大學(xué)畢業(yè)論文-自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)

PAGEIIPAGEI摘要本設(shè)計(jì)主要介紹了液壓卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、總體設(shè)計(jì)及工作情況。其中對液壓卷揚(yáng)機(jī)傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了分析和理論推導(dǎo)，為開發(fā)同類產(chǎn)品提供了設(shè)計(jì)方法。卷揚(yáng)機(jī)是鉆探施工中升降鉆具、套管及處理孔內(nèi)事故的主要設(shè)備之一。液壓卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，調(diào)整范圍大，操縱簡單，易于安裝。它即可與鉆機(jī)配套，又可獨(dú)立使用，是一個(gè)很值得開發(fā)的產(chǎn)品。隨著我國各項(xiàng)事業(yè)的迅猛發(fā)展，對相關(guān)設(shè)備的安全性、方便靈活性和工作效率提出了更高的要求。為滿足現(xiàn)在施工升降機(jī)的需要及冶金、礦山、輕工等行業(yè)起重設(shè)備更新之需，設(shè)計(jì)制造自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)是事在必行的。本卷揚(yáng)機(jī)采用三級行星齒輪傳動，行星齒輪傳動體積小，能夠滿足卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)要求，同時(shí)行星齒輪傳動效率高，承載能力大，工作平穩(wěn)，用三級行星齒輪傳動增大了轉(zhuǎn)動比，從而達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)；卷筒；傳動比；行星齒輪；效率ABSTRACTThepaperintroducesthestructure，designandworkingconditionofahydraulichoister.Makeanalysisandtheoreticalguideforthehydraulichoisterwhichprovidesdesignmethodsforthedevelopmentofsimilarproducts.Hoisterisoneofthemainequipmentindrillingconstructiontripping，casingandhandlingaccidentsinthehole.Hydraulichoisterhasthecompactstructure，smoothtransmission，largeadjustmentrange，manipulatingsimpleandeasytoinstall.Itcanbeusedindependently，andisaveryworthwhileproducttodevelopment.Withtherapiddevelopmentofmanykindsofenterpriseinourcountry，manyrequestsaresetforthesecurity，theconvenienceflexibilityandtheworkingefficiencyofthecorrelationequipment.Tomeettheneedsofmodernconstructionandtheupdatingofmetallurgy，mining，lightindustryandothersectorsliftingequipment，designthefreedomhook-droppinghoisterisgoingnecessarily.Thehoisterusedthreeplanetarygearfordriving，thedrivingvolumeofplanetarygearissmall，whichcanmeetthestructuralrequirementsofhoister.Meanwhileplanetarygearhashighdrivingefficiency，bearingcapabilityisgreat，smooth，threelevelplanetarygearisusedtoincreasethetransmissionratio，soastoachievethedesignrequirements.Keywords:TheFreedomHook-droppingHoister;Drum;VelocityRatio;PlanetGear;EfficiencyPAGE目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1選題的背景和目的 11.2國內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果 11.3對選題的研究設(shè)想及研究方法 21.4預(yù)期結(jié)果和意義 3第2章自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 42.1基本參數(shù) 42.1.1鋼絲繩的額定拉力 42.1.2鋼絲繩的平均速度 42.1.3鋼絲繩的卷繞長度 42.2工作級別和載荷狀態(tài) 42.3本章小結(jié) 6第3章卷揚(yáng)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 73.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 73.2自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 93.3傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 93.3.1馬達(dá)的選取 93.3.2傳動系統(tǒng)方案的種類 103.3.3傳動系統(tǒng)的確定 153.3.4傳動系統(tǒng)各級齒輪參數(shù)選擇計(jì)算 163.3.5傳動系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)，動力學(xué)及效率計(jì)算 223.4本章小結(jié) 24第4章卷筒及主軸部分的設(shè)計(jì) 254.1卷筒裝置組成 254.2卷筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 254.2.1材料的選擇 264.2.2強(qiáng)度計(jì)算 274.3卷筒的計(jì)算 274.3.1強(qiáng)度計(jì)算 274.3.2穩(wěn)定性計(jì)算 274.3.3鋼絲繩在卷筒上的固定及其計(jì)算 284.4軸的設(shè)計(jì) 284.5本章小結(jié) 32第5章離合器和制動器的選擇 335.1離合器的選擇 335.2制動器的選擇 365.3本章小結(jié) 37結(jié)論 38參考文獻(xiàn) 39致謝 40PAGE7第1章緒論1.1選題的背景和目的眾所周知卷揚(yáng)機(jī)在工程領(lǐng)域是廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械設(shè)備，國內(nèi)外均對發(fā)展其相關(guān)技術(shù)很重視。目前國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)的減速傳動機(jī)構(gòu)大都使用傳統(tǒng)的定軸輪系減速器，驅(qū)動方式主要是機(jī)械式，制動裝置大都采用電磁塊式制動，控制方式則為單一的手動或電動控制。而國外的卷揚(yáng)機(jī)減速傳動機(jī)構(gòu)普遍使用了蝸輪減速器或行星減速器。行星減速器因?yàn)轶w積小，易于應(yīng)用于各種規(guī)格，故用得最多，驅(qū)動方式有機(jī)械和液力驅(qū)動兩種，制動裝置則采用制動效能更高的多片摩擦片制動，控制方式采用了更安全可靠的遙控控制，并且由于使用了微處理器，能對卷揚(yáng)機(jī)使用中的復(fù)雜工況進(jìn)行全工況的自動控制并提供安全保護(hù)措施。在傳動方面，從國外的發(fā)展情況看，行星減速器的推廣使用成了國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要方向。各種競爭機(jī)制的引入，科技是第一生產(chǎn)力的概念逐漸被人們所認(rèn)識，所接受。改革開放之后是我國卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)展最快的時(shí)期。國家也制定了有關(guān)卷揚(yáng)機(jī)的配套標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。新產(chǎn)品種數(shù)近十個(gè)，其中最具有代表性的產(chǎn)品有福建省機(jī)械廠的行星傳動卷揚(yáng)機(jī)、昆明機(jī)械廠的少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)、長沙建筑機(jī)械研究所與福州市建筑機(jī)械廠聯(lián)合開發(fā)的仿日本sebum公司采用立式齒輪傳動的電控卷揚(yáng)機(jī)，廣州市一建公司機(jī)械廠的高速卷揚(yáng)機(jī)適應(yīng)高層建筑的多功能需要，而江蘇海門第三機(jī)械廠引進(jìn)專利技術(shù)開發(fā)的系列多排頂桿蠕動傳動的卷揚(yáng)機(jī)分為三大系列:即電控、手控和微機(jī)程控三大類，其綜合性能優(yōu)于代表國際先進(jìn)水平的Seibu一字型卷揚(yáng)機(jī)，使我國的卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)跨入世界先進(jìn)行列。1991年10月通過的省科委組織的專家鑒定意見:該產(chǎn)品整機(jī)組合合理、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、過載能力強(qiáng)、工作安全可靠，與同類產(chǎn)品相比，居國內(nèi)先進(jìn)水平，其中傳動方式部分的設(shè)計(jì)構(gòu)思獨(dú)特、新穎，受力均勻、合理，屬國內(nèi)外首創(chuàng)。本設(shè)計(jì)的最終目的就是在總結(jié)前人已有成果的基礎(chǔ)上再進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和布局，對不合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對相關(guān)的部件的材料進(jìn)行更新使其更能適應(yīng)高強(qiáng)度的工作。并且在內(nèi)部構(gòu)造和外部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面能夠體現(xiàn)出新穎的一方面，達(dá)到即能適合多方面工作又降低成本的目的。1.2國內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果目前國內(nèi)外廣泛使用的卷揚(yáng)機(jī)，一般均有電機(jī)、制動器、獨(dú)立的減速箱、鋼繩卷筒、底架等組成。它們的減速箱通常采用笨重的齒輪減速箱或蝸輪蝸桿減速箱，電機(jī)與減速箱、鋼繩卷筒的安裝形式一般有“幾”型、"J"型、等。普遍存在的不足是:體積大、過載能力差、噪音大、效率低、使用壽命短、工作不夠安全可靠等，有些產(chǎn)品還已列入國家淘汰產(chǎn)品。國內(nèi)外的卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)都在致力于縮小體積、減輕重量，提高承載能力，節(jié)省能源，工作安全可靠，但都沒有理想的可供選擇的卷筒內(nèi)藏減速傳動裝置，而使設(shè)計(jì)、試制工作遇到困難。卷揚(yáng)機(jī)的類別按工作級別和用途分為四種類別：不經(jīng)常使用，輕或中等載荷狀態(tài)的快速和滿素卷揚(yáng)機(jī)。如用于工程安裝，設(shè)備搬運(yùn)等。經(jīng)常中等使用，中等載荷狀態(tài)和快速卷揚(yáng)機(jī)。如垂直吊運(yùn)、傾斜拖運(yùn)、水平拽引和牽引等。經(jīng)常較繁忙使用，中等載荷狀態(tài)的快速卷揚(yáng)機(jī)。如與井字架、人字架和桅桿等配套使用垂直吊運(yùn)。經(jīng)?；蚍泵κ褂?，重級載荷狀態(tài)的快速和慢速卷揚(yáng)機(jī)。如斜坡拽引、牽引、冷拉鋼筋、打樁等。1.3對選題的研究設(shè)想及研究方法作為卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)、研究，目前國內(nèi)外公認(rèn)的“一”字型結(jié)構(gòu)是最合理的結(jié)構(gòu)形式，它具有外型簡潔、體積小、重量輕、便于運(yùn)輸，安裝方便，把傳動裝置置鋼繩卷筒內(nèi)又是“一”字型結(jié)構(gòu)的卷揚(yáng)機(jī)中最理想結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外的其它形式的卷揚(yáng)機(jī)由于未能解決傳動機(jī)構(gòu)內(nèi)藏卷筒的難題，即使將少齒差傳動裝置勉強(qiáng)設(shè)置在卷筒內(nèi)，但卷筒直徑變大，安裝維修不方便，成本又高，得不償失，因此未能推廣應(yīng)用，使設(shè)計(jì)生產(chǎn)無法有突破性的進(jìn)展;而內(nèi)藏減速器的卷筒的關(guān)鍵是未能找到合適的傳動機(jī)構(gòu)。采用多排頂桿蠕動減速機(jī)構(gòu)內(nèi)藏鋼繩卷筒的結(jié)構(gòu)是目前國內(nèi)“一”字型結(jié)構(gòu)中最合理的一種形式，它將卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)化成簡單的二體組成:電機(jī)及鋼繩卷筒。這在國內(nèi)外的卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)中還無先例報(bào)道。卷揚(yáng)機(jī)是屬于工程機(jī)械的范疇，又是全國工程機(jī)械的基礎(chǔ)設(shè)施。目前國內(nèi)生產(chǎn)的輕型卷揚(yáng)機(jī)1.5T，2T，3T等系列產(chǎn)品在市場上銷量最大，主要用于建筑、港口、船舶等行業(yè)。從使用情況看，光面卷筒在實(shí)際作業(yè)時(shí)，鋼絲繩卷繞凌亂，互相交叉擠壓;鋼絲繩壽命降低;在起重或牽引時(shí)，操作者往往要超負(fù)荷運(yùn)行，因不能緩沖，無過載保護(hù)作用，容易拉壞機(jī)件，發(fā)生事故;在傳動系統(tǒng)中，一般都采用2級齒輪傳動減速器，電動機(jī)與減速器輸入軸采用彈性柱銷聯(lián)軸器，傳動系統(tǒng)占產(chǎn)品總成本30—40%左右。1.4預(yù)期結(jié)果和意義通過查閱相關(guān)資料，搜集國內(nèi)外卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)樣本。把有關(guān)的的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去?？梢詫?shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自由落鉤的功能，并且在應(yīng)用性能、安全性、實(shí)用性等方面會達(dá)到所要求的效果。本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)說明書的要求，主要完成卷揚(yáng)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，完成卷筒及主軸部分的設(shè)計(jì)，完成離合器和制動器的設(shè)計(jì)等。從大的方面來看，國內(nèi)外的卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)都在致力于縮小體積、減輕重量，提高承載能力，節(jié)省能源，工作安全可靠，但都沒有理想的可供選擇的卷筒內(nèi)藏減速傳動裝置，而使設(shè)計(jì)、試制工作遇到困難。卷揚(yáng)機(jī)在當(dāng)今國家建設(shè)中所占的地位，由材料可以看出卷揚(yáng)機(jī)在當(dāng)今社會里的地位是舉足輕重的。另外還根據(jù)設(shè)計(jì)要求列出了卷揚(yáng)機(jī)的類型，更加了解了卷揚(yáng)機(jī)這個(gè)概念，為后面的設(shè)計(jì)過程提供了重要的理論依據(jù)。Stocky系列卷揚(yáng)機(jī)采用多排頂桿蠕動減速裝置，并將該減速裝置直接設(shè)置于卷筒內(nèi)，使設(shè)計(jì)的卷揚(yáng)機(jī)達(dá)到體積小、重量輕、過載能力大、節(jié)省能源、工作安全可靠。它的結(jié)構(gòu)是:由減速裝置內(nèi)藏于鋼繩卷筒內(nèi)的鋼繩卷筒、左右支架、底架及錐形制動電呈一字型設(shè)置，便于安裝運(yùn)輸，力求最佳外型結(jié)構(gòu)形式。由于制造安裝方面的誤差，使傳動性能及傳動效率也受到一定影響。鑒于這些原因，有必要對老產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以提高產(chǎn)品性能，降低成本，滿足使用要求及適應(yīng)市場競爭的需要。卷揚(yáng)機(jī)作為建筑機(jī)械中最基本的設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、操作方便，對作業(yè)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，因此在建筑、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、海運(yùn)、交通、化工、冶金和油田等部門中用于起重、拖重物等工作，也是每個(gè)建筑工地、每個(gè)工程隊(duì)必不可少的設(shè)備。由此可見設(shè)計(jì)制造性能可靠，結(jié)構(gòu)合理的自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)是很有必要的。

第2章自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)2.1基本參數(shù)2.1.1鋼絲繩的額定拉力額定拉力是指鋼絲繩繞入卷筒的截面處所允許的最大正常拉力。因此額定拉力應(yīng)是被吊物體的重量和吊具等自重的總和。本課題單繩拉力為（30噸）294KN。2.1.2鋼絲繩的平均速度鋼絲繩的速度是指鋼絲繩的直線移動速度。由于建筑卷揚(yáng)機(jī)均為多層卷繞，故取其最里層卷繞和最外層卷繞時(shí)的平均值作為鋼絲繩的平均速度。鋼絲繩的平均速度vk=482.1.3鋼絲繩的卷繞長度在額定拉力的作用下，允許卷筒卷繞鋼絲繩的最大長度。卷筒的直徑為1000mm，鋼絲繩的直徑為40mm，經(jīng)計(jì)算可得為12402.2工作級別和載荷狀態(tài)工作級別是按利用等級和載荷狀