毕业设计（论文）-基于PLC全自1.5t电葫芦提升系统设计--卷筒设计【全套图纸】

河南科技学院河南科技学院 2009 届本科届本科毕业论毕业论文（文（设计设计） ） 论论文文题题目：目：1.5t 电电葫芦提升系葫芦提升系统设计统设计 卷筒卷筒设计设计 学生姓名：学生姓名：张亚鹏张亚鹏 所在院系：机所在院系：机电电学院学院 所学所学专业专业：机：机电电技技术术教育教育 导师导师姓名：姓名：陈锡陈锡渠渠 完成完成时间时间： ：2009 年年 5 月月 20 日日 摘摘 要要 电动葫芦是起重设备中最常见的一种设备，电动葫芦的发展也决定着起重 设备的发展。电动葫芦设计技术在中国现在已经是一种比较成熟的技术了，但与 国外的一些技术相比却比较落后。本论文主要是对电动葫芦的起升系统进行了 设计。起升系统主要有卷筒、套筒、钢丝绳以及其他辅助元件组成。卷筒是起升 系统的主要组成部分，电葫芦减速器的输出转矩通过中间部件传递给卷筒，卷筒 发生转动，使固定在卷筒上的钢丝绳绕卷筒进行缠绕，最终带动重物做上下直线 运动，实现吊重物的目的。套筒的作用是固定变速器和电动机，实现卷筒的空间 定位。并且套筒也是实现电动葫芦悬挂的关键部件。 本文主要做了以下的工作，机构工作级别的选择、钢丝绳的选用、卷筒的设 计、套筒的设计以及卷筒上的辅助元件的设计。 关关键词键词：起重设备，电动葫芦，卷筒，套筒，钢丝绳 全套全套图纸图纸，加，加 153893706 Abstract Electric hoist lifting equipment is the most common form of equipment, the development of electric hoist also determines the development of lifting equipment. Electric hoist design technology in China is now a relatively mature technology, but compare with the foreign technology ,it is still relatively backward. In this paper, mainly for electric hoist lifting system design. Rise system is mainly consist of reel, sleeve, wire rope and other auxiliary components. Reel Lifting system is the main component of the electric hoist ,electric hoist reducer output torque transfer components through the middle to reel, then reel begin turn to move so that a fixed rope on the reel for winding around the reel, and ultimately lead heavy objects up and down linear motion , to achieve the purpose of hanging weights. The role of the sleeve is fixed transmission and electric motor ,to achieve the positioning of reel. And the sleeve is also a key component to carry out electric hoist hang. This paper mainly do the following work, the choice of working-level agencies, the selection of wire rope, drum design, sleeve design, as well as reel on the design of the supporting components. Keywords: Lifting equipment, electric hoist, reel, sleeve, rope 目目 录录 1 引言1 2 机构工作级别选择1 2.1 机构利用等级.1 2.2 机构载荷状态.1 2.3 机构工作级别.1 3 钢丝绳的选用1 3.1 钢丝绳的特点及用途.1 3.2 钢丝绳的选用.2 3.2.1 钢丝绳直径的计算2 3.2.2 钢丝绳结构的选择2 3.3 钢丝绳的使用.2 3.3.1 钢丝绳的安装3 3.3.2 钢丝绳的维护保养4 3.3.3 钢丝绳的储存和鉴别5 3.3.4 钢丝绳失效分析5 4 卷筒的设计7 4.1 卷筒几何尺寸.7 4.2 卷筒强度计算.9 5 钢丝绳用压绳板的设计10 5.1 压绳板材料的选用.10 5.2 压绳板机构的设计.10 6 导绳器的设计10 6.1 导绳器的设计思路.11 6.2 导绳器的设计过程.12 7 卷筒支撑的设计13 设计思路13 8 套筒的设计13 8.1 套筒两端法兰的设计.13 8.2 套筒的设计.14 8.3 套筒装配效果图.16 9 电动葫芦提升系统总装效果图16 致谢17 参考文献18 1 1 引言引言 钢丝绳电动葫芦具有结构紧凑、自重轻、体积小、操作方便等特点。电动葫 芦既可以单独安装在架空工字梁上，也可以配套安装在电动或手动单梁、双梁、 悬臂、龙门等起重机上使用。电动葫芦还装置了限位器,这些措施都有效的增加了 电动葫芦的使用寿命。电动葫芦对在仓库、码头、配料、吊篮和空间较窄小的工 作场地作业，更能显示出它的优良品质。是定柱式、墙壁式旋臂起重机的最佳配 套产品。 电动葫芦，简称电葫芦。又名电动提升机。它保留了手拉葫芦轻巧方便的特 点，由电动机、传动机构和卷筒或链轮组成，分钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦 两种。通常用自带制动器的鼠笼型锥形转子电动机（或另配电磁制动器的圆柱形 转子电动机）驱动，起重量一般为 0.180 吨，起升高度为 330 米。 电动葫芦又改进了手拉葫芦人工操作、提升速度慢等不足，它集电动葫芦和 手拉葫芦的优点于一身。采用盘式制动电机作用力，行星减速器减速，具有结构 紧凑、体积小、重量轻、效率高、使用方便、制动可靠、维护简单等特点。适用于 低速小行程的、物料装卸、设备安装、矿山及工程建筑等方面，价廉物美，安全可 靠。 电动葫芦有一下系列：微型电动葫芦 HHXG 型、环链电动葫芦 HC 型、DHP 型环链电动葫芦、CD1、MD1 型钢丝绳电动葫芦、BMD 型防爆电动葫芦、BH 型 防爆电动葫芦。 电动葫芦广泛地应用于造船、电力、运输、建筑、矿山、邮电等部门的设备安 装、物品起吊、机件牵拉等。 2 机构工作机构工作级别选择级别选择 机构工作级别按机构的利用等级和载荷状态选择。 2 2.1 机构利用等机构利用等级级 机构利用等级按机构总设计寿命分为十级1。总设计寿命规定为机构假定的 使用年数内处于运转的总小时数，它仅作为机构零件的设计基础，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/T 38111983，机构利用等 级如下： 机构利用等级 T4 总设计寿命/h 3200 2.2 机构机构载载荷状荷状态态 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/T 38111983，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 机构工作机构工作级别级别 根据机构利用等级和机构载荷状态，依据 GB/T 38111983，机构的工作级 别选为 M3。 3 钢丝绳钢丝绳的的选选用用 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。 3.1 钢丝绳钢丝绳的特点及用途的特点及用途 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。 3 3.2 钢丝绳钢丝绳的的选选用用 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 泛地应用作为起升绳、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，更为严 重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。 3.2.1 钢丝绳钢丝绳直径的直径的计计算算 钢丝绳直径可由钢丝绳最大工作静拉力按式 3-1scd 确定。 式中 d 钢丝绳最小直径，mm； C 选择系数，； N mm2 1 / S 钢丝绳最大工作静拉力，N。 钢丝绳最大静拉力： 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 载分支数后确定，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、起重电磁铁等），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。 1.5t 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=(1.5t1000Kg/t9.8N/Kg)/2=7350N 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/T 38111983，选取 C=0.093。 4 由钢丝绳最大静拉力 S 和选择系数C得： )(87350093 . 0 mmd 3.2.2 钢丝绳结钢丝绳结构的构的选择选择 根据 GB/7 89181996,规格选为 67FC。 3.3 钢丝绳钢丝绳的使用的使用 为提高钢丝绳的使用寿命，确保使用安全可靠，钢丝绳应按要求正确安装在 设备上。 3.3.1 钢丝绳钢丝绳的安装的安装 (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 1： 图 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。 滚动 a 正确的解卷方法 b 错误的解卷方法 5 (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。右捻上出绳从左到右排列(图 2a)，左捻上出绳从右到左排列(图 2b)，右捻下 出绳从右到左排列(图 2c)，左捻下出绳从左到右排列(图 2d)，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 钢丝绳的缠绕方向 (4)绳槽。卷筒、滑轮上的槽形应符合有关规定，滑轮绳槽底部半径尺寸 (0.530.6)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，而降低滑轮和钢丝绳的使用寿命，也会影响传动效率。 如图 3 所示，绳与滑轮槽的接触角 a130。图 3b 绳径过大，图 3c 绳径过小，图 3d 为与槽径相匹配的绳径。 ab cd 6 图 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(见图 4)。因此安 装时应尽量避免反复弯折。 图 4 钢丝绳走向 3.3.2 钢丝绳钢丝绳的的维护维护保养保养 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作业有关的原 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 abcd 槽径槽径槽径槽径 正确 错误 7 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位进行观察，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。 定期检验。定期检验周期应考虑以下各点：国家的法规要求；机械 的类型和工作环境：机械的工作级别；前几次检验的结果及出现缺陷的情况； 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验一次。 在所有情况下，每当发生任一事故之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。一般部位：对钢丝绳应作全长检验，但要特别留心下列部位： 5 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 复作业的情况下，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。绳端部 位。应对从固接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 间有否产生滑动。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。接头的其余部位应随时用肉眼检查其断丝情况。如果断 8 丝明显发生在绳端装置附近或绳端装置内，可将钢丝绳截短再重新装到绳端固 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少圈数的要求。 3.3.3 钢丝绳钢丝绳的的储储存和存和鉴别鉴别 为防止备用钢丝绳的损坏，应储存在清洁而干燥的仓库内，并应提供检验记 录或能清楚地鉴别钢丝绳规格的方法。 3.3.4 钢丝绳钢丝绳失效分析失效分析 引起钢丝绳失效的因素很多，通过对钢丝绳失效因素进行分析。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 和所用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（包括附加 载荷、加速度、减速度、绳速等)，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 050080的优质碳素结构钢制作而成，钢绳的弹性模量约 1.6x10Nmm。 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，将发生相对运动。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的韧性较好，由较少钢丝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。韧性愈大抗失效性能愈好。 9 （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问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，绳与滑轮之问的压力下降，弯曲程度也减小。 如果仅考虑弯曲应力，对 6x19 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，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单一因素。实际上除弯曲以外，还有很多影 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。 采用安全经济运行的一些因素来综合确定最佳滑轮尺寸。但有一点应注意， 在钢丝绳中各接触点处的钢丝之间的巨大压力同因在小滑轮上工作而产生的大 弯曲应力联合在一起。将会对钢丝绳的损伤失效起一定作用。在这种不利条件下， 钢丝的破断失效常发生在各个线股相互接触点之间及各个线股与绳芯接触点之 间的部位，在这些部位破断的钢丝常常很难察觉。甚至不可能从外观发现。 因此，在载人或其他原因要求安全较高的设备，滑轮尺寸选用较大，以便能 更有效地保证钢丝绳的损伤过程逐渐进行，而且发生在绳表面，使其容易发现和 估计损伤程度。 （3）卷简 卷筒尺寸、绳槽轮廓、压力与前面滑轮等讨论的情况相类似。采用平滑表面 10 卷筒时，实际径向压力比较高，这是因为钢丝绳仅一面受到支撑作用，其周边部 分得不到支撑。对于这类卷筒，钢丝绳和卷筒的磨损都比有绳槽的卷筒严重，绳 更容易因压力作用而受损伤，在弯曲应力是影响钢丝绳的工作寿命的主要因素 时，卷简直径可比系统中的滑轮直径稍小一点。因为在每一个方向运行时，钢丝 绳要在滑轮上弯曲两次，在卷筒上只弯曲一次。钢丝绳在每一滑轮上的运行情况 是：当绳接近滑轮由直线变成与滑轮的曲率一致时，开始第一次弯曲；当绳再伸 直离开滑轮时第二次弯曲。在有些情况下，绳的行程不大，在卷筒上来回运行时 一部分绳不通过滑轮运动，则绳的弯曲次数即行减小，失效减缓。 采用开槽的卷筒，如果卷筒绳槽轮廓适当，有助于使卷绳保持适当的位置。 绳槽之间保持适当节距是十分重要的，以便使连续两绳匝之间获得足够而又不 是过大的间隙，这对于防止未绕与已绕在卷筒上的钢丝绳发生拥挤和摩擦有很 大作用。为了给多层卷绳提供适当的条件，绳槽中心线之间的节距，应在最大倾 斜角的情况下足以防止钢丝绳互相接触。 （6）其他失效因素 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 丝绳寿命有较大影响。 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。 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。在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。 11 4 卷筒的卷筒的设计设计 电动葫芦的卷筒装置是起升机构重要的组成部分，其性能和工作可靠性直 接影响着电动葫芦整机的性能和质量。卷筒装置主要由缠绕钢丝绳的卷筒体、卷 筒体与减速器之间的连接装置、卷筒轴和端部支承座等部件组成。西方工业发达 国家一直在不断地发展和完善此项技术，但我国起重机行业至今仍普遍采用 50 年代的传统结构减速器与卷筒之间采用内外齿轮盘连接，其缺点较多，如减 速器和卷筒的重量较大，装在卷筒腔内的通轴与内外齿轮盘及向心轴承之间很 难安装和调整，卷筒轴线与减速器输出轴线之间的允许偏斜角度小，安装精度要 求较高及制造成本高等。从 80 年代末期开始，我国陆续开发和引进了一些新技 术、新结构和新工艺，如新型的底座式减速器和三支点减速器(速比可达 200)，卷 筒用鼓形滚柱联轴器、万向型球铰卷筒联轴器，钢板卷制焊接成形的卷筒体和支 承短轴技术的应用等。使国产起重机卷筒装置在技术上有了长足的进步。根据近 几年的实践与观察，这些新技术的应用使产品设计更合理，性能更优越、更安全 可靠、成本也明显降低。但是这些技术目前还只在极少数国有大型企业中应用。 因此，应积极向国内推广这些有价值的新技术，全面提高我国起重机行业的技术 水平，使国产起重机在国际市场上更有竞争力。我国起重机行业采用的卷筒装置 传统结构形式多为齿轮盘连接方式，近几年来，国内外起重机行业在卷筒装置上 采用了一些成熟的新技术、新工艺及其设计方法。下图 5 是德国 MAN 公司采用 的一种卷筒装置，其关键技术是在驱动减速器与卷筒之间安装有一套特殊的鼓形 滚柱联轴器，此联轴器不仅能传递扭矩和承受较大的径向力，而且还能补偿减速 器轴线与卷筒轴线的角度偏差，最大可达 1.5。由于这种联轴器制造难度大、造 价高，未能在我国中小型起重机上推广应用。据近几年对这种卷筒联轴器应用的 12 观察和分析，发现因其自身结构的缺陷，在轴线偏差的补偿和安全可靠性方面还 存在一定的问题。 图 5 带鼓形滚柱联轴器的卷筒装置 4.1 卷筒几何尺寸卷筒几何尺寸 卷筒名义直径 D1=h.d 4-1 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 38111983,h=14。 式中d=8mm,所以 D1=h.d=148mm=112mm 考虑到卷筒内部的联轴器尺寸，其轮廓最大尺寸为 103mm，又考虑到卷筒本 身的壁厚，综合考虑各方面的要求，将 D1尺寸做相应的放大，故取 D1=160mm。 绳槽半径 R=(0.530.56)d 4-2 R=(0.530.56)d= (0.530.56)8mm=5mm 绳槽深度（标准槽） 1 鼓形滚柱联轴器 2 连接螺栓 3 挡板 4 卷筒体 5 支承短轴 6 端部支承座 减 速 器 13 H1=（0.250.4)d 4-3 H1=(0.250.4)d=(0.250.4)8mm=3.5mm 绳槽节距（标准槽） P1=d(24) 4-4 1 P1=d(24)=8mm(24)=12mm 卷筒厚度 刚卷筒: d 4-5 8mm 铸铁卷筒： 0.02D（610）12mm 4-6 式中 D： 卷筒绳槽底径； D= D1-2 H1=112mm-3.5mm2=105mm 0.02D(610)=0.02105mm(610)12mm 卷筒长度（单联卷筒） 图 6 卷筒长度示意图 Ld=L0+2L1+L2 4-7 式中：L1 无绳槽的卷筒端部尺寸，按需要定； L2 固定绳未所需长度，L23P； L0=（+）P 1 max D m H 1Z 其中：Hmax最大起升高度，Hmax=9000mm； 14 M滑轮组倍数，电动葫芦 m=2； Z1钢丝绳安全圈数，Z11.53； P 绳槽节距，P =12。 所以，L0=（+）P 1 max D m H 1Z =（）12640mm。 112 29000 mm L1按需而定，取 L1=20mm L23P=312mm=36mm 所以，Ld=L0+2L1+L2=640mm+220mm+36mm=716 mm 4.2 卷筒卷筒强强度度计计算算 有参考文献 1 表，8-1-55 得，由于 L3D,所以只需校核有弯矩产生的拉应 力。计算公式： 4-8 2 )MPa( 1 max 2P u W M 式中 由钢丝绳最大拉力引起卷筒的最大弯矩，Nmm Mu max W抗弯截面系数， mm D D W D 4 0 4 1 . 0 D 卷筒绳槽底径，mm D0卷筒内径，mm 需用拉应力，MPa P1 刚:,屈服强度 2 1 s P s 铸铁：,抗拉强度 5 1 b p b 该设计选用铸铁作为卷筒的材料，由于 L3D,所以适用于上面的校核公式。 5263Nm Mu max W=42560mm3 15 =115MPa 2 由得， 5 12 b p 5115MPa=575MPa 52 有参考文献1，根据 GB/T 94391988,查得 QT600-3 符合要求。其 600MPa,所以可以选用。 b 5 钢丝绳钢丝绳用用压绳压绳板的板的设计设计 钢丝绳的始末端部位一般需要与其他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。 5.1 压绳压绳板材料的板材料的选选用用 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影响，这样其寿命将降低，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的质量好，这样可以降低加工成本。参考参考文 献1，根据 GB/T 3280-1992，选择牌号为 1Gr17Mn6Ni5N。 5.2 压绳压绳板机构的板机构的设计设计 压绳板机构的最终效果如图 7 所示，其具体结构尺寸见图 8。 16 图 7 压绳板 6 导绳导绳器的器的设计设计 GB/T 60671985起重机械安全规程要求纲丝绳在卷筒上应按顺序整齐排 列。GB/T 6974141986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地绕上卷筒装置。以往采用的导绳器 有块式和圆环式导绳器，目前块式导绳器已基本不采用了。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地引入、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。 17 图 8 压绳板结构图 6.1 导绳导绳器的器的设计设计思路思路 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 34，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 的螺旋槽亦有导绳功能，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 卷筒端部缝隙中会被挤压变形；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。为了能使钢丝绳在卷筒上整齐排列，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面两图所示的导绳装置。 18 a b C 图 9 导绳器组成部分 6.2 导绳导绳器的器的设计过设计过程程 导绳器由图 9 三部分组成。 导绳器的总装图，如图 10 所示. 19 图 10 导绳器 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 8671986, 型号：铆钉 GB/T 867 47，材料为 BL2，表面不进行处理。 7 卷筒支撑的卷筒支撑的设计设计 设计设计思路思路 卷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，此端为于电机轴连接端。于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。具体结构详见卷筒的附图。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图 11 所示， 它与变速器的输出轴连接，它有两个作用，首先是起到支撑卷筒的作用，其次就 是传递转矩的作用，把减速器输出的转矩传递给卷筒，是卷筒按照预期的目标进 行旋转，提升重物。 20 图 11 支撑件 8 套筒的套筒的设计设计 8.1 套筒两端法套筒两端法兰兰的的设计设计 （1）与电机连接端的法兰设计 电动葫芦选用了 ZD1 系列锥形转子电动机，型号 ZD31-4，其安装图和外形 尺寸如图 12 和表 1 所示： 图 12 锥形转子电动机 ZD1 系列锥形转子电动机安装图和外形尺寸图中各个尺寸见下表，电动机 法兰的最大直径 D2=290mm，最小直径 D1=223mm。法兰需要四个直径为 13mm 的孔，相对的两孔中心距为 D3=260mm。法兰的厚度 B=20mm。具体结构如图 13 所示。 表-1 锥形转子电动机外形尺寸 21 图 13 法兰 （2）与变速箱连接的法兰设计 变速箱法兰的最大直径 D2=336mm，考虑到两端法兰的最小直径必须相同， 这是由于套筒是圆柱体，两端的直径相同。所以最小直径 D1=223mm。法兰需要 八个直径为6.5mm 的孔，相对的两孔中心距为D3=304mm。法兰的厚度 B=20mm。法兰的机构与上图相同，尺寸不同而已。 8.2 套筒的套筒的设计设计 设计套筒时首先要考虑套筒两端法兰安装的要求，综合考虑以上两个法兰 的最小直径，所以套筒的内径应为 223mm。套筒的材料选用 GB/T 132371991, 优质碳素机构钢钢板，厚度为 5mm。通过弯板机将钢板弯成所需的形状，然后将 两端的法兰焊接在套筒上。套筒还要有于电动小车连接的部位，其形状比较复杂， 22 采用铸造的方法加工。然后将它焊接在套筒上。 套筒的结构如图 14 所示，套筒的总长是 773mm，缺口之间的夹角为 90。 图 14 套筒 套筒上悬挂电动小车的结构示意图如图 15 所示，各部分具体尺寸本论文不 作要求。 23 图 15 悬挂电动小车机构 8.3 套筒装配效果套筒装配效果图图 套筒装配效果图如图 16。 图 16 套筒装配效果图 24 9 电动电动葫芦提升系葫芦提升系统总统总装效果装效果图图 总装效果图如图 17。 图 17 电动葫芦提升系统总装效果图 致致谢谢 本次毕业设计能够顺利的完成，首先要感谢指导老师，它在百忙之中抽出时 间给我解决在做毕业设计的过程中遇到的一些困难，并且还通过其他方式帮助 我。其次要感谢与我同组的同学，没有他们的帮忙和指导我是做不好这次毕业设 计的。 25 参考文献参考文献 1 成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，2004.1 2 阮忠唐.联轴器、离合器设计与选用指南M.北京：化学工业出版社，2006.2 3 陈立德.机械设计基础课程设计M.北京：高等教育出版，2006.7 4 张质文，虞和谦，包起帆.起重机设计手册M.北京：中国铁道出版社，1998.3 5 裘为章.实用起重机电气技术手册M.北京：机械工业出版社，2002.1 6 张展.机械设计通用手册M.北京：中国劳动出版社，1994.5 7 刘泽九.滚动轴承应用手册M.北京：机械工业出版社，2006.1 8 林清安.Pro/ Engineer Wildfire 零件设计M.北京：中国铁道出版社，2005.7 9 简琦昭,柳迎春.Pro/ E 工业造型设计M.北京：清华大学出版社，2005.4 10孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理M.北京：高等教育出版社，2006.5 11濮良贵、纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，2006.5 12汪琪.机械零件设计问题分析M.北京：中国致公出版社，1993.10 13王琳,陈笑.中文版 AutoCAD2007 机械图形设计M.清华大学出版社，2006.6 14曹岩.Pro/ENGINEER Wildfire3.0 机械设计实力精解M.北京：机械工业出版社，2007.1 15袁春杭，林存旗，王劲松.安全使用 CD1 型电葫芦七要点J.北京：中国设备管理， 2000.11.16-17 16宫本智.国外葫芦起重机发展近况J.起重运输机械，1996.1 17赵定元.国内钢丝绳电动葫芦的技术现状及发展方向J.起重运输机械，2004.7 18李康，李万莉.Pro/精确构建环链电动葫芦斜齿轮的方法J，起重运输机械.2007.(12).64- 67. 19钟日名.Pro/E3.0 中文版装配设计与产品实实例M.北京：机械工业出版社，2007.1 20王兰美.机械制图M.北京：高等教育出版社，2004.8