卷扬机传动系统的设计

1、SHANGQIU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 编码 2015-JX-LVV 专业代码 080202-141 本科毕业论文（设计） 卷扬机传动系统的设计 学院 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 学号 6111030141 学生姓名 指导教师 提交日期 2015年4月10日 诚信承诺书 本人郑重承诺和声明： 我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定，恪守学 术规范，此毕业论文（设计）中均系本人在指导教师指导下独立 完成，没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，没有篡改 研究数据，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，如有违 规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校

2、的处理，并承担相应 的法律责任。 毕业论文（设计）作者签名： 年 月日 摘要 卷扬机顾名思义，是山机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。 可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。随着卷扬机被广泛应用于工程建筑机械，人 们对卷扬机系统的技术指标提出了更高的要求。卷扬机系统要求要有足够的牵引力、 足够的强度和刚度、可靠的制动系统和高控制精度等。卷扬机种类繁多，本次设计 主要针对JM系列卷扬机即齿轮减速机传动卷扬机传动系统的设计。主要用于卷扬、 拉卸、推、拖重物。如各种大中型絵、钢结构及机械设备的安装和拆卸。适用于建 筑安装公司、矿区、工厂的土木建筑及安装工程。 关键词：卷扬机;齿轮传动;联轴器

3、;减速箱 ABSTRACT Winch as the name implied, is composed of mechanical power driven drum, winding rope to complete the work of the traction device It can enhance the vertical horizontal or inclined dragging weight. With the winch is widely used in construction machinery, people put forward higher reques

4、t to the winch system technical index winch system requirements have enough traction force, enough strength and rigidity, reliable braking system and high control precision The winch design variety, the main design for JM series winch is gear reducer drive winch transmission system. Mainly used for

5、winching, pull, push, unloading heavy towing. Such as installing and removing of large and medium-sized concrete, steel structure and mechanical equipment. Applicable to civil building construction and installation company, factory, mine and installation engineering, keywords: winch; gear transmissi

6、on; reducer coupling II 1 前言1 1.1建筑卷扬机的发展状况1 1.1.1建筑卷扬机的应用 1 1.1.2建筑卷扬机发展的概况1 1.1.3外国卷扬机的发展概况1 1.2建筑卷扬机的主要类型2 1.2.1建筑卷扬机的主参数2 1.2.2卷扬机按额定速度的分类3 1.2.3卷扬机按卷筒数目的分类3 1.2.4卷扬机按动力源的分类3 1.2.5卷扬机按传动形式的分类3 1.2.6按控制方法的分类3 1.2.7卷扬机的用途4 1.3建筑卷扬机的计算基础4 1.3.1建筑卷扬机的类别和工作级别4 1.3.2利用等级4 1.3.3建筑卷扬机分类5 2卷扬机的基本结构设计6 2.

7、 1 电控卷扬机6 2. 2溜放型建筑卷扬机7 2. 3本设计的总体确定7 2.4卷扬机传动系统总体方案的确定7 2.4.1系统方案总体评价8 3钢丝绳的选择和卷筒的设计9 3.1钢丝绳的选择9 3.1.1钢丝绳的种类和构造9 3.1.2钢丝绳直径的选择9 3. 2卷筒的设计9 3. 2.1卷筒的材料10 3. 2.2卷筒容绳尺寸计算10 3. 2.3卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算11 3.3卷筒轴的设计12 4减速器和开式齿轮的设计 16 III 4.1电动机的选择16 4.1.1选择电动机类型和机构形式16 4.1.2功率的计算16 4.1.3电动机功率的选择16 4.2传动装置总传

8、动比与分配传动比的确定17 4.2. 1总传动比17 4.2.2分配减速器的各级传动比17 4.3传动装置运动和动力参数的计算18 4. 3.1各轴转速18 4. 3.2各轴的输入功率18 4. 3.3各轴的输入转矩18 4.4传动零件的设计计算19 4. 4.1第一级齿轮传动的设计19 4. 4. 2第二级齿轮传动的设计21 4. 5. 3齿轮轴的校核23 4. 5减速器的结构设计26 4. 6滚动轴承的选择计算27 4. 7减速器的润滑28 4. 9开式齿轮传动的设计30 5其他零件的设计33 5. 1制动器的设计计算33 5.1.2制动器制动力矩的确定33 5.1.2制动器的发热计算34

9、 5. 2联轴器的设计35 5. 2. 1联轴器转矩的计算35 5.3吊钩、滑轮组的设计36 5. 3. 1起重吊钩36 5. 3. 2滑轮组的设计36 5. 3. 3排绳器的设计37 6本卷扬机的使用与维修简介39 6. 1建筑卷扬机的安装和调试39 6. 2建筑卷扬机的一般操作规程39 6. 3建筑卷扬机的维护40 6. 4建筑卷扬机的安全技术41 IV 结论42 致谢43 参考文献44 1前言 1前吕 1.1建筑卷扬机的发展状况 1.1.1建筑卷扬机的应用 建筑卷扬机是一种应用于起重的设备，由于它结构简单、搬运安装灵活、维护 保养比较简单、操作方便、价格低廉和可靠性高等优点，所以被广泛应

10、用于提升重 物、打桩、集材、冷拉钢筋、设备安装等工作中。 建筑卷扬机的主要功能是提升重物，所以各类卷扬机都以这一要求为依据的。 虽然现在塔吊，汽车吊取代了建筑卷扬机的部分工作。如塔吊用于建筑工地上的物 料和物件的提升工作。山于它的成本高一般在大型的建筑中使用，而且其灵活性比 较差，所以需卷扬机来做辅助提升。建筑卷扬机之外还用于林业集材的工作。建筑 业的冷拉钢筋，还有小型矿井物料提升和打桩的工作。山于建筑卷扬机具有非常多 的用途，所以它不仅用于建筑业，而且在冶金，化工，水电，农业和军事等行业亦 被广泛使用。 1.1.2建筑卷扬机发展的概况 中国古代人很久以前就已经知道了利用轻辘等来提升重物，应为

11、它不仅能减轻 体力劳动强度还可以提高劳动生产率。但是那个时候我国工业水平比较低，因此那 个时候我们使用的卷扬机基本上都来自外国，一直到50年代的时候我国才逐渐开始 生产卷扬机。到了 70年代以后，中国卷扬机的生产才不断进入了技术改善及多品种 开发的新阶段。 1978年开始，我国开始实行改革开放政策，国民经济大力发展，建筑行业发展 迅速，山于建筑业对卷扬机的需求很大，所以建筑业的发展在很大程度上促进了卷 扬机的生产和发展，卷扬机生产厂商如雨后春笋般出现了。经过30多年的发展我国 卷扬机的生产技术已经趋于成熟。现在卷扬机的品种越来越多，卷扬机使用也越来 越普遍。虽然现在的工业机械化程度已经很高了，

12、但是卷扬机这种使用便捷的设备 仍然不能淘汰。 1.1.3外国卷扬机的发展概况 在国外，卷扬机的品种繁多，应用也很广泛。在西方技术先进的国家中，虽然 工业水平先进，机械化程度不断提高，起重设备也不断更新，但仍不能淘汰这样的 行之有效的简单机械设备。下面介绍一下儿个主要国家生产卷扬机的状况。 1）美国 美国卷扬机生产厂家也有儿白家，其中美国大型的卷扬机生产厂家有贝波国际有 限公司，公司的主要产品有电动卷扬机，手动卷扬机。手动卷扬机主要品种有蜗杆 传动系列，直齿圆柱齿轮系列，齿轮蜗杆传动组合系列，直接驱动系列，链传动系 商丘工学院木科毕业论丈(设汁 列。其中直间驱动式电动卷扬机的传动是全封闭行星齿轮

13、传动，传动系列全部全部 安装在卷筒里面，机架和卷筒用高强度钢焊接而成。 2) 日本 在明治时期，日本就已经开始了对卷扬机的制造及使用。根据日本有关机构统 计和核实，日本仅在1970至1975五年间，日本卷扬机的产量就猛增了 62.5%。当 时日本的卷扬机行业全山机械技术部会和荷役机械技术委员会来领导。主要的生产 厂家有北川铁工所，远藤钢机，南星，越野总业，松岗产业等80多个产业。根据日本的 通产省机械核计月报记载，一年中单单土卷扬机年产量就已经达到12万多台，生产 值大约有100亿日元。 3) 法国 法国也是世界上主要的卷扬机生产国家之一，因此卷扬机生产厂家也很多，其中 生产卷扬机的主要厂商之

14、一包藤公司最有名。这个公司主要生产KUSW系列卷扬机, LMD系列卷扬机，PC系列卷扬机和RCS系列卷扬机。 4) 国外卷扬机的发展趋势 (1) 生产大型化伴随着基础工业的发展，越来越多的大型设备和建筑构件都要 求整体进行安装，因此一定程度上也促进了卷扬机向大型化方向发展。目前为止， 俄罗斯已经生产了六十吨的卷扬机，日本生产了三十二吨，五十吨，六十吨的液压和气 动卷扬机，还有美国生产的136t与270t的超重量级的卷扬机。 (2) 采用先进的电子信息技术为满足现实中自动化控制和遥控的需要，有些国 家的卷扬机生产厂家运用电子技术对大型卷扬机安装了电气联锁设备，来保证可靠 的操作安全性能。 (3)

15、 发展手提式卷扬机为了充分满足提高机械化水平，减轻工人劳动强度，国 外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。 (4) 大力发展不带电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建筑卷扬机的主要类型 建筑卷扬机由于应用范围较广，为适应各种不同的使用条件，建筑卷扬机亦制 造成各种不同机型的产品。机型的分类方法很多，前可以按下述方法分类。 1.2. 1建筑卷扬机的主参数 建筑卷扬机的主要参数为额定载荷。主参数系列见表(1.1)。 1前言 表1.1卷扬机主参数系列单位为kN 主参数名称 数值 额定载

16、荷 5, 7. 5, 10,12. 5,16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400 注：髙速和快速卷扬机的额泄载荷应大于200kN,溜放卷扬机的额泄载荷应不大于100kN 1.2.2卷扬机按额定速度的分类 卷扬机的钢丝绳的出绳速度是卷扬机的一项主要的参数。山钢丝绳的速度建筑 卷扬机可分为： 1）慢速卷扬机 绳速v 50，%泊； 为满足特殊情况的需要，此外还有调速卷扬机，基准层钢丝绳有二个或二个以 上稳定运行速度的卷扬机。 1.2.3卷扬机按卷筒数目的分类 一台卷扬机上卷筒数目的多少，直接影响到卷扬机的结构。

17、卷扬机按卷筒数LI 可分为单筒卷扬机、双筒卷扬机、和多筒卷扬机三大类。目前生产的大多数是单筒 和双筒卷扬机，其卷筒都是匸作卷筒，再增加的卷筒大都是辅助用卷筒，卷筒相对 要小些。 1.2.4卷扬机按动力源的分类 由于卷扬机的工作环境和动力源不同卷扬机可分为： 1）手动卷扬机 2）电动卷扬机 3）内燃机卷扬机 4）气动卷扬机 5）液压卷扬机 主要在无动力来源的地区使用的一种小型的卷扬机; 由电动机驱动装置使卷筒回转的卷扬机； 一种曲内燃机作为驱动装置的卷扬机； 采用气动设备作为驱动装置的一种卷扬机； 利用液压设备如液压马达等作为动力源的卷扬机； 1.2.5卷扬机按传动形式的分类 1）开式齿轮传动

18、2）闭式圆柱齿轮传动 3）圆锥一圆柱齿轮传动减速器 4）蜗杆传动减速器 5）圆柱齿轮减少速器加开式齿轮传动 6）蜗杆减速器加开式齿轮传动 结构简单最早应用于手动卷扬机； 主要应用于单筒卷扬机且使用最为广泛； 适用于入轴、出轴成直角布置的机械传动中 7）行星齿轮传动 1.2.6按控制方法分 1）手动控制的卷扬机主要用人工控制操纵闸来控制卷扬机的升降; 商丘工学院木科毕业论丈（设汁 2）电动控制的卷扬机用电控制磁铁制动器使卷扬机工作； 3）液动控制卷的扬机用压力油控制卷扬机卷筒的离合和制动; 4）气动控制的卷扬机以空气压缩机提供的压缩气体为动力源; 5）自动控制的卷扬机用限位器来控制卷扬机的工作。

19、 1.2.7卷扬机的用途 1）提升重物 性能。 2）设备安装 要求卷扬机系统有足够的牵引力、大限度的调速范围、可靠的安全 重型设备的安装一般要求卷扬机具有较大的提升能力；为了保证安 装精度，需要高精准的速度控制性能；为了预防突发事件的发生， 卷扬机的安全性要求更高。 3）曳引物品 一般应用于水平方向和斜面上物体的牵引，为满足其使用性能要求 卷扬机能实现正反转控制。 4）打桩 为实现预期的功能使物体具备足够的动能和冲击力，实现打桩的LI 标则要求卷扬机具有溜放的功能。 建筑卷扬机虽然可以分很多种类，实际上山于应用情况的复杂，很难把他们绝 对分清，而且一台卷扬机往往儿种工作都要做，所以在建筑卷扬机

20、的设计上对用途 分得并不清楚。卷扬机重在传动系统和结构的设计从而可以实现不同环境和领域的 应用。 1.3建筑卷扬机的计算基础 1.3.1建筑卷扬机的类别和工作级别 工作级别可作为设计计算的依据，也可以作为用户选择和使用卷扬机的参考。 卷扬机的工作级别按其总工作时间和载荷状态分为MlM8共8个级别。 1.3.2利用等级 利用等级是指建筑卷扬机的使用频繁程度的大小，它用设计的使用年限内应总 工的作循环系数M来表示。 一个工作循环是说从一个物体准备提拉时开始到下一个物体准备提拉时为止的 全过程。 建筑卷扬机的使用寿命一般不得少于5年，在卷扬机的使用寿命内根据卷扬机 的工作频繁程度的大小，总工作的循环

21、数他可分为8个等级，见下表（1.2） o 1前言 表12建筑卷扬机的利用等级 利用等级 总工作循环次数 说明 U0 1.6xl04 不经常使用 U1 3.2xl04 U2 6.3 xlO4 U3 1.25x10 U4 2.5 xlO5 经常的淸闲的使用 U5 5xlO5 经常的中等使用 U6 lxlO6 有时频繁的使用 U7 2xl06 频繁的使用 1.3. 3建筑卷扬机分类 建筑卷扬机按工作级别和用途可分为四种类型，（见表1.3） o 表3建筑卷扬机工作级别和用途 类别 工作级别 说明 举例 / A1 A4 不经常使用，轻或中 等载荷状态的快速 和慢速建筑卷扬机 工程安装 II A3 A5

22、经常中等使用，中等 载荷状态的快速建 筑卷扬机 经常频繁使用，重级 载荷状态的快速和 慢速建筑卷扬机 III A4 A6 有时经常频繁使用， 中等载荷状态的快 速卷扬机 与井字架，人字架等 配合使垂直吊运 IV A6 A8 经常频繁使用，重级 载荷状态的快速和 慢速建筑卷扬机 斜坡曳引、牵引、冷 拉钢筋.冲爪、拉桩 商丘工学院木科毕业论丈（设汁 2卷扬机的基本结构设计 电动卷扬机山于操作方法的不同，其结构相差很大。我们将其分为电控卷扬机 和溜放卷扬机两类。 2.1电控卷扬机 此类建筑卷扬机通过通电和断电以实现卷扬机的工作和制动。物料的提升或下 降山电动机的正反转来实现，操作简单方便。其制动形式

23、主要有电磁铁制动器和锥 型转子电动机两类。此类卷扬机大多是单卷筒的。 1）有电磁铁制动器的卷扬机； 2）圆柱齿轮减速器快速建筑卷扬机； 3）蜗杆减速器慢速建筑卷扬机； 4）圆柱齿轮减速器和开式齿轮传动的建筑卷扬机； 5）蜗杆减速器加开式齿轮传动的建筑卷扬机； 对一些起重量大的建筑卷扬机，为使钢丝绳在卷筒上排列整齐，需要安排排绳 器。按设计规范要求，在钢丝绳拉力FA120LV的建筑卷扬机上，均应安装排绳器。 锥形转子电动机的建筑卷扬机 此类卷扬机采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。 山于锥形转子电动机是黑转子轴来实现制动和分开的，可省略单独的制动器，在结 构上就要求电动机与

24、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递传动系统来实现的。山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作一字型结构卷扬机。根据传动 系统的不同，其可分为： 1) 定轴轮系传动 这是1988年行业组织的系列设计的一种机型。 2) 渐开线齿轮行星传动 常见的有封闭形2k-H型行星轮系和3k型行星轮系传 动的建筑卷扬机。 3) 摆线针轮传动 山于摆线针轮传动一级减速的减速比比较大，故采用 一级减速即可，这种传动可把传动系统放在卷筒里 面，可减小卷扬机体积。 4) 少齿差行星传动 少齿差传动可得到大的传动比，并可把传动系统放在 卷

25、筒内，使结构紧凑。 5) 谐波传动 此传动的传动比大，啮合齿数多，所以承载能力大故 其体积、质量可更小。但其柔韧的要求较高，生产 较为困难。 6) 活齿行星传动 乂叫顶杆挪动传动，它的加工相对比较方便。 2卷扬机的基木结构设讣 2. 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LI可以增多，而各卷筒乂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

26、或停止，其离合器和制动装置都直接安装在卷筒上。 2. 3本设计的总体确定 本卷扬机设计的主要参数： 1）钢丝绳的拉力FN=50kN 2）钢丝绳的速度v = 18%in 山于钢丝绳的速度V = 18iin ,山建筑卷扬机设计查得该卷扬机为慢速卷扬机。 按动力源分该卷扬机设计为电动卷扬机。 按传动形式分该卷扬机设计为二级圆柱齿轮减速器和开式齿轮传动卷扬机。 按控制方法分该卷扬机设计为电控卷扬机（用电钮控制电磁铁制动器使卷扬机工 作）。 2. 4卷扬机传动系统总体方案的确定 电动机一传动系统一执行机构，初选三种传动方案，如下： 23 1.电动机 2.制动器 3.减速器 4.联轴器5.卷筒 图2.1二

27、级圆 柱齿轮传动 商丘工学院木科毕业论丈（设汁 图2. 3二级圆柱圆锥齿轮传动 图2. 2蜗杆蜗轮传动 2.4. 1系统方案总体评价 比较上述方案，在图2.2中，此方案为整体布局小，传动不平稳，虽然可以 实现较大的传动比，但是传动效率低。图2.1中的方案结构简单，且传动平稳， 适合要求。图2.3中的方案布局比较小，但是圆锥齿轮加工较困难，特别的是 直径，大模数的锥轮，所以一般不采用。 综上所述传动方案采用图2所示的二级圆柱齿轮传动。 3钢丝绳的选择和卷筒的设计 3钢丝绳的选择和卷筒的设计 建筑卷扬机通过钢丝绳升降、牵引重物。工作时钢丝绳所所应力十分复杂，加 之对外界影响因素比较敏感，一旦失败，

28、后果十分严重。因此，应特别重视选择与 使用。 3. 1钢丝绳的选择 3.1.1钢丝绳的种类和构造 钢丝绳是由许多高强度钢上编绕而成，可单捻、也可双捻成行。绳芯采用天然 纤维芯（NF）、合成纤维芯（SF）、金属纤维芯（IWR）和金属丝股芯（IWS） o 纤维芯钢丝具有较高的扰性和弹性，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，但扰性较差。建筑卷扬机 系多层缠绕，更合适选用双捻制金属丝芯钢丝绳。 钢丝绳的种类，根据钢丝绳绕成股和股绕成绳的互相方向可分：（1）顺捻钢丝 绳、（2）交捻钢丝绳。 因为交捻钢丝绳在卷扬机设计中应优先考虑，故在本设计上钢丝绳的选

29、取是双 捻制金属丝芯钢丝绳。 3.1.2钢丝绳直径的选择 钢丝绳的安全系数按下式计算： 式中整条钢丝绳的破短拉力（N）； fe钢丝绳的额定拉力； n卷扬机工作级别规定的最小安全系数； 机械手册查表得卷扬机的工作级别为A6,则选取安全系数n=5； Sp 300 kN 钢丝绳不应小于下式计算的最小值： nin =乐 =0.103630 = 23.769 式中S钢丝绳的最大工作拉力（kN） c钢丝绳的选取系数，经查表c=0.1036 机械手册查表得d=24（mm）,钢丝绳的抗拉强度为1570Mpa,使用双捻制金属丝 芯钢丝绳。 3. 2卷筒的设计 山于建筑卷扬机的卷筒系钢丝绳采用的是多层缠绕，因此它

30、所受的应力十分复 商丘匸学院木科毕业论文（设汁） 杂。卷筒是卷扬机很重要的零件，它对卷扬机操作的安全性和工作的可幕性非常重 要，因此应该合理地进行设计。 3.2.1卷筒的材料 山于考虑到卷筒材料具有良好的铸造性和焊接工艺性，且货源广泛，在本设计 中选取材料Q235。 3. 2. 2卷筒容绳尺寸计算 卷筒容绳尺寸参数意义及表示方法应符合国家标准规定。 a）卷筒节径D 卷筒节径D应满足下式 D Kcd式（2.2） 式中心筒绳直径比，由建筑卷扬机设计查表得匕=19 d钢丝绳直径（mm） 则 19x24 = 456取 D = 459” ）（）= ）-= 459 - 24 = 435 nun b）卷筒容

31、绳宽度色 卷筒容绳宽度色，一般可以由下式确定 0式（2.3） 式中D（）卷筒直径（mm） 则 DV+4J式（2.4） 式中Ds最外层钢丝绳直径，由下式确定Ds = （）+（2S -1“ S钢丝绳缠绕层数 则 Dk 603 + 96取 k = 700 d）缠绕层数S 式(2.5) 缠绕层数S按下式计算S 入二%二込 2d 式中加K为保证钢丝绳不越出端侧板外圆的的安全高度（mm） 计算得 W = 1.5 = 24 x 1.5 = 36mm .|（700 435 2x36n o . 则 SS/式(2.6) 式中的第i层，F = l,2,3,S 贝 IJ = 435 +(2-l)x 24 = 459”

32、 D2 = 435 +(4-l)x 24 = 483 nun D. = 435 +(6 - l)x 24 = 507 mm D4 = 435 +(8 l)x 24 = 53 nun 第i层钢丝绳长度为： L, =(Bz/J-l)Do+(2S,-l/xlO?式(2.7) 厶=兀(800/24-1)435 +(2-l)24x 103 =46.60/h L2 = ”(800/24 一 1)435 +(4-l)24x IO3 = 51.47/wn 厶=龙(80(y 24 -1)435 +(6- 1)24x10-3 = 56.35m L4 = (800/24 一 1)435 +(8 一 l)24x IO

33、3 = 61.22mm 卷筒容绳量为： L = Li +厶2 +右 L = 46.0 + 51.47 + 56.35 + 56.35 + 61.22 = 215/777/7 3. 2. 3卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算 1) 多层缠绕系数4$的确定 多层缠绕系数4$的理论计算 =1(1+几)1 _ (1+湄 式中S钢丝绳的缠绕层数 Etd 丘=如=18 d I EF J1 =s_r D(E 其中/钢丝绳的缠绕节距 5卷筒的壁片(mm) D()卷筒的直径(mm) d钢丝绳的直径(加加) E钢丝绳纵向弹性模量(Mpa) 式(2.8) t =001 = 0.24/72/77 )() = 435

34、nun (1 = 24 E = OOGpa 11 商丘工学院木科毕业论丈(设汁 E钢丝绳横向弹性模址(M/加)E = 600M/ E卷筒材料的弹性模量(Mpa)E = 120Gpa F钢丝绳的断面积(mm2) 则 = 1.55 2) 卷筒的厚度设计 卷筒厚度为式(2.9) 式中Fe 钢丝绳的额定拉力(7V) 建筑卷扬机设计查得183M/M 则恥 1.15 0.24x18300 式(2.10) 3) 卷筒壁的强度计算 be = As 豊 5 0 % =1.15 =171.43M/m c0.24x14 经强度计算较合适无需调整。 3. 3卷筒轴的设计 山于卷筒轴的可靠性对卷扬机的的安全，可靠性非常

35、重要，因此十分重视卷筒 轴的结构设计和强度，刚性计算。卷筒轴的结构，应力求简单，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；次外，对较长的轴 还需校核轴的刚度。 在卷筒轴的设计上轴的材料采用45钢，调质处理 山机械设计手册查得bB = 650 Mpa= 360Ma b_ = 300 Mpa= 650Mpa 已知钢丝绳的额定拉力为Fe=50kN,卷筒的直径D()= 435mm,钢丝绳的直径 d = 24mm,圆柱齿轮的分度圆直径/6 = 71 Omni 1) 作用力的讣算 齿轮圆周力: 50 x(435 + 24) 710 =34.9 伙N) 式(2.11) 齿轮径

36、向力：Fr = Ft tga = 34.9xr?20 = 12.7(kN) 将轴上的所有的作用力分解为垂直平面的力和水平平面的力，如图3-1所 示： 2) 垂直面支承反力及弯矩 (1)支反力： 3钢丝绳的选择和卷筒的设计 (866 + 60)F -50F Rl)v = =45.19伙 7V) 986 (866+60)FT0J 29.37(側 986 (2)弯矩： 图31卷筒心轴受力图 3）水平面支承反力及弯矩 支反力： 式（22） 式（23） Rdh 50Fr 98? =0.77 伙 N) 式(2.14) =11.93 伙 N) Mav =50/?cv=60 x(-29.37)=-1762 8

37、伙2 zn )商丘匸学院木科毕业论文（设汁） 弯矩计算: Mah = 50Z?cw=60 xll.93 = 715.8 伙 Nmm) M “ =5O7?D/= 60 x 0.77 = 46.2(kN mm) 4) 合成弯矩 Ma = yjM2Av+M2An = 7715.82x(-1762.8)2 = 1902.6伙 M 加) Mr = ylM2Bv+M2BH = a/46.22x2711.42 = 271 L刃施x2 7 .讪 yo.11) o.ixioo 则圆正后dB = 65mm，中间轴段d。= 65 + 5 = 70mm. 6）心轴疲劳强度计算 卷筒轴的疲劳强度,应该为钢丝绳的当量拉力

38、进行计算，既: Fd=KFe 式中Fd钢丝绳的当量拉力（N） Kd当量拉力系数，由建筑卷扬机设计查得心=1 耳=1x50 = 502 平均应力巧”和应力幅6=6=牛 乙 1x2711 .8 0.1x65 = 9875M/m 式(2.16) 6 = 6” =乌= 49.37M/M 疲劳强度计算安全系数： 300 几=K-= 2.126 s + 甲心 x 49.37 + 0.34 x 48.55 sap a 屮0.78x0.92 山机械手册查得K。 P 式(2.17) 80.4 rnrn 取 Jj =82/77/7? 勺值由机械手册查得03，取勺=82 初步取齿宽勺=川a =1x82 = 82”

39、4）校核计算 （1）确定中心距： q 巴牛.（1 + =耳 x （1 + 5.75）= 276.75加? 选取。=280 mm （2）圆周速度： 式（40） 7ttLnx85x960 冶“， v = .21 m/s 60 x100060 x1000 (3) 计算齿数5 Z2和模数切和螺旋角Q Zj = 22、9z2 =，Z =5.75x22 = 126 心 82 ” t m. = = = 4.1 可20 则由机械手册查得mn =4 /IIA9 u p = arccos=丄=1240 8(和估计值接近) nij 4.1 (4) 齿轮的传动的载荷汁算 工作载荷 式（41） 匚 2刁 2 x 216

40、670“加竝 Ei = L = 54170 N ；，%80 %= 1.88-3.2) + LI Zi 5). 1 1 式（42） COS/Jj = 1.88-3.2 + cosl240 8 =1.69 20 112) 齿向载荷分布系数KHf山机械设计手册查得取 /, 2 = A + B K”0I +ciof 式（43） = 1.17+06xW +0.61x10-3x32 = 1.481 载荷系数： K=KaKvKhKh0 4减速器和开式齿轮的设讣 = 1.5x1.2x1.29x1.481 = 3.44 重合度系：Z叭= 尽色=0.77 螺旋角系数： ZpX = JcosQ = Jcosl2.6

41、8 = 0.99 弹性系数N由机械设计手册查得Z严189.8A如 节点区域系数乙，由机械设计手册查得Z” =2.3 接触最小安全系数SH机械设计手册查得 = 1.05 接触寿命系数Z,v由机械设计手册查得Z;V1=1.18 ZN2 =1.31 % J= 6 八 imZw = 71（）-US = 798 Mpa 15 1.05 aH2= 6今皿2 = 5役31 = 723 咖 验算: =2.5x189.8x0.77x0.99 2x3.44x218850 5.75 + 1 822x 82 5.75 = 601 A2Mpa Ady一 =82x3； x 气厂%hV lx5 2224.43 d2 144

42、.3/77/77 取：2 = 145 nun 每值由机械手册查得02 13,取人=82 初步取齿宽勺=/ =1x145 =145曲 21 商丘匸学院木科毕业论文（设汁） 3)校核计算 (1)确定中心距： 4 (1 +x(l + 4.43)= 393.7min 2 2 选取：=395 nun （2）圆周速度： 60 x100060 x1000 4)计算齿数Z3,和模数和螺旋角02 z3 = 26、，j = i比=4.43x26 = 115.18 取為=115 则由机械手册查得=55 P = arccos敗=$_ = 12474“ （和估计值接近） 5）工作载荷 1.88-3. COS0 = L8

43、8-3-2（i+7T?lcosl2 47Y = 1-69 齿向载荷分布系数khp机械设计手册查得取 Kh2=A + B +cio-3z?3 4) = 1.17+0.16xl2+0.61xl0-3xl80 = 1.44 载荷系数: 重合度系: = 1.5x1.2x1.29x1.44 = 3.34 螺旋角系数: Z戸2 = Jcos02 = /cosl2 47 4 =0.99 弹性系数N由机械设计手册査得乙=189.8 节点区域系数Z”由机械设计手册查得Z =2.5 接触最小安全系数由机械设计手册查得5Hih = 1.05 接触寿命系数Zn由机械设计手册查得Za,.=1.18 接触寿命系数Zn山机

44、械设计手册査得ZAq=1.18 Z.V2 = 131 4减速器和开式齿轮的设讣 E .=平厶=斗护=798 Mpa d/ limIS 卜弘垂竺=叫13 = 723 mm s,亦1.05 验算: %=ZjZe ZjZp 罕 d 飞心b u crH1 = 2.5 x 189.8 x 0.88x 0.99 2x3.44x218850 4.43 + 1 1452x145 4.43 yH = 250z = Rby x 145.5 = 2.6 x 10 N.nun 3)平面支承反力及弯矩(见图4-1) 支反力： Raz = 2905x伦+1455x =磁？卫川.州 406 R S制动轮的光亮面面积; S3

45、制动轮总面积（被摩擦复面材料覆盖的面积不讣在内）（，）； Fe电动机负载持续率。 5其他零件的设计 %=砂菽厂臥巴)3%) 式中勺强迫对流散热系数(呀F)；勺=25.7严* V制动轮外圆周表面线速餐(%)； S4制动轮缘的内外圆柱表面积(也2)。 式(5.4) 2) 下降控制制动器每小时制动产生的热量 式中0当量载荷(N); H到制动停止时的载荷下降平均高度(也); n从载荷轴到制动轮轴的机械传动效率； z每小时下降控制制动次数。 3) 热平衡条件制动过程中产生的热量应小于制动轮散发的热量，即 %1JV=VV,+VV2+VV3式(5.5) 5. 2联轴器的设计 联轴器为机械式联轴器的简称，它主

46、要用来作为传动系的轴向联接，也可用作 回转件间的相互联接，是机械设备的重要部件，应用广泛。联轴器的种类很多，根 据不同的情况。 正确选用联轴器将会况对机械设备的良好工作状况及性能具有重要的影响。 5.2.1联轴器转矩的计算 联轴器的选用是根据负荷悄况，计算转矩轴端直径，工作转速及工作条件和环 境等因素进行考虑。联轴器的计算转矩公式： T = KT = K x9550- = K x!020 x-Tlt式(5.6) nn 式中Tc联轴器的计算转矩(N m)； T联轴器的理论转矩(Nm)； Tn联轴器的公称转矩(Nm)； Pw驱动功率伙W);仇=22k W PH驱动功率仗妙)； n联轴器的工作转速度

47、(min )； n = 960 (r/nin ) K联轴器的工作情况系数。K = 1 P22 Tc=KT = Kx 9550=1 x 9550 = 21 钩号612柄端结构为型式口，用与起重机械或轻小型起重设备； 钩号40-250柄端结构为型式口，用与起重机械： 钩号0.065柄断为年普通螺纹； 钩号6250柄端为梯形螺纹； 选取吊钩强度等级为M级，山表取得 材料Q235钢 机构工作级别M3 因起重量二额定拉力=50kN 故选取钩号为1的起重吊钩。 5. 3. 2滑轮组的设计 1）滑轮结构和材料 滑轮常装在固定心轴上，简单的滑轮常采用滑动轴承，LI前使用滑轮绝大多数 采用滚动轴承。 滑轮类型

48、实体滑轮 铸造滑轮 滑轮材料 Q235A、T150 QT450-10 ZG235-45 ZG270-500 用途 滑轮直径D 350mm 一般铸成幅板上带孔和筋 或铸成轮幅结构，承载 能力较大； 5其他零件的设计 ZG35Mn 焊接滑轮Q235A大型滑轮，滑轮直径 D 800 注:滑轮的轮毂与轴孔直径比一般为（1.5-1.8） :1; 2）滑轮直径的选用的系列和匹配 滑轮的名义直径为滑轮的槽底直径D,该值的大小与钢丝绳的疲劳强度有关，所 以不能选取太小,但选取时是按照钢丝绳中心处的计算直径D： 几严岛式（5.7） 式中d钢丝绳的直径（mm）; 与建筑卷扬机的工作级别和钢丝绳的结构有关的系数,其

49、值可 按表中取得，此处建筑卷扬机的工作级别为人，则位| =20; 故 D（）min = 20 x 24 = 480” 350 min 则选取铸造滑轮，材料选取ZG270-500： 3）滑轮组的种类 钢丝绳依次饶过若干定滑轮组成的装置称为滑轮组。 滑轮组按构成形式不同可分为单联滑轮和双联滑轮组，建筑卷扬机广泛采用带有导 向滑轮的单联滑轮组。 4）滑轮组的倍率 对于单联滑轮组，倍率a等于承载分支数Z,； 即& = ZnkN以及安装使用的卷扬机， 为确保钢丝绳的排列整齐，工作可靠，应设置排绳装置，即排绳器。排绳器主要山 离合器、转速调整箱、双向传动丝杠、支撑光杠、排绳器导辗等组成，排绳器的工 作过程

50、见P186 （建筑卷扬机设计指导书）所示。电机1的旋转运动经三级圆锥圆柱 齿轮减速器、联轴器、开式齿轮传动驱使卷筒传动。链轮7于卷筒固连在一起随之 转动，迫使排绳器导辗12往复直线运动进行均匀的排绳。爪型离合器在停车的情况 下，用来调节钢丝绳与卷筒的相对位置，可保证钢丝绳均匀的缠绕在卷筒上。 虽然，若使钢丝绳在卷筒上均匀缠绕，卷筒转一转时，钢丝绳应能移动一个缠 绕节距。因此必须保证卷筒与调整箱出轴（丝杠轴）之间具有正确的传动比，以使 传动导棍在双向丝杠走过的距离与钢丝绳实际的缠绕距离相匹配。建筑卷扬机系钢 丝绳多层缠绕，钢丝绳工作时被挤压，缠绕卷筒时排列的绳距与钢丝绳的直径应该 稍微大一点，在

51、设计排绳器时，其绳距绳=d + （O.2O.5X“），或略大一些。 双向丝杠总行程按下式计算： Lk =B-D式（5.9） 式中 B卷筒容绳宽度（mm） B= 1500mm d钢丝绳直径（mm） d=24mm 贝lj Lk =B- = 1500 - 24 = 1476mm 在确定此行程时应注意的问题是：当第S层钢丝绳缠绕到卷筒一端极限位置时, 山于第S层钢丝绳排列造成的斜角，使最后一个完整圈与卷筒端侧板间留有一个锲 形间隙。怎样钢丝绳不能爬到第S+1层，而当卷筒继续转过大约120 180时，方 能爬上S+1层，为此，需要驱动钢丝绳的装置在原位停留相应的时间。 6木卷扬机的使用与维修简介 6本卷

52、扬机的使用与维修简介 建筑卷扬机的正确使用和维护对于保证生产安全和机器使用寿命具有重要意 义。 6.1建筑卷扬机的安装和调试 建筑卷扬机在安装、拆卸和搬运时，不得过分倾斜，必须平稳地起动，不得发 生冲击和猛烈的震动。 建筑卷扬机在安装中可作为移动使用或固定使用。做移动使用的须将建筑卷扬 机固定在方枕木排上，并将木排与底座用钢索与地锚连接牢固，不能有松动现象。 固定使用的可用混凝土地基，用水平仪找好水准线，在灌注水泥时须预先留出截面 为AxB ( mm2 )的方孔，A, B尺寸及孔数视地脚螺栓定，当装好地脚螺栓后。再 将水泥注入孔中，待硬化后再缓慢均匀的旋紧螺母。地基孔深H可视当地土壤情况 决定

53、。 在建筑卷扬机安装后使用前要作好以下各项检查和调整工作。检查与观察轴承、 减速器箱内的齿轮啮合面是否清洁、清除赃物，润滑油应当充足，建筑卷扬机工作 应安全可靠，这主要取决与制动装置以及其他相关机件的正确动作，因此在使用前, 必须做好检查和调整工作；检查制动闸瓦与制动轮的接触面积应不小于总面积的 80%,松闸时制动闸瓦全部脱离制动，并保持一定的径向间隙，不同卷扬机的间隙 大小不一，按技术要求决定。制动器的调正应以连杆和调节螺钉来进行。 建筑卷扬机在开动使用前，应首先做好空载运转和空载运转工作，并满足下面 要求才能正常工作： 1) 制动器平稳安全可靠，动作正确灵活。 2) 各传动部分和润滑部分动

54、作灵活，无过大噪声和卡住现象。 3) 各联接部分没有松动现象。 6. 2建筑卷扬机的一般操作规程 1)建筑卷扬机操作应山经过训练并熟悉安全操作规程的工人来担任，并应负有以下责 任： (1) 操纵建筑卷扬机。 (2) 随时检查建筑卷扬机工作是否正确，周期有无故障，环境是否清洁。 (3) 随时检查卷扬机的润滑情况，并及时加油。 (4) 随时对建筑卷扬机维护，及时排除故障。 (5) 注意吊起的重量是否在额定拉力以内，否则不能工作。 (6) 必须注意制动装置的正确性。 (7) 遵守安全技术规程。 6木卷扬机的使用与维修简介 当电动机在额定载荷下运行，最大允许不平衡电压为5%,不平衡电流为10%, 此时

55、应注意电动机的旋转声音是否有异常，电刷和滑环间有无火花，注意电动机是 否发热不得超过允许值。 6. 4建筑卷扬机的安全技术 1）操作人员在工作中一定要严格遵守操作过程，做好交接工作，在工作时必须 要给周圉工作人员发出信号，不得靠近机器，操作人员离开机器时必须切断源。 2）建筑卷扬机在工作时，不许将任何物体靠近建筑卷扬机，或者落在建筑卷扬 机上。 3）建筑卷扬机在工作时严禁突然断电。 4）在重物下滑时，不许钢丝绳张力松弛，卷筒上留的钢丝绳至少在3圈以上。 5）起吊重物有较长时间不卸时，应使停止器合上。开车前应首先将停止器脱离 开。 6）在起重物下或起重物桅杆下不得站人，更不允许起吊载人。 7）如果带重物跑车时，不得用停止器，而只能用制动器逐渐加力制动。如果用 力过猛，就会使机器受损。 8）起动设备和电动机应接地，电器控制箱在操作时不许打开。 9）当发现机器有任何故障或损坏