电动葫芦设计说明书

合肥工业大学课程设计说明书设计题目：电动葫芦学生姓名：张蒙祺学号：专业班级：机械设计07-6指导教师：黄康赵小勇尤涛2011年1月22日纲要电动葫芦简称电葫芦,是一种轻小型起重设施。应用领域：提高、牵移、装卸重物，如各样大中型砼、钢构造及机械设施的安装和挪动，合用于建筑安装公司、厂矿的土木建筑工程及桥梁施工、电力、船舶、汽车制造、建筑、公路、桥梁、冶金、矿山、边坡地道、井道治理防备等基础建设工程的机械设施。重点词：起重机械电动葫芦Electrichoistisakindofsmallliftingequipment.Applicationareas:promotion,ledmoving,loadingandunloadingheavyobjects,suchasvarioussizedconcrete,steelandmechanicalequipmentinstallationandmobile,forconstructionandinstallationcompanies,factoriesandminesinthecivilconstructionandbridgeconstruction,electricity,shipbuilding,automobilemanufacturing,Buildings,roads,bridges,metallurgical,mining,slopetunnels,wellsandotherinfrastructureconstructionmanagementprotectionofmechanicalequipment.Keywords：LiftingMechanicalElectrichoist目录1前言错误!不决义书签。2设计任务书错误!不决义书签。3起升机构动力学计算错误!不决义书签。钢丝绳最大拉力错误!不决义书签。钢丝绳直径的计算与选择错误!不决义书签。卷筒构造及尺寸计算与选择错误!不决义书签。卷筒绳槽尺寸错误!不决义书签。卷筒直径错误!不决义书签。卷筒长度错误!不决义书签。卷筒厚度错误!不决义书签。卷筒转速错误!不决义书签。卷筒强度计算错误!不决义书签。电动机选择错误!不决义书签。电动机种类选择错误!不决义书签。电动机容量确实定及发热校核错误!不决义书签。4传动系统设计及计算错误!不决义书签。传动方案的制定及传动比计算错误!不决义书签。行星齿轮传动的齿数确立错误!不决义书签。传动比条件错误!不决义书签。通齐心条件错误!不决义书签。毗邻条件错误!不决义书签。装置条件错误!不决义书签。齿数确实定错误!不决义书签。5传动装置的承载能力和效率计算错误!不决义书签。行星齿轮传动的受力剖析错误!不决义书签。行星齿轮传动承载能力计算错误!不决义书签。按齿面接触强度计算小齿轮分度圆直径错误!不决义书签。按齿轮曲折强度计算齿轮模数错误!不决义书签。行星齿轮传动的效率计算错误!不决义书签。6运转机构的设计计算错误!不决义书签。运转机构方案设计错误!不决义书签。运转机构中车轮、轨道的选择错误!不决义书签。车轮错误!不决义书签。轨道错误!不决义书签。运转机构中电动机及制动器的选择错误!不决义书签。运转阻力的计算错误!不决义书签。运转机构驱动电动机的选择错误!不决义书签。运转机构中减速器装置的设计计算错误!不决义书签。构造形式错误!不决义书签。传动比分派错误!不决义书签。各轴运动学和动力学参数错误!不决义书签。传动部件的设计错误!不决义书签。7电动葫芦的电气控制错误!不决义书签。8参照文件错误!不决义书签。1前言电动葫芦是一种轻小型起重设施，拥有体积小，自重轻，操作简单，使用方便等特色，用于工矿公司，仓储码优等场所。起重量一般为～80吨，起高升度为3～30米。由电动机、传动机构和卷筒或链轮构成，分为钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。环链电动葫芦分为入口和国产两种；钢丝绳电动葫芦分CD1型、MD1型等。此文为CD1型电动葫芦设计说明书，总结记录了设计过程及参数校核等内容，供此后参照和学习。设计任务书设计参数：起重量起高升度起升速度运转速度跨距工作制度起升机构动力学计算

3t24mm/s30m/min12m中级，接电连续率JC25%~45%钢丝绳最大拉力——起重量3000kg；——系数，单联卷筒K=1；双联卷筒K=2；m——滑轮组倍率2；——滑轮组及导向滑轮的效率，关于转动轴承，取，关于滑动轴承，取为；[计算结论]钢丝绳直径的计算与选择由[1]表1-3得机构利用等级：;由[1]表1-4得名义载荷谱系数：=；由[1]表1-5得机构工作级别：；由[1]表1-11得选择系数：c=，安全系数：n=5；钢丝绳最小直径：由[1]表1-10取钢丝绳直径d=14mm，公称抗拉强度1770MPa，破断拉力；[计算结论]钢丝绳直径d=14mm卷筒构造及尺寸计算与选择卷筒绳槽尺寸由[1]表1-8取卷筒绳槽尺寸：R=8mm[计算结论]卷筒绳槽尺寸：R=8mm卷筒直径名义直径：h——与机构工作级别有关的系数，由[1]表1-9取：h=18；d——钢丝绳直径（mm）；得D=238mm，依据卷筒长度的需要，取卷筒直径D=400mm；卷绕直径：[计算结论]卷筒直径D=400mm卷筒长度卷筒分为单联卷筒和双联卷筒，单联卷筒只有一条螺旋槽，单联卷筒长度为：此中H——起高升度；；m——滑轮组倍率；——卷筒卷绕直径（mm）；n——附带安全圈数，取n=2；t——螺旋槽螺距由[1]表1-8得t=16mm；——固定绳尾所需长度；——卷筒两头空余部分长度[计算结论]卷筒长度=711mm；卷筒厚度=16mm[计算结论]卷筒厚度卷筒转速卷筒转速：式中：——卷筒转速（r/min）；——起升速度（m/s）；——卷筒的卷绕直径（mm）；m——滑轮组倍率[计算结论]卷筒转速卷筒强度计算卷筒壁主要承受压应力、扭转应力和曲折应力，而扭转应力往常很小，可以忽视不记。卷筒壁压应力的散布是不均匀的，内表面应力较高，当壁厚不大时。能够近似以为是均匀散布的。压应力依据下式计算：此中：——作用在筒壁上的压应力；——许用应力，由[2]得75MPa;A——应力减小系数；——钢丝绳最大拉力（N）；——卷筒厚度16mm；t——卷筒螺旋绳槽螺距16mm综上：曲折应力依据下式计算：式中：——曲折应力（MPa）；——弯矩（），关于单联卷筒，；——抗弯截面模量，综上可得：，[计算结论]曲折强度校核：安全电动机选择电动机种类选择电动葫芦常常在短时重复、屡次启动和逆转、过载及恶劣的环境下工作，所以要求电动机应拥有以下特色：在规定的工况下（短时重复的工作方式，必定的接电连续率），电动机发热不超出同意值；启动转矩倍数和最大转矩倍数大，以知足屡次启动和过载启动的要求；转子的转动惯量小，以缩短启动加快时间；机械构造强，密封性能好。综上所述，联合现有电机状况，采纳YEJ系列电磁制动电动机。电动机容量确实定及发热校核电动机容量确立的原则是在规定的工作方式下，电动机温升不超出允许值，保证有足够的启动转矩和过载能力。用于断续、周期性负荷的电动机，依据负荷性质分为断续周期性工作、带启动的断续周期性工作及带电制动的断续周期性工作三种工作方式。电动机的断续工作用接电连续率或称负载连续率JC值来表征，JC值表示在一个周期中负载（即通电）所连续的时间百分比。JC值分为15%、25%、40%、60%和100%。电动机容量计算过程以下：计算稳态均匀功率，初选电动机型号稳态均匀功率：式中：——起升机构电动机的稳态均匀功率；G——稳态负载均匀系数，由[1]表1-13取；——起升载荷（N）；——起升速度（m/s）；——机构总效率综上可得：初选电动机型号：YEJ132S1-（2，3000r/min）电动机过载校核起升机构电动机过载校核公式：式中：——基准接电连续率时的电动机额定功率（kW）；——起升载荷（N）；——起升速度（m/s）；——机构总效率——基准接电连续率时，电动机转矩匀速的过载倍数，取技术条件规定值或实质达到的值，；H——考虑电压降、最大转矩存在偏差等要素的系数，H=综上可得：[计算结论]取电动机：YEJ160M-6（，970r/min）电动机发热校核电动机所需的接电连续率：式中：——计算获得的稳态均匀功率（kW）；——基准工作方式下的电动机额定功率（kW）；t——一个工作循环的时间（s）；——一个工作循环中电动机实质工作时间（s）[计算结论]，知足发热条件计算静力矩，采纳制动器起升时作用在电动机轴上的转矩为：降落时作用在电动机轴上的转矩为：式中：——起升载荷（N）；——卷筒的卷绕直径（mm）；m——滑轮组倍率；i——总传动比，电动机额定转速和卷筒转速之比，i=69；——上涨机遇构总效率初定；——降落机遇构总效率初定综上可得：所采纳的制动器力矩一定大于由升起载荷产生的转矩，使升起载荷处于悬吊状态且有足够的安全裕度，制动器的制动力矩知足：式中：——制动器的制动力矩（）；——制动安全系数，由[1]表1-14得应采纳制动器为：传动系统设计及计算传动方案的制定及传动比计算常用行星轮系特色：型少齿差行星轮系齿轮传动传动比范围较大，构造紧凑，体积及重量小，但效率比NGW型低，且内啮合齿轮变位后径向力较大，使轴承径向载荷加大，合用于小功率或短期工作的状况；型行星齿轮传动传动比范围大，效率低，合用于短期工作。若行星架为从动件，当传动比达到某一数值后，机构发生自锁；NGWN型行星齿轮传动传动比范围大，构造紧凑，体积小，效率低于NGW型，工艺性差，合用于中小功率或短期工作的状况；NGW型行星齿轮传动效率高，体积小，重量轻，构造简单，制造方便，传达功率范围大，轴向尺寸小，可用于各样工作条件，但单级传动比范围较小。综上所述并联合设计任务的实质状况，采纳NGWN型行星齿轮传动作为传动方案。以下图：图4-1行星齿轮传动的齿数确立传动比条件此类行星齿轮传动能够当作由一个NGW型和一个NN型型芯齿轮传动串连而成，其运动简图如图4-1。此类行星齿轮传动的传动比可表示为：通齐心条件设a-c齿轮啮合副、c-b齿轮啮合副、d-e齿轮啮合副的实质中心距分别为，应保证：关于标准齿轮传动、高度变位齿轮传动和等啮合角的角度变位齿轮传动，若各对啮合副均为模数相等的直齿轮构成时，则：毗邻条件在设计行星齿轮传动时，为提高承载能力，减少机构尺寸，常均匀、对称地部署若干个行星轮。为使相邻两个行星轮不互相碰撞，一定保证他们齿顶之间在连心线方向有必定的空隙，往常最小空隙应大于模数之一半。设相邻两个行星轮中心之间的距离为L，行星轮的齿顶圆直径为，则邻接条件为：式中：——行星轮个数；——a-c啮合副的实质中心距；——行星轮的齿顶圆直径为装置条件内行星齿轮传动中，几个行星轮能均匀装入，并保证与中心轮正确啮合所具备的齿数关系即为装置条件。因为NGWN构造上可视为一个NGW型和一个NN型行星齿轮传动串连，往常取中心轮齿数或和为行星轮个数的整数倍。齿数确实定经配齿及验算传动比条件、齐心条件、毗邻条件和装置条件，得各齿轮齿数基本参数以下表：表4-1abcde齿数z2178292675传动装置的承载能力和效率计算行星齿轮传动的受力剖析内行星齿轮传动中，凡是与主轴线重合且直接承受外加转矩的构件，成为基本构件。作用在基本构件上的转矩T(Nm)、传达的功率P(kW)及旋转速度n(r/min)切合以下关系：[计算结论]行星齿轮传动承载能力计算按齿面接触强度计算小齿轮分度圆直径按齿面接触强度计算小齿轮分度圆直径：式中：——算式系数，对钢制直齿传动；——使用系数，对电动葫芦减速器传动齿轮，可取；——计算接触强度的行星轮间载荷不均匀系数。无均载机构时，值依据[1]图3-1查取；对太阳轮或内齿轮为可变柔性机构，可取，此中为[1]图3-1查得之值；当采纳齿轮联轴器浮动均载机构时，关于6级精度齿轮可取，关于7级精度齿轮可取，当太阳轮浮动时取小值，行星架浮动时取大值；采纳杠杆式联动均载机构时，取。综上所述，此处取。——计算齿轮副小齿轮的名义转矩（）；u——齿数比，，z1为计算齿轮副的小齿轮齿数，z2为大齿轮齿数；——小齿轮齿宽系数，依据[1]表3-2得;——行星轮个数；——综合系数。当行星轮个数小于等于3时，可取；当行星轮个数大于3时，可取。对高精度齿轮或硬齿面齿轮或采纳有利于齿向载荷散布的举措，可取小值。综上，此处取；——电动葫芦动力系数。对高速级齿轮取；对低速级齿轮取。故此处取；——试验齿轮的接触疲惫极限综上所述，关于齿轮a与齿轮c的啮合，可计算得：[计算结论]按齿轮曲折强度计算齿轮模数按齿轮曲折强度计算齿轮模数：式中：——算式系数。对钢制直齿传动，斜齿传动；——计算齿轮曲折强度的行星轮间载荷不均匀系数，可取，此中见式(3-2)；——综合系数。当行星轮数小于等于3时，可取，当行星轮数大于3时，可取.对高精度齿轮或采纳有益于齿向载荷分布的举措，可取小值；——小齿轮齿数；——载荷作用于齿顶时小齿轮的齿形系数，依据GB/T3480-1983可得；——试验齿轮的曲折疲惫极限综上，关于齿轮a与齿轮c的啮合，模数[计算结论]行星齿轮传动的效率计算行星齿轮传动的功率损失主要包含：齿轮啮合副的摩擦损失、轴承中的摩擦损失、润滑油飞溅和搅动的液力损失、均载机构或输出机构的摩擦损失，故行星齿轮传动总效率为：式中：——齿轮啮合效率。依据[1]表3-5可得；——轴承效率。一般比齿轮啮合效率大得多，能够忽视不计；——考虑液力损失的效率，一般在电动葫芦行星传动中因搅油速度较低，液力损失亦不予考虑；——均载机构或N型传动输出机构的效率，当前还没有正确的计算方法，必需时以实验测定。一般大于齿轮啮合效率。综上可知，行星齿轮传动总效率主要取决于齿轮啮合效率。在NGWN型传动中，齿轮啮合效率为：运转机构的设计计算运转机构方案设计运转机构是电动葫芦的重要构成部分，它用于实现电动葫芦的水平运动，运转机构主要有牵引式和自行式两种。牵引式由装在运转部分之外的驱动装置驱动，通常由钢丝绳牵引；自行式运转机构的所有装置则装在运转部分上，制造简单，部件少，拆装方便而宽泛应用。电动葫芦的运转机构多为自行式，自行式运转机构一般由装在小车上的电动机、制动器、减速装置、车轮和轨道构成。电动机经过减速装置驱动车轮转动，依赖主动轮和轨道之间的摩擦力，使电动葫芦挪动，制动器用来停住电动葫芦。电动葫芦小车的驱动方式有单边驱动、双边驱动和全轮驱动三种。单边驱动构造简单，制造、安装方便，应用宽泛。综上所述，此处选用自行式、单边驱动的运转机构。运转机构中车轮、轨道的选择车轮车轮的资料运转机构的车轮多用铸钢制造，一般使用ZG35。为了提高车轮的承载能力与使用寿命，车轮踏面进行热办理。车轮的计算电动葫芦车轮的计算轮压一般由起升载荷、自重载荷及其冲压载荷构成。依据经验，车轮踏面疲惫计算轮压为：式中：——车轮踏面疲惫计算轮压（N）；——设施正常工作时的最大轮压：；——设施正常工作时的最小轮压：综上可得：[计算结论]按线接触校核接触疲惫强度：式中：

——与资料有关的许用线接触应力常数（

MPa），钢制车轮

值依据[1]表4-4选用；D——车轮直径，依据

[1]表

4-3取

D=134mm；l——车轮与轨道有效接触长度，依据[1]表4-3取——转速系数，依据[1]表4-5选用：=；

l=30mm；——工作级别系数，依据

[1]表

4-6选用：综上可得，

，故知足使用要求[计算结论

]线接触校核接触疲惫强度

:安全轨道电动葫芦运转机构的支撑轨道采纳热轧一般工字钢（GB/T706-1988），计算选择过程以下刚度条件支撑轨道的刚度条件依据下式计算：式中：——起升载荷30000N；——电动葫芦自重载荷3500N；——轨道两头跨距，依据设计任务书，；——弹性模量20200MPa；——轨迹跨中截面对水平形心轴惯性矩（）综上可得，，由[1]附表F12初选36C热轧一般工字钢，。[计算结论]强度条件曲折应力依据下式计算：式中：——轨道中截面上的曲折应力（MPa）；——起升载荷30000N；——电动葫芦自重载荷3500N；——轨道单位长度自重，由[1]附表F12查的q=41N/mm；——轨道两头跨距，依据设计任务书，；——轨道下表面至截面水平形心轴的距离180mm；——起升载荷动载系数，取；——运转冲击系数，由[1]表4-8得；——轨迹跨中截面对水平形心轴惯性矩（）综上可得，[计算结论]曲折应力运转机构中电动机及制动器的选择运转阻力的计算有轨运转机构的阻力由三部分构成：摩擦阻力、风阻力和坡度阻力。关于跨度不大、工作于室内的电动葫芦而言，其运转阻力主要为摩擦阻力，包含：车轮轴承中的摩擦阻力、车轮踏面上的转动摩擦阻力，以及车轮轮缘与轨道之间的附加摩擦阻力。车轮轴承摩擦阻力：式中：——车轮计算轮压，26500N；——车轮直径，134mm；——车轮轴承摩擦圆直径；——摩擦系数车轮踏面摩擦阻力：式中：——转动摩擦系数运转阻力总的运转阻力为车轮轴承中的摩擦阻力、车轮踏面上的转动摩擦阻力，以及车轮轮缘与轨道之间的附带摩擦阻力之和，因为车轮轮缘与轨道之间的附带摩擦阻力是一个随机变量（跟着起重机的构造形式和制造质量不一样改动很大），在一般计算顶用一个附带系数进行简化办理。故总的运转阻力为：式中：——运转阻力（N）；——车轮计算轮压，26500N；——复合摩擦系数，（转动轴承）或（滑动轴承）；——附带阻力系数，单边驱动时综上可得，[计算结论]运转阻力运转机构驱动电动机的选择电动机容量初选计算出战胜阻力所需的静工作功率：式中：——电动机的静工作功率（kW）；——运转阻力，318N；——运转速度，30m/