液壓絞車設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計10張CAD圖紙+帶開題報告+外文翻譯】-jxsj47

液壓絞車設(shè)計

摘  要

起重設(shè)備中最重要的設(shè)備為絞車，而其機(jī)械運(yùn)動是其機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，絞車的驅(qū)動方式有許多種，而此次設(shè)計為液壓驅(qū)動絞車，其機(jī)械運(yùn)動是原動機(jī)提供動力帶動液壓泵，后在執(zhí)行構(gòu)件中注入工作液，將機(jī)構(gòu)運(yùn)作，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中注入工作液，控制其注入流量的大小來控制機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。至今液壓絞車在生活中廣泛應(yīng)用。

此次設(shè)計詳細(xì)的分析液壓絞車的工作原理，結(jié)合實際情況分析絞車的工作環(huán)境與特點(diǎn)，進(jìn)行詳細(xì)的對比分析后，設(shè)計了完整的液壓絞車機(jī)構(gòu)，設(shè)計并選擇了構(gòu)成機(jī)構(gòu)的各個零部件。此次液壓絞車的設(shè)計，其主要機(jī)構(gòu)為液壓馬達(dá)，在軸上布置平衡閥、離合器、制動器、卷筒等零部件，在外側(cè)布置機(jī)架等。其機(jī)械構(gòu)造具有許多優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi)部構(gòu)造緊湊，外部體積小，其機(jī)器重量輕，在工作過程中安全性能好，穩(wěn)定性高，工作過程中產(chǎn)生噪音小，啟動時獲取的扭矩大，工作安全可靠，其機(jī)構(gòu)在升降過程中運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，當(dāng)絞車在離合器的作用下，可以實現(xiàn)可控的加速減速下降，此應(yīng)用在生活中較為普遍。

本文設(shè)計了一個結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、適合于多種起重情況的液壓絞車，提升時扭矩大、可提升物體重量重、方便易操作等，具有一定實際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞  起重設(shè)備；液壓驅(qū)動；液壓馬達(dá)；無極調(diào)速

Hydraulic winch design

Abstract

The most important heavy equipment for the winch, and the mechanical movement is a necessary condition of its institutions, there are many kinds of drive winch, and the design for the hydraulic winch, the mechanical movement is the original motive power to drive the hydraulic pump, after injection into the component in the implementation of the work, the mechanism of operation up into the working fluid in the actuator, control the injection rate to control the size of the operation speed. Hydraulic winches have been widely used in our lives so far.

The working principle of the design and analysis of hydraulic winch in detail, combined with the actual situation of the work environment and the characteristics of the winch, analyzed in detail, the design of the hydraulic winch mechanism complete, design and selection of various parts of a mechanism. The hydraulic winch design, the main body for the hydraulic motor, in the axis of balancing valve, clutch, brake, drum and other parts, in the outer layout of the rack, etc.. The mechanical structure has many advantages, its internal structure is compact, the external volume is small, the weight is light, in the working process of good safety performance, high stability, low noise generated in the work process, the startup torque, safe and reliable work, the machine runs smoothly in the lifting process, when the winch in the clutch under the effect of acceleration can be controlled down, this is commonly used in life.

In this paper, a hydraulic winch with simple structure, easy to use and suitable for various lifting conditions is designed. It has high torque, heavy weight, convenient operation and so on. It has some practical application value.

Keywords  Lifting equipment,Hydraulic drive,Hydraulic motor,Stepless speed regulation

目  錄

摘要 I

Abstract II

第1章 緒論 1

1.1 課題研究背景及研究的優(yōu)點(diǎn) 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究課題的優(yōu)點(diǎn) 1

1.2 液壓絞車國內(nèi)外研究近況分析 2

1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 2

1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2

1.3 研究的主要內(nèi)容和方法 3

1.4 液壓傳動系統(tǒng)概念 3

1.4.1 傳動類型及液壓傳動的定義 3

1.4.2 液壓系統(tǒng)的組成部分 4

1.4.3 液壓系統(tǒng)的類型 4

1.4.4 液壓技術(shù)的特點(diǎn) 4

1.5 絞車的簡介 5

1.6 擬定絞車液壓系統(tǒng)圖 6

第2章 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計 7

2.1 常見卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析 7

2.1.1 非液壓式卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案的對比 7

2.1.2 設(shè)計減速器輸出軸與卷筒軸連接方法 9

2.1.3 液壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的分類 9

2.2 本設(shè)計所采用的方案 12

2.3 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計時注意的事項 12

2.4 本章小結(jié) 13

第3章 設(shè)計卷揚(yáng)機(jī)卷筒和選取鋼絲繩 14

3.1 卷揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計 14

3.1.1 卷揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類、特點(diǎn) 14

3.1.2 卷筒設(shè)計計算 14

3.2 鋼絲繩的選擇 17

3.3 本章小結(jié) 18

第4章 液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇 19

4.1 液壓馬達(dá)的選用與驗算 19

4.1.1 液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn) 19

4.1.2 液壓馬達(dá)的選用 19

4.1.3 馬達(dá)的驗算 19

4.2 平衡閥的計算與選用 21

4.2.1 平衡閥的功能簡介 21

4.3 平衡閥的選用 22

4.4 本章小結(jié) 23

第5章 絞車關(guān)鍵零部件設(shè)計 24

5.1 制動器的設(shè)計與選用 24

5.1.1 制動器的設(shè)計計算 24

5.1.2 制動盤的設(shè)計選用 24

5.1.3 制動盤有效摩擦直徑計算 25

5.1.4 全盤式制動器設(shè)計計算 25

5.2 離合器的設(shè)計與選用 26

5.2.1 圓盤離合器的詳細(xì)參數(shù)計算 27

5.2.2 圓盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系 28

5.2.3 摩擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩 29

5.2.4 圓盤摩擦式離合器壓力的計算 30

5.3 軸的設(shè)計 30

5.3.1 軸的工作能力計算 30

5.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 33

5.3.3 計算軸的各段直徑和長度 34

5.4 本章小結(jié) 34

結(jié)論 35

致謝 36

參考文獻(xiàn) 37

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底板墊板A3.dwg

支撐板A2.dwg

支架A1.dwg

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液壓原理圖A3.dwg

液壓絞車裝配圖A0.dwg

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液壓絞車設(shè)計開題報告.doc

零件圖卷筒A1.dwg

零件圖卷筒支撐A2.dwg

零件圖卷筒筒身A1.dwg

零件圖端蓋A2.dwg

零件圖軸A1.dwg

哈 爾 濱 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目： 液壓絞車 設(shè)計 院、 系： 榮 成學(xué)院 機(jī)械工程系 姓 名： 任佰強(qiáng) 指導(dǎo)教師： 趙金濤 系 主 任： 杜野 2017 年 6 月 23 日 哈爾濱理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 開 題 報 告 學(xué)生姓名 任佰強(qiáng) 學(xué) 號 1330060317 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 機(jī)械 13 指導(dǎo)教師 趙金濤 2017 年 3 月 17 日 課題題目及來源： 題目： 液壓絞車設(shè)計 題目來源： 自擬 課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 絞車是起重設(shè)備中的重要組成部分，起重設(shè)備則是機(jī)械傳輸必備的，絞車的驅(qū)動方式有三種，分別為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動、電動機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動，需依靠傳動環(huán)節(jié)的離合實現(xiàn)起動和換向，所以內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動方式調(diào)速困難，操縱麻煩。電動機(jī)驅(qū)動是絞車的主要驅(qū)動方式，直流電動機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)的工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。液壓驅(qū)動的絞車，有原動機(jī) 帶動液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動作，通過控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實現(xiàn)調(diào)速。因此液壓驅(qū)動可以實現(xiàn)大范圍的無極調(diào)速，并且結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過載保護(hù)性能好，傳動比大。液壓驅(qū)動方式的缺點(diǎn)是液壓傳動元件的制造精度要求高，液體容易泄露。目前液壓驅(qū)動在絞車中應(yīng)用廣泛。 通過該課題的研究和設(shè)計鞏固所學(xué)有關(guān)專業(yè)的理論知識，掌握產(chǎn)品開發(fā)一般的過程，這次設(shè)計師將自己所學(xué)的專業(yè)知識的綜合運(yùn)用，對液壓絞車進(jìn)行設(shè)計，通過該設(shè)計可以加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域及學(xué)科知識的運(yùn)用，可以用到液壓與氣壓傳動，機(jī)械設(shè)計 ，材料力學(xué)等所學(xué)的課程，加強(qiáng)自己的實踐能力。在設(shè)計過程中可以通過檢索和查閱資料來豐富自己的知識，增強(qiáng)動手能力，為將來的工作做好準(zhǔn)備。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 第一次世界大戰(zhàn) (1914液壓傳動廣泛應(yīng)用，特別是 1920 年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 實際初的 20 年間，才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。 1925 年維克斯（ 明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定基礎(chǔ)。 20 世紀(jì)初康斯坦丁·尼克斯(G· 能量波動傳遞所進(jìn)行的理 論及實際研究 ;1910 年對液力傳動 (液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等 )方面的貢獻(xiàn) ,使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn) (1941間 ,在美國機(jī)床中有 30%應(yīng)用了液壓傳動。日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 ,日本迅速發(fā)展液壓傳動 ,1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。近 20～ 30 年間 ,日本液壓傳動發(fā)展之快 ,居世界領(lǐng)先地位。根據(jù)海外新聞媒體報道日本流體動力工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計顯示 ,2000 年日本空壓機(jī)器的出貨金額為 比前年增長 連續(xù)兩年呈現(xiàn)增長勢頭。油壓機(jī)器 的出貨金額為 日元 ,增加 是四年來首次出現(xiàn)增長。國外液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢目前液壓工業(yè)已成為全球性的工業(yè) ,從上個世紀(jì)60 年代以來 ,我國液壓技術(shù)在各個工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。近 20 年來 ,隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展 ,液壓傳動技術(shù)在各個工業(yè)領(lǐng)域面臨電氣傳動技術(shù)的強(qiáng)勁挑戰(zhàn) ,液壓技術(shù)已經(jīng)開始了新一輪的技術(shù)發(fā)展。液壓技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一 ,世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。世界液壓元件的總銷售額為 350 億美元。據(jù)統(tǒng)計 ,世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占產(chǎn)值的 2%～ 而我 國只占 1%左右 ,這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低。臺 18500 噸自由鍛造油壓機(jī)在位于洛陽市的中信重工開始進(jìn)行制造 ,該項目是德國一家公司設(shè)計并和中信重工聯(lián)合制造。這臺自由鍛造油壓機(jī)是目前世界最大的油壓鍛造裝備 ,將于今年上半年投入使用。因此 ,在高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)市場下努力擴(kuò)大液壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 ,將有廣闊的發(fā)展前景。第二次世界大戰(zhàn)期間 ,由于軍事工業(yè)迫切需要反應(yīng)快、精度高的自動控制系統(tǒng) ,因而出現(xiàn)了液壓伺服控制系統(tǒng)。從 60 年代起 ,由于原子能、空間技術(shù)、大型船艦及電子技術(shù)的發(fā)展 ,不斷地對液壓技術(shù)提出 新的要求 ,從民用到國防 ,由一般的傳動到精確度很高的控制系統(tǒng) ,這種技術(shù)得到更加廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。在國防工業(yè)中 :海、陸、空各種戰(zhàn)備武器均采用液壓傳動與控制。如飛機(jī)、坦克、艦艇、雷達(dá)、火炮、導(dǎo)彈及火箭等。在民用工業(yè)中 :有 機(jī)床 工業(yè)、冶金工業(yè)、 工程機(jī)械 、農(nóng)業(yè)方面 ,汽車工業(yè)、輕紡工業(yè)、船舶工業(yè)。另外 ,近幾年又出現(xiàn)了太陽跟蹤 系統(tǒng)、海浪模擬裝置、飛機(jī)駕駛模擬、船舶駕駛模擬器、地震再 現(xiàn)、火箭助飛發(fā)射裝置、宇航環(huán)境模擬、高層建筑防震系統(tǒng)及緊急剎車裝置等 ,均采用了液壓技術(shù)。 液壓傳動有許多突出優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械，壓力機(jī)械、機(jī)床等，行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等，鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置等，土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、核電廠等，船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門等。由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高新技術(shù)成果，如自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)、摩擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及 新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，液壓的技術(shù)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。液壓絞車技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)，其中液壓絞車的主要發(fā)展趨勢將集中在這幾個方面：向標(biāo)準(zhǔn)化系列化發(fā)展；向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊發(fā)展；向高效節(jié)能方向發(fā)展；向壽命長低噪聲發(fā)展；向一機(jī)多能、通用化大功率方向發(fā)展。 社會需求永遠(yuǎn)是推動技術(shù)發(fā)展的動力，降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，機(jī)電一體化，高可靠性等是液壓 技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。 由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面 ,已經(jīng)比較成熟 ,目前國內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面 ,也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗 ;機(jī)電液一體化 ,以充分合理利用機(jī)械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個液壓系統(tǒng)的完善 ;自動化、智能化 ,實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整 ,具有故障預(yù)處理功能 ;液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化 ,以有效防止泄露和污染等四個方面。作為液壓機(jī)兩大組成部分的主機(jī)和液壓系統(tǒng) ,由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟 ,國內(nèi)外機(jī)型無較大差距 ,主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的 工藝使機(jī)器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動方面 ,有較明顯改善。 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法： 研究的主要內(nèi)容： 本次畢業(yè)設(shè)計的課題為液壓絞車設(shè)計，對液壓絞車的工作原理、工作環(huán)境和工作特點(diǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合實際，對液壓絞車整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，對組成的各元件進(jìn)行選型、計算和校對。絞車在結(jié)構(gòu)上要求具有緊湊、體積小、重量輕、外形美觀等特點(diǎn)，在性能上，則需具有安全性好、效率高、啟動扭矩大、低速穩(wěn)定性好、噪音低、操作可靠等特點(diǎn)。 在整個設(shè)計過程中，首先根據(jù)液壓絞車具體的工況和要求進(jìn)行分析，其次對其進(jìn)行總體設(shè)計，再進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，編造出產(chǎn)品有總裝圖及零件工程圖，最后編制出設(shè)計說明書，再完成所有設(shè)計工作。在設(shè)計過程中最關(guān)鍵的一步就是對液壓系統(tǒng)的設(shè)計，在整理將根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)對該系統(tǒng)進(jìn)行整體方案設(shè)計，對其功能和工作原理進(jìn)行分析，初步確定系統(tǒng)各基本結(jié)構(gòu)及主要原件，按照所給機(jī)構(gòu)性能參數(shù)和液壓性能參數(shù)進(jìn)行元件的選擇計算，通過對液壓絞車的系統(tǒng)性能的驗算和校對，設(shè)計出滿足該生產(chǎn)要求的液壓絞車。 研究方法、步驟： 閱并收集相關(guān)資料完成開題報告。 真思考課 題，并記錄對課題研究有用的相關(guān)知識點(diǎn)，然后歸納總結(jié)。 過老師的指導(dǎo)，編寫開題報告，確定自己在設(shè)計中的思路、步驟、關(guān)鍵點(diǎn)。 步驟： 合液壓絞車的特點(diǎn)，對液壓元件進(jìn)行選擇。 回路的組成原理和性能進(jìn)行分析。 對各種類型的主要原件進(jìn)行設(shè)計計算，并查找相關(guān)設(shè)計手冊確定主要參數(shù)，并且對其進(jìn)行選擇。 中包括系統(tǒng)各回路功率計算，各回路性能驗算以 及對整個系統(tǒng)的發(fā)熱進(jìn)行驗算。 據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，使 計軟件，繪制出重要零部件圖并完成裝配圖的繪制，最后按照指導(dǎo)老師的要求，正確完成說明書和圖紙。 寫出說明書，整理譯文。 在液壓機(jī)設(shè)計過程中 ,我們需要解決的問題有如下幾點(diǎn) : (1)分析壓制工藝過程對設(shè)計機(jī)器的要求 ,確定主要技術(shù)規(guī)格和動作線圖。 (2)總體設(shè)計方案的確定。 (3)主要零部件強(qiáng)度和剛度計算。 (4)液壓系統(tǒng)設(shè)計。 (5)集成塊設(shè)計。 (6)整體校驗 ,確定方案 解決步驟大致如下 :(1)明確工作要求 ,對工作件有明確認(rèn)識 ,進(jìn)行工況分析。 (2)查閱相關(guān)資料 ,在網(wǎng)上了解相關(guān)新聞。 (3)請教導(dǎo)師 ,并及時報告進(jìn)程。 (4)在相關(guān)工廠進(jìn)行參觀實習(xí)以研究實例。 由于設(shè)計工作量較大，設(shè)計中要用到網(wǎng)上的資料和現(xiàn)實中的書籍，以及學(xué)校圖書館中的資料，需要搜索大量資料以備解決設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題，目前，學(xué)校圖書館收藏了許多有關(guān)方面的書籍，網(wǎng)絡(luò)上也可以在一些液壓設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、液壓元件的選擇中搜索出，通過大學(xué)四年的相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)及生產(chǎn)實習(xí)，具備 一定的設(shè)計能力，在學(xué)習(xí)相關(guān)課程時，掌握了一些基本的設(shè)計概念，在老師的指導(dǎo)及同學(xué)的相互討論中完成設(shè)計，通過自己對相關(guān)資料的收集，已具有一定的資料來幫助完成本次設(shè)計。 課題研究所需的參考文獻(xiàn)： 機(jī)械設(shè)計手冊》 北京：化學(xué)出版社， 2004 和謙，王金諾，《包起凡主編》 北京：中國鐵道出版社， 1997 自光，賀尚紅主編，《現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與夜里系統(tǒng)》 北京：人民交通出版社， 2001 現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用 220 例》 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2009 液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計》 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2005 液壓控制系統(tǒng)及設(shè)計》 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2006 液壓元件與系統(tǒng)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005 液壓控制系統(tǒng)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》 北京，機(jī)械工業(yè)出版社 液壓系統(tǒng)設(shè)計原器件選型手冊》 北京，機(jī)械工業(yè)出版社 液壓系統(tǒng)設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社， 2004 車載絞車滾筒的改進(jìn)設(shè)置》 機(jī)械工業(yè)出版社， 2004 機(jī)械設(shè)計手冊Ⅰ [S]． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1991． 9 液壓系統(tǒng)的故障分析和判斷》黑河科技， 2003 液壓絞車》煤炭工業(yè)出版社， 1989 液壓安全絞車調(diào)速性能影響因素》礦業(yè)安全與環(huán)保， 1998 壓技術(shù)應(yīng)用》礦山機(jī)械， 1999 白景忠 、 馬先貴 ， 《 機(jī)械零件設(shè)計手冊續(xù)篇液壓傳動與氣壓傳動 》 冶金工業(yè)出版社 ,1979 指導(dǎo)教師審查意見： 指導(dǎo)教師簽字： 20 年 月 日 指導(dǎo)委員會意見審核意見： 組長簽字： 20 年 月 日 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 壓絞車 設(shè)計 摘 要 起重設(shè)備中最重要的設(shè)備為絞車，而其機(jī)械運(yùn)動是其機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，絞車的驅(qū)動方式有許多種，而此次設(shè)計為液壓驅(qū)動絞車，其機(jī)械運(yùn)動是原動機(jī)提供動力帶動液壓泵，后在執(zhí)行構(gòu)件中注入工作液，將機(jī)構(gòu)運(yùn)作，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中注入工作液，控制其注入流量的大小來控制機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。至今液壓絞車在生活中廣泛應(yīng)用。 此次設(shè)計詳細(xì)的分析 液壓絞車 的 工作原理 ，結(jié)合實際情況分析絞車的工作 環(huán)境與 特點(diǎn)， 進(jìn)行詳細(xì)的對比分析后 ， 設(shè)計了完整的液壓絞車機(jī)構(gòu) ，設(shè)計并選擇了構(gòu)成機(jī)構(gòu)的各個零部件 。 此次液壓絞車的設(shè)計，其主要機(jī)構(gòu)為 液壓馬達(dá) ， 在軸上布置 平衡閥 、 離合器、制動器、 卷筒 等零部件，在外側(cè)布置 機(jī)架等 。 其機(jī)械構(gòu)造具有許多優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi)部構(gòu)造緊湊，外部 體積小 ，其機(jī)器 重量輕， 在工作過程中安全性能好，穩(wěn)定性高，工作過程中產(chǎn)生噪音小，啟動時獲取的扭矩大，工作安全可靠，其機(jī)構(gòu)在升降過程中運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) ， 當(dāng)絞車在離合器的作用下，可以實現(xiàn)可控的加速減速下降，此應(yīng)用在生活中較為普遍 。 本文設(shè)計了一個 結(jié)構(gòu)簡單、 使用方便 、適合于 多種起重情況的液壓絞車，提升時扭矩大、可提升物體重量重、方便易操作等，具有一定實際應(yīng)用價值。 關(guān)鍵詞 起重設(shè)備 ； 液壓驅(qū)動 ； 液壓馬達(dá) ； 無極調(diào)速 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 he is a of of is to in of of up in to of in so of of in of of in of of of a in of in of is is is in of in in in of be is in In a to is It so It 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 錄 摘要 ........................................................... I ............................................................................................................... 1 章 緒論 ......................................................................................................... 1 題研究背景及研究 的優(yōu)點(diǎn) .................................................................... 1 究背景 ............................................................................................. 1 究 課題的優(yōu)點(diǎn) ................................................................................. 1 壓絞車 國內(nèi)外研究 近況 分析 ................................................................ 2 外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 2 內(nèi)研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 2 究的主要內(nèi)容和方法 ............................................................................ 3 壓傳動系統(tǒng)概念 .................................................................................... 3 動類型及液壓傳動的定義 ............................................................. 3 壓系統(tǒng)的組成部分 ......................................................................... 4 壓系統(tǒng)的類型 ................................................................................. 4 壓技術(shù)的特點(diǎn) ................................................................................. 4 車的簡介 ................................................................................................ 5 定絞車液壓系統(tǒng)圖 ................................................................................ 6 第 2 章 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計 ............................................................................. 7 見卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析 ................................................................ 7 液壓式卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 的對比 ......................................................... 7 計 減速器輸出軸 與 卷筒軸連接 方法 ............................................. 9 壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的分類 ......................................................................... 9 設(shè)計所采用的方案 .............................................................................. 12 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 時 注意 的事項 .......................................................... 12 章小結(jié) .................................................................................................. 13 第 3 章 設(shè)計卷揚(yáng)機(jī)卷筒 和選取鋼絲繩 ........................................................... 14 揚(yáng) 機(jī)卷筒的設(shè)計 .................................................................................. 14 揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類 、 特點(diǎn) ........................................................... 14 筒設(shè)計計算 ................................................................................... 14 絲繩的選擇 .......................................................................................... 17 章小結(jié) .................................................................................................. 18 第 4 章 液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇 ................................................................... 19 壓馬達(dá)的選用與驗算 .......................................................................... 19 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn) ................................................................... 19 壓馬達(dá)的選用 ............................................................................... 19 達(dá)的驗算 ....................................................................................... 19 衡閥的計算與選用 .............................................................................. 21 衡閥的功能簡介 ........................................................................... 21 衡閥的選用 .......................................................................................... 22 章小結(jié) .................................................................................................. 23 第 5 章 絞車關(guān)鍵零部件設(shè)計 ........................................................................... 24 動器的設(shè)計與選用 .............................................................................. 24 動器的設(shè)計計算 ........................................................................... 24 動盤的設(shè)計選用 ........................................................................... 24 動盤有效摩擦直徑計算 ............................................................... 25 盤式制動器設(shè)計計算 ................................................................... 25 合器的設(shè)計與選用 .............................................................................. 26 盤離合器 的詳細(xì) 參數(shù)計算 ........................................................... 27 盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系 ........................................................... 27 擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩 ............................................................... 29 盤摩擦 式 離合器壓力 的 計算 ....................................................... 30 的設(shè)計 .................................................................................................. 30 的工作能力計算 ........................................................................... 30 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................... 33 算 軸的各段直徑和長度 ............................................................... 34 章小結(jié) .................................................................................................. 34 結(jié)論 ..................................................................................................................... 35 致謝 ..................................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 37 附錄 A ................................................................................................................. 38 附錄 B ................................................................................................................. 44 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1章 緒論 題研究背景及研究 的優(yōu)點(diǎn) 究背景 絞車是起重設(shè)備中的重要構(gòu)成設(shè)備，起重設(shè)備則是機(jī)器傳輸中必備的，驅(qū)動絞車的方法有三種，即液壓、內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)驅(qū)動。因為內(nèi)燃機(jī)在工作中馬達(dá)只能按順序工作，不可逆轉(zhuǎn)，必須空載啟動 ，所以其起動和換向必須依賴傳動設(shè)備的離合，因此內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動調(diào)速麻煩，操作困難。絞車應(yīng)用最廣泛的形式為電動機(jī)驅(qū)動，因為直流電動機(jī)的機(jī)械特征能配合升降機(jī)構(gòu)的工作特性，可實現(xiàn)大范圍調(diào)速，但直流電源的獲取比較麻煩。而液壓絞車，液壓泵依據(jù)原動機(jī)工作的帶動，使工作液注入執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，使其運(yùn)作，經(jīng)過控制進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)液體的流量，來調(diào)節(jié)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度。所以液壓驅(qū)動可以實現(xiàn)無極調(diào)速，而且零部件之間緊密結(jié)合，工作過程中安全可靠，操作便利，傳動比大。但制造液壓傳動元件的精度要求較高，其工作液容易外漏。至今液壓驅(qū)動的絞車在生活中應(yīng)用較普遍 [1]。 究 課題的優(yōu)點(diǎn) 1． 液壓絞車的優(yōu)點(diǎn)： 因為液壓絞車的廣泛應(yīng)用，漸漸替代了電動驅(qū)動絞車，降低了電動絞車帶來的電氣設(shè)備漏電的危害。液壓絞車中的液壓馬達(dá)可以調(diào)整機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度，其在吊物過程中，馬達(dá)轉(zhuǎn)速較低，空載時，馬達(dá)轉(zhuǎn)速較高，其使選用鋼絲繩的使用壽命延長。液壓絞車發(fā)展迅速，其機(jī)構(gòu)中的液壓傳動應(yīng)用廣泛，取代了大多機(jī)械構(gòu)造。 2． 液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)： 其運(yùn)轉(zhuǎn)時，能得到較大的力矩，逐漸成為至今機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中較重要的環(huán)節(jié)。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時，液壓傳動能實現(xiàn)低速的運(yùn)作，也可大范圍的調(diào)速，并且可以得到較大的調(diào)速比，也可以利用低速的運(yùn)作。其 機(jī)構(gòu)內(nèi)部緊湊，所占面積小，所有機(jī)構(gòu)重量輕，其機(jī)械運(yùn)作形式繁瑣，利于驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)作，動力傳遞方便，其運(yùn)轉(zhuǎn)時安全，可以防止過載。液壓元件在潤滑油的作用下，使用壽命長，液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格 [2]。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 壓絞車 國內(nèi)外研究 近況 分析 外研究現(xiàn)狀 在國外液壓絞車 的生產(chǎn)廠家較多，應(yīng)用廣泛 。 憑據(jù)查閱調(diào)查 到的 文獻(xiàn) ， 部分 國家 在二九年代末 就 開始制造液壓絞車， 液壓絞車 在 美 、 莢、蘇 、 日、法 、德、 丹麥、加拿大等國家都 有制造 。 其 種類 較 多，規(guī)格較多。動力有電動，液動和風(fēng)動。 運(yùn)作 機(jī)構(gòu)有 雙 筒、 單 筒。傳動 類型 有鏈?zhǔn)絺鲃印?皮 帶傳動、齒輪傳動、液壓傳 動 與 行星齒輪傳動等。 大部分絞車中用行星齒輪傳動的較多。 國外液壓絞車 依據(jù) 其 用法 、 制造、 使用條件 和眾多外界原因 的不同，每個 國家的 絞車有著 自己的特 性 和 使用方法 。 蘇聯(lián) 研制的 絞車 ， 在 底座的位置上 ，傳動裝置、電動機(jī)、支架 、卷 筒都安裝在上面 ， 從外部看，特征非常明顯 。 憑借 對蘇聯(lián) 絞車 標(biāo)準(zhǔn)的 研究 ，六十九年代末， 蘇聯(lián)發(fā) 明 了將 卷 筒內(nèi)部 裝有 傳動裝置 和電動機(jī) 置 ，使 液壓絞車 在機(jī)構(gòu)方面緊湊 。蘇聯(lián)在動力方面采用 了 風(fēng)動 和 電動兩種 方法驅(qū)動 。 英國液壓絞車的特 性 是 機(jī)構(gòu)之間連接平穩(wěn)、縫隙小，在 滾筒內(nèi)部 裝有傳動裝置、電動機(jī)、操縱裝置等 。 其制造時， 機(jī)體 與底座和 減速器 制造 在一起， 充分利用了絞車的內(nèi)部空間 。 其在機(jī)構(gòu)運(yùn)作時安全可靠、 密封性好， 在外觀上，其構(gòu)造簡單、外形完整 。英國 還制造 電動 絞車與 風(fēng)動 驅(qū)動的絞車，其應(yīng)用與液壓絞車一樣較為歸納廣泛 。 美國 制造的 液壓絞車 ，其 傳動 裝置安裝在卷筒一端 ， 其絞車的總體框架制造較為嚴(yán)謹(jǐn)，在制造底座時，一些廠家將機(jī)架、減速器與底座制造在一起，其機(jī)構(gòu)機(jī)湊、 剛性 較 好。其 中 電動機(jī) 的選擇采 用埋裝式 設(shè)計 ， 其構(gòu)造形式使軸向尺寸降低 。外 形 平整圓滑，封閉 性能較 好 [14]。 內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國液壓絞車成長較為遲緩， 2005 年河南 省洛陽 市 中信重機(jī)公司 研制出 國內(nèi)直徑 較大 的液壓防爆絞車 ，并且實行首次 試車， 取得成功 。 此臺 液壓防爆絞車具有 杰出 的防爆 機(jī)能 、低速運(yùn)轉(zhuǎn)性能 、 無極調(diào)速性能。 因為 其機(jī)械構(gòu)造布局 科學(xué)合理、體積小 、構(gòu)造 緊湊， 內(nèi)部空間充分利用 ；又 因為其 機(jī)械性能較好 、 操作容易 、安全可靠、 使用 壽命長、 綜合 優(yōu)勢 較好 ， 中信重機(jī)公司研制的絞車最大一次能帶動近 23噸的貨物 ，其 機(jī)構(gòu)的直徑 和提升 能力可 稱得上是國內(nèi) 最優(yōu) 。國外 因為機(jī)械 技術(shù)水平較高 ，發(fā)展較快 ，礦 下 中 機(jī)械化程度 非常 高， 其空間 較大，安裝 機(jī)械構(gòu)造簡便 ， 應(yīng)用 電動防爆絞車 的時間較早 ， 調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)速度時，利用 繞 線型電機(jī)轉(zhuǎn)子外接電子。 此絞車也有缺點(diǎn)：工作時散熱處理不便 ， 占地面積較大 ， 操控系統(tǒng) 復(fù)雜， 液壓元件制造價格高 。液壓技術(shù) 的發(fā)展 ， 廣泛應(yīng)用 徑向柱塞式液壓馬達(dá) 與 軸哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 柱塞式 液壓馬達(dá) 。液壓防爆絞車 制造方便 、 構(gòu)造 緊湊 、其 起動平穩(wěn) ，運(yùn)轉(zhuǎn)中利于調(diào)速，能防止過載使用 ， 當(dāng)電動機(jī)選取 鼠籠式電機(jī) 時 ， 能使電動機(jī)控制的系統(tǒng)簡單 。在國外，液壓防爆絞車 可分為 高速小扭矩 與 低速大扭矩 運(yùn)轉(zhuǎn)形式 。 液壓絞車 其工作原理， 是 用 液壓馬達(dá) 控制減速箱帶動卷筒 。防暴液壓絞車 其原理 是 在普通的絞車上安裝 防暴電氣設(shè)備 ，要求滿足 煤礦井下 等方面的制造機(jī)構(gòu) ， 其工作時運(yùn)轉(zhuǎn)流暢 ，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)、起動和制動 方面 比 用電控制的 絞車 利用 效率高 ，其機(jī)構(gòu)運(yùn)作 操作 機(jī)簡便易懂 、重量 輕 、體積小 使用起來有一定的 安全 性 。 大部分絞車的構(gòu)成分有 機(jī)械部分、電氣部分 與 液壓傳動部分 [3]。 究的主要內(nèi)容和方法 研究的主要方法： 1． 認(rèn)真調(diào)查研究并分析課題，查閱并記錄相關(guān)資料，并完成開題報告。 2． 調(diào)查與液壓絞車相關(guān)的文獻(xiàn)資料，認(rèn)真考慮課題，并記錄對課題研究有所幫助的知識，最后概括歸納總結(jié)。 3． 憑借所查閱的文獻(xiàn)資料，通過老師的引導(dǎo)，編寫開題報告，計劃在設(shè)計中的方法。 設(shè)計步驟： 1． 查閱相關(guān)液壓系統(tǒng)的資料，聯(lián)合 液壓絞車的特點(diǎn)，選擇合適的液壓元件。 2． 對各機(jī)器元件所需的液壓回路進(jìn)行設(shè)計，研究機(jī)構(gòu)的回路構(gòu)成和機(jī)能。 3． 依據(jù)液壓系統(tǒng)的參數(shù)和各機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)來設(shè)計和計算液壓系統(tǒng)，設(shè)計計算各類各樣的主要元件，并且查閱有關(guān)的設(shè)計手冊選擇主要參數(shù)。 4． 選完液壓元件后，須要計算各回路運(yùn)轉(zhuǎn)性能，此中需要計算系統(tǒng)各回路功率、性能驗算和驗算整個系統(tǒng)的發(fā)熱情況。 5． 經(jīng)過查閱此次設(shè)計相關(guān)的文獻(xiàn)資料以及自己對課程的學(xué)習(xí)情況，用 制出重要零件圖和裝配圖，然后在指導(dǎo)老師的幫助與要求下，詳細(xì)的完成論文和圖紙。 壓傳動系統(tǒng)概念 動類型及液壓傳動的 定義 原動機(jī)、工作機(jī) 與 傳動裝置 組 成 了 一部 完整 的 機(jī)械設(shè)備 。動力源 是 原哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 機(jī) 的最重要組成部分 ；機(jī) 械裝置使外部 做功的 位置為 工作機(jī)； 將傳動裝置放置在 工作機(jī)和原動機(jī)之間， 用以達(dá)到 動力的控制 、 傳遞 和 轉(zhuǎn)換， 來達(dá)到 工作機(jī) 所需要的 力、位置 及 工作速度。 液體傳動 包含 液壓傳動和液力傳動 兩種，其機(jī)械傳動為動能帶動 。液壓傳動是 依據(jù)注入液體壓力來驅(qū)動工作的，其中包含能量的 轉(zhuǎn)換、控制 、傳遞與分配。 因為其傳動的特點(diǎn) ， 成為現(xiàn)代機(jī)械工作中不可缺少的組成部分 [4]。 壓系統(tǒng)的組成部分 液壓 系統(tǒng)驅(qū)動的機(jī)構(gòu) 中， 其 液壓系統(tǒng)使用 了 液壓油 等工作介質(zhì) ， 將機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的 機(jī)械能轉(zhuǎn)換 為壓力能來驅(qū)動裝置運(yùn)作 ， 通過液體 流量 、工作 壓力、 與機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的 方向等 力，經(jīng)過 控制閥 分配 送 到各 執(zhí)行機(jī)器 中 ， 將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能來驅(qū)動 。動力源、控制閥 、 執(zhí)行器、 工作液和 液壓 元件等構(gòu)成了 液壓系統(tǒng)。 壓系統(tǒng)的類型 液壓系統(tǒng) 的種類 ，見 圖 1 圖 1液壓系統(tǒng)的分類 壓技術(shù)的特點(diǎn) 將液壓傳動的控制方式與其它控制方式對比，其 特點(diǎn)如下。 1． 優(yōu)點(diǎn) (1) 單位功率的重量輕。 (2) 布局靈活方便。 (3) 調(diào)速范圍大。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4) 工作平穩(wěn)、快速性好。 (5) 易于操縱控制 。 (6) 易于機(jī)電一體化 并實現(xiàn)自動控制 。 (7) 易于實現(xiàn)過載保護(hù)。 (8) 液壓系統(tǒng) 的制造與設(shè)計簡便 。 2． 缺點(diǎn) (1) 不能保證定比傳動。 (2) 傳動效率低。 (3) 工作穩(wěn)定性易受溫度影響。 (4) 造價較高。 (5) 故障診斷困難。 車的簡介 絞車 在其運(yùn)轉(zhuǎn)模式上又稱為卷揚(yáng)機(jī)，在大多數(shù)吊物起升機(jī)構(gòu)中，用來提升或降落貨物的機(jī)械構(gòu)造 ， 其升起方式為卷筒卷起鋼絲繩帶動物體 。 驅(qū)動裝置、安全保護(hù)裝置 、 鋼絲繩 纏繞 系統(tǒng)、取物裝置等組成 了 卷揚(yáng)機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)。電動機(jī)、聯(lián)軸器、減速器 、 卷筒 和 制動器 等裝置構(gòu)成 驅(qū)動裝置。卷筒 、定滑輪 、 鋼絲繩和動滑輪 個構(gòu)成了 鋼絲繩 纏繞系統(tǒng) 。 吊物所需要的裝置 有吊環(huán)、吊鉤、抓斗、電磁吸盤等 裝置 。 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動 和 電動機(jī)驅(qū)動 三種驅(qū)動方式為 卷揚(yáng)機(jī) 驅(qū)動的方法 。 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的 裝置 ， 因為內(nèi)燃機(jī)中裝置之間的傳動經(jīng)機(jī)械動能轉(zhuǎn)換傳遞給 工作機(jī)構(gòu) 以此驅(qū)動 ， 此 驅(qū)動方式的 特點(diǎn) 有獨(dú)立的能源 提供 ， 能夠 機(jī)動林獲得轉(zhuǎn)動零件 ，適 合 流動 工作 。 因為 內(nèi)燃機(jī)不 可 逆轉(zhuǎn) 運(yùn)作 ，不 可運(yùn)物 起動， 必須通過其自身裝置的離合來轉(zhuǎn)向或啟動 ， 此方式調(diào)速較為 困難， 操作繁瑣 ， 現(xiàn)今很少人應(yīng)用 。 大多數(shù)的 卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動方式 為電機(jī)驅(qū)動 。直流電動機(jī)的 運(yùn)轉(zhuǎn)性能適合起落裝置 的需求 ， 其運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定 ， 但是 直流電源 的獲取比較麻煩 。 卷揚(yáng)機(jī)的機(jī)構(gòu)較大時，其卷揚(yáng)機(jī)的驅(qū)動方式采用直流電動機(jī)傳動或內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動 。 如果驅(qū)動方式用 交流電動機(jī) ，獲取電能較為便利 ，操 作簡便 ， 維修便利 ， 機(jī)構(gòu)重量 較 輕， 運(yùn)作穩(wěn)定 ，在 大多 卷揚(yáng)機(jī)中 電動方式 應(yīng)用 也較多 。 液壓驅(qū)動的 裝置 ， 一般都是 液壓泵 由 原動機(jī) 驅(qū)動 ， 使運(yùn)轉(zhuǎn)所用工作液等介質(zhì)注入 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)中， 使機(jī)構(gòu) 運(yùn)轉(zhuǎn) ， 通過控制進(jìn)油量的大小來調(diào)速 。液壓驅(qū)動 有許多特點(diǎn)，其 傳動比 較 大， 能進(jìn)行 調(diào)速， 其構(gòu)造緊湊 ， 運(yùn)作穩(wěn)定 ，操作 簡單 ， 可以在過載的情況下進(jìn)行保護(hù) 。 其 缺點(diǎn) 為制造 液壓傳動元件的精度 較 高， 注入的 工作液 容易泄漏。 至今 液壓驅(qū)動 的絞車 在 土木工程等方面的 卷揚(yáng)機(jī) 中 應(yīng)用 廣泛 。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 定絞車液壓系統(tǒng)圖 液壓 系統(tǒng)的工作原理 以及 特點(diǎn) 概括 如下：（見圖 1 三 位四通電磁換向閥 5 控制 壓馬達(dá) 2 的 液體 排量 大小 ，壓力 的控制 由單向定量液壓泵 9 來 提供， 要 防止 在降下 時 的速度超過 負(fù)載 所能承受的速度 ， 需要 在 液壓 馬達(dá) 的 回油路上 放置 外控式平衡閥 4。要 提 升 系統(tǒng) 的運(yùn)作穩(wěn)定性 ， 來 防 止 過熱 或 污染造成的 麻煩 ， 需要將 回油過濾器 7 和 冷卻器 8放置在 回油路上。三位四通電磁換向閥 5 的中位機(jī)能為 K 型， 因此 絞車 在停止運(yùn)作 ， 其 液壓泵 實行 中位低壓卸荷 ，節(jié)約了待機(jī)中的耗 能 。 表 1磁鐵動作順序 從 表 1可知 ： 當(dāng) 2電時，三位四通電磁換向閥 5 切換 到 右測 ， 工作液注入 液壓馬達(dá) 2 經(jīng) 單向閥， 帶動卷筒運(yùn)作 。當(dāng)電磁鐵 1電時， 進(jìn)行降落動作 ， 當(dāng)要停止 時，電磁鐵 3電，制動器制動 使機(jī)器停止運(yùn)作 。 1、 多片式摩擦離合器 2、 液壓馬達(dá) 3、 6、 溢流閥 4、 外控式平衡閥 5、 三位四通電磁換向閥 7、 回油過濾器 8、 冷卻器 9、單向定量液壓泵 10、 油箱 圖 1壓原理 圖 工 況 1載卷揚(yáng)上升 - + - 空包下放 + - - 停 止 - - + 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2章 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計 見卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析 液壓式卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 的對比 依據(jù) 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 中 原動機(jī)和卷筒組 組裝 位置 的差別 ，卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 的機(jī)構(gòu)安裝方式有兩種： 并軸式和同軸式。 具體細(xì)分為 單卷筒和雙卷筒 [5]。 (a) 卷筒安裝在 減速器輸出軸的 突出部分 (b) 存在重力降落裝置 (c)卷筒 與 齒輪連軸節(jié)連接 (d)十字滑塊聯(lián)軸節(jié) 連接 減速器輸出軸 和 卷筒 圖 2軸單卷筒卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 圖 2示的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)為 并軸單卷筒， 其機(jī)構(gòu) 軸與原動機(jī)軸線 平行 ，這樣使其機(jī)構(gòu)安裝便利、 結(jié)構(gòu)緊湊 。 部分 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 存在 重力 降落裝置 （圖 2-1 b） ，此設(shè)計原理是實現(xiàn)吊環(huán)等吊物裝置 在空載或輕載時的 降落 速度 的控制 。 將 內(nèi)漲式摩擦離合器 和 帶動 式制動器 裝在卷筒上 。離合器 工作 分離時，切斷 了 卷筒 轉(zhuǎn)動 動力源 的提哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 ，卷筒 停止工作 ， 可以利用重力原理使物體降落，并利用制動器控制速度 。 卷揚(yáng)機(jī) 的設(shè)計 中 需要解決 減速器輸出軸 與 卷筒軸 的安裝方法 。 如 圖 2-1(a)、 (b)兩種方式 ， 在 減速器輸出軸的 突出位置安裝卷筒，這種方法 屬于力學(xué)中的 三支點(diǎn)超靜定軸， 它的運(yùn)轉(zhuǎn)特性使 軸承受的彎矩 有所減小 。 然而此種構(gòu)造 對 元件的 精度 要求較 高，減速器 和 卷筒組的裝配 也 很 不便利 ， 又減速器不能獨(dú)自運(yùn)轉(zhuǎn) ， 需裝配使用， 軸承 的更換 也 比較麻煩 。 因為機(jī)器 的外廓 尺寸小， 構(gòu)造簡便 ， 此構(gòu)造廣泛用于土木工程類卷揚(yáng)機(jī) 。 圖 2-1(c)、 (d)兩種方式 ，減速器 與 卷筒組 的輸出端都 用了補(bǔ)償式 的安裝方式 。圖 2-1(c)中的 減速器輸出軸 采用 卷筒 與 齒輪連軸節(jié)連接， 將動力傳 到 卷筒。圖 2-1(d)中 減速器輸出軸 和 卷筒 用 十字滑塊聯(lián)軸節(jié)連 到一塊 ，使 減速器輸出軸 與 卷筒軸的 右側(cè)連接到一起 ， 組成 軸 其中的 一個支點(diǎn)， 其特點(diǎn)結(jié)構(gòu) 緊湊， 便于安裝和維護(hù) [6]。 并軸 式 雙卷筒卷揚(yáng)機(jī) 如下圖 （圖 2所示 ， 是 液壓馬達(dá) 經(jīng) 過 二級齒輪減速器 帶動了 主、副卷筒 上的 軸。 另外此 兩個卷筒上 都含有 離合器 和 制動器。 經(jīng)過控制 液壓系統(tǒng) ，能 使主、副卷筒 獨(dú)自運(yùn)作 ， 也能依靠重力降落 。 圖 2軸雙卷筒卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計 減速器輸出軸 與 卷筒軸連接 方法 設(shè)計 減速器輸出軸 與 卷筒軸連接 方法 的 特點(diǎn)為 ： 1． 不能利用多個支撐點(diǎn) 的超靜定軸。 由于 支 撐 點(diǎn)受力 較為繁瑣，而且 安裝 軸不能確保 精度。 2． 采取 減速器直接 帶動 卷筒的 方法 ， 使扭矩不經(jīng)軸的傳遞 ， 使 卷筒軸 的 扭轉(zhuǎn) 能力 和 彎曲 能力不能重疊在一起 ， 以此來縮減軸的直徑 。 3． 使機(jī)構(gòu)有 杰出的運(yùn)轉(zhuǎn)特性 ， 其 安裝、制造、維修 和 調(diào)試 等方面便利 。 4． 整個機(jī)構(gòu)構(gòu)造 緊湊、 組成 簡便 ， 運(yùn)轉(zhuǎn) 平穩(wěn) 。 壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的分類 目前多數(shù)卷揚(yáng)機(jī)利 用行星齒輪 來驅(qū)動 ， 通過 控制液壓馬達(dá) 和 多泵合流的串并聯(lián) ，通過液壓馬達(dá)來控制 卷揚(yáng)機(jī) 的運(yùn)作 速度， 以此達(dá)到 重載低速 、輕載高速 等特點(diǎn) ， 用來 提高 了機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率 。 因為所用 的液壓馬達(dá) 種類型號不一樣 ，液壓機(jī)構(gòu) 的起落可為兩種， 低速大扭矩馬達(dá)傳動 、高 速 小扭矩 馬達(dá)傳動。 計由 液壓 控制的行 星齒輪傳動 的 卷揚(yáng) 機(jī)構(gòu) 液壓 式 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 的 方案 有許多種 ，如 下 ： 1． 卷筒 兩端分別放置 制動器 、 液壓馬達(dá)和行星減速器， 并且 對稱 放置 （圖 2[7]。 圖 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 (一 ) 2． 卷筒兩側(cè) 分別放置 液壓馬達(dá)和制動器， 而 卷筒 內(nèi)部放置 行星減速器（圖 2 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 (二 ) 圖 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 (三 ) 3． 卷筒一側(cè) 放置 液壓馬達(dá) 和 制動器，卷筒內(nèi) 放置 行星減速器（圖 2 4． 卷筒內(nèi)部 放置 液壓馬達(dá)、制動器和行星減速器（圖 2 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 (四 ) 以上 二 、 三方案 可分為一種類型 ，在卷筒內(nèi) 安裝 行星減速器， 其機(jī)構(gòu)緊湊，占用 體積小， 但是 其卷筒內(nèi)所用空間較多 ， 其機(jī)構(gòu)的 安裝精度 要求較 高， 機(jī)構(gòu)所安裝元件 加工工藝 較 復(fù)雜， 其主要軸承的參數(shù)選擇較為困難 ，不 利于維修 。 二、三方案的 不 同地方在于安裝 制動器 的位置 ，方案二的 對稱 性較 好。 四 方案的外形尺寸比 二、三 方案 的外形尺寸小，結(jié)構(gòu) 也較為 緊湊， 但其機(jī)構(gòu)的 制動器和液壓馬達(dá)散熱性差， 也不利于后期維修 。 圖 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 方案（ 五 ) 方案 二、三、四 的布置方法都為 同軸式，卷筒 和 液壓馬達(dá) 的 軸 都在同哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軸線上 ， 裝配時需要確保同心度 。 5．在卷筒的同一側(cè) 放置 液壓馬達(dá)、行星減速器 和 制動器（圖 2此機(jī)構(gòu)中 ，軸向尺寸 比 較大， 后期維護(hù)麻煩 。 此裝置所需零件易于加工 ，裝配方便 。 設(shè)計所采用的方案 此次設(shè)計采用 520 ml/r 排量 的馬達(dá) ， 其 工作壓力為 P， 所以選取 低速大扭矩馬達(dá) 。 采用低速方案，不選用減速器。 對比 傳動方案 后 選用如（圖 2示 ， 在 液壓 馬達(dá)上 放置 多片盤式制動器，卷筒內(nèi) 安裝 聯(lián)軸器 [8]。 圖 2設(shè)計所采用的方案 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 時 注意 的事項 當(dāng)設(shè)計 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案 時，需要從以下方面考慮： 1． 機(jī)構(gòu)總傳動比 分開 時， 所用到的 級差 不應(yīng) 過大，采 用 從原動機(jī) 到卷 筒傳動比 依次降低 的方法。 2． 選取 卷筒 的最小 直徑， 因為增加了 卷筒 的 直徑， 會使得 傳動比 和扭矩 變大 ， 使得整體構(gòu)造的尺寸都變大 。 如果提升物體的高度較大，但不能改變卷筒的長度，所以采用加大直徑來增加 容繩量。 3． 制造 卷筒 時， 應(yīng) 該保證裝置的 快速 更換 ， 以便于多種多樣的絞車的使用 。 4． 對于 滑輪組的倍率 ，不能選取太大，這樣會對機(jī)械構(gòu)造有所影響 。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 ． 對于使用升起時的 載荷 50QP ，滑輪組的 倍數(shù)應(yīng)該取 2，當(dāng) 250QP ， 其 滑輪組 的 倍率取 3~6 之間 ， 當(dāng) 載荷量 過大 時， 其 倍率選取 8 以上。 章小結(jié) 本章主要從 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)、卷筒軸、行星齒輪等 闡述了 液壓絞車卷揚(yáng)機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計原理 ，介紹了 液壓絞車的最基本傳動機(jī)構(gòu)，以及選用卷揚(yáng)機(jī)的注意事項和最優(yōu)方案，從而達(dá)到設(shè)計的目的， 分析了目前 選用的卷揚(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)的種類、特點(diǎn)和適用條件，通過特點(diǎn)對比并結(jié)合實際設(shè)計要求，最終確定了 卷揚(yáng)機(jī) 的方案。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3章 設(shè)計卷揚(yáng)機(jī)卷筒 和選取鋼絲繩 揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計 揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類 、 特點(diǎn) 卷筒 為升降 機(jī)構(gòu)中 纏繞 鋼絲繩的 零部 件。 一般 卷筒組 分為 齒輪連接盤式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式 等 。 齒輪連接盤式 的 卷筒組 傳動形 式為 封閉式， 其性能 好， 扭矩不經(jīng) 卷筒軸， 其卷筒組為至今 橋式起重機(jī) 廣泛使用的機(jī)構(gòu) 。 但是其 檢修時需 將卷筒沿軸向外移 動 。 短軸式卷筒組 將 卷筒 整根 長軸 替換為 分開的短軸。減速器 一側(cè)將其 短軸 利用 鍵 與鍵之間的 過盈配合 ，跟 卷筒 的 法蘭盤 進(jìn)行 剛性連接， 利用 鋼球或圓柱銷 跟機(jī)器的 底架鉸接 構(gòu)成 減速器； 利用 定軸式或轉(zhuǎn)軸式短軸 置于支座一側(cè) ， 使其機(jī)構(gòu)簡單 ， 后期維護(hù) 方便 [10]。 內(nèi)裝行星齒輪式卷筒組 將 卷筒 和 輸入軸 放置同一軸線上 ， 在 卷筒內(nèi)腔放置 行星減速器， 使其機(jī)構(gòu) 緊湊， 減輕重量 ， 因為其機(jī)構(gòu)的加工精度較高 ， 其裝配要求高，不易維護(hù) ， 廣泛適用于高精 度的機(jī)器中 。 依據(jù) 卷筒上 鋼絲繩纏繞 的層數(shù) ，分為 單層 纏繞式 和多層 纏繞式 。 以為此次 設(shè)計的 纏繞 層數(shù) 設(shè)為 三層， 所以選用 多層 纏繞式 卷筒。 依據(jù) 卷入卷筒鋼絲繩 的 分類，其可分為 單聯(lián)卷筒 式 和雙卷筒 式 。單聯(lián)卷筒 式可在卷筒上纏繞 單層或多層，雙聯(lián)卷筒 式只能纏繞 單層。 當(dāng)升起的 高度 較大 時， 其 雙聯(lián)卷筒長度 減小 。 多層 纏繞的 卷筒可以 使 卷筒長度 有所減小 ， 其機(jī)械構(gòu)造 緊湊， 但是其鋼絲繩 的磨損程度較高， 不宜 廣泛 使用 [15]。 筒設(shè)計計算 1． 卷筒 的 直徑 D： ( 1)D e d?? (3式中 e － 卷筒 的 直徑比，由表選取 ； D－ 卷筒 的 直徑 (； d －鋼絲繩 的 直徑 (； e 卷筒的直徑比，依據(jù) 卷揚(yáng)機(jī) 的特性，選擇的 工作級別 為 以選擇 e =25， 因 d =8， 代入式 3得 ： 125( ???D 依據(jù) 所得的數(shù)據(jù) 來選取 卷筒 的 直徑 。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 筒最小直徑的計算： (3式 中 D － 鋼絲繩 上 滑輪 的 最小直徑 ( d －鋼絲繩直徑 (； h －系數(shù)值 ； 依據(jù) 機(jī)構(gòu)工作級別 分 為 ： F 144818m ??D 根據(jù)以上得 卷筒直徑符合條件。 2． 卷筒 的 長度 L 因為 采用多層 纏繞式 卷筒 ，所以： 1 . 1()n D ?? ?(3(1 1 ? 式中 l －多層卷繞鋼繩 的 總長度 ( 依據(jù) 已知 的 卷筒容繩量為 27m，所以 l =27m； 將 數(shù)據(jù)代入式 3得 31 . 1 2 7 1 0 9 . 63 ( 2 0 0 8 )L ?? ? ??? ? ?=以取 卷筒 的 長度 L =200 3． 繩槽的選擇 單層 纏繞式 卷筒 的 表面 含有 切出導(dǎo)向螺旋槽， 其所用到的 繩槽 基本分為 兩種形式 ，即 標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽， 通常 都 選取 標(biāo)準(zhǔn)槽 的形式 。 多層 纏繞式 卷筒 的 表面 基本都是光滑面 ， 為了延長 鋼絲繩 的使用壽命。但是通過使用中發(fā)現(xiàn) ， 使用 螺旋槽卷筒多層 纏繞式 時， 因為要保證首層 鋼絲繩 的排列整 齊，無縫隙 ， 以便于第二層等繩的纏繞 。 如果因為卷筒表面繩纏繞的雜亂無序時，會導(dǎo)致鋼絲繩的使用壽命縮短。 帶繩槽單層 纏繞式 雙聯(lián)卷筒， 其鋼絲繩的纏繞方式纏繞在卷筒的兩端，不用設(shè)擋邊 。 而 多層 纏繞式 卷筒 應(yīng)在 兩端設(shè) 立 擋邊， 用來 防止鋼絲繩在工作中脫離卷筒 ， 所以 檔邊 的 高度 應(yīng)該是繩寬度的 (1~1.5)d [16]。 (1) 繩槽半徑 R 依據(jù) 下式 ( 0 . 5 3 ~ 0 . 5 6 ) (3取 R=數(shù)值代入 式 3 得 ： ??R 繩槽節(jié)距 ： ~2(?? (3哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 ： ??P 繩槽深度 ： (3取 ： ??? 圖 3槽放大 的 示意圖 (2) 卷筒上 的 螺旋槽長 度0L： 0 1()3 (3式中 0D－0D=計算卷筒 的 直徑 ( 1Z － Z 確定 鋼絲繩的 安全 圈數(shù) ， 取1Z?2； 把數(shù)據(jù)代入式 3得 302 7 1 0( ) 1 03 2 8L ? ???? ? ?= 0L=1703) 繩槽 的 表面精度： 2 級－ 粗糙度取． 卷筒壁厚 ? 選取 卷筒 的 材料 一般為 鑄鐵， 其 計算 公式： 0 . 0 2 ( 6 ~ 1 0 )D? ?? (3把數(shù)值代入式 3 得： ?? D? 所以 選用 ? =12爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 ． 鋼絲繩允許 的 偏角 鋼絲繩 纏繞進(jìn)出 卷筒時， 偏離角度不能大于 當(dāng)選用 多層 纏繞 卷筒 與 光面卷筒 時 ， 為了避免鋼絲繩纏繞過亂，繩與卷筒平面的偏差角度 不大于 2o。 鋼絲繩纏繞系統(tǒng)布置時 ， 為了 避免槽口損壞和鋼繩脫槽 ，其纏繞進(jìn)出時的滑輪槽最大偏角 不大于 5o。 6． 卷筒強(qiáng)度計算 鋼絲繩拉 動卷筒時 ， 會發(fā)生 彎曲 、 壓縮和扭轉(zhuǎn) 等變化 ， 當(dāng)中 壓縮應(yīng)力較其余的力大 。當(dāng) 3時，壓縮應(yīng)力 10% ~ 15% 大于 扭轉(zhuǎn) 和 彎曲的合成應(yīng)力， 所以計算 應(yīng)力 時只計算壓縮應(yīng)力 。當(dāng) 3時，彎曲應(yīng)力 的變化相對多，所以需要計算彎曲應(yīng)力 。 在進(jìn)行相應(yīng)的計算后，要對 尺寸較大 、 壁厚較薄的卷筒 進(jìn)行抗壓的驗算 [17]。 因為 所設(shè)計的卷筒直徑 D =200L =2003 。所以只 需計算壓應(yīng)力即 可。 卷筒筒壁的內(nèi)表面壓應(yīng)力c?： m a ]p?????(3式中 c?－卷筒壁壓應(yīng)力 ( 絲繩最大靜拉力 (N)； 1A－應(yīng)力減小系數(shù) ，大多 取1 ； 2A－多層 纏繞 系數(shù) ，2表取值； []c?－許用壓應(yīng)力， 對于 鑄鐵 ，應(yīng)選取 []c? /5b??，b?： 鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限， 對于 鋼 ，應(yīng)選取 []c? /2s??，s?： 鋼的屈服極限。 取1 ，2； 依據(jù) 卷筒底層拉力 ： 1100計算m a