2.0型卷扬机设计【载荷20KN; 速度36m min; 卷筒容绳量190 m; 卷筒尺寸φ250mm】【说明书+CAD】
2.0型卷扬机设计【载荷20KN; 速度36m min; 卷筒容绳量190 m; 卷筒尺寸250mm】【说明书+CAD】,载荷20KN 速度36m min 卷筒容绳量190 m 卷筒尺寸250mm,说明书+CAD,2.0型卷扬机设计【载荷20KN,速度36m,min,卷筒容绳量190,卷筒尺寸250mm】【说明书+CAD】,卷扬机
黄河科技学院本科毕业设计(论文)任务书工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 级 班学 号 学生 指导教师 毕业设计(论文)题目 2.0型卷扬机设计 毕业设计(论文)工作内容与基本要求(目标、任务、途径、方法,应掌握的原始资料(数据)、参考资料(文献)以及设计技术要求、注意事项等)一、设计技术要求、原始资料(数据)、参考资料(文献)通过实习调研搜集资料,运用所学知识,借助CAXA或AutoCAD软件,进行总体结构设计及各主要零部件结构如:电机、减速器与制动器选择、钢丝绳选择、卷筒结构的设计与计算等。主要参数:额定载荷20KN; 额定速度36 m/min; 卷筒容绳量190 m; 卷筒尺寸250mm。通过该毕业设计,使学生对大学四年里学到和未学到的知识进行综合强化训练,为其走向工作岗位奠定良好基础。二、设计目标与任务1.查阅文献资料12种以上,外文资料不少于两种。写出3000字以上文献综述,单独装订成册。2.翻译外文科技资料,不少于3000汉字,单独装订成册。完成总体方案设计。3.选择并论证设计传动方案、整机结构草图,完成主要零部件的强度校核计算。4.绘制装配图、主要零部件图,折合零号图纸两张以上。5.编写摘要,英中文完全对照,中文不少于300字,编写设计说明书,不少于8000字符。三、时间安排1-9周 完成文献综述及英文资料翻译。完成毕业实习。总体结构设计、计算,用CAXA或AutoCAD等软件绘制总装图、部装图、典型零件图。10-12周 编写设计说明书,进一步修改完善毕业设计,准备并完成毕业答辩稿。毕业设计(论文)时间: 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日计 划 答 辩 时 间: 2012 年 05 月 19 专业(教研室)审批意见: 审批人签名:单位代码 0 2 学 号 080105045 分 类 号 TH6 密 级 毕业设计说明书2.0型卷扬机设计 院(系)名称 工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 王燕坤 指导教师 康红伟 2012年 5 月 15 日 黄河科技学院毕业设计(论文)开题报告表课题名称专用钻孔机的设计课题来源教师拟订课题类型AX指导教师康红伟学生姓名王燕坤专 业机械设计制造及其自动化学 号080105045一、调研资料的准备根据任务书的要求,在做本课题前,查阅了与课题相关的资料有:机电一体化技术与系统,液压与气压传动,CAD软件制图,机械设计手册等相关教材。二、设计的目的与要求 毕业设计是大学教学中最后一个实践性教学环节,通过该设计过程,可以检验我们在大学期间所学的知识,同时培养我们处理工程中实际问题的能力,因此意义特别重大。通过对题目的理解,查阅各种资料,设计出2.0型卷扬机,以满足实际的工作需求。 三、设计的思路与预期成果 1、设计思路(1)首先:根据本次设计相关要求查找资料,做好准备。(2)其次:依据要实现的功能要求计算并选择或设计合适的电机,画出装配图。(3)最后:根据装配图画出零件图!2、预期的成果(1)完成文献综述一篇,不少于3000字,与专业相关的英文翻译一篇,不少于3000字。 (2)完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份。(3)绘制装配图,部分零件图。四、任务完成的阶段内容及时间安排 1周 4周 收集设计资料并完成开题报告,完成英文资料翻译并写出文献综述。 5周 10周 进行总体设计和部分零部件的选择与设计。 7周11周 绘制装配图和部分零件图、编写毕业设计说明书,修改整理,准备答辩。五、完成设计(论文)所具备的条件因素具备机械设计、气压与液压传动、能有效借助图书馆的相关文献资料,相关的网络等资源,查阅机械设计手册、组合机床设计手册毕业设计指导手册并且具有良好的计算机绘图(CAD)操作能力。指导教师签名: 日期: 2012-2-22 课题来源:(1)教师拟订;(2)学生建议;(3)企业和社会征集;(4)科研单位提供课题类型:(1)A工程设计(艺术设计);B技术开发;C软件工程;D理论研究;E调研报告 (2)X真实课题;Y模拟课题;Z虚拟课题要求(1)、(2)均要填,如AY、BX等。 毕业设计文献翻译 院(系)名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名王燕坤 指导教师康红伟2012年 03 月 10 日黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 6 页 卷扬机摘要:本文主要介绍了卷扬机的发展现状,卷扬机传动方案的选择和主要的结构组成。 同时对其制动器、钢丝绳的选择做了简单的分析。最后对卷扬机在实际应用中常遇到的问题提出一些建议,并介绍了在实际应用中必须遵守的安全使用规程。关键词:卷扬机,传动方案,制动器,安全规程前言:卷扬机是建筑工地上最常见、最普通的一种施工机械,也称绞车。可以单独使用,也可以作为起重机的组成部分,卷扬机主要以电动机为动力,经过减速装置后,驱动卷筒牵引钢丝绳,以实现重物的垂直与水平运输。卷扬机分为手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、减速器和卷筒组成,共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大工作频繁的情况,调速性能好,能使空钩 快速下降。电动绞车广泛用于工作繁重和所需牵引力较大的场所。单卷筒电动绞车的电动机经减速机带动卷筒,电动机与减速器输入轴之间装有制动器。为适应提升、牵引和回转等作业的需要,还有双卷筒和多卷筒装置的绞车。一般额定载荷低于10T的绞车可以设计成电动绞车。进入新世纪以来,各行各业都有飞速发展,近些年数控机床的广泛应用,信息技术和数控技术日趋成熟,使得机械制造的效率提高、成本降低,这些都将推动卷扬机工业的发展。提升重物是卷扬机的一种主要功能,所以各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。虽然目前塔吊、汽车吊等取代了卷扬机的部分工作,但由于塔吊成本高,一股在大型工程中使用,而且灵活性较差,故一般中小型工程仍然广泛应用卷扬机,汽车吊 虽然灵活方便,但也因为成本太高,而不能在工程中广泛应用,故大多设备的安装仍然是由卷扬机承担的。卷扬机除在工程、设备安装等方面被广泛应用外,在冶金、矿山、建筑、化工、水电、农业、军事及交通运输等行业亦被广泛应用,还可作现代化电控自动作业线的配套设备。1、结构组成:主要结构有卷筒,减速机,制动器,电气系统。其中卷筒的安装的基本原则有“水平放线”和“垂直放线” 两种应用方式。(1)横向电缆安装:可以向1或2个方向出线。钢丝绳在连续平面上拖拽或用间隔小于1m的支撑将钢丝绳撑离地面。安装高度从电缆拖拽平面到卷筒中心不超过1m。不考虑钢丝绳的转向, 运行速度为: 10米/分钟-60米/分钟,最大加速度可达0.3 m/s(2)垂直电缆安装:若卷筒安装在顶端,钢丝绳出现方向垂直向下,运行速度为: 10米/分钟-40米/分钟,最大加速度可达0.3 m/s²,自由下垂的钢丝绳的长度L0不考虑。2、卷筒和电缆的选择(1)运行速度小于10 m/min的情况若发生强烈震动或应用在海上,盐含量高或者腐蚀性空气中,温度低于-15 C急弯路径时需要强制导向。如果安装了强制导向器必须保证导向器与卷筒之间的距离为卷筒宽度的6倍。弹簧卷筒必须安装在电缆可以自由放出和卷起,并且没有障碍物的位置上。强制导向和尺寸太小的导向轮在任何情况下都不允许的。(2) 电动机的调速方法很多,能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看,调速大致可分两种 : 保持输入功率不变 。通过改变调速装置的能量消耗,调节输出功率以调节电动机的转速。控制电动机输入功率以调节电动机的转速。 控制电机有:电机、电动机、制动电机、变频电机、调速电机、三相异步电动机、高压电机、多速电机、双速电机和防爆电机。(3)绞车采用电动机通过减速器,开式齿轮传递扭矩到达主轴,通过离合器带动卷筒工作。3、传动方案传动方案1:减速器采用展开式二级闭式齿轮传动,结构简单,在满足中心距的条件下,由于齿轮和轴的数量减少,传动效率较高,但齿轮直径大,加工精度不高,而且噪声较大,大齿轮在经济方面不理想,加工起来又比较困难,减速箱的体积比较大,不利于安装。它的结构简图如图1-1所示:图1-11、电动机 2、联轴器 3、制动器 4、减速器 5、绞筒 6、轴承 7、开式齿轮传动方案2:减速器采用展开式三级闭式齿轮传动,特点:结构简单、效率高、容易制造、使用寿命较长、维护方便,装拆容易,工作可靠。高速级齿轮布置在远离转矩输入端,这样,轴在转矩下产生的扭转变形与轴在弯矩下产生的弯曲变形可部分地相互抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象在满足中心距的条件下,传动的齿轮的直径可以取小,这样可以使传动的传动比较精确可靠,寿命长,结构紧凑,而且滑移齿轮操作方便不费力。其结构简图如图1-2所示:图1-21高速齿轮 2轴承 3齿轮 4齿轮 5轴承 6齿轮 7轴承 8轴承 9轴承 10输出齿轮 11齿轮 12轴承 13轴承 14轴承2比较起来,方案2的三级闭式齿轮传动比较适合锚绞车的减速传动,该机具有较强的市场竞争力。传动方案即:三级圆柱齿轮减速器+开式直齿轮4、制动器制动器是具有使运动部件(或运动机械)减速、停止或保持停止状态等功能的装置。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构寸制动器通常装在设备的高速轴上,但对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升机、电梯等)则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。制动器(brake staff)可以分两大类,工业制动器和汽车制动器,汽车制动器又分为行车制动器(脚刹),驻车制动器(手刹)。在行车过程中,一般都采用行车制动(脚刹),便于在前进的过程中减速停车,不单是使汽车保持不动。只有行车制动失灵时才采用驻车制动。当车停稳后,就要使用驻车制动(手刹),防止车辆前滑和后溜。停车 后一般除使用驻车制动外,上坡要将档位挂在一档(防止后溜),下坡要将档位挂在倒档(防止前滑)。 使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据,其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料(制动件)的性能直接影响制动过程,而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等,后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。 起重机用制动器对于起重机来说既是工作装置,又是安全装置,制动器在起升机构中,是将提升或下降的货物能平稳的停止在需要的高度,或者控制提升或下降的速度,在运行或变幅等机构中,制动器能够让机构平稳的停止在需要的位置。起重类制动器如标准规定:起升机构、变幅机构必须设置常闭式制动器,行走或回转机构可选用常闭式制动器。考虑使用场所,如制动器安装有足够的空间,可选用块式、带式制动器或臂式盘形制动器;空间受限值时,可选用内蹄式或钳形盘式制动器。考虑配套主机的使用环境,对渗漏油有严格要求的场合应选用电磁或气动制动器,对环境温度较高的冶金场所可选用绝缘等级较高的电力液压制动器或冶金型电磁制动器。在环境温度较低或较高,且露天场所选用电力液压制动器时,应注意更换相应牌号的液压油。在含铁屑、粉尘严重的环境中,应避免使用电磁铁制动器,防止粉尘进入电磁铁间隙影响电磁铁的吸合。对于特殊或重要的场合,应根据需要增设制动器的附加功能。在温度较低的环境中,可使用电力液压推动器的加热器。对于启动与制动过程转换有严格要求时,加装行程开关以了解制动器的开闭状态。对于维护、调整较难实施的环境,可加装制动间隙均等装置和摩擦片磨损自动补偿装置。增设手动松闸装置可在特殊情况下人工打开制动器。5、绞车安全使用规程(1)绞车必须按规范要求进行设置。其规格净高不低于2.0米净宽为2.4米,净深为2.0米。沿空送巷巷道根据巷道的实际情况而定,以不影响安全操作为原则。(2)绞车施工尽可能采用风镐掘进,根据巷道的不同支护型式可采用木棚或工字钢棚支护。顶板完好时采用锚网支护,顶板破碎时采用架棚支护(3)11.4KW小绞车基础均要采用砼浇注,其基础规格为1.01.01.0米。砼中水泥、黄沙、石子(瓜子片)的配合比为1:2:2;水与之灰比为0.4。(4) 绞车采用架棚支护时,要由外向里逐架进行,棚与棚之间要用撑木或拉杆连成一个整体,腰与帮要接严背实。棚距不超过0.7米。采用锚网支护时,锚杆的排间距为800800。(5)绞车电机应安装在小绞车窝的里侧,操作空间距离不得少于0.8米;操作按纽上架,开关摆放整齐且不得妨碍人员操作。(6)其它按作业规程中的有关规定执行。参考文献1 卢玉明. 机械零件的可靠性设计M。北京:高等教育出版社,1989.2徐灏. 安全系数与许用应力M。北京:机械工业出版社,1981.3刘鸿文. 材料力学M。北京:高等教育出版社,2004.4罗宗泽. 机械设计课程设计手册M。北京:高等教育出版社,2006.5 孙恒,葛文杰. 机械原理M。北京:高等教育出版社,2006.6王步瀛. 现代机械设计方法综述。北京:高等教育出版社,1985.7濮良贵. 机械设计M。北京:高等教育出版社,2006.8朱冬梅.画法几何及机械制图M。北京:高等教育出版社,2000.9郑修本,机械制造工艺学,北京:机械工业出版社,1999.10天津大学机械零件教研室编,机械零件,天津:科技出版社,1983.11崔广椿,安全系数与可靠度。机械设计,1985.12 张世昌.机械制造技术基础M.北京:高等教育出版社,2002.13Cross ,N,Engineering Dsign Metheods , John Wiley&sons 200014Ullman ,D,G Mechanical Design Processes , McGraw-Hill 1992 毕业设计文献综述 院(系)名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名王燕坤 指导教师康红伟2012年 03 月 10 日黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页 20 型卷扬机设计 摘要 本设计是一种建筑起重机械,用来提升物料、安装设备等作业,由机 械 动 力 驱 动 卷 筒 、 卷 绕 绳 索 来 完 成 牵 引 工 作 的 装 置 。 本 设 计 采 用 了 新 型 的 制 动 电 机 , 节 省 了 制 动 器 , 使 得 结 构 更 加 紧 凑 。 其 主 要 结 构 组 成 还 有 , 减 速 、 联 轴 器 、 卷 筒 等 。 动 力 传 动 部 分 主 要 有 传 动 方 案 的 设 计 、 原 始 数 据 的 计 算 、 电 动 机 的 选 择 、 减 速 器 的 选 择 、 动 力 方 案 的 选 择 和 强 度 校 核 。 其 中 主 要 是 传 动 方 案 的 设 计 和 卷 筒 的 结 构 设 计 。 本 设 计 的步骤是从钢丝绳开始入手,然后依次对卷扬机的、 电动机、减速器、制动器、联轴器设计与选取。其中卷筒结构、卷筒轴、卷筒 毂的设计与校核最为主要,本设计重点做了介绍,其余部分有得只是略作分析。 关键词:卷扬机,制动电机,联轴器,卷筒 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页 The design of 2.0 construction winches Author :wang yankun Tutor: kang hongwei Abstract The design is called construction winches, which is used to lift materials, to install the operation equipments .It is driven by mechanical power motor and by the winding rope device to complete the work. This design uses a new type of brake motor so as to save the brake, so the structure becomes more compact. The rest of the machine are reducer, coupling, reel and so on. The part of power transmission includes the design of the transmission, the calculation of initial data, the selection of motor reducer and power options .In the end it is strength check. This design of hoist starts from the wire rope, and next then turn on the winch reel, reel spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes, couplings and pulley reel machine-oriented design . The key is the structure design of the winch reel. The analysis of the rest are relatively simple. Key words: winch, motor, coupling,reel 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页 目录 1 绪论 .5 1.1 课题背景及目的 .5 1.2 现代卷扬机的发展现状 .5 2 传动方案的设计 .7 2.1 方案的初步设计 .7 2.2 方案的比较与方案的选择 .9 3 原始数据的计算 .10 4 电动机的选择 .10 4.1 选择电动机应该综合考虑的问题 .10 4.2 电动机选择顺序 .11 4.3 电动机类型的选择 .11 4.4 电动机功率的选择 .13 4.5 电动机转速的选择 .13 4.6 电动机功率的计算 .14 5 减速器的选择 .15 5.1 减速器类型的选择 .15 5.2 减速器型号的选择 .16 6 联轴器的选择 .17 6.1 联轴器的种类 .17 6.2 联轴器传递的扭矩计算及选择 .17 7 零部件的设计计算 .18 7.1 卷扬机工作级别与类别 .18 7.1.1 卷扬机利用等级 .18 7.1.2 卷扬机的载荷状态 .18 7.2 钢丝绳的选取 .20 7.2.1 钢丝绳的种类和构造 .20 7.2.2 钢丝绳直径的计算 .21 7.2.3 钢丝绳使用注意的事项 .22 7.2.4 卷筒参数的设计 .23 7.2.5 卷筒的结构设计 .24 7.2.6 卷筒强度计算及检验 .25 7.3 卷筒轴的设计计算 .26 7.3.1 卷筒轴的固定方式及受力分析 .26 7.3.2 卷筒轴的设计 .27 7.3.3 轴的校核 .28 7.4 主要计算拉力 .29 8 轴承的选择与校核 .30 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 4 页 9 卷扬机的安装及安装调试 .30 9.1 卷扬机的安装 .30 9.2 卷扬机调试 .30 10 使用与操作 .31 11 安全保护 .31 11.1 电气安全保护 .31 11.2 操作安全事项 .32 结论 .33 致谢 .34 参考文献 .35 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页 1 绪论 1.1 课题背景及目的 随着我国城市化不断向前发展,房地产行业的火爆,对建筑机械行业带 来了前所未有的机遇。但是问题也随之产生,怎样保证建筑机械的安全性称为 众多建筑机械公司的考虑的首要因素。其次为保护人类十分宝贵且有限的地球 资源,实现全球的可持续发展,提高操作人员的安全性和工作舒适性,努力达 到人与环境的亲和,很有必要按照现代的创新理念的标准来设计机械产品。 卷扬机是建筑工地上最常见、最普通的一种施工机械,也称绞车。可以单 独使用,也可以作为起重机的组成部分,卷扬机主要以电动机为动力,经过减 速装置后,驱动卷筒牵引钢丝绳,以实现重物的垂直与水平运输。卷扬机分为 手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。电动卷扬机由电动机、 联轴节、制动器、减速器和卷筒组成,共同安装在机架上。对于起升高度和装 卸量大工作频繁的情况,调速性能好,能令空钩快速下降。 电 动 绞 车 广 泛 用 于 工 作 繁 重 和 所 需 牵 引 力 较 大 的 场 所 。 单 卷 筒 电 动 绞 车 的 电 动 机 经 减 速 机 带 动 卷 筒 , 电 动 机 与 减 速 器 输 入 轴 之 间 装 有 制 动 器 。 为 适 应 提 升 、 牵 引 和 回 转 等 作 业 的 需 要 , 还 有 双 卷 筒 和 多 卷 筒 装 置 的 绞 车 。 一 般 额 定 载 荷 低 于 10T 的 绞 车 可 以 设 计 成 电 动 绞 车 。 本 设 计 主 要 考 虑 到 其 较 高 的 安 全 性 及 其 结 构 紧 凑 性 , 采 用 目 前 比 较 先 进 的 电 动 机 即 : 制 动 电 机 , 配 有 AZM 交 流 电 磁 制 动 器 。 目 前 国 内 已 有 先 进 的 制 造 技 术 。 随 着 变 频 器 技 术 的 成 熟 和 制 动 电 机 的 普 及 , 卷 扬 机 的 设 计 越 来 越 变 的 人 性 化 和 环 保 化 。 1.2 现代卷扬机的发展现状 提升重物是卷扬机的一种主要功能,所以各类卷扬机的设计都是根据这 一要求为依据的。虽然目前塔吊、汽车吊等取代了卷扬机的部分工作,但由于 塔吊成本高,一股在大型工程中使用,而且灵活性较差,故一般中小型工程仍 然广泛应用卷扬机,汽车吊虽然灵活方便,但也因为成本太高,而不能在工程 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 6 页 中广泛应用,故大多设备的安装仍然是由卷扬机承担的。卷扬机除在工程、设 备安装等方面被广泛应用外,在冶金、矿山、建筑、化工、水电、农业、军事 及交通运输等行业亦被广泛应用。下面是卷扬机的主要发展趋势: (1)大型化 由于基础工业的发展,大型设备和机械构件要求整体安装, 促进了大型卷扬机的发展。目前,俄罗斯已生产了 60 t 卷扬机,日本生产了 32 t、50 t、60 t 液压和气动卷扬机,美国生产了 136 t 和 270 t 卷扬机。 (2) 采用先进电子技术 为了实现卷扬机的自动控制和遥控,国外广泛采 用了先进的电子技术。对大型卷扬机安装了电器连锁装置,以保证绝对安全可 靠。 (3) 发展手提式卷扬机 为提高机械化水平,减轻工人劳动强度,国外 大力发展小型手提式卷扬机,如以汽车蓄电池为动力的直流电动小型卷扬机, 其电压为 12 V,质量为 7.715.4 kg,拉力为 333613344 N。 (4)大力发展不带动力源装置的卷扬机 欧美国家非常重视发展借助汽车 和拖拉机动力的卷扬机。此种卷扬机结构简单,有一个卷筒和一个变速箱即可。 进入新世纪以来,各行各业都有飞速发展,近些年数控机床的广泛应用, 信息技术和数控技术日趋成熟,使得机械制造的效率提高、成本降低,这些都 将推动卷扬机工业的发展。提升重物是卷扬机的一种主要功能,所以各类卷扬 机的设计都是根据这一要求为依据的。虽然目前塔吊、汽车吊等取代了卷扬机 的部分工作,但由于塔吊成本高,一股在大型工程中使用,而且灵活性较差, 故一般中小型工程仍然广泛应用卷扬机,汽车吊 虽然灵活方便,但也因为成本 太高,而不能在工程中广泛应用,故大多设备的安装仍然是由卷扬机承担的。 卷扬机除在工程、设备安装等方面被广泛应用外,在冶金、矿山、建筑、化工、 水电、农业、军事及交通运输等行业亦被广泛应用,还可作现代化电控自动作 业线的配套设备。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 7 页 2 传动方案的设计 机械通常是有原动机、传动系统、工作机和控制装置组成。传动系统介于 机械中原动机与工作机之间,主要用来讲原动机的运动和动力传给工作机,并 协调二者之间的转速和转矩。 传动系统的设计师机械设计工作的一个重要组成部分,是最具有创造性 的设计环节。传动方案的优劣,对机械的工作性能、工作可靠性、外廓尺寸、 重量、制造成本、运转费用等均有一定程度的影响。任何机械传动系统的设计 方案都不是唯一的,在相同的条件下,可以有不同的传动设计方案,最后确定 的应是其中的最佳方案。 2.1 方案的初步设计 根据参考各种资料和目前的卷扬机的结构,结合本设计的任务,目的和要 求,首先拟定以下三个方案: 采用开式齿轮传动,通过齿轮啮合传递转矩,另一方案是采用齿轮接盘来 传递转矩,此方案可以补偿安装误差。 传动方案 1:减速器采用展开式二级闭式齿轮传动,结构简单,在满足中 心距的条件下,由于齿轮和轴的减少,传动效率较高,但齿轮直径大,加工精 度不高,而且噪声较大,大齿轮在经济方面不理想,加工起来又比较困难,减 速箱的体积比较大,不利于安装。它的结构简图如图 2-1 所示:输出轴输入轴 中间轴324567 图 2-1 传动方案一 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 8 页 1.电动机 2、联轴器 3、制动器 4、减速器 5、绞筒 6、轴承 7、开 式齿轮 传动方案 2:减速器采用展开式三级闭式齿轮传动,特点:结构简单、效 率高、容易制造、使用寿命较长、维护方便,装拆容易,工作可靠。高速级齿 轮布置在远离转矩输入端,这样,轴在转矩下产生的扭转变形与轴在弯矩下产 生的弯曲变形可部分地相互抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象在满足 中心距的条件下,传动的齿轮的直径可以取小,这样可以使传动的传动比较精 确可靠,寿命长,结构紧凑,而且滑移齿轮操作方便不费力。其结构简图如图 2-2 所示 : 中间轴输入轴 中间轴1324 576输出轴 图 2-2 传动方案二 1高速齿轮 2轴承 3齿轮 4齿轮 5轴承 6齿轮 7轴承 8 轴承 9轴承 10输出齿轮 11齿轮 12轴承 13轴承 14轴承 2 传动方案 3:减速器与卷筒采用齿轮接盘的形式: 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 9 页 图 2-3 齿轮接盘式传动 2.2 方案的比较与方案的选择 方案一 首先,虽然能够完成工作机的性能要求,适合工况条件及工作可 靠且电动机价格低,但其转速较大,致使减速装置的结构复杂,成本较高,其 次齿轮传动要求制造安装精度较高,并且大的中心距会使其尺寸过大,从而使 成本增加。合理的传动方案,除了应满足工作机的性能要求、适合工况条件及 工作可靠外,还应使传动系统结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、效 率高激便于维修和使用等。 方案三采用制动电机,减少了制动器的安装,使得整个结构显得十分紧凑, 既满足了制动要求,又便于使用与维修,电动机与减速器用弹性套装销联轴器 相连,可以补偿安装误差,又有一定的缓冲和减震能力,此方案的卷扬机的卷 筒与低速轴的连接为带齿轮接盘的结构型式,卷筒轴左端用自位轴承支撑于减 速器输出轴的内腔轴承座中,低速轴的外缘制成外齿轮,它与固定在卷筒上的 带内齿轮的接盘相啮合,形成一个齿轮连轴器传递扭矩,并可以补偿一定的安 装误差。在齿轮联轴器外侧,即靠近减速器的一侧装有剖分式密封盖,以防止 联轴器内的润滑油流出来和外面的灰尘进入。这种连接型式的优点是结构紧凑, 轴向尺寸小,分组性好,能补偿减速器与卷筒轴之间的安装误差是优先考虑的 方案。 、 综合其经济性,考虑其结构的复杂程度等各方面的因素,采用方案三. 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 10 页 3 原始数据的计算 本设计是 2.0 型卷扬机,其主要设计数据有: 额定载荷 20KN 额定速度 36m/min 卷筒容绳量 190m 卷筒尺寸 250mm 由此得出:卷筒的转速 n=46r/min 工作机的输出功率 P=Fv100060=20 36100060=12kw 4 电动机的选择 电动机是通用机械中应用极为广泛的原动机,是由专业生产厂家批量生产 的系列化定型产品。选择电动机时,应依据所选电动机的机械特性与工作机的 负载特性相匹配的原则来确定电动机的型号。 目前,建筑设备常用的电动机主要分两类:一类是驱动电机,一类是制动电机。驱动 电机是机械设备的主要动力源,包括各种类型的交、直流电动机。其中交流异步电动机较 之其它类型的电动机有结构简单,价格便宜,运行可靠,维修方便等优点。 4.1 选择电动机应该综合考虑的问题 根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要 求,选择电动机的类型。 (1) 根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求,考虑电动机 的温升限制、过载能力和启动转矩,选择电动机的功率,并确定冷却通风方式。 所选电动机功率应留有余量,负荷率一般取 0.8-0.9。过大的备有功率会使电 机效率降低,对于感应电动机,其功率因数将变坏,并使按电动机最大转矩校 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 11 页 验强度的生产机械造价提高。 (2) 根据使用场所的环境条件,如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及 腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要保护方式,选择电动机的结构型式。 (3) 根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求,确定电动机的电压 等级和类型。 (4) 根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统过渡过程性能的要 求,以及机械减速机构的复杂程度,选择电动机额定转速。 除此之外,选择电动机还必须符合节能要求,考虑运行可靠性、设备 的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易,以及产品价格、建设费用、 运行和维修费用、生产过程中前后电动机功率变化关系等各种因素。 4.2 电动机选择顺序 选择电动机的顺序,一般由有下图表示: 通 过 不 通 过合 理不 合 理满 足不 满 足适 应 不 可 以 可 以 可 以 不 可 以 否能负 荷 率 过 低 不 通 过 重 选 电 动 机 功 率改 变 半 速 比 或 选 用转 动 惯 ( 或 飞轮 矩 2) 小 的 电动 机 加 速 转 矩满 足 加 速 度 要 求 下 能否 加 速 转 矩电 动 机 机 械 特 性 与 负载 特 性 对 比 决 定发 热 校 验功 率 数 或 改 用 小 电 动机 启 动 转 矩 、 过 载 倍 数 、加 速 转 矩 校 验根 据 负 载 转 矩 、 调 速 范 围 、启 动 频 繁 程 度 、 初 选 电 动机 功 率开 始选 类 型是 否 充 分 满 足 调 速 范围 与 调 速 精 度 的 要 求经 济 性 ( 价 格 、 运 行 费、 维 修 费 ) 合 理 与 否 图 4-1 电动机的选择顺序 4.3 电动机类型的选择 根据负载类型:恒转矩和通风机负载特性的机械,选用机械特性为硬特性 的电动机较适宜;恒功率负载特性的机械,选用调励磁的变速直流电动机或带 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 12 页 有机械变速的交流异步电动机;负载平稳,对启动、制动无特殊要求的长期运 行的机械,小功率的选用普通笼型电动机,大功率的采用同步电动机;带周期 性变动负载的机械或启动条件沉重时大中功率的采用绕线型电动机,小功率, 经过载能力及启动条件校验通过的采用高转差率电动机,单纯因启动条件沉重 的机械,经启动条件校验通过的采用双笼型或深槽型电动机,如启动校验通不 过或启动时电网压降过大时,采用绕线型电动机;某些断续运行的机械虽无调 速要求,但采用交流电动机在发热、气动、制动特性等方面不能满足要求的或 技术经济指标过低时,采用直流电动机;只要求集中转速的小功率机械,采用 变换定子极数的多速笼型电动机;对调速平滑程度要求不高,且调速比不大时, 采用绕线型电动机或电磁调速电动机;调速范围在 1:3 以上需连续稳定平滑调 速的机械,采用直流电动机或变频调速电动机,需启动转矩大的机械,采用直 流串励电动机;某些特殊场所(如要求防爆)由徐平滑调速时,采用由变频电 源供电的笼型电动机;某些要求调速范围不大的大功率机械以及无频繁启动、 制动要求和无冲击负载的机械,采用带有串级调速装置的绕线型电动机,这样 可使电能回馈电网,提高经济指标;要求调速范围很大,且具有恒功率负载特 性的机械,采用机械电器联合调速型式,可节省电动机装机容量。 按环境条件选择电动机的类型:正常环境条件,一般防护型,可选各类 普通型电动机;、湿热带或潮湿场所,湿热带型,可选湿热带电动机和普通型 电动机加强防潮处理;干热带或高温车间,干热带型,可选干热带型电动机和 采用高温升等级绝缘材料的电动机或外加电动机管道通风。 根据本设计要求,选新型的制动异步电动机即:YEJ 系列电磁制动三相异 步电动机 其是 Y 系列三相异步电动机的派生系列产品,是在 Y 系列电动机的后 端附加同轴的电磁制动器而成。其功率等级、安装尺寸等与 Y 系列相同。目前, 电磁制动器有关交流和直流两种形式。 本系列电机适用于不含易燃、易爆和不含腐蚀性气体的环境,有快速制动、 准确定位、往复运转、防止滑行等要求的各种机械中作主传动或辅传动,如升 降机、运输机械、包装机械、印刷机械、食品机械、木工机械、减速机械、冶 金机械等。根据电动机的所需的功率选用型号为 YEJ200L-8 额定转速为 730r/min。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 13 页 本系列电动机部分产品已通过 CCC 中国国家强制性产品认证,获得了 CCC 认证证书。结构说明:电动机主体防护等级为 IP44,制动器部分为 IP23;电动 机冷却方式为 IC411(自扇冷式);电动机绝缘等级为 B 级;使用条件:额定 电压:380V;额定频率:50Hz;工作方式:S1(连续工作制);海拔不超过 1000m;环境温度最高不超过 40,最低为-15;月平均最低温度不高于 25 时,月平均最高相对温度为 90%。 4.4 电动机功率的选择 标准电动机的功率由额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大 于工作要求的功率。功率小于工作要求,则不能保证工作正常工作,或使电动 机长期过载,发热大而过早损坏;功率过大则增加成本,并且由于功率和功率 因数低而造成浪费。电动机的功率主要由运行时发热条件限定,在不变或变化 很小的载荷下长期连续的机械,只要其电动机的负载不超过额定值,电动机便 不会过热,通常不必校验发热和起动力矩。 4.5 电动机转速的选择 电动机额定转速是根据生产机械的要求而选定的。在确定电动机额定转速 时,必须考虑机械减速机构的传动比值,两者相互配合,经过技术、经济全面 比较才能确定。通常,电动机转速不低于 500r/min,因为当功率一定时,电动 机的转速愈低,则其尺寸愈大,价格愈贵,而且效率也较低,如选用高速电动 机,势必加大机械减速机构的传动比,致使机械传动部分复杂起来。 对于一些不需调速的高,中机械,如水泵、鼓风机、空气压缩机等,可 选用相应转速的电动机不经机械减速机构直接传动。需要调速的机械,电动机 额最高转速应与生产机械的转速相适应。若采用改变励磁的直流变速电动机时, 为充分利用电动机容量,应选好调磁调速的基速。又如某些轧钢机械、提升机 等,工作速度较低,经常处于频繁地正反转状态,为缩短正反转的过渡时间, 提高生产效率,降低消耗,并减小噪音,节省投资,选择适当的低速电动机, 采用无减速机的直接传动较为合理。 要求快速频繁启动、制动的机械,通常是电动机飞轮转矩与额定转速的 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 14 页 平方之积为最小时,能获得起制动最快的效果。在空载情况下起制动时,为达 到快速的目的,按下式考虑最为合理: 22DNmJn 所谓最佳传动比为: ji 电动机转子的转动惯量,DJ 2kgA 生产机械在机械轴上的转动惯量,m 2km 生产机械轴转速,n /inr 电动机额定转速,Nm 4.6 电动机功率的计算 计算电动机功率时,首先根据生产机械的负载功率初选电动机功率,在校 核初选电动机的过载能力、启动能力和发热。 首先算出生产机械静阻负载图 T=f(t)或 P=f(t),然后根据本表公式出步计 算电动机的功率,根据计算功率并考虑一定余量再初选电动机的功率,随着调 速范围和启动频繁程度的提高,余量系数也应随之加大。 为了验算出电动机是否合适,需要根据负载状态、生产机械的工艺参数和 初选电动机的参数,根据本表公式计算电动机动态转矩和加减速时间,绘制电 动机转矩负载图或功率负载图(略) 。 电动机的功率主要由运行时发热条件限定,在不变或变化很小的载荷下长 期连续的机械,只要其电动机的负载不超过额定值,电动机便不会过热,通常 不必校验发热和起动力矩。所需电动机功率为 wdp 式中 为工作机实际需要的电动机输出功率,kw ; 为工作机需要的输dp wp 入功率,kw; 为电动机工作机之间传动装置的总效率。 工作机所需功率 应由机器工作阻力和运动参数计算求得,w 10fvpw 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 15 页 式中 f 为工作机的阻力,N;v 为工作机的线速度,m/s;T 为工作机的阻 力矩,N.m;nw 为工作机的转速, ,r/m; 为工作机的效率。w 总效率 4321 为减速器的传动效率, 为联轴器的传动效率, 为卷筒的传动效率。123 4 =0.96 0.99 0.99 0.95=0.89432 =20000 0.6/(1000 0.89)=13.49kw10Fvpwd 确定电动机的额定功率 (kw) ,使mp =(1-1.3) =(1-1.3) 8.95=13.49-17.5kwmpd 综合以上分析,本设计采用 YEJ200L-8 制动电机,额定功率 15Kw,额定转 速 730r/min. 5 减速器的选择 减速装置是一般机械中不可缺少的,是低速机械部分不可缺少的一部分, 减速器的选择主要在是满足减速比的要求外,尽量追求经济、效益、工作可靠 等方面的协调。 5.1 减速器类型的选择 减速器的类型很多。常用减速器有以下分类、型式及其应用范围。 圆柱齿轮减速器:单级的传动比 i8-10,其轮齿可制成直齿、斜齿和人字 齿,传动轴线平行,结构简单,精度容易保证,应用较广,直齿一般用在圆周 速度 v8m/s,轻负荷场合,斜齿、人字齿,用在圆周速度 v=25-50m/s、重负 荷场合,但也用于重载低速;两级的有展开式、分流式、同轴线式和同轴分流 式之分,其中,展开式是两级减速其中最简单的一种,齿轮相对于轴承位不对 称,当轴产生弯曲变形时,载荷在齿宽上分布不均匀,因此,轴应设计的具有 较大的刚度,并尽量使高速级齿轮远离输入端,高速级可制成斜齿,低速级可 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 16 页 制成直齿,相对于分流式讲,用于载荷较平稳的场合;分流式与展开式相比, 齿轮与轴承对称布置,因此载荷沿齿宽分布均匀,轴承受载亦平均分配,中间 轴危险截面上的扭矩相当于轴所传递扭矩之半,高速级采用人字齿,低速级可 制成人字齿或直齿,结构较复杂,用于变载荷场合;同轴线式箱体长度较小, 当速比分配适当时,两对齿轮浸入油中深度大致相同,但减速器轴向尺寸和重 量较大,高速级齿轮的承载能力充分利用,中间轴承润滑困难,中间轴较长, 刚性差,载荷沿齿宽分布不均,由于两伸出轴在同一轴线上在很多场合能使设 备布置更为方便;同轴分流式啮合轮齿仅传递全部载荷的一半,输入和输出轴 只受扭矩,中间轴只受全部载荷的一半,故与传递同样功率的其他减速器相比, 轴径尺寸可缩小; 圆锥、圆锥-圆柱齿轮减速器也有单级、两级和三级之分。单级的轮齿可制 成直齿、斜齿、螺旋齿,两轴线垂直相交或成一定角度,制造安装较复杂,成 本高,所以仅在设备布置上必要时应用;两级圆锥-圆柱齿轮减速器同单级的相 同,圆锥齿轮应在高速级,使齿轮尺寸不至于太大,否则加工困难; 蜗轮、 ;齿轮-蜗轮减速器,有单级两级之分。单级又有三种形式:蜗杆下 置式就是蜗杆在涡轮下面,啮合出冷却和润滑都较好,蜗杆轴承润滑也方便, 但当蜗杆圆周速度太大时,搅油损耗较大,一般用于蜗杆圆周速度小于 5 米每 秒的情况下。蜗杆上置式装卸方便,蜗杆的圆周速度可高些,而且金属屑等杂 物掉入啮合处机会少;两级的蜗轮-蜗轮的传动比大,可达到 43-3600,结构紧 凑,但效率较低,为使高速级和低速级传动浸入油中深度大致相等,应使高速 级中心距为低速级中心距的一半左右。齿轮-蜗轮有齿轮传动在高速级和蜗轮传 动在高速级两种型式,前者结构紧凑,后者效率高。 ZL 型渐开线直齿圆柱齿轮减速器,主要用于矿山、冶金、起重运输等机械 设备,高速轴最高转速不超过 1500 转/分,工作环境温度为-40 到 45 摄氏度, 可正反两向运转。目前此减速器已经标准化生产。 由以上比较,结合本设计要求和工况等条件,本设计选择二级圆柱齿轮减 速器。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 17 页 5.2 减速器型号的选择 由卷筒的转速为 v=36m/min=0.6m/s =0.6/0.125=4.8rad/srvw 则 =4.8 60/(2 3.14)=4.6r/min2n 传动比 i= =730/46=15.8;1 选择型号为 ZL75 的减速器,其中传动比为 16. 6 联轴器的选择 联轴器主要用于连接两轴以传递运动和转矩。联轴器具有补偿因制造和 安装误差而引起的两轴线偏移的功能,有些类型的联轴器还具有吸振、缓冲等 功能。对于传动系统联轴器的选择,首先应根据工作条件和使用要求选择联轴 器的类型,然后根据联轴器所传递的转矩、被联接轴的转速和直径确定其结构 尺寸,并按标准选定联轴器的型号。 中小型减速器的输入轴和输出轴均可选用弹性联轴器,其特点是装拆方便, 并能吸振缓冲。减速器输入轴可选用 TL 型弹性套柱销联轴器(GB4323-84) ; 减速器的输出轴可选用 HL 型柱销联轴器(GB5014-85) 。对于传递转矩大的且 两轴间有较大轴线偏移的,由于轴的转距相对较大,因此选用弹性套柱销联轴 器。 6.1 联轴器的种类 联轴器的种类很多,常用的有:凸缘联轴器,鼓型齿式联轴器,滚子链联 轴器,万向联轴器,轮胎式联轴器梅花形弹性联轴器,膜片联轴器,蛇形弹簧 联轴器等多种型号。根据工作条件和使用要求,以及各类联轴器的性能和应用 本设计采用弹性套装销联轴器。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 18 页 6.2 联轴器传递的扭矩计算及选择 联轴器根据传递的扭矩和工作条件选择: 计算转矩按照下式计算: =caTKA 式中 T 为公称转矩,N.m;KA 为工作情况系数,查机械设计表 14-1 取为 2.3 公称转矩 =9.55 1000000 =9.55 1000000 12/730=160N.m1np 则 = KA =2.3 160=368N.mcaT 因此选取型号为 LT8 弹性套柱销联轴器。公称转矩 710N.m,许用转速 3000r/min. 7 零部件的设计计算 7.1 卷扬机工作级别与类别 为了合理设计、制造、使用及提高零件三化水平,卷扬机根据利用等级与载荷 状态划分为:A ,A , A ,A ,A , A ,A ,A ,八个工作级别。12345678 7.1.1 卷扬机利用等级 利用等级是表示卷扬机使用的频繁程度,以其在设计寿命期内应总工作循 环次数 N 表征。而一个工作循环是指从一个载荷准备提拉时开始到下一个载荷t 准备提拉时为止的全过程。卷扬机的寿命一般不少于 5 年,在这个期间内依据工 作频繁程度的不同,总工作循环 N 可分为 8 个利用等级,见表 7-1 根据本次设t 计的建筑卷扬机的使用情况确定利用等级为 U5。 7.1.2 卷扬机的载荷状态 载荷状态表示建筑卷扬机钢丝绳承受拉力作用地轻重与频繁程度,它与整个 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 19 页 使用寿命期限内钢丝绳每次承受地拉力 F 与额定拉力 F 之比(F / F )和钢丝i eie 绳每次承受拉力 F 作用下地工作循环次数 n 与总工作循环次数 N 之比i i t (n /N )有关。it 载荷谱系数 K 可用下式计算:K f f meitiFN 式中 K 载荷谱系数;f n 在钢丝绳拉力 F 作用下的工作循环次数,i i n n ,n n ;i12 N 总的工作循环次数,N n n n n ;t ti12 F 钢丝绳承受的第 i 个拉力,F F ,F , F (N) ;i i F 钢丝绳承受的额定拉力(N) ;e 在本设计中选择中等载荷,工作级别为 M5,总工作时间为 6400 小时。 表 7-1 卷扬机利用等级 利用等级 总工作循环数 Nt 说明 U0 1.6104 U1 3.210 U 2 6.3104 U3 1.25105 不经常使用 U4 2.510 经常地轻闲地使用 U 5 5105经常地中等使用 U6 1106有时频繁地使用 U7 210 频繁地使用 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 20 页 。 载荷状 态 名义载荷谱系 数 Kp 当量拉力系 数 Kd 说明 Q (轻)10.125 K 0.5 通常承受 1/3 的额定拉力,很少 承受额定拉力时使用 Q (中)20.25 0.5K 0d .63 通常承受(1/32/3)的额定拉 力,有时承受额定拉力时使用 Q (重)30.5 0.63K d 0.8 通常承受 2/3 以上的额定拉力, 较多承受额定拉力时使用 Q (特4 重) 1.0 0.8K 1d频繁地承受拉力或者额定拉力相 近时使用 表 7-2 载荷状态 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 21 页 7.2 钢丝绳的选取 卷扬机通过钢丝绳升降、牵引重物,工作时钢丝绳所受应力十分复杂,加 之对外界影响因素比较敏感,一旦失效,后果十分严重,因此,应特别重视钢 丝绳的合理选择与使用。 7.2.1 钢丝绳的种类和构造 钢丝绳的种类根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同又可分为: (1)点接触钢丝绳 点接触钢丝绳绳股中各层钢丝直径均相同,而内外各 层钢丝的节距不同因而相互交叉形成点接触。其特点是接触应力高表面粗 糙,钢丝易折断,使用寿命低。但制造工艺简单,价格便宜。在实际中常发现 这种钢丝绳在受拉、尤其是受弯时由于钢丝间的点接触、造成应力集中而产生 严重压痕,由此导致钢丝疲劳断裂而使钢丝绳过早报废。 (2)线接触钢丝绳 线接触钢丝绳绳股由不同直径的钢丝统制而成,每一层 钢丝的节距相等,由于外层钢丝位于内层钢丝之间的沟槽内,因此内外层钢丝 间形成线接触。这种钢丝绳的内层钢丝虽承受比外层钢丝稍大的应力,但它避 免了应力集中,消除了钢丝在接触处的二次弯曲现象,减少了钢丝间的摩擦阻 力。使钢丝绳在弯曲上有较大的自由度,从而显著提高了抗疲劳强度,其寿命 通常高于点接触钢丝绳。由于线接触钢丝绳比点接触钢丝绳的有效钢丝总面积 大,因而承载能力高。如果在破断拉力相同的情况下选用线接触钢丝绳,可以 采用较小的滑轮和卷筒直径,从而使整个机构的尺寸减小。 卷杨机应优先选用线接触钢丝绳。 7.2.2 钢丝绳直径的计算 目前在工业化国家,对钢丝绳直径的选择普遍采用选择系数法。国际 标准绳的选择也推荐采用此方法。该方如下; 钢丝绳直径不应小于下式计算的 最小直径 maxinFcd 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 22 页 式中 Fmax钢丝绳最大静拉力(N) 。由起升载荷(额定起重量,钢 丝绳悬挂部分的重量,滑轮组及其它吊具的重量)并考虑滑轮组效率相倍 率来确定; c钢丝绳选择系数,它与机构的工作级别、钢丝绳是否旋转及吊运物品 的性质等因素有关。目前,卷扬机还没有此系数的具体规定。 该设计卷扬机额定载荷 2 吨,采用单联滑轮起重滑轮组,所以每根承受载 荷 FmaxFe/2 10000N 该卷扬机用于建筑,所以工作级别为 M5,钢绳系数选择由 GB/T1955-2008 公 式 C=Kn/K01/2 可得: 其中 Kn 是钢丝绳的最小安全系数,按照表 4 选取为 4.0 K为钢丝绳的最小破断拉力系数,按照表 5 选取第三组 钢丝绳公称抗拉强度 R0 为 1570MPa。 则 C=Kn/K01/2=0.123 12.3 mm maxinFcd 所以钢丝绳选择 d=14 mm 卷扬机系多层缠绕钢丝绳受力比较复杂。为简化计算,钢丝绳选择多采 用安全系数法,这是种静力计算方法。 钢丝绳的安全系数按下式计算: pgrSnF 式中 整条钢丝绳的破断拉力,N;pS 卷扬机工作级别规定的最小安全系数;n 钢丝绳的额定拉力,N;rF 设计时,钢丝绳的额定拉力为已知,将额定拉力乘以规定的最小安全系数 ,然后从产品目录中选择一种破断拉力不小于 M的钢丝绳直径。n rF 优先选用不旋转的钢丝绳,按照 GB1102 的规定,钢丝绳选择型号为 124NAT 6 19S+FC 1570 ZZ 110 GB8918-2006 其破断拉力为 110KN。则 ng=110/20=5.55 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 23 页 符合要求 7.2.3 钢丝绳使用注意的事项 钢丝绳在工作时卷绕进出滑轮和卷筒,除产生拉应力外,还有挤压、弯曲、 接触和扭转等应力,应力情况是非常复杂的。实践表明,由于钢丝绳反复弯曲 相挤压所造成的金属疲劳是钢丝绳破坏的主要原因。钢丝绳破坏时,外层钢丝 由于疲劳和磨损首先开始断裂,随着断丝数的增多,破坏速度逐渐加快,达到 一定限度后,仍继续使用,就会造成整根绳的破断。 在正确选择钢丝绳的结构和直径之后,实际使用寿命的长短,在很大程 度上取决于钢丝绳在使用中的维护和保养及与相关机件的合理配置。可从以下 几方面考虑该问题: (1)滑轮和卷筒直径 D 与钢丝绳直径 d 的比值大小对钢丝绳的寿命影响 较大,几乎成平方关系。因此,选用较大的滑轮和卷简直径对钢丝绳的寿命是 有利的。故设计中规定了卷筒直径和钢丝绳直径的最小比值(D/d) ,与卷扬机 的工作级别有关。使用中,应尽量减少钢丝绳的弯折次数并尽量避免反向弯折。 (2)决定滑轮绳槽尺寸时,必须考虑钢丝绳直径较公称直径有 68的 过盈量这一事实。过小的绳槽直径会使钢丝绳受到过度挤压而提前断丝,绳槽 尺寸过大,又会使钢丝绳在槽内的支承面积减小,增大钢丝绳的接触应力。合 理的绳槽尺寸应比钢丝绳的公称直径大 10左右。 (3) 滑轮与卷筒的材料太硬,对钢丝绳寿命不利。据有关资料表明:以 铸铁代替钢可提高钢丝绳的寿命约 10。 (4) 为保证钢丝绳在绳筒上平滑缠绕,避免各圈钢丝绳间相互摩擦及多 层缠绕锤击和堆绕现象,延长钢丝绳的使用寿命,钢丝绳在卷筒及绳轮上的偏 角必须保持在一定的限度之内,一般在 0.5 2 之间。 (5)良好的周期性润滑是提高钢丝绳使用寿命的一项重要因素。它可以防 止锈蚀,减少钢丝绳内外磨损。一般常用中、低粘度润滑油和滤青质化合物。 目前我国生产的“钢丝绳油 属于中等粘度油,适用于各种股捻钢丝绳的润滑。 其附着力大,不易滑落或与水起作用,且含有防锈剂,是一种良好的润滑剂。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 24 页 (6)在室外、润湿或腐蚀介质存在的环境里,应选用镀锌钢丝绳。 (7) 经常检查钢丝绳是否与别的机件摩擦,重新更换新绳时必须核对新 绳与原绳的型式直径是否相同;经常检查钢丝绳表面的磨损及断丝,遇到问题 及时解决。 7.2.4 卷筒参数的设计 按照钢丝绳在卷筒上的卷绕层数分,卷筒分单层绕和多层绕两种。一般 起重机大多采用单层绕卷筒。只有在绕绳量特别大或特别要求机构紧凑的情况 下,为了缩小卷筒的外形尺寸,才采用多层绕的方式。本设计采用多层绕。 (1)卷筒容绳尺寸参数 1)卷筒节径 卷筒节径 D 应满足式 D ekd 式中 -与卷扬机工作级别有关的系数 D-卷筒节径,mmek 由 GB8918-2006 表 6 得 D= =19 14=266ed 2)卷筒容绳宽度 3 =3 250=750mm ,取 =620mm。tB0DtB 3)卷筒边缘直径 dDsk4 其中 =210+(2 4-1) 12=294mmSs120 则 =294+4 12=342 取为 350mmdDsk4 4)卷绕层数 S 由 SDkDo2Mk2d 可得 S4.1,取 S=412101sDdBLtsi 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 25 页 7.2.5 卷筒的结构设计 卷筒按照转矩的传递方式来分有端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒 内齿轮内啮合式,其共同特点是卷筒轴只承受弯矩,不承受转矩。本设计卷筒 采用内齿轮啮合式。如图 7-3。 图 7-3 齿啮合式卷筒 卷筒的设计主要尺寸有卷筒长度 L 、卷筒壁厚 (1)卷筒的长度设计 本设计采用单联滑轮组,卷筒的长度 L =1.1ZP=1.1lP /n(D+nd) 式中 卷筒总长度,mm; Z每层圈数,mm; n卷绕层数; 卷筒卷绕直径,mm;0D P绳槽节距,mm; l卷筒容绳量; 由此计算得 870mm。L (2)卷筒壁厚设计 本设计为了延长钢丝绳的寿命,采用铸铁卷筒,对于铸铁卷筒可按经验公式初 步确定,然后进行强度验算。 对于铸铁筒壁 mm 0.2610D 根据铸造工艺的要求,铸铁卷筒的壁厚不应小于 12 mm,所以 15mm 所以卷筒的参数选择为:绳槽节距 t16 mm、槽底半径 4 mm、卷筒节距1c 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 26 页 250 mm、卷筒长度 L=870 mm、卷筒壁厚 mm。0D15 7.2.6 卷筒强度计算及检验 卷筒材料一般采用不低于 HT200 的铸铁,特殊需要时可采用 ZG230- 450、ZG270-500 铸钢或 Q235-A 焊接制造。本设计的卷筒五特殊需要,额定起 重重量不是很大,所以选择 HT200 的铸铁制造。 一般卷筒壁厚相对于卷筒直径较小,所以卷筒壁厚可以忽略不计,在钢丝 绳的最大拉力作用下,使卷筒产生压应力、弯曲应力和扭曲应力。其中压应力 最大。当 3 时弯曲应力和扭曲应力的合成力不超过压应力 10%,所以当L0D L 3 时只计算压应力即可。0 本设计中 L=870 mm D=250 mm,符合 3 的要求,所以只计算压应L0D 力即可。 当钢丝绳单层卷绕时,卷筒所受压应力按下式来计算: =A tFmaxbc 其中 为钢丝绳单层卷绕时卷筒所受压应力,MPa; 为钢丝绳最大拉力,N;maxF 为卷筒壁厚,mm; A 为应力减小系数,一般取 A=0.75 为许用压力,对于铸铁 =bc bc5 为铸铁抗压强度极限b 所以 =A 32 MPatFmaxbc 查教材机械设计基础知 195MPa,所以 39MPa。所以卷筒的壁厚bbc 强度满足要求 7.3 卷筒轴的设计计算 卷筒轴是支持卷扬机正常工作的重要零件,合理设计与计算卷筒轴对卷扬 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 27 页 机性能至关重要。 7.3.1 卷筒轴的固定方式及受力分析 常用的卷筒轴分轴固定式轴转动式两种情况。卷扬机卷筒工作时,钢丝绳 在卷简上的位置是变化的。钢丝绳拉力经卷筒及支承作用到轴上产生的力矩, 其大小随钢丝绳在卷简上位置的变化而不同。强度计算时应按钢丝绳在卷筒上 两个极限位旨分别计算。由卷扬机工作情况和轴的受力分析可知,a、b 因卷筒 轴主要承受弯矩,可简化为简单的心轴。a 图为固定心轴,b 图为转动心轴。对 于转动心轴,其弯曲应力一般为对称循环变化;对固定心轴,其应力循环特征 为 ,视具体的载荷性质而定。对固定心轴的疲劳失效而言,最危险的01r 应力情况是脉动循环变化,为安全起见,卷筒的固定心轴应力以按脉动循环处 理为宜。c 图卷筒轴既受弯又受扭,为转轴。其弯曲应力的应力性质为对称循 环变应力,而扭转剪应力的应力性质可视为脉动循环变化。由此可知,卷筒轴 在正常使用条件下,最终将发生疲劳破坏。但也不排除在超载或意外情况下发 生静强度破坏。 图 7-4 的类型 a: 轴固定式 b、c: 轴转动式 7.3.2 卷筒轴的设计 由于卷筒轴的可靠性对卷扬机安全、可靠的工作非常重要,因此应十 分重视卷筒轴的结构设计和强度、刚度计算。卷筒轴的结构,应尽可能简单、 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 28 页 合理,应力集中应尽可能小。卷筒轴不仅要计算疲劳强度,而且还要计算静强 度;此外,对较长的轴还需校核轴的刚度。 本设计以计算出的参数有:绳的额定拉力 20kN,卷筒直径rF 250mm,钢丝绳的直径 14 mm,查机械传动设计手册,轴的材质选择0Dd 45 钢,调制处理, MPa, MPa, MPa,650B360S130 MPa。01b 由图 7-4 可知,该卷筒轴用轴端挡板固定于卷筒上,是不动的心轴。计算 时应按钢丝绳在卷筒上两个极限位置分别计算。根据受力分析可知,当钢丝绳 位于右极限位置时,心轴受力较大,因此应按有极限位置进行轴的强度计算。 (1) 轴上零件的布置 对于卷筒轴,一端采用自位轴承加上一个内齿轮与外齿轮相啮合传递转矩,另 一端用轴承支架固定,为便于轴上零件的安装,把轴设计成阶梯轴后段轴的直 径大于前端轴的直径。 (2) 轴的各段长度 在设计过程中,在确定各轴段的直径后,就应该进入画图阶段,要边计 算边画图,边画图边计算。根据轴结构的需要,各轴段的长度确定如下: L1=30mm,L2=230mm,L3=565mm,L4=80mm,L5=28mm, (3)支反力与弯矩的计算 1)垂直平面内的支反力 卷筒受力为 20000N,求支反力:对称布置,只受一个力,故 FAv=FBv=20000N/2=10000N 2) 求垂直平面的弯矩 由于受到的弯矩为两支架处,支架 A 处的弯矩为 MA =10000 0.87=8700N.m,支架 B 处的弯矩为 MB=8700 N.m 确定危险截面及校核其强度。支架处截面的应力 A=MA/0.1d =253MPa 支架处截面的应力 B=MB/0.1d =253MPa 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 29 页 7.3.3 轴的校核 心轴应力的性质可认为是按脉动循环规律变化,则 。弯曲应2bmn 力为 39.8 Mpa30.1dBbKM 平均应力 和应力幅 为ma 19.9 Mpa2bmn 轴的形状比较简单,且为对称结构,在 B 截面处尺寸有变化,则有应力集 中存在,且该处弯矩最大,可以认为此截面是危险截面,应在此处计算轴的疲劳 强度。 查得有效应力集中系数尺 1.82,表面状态系数 0.92,绝对尺寸系数K 0.67,特性系数 0.1。 疲劳强度计算的安全系数为 5.51amSK 一般轴疲劳强度安全系数 ,所以该轴疲劳强度足够。.58 7.4 主要计算拉力 计算拉力是指作用在基准层上的拉力,分为疲劳计算拉力,静强度计算拉 力和试验拉力 (1)疲劳计算拉力 这是用来计算卷扬机零件疲劳、磨损和发热的一种计算拉力,它所考虑的工况 是卷扬机在正常工作情况下钢丝绳承受的拉力,疲劳计算拉力采用当量拉力, 按下式计算确定 Fd= =0.6 20000=12000NedFK 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 30 页 式中 Fd-钢丝绳的当量拉力,N。 (2)静强度计算拉力 静强度计算拉力是考虑卷扬机正常作业时可能出现的最大拉力,此时零件的强 度不得超过材料的许用应力,可按下式计算 =maxjFe 其中是 动载荷系数,由 JG/T5031-93 中表 5 选取 =1.05+0.40(vh-0.20)=1.05+0.4(0.6-0.20)=1.21 则 Fjmax= Fe=1.21 20000=24200 (3)试验拉力 卷扬机的强度用试验拉力进行计算,取下面两种情况中的大者。 1)静载荷试验拉力:静载荷为钢丝绳额定拉力的 125%按照下式确定: =1.25 =1.25 20000N=25000NajFe 2)动载荷试验拉力:动载试验拉力为钢丝绳额定拉力的 110%,按照下 式计算: =1.1 =1.1 20000N=22000N。vdFe 8 轴承的选择与校核 根据最小轴端的直径,选择型号为 1214 的调心球轴承,此轴承的优点是 可以保证一定的同轴度,提高运转精度。 滚动轴承的寿命计算由下式可得 通过计算得 Lh=169596h 该轴承符合要求。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 31 页 9 卷扬机的安装及安装调试 9.1 卷扬机的安装 (1) 绞车安装地点应平整、宽敞,便于操作和观察。 (2) 滚筒应与滑轮或挂钩对中,此中线力求与绞车轴线垂直。 (3) 绞车使用场合流动性较大时,可用木板或槽钢作底盘,将绞车坚固其 上,再用地锚固定起来,长期定点使用的绞车可安装于混凝土地基上。绞车安 装必须稳定、可靠、绞车正常运转时底座不得有明显的振动。 9.2 卷扬机调试 绞车在安装前应首先按使用说明书的要求检查各部件是否齐全,查看在运 输过程中有无损伤或丢失零件。确认无问题后,再按操作方法的要求进行空运 转试验,试验时应使绞车正反转 15 分钟,如发现不正常现象应停车检查,并在 检查调整后再进行空转试验,直至运转正常为止。 当在地面或井下作永久性安装时,必须把绞车固地安装在地基上,安装地 点应平整且便于操作和观察,正常运转时绞车不得有明显的振动。当绞车在井 下作临时性安装时,可用地锚固定,并用木桩顶住。绞车的安装位置应尽量使 其出绳方向与卷筒轴线垂直,以有利于排绳。绞车在使用前应仔细检查其刹车 装置,确认刹车灵活可靠后方可投入使用。 10 使用与操作 卷扬机的使用对安全性要求较高,因此在使用前必须做好检查以确保其无 安全威胁,检查事项有以下几
收藏
编号:20695577
类型:共享资源
大小:869.53KB
格式:ZIP
上传时间:2021-04-14
40
积分
- 关 键 词:
-
载荷20KN 速度36m min 卷筒容绳量190 m 卷筒尺寸φ250mm
说明书+CAD
2.0型卷扬机设计【载荷20KN
速度36m
min
卷筒容绳量190
卷筒尺寸φ250mm】【说明书+CAD】
卷扬机
- 资源描述:
-
2.0型卷扬机设计【载荷20KN; 速度36m min; 卷筒容绳量190 m; 卷筒尺寸φ250mm】【说明书+CAD】,载荷20KN 速度36m min 卷筒容绳量190 m 卷筒尺寸φ250mm,说明书+CAD,2.0型卷扬机设计【载荷20KN,速度36m,min,卷筒容绳量190,卷筒尺寸φ250mm】【说明书+CAD】,卷扬机
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。