卷扬机结构设计解析.docx

毕业论文随着社会的发展，机械将会越来越取代人力，这也是机械行业飞速发 展的后果，在机械的发展历史中，新机械的发明有着举足轻重的作用。但 是，那些很久以前就被利用生产并一直延续到今天的机械，更是起着不可 替代的作用，卷扬机就是一例。卷扬机的发展就像其他机械一样，从开始 的简单到现在的复杂，从以前的机械动力到现在的电力动力，从以前的人 工操作到现在的电脑操作甚至智能操作。本设计就传统的卷扬机说起，一 直到现在以及将来的发展。本设计主要设计了卷扬机的卷筒、卷筒轴、卷筒毂、减速器以及滑轮 组。其中卷筒和卷筒轴的设计最为主要，本设计重点做了介绍。其余部分 由于篇幅有限，只是略作分析。关键词.卷扬机卷筒卷筒轴 滑轮组毕业论文的主要广家之一，主要生产KUSW系列、LMD系列、PC系列和RCS系列卷 扬机。KUSW型卷扬机轻巧紧凑，效率高，安全可靠，可遥控操作。这种卷 扬机能够比较理想地与各种机械配套。LMD型卷扬机可两档变速，采用液压控制。液压系统可同时控制两个 机械制动器。LMD型卷扬机综合了电气技术（包括电子技术系统）和液压技 术的优点，性能比较好。PC型卷扬机是三速电动卷扬机，远距离遥控操作，空载高速下降， 提高了生产率。电控齿轮换档（采用延时继电器）.起吊位置精确，运动缓 和，传动件在油池里工作，停车缓慢，避免磨损电磁刹车。RCS型卷扬机可五档变速，三个低速档和两个高速档。由两个独立的 装有电磁刹车系统的提升电动机驱动卷扬机。电动机带动直齿减速器，用 锥齿轮带动卷筒。其他国家，如俄罗斯、英国、挪威、瑞典、加拿大、德国等也都生产 着不同用途的各种型号的卷扬机。卷扬机的发展趋势.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 60t卷扬机，日本生产了 32t、 50t、60t液压和气动卷扬机，美国生产了 136t和270t卷扬机。1） .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。2） .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12V,质 量为 7.715.4Kg,拉力为 333613344N。毕业论文3） .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。1.2卷扬机主要类型卷扬机由于应用范围较广，为适应各种不同使用条件，卷扬机亦制造 成各种不同机型的产品。机型的分类方法很多，目前大致按下述方法分类。 1.2. 1按钢丝绳额定拉力F分按钢丝绳在基准层上所能承受的最大拉力来区分。按1955-88卷 扬机中规定为 5, 7.5, 10, 12.5, 16, 20, 25, 32, 50, 80, 120, 160, 200, 320, 500kN共15级。此参数为卷扬机的主要参数。1.2.2 按钢丝绳速度v分钢丝绳在基准层上的出绳速度是卷扬机的又一项主要参数，根据钢丝 绳的速度分为：1）慢速卷扬机 绳速v = 9-15m / min;2）中速卷扬机 绳速v = 15-30m / min3）快速眷扬机 绳速v = 30-45m / min4）高速卷扬机 绳速vN45m / mino为适应特殊需要，还有一种变速卷扬机，其速度可调，有双速、三速 和多速几种类型。1.2.3 按卷筒数目分一台卷扬机上卷筒数目的多少，直接影响到卷扬机的结构。卷扬机按 卷筒数目可分为单筒卷扬机、双筒卷扬机和多筒卷扬机三类。目前生产的 大多数是单筒和双筒卷扬机.其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大多是 辅助卷筒，筒径相对要小些。1.2.4 按动力源分由于工作环境不同，所用的动力源亦不同。6毕业论文1）手动卷扬机 用于无动力来源地区的小型卷扬机;2）电动卷扬机大多数卷扬机皆属于此类;3）内燃机卷扬机用于无电源的地方；4）气动卷扬机用于不能使用电源的地方；5）液压卷扬机用于与其他设备配套使用而有液压源的场合。按传动形式分1）开式齿轮传动 最早的形式，目前主要用于手动卷扬机;2）闭式圆柱齿轮传动主要为快速单筒卷扬机应用广泛。3）圆锥一圆柱齿轮减速器4）蜗杆传动减速器5）圆柱齿轮减速器加开式齿轮传动6）蜗杆减速器加开式齿轮传动 7）行星齿轮传动8）液压传动按控制方法分1）手控卷扬机由人工操纵闸把控制卷杨机提升或下放重物。2）电控卷扬机用电控钮控制电磁铁制动器使卷扬机工作。3）液控卷扬机用压力油控制卷扬机卷筒的离合和制动。4）气控卷杨机5）自动控制卷扬机用限位器来控制卷扬机的工作。按用途分卷扬机由于其用途不同，使用条件的差异，其结构设计上也有差异。1）提升重物要求有一定的速度和较高的安全性。2）设备安装一般设备的质量都较大，则要求卷扬机具有较大的提 升能力；为保证安装精度，其速度就不能太高；为防止坠落，其安全性要 求更高。3）曳引物品 因为此项工作一般是在水平或倾斜方向进行的，为使毕业论文物品能前后运动，则要求卷扬机的卷筒正反转均能工作。4）打桩要求卷扬机把重物提升到一定高度后，能使重物成自由落 体下降，实现打桩工作，即要求卷扬机具有溜放性能。卷扬机虽然可以分成很多种类，实际上由于应用情况的复杂，很难把 它们绝对分清，而且一台卷扬机往往几种工作都要做，所以在卷扬机的设 计上对用途分得并不清楚，而是按要求高的来设计，这样能使卷扬机实现 一机多用，得到更广泛的应用。1. 3电动卷扬机基本结构电动卷扬机由于操作方法不同，其结构相差很大。我们将其分为电控 卷扬机和溜放型卷扬机两类。2. 3.1电控卷扬机此类卷扬机通过通电或断电以实现卷扬机的工作或制动。物料的提升 或下降由电动机的正反转来实现，操作简单方便。其制动型式主要有电磁 铁制动器和锥形转子电动机两类，下面就这两种制动型式卷扬机的常见类 型作介绍。此类卷扬机大多是单卷筒的。（-）带有电磁铁制动器的卷扬机1）圆柱齿轮减速器快速卷扬机（图l-3）o毕业论文图1-3圆柱齿轮减速器快速卷扬机简图1电动机2联轴器3制动器4减速器5联轴器6卷筒7底座8一支架2）蜗杆减速器慢速卷扬机。3）圆柱齿轮减速器加开式齿轮传动的卷扬机（图14）o图1-4圆柱齿轮减速器加开式齿轮传功的卷场机简图1电动机2联轴器3制动器9毕业论文4减速器5开式齿轮传动6卷筒4）蜗杆减速器加开式齿轮传动的卷扬机。对一些起重量大的卷扬机，为使钢丝绳在卷简上排列整齐，需要安装 排绳器。按设计规范要求，在钢丝绳拉力F>120kN的卷扬机上，均应安 装排绳器。（二）采用锥形转子电动机的卷扬机此类卷扬机利用锥形转子电动机本身所具有的制动性能来实现卷扬 机的制动。由于锥形转子电动机是靠转子轴向移动来实现制动或松开的， 可省略单独的制动器，在结构上就要求电动机与传动系统间能做轴向相对 移动。一般，轴向移动是通过可移式联轴器把电动机轴的运动传递到传动 系统来实现的。由于此类卷扬机的电动机轴线与卷筒轴线为同轴，故习惯 上把这类卷扬机叫做一字型结构卷扬机。1. 3. 2溜放型建筑卷扬机此类建筑卷扬机提升重物的下降不是利用电动机的反转来是实现，而 是靠重物的重力下降的，并带动卷筒反转，此时电动机不转。要在电动机 和卷筒之间实现其运动的连接或分离，通常采用离合器和差动轮系。由于 电动机和卷筒可分可合，因此卷筒的数目可以增多，而各卷筒又可各自完 成自己的运动，则此类卷扬机可设计成单卷筒、双卷筒和多卷筒的形式。为保证各卷筒的运动或停止，其离合器和制动装置都直接安装在卷筒 ±o10毕业论文第二章 起升机构的组成及型式2.1 起升机构的组成起升机构是使重物作升降运动的机构，它是任何起重机必不可少和最 主要最基本的机构。此次设计的电动5吨卷扬机是由电动机、连轴器、制动器、减速器、 卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、钓钩等组成（如图2-1）。图2-1起升机构示意图11毕业论文1电动机2联轴器3减速器4 卷筒5导向滑轮一滑轮组7吊钩电动机正转或反转时，制动器松开，通过带制动轮的联轴器带动减速 器高速轴，经减速器减速后由低速轴带动卷筒旋转，使钢丝绳在卷筒上绕 进或放出，从而使重物起升或下降。电动机停止转动时，依靠制动器将高 速轴的制动轮刹住，使悬吊的重物停止在空中。根据需要起升机构上还可装设各种辅助装置，如起重量限制器、起升 高度限位器、速度限制器和钢丝绳作多层卷绕时，使钢丝绳顺序排列在卷 筒上的排绳装置等。2.2 起升机构的典型传动型式在电动机与卷筒之间通常采用效率较高的起重用标准两级减速器。要 求低速时可采用三级大传动比减速器。为便于安装，在电动机与减速机之 间常采用具有补偿性能的弹性柱销连轴器或齿轮连轴器。前者构造简单并 能起缓冲作用，但弹性橡胶圈的使用寿命不长；后者坚固耐用，应用最广。 齿轮连轴器的寿命与安装质量有关，并且需要经常润滑。一般制动器都安装在高速轴上，这样所需要的制动力矩小，相应的制 动器尺寸小，重量轻。经常利用联轴器的一半兼作制动轮。带制动轮的半 体应安装在减速器高速轴上。这样，即使联轴器被损坏，制动器仍可把卷 筒制动住，以确保机构的安全。起升机构的制动器必须采用常闭式的。制动力矩应保证有足够的制动 安全系数。在重要的起升机构中有时设两个制动器，而第二个制动器可安 装在减速器高速轴的令一伸出端或装设在电动机的尾部出轴上。为使机构布置方便并增大补偿能力，在电动机与减速机之间可用浮动 轴连接，浮动轴的两端为半齿轮连轴器。卷筒与减速器低速轴之间的连接型式很多。本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12毕业论文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。如图(2-2) o筒的筒的工扭矢图2-2 用齿轮接将连接型式往计翩传动比也增大，引起整个机构庞大。但在起升高往用增大卷筒直径的方法以减小其长度。滑轮组型式(单联或双联)和它的倍率对起升机构的尺寸也有很大的 影响。在桥式起重机中采用双联滑轮组，一方面使卷筒两支撑上的受力不 变，也就是使运行小车两边的轨道轮压不变，这对桥架和小车车架受力使 有利的；另一方面是使重物在起升过程中不作横向移动。但由于双联滑轮 组的倍率比单联滑轮组小一倍，起升机构的传动比也需要增大一倍，这就 使机构尺寸增大，所以其他的起重机采用单联滑轮组，此次设计的是5 吨桥式起重机的卷扬机，因此选用双联滑轮组，如图(23) o13毕业论文图23双联滑轮组1、动滑轮2、定滑轮3、卷筒滑轮组的倍率的确定对钢丝绳的拉力、卷筒直径与长度、减速机构的 传动比以及机构的总体尺寸有很大的影响。大起重量采用较大的倍率，可 避免采用过粗的钢丝绳。有时在采用较大的滑轮组倍率的同时相应的降低 了起升速度的方式来提高起重量，可以使起升机构达到通用性，即将同一 起升机构用于不同的起重量，这是在系列设计时常采用的方法。起升机构计算是在给定了设计参数，并将布置方案确定后进行的，通 过计算选用机构选用机构中所需要的标准零部件，如电动机、制动器、减 速器和联轴器等。对于非标准零部件需进行单独设计。此卷扬机设计提升载荷5吨，主要用于炼钢厂5吨桥式起重机上，本 卷扬机是利用炼钢厂现有设备和材料拼凑而成，因此与标准的5吨卷扬机 设计略有不同。此次设计的卷扬机设计的主要参数有：额定起升重量：5吨起升高度：14米起升速度：12米/分14毕业论文AbstractAlong with society's development, the machinery will be able more anc more to substitute for the manpower, this also will be the mechanical profession rapid development consequence, in the machinery substitution manpower development history, the new machinery invention has the pivotal function. But, these very for a long time on and continue continuously us the production to today machinery, is playing the role which cannot be substituted, the hoist is an example. The hoist development is likely sair other machineries, from starts simply until present complex, from beforek manpower to present electric power, from beforehand manual control to present computer operation even intelligence operation. This design menti on the traditional hoist, continuously to present as well as future develThe design instruction booklet has mainly designed 5 ton hoist reels, reel axis, as well as the block and tackle. Reel as well as the reel axis most main, this design has made the introduction with emphasis. Because other parts the length is limited, only makes the analysis slightly.Key words - Windlass Reel; Reel axis Block and tackleII毕业论文卷扬机用途：用于5吨桥式吊车起升机构工作条件：频繁启动粉尘量大第三章钢丝绳的选择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。3.1钢丝绳的种类和构造钢丝绳由许多高强度钢丝编绕而成，可单捻、亦可双捻成形。绳芯常 采用天然纤维芯(NF)、合成纤维芯(SF)、金属丝绳芯(IWR)相金属丝股芯 (IWS)O纤维芯钢丝绳具有较高的挠性和弹性，缠绕时弯曲应力较小，但 不能承受横向压力，金属丝芯钢丝绳强度较高，能承受高温和横向压力， 但挠性较差。卷扬机系多层缠绕.更适合选用多捻制金属丝芯钢丝绳。钢丝绳的种类，根据钢丝绕成股和股绕成绳的相互方向可分力：1)顺捻钢丝绳 顺捻钢丝绳义分为右同向捻(ZS)和左同向捻(SS)。 此类钢丝绳钢丝绕成股和股绕成绳的旋转方向是一致的。其特点是：钢丝 绳挠性好.磨损小，使用寿命长。但容易松散和扭转。它不允许在无导轨 情况下作单独提升，故在不松散的情况下或有刚性导轨时应用为宜。2)交捻钢丝绳交捻钢丝绳，又分为右交互捻(ZS)和左交互捻(SZ)。 钢丝绳钢丝绕成股与股绕成绳的方向相反，它的挠性与使用寿命都较顺捻 钢丝绳差.但绳与股的扭转趋势相反，克服了扭转和易松散的缺陷，故卷 扬机应优先选用。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：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。15 毕业论文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。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。3. 2钢丝绳直径的选择卷扬机系多层缠绕.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，这是一种静力计算方法。钢丝绳的安全系数按下式计算：Sn n(31)g rr式中s 整条钢丝绳的破断拉力(N)。pn 卷扬机工作级别规定的最小安全系数。F 一钢丝绳的额定拉力(力)。r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n ,然后从产品目录中选择一种破断拉力不小于F M的钢丝r绳直径。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；(机械设计手册第二册)钢丝绳直径不应小于下式计算的最小直径16毕业论文d c'F（32）m i K、 max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一钢丝绳选择系数，它与机构的工作级别、钢丝绳是否旋转以及 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。可参考机械设计手册第二册进行选取。该设计卷扬机额定载荷5吨，采用双联滑轮起重滑轮组，所以每根承 受载荷%=3.125x10 N该卷扬机用于冶金行业铸造用，所以工作级别为M7,查机械设计手 册第二册钢绳系数选择c=0.124。d 印- m imax=0.123x 1/500"""= 13.79 mm所以钢丝绳选择d=14 mm o按钢丝绳所在机构工作级别来选钢丝绳直径时，所选的钢丝绳拉断力 应满足下式：（机械设计手册第二册）F。 n Fax（33）式中所选用钢丝绳最小拉断力（N）n_安全系数，查手册选n=7所以 F0 7x1.25x10 =8.75x10 N=87. 5KN又钢丝绳最小拉断力总和等于钢丝绳最小拉断力xl.134 （纤维芯）或xl.214 （钢芯），所以钢丝绳最小拉断力总和为87.5x1.134=99.225KN（本设计中钢丝绳不接触高温，横向压力较小，选用纤维芯钢丝绳）17毕业论文查机械设计手册，钢丝绳型号选择：钢丝绳 6x19 （a）类 14NATFC 1470ZS10279.5型号解释如下：14钢丝绳直径NAT 钢丝表面状态（光面钢丝）FC钢丝绳的结构形式（纤维芯）1470钢丝公称强度（N / mm 2 ）ZS捻向（左交互捻）102钢丝绳最小破段拉力KN.5单位长度重量kg/100m3. 3钢丝绳的使用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，必须考虑新钢丝绳直径较公称直径有6% 8%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18毕业论文断丝，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0.52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。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。钢丝绳的报废处理，可参考有关标准相资料。19毕业论文第四章 卷筒的结构设计及尺寸确定卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和钢丝绳的尺寸来确定。卷筒用来卷绕钢丝绳，把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并把原动机 的回转运动变为所需要的直线运动。卷筒通常是中空的圆柱形，特殊要求 的卷筒也有做成圆锥或曲线形的。4.1卷筒的分类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 单层绕。按照卷筒的表面分，有光卷筒和带螺旋槽卷筒两种。光卷筒用于多层 卷绕，其结构比较简单，钢丝绳按螺旋形紧密地排列在卷筒表面上，绳圈 的节矩等于钢丝绳的直径。由于钢丝绳和卷筒表面之间接触应力较高，相 邻绳圈在工作时又有摩擦，钢丝绳使用寿命就要降低。为了使钢丝绳在卷 筒表面上排列整齐，单层绕卷筒一般都有螺旋槽，有了绳槽后，使钢丝绳 与卷筒的接触面积增加，因而减小了它们之间的接触应力，也消除了在卷 筒卷绕过程中绳圈间可能产生的摩擦，因此提高了钢丝绳的使用寿命，目 前，多层绕卷筒也制成带绳槽的，更为合理。绳槽在卷筒上的卷绕方向可 以制成左旋或右旋。单联滑轮组的卷筒只有一条螺旋绳槽；双联滑轮的卷 筒，两侧应分别右一条左旋和右旋的绳槽。绳槽的形状分别为标准绳槽和 深槽两种，如图（1）。20毕业论文图41(a)标准绳槽(b) 深绳槽4. 2卷筒绳槽的确定查机械设计手册知，卷筒绳槽槽底半径R,槽深c槽的节矩t其尺寸关 系为：R二(0.540.6) d ( d 为钢丝绳直径)(41)绳槽深度：标准槽：c = (0.250.4) d (mm )(42)1 深槽：c = (0.60.9) d (mm )(4-3)2 绳槽节距：标准槽：t =d+ (24)(mm )(44)1 深槽：t =d+ (6 8)(mm )(4-5)2 卷筒槽多数采用标准槽，只有在使用过程中钢丝绳有可能脱槽的情况才使 用深槽，本设计选用标准槽，钢丝绳直径选用14mm ,R= (0.54-0.6) d mm=7. 568. 4mm取 R=8mmc= (0.25-0.4) d mm =3. 55. 6mm取 c=4mmt = d+ (2 4) mm= 16mm21毕业论文4. 3卷筒的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（42）图4-2内齿啮合式卷筒卷筒的设计主要尺寸有节径D 、卷筒长度L、卷筒壁厚5O o4. 3.1卷筒节径D设计 0卷筒的节径即卷筒的卷绕直径，查机械设计手册知D不能小于下式：0(4-6)(4-6)D hdOmin式中D按钢丝绳中心计算的卷筒最小直径（mm ）；Ominh -与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据工作环境级别为M ,查机械设计手册h=28；7d 钢丝绳的直径（mm ） o按式计算：22毕业论文D hd0 m i n= 28x14 = 392 (mm )选取D=400 (mm )04. 3.2卷筒的长度设计本设计采用双联滑轮组，如图43其中0H一最大起升身度,(47)(48)a一滑轮组倍率；D。一卷筒卷绕直径;t-绳槽节矩,n -附加安全圈数，使钢丝绳端受力减小，便于固定，通 23毕业论文常取n= 1.53 圈；1固定钢丝绳所需要的长度，一般取l=3t；1 11两端的边缘长度(包括凸台在内)，根据卷筒结构而定; 21卷筒中间无绳槽部分长度，由钢丝绳的允许偏斜角a和 3卷筒轴到动滑轮轴的最小距离决定。对于有螺旋槽的单层绕卷筒，钢丝绳允许偏斜度通常为1 ： 10,查机械设计手册可知，选取1 = 100 mm oHaTo16=380mm o140000 2 11.54001 = 3t=48mmi所以L 2 LLLL0123=2x (380+48+20) + 100 = 996mm o选取标准卷筒长度为1000mm4. 3.3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。对于铸铁筒壁厚 0.02D610 mm(49)根据铸造工艺的要求，铸铁卷筒的壁厚不应小于12 mm ,0.02D610 mm=0.02x400 + (6-10) =7+8 = 15mm24毕业论文II.Abstrac.tJXfc. 1DT 、入Z-±t、0|-E. V 土j , I /1叱人J “ I J"、'/ - o 1. 1卷扬机发展概况 错误.!未定义-书签.。一.1卷扬机的应用 一错误！未定义书签p.I .2卷扬机的发展概况_错误.！未定义书签。II .4卷扬机的发展趋势_错误！未定义.书签。1. 2卷扬机主要类型 错误.！-未定-义.书签.。一 121按钢丝绳额定拉力F分一错误！未定义情。 122按钢丝绳速度v分_错误.！未定义.书签。按卷筒数目分一错误.！未定义书签一L2.4按动力源分 错误-!-未定义-书.签-。_ 125按传动形式分一错误.！未定.义书签° .按控制方法分错误.！未定义书签p.127按用途分 错误！沫.定义书签.。一1. 3电动卷扬机基本结构 错误.！未定义.书签。-.1电控卷扬机 错误-!未定义-书.签-。_ 132溜放型建筑卷扬机一错误.！未定义.书签。第二章 起升机构的组成及型式 甘疆！未定义书签。.1.1 起升机构的组成 错误.!未定义-书签.。-2. 2起升机构的典型传动型式 空笥吴！未定义书签。第三章 钢丝绳的选择 错误-未定义-书.签一。_3.1钢丝绳的种类和构造一错误.！未定义书签。.3. 2钢丝绳直径的选择 错误.！未定义.书签.。_3. 3钢丝绳的使用 错误. .未一定义书签-。一III毕业论文所以卷筒的参数选择为：绳槽节距t= 16mm、槽底半径c =4mm、卷筒1节距D = 400mm、卷筒长度L=1000imn、卷筒壁厚15 mmo4. 4卷筒强度计算查机械设计手册第二册可知，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L 3D时弯曲应力和扭曲应力的合成力不超过压应0力10%,所以当L 3D时只计算压应力即可。0本设计中L'lOOOnm D=400 mm ,符合L 3D的要求，所以只计 o算压应力即可。当钢丝绳单层卷绕时，卷筒所受压应力按下式来计算：F,、二A hw*-（410）t be其中为钢丝绳单层卷绕时卷筒所受压应力（MP ）aF 为钢丝绳最大拉力（N ）max为卷筒壁厚A为应力减小系数，一般取A=0.75为许用压力，对于铸铁 二号 bebe 0为铸铁抗压强度极限25毕业论文所以 =A t be=0. 75 U522. 39MP15 16a查教材机械设计基础知195Mp ,所以 39MP 。babea所以经检验计算，卷筒抗压强度符合要求。be26毕业论文第五章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 卷扬机性能至关重要。5.1 卷筒轴的受力分析与工作应力分析常用的卷筒轴分轴固定式轴转动式（图5-1）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0 r 1,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。a)a)b)图5-1卷筒轴的类型a：轴固定式 b、c:轴转动式27毕业论文5.2 卷筒轴的设计计算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、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F = 1.25 104KN ,卷筒直r径D 400mm ,钢丝绳的直径d 14mm ,外齿轴套齿轮分度圆直径D二o224mm ,查机械传动设计手册，轴的材质选择45钢，调制处理，650MP ,360MP ,300MP ,100MP 。BS1b0由图51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。计算时，卷筒支承作用到心轴的力，可简化为作用于轴承宽 度中点的集中力，左端距支承点72. 5mm ,右端距支承点202. 5mm。查机械设计手册、机械传动设计手册、起重机设计手册，初步得到心 轴各段直径和长度，如图5-2所示，本设计心轴左边选用调心滚子轴承圆 柱孔20000型，右边选用调心球轴承圆柱孔10000 （TNI、M ）型。图5-2心轴的各部分尺寸28毕业论文将轴上所有作用力分解为垂直平面的力和水平平面的力，见图53所示。(f)作用力计算Mb图53Ma齿轮圆周力：2T d- i2F -二 © 2 2一 d i30 345 16580=18.68 (KN )29毕业论文齿轮径向力：F F tg r t二 18.7tg20 =6.78 (KN )垂直面支承反力及弯矩支反力，简图83b。(52)7 8 0 50FF50R eLdv890= 26.93 (KN )7 8 0 60FF60R i4cv890二 15.63 (KN )弯矩，见图83co(53)(5-4)M 50RAVCV=5015.63(55)= -781.5 (KN.mm )M 60RBVDV=60 26. 92=1615. 2KN. mm(56)水平面支承反力及弯矩支反力,水平面支承反力见图53dod50Fdh890二 50 6.8 = 0.382 (KN ) 890口 840FK i-ch 890840 6.8,八 T、=6.42 KN890(57)(5-8)30毕业论文(59)(5-10)(511)(512)圆整后d =75 (Bmm )弯矩计算，见图83eM 50R A HC H=50 6.42 = 321 (KN l mm )M 60R BHDH=60 0.382 = 22.9 (KN mm )合成弯矩，见图83fM JnOM 2 A V AV AH=J 781.5321 2V2= 844.8 (KN umm )M JSoM- B V BV BII=J 1615.222. 921V2=1615.3 (KN J mm )5. 2. 4计算工作应力此轴为固定心铀，只有弯矩，没有转矩。由图83可知.最大弯矩发生在剖面B处。设卷筒轴该剖面直径为d ,则弯曲应力为：BM” r-(513) b 0 .dl3 bB0则：只3 Md IbB V°- 1Y h 0_ 3 11615 103- V 0. 1 100 =74.46 (mm )mm ),中间轴段d = 75 + 15 = 90 ( 031毕业论文心轴的疲劳强度计算卷筒轴的疲劳强度，应该用钢丝绳的