2确定电动机的转速 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 264.3联轴器的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -27五、传动比及传动装置参数的计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29 5.1计算总传动比- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -29 5.2分配减速器的各级传动比- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29 5.3传动装置的运动和动力参数- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29 5.3.1各轴转速- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -29 5.3.2各轴的输入功率- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -29 5.3.3各轴的转矩- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -30六、齿轮参数设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 31 6.1第一级齿轮的参数设计计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 31 6.2第二级齿轮的参数设计计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 35 6.3第三级齿轮的参数设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 38七、轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.1求轴的功率P,转速n和转矩T - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.2求作用在齿轮上的力- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.3初步确定轴的最小直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.4轴的结构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.5轴的强度校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 44 7.1.6按弯扭合成应力校核轴的强度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -45 7.2轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -46 7.2.1求轴的功率P,转速n和转矩T- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -46 7.2.2求作用在齿轮上的力- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 46 7.2.3初步确定轴的最小直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 47 7.2.4轴的结构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 47 7.2.5轴的强度校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -49 7.2.6按弯扭合成应力校核轴的强度- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -50 7.3轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 50 7.3.1求轴的功率P,转速n和转矩T- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -50 7.3.2求作用在齿轮上的力- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 50 7.3.3初步确定轴的最小直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -51 7.3.4轴的结构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -51 7.3.5轴的强度校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -52 7.3.6按弯扭合成应力校核轴的强度- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -54 7.1轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 54 7.4.1求轴的功率P,转速n和转矩T- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 54 7.4.2求作用在齿轮上的力- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 54 7.4.3初步确定轴的最小直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -55 7.4.4轴的结构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -55 7.4.5轴的强度校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -56 7.4.6按弯扭合成应力校核轴的强度- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -57 7.5密封与润滑- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -58 7.5.1密封- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -58 7.5.2润滑- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -58八、小结- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -59 致谢- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -60参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 61 一、绪论以电动葫芦作为起升机构的起重机统称为葫芦式起重机。这种起重机的核心是电动葫芦,并多为钢丝绳电动葫芦和环链式电动葫芦,以往电动葫芦除了作为单轨架空悬挂轨道起重运输设备用之外,多用来与电动单梁起重机和电动单梁悬挂起重机配套,用于车间,仓库等场所,随着电动葫芦性能参数的扩展,从80年代开始,这种葫芦式起重机已不再局限于作为轻小起重设备,大起重量的电动葫芦桥式起重机有代替起重量100t以下的轻,中工作级别的普通桥式起重机的趋势,因为这种起重机自重轻,建筑高度低。随着电动葫芦结构形式的更新,特别是电动葫芦运行小车出现了多种形式的支撑和悬挂方式,大大促进了葫芦式起重机的品种类型的增多与应用范围的扩大,80 年代在国外,特别是德国,芬兰,日本,英国,法国及保加利亚等国家的厂家,不禁相继研制生产出性能新进的电动单梁,悬挂和电动葫芦桥式起重机,还派生出先进适用的葫芦门式起重机,葫芦式抓斗起重机,葫芦吊钩抓斗两用起重机,葫芦吊钩抓斗电磁三用起重机,葫芦式旋臂起重机葫芦式壁行起重机,葫芦桥式堆垛起重机及立体仓库用葫芦式巷道堆垛起重机。葫芦式起重机品种,类型,规格的不断扩展及在起重运输设备中所占比例的增加,将使各种类型的葫芦式起重机形成一种独立而重的起重运输设备体系。钢丝绳电动葫芦作为一种轻小型的起重设备,广泛用于国名经济的各个领域,而国内钢丝绳电动葫芦近几年的发展却十分缓慢。上世纪60年代到70年代初,我国从前苏联引进TV型钢丝绳电动葫芦,70年代初我国自行设计了CD1型钢丝绳电动葫芦取代TV型钢丝绳电动葫芦,至目前为止CD1型电动葫芦在国内生产制造,使用已达30多年历史,期间,曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术,但均未获得广泛的推广应用。电动葫芦主要分为:微型电动葫芦,HHXG型环链电动葫芦,HC型电动葫芦,DHP型环链电动葫芦,CD1、MD1型钢丝绳电动葫芦等。钢丝绳电动葫芦技术水平在国内发展迟缓,其原因是多方面的:(1)国内钢丝绳电动葫芦企业生产、制造水平及配套的机械、电气及标准件技术基础较低; (2)近20年来,国内经济体制由计划经济转向市场经济,许多国营企业在转制初期不可能将大量的资金投入到产品开发上;(3)CDl型钢丝绳电动葫芦目前仍有一定的市场占有率。 近年来,国外的钢丝绳电动葫芦技术水平发展很快。随着我国加入WTO,外资企业纷纷打进中国市场,国外钢丝绳电动葫芦对国内产品的冲击将越来越大。国内低价、低档次的产品,已不再有广泛的市场,用户对产品的性价比越来越重视。所以,国内钢丝绳电动葫芦如不很快地适应国内、国际市场的要求进行产品更新换代,将很快被淘汰。CDl型钢丝绳电动葫芦能在国内市场使用近30多年,有其成功的方面,但是在其使用过程中也暴露了一些亟待改进的不足。钢丝绳电动葫芦是我国电动葫芦行业的主导产品,目前生产批量之大品种规格之多是其他形式的电动葫芦还无法替代的产品,近年来,国内钢丝绳电动葫芦发展也较快,不断有新的品种规格问世,以适应市场发展的需求,多功能钢丝绳电动葫芦相对于常规的钢丝绳电动葫芦而言,功能上有多种特殊要求,例如:(1)超高起升高度,超大起重量。(2)双速起升,双速运行,快慢速速比有1:3,1:4,1:10之分。(3)起升机构具有双制动系统。(4)安全闸装置。(5)超,欠载保护装置(6)超速保护装置。(7)双限位装置(8)高度数显装置(9)电动小车锚定装置。(10)遥控操纵与手控操纵并用。二、 机构工作级别及钢丝绳的选择机构工作级别按机构的利用等级和载荷状态选择,本设计的基本参数为:提升高度:6m,提升速度:8m/min,提升重量:3t。2.1机构利用等级 机构利用等级按机构总设计寿命分为十级,总设计寿命规定为机构假定约使用年数内处于运转的总小时数,它仅作为零件的设计基础,而不能视为保用期,电动葫芦一般处于清闲的使用状态,根据GB/T3811-1983,机构利用等级如下:机构利用等级 T4,总设计寿命/h 32002.2机构载荷状态 载荷状态是表明机构承受最大载荷及载荷变化程度,电动葫芦一般在低于额定载荷的状态下工作,并且也不经常的使用,根据GB/T3811-1983,由于电动葫芦经常工作在中等载荷,较少承受最大的载荷,所以机构载荷状态选为L2-中。2.3机构工作级别 根据机构利用等级和机构载荷状态,依据GB/T3811-1983,机构的工作级别选为M32.4钢丝绳的选用 钢丝绳是起重设备不可缺少的关键件,也是易损件,正确选择及合理使用,按要求进行维护、保养。可提高钢丝绳的使用寿命,避免事故发生。2.4.1钢丝绳的特点及用途 钢丝绳的特点是强度高,弹性大,能承受冲击载荷;挠性好,便于缠绕,使用灵活;在高速运行时运转平稳,无噪音;耐磨损,耐疲劳;钢丝绳破断前有断丝预兆,使用过程中不会立即折断,容易事先检查和预防,钢丝绳可广泛用于各种起重设备和机械传动机构,成为起重机械的组成部分,又可以单独用作起重索具,缆风拉绳,穿绕滑轮组和构件绑扎等。钢丝绳的使用和定期检查,运输,保管十分的重要。2.4.2钢丝绳的选择钢丝绳是起重机械及起重运输、吊装捆绑作业不可缺少的主要零部件,被广泛的应用作为起升绳、变幅绳、牵引绳、吊装绳等不论作为哪一种用途的钢丝绳,如果选用类型不当,使用方法不合理,缺乏安全检查,又不重视保养,更为重要的是已达报废还继续使用,都有可能发生因钢丝绳的损伤或破断而产生的重大事故。2.4.3钢丝绳直径的计算钢丝绳直径可由钢丝绳最大工作静压力按式d=c确定式中d-钢丝绳最小直径 mmc-选择系数 mm/Ns-钢丝绳最大工作静压力钢丝绳最大静压力:在起升机构中,钢丝绳最大工作静拉力是由起升载荷考虑滑轮组效率和承载分支最后确定,起升载荷是指起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最大有效物品,取物装置(下滑轮组,吊钩,吊梁,抓斗,容器,起重机磁铁等),悬挂挠性件及其他在升降中的设备质量。起升高度小于50m的起升钢丝绳的重量可以不计。3t电动葫芦的起升载荷可以只考虑起升的最大有效物品,其他的忽略不计,所以S=(3t1000kg/t9.8N/kg)/2=14700N选择系数c选择系数c的取值与机构的工作级别有关,依据GB/T38111983,选取c=0.093.由钢丝绳最大静拉力s和选择系数c得:d=0.093=11.276mm11mm根据GB/T89181996.钢丝绳规格选择62.4.4钢丝绳的安装 (1)解卷。当从卷轴和钢丝绳卷上抽出钢丝绳时,应将绳盘置放在专用的支架上,也可用铁管穿入盘孔,两端套上绳索,将绳盘吊起,缓缓转动,并应采取措施防止钢丝绳打环,扭结,弯折或粘上杂物,如图: 图2-1解卷方法 (2)截断。熔断:采用熔断机熔断,不损坏钢丝绳,端部不松散,便于安全操作,这是理想的断绳 切断:钢丝绳在切断前,应在切断两端各相距10mm20mm处用铁丝扎紧,捆扎长度为绳径14倍,再用切割工具切断,以防切断处引起钢丝绳松散。 (3)卷绕。钢丝绳在卷筒上的缠绕方向与钢丝绳的捻向及出绳方向有关,见下图。右捻上出绳出绳从左到右排列(下图a),左捻上出绳从右到左排列(下图b)右捻下出绳从右到左排列(下图c),左捻下出绳从左到右排列(下图d),并应排列整齐,避免出现偏绕或挤压现象,错误卷绕会造成乱绳,松股和打环。 图2-2钢丝绳的缠绕方向 (4)绳槽、卷筒。滑轮上的槽型应符合有关规定,滑轮绳槽底部半径尺寸=(0.53-0.6)d。滑轮绳槽底部半径过大,过小都将影响钢丝与滑轮绳槽底部的接触面积,使之过度磨损,而降低钢丝绳和滑轮的使用寿命,也会影响传动效率。如下图所示,绳与滑轮槽的接触角a130,图b绳径过大,图c绳径过小,图d为与槽径像匹配的绳径。 图2-3绳槽 (5)钢丝绳允许偏角。钢丝绳绕进或绕出卷筒,滑轮槽时偏斜的最大角度(即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面之间的角度)推荐不大于5,钢丝绳绕进或绕出卷筒时,钢丝绳偏离螺旋槽两侧的角度推荐不大于3.5,对于光卷筒和多层缠绕卷筒,钢丝绳偏离与卷筒轴垂直的平面的角度推荐不大于2(6)钢丝绳走向。钢丝绳走向反复弯曲易造成疲劳,产生断丝(见下图),因此安装时应尽量避免反复弯折。 图2-4钢丝绳走向2.4.5钢丝绳的维护保养 钢丝绳的维护保养应根据用途,工作环境和钢丝绳的种类而定,在可能的情况下对钢丝绳应进行适时的清洗并涂以润滑油或润滑脂,特别是那些绕过滑轮时经受弯曲的部位,机械在腐蚀性环境中工作以及在某些由于与工作有关的原因而不能润滑的情况下运转时更应如此,涂刷的润滑油,润滑脂品种应与钢丝绳厂使用的相适应。检验 日常观察。每个工作日都要经常对钢丝绳的任何可见部分进行观察,以便发现损坏与变形的情况,特别应留心钢丝绳的固定部位,当检查发现有断丝,磨损,腐蚀和变形等缺陷时,应按GB/T 5972起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范的规定判定。 定期检查。定期检查周期应考虑以下各点:1、国家的法规要求;2机械的类型和工作环境;3机械的工作级别;4前几次检验的结果及出现缺陷的情况;5钢丝绳已经使用的时间。 一般起重用钢丝绳应保证每周至少检查一次。 在所有情况下,每当发生任一事故后或钢丝绳经拆卸后重新安装投入使用前均应进行一次检验。 检验部位。1、一般部位:对钢丝绳应做全长检查,但要特别留心下列部位:钢丝绳运动和固定的始末端部位;通过滑轮组或绕过滑轮的绳段,在机构进行重复工作的情况下,应特别注意机构吊载期间绕过滑轮的任何部位;位于平衡滑轮的绳段;由于外部因素可能引起磨损的绳段;腐蚀及疲劳的内部检验。2、绳端部位。应对从固结端引出的那段钢丝绳进行检验,因为这个部位发生疲劳,断丝和腐蚀是危险的。还应对固定装置本身的变形或磨损进行检验,对于采用压制或锻造的绳端固定装置进行类似的检验,并检验绳箍是否有裂纹以及绳箍与钢丝绳之间是否产生滑动,可拆卸的装置(楔形接头,绳夹,压板等)应检验其内部和绳端内的断丝及腐蚀情况,并确保楔形接头和钢丝绳夹的紧固性,检验还应确保绳端装置符合相应标准的要求,对编织的环状插扣式绳头应只使用在接头的尾部,以防绳端突出的钢丝伤手,接头的其余部位应及时用肉眼检查其断丝情况,如果断丝明显发生在绳端装置附近或绳端装置内,可将钢丝绳截短再从新装到绳端固定装置上使用,但钢丝绳的长度必须满足在卷筒上缠绕的最小圈数的要求。2.4.6钢丝绳失效分析 引起钢丝绳是小的因素很多,通过对钢丝绳失效因素分析,以便能提高钢丝绳的使用寿命。(1)强度与伸长根据设计,钢丝绳的最大断裂强度小于所有钢丝的集束强度,并与绳的结构和所有钢丝绳性能级别有关,在设计钢丝绳时,应考虑所有载荷因素,滑轮和卷筒的数目和结构安装方式,产生腐蚀和磨损的条件以及绳的长度等,钢丝绳中的钢丝通常采用含碳量为0.500.80%的优质碳素结构钢制作而成,钢绳的弹性模量为1.610N/mm。这是在载荷作用下钢丝可能伸长程度的度量,钢丝绳受拉力作用时,各钢丝为要调整其位置以达到对应所加载荷的稳定性,将发生相对变形,由此产生的伸长有两种形式,当钢丝绳第一次承受载荷时,钢丝将稍微重新排列,产生永久性伸长,即结构伸长;同时还产生可恢复的伸长,即弹性伸长,结构伸长在一定程度取决于所加载荷的大小。钢丝绳中钢丝的直径愈小,弯曲所需力矩愈小,即韧性较大,通常含有钢丝数较多的钢丝绳和纤维芯钢丝绳韧性较好,由较少钢丝绳组成的全金属钢丝绳的韧性较差,并且前者比后者具有较大的伸长量。韧性越大抗失效性能愈好。(2)滑轮滑轮主要尺寸最小卷绕直径用绳槽底部滑轮直径再加钢丝绳直径表示,随滑轮尺寸减小,由弯曲和钢丝绳与滑轮之间的接触压力所产生的应力而增大,弯曲应力越高,绳的钢丝产生应力越高,绳的钢丝产生疲劳越快,接触应力增加也加速绳的损伤,同时还加速滑轮的磨损,随滑轮尺寸的增大,绳与滑轮之间的压力下降,弯曲程度也减小,如果仅考虑弯曲应力,对619点接触钢丝绳,可将滑轮直径增大到绳直径的90倍极限数值,以提高绳的寿命,但是,除了必要设备之外,这样大直径的滑轮实际很少采用,因为,1、对于多数起重设备,采用这样大的滑轮是不切实际的在各种情况下,很少只存在着弯曲这一单一因素,实际上除弯曲以外,很有很多影响绳寿命的因素,如重复施加的应力,磨损,敲打,冲击,振动,扭转,转速,卷筒卷扬失误,腐蚀以及缺乏维护等,这些因素中的一个或几个都比滑轮尺寸更影响绳的寿命。(3)其他失效因素1、腐蚀也是钢丝绳失效的常见因素,由于使用环境形成的腐蚀气氛,对钢丝绳寿命有较大的影响。2、向钢丝绳施加冲击载荷及其发生振动,产生高频率的高弯曲应力,特别在钢丝绳末端连接点处振动作用最为严重,可造成疲劳失效。3、钢丝绳在工作过程中如处于过高温度下,也会因抗拉强度降低而失效。从以上种种失效分析可知,起重机用钢丝绳的失效往往有多种因素综合积累而至,而实际失效事例分析中应综合分析,分清主次,找出主要失效原因,以利提高钢丝绳使用寿命。2.4.7钢丝绳用压绳板的设计钢丝绳的始末端部位一般需要与其它零构件连接或固定在起重机的其他结构上,钢丝绳尾端的固定是关系钢丝绳安全的重要环节。钢丝绳的固定要求满足两个条件,一是连接或固定的部位必须达到相应的强度和安全要求,二是连接或固定方式与使用要求相符合,钢丝绳的固定有多种方法,针对不同的使用条件和要求选择使用。钢丝绳端部固定方法有多种,为了简单方便,采用压绳板进行固定。2.4.8压绳板材料的选用与机构的设计 压绳板外形比较复杂,不易利用去除材料的方法进行加工,所以采用成型加工的方法,首先加工出压绳板的模具,通过锻造的方法制造出压绳板,在材料的选择上,首先考虑不锈钢板,一方面由于电动葫芦一般工作在比较恶劣的环境中,如果选用其他材料,容易受各种不利的环境的影响,这样寿命将降低,不利于电动葫芦正常工作,所以采用不锈钢材料,这样可以提高电动葫芦的使用寿命。另一方面考虑到不锈钢材料的表面质量好,这样可以降低加工成本。 压绳板机构的最终效果图如下所示 图2-5压绳板2.4.9导绳器的设计 GB/T 6067-1985起重机械安全规程要求钢丝绳在卷筒上应按顺序整齐排列。GB/T 697414-1986起重机械名词术语-机构和零部件对导绳器的解释为排绳器,定义为能使钢丝绳按规定间隔整齐的绕上卷筒装置,以往采用的导绳器有块式和圆环式,目前块式导绳器已经基本不用了,工作原理都差不多,导绳器本身不能转动,当卷筒转动时,随钢丝绳卷绕,由螺纹槽带动沿轴向移动,随时将所缠绕的钢丝绳准确的引入,引出卷筒的螺旋槽,钢丝绳由导绳器的缺口排出,不过此类形式的导绳器在使用中故障率比较高。卷筒的作用是在起升机构中用来卷绕钢丝绳,传递动力,并把旋转运动变为直线运动,卷筒表面通常切出螺旋槽,其螺旋升角一般在3-4,增加钢丝绳的接触面积,并防止相邻钢丝绳相互摩擦,提高钢丝绳的使用寿命,由于卷筒切出的螺旋槽也有导绳功能,使钢丝绳能整齐排列,但往往在没有其他辅助机构的协同作用,卷绕在卷筒上的钢丝绳会跳出螺旋槽,使钢丝绳排乱;有时钢丝绳进入卷筒端部缝隙中会挤压变形;也会有钢丝绳跳过几个螺旋槽;不规则的排列,会使钢丝绳,卷筒磨损变形,总之,这都将影响卷筒,钢丝绳的使用,从而缩短起重机的使用寿命。为能使钢丝绳在卷筒上整齐的排列,延长机体各部件的使用寿命,很多起重机制造厂家都相应安装了上图的导绳装置。图2-6导绳器组成部分导绳器由上面三图组成导绳器的总装图如图2-7所示: 图2-7导绳器的总装图导绳器各零件之间采用铆钉连接,选用半圆头铆钉,依据GB/T 867-1986型号:铆钉47,材料为BL2,表面不进行处理。三、卷筒的设计及吊钩的选择3.1卷筒几何尺寸卷筒名义直径 D=h.d式中:d-钢丝绳直径 h-与机构工作级别和钢丝绳机构有关的系数 选择系数h:根据GB/T 3811-1983、h=14式中d=11mm 所以 D=h.d =1411 =154mm考虑到各方面的因素 取D=160mm 绳槽半径 R=(0.53-0.56)d =(0.53-0.56)11mm =6mm 绳槽深度(标准槽) H=(0.25-0.4)d =(0.25-0.4)11mm =4.5mm 绳槽节距(标准槽) P=d+(24) =11mm+(24)mm =15mm 卷筒厚度 钢卷筒:d 11mm卷筒长度:(单联卷筒) 图3-1卷筒长度示意图 L=L+2L+L 式中:L-无绳槽的卷筒端部尺寸,按需而定 L-固定绳尾所需长度,L3P L=(+Z)其中:H-最大起升高度,H=6000mm; m-滑轮组倍数,电动葫芦中m=2; P-绳槽节距,P=15mm所以: L= (+Z)P =(15 =402mm L按需而定,取: L=25mm L3P =315mm =45mm所以 : L= L+2L+L =402+50+45 =500mm3.2卷筒强度计算 由机械设计手册单行本表8155得L3D,所以只需校核由弯曲产生的拉应力,计算公式: =(MP)M-由钢丝绳最大拉力引起的卷筒的最大弯矩N.mmW抗弯截面模数 (mm)D卷筒绳槽底径,mmD-卷筒内径,mm-许用拉应力,Mpa钢:=,-屈服强度 =151446mmM=7350000N.mm =7350N.m =48.5Mpa=225Mpa =112.5Mpa 所以可以选用3.3卷筒支撑的设计 设计思路 套筒是依靠于变速器和电机的连接,在空间才有了正确的位置,考虑卷筒的装配以及卷筒的加工,卷筒的支撑件,一端才用于卷筒不可进行拆装的支撑部位进行支撑,此端位于电机轴连接端与电机轴连接端的支撑部位需要通过一个轴承与电机轴连接轴承套在电机轴端,轴承装在卷筒的支撑部位,支撑部位相当于轴承套,其一端有一个凸台,作用在限位,另一端采用与卷筒可进行拆装的单独支撑件进行支撑,该支撑件的三维图如下所示,他与变速器的输出轴连接,他有两个作用,首先是起到支撑卷筒的作用,其次是传递转矩的作用,把减速器输出的转矩传递给卷筒,使卷筒按照预期的目标进行旋转,提升重物。 图3-2支撑件3.4套筒图3-3套筒套筒上悬挂电动小车的结构示意图如图3-4所示:图3-4悬挂电动小车机构套筒装配效果图如图3-5所示:图3-5套筒装配效果图3.5吊钩的选择 根据机械性能其强度等级选P级,查机械设计手册钩号选2.5,起重量为5t的吊钩(单钩)图3-6四、起升电动机及联轴器的选择 ZD系列电动机是电动葫芦的起升电机,或用于要求起动较大及制动力矩较大的驱动装置,也可以在起重运输机械,机床,生产流水线和其它需要迅速制动的场合中使用,本系列电机采用50Hz、380V电源,基准工作制S3,负载持续率25%,通电启动次数是每小时120 次。本系列电机为卧式电动机,采用圆锥面制动器,输出端轴伸为矩形花键,机座不带底脚,前端盖有凸缘(法兰式)安装孔在前端盖凸缘上,本系列电动机为封闭式结构,防护等级为IP44,冷却方式为自扇冷式ICO141,绝缘等级为B级。4.1计算电动机的功率 Pj=(KW)式中:Q,V起升载荷及起升速度 机构总效率 = -滑轮组效率,由手册表中查到=0.98 -导向滑轮效率,由手册表中查到=0.98-卷筒效率,由手册表中查到=0.985-传动效率,由手册表中查到=0.95 Pj=(KW) =(KW) =4.43(KW)4.2确定电动机的转速 卷筒的工作转速为 = =r/min =16.54r/min 推荐的合理传动比范围,由设计手册查的三级同轴减速器的传动比为i=28-315,故电动机的可选范围为 =i=(28-315)16.45r/min 符合这一范围的同步转速有1380r/min,1400r/min,再根据计算出来的功率,由电动机选型手册查得符合这一要求的只有ZD32-4,P=4.5KW型号的电动机,ZD32-4锥形转子异步电动机参数如表4-1所示:型号功率KW转速r/min额定电流A最大转矩zm起动转矩zm起动电流A效率功率因数制动力矩Nzxm转动惯量Kg/m重量(Kg)额定转矩额定转矩ZD32-44.51380112.72.7600.780.8062.720.1662.7表4-14.3联轴器的选择起重机用联轴器常用的有齿式联轴器、梅花弹性联轴器、弹性柱销联轴器、万向联轴器、耦合器等。由于钢丝绳电动葫芦有其特殊性,电机和减速器的输出轴的距离较远及两轴的平行误差较大,查设计手册选用GCL型齿式联轴器。 T=TKKK =9550 KKK T(N.m)T-理论转矩,N.mP-驱动功率,KW,P=4.5KWn工作转速,r/min,n=1380r/minK-电动机系数,K=1.0K工况系数,K=1.75K-启动系数,K=1.0K-温度系数,K=1.0T-公称转矩 T=TKKK = =54.5(N.m)查设计手册选择GCL型齿式联轴器,公称转矩TN=400N.m,联轴器外形如下图 图4-1 联轴器五.传动比及传动装置参数的计算 5.1计算总传动比 已选定电动机型号为ZD32-4,满载转速为1380r/min i= =83.45.2分配减速器的各级传动比 按浸油润滑条件考虑,同时要考虑三级同轴线式定轴传动的减速器箱体的尺寸,取第一级传动比 i=1.4i i=1.76 ii=3.2 i=1.43.2=4.5 i=5.6 要注意传动装置的实际传动比只有在传动件的参数(例如齿数,带轮直径等)确定后才能准确计算,故工作机的实际转速只有在传动件设计计算完成后进行核算,一般允许与设计要求的转速有(3-5)%的误差。5.3传动装置的运动和动力参数5.3.1各轴转速
收藏