卷揚機設計說明書0

1、目 錄摘要 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc327350365 第一章 緒 論 PAGEREF _Toc327350365 h 2 HYPERLINK l _Toc327350366 卷揚機的分類及特性 PAGEREF _Toc327350366 h 2 HYPERLINK l _Toc327350367 卷揚機的常見類型 PAGEREF _Toc327350367 h 4 HYPERLINK l _Toc327350368 1.3 國內卷揚機開展概況 PAGEREF _Toc327350368 h 5 HYPERLINK l _Toc327350370 第二章

2、 卷揚機的設計參數(shù) PAGEREF _Toc327350370 h 6 HYPERLINK l _Toc327350371 第三章 主體零件的設計 PAGEREF _Toc327350371 h 12 HYPERLINK l _Toc327350372 3.1 鋼絲繩的選擇 PAGEREF _Toc327350372 h 12 HYPERLINK l _Toc327350373 3.2 卷筒的結構設計及尺寸確定 PAGEREF _Toc327350373 h 15 HYPERLINK l _Toc327350374 卷筒軸的設計計算 PAGEREF _Toc327350374 h 20 HYP

3、ERLINK l _Toc327350375 3.4 電動機選擇 PAGEREF _Toc327350375 h 26 HYPERLINK l _Toc327350376 3.5 減速器的設計計算 PAGEREF _Toc327350376 h 27 HYPERLINK l _Toc327350377 3.6 制動器，聯(lián)軸器的選擇 PAGEREF _Toc327350377 h 36 HYPERLINK l _Toc327350378 第四章 小車行走機構設計 PAGEREF _Toc327350378 h 38 HYPERLINK l _Toc327350379 4.1 軌道 PAGEREF

4、 _Toc327350379 h 38 HYPERLINK l _Toc327350380 4.2 車輪與車輪組 PAGEREF _Toc327350380 h 38 HYPERLINK l _Toc327350381 4.3 車輪直徑的計算 PAGEREF _Toc327350381 h 38 HYPERLINK l _Toc327350382 總 結 PAGEREF _Toc327350382 h 40 HYPERLINK l _Toc327350383 致 謝 PAGEREF _Toc327350383 h 41 HYPERLINK l _Toc327350384 參考文獻 PAGERE

5、F _Toc327350384 h 42第一章 緒 論垂直提升、水平或傾斜拽引重物。卷揚機分為手動卷揚機和電動卷揚機兩種。現(xiàn)在以電動卷揚機為主。電動卷揚機由電動機、聯(lián)軸節(jié)、制動器、齒輪箱和卷筒組成，共同安裝在機架上。對于起升高度和裝卸量大工作頻繁的情況，調速性能好，能令空鉤快速下降。對安裝就位或敏感的物料，能用較小速度。隨著社會的開展，機械將會越來越取代人力，這也是機械行業(yè)飛速開展的后果，在機械的開展歷史中，新機械的創(chuàng)造有著舉足輕重的作用。但是，那些很久以前就被利用生產(chǎn)并一直延續(xù)到今天的機械，更是起著不可替代的作用，卷揚機就是一例。卷揚機的開展就像其他機械一樣，從開始的簡單到現(xiàn)在的復雜，從以前

6、的機械動力到現(xiàn)在的電力動力，從以前的人工操作到現(xiàn)在的電腦操作甚至智能操作。卷揚機又稱絞車，是起重垂直運輸機械的重要組成局部，配合井架、桅桿、滑輪組等輔助設備，用來提升物料、安裝設備等作業(yè)。由于它結構簡單、搬運安裝靈活、操作方便、維護保養(yǎng)簡單、使用本錢低、對作業(yè)環(huán)境適應能力強等特點，廣泛應用于冶金起重、建筑、水利作業(yè)等方面。本設計就傳統(tǒng)的卷揚機說起，一直到現(xiàn)在以及將來的開展。卷揚機是起重垂直運輸機械的重要組成局部，配合井門架、桅桿、滑輪組等輔助設備，用來提升物料、安裝設備等作業(yè)。由于它結構簡單、操作方便、維護保養(yǎng)簡單、使用本錢低、可靠性高等優(yōu)點。 提升重物是卷揚機的一種主要功能，所以各類卷揚機的

7、設計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚機的局部工作，但由于塔吊本錢高，一股在大型工程中使用，而且靈活性較差，故一般中小型工程仍然廣泛應用卷揚機，汽車吊雖然靈活方便，但也因為本錢太高，而不能在工程中廣泛應用，故大多設備的安裝仍然是由卷揚機承當?shù)?。卷揚機除在工程、設備安裝等方面被廣泛應用外，在冶金、礦山、建筑、化工、水電、農業(yè)、軍事及交通運輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應用。 Jm系列為齒輪減速機傳動卷揚機。主要用于卷揚、拉卸、推、拖重物。如各種大中型砼、鋼結構及機械設備的安裝和拆卸。適用于建筑安裝公司、礦區(qū)、工廠的土木建筑及安裝工程。由人力或機械動力驅動卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝

8、置。同軸卷揚機：又叫微型卷揚機電機與鋼絲繩在同一傳動軸上，輕便小巧，節(jié)省空間其噸位包括200公斤、250公斤、300公斤、500公斤、750公斤、1000公斤等慢速卷揚機：卷筒上的鋼絲繩額定速度約712m/min的卷揚機?？焖倬頁P機：卷筒上的鋼絲繩額定速度約30m/min的卷揚機。電動卷揚機：由電動機作為動力，通過驅動裝置使卷筒回轉的卷揚機。調速卷揚機：速度控制可以調節(jié)的卷揚機手搖卷揚機：以人力作為動力，通過驅動裝置使卷筒回轉的卷揚機。大噸位非標卷揚機：主要用于卷揚、拉卸、推、拖重物。如各種大中型砼、鋼結構及機械設備的安裝和拆卸。其結構特點是鋼絲繩排列有序、有吊安裝可靠、適用于碼頭、橋梁、港口

9、等路橋工程及大型廠礦安裝設備.就是一種利用外力例如電動機驅動他運轉，然后通過電磁制動器和抱死制動器控制其在無動力下不自由運轉，同時經(jīng)過電動機的帶動減速后，驅動一個輪盤運轉，輪盤上可以卷鋼索或者其他東西。通常提升高于30噸的卷揚機為大噸位卷揚機，生產(chǎn)大噸位的卷揚機技術在中國只有少數(shù)，目前最大噸位是65噸。主要細分為JK快速，JM、JMW慢速，JT調速，JKL、2JKL手控快速等系列卷揚機，廣泛應用于工礦、冶金、起重、建筑、化工、路橋、水電安裝等起重行業(yè)。卷揚機的常見類型：常見的卷揚機噸位有：0.3T卷揚機 0.5T卷揚機 1T卷揚機 1.5T卷揚機 2T卷揚機 3T卷揚機 5T卷揚機 6T卷揚機

10、 8T卷揚機 10T卷揚機 15T卷揚機 20T卷揚機 25T卷揚機 30T卷揚機。從是否符合國家標準的角度：卷揚機可分為國標卷揚機、非標卷揚機常見卷揚機型號有4、JML5、JML6、JML10溜放型打樁用卷揚機5、2JK2-2JML10雙卷筒卷揚機6、JT800、JT700型防爆提升卷揚機7、JK0.3-JK15 電控卷揚機9、非標卷揚機其中Jk表示快速卷揚機，jm表示慢速卷揚機，jt表示防爆卷揚機，單卷筒表示一個卷筒容納鋼絲繩，雙卷筒表示兩個卷筒容納鋼絲繩。液壓卷揚機優(yōu)點：相比傳統(tǒng)的電動卷揚機電動絞車，液壓卷揚機液壓絞車有很多優(yōu)點：1. 過載保護2. 沖擊防護3. 防爆性能。國標卷揚機指符

11、合國家標準的卷揚機，非標卷揚機是指廠家自己定義標準的卷揚機通常只有具有生產(chǎn)證的廠商才可以生產(chǎn)國標卷揚機，價格也比非標卷揚機貴一些?？记绊氈?國內卷揚機開展概況我國卷揚機的生產(chǎn)是解放后才開始的。50年代為滿足恢復經(jīng)濟的需要和第一個五年方案建筑的需要，卷揚機的生產(chǎn)被提到了日程上。由于當時生產(chǎn)力不高，卷揚機的需求量亦不多，故這段時間國內卷揚機的生產(chǎn)主要是仿制。隨著生產(chǎn)的開展，到了60年代，卷揚機的生產(chǎn)和使用越來越多了。為了開展卷揚機的生產(chǎn)，行業(yè)組織了有關廠家的人員對全國卷揚機的生產(chǎn)和應用情況進行了調查。在調查的根底上，開始自行設計和制造新的卷揚機，先后試制了0.5t、1t、3t電動卷揚機，但由于對當

12、時各廠家的生產(chǎn)能力估計缺乏，無法推廣。從70年代起，我國卷揚機的生產(chǎn)進入了技術提高、品種增多的新階段。在各廠自行設計和生產(chǎn)的根底上，1973年，由卷揚機行業(yè)組織了有關廠家和院校聯(lián)合進行了卷揚機基型設計，并充分考慮到了當時中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬頁P機的基型采用半開半閉式齒輪傳動，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結構，操作用手板剎車帶制動。隨著部標準的公布，使卷揚機有了大開展的根底。在此期間，由于石化工業(yè)的開展，大型設備很多，都需要吊裝，如一些大型反響塔，塔的高度達七八十米，質量達五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷揚機，因而各廠家相繼生產(chǎn)了20t和30t卷揚機，滿足了經(jīng)濟開展的需要。 末期開始，中國

13、實行了改革開放政策，使國民經(jīng)濟得到了大開展，根本建設任務增加了很多，促使建筑機械的使用大量增加，生產(chǎn)卷揚機的廠家亦隨之大量增加。為使卷揚機的生產(chǎn)滿足日益增加的需求和解決中小廠家設計力量薄弱的情況，1988年卷揚機行業(yè)組織了九廠一所一校成立了卷揚機系列設計組，對單筒快速建筑卷揚機起重質量從0.5t到2.5t的機型進行了系列設計。這次設計分兩種機型，一種為根本型電控卷揚機，一種為溜放型手控卷揚機。設計既考慮到技術開展的趨勢，又考慮到廠家的生產(chǎn)能力。因此根本型為一字型布置，采用二級或三級圓柱斜齒輪傳動，電制動錐形轉子電動機；溜放型采用封閉式二級行星齒輪傳動，普通Y系列電動機，用手操作兩條制動帶控制工

14、作和制動。這兩種機型結構緊湊，加工簡單，操作方便，體積小，重量輕.第二章 卷揚機的設計參數(shù)本設計卷揚機設計的主要參數(shù)有：額定起升重量： 5噸起升高度： 14米起升速度： /分卷揚機用途： 用于5噸橋式吊車起升機構工作條件： 頻繁啟動 粉塵量大設計的主要要求：本設計為有軌運行機構；電動機軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接；起升機構的制動器必須采用常閉式的；制動力矩應保證有足夠的制動平安系數(shù)。設計的主要內用：用AutoCAD設計絞車各局部結構，并繪制圖紙；選用鋼絲繩、電動機，主軸強度、滾筒直徑和長度；繪制總裝圖、主軸圖、固定滾筒部件圖等；設計主軸、滾筒第三章 主體零件的設計3.1 鋼絲繩的選擇卷揚機

15、通過鋼絲繩升降、牽引重物，工作時鋼絲繩所受應力十分復雜，加之對外界影響因素比擬敏感，一旦失效，后果十分嚴重，因此，應特別重視鋼絲繩的合理選擇與使用。3 鋼絲繩的種類和構造鋼絲繩的種類根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為： 1點接觸鋼絲繩 2線接觸鋼絲繩卷楊機應優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。3 鋼絲繩直徑的選擇 卷揚機系多層纏繞鋼絲繩受力比擬復雜。為簡化計算，鋼絲繩選擇多采用平安系數(shù)法，這是種靜力計算方法。 鋼絲繩的平安系數(shù)按下式計算： 3-1式中整條鋼絲繩的破斷拉力，N；卷揚機工作級別規(guī)定的最小平安系數(shù)；鋼絲繩的額定拉力，N；設計時，鋼絲繩的額定拉力為，將額定拉力乘以規(guī)定的最小平安系數(shù)，然后從

16、產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于 M的鋼絲繩直徑。 目前在工業(yè)化國家，對鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國際標準繩的選擇也推薦采用此方法。該方如下； 鋼絲繩直徑不應小于下式計算的最小直徑 3-2式中 Fmax鋼絲繩最大靜拉力(N)。由起升載荷額定起重量，鋼絲繩懸掛局部的重量，滑輪組及其它吊具的重量并考慮滑輪組效率相倍率來確定；c鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機構的工作級別、鋼絲繩是否旋轉以及吊運物品的性質等因素有關。目前，卷揚機還沒有此系數(shù)的具體規(guī)定。該設計卷揚機額定載荷5噸，采用雙聯(lián)滑輪起重滑輪組，所以每根承受載荷Fmax N 3-3該卷揚機用于冶金行業(yè)鑄造用，所以工作級別為M7，鋼繩系數(shù)選擇c0

17、.123。 =13.78 mm 3-4 所以鋼絲繩選擇d=14 mm。按鋼絲繩所在機構工作級別來選鋼絲繩直徑時，所選的鋼絲繩拉斷力應滿足下式： F0 n Fmax 3-5式中 F0所選用鋼絲繩最小拉斷力，N； n平安系數(shù)，查手冊選n=7所以 F07 kN 3-6又鋼絲繩最小拉斷力總和等于鋼絲繩最小拉斷力1.134纖維芯或 kN本設計中鋼絲繩不接觸高溫，橫向壓力較小，選用纖維芯鋼絲繩鋼絲繩型號選擇：鋼絲繩619a類14NATFC1470ZS1023 鋼絲繩的使用 鋼絲繩在工作時卷繞進出滑輪和卷筒，除產(chǎn)生拉應力外，還有擠壓、彎曲、接觸和扭轉等應力，應力情況是非常復雜的。實踐說明，由于鋼絲繩反復彎曲

18、相擠壓所造成的金屬疲勞是鋼絲繩破壞的主要原因。鋼絲繩破壞時，外層鋼絲由于疲勞和磨損首先開始斷裂，隨著斷絲數(shù)的增多，破壞速度逐漸加快，到達一定限度后，仍繼續(xù)使用，就會造成整根繩的破斷。 在正確選擇鋼絲繩的結構和直徑之后，實際使用壽命的長短，在很大程度上取決于鋼絲繩在使用中的維護和保養(yǎng)及與相關機件的合理配置。可從以下幾方面考慮該問題： 1. 滑輪和卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值大小對鋼絲繩的壽命影響較大，幾乎成平方關系。因此，選用較大的滑輪和卷簡直徑對鋼絲繩的壽命是有利的。故設計中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最小比值D/d，與卷揚機的工作級別有關。使用中，應盡量減少鋼絲繩的彎折次數(shù)并盡量防止反向彎

19、折。 2. 決定滑輪繩槽尺寸時，必須考慮鋼絲繩直徑較公稱直徑有68的過盈量這一事實。過小的繩槽直徑會使鋼絲繩受到過度擠壓而提前斷絲，繩槽尺寸過大，又會使鋼絲繩在槽內的支承面積減小，增大鋼絲繩的接觸應力。合理的繩槽尺寸應比鋼絲繩的公稱直徑大10左右。 3. 滑輪與卷筒的材料太硬，對鋼絲繩壽命不利。據(jù)有關資料說明：以鑄鐵代替鋼可提高鋼絲繩的壽命約10。 4. 2之間。 5. 良好的周期性潤滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項重要因素。它可以防止銹蝕，減少鋼絲繩內外磨損。一般常用中、低粘度潤滑油和濾青質化合物。目前我國生產(chǎn)的“鋼絲繩油屬于中等粘度油，適用于各種股捻鋼絲繩的潤滑。其附著力大，不易滑落或與水起作

20、用，且含有防銹劑，是一種良好的潤滑劑。 6. 在室外、潤濕或腐蝕介質存在的環(huán)境里，應選用鍍鋅鋼絲繩。 7. 經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機件摩擦，重新更換新繩時必須核對新繩與原繩的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩外表的磨損及斷絲，遇到問題及時解決。鋼絲繩的報廢處理，可參考有關標準相資料。3.2 卷筒的結構設計及尺寸確定卷筒尺寸的由起升速度、起升高度和鋼絲繩的尺寸來確定。卷筒用來卷繞鋼絲繩，把原動機的驅動力傳遞給鋼絲繩，并把原動機的回轉運動變?yōu)樗枰闹本€運動。卷筒通常是中空的圓柱形，特殊要求的卷筒也有做成圓錐或曲線形的。3 卷筒的分類 按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般

21、起重機大多采用單層繞卷筒，本設計采用單層繞。3 卷筒繩槽確實定卷筒繩槽槽底半徑R，槽深c 槽的節(jié)矩t 其尺寸關系為： R=0.540.6dd 為鋼絲繩直徑 3-7繩槽深度：標準槽： d 3-8深槽： =0.60.9d 3-9繩槽節(jié)距：標準槽： d24 3-10深槽： d68 3-11卷筒槽多數(shù)采用標準槽，只有在使用過程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設計選用標準槽，鋼絲繩直徑選用14 mm， R=0.540.6d=7.56 mm 取R=8 mm 3-12c=0.250.4d =3.5 mm 取c=4 mm 3-13 所以 td24=16 mm3 卷筒的設計卷筒按照轉矩的傳遞方式來分有端側

22、板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內齒輪內嚙合式，其共同特點是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉矩。本設計卷筒采用內齒輪嚙合式。如圖3-1。 圖 3-1 內齒嚙合式卷 卷筒的設計主要尺寸有節(jié)徑 、卷筒長度 L 、卷筒壁厚 。3 卷筒節(jié)徑設計卷筒的節(jié)徑即卷筒的卷繞直徑，由設計知不能小于下式： 3-14式中 按鋼絲繩中心計算的卷筒最小直徑，mm； h 與機構工作級別和鋼絲繩結構有關的系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境級別為，查機械設計手冊h=28 mm; d 鋼絲繩的直徑,mm。按式計算： 392 mm所以選取=400 mm 3-15 卷筒的長度設計本設計采用雙聯(lián)滑輪組，如圖3-2圖3-2 雙聯(lián)滑輪組卷筒的長度 3-16 卷

23、筒總長度，mm；繩槽局部長度，其計算公式為： 3-17其中 最大起升高度，mm； 滑輪組倍率； 卷筒卷繞直徑，mm； 繩槽節(jié)矩，mm； 附加平安圈數(shù)，使鋼絲繩端受力減小，便于固定，通常取3圈； 固定鋼絲繩所需要的長度，一般取3t，mm； 兩端的邊緣長度包括凸臺在內，根據(jù)卷筒結構而定，mm；卷筒中間無繩槽局部長度，由鋼絲繩的允許偏斜角和卷筒軸到動滑輪軸的最小距離決定。對于有螺旋槽的單層繞卷筒，鋼絲繩允許偏斜度通常為1：10，可知選取100 mm。 =380 mm。3t=48 mm所以 996 mm。選取標準卷筒長度為1000 mm3 卷筒壁厚設計 本設計為了延長鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒，對于鑄

24、鐵卷筒可按經(jīng)驗公式初步確定，然后進行強度驗算。對于鑄鐵筒壁 mm 3-18根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應小于12 mm，所以15mm所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t16 mm、槽底半徑4 mm、卷筒節(jié)距400 mm、卷筒長度L=1000 mm、卷筒壁厚 mm。3 卷筒強度計算及檢驗卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，特殊需要時可采用ZG230-450、ZG270-500鑄鋼或Q235-A焊接制造。本設計的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇HT200的鑄鐵制造。一般卷筒壁厚相對于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應力、彎曲應力和

25、扭曲應力。其中壓應力最大。當3時彎曲應力和扭曲應力的合成力不超過壓應力10%,所以當3時只計算壓應力即可。本設計中L=1000 mm D=400 mm，符合3的要求，所以只計算壓應力即可。當鋼絲繩單層卷繞時，卷筒所受壓應力按下式來計算：=A 3-19其中 為鋼絲繩單層卷繞時卷筒所受壓應力，MPa； 為鋼絲繩最大拉力，N； 為卷筒壁厚，mm； 為許用壓力，對于鑄鐵= 為鑄鐵抗壓強度極限所以 =A39 MPa查教材機械設計根底知195MPa，所以39MPa。所以 經(jīng)檢驗計算，卷筒抗壓強度符合要求。3.3卷筒軸的設計計算卷筒軸是支持卷揚機正常工作的重要零件，合理設計與計算卷筒軸對卷揚機性能至關重要。

26、3. 卷筒軸的受力計算及工作應力計算常用的卷筒軸分軸固定式軸轉動式如圖3-3兩種情況。卷揚機卷筒工作時，鋼絲繩在卷簡上的位置是變化的。由卷揚機工作情況和軸的受力分析可知，a、b因卷筒軸主要承受彎矩，可簡化為簡單的心軸。a圖為固定心軸，b圖為轉動心軸。對于轉動心軸，其彎曲應力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸，其應力循環(huán)特征為，視具體的載荷性質而定。對固定心軸的疲勞失效而言，最危險的應力情況是脈動循環(huán)變化，為平安起見，卷筒的固定心軸應力以按脈動循環(huán)處理為宜。c圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉軸。其彎曲應力的應力性質為對稱循環(huán)變應力，而扭轉剪應力的應力性質可視為脈動循環(huán)變化。由此可知，卷筒軸在正常使用條件下

27、，最終將發(fā)生疲勞破壞。但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強度破壞。 圖3-3 卷筒軸的類型： a: 軸固定式 b、c: 軸轉動式3 卷筒軸的設計由于卷筒軸的可靠性對卷揚機平安、可靠的工作非常重要，因此應十分重視卷筒軸的結構設計和強度、剛度計算。卷筒軸的結構，應盡可能簡單、合理，應力集中應盡可能小。卷筒軸不僅要計算疲勞強度，而且還要計算靜強度；此外，對較長的軸還需校核軸的剛度。本設計以計算出的參數(shù)有：繩的額定拉力kN，卷筒直徑400 mm，鋼絲繩的直徑14 mm，外齒軸套齒輪分度圓直徑D224 mm，查機械傳動設計手冊，軸的材質選擇45鋼，調制處理，MPa，MPa，MPa，MPa。 由圖51可知

28、，該卷筒軸用軸端擋板固定于卷筒上，是不動的心軸。計算時應按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位置分別計算。根據(jù)受力分析可知，當鋼絲繩位于右極限位置時，心軸受力較大，因此應按有極限位置進行軸的強度計算。計算時，卷筒支承作用到心軸的力，可簡化為作用于軸承寬度中點的集中力，左端距支承點 mm，右端距支承點 mm。查機械設計手冊、機械傳動設計手冊、起重機設計手冊，初步得到心軸各段直徑和長度。 圖3-4 心軸的各局部尺寸3 心軸作用力計算 齒輪圓周力： kN 3-20 齒輪徑向力： kN 3-213心軸垂直面支承反力及彎矩 支反力，如下列圖3-5b。 kN 3-22 kN 3-23彎矩，如下列圖 3-5c。 kNm

29、m 3-2416 kNmm 3-253 心軸水平面支承反力及彎矩支反力水平面支承反力如下列圖4-5d。 kN 3-26 kN 3-27彎矩計算，如下列圖3-5e 321 kNmm 3-28 kNmm 3-29合成彎矩，如下列圖 4-5f kNmm 3-30 1615.3 kNmm 4-313 計算心軸工作應力 此軸為固定心鈾，只有彎矩，沒有轉矩。由下列圖3-5可知最大彎矩發(fā)生在剖面B處。設卷筒軸該剖面直徑為，那么彎曲應力為： 3-32 那么：74.46 mm圓整后 75 mm，中間軸段751590 mm 圖3-5軸的彎矩圖3 心軸的疲勞強度計算 卷筒軸的疲勞強度，應該用鋼絲繩的當量拉力進行計算

30、，即 3-33式中 鋼絲繩的當量拉力，N； 當量拉力系數(shù)。 為使計算簡便，可假設1。由前述可知，心軸應力的性質可認為是按脈動循環(huán)規(guī)律變化，那么。彎曲應力為 Mpa 3-34 平均應力和應力幅為 = Mpa 3-35 軸的形狀比擬簡單，且為對稱結構，在B截面處尺寸有變化，那么有應力集中存在，且該處彎矩最大，可以認為置截面是危險截面，應在此處計算軸的疲勞強度。 查得有效應力集中系數(shù)尺1.88，外表狀態(tài)系數(shù)0.92，絕對尺寸系數(shù)0.78，等效系數(shù)小0.34。 疲勞強度計算的平安系數(shù)為 3-36 一般軸疲勞強度平安系數(shù)，所以該軸疲勞強度足夠。 心軸的靜強度計算 卷筒軸的靜強度計算，需要用靜強度計算拉力

31、，可按下式求得： 3-37 式中 靜強度計算最大拉力 ，N； 動載荷系數(shù)，查手冊。此處取。 靜強度計算平安系數(shù) = 3-38 當時，該軸靜強度足夠。所以該軸符合本設計要求。 此外，還有些卷筒軸、具有多支承，如三支承。對這類靜不定問題可用三彎矩方程方法計算軸受力，同時在設計中還應考慮軸的結構、支承型式以及底座的剛度等問題。3.4 電動機選擇正確選擇電動機額定功率的原那么是：在電動機能夠滿足機械負載要求的前提下，最經(jīng)濟、最合理地決定電動機功率。本設計5噸橋式吊車卷揚機屬于非連續(xù)制工作機械，而且起動、制動頻繁，工作粉塵量大。因此，選擇電動機應與其工作特點相適應。 吊車用卷揚機主要采用三相交流異步電動

32、機。根據(jù)吊車行業(yè)的工作特點，電動機工作制應考慮選擇短時重復工作制和短時工作制，并優(yōu)先選用YZR(繞線轉子)、YZ(籠型轉子)系列起重專用電動機。多數(shù)情況下選用繞線轉子電動機；在工作條件較輕，接電次數(shù)較少時，亦可采用籠型轉子電動機。對于小噸位卷揚機，考慮到多方面因素，其電動機工作制也允許選擇連續(xù)工作制。本設計電動機工作制度為斷時工作制，因此不用考慮電動機的發(fā)熱計算。 機構運轉時所需靜功率按下式計算： 3-39式中 額定起升載荷，N； 吊具自重，N；可取0.020.04； 起升速度，； 機構總效率，它包括滑輪組的效率、導向滑輪效率、卷筒的機械效率和傳動機構的機械效率。初步計算時，對于圓柱齒輪減速器

33、傳動的起升機構，可取0.850.9。所以 kN計算電動機功率 考慮到工作環(huán)境，對于中小型起重機其系數(shù)=0.8，所以 選用：YZ系列冶金起重專用三項異步電機，型號：YZ160L8，額定電壓：380V,轉速：705轉/分效率：82.4%基準工作制為40%3.5 減速器的設計計算3. 卷揚機總傳動比計算按額定轉速初定總傳動比 ，總傳動比按下式計算： 3-40式中 機構的總傳動比； 電動機額定轉速 ，rmin； 卷筒轉速 ，rmin。所以 3 減速器的計算 因為電動機軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接，其傳動比=1，所以減速器的總傳動比=35.43。本設計采用二級圓柱齒輪減速器。3 分配減速器的各級傳動

34、比按浸油潤滑條件考慮取高速級傳動比，式中為低速級傳動傳動比。即 = 所以 3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)電動機到卷筒軸的總傳動效率為式中：=0.99齒形聯(lián)軸器=0.98滾子軸承=0.97齒輪精度為8級=0.99齒形聯(lián)軸器所以總傳動效率7.5=6.61 kW6.311 kW所以以上所選參數(shù)符合要求。為電動機功率1 計算各軸轉速軸 r/min 34-42a軸 r/min 3-42b軸 r/min 3-43c卷筒軸 r/min 3-43d2 計算各軸功率軸 kW 3-44a軸 kW 3-44b軸 kW 3-44c卷筒軸 kW 3-44d3計算各軸轉矩電動機軸輸出轉矩為： 軸 3-45a軸 3-45

35、b軸 3-45c卷筒軸 3-45d3 圓柱齒輪傳動的設計計算此減速器的齒輪為一般機械零件，沒有特殊要求，從降低本錢，減小結構和易于取材原那么出發(fā)決定選用：小齒輪 45鋼，調質，齒面硬度217255 HBS大齒輪 45鋼，正火，齒面硬度169217 HBS1計算許用接觸應力查教材，小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為：小齒輪 217255HBS =580 MPa大齒輪 169217HBS =540 MPa循環(huán)次數(shù)： N1 (3-46a) N2 = (3-46b) 齒面接觸應力為=527.3 Mpa (3-47a)=530.2 Mpa (3-47b)取小值=527.3 MPa2計算許用彎曲應力小齒輪

36、和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為：小齒輪 217255HBS =440 MPa大齒輪 169217HBS =420 MPa齒輪彎曲應力為： = =314.3 Mpa (3-48a)=300 Mpa (3-48b) 3 齒輪參數(shù)設計1. 第一級傳動1初選參數(shù)小齒輪齒數(shù)=17大齒輪齒數(shù)=177.04=119螺旋角2按接觸強度結算 (3-49)所以 彈性系數(shù) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2.464 螺旋角系數(shù) 取=1所以： = mm3主要尺寸計算 mm (3-50) 取整數(shù) mm mm (3-51)取整數(shù) mm計算實際螺旋角：= (3-52)螺旋角改變不大，系數(shù)、不在修正。分度圓直徑d = mm (3-53) =36

37、0.7 mm (3-54)齒頂圓直徑da mm (3-55a) mm (3-55b) 齒根圓直徑 mm (3-56a) mm (3-56b) 齒寬bmm (3-57a)mm (3-57b)經(jīng)校核計算，齒根彎曲強度足夠使用。確定齒輪精度等級及側隙分別為：小齒輪：8GJ大齒輪：8FH計算結果見下表3-1： 表3-1 一級傳動中大小齒輪的根本參數(shù)及主要尺寸工程小齒輪大齒輪材料及熱處理45鋼調質45鋼正火根本參數(shù)齒數(shù)17119法面模數(shù)mm3分度圓法面壓力角20螺旋角及方向左右法面齒頂高系數(shù)11法面齒隙系數(shù)主要尺寸中心距205齒寬分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑442. 第二級傳動1初選參數(shù)小齒輪齒數(shù)=2

38、0大齒輪齒數(shù)=205.03=100螺旋角2按接觸強度結算d (3-58a) 彈性系數(shù) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2.464 螺旋角系數(shù) 取=1 = 3-58b3主要尺寸計算模數(shù) mm (3-59) 取整數(shù)mm中心距 mm (3-60)取整數(shù) mm計算實際螺旋角：= (3-61)螺旋角改變不大，系數(shù)、不在修正。分度圓直徑d =101.7 mm (3-62a) =508.3 mm (3-62b) 齒頂圓直徑da mm (3-63a) mm (3-63b) 齒根圓直徑 mm (3-64a) mm (3-64b) 齒寬bmm (3-65a)mm (3-65b)經(jīng)校核計算，齒根彎曲強度足夠使用。確定齒輪精度等級及側

39、隙分別為：小齒輪：8GJ大齒輪：8FH計算結果見下表3-2：表3-2 二級傳動中大小齒輪的根本參數(shù)及主要尺寸工程小齒輪大齒輪材料及熱處理45鋼調質45鋼正火根本參數(shù)齒數(shù)20100法面模數(shù)mm5分度圓法面壓力角20螺旋角及方向左右法面齒頂高系數(shù)11法面齒隙系數(shù)主要尺寸中心距305齒寬分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑3 齒輪軸參數(shù)設計起重機減速器的齒輪軸屬于一般機械零件，沒有特殊要求，所以軸的材料選用45鋼，粗加工后進行調質處理便能滿足要求。45鋼經(jīng)調質處理硬度為217255HBS。所以可得 按扭轉強度計算軸的直徑：軸的最小直徑公式為： (3-66)其中系數(shù)A=118107軸 =25.8723.45

40、 mm (3-67a)軸 =48.844.3 mm (3-67b)軸 =82.174.4 mm (3-67c)考慮到第一級傳動的小齒輪直徑較小，假設使用鍵與軸連接齒輪強度不夠，所以把軸做成齒輪軸，軸軸頭安裝聯(lián)軸器，故將軸徑增加5%。估取軸軸徑為30 mm，安裝軸承處軸徑為28 mm，其它尺寸由結構而定。對于軸，估取軸軸徑為48 mm，安裝軸承處軸徑為45 mm，其它尺寸由結構而定。對于軸，估取軸軸徑為80 mm，靠近齒輪盤接手的安裝軸承處軸徑為80 mm，另一端為75 mm,其它尺寸由結構而定。其他部件可以參考起重機專用減速器QJR型減速器而定。所計算的減速器的外形尺寸為：974335594。

41、3.6 制動器，聯(lián)軸器的選擇3 制動器的分類及選擇 在設計或選擇制動器時，主要依據(jù)是制動力矩。無論是標準制動器，還是自行設計的制動器都要做必要的發(fā)熱驗算。本設計選用短行程交流電磁鐵塊式制動器，型號：TKT300/200。如圖3-6。 圖 3-6短行程交流電磁鐵塊式制動器3 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳遞的扭矩和工作條件選擇： (3-68) 式中 T為所傳遞扭矩的計算值 為實際作用的扭矩為聯(lián)軸器規(guī)格表中允許傳遞的扭矩為考慮聯(lián)軸器重要的系數(shù)，選為考慮機構偶工作級別的系數(shù)，選為考慮角度偏差的系數(shù)，選=1所以1 查起重機設計手冊，選用CL1型齒輪聯(lián)軸器。第四章 小車行走機構設計 運行機構主要用作水平運移物

42、品以及調整卷揚機的工作位置。在每個工作循環(huán)中起重機都要吊重物運行，那么稱為工作性運行，橋式起重機運行動作僅用來調整起重機的工作位置，稱為非工作性運行。 運行機構分為有軌運行機構和無軌機構兩種，前者依靠剛性車輪沿著專門鋪設的軌道運行。由于有軌運行范圍比擬固定，便于配電，故一般用電機驅動。后者流動性大，故依靠汽車或者履帶運行。本設計為有軌運行機構。 運行機構包括運行支承裝置和運行驅動裝置。4.1 軌道 橋式起重機所用的軌道有鐵路鋼軌P型、起重機專用鋼軌QU型以及方鋼或扁鋼，本設計采用起重機專用鋼軌QU型。4.2 車輪與車輪組 車輪材料一般選用ZG55鑄鋼。對于輪壓較大的車輪可采用合金鋼，在本設計中，由于起吊重量比擬小，所以材料選用45號鋼。為了提高車輪的使用壽命，車輪的踏面應進行熱處理，外表硬度為HB300350。淬火深度不小于15 mm，并均勻的過渡到未淬火層。本設計采用軌道上行走式車輪。4.3 車輪直徑的計算 車輪的最大輪壓：小車自重估取為=2000 kg，假定輪壓均布，=1875