購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 學(xué)院 專業(yè)年級 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期： 20*年月 10 日 畢業(yè)設(shè)計日期： 20* 年 3 月 16 日至 20* 年 6 月 12 日 畢業(yè)設(shè)計題目：卷揚(yáng)機(jī) 畢業(yè)設(shè)計專題題目： 畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求： 主要內(nèi)容 了 解 卷揚(yáng)機(jī) 的用途、工作原理以及工作中存在的問題 。提升高度： 50m；使用： 14000h，一年一小修。 基本要求 揚(yáng)機(jī)系統(tǒng) 總體裝配圖設(shè)計； 揚(yáng)機(jī) 減速器裝配圖； 件的工作圖設(shè)計； 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 摘 要 卷揚(yáng)機(jī)，是用卷筒纏繞鋼絲繩以提升或牽引重物的輕小型起重設(shè)備。本設(shè)計以零件疲勞理論和線性累積損傷假說為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用靜力學(xué)的普遍原理，分析和解決了絞車運(yùn)動過程中的一些受力和運(yùn)動問題，力求最優(yōu)化和最可靠設(shè)計絞車減速器和卷筒。 本文主要介紹了卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展歷史，用途，組成及工作原理；卷揚(yáng)機(jī)的工作特點(diǎn)；設(shè)計的一般步驟；使用中存在的問題及改進(jìn)措施。在本次 卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計過程中，著重對減速器、卷筒進(jìn)行了分析和設(shè)計。對重要的部件進(jìn)行了受力分析、強(qiáng)度的校核，根據(jù)其常見失效形式、影響因素及基本設(shè)計要求，給出了重要部件的受力分析、強(qiáng)度和剛度的設(shè)計方法。 關(guān)鍵詞： 卷揚(yáng)機(jī)； 減速器； 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 he is or as in In of in LC to to to s of s In In s to on on to to s 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 目 錄 1 概述 1 1 1 2 4 5 2 鋼絲繩的選擇 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 3 卷筒設(shè)計計算 11 11 12 12 12 12 13 13 14 4 電動機(jī)的選擇 15 15 15 5 減速器的設(shè)計計算 17 17 18 18 19 19 19 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 19 20 20 24 27 31 34 5 35 35 36 41 42 53 53 53 算 54 58 60 60 61 61 61 62 62 62 62 6 聯(lián)軸器與制動器的選型設(shè)計 64 64 66 67 設(shè)計總結(jié) 69 參考文獻(xiàn) 70 致 謝 81 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1 概述 揚(yáng)機(jī)的應(yīng) 用場合 卷揚(yáng)機(jī)是一種起重設(shè)備，由于具有結(jié)構(gòu)簡單、搬運(yùn)安裝靈活、維護(hù)保養(yǎng)簡單、操作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用與物料提升、水平和傾斜拽引重物、打樁、集材、冷拉鋼筋、設(shè)備安裝等工作中。 卷揚(yáng)機(jī) 除在建筑工地、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、水電、農(nóng)業(yè)、軍事、化工及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中亦廣泛應(yīng)用，如高爐料鐘和物料的提升，礦井的物料提升，水平、傾斜牽引運(yùn)輸，礦車調(diào)度、回柱，船舶上錨鏈的提升等。 揚(yáng)機(jī)的主要類型 1）按鋼絲繩額定拉力分 按鋼絲繩在基準(zhǔn)層上所能承受的最大拉力來區(qū)分為 15 級 ： 5， 10，16， 20， 25， 32， 50， 80， 120， 160， 200， 320， 500 2）按鋼絲繩額定速度分 慢速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 中速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 5 快速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 0 高速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 3）按卷筒數(shù)目分 一臺卷揚(yáng)機(jī)上卷筒數(shù)目的多少，直接影響到卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。卷揚(yáng)機(jī)按卷筒數(shù)目可分為單筒卷揚(yáng)機(jī)、雙筒卷揚(yáng)機(jī)和多筒 卷揚(yáng)機(jī)三類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷揚(yáng)機(jī)，其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大多是輔助用卷筒，筒徑相對要小些。 4）按動力源分 手動卷揚(yáng)機(jī) 用于無動力源的小型卷揚(yáng)機(jī) 電動卷揚(yáng)機(jī) 大多數(shù)卷揚(yáng)機(jī)多屬于此類 內(nèi)燃卷揚(yáng)機(jī) 用于無電源的地方 氣動卷揚(yáng)機(jī) 用于不能使用電源的地方 液壓卷揚(yáng)機(jī) 與其他設(shè)備配套使用而有液壓源的地方 5）按傳動形式分 開式齒輪傳動 最早的形式。目前用于手動卷揚(yáng)機(jī) 閉式齒輪傳動 主要為快速單筒卷揚(yáng)機(jī)，應(yīng)用廣泛 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 6）按控制方法分 手動卷揚(yáng)機(jī) 電控卷揚(yáng)機(jī) 液控卷揚(yáng)機(jī) 氣控卷揚(yáng)機(jī) 自動控制卷揚(yáng)機(jī) 7）按用途分 提升重物 要求有一定的速度，以利于提高生產(chǎn)率，冰要求高的安全性，以防墜落。 設(shè)備安裝 一般設(shè)備的質(zhì)量都較大，則要求卷揚(yáng)機(jī)具有較大的提升能力；為保證安裝精度，其速度就不能太高；為防止墜落，其安全性要求更高。 拽引物品 因?yàn)榇隧?xiàng)工作一般式在水平和傾斜方向進(jìn)行的，為師物品能前后運(yùn)動，則要求卷揚(yáng)機(jī)的卷筒正反轉(zhuǎn)均能工作 打樁 要求卷揚(yáng)機(jī)把重物提升到一定高度后，能使重物成自由落體下降，實(shí)現(xiàn)打樁工作，即要求卷揚(yáng)機(jī)具有溜放性能。 內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)概況 我國在很久以前的古代，就知道采用轆轤等來提升重物，以減 輕體力勞動的強(qiáng)度和提高工作效率。但由于舊中國的工業(yè)落后，勞動力便宜，所以在物料的提升和搬運(yùn)過程中大都是靠工人的肩挑背扛，而卷揚(yáng)機(jī)只有在一些大型企業(yè)中才被使用，應(yīng)用很少，而且所適用的 卷揚(yáng)機(jī) 也均為國外生產(chǎn)，國內(nèi)基本沒有生產(chǎn) 卷揚(yáng)機(jī) 的廠家。 我國的卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)是解放后才開始的，已有近 60 年的歷史。 50 年代為滿足恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的需要和第一個五年計劃的需要，卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽國泰機(jī)器廠（阜新礦山機(jī)械廠前身）等成批仿制了兩種卷揚(yáng)機(jī)，一種為日本的 動力卷揚(yáng)機(jī)，它是一種原動機(jī)為電動機(jī)，傳動形式是開式圓 柱齒輪傳動，雙錐體摩擦離合器，操作為手扳腳踩的快速卷揚(yáng)機(jī)；另一種是按蘇聯(lián)圖紙制造的 1011型和 1012型普通蝸桿傳動、電控慢速卷揚(yáng)機(jī)。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，到了 60年代，卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和使用越來越多。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，主要卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家（阜新礦山機(jī)械廠、天津卷揚(yáng)機(jī)廠、山西機(jī)器廠、寶雞起重運(yùn)輸機(jī)廠等）組成了卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織，隸屬于第一機(jī)械工業(yè)部礦山機(jī)械行業(yè)下。為了發(fā)展卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)，行業(yè)組織了相關(guān)廠家的人員對全 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，開始自行設(shè)計和制造新的卷揚(yáng)機(jī)，先后試制了 1t、 3t 電動卷揚(yáng)機(jī)，但由于對當(dāng)時各廠家的生產(chǎn)能力估計不足，無法推廣。 從 70年代起，我國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多、定性生產(chǎn)的新階段。在各廠自行設(shè)計和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上， 1973年，由卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷揚(yáng)機(jī)基型設(shè)計，并充分考慮到了當(dāng)時中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬頁P(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操縱用手扳剎車帶制動。慢速卷揚(yáng)機(jī)的基型為閉式傳動（圓柱齒輪傳動或蝸桿傳動減速器）、電磁鐵制動結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到今天還在生產(chǎn)。為了適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時第一 機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了筑卷揚(yáng)機(jī)形式與基本參數(shù)和 筑卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)條件兩個部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，各廠家相繼生產(chǎn)了 202 從 70年代末開始，我國實(shí)行了改革開放政策，國民經(jīng)濟(jì)大發(fā)展，作為國民經(jīng)濟(jì)的動力，煤炭產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化和機(jī)械化的要求日益強(qiáng)烈，許多產(chǎn)品逗進(jìn)行了防爆改造，從而進(jìn)入到煤礦井下，其中卷揚(yáng)機(jī)是最成功的一種產(chǎn)品， H 系 列的回柱卷揚(yáng)機(jī)至今還在大量的生產(chǎn)，是礦山井下，運(yùn)輸調(diào)度不可替代的機(jī)械設(shè)備。但這種設(shè)備的自動化的程度不高，無法實(shí)現(xiàn)無人值守的自動操作，往往由于卷揚(yáng)機(jī)操作工的操作失誤或精神不集中造成安全生產(chǎn)事故。 礦山卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展是伴隨著煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展，九十年代中后期，是我國煤炭生產(chǎn)的一個低潮，礦用卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展十分緩慢，沒有什么新的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品出現(xiàn)。但是， 2000 年以后，國際油價居高不下，煤炭再一次被人們所重視，煤炭價格一路上漲，卷揚(yáng)機(jī)等一系列的礦山機(jī)電產(chǎn)品需求量劇增，促進(jìn)了卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展，這一時期卷揚(yáng)機(jī)品種增加，自動化水平增加， 新結(jié)構(gòu)、新功能不斷出現(xiàn)，但是仍然具有一定的技術(shù)瓶頸，即自動控制設(shè)備的防爆問題?，F(xiàn)在， 變頻調(diào)速技術(shù)和 制技術(shù) 十分的成熟，但是，也只是在礦井的主井和副井的提升系統(tǒng)中得到了最廣泛的最成熟的應(yīng)用。然而，自動化和數(shù)字化是礦井發(fā)展的必然趨勢，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，礦山設(shè)備的自動化和數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)這一目的的基礎(chǔ)。 本設(shè)計也力求用最成熟的 制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦井水倉的無人值守，達(dá)到牽引卷揚(yáng)機(jī)能夠根據(jù)水位自動提升和下降泵房的目的，探索一條能夠?qū)崿F(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)自動化控制的路徑。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 外卷揚(yáng)機(jī)概況 在國外， 卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用 也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，鉆機(jī)制造商德國 司以及美國 司擁有先進(jìn)的卷揚(yáng)機(jī)控制技術(shù)、電動機(jī)四象限傳動技術(shù)以及電子 (自動 ) 司鉆控制技術(shù)。這些卷揚(yáng)機(jī)控制系統(tǒng)能根據(jù)鉆壓、機(jī)械鉆速、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和扭矩等參數(shù)控制鉆井鋼絲繩的連續(xù)遞送以保持穩(wěn)定的鉆井狀態(tài)， 進(jìn)而大大提高鉆井效率。 下面簡單介紹一下幾個國家上產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的狀況。 一、日本 日本東明治 30年代開始制造和使用卷揚(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷藝機(jī)械研究所核計， 19701975年間卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量增加 據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計月報載，僅 1977年單純土建卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá) 12萬臺，產(chǎn)值約 100億日元。 日本卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會、核藝機(jī)械技術(shù)委員會領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)藤鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等 80多個廠家。 北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷揚(yáng)機(jī)品種系列比較齊全，主要有： 1）動力卷揚(yáng)機(jī) 粉 率為 4絲繩拉力從 580044100N，有 18格規(guī)格。 型帶傳動， 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離 合器操縱，因而操作簡便，易調(diào)整。鼓形離合器采用單椎體式，摩擦材料采用帶型樹脂。 2)電動卷揚(yáng)機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動機(jī)為 率 1力6000142100，四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：全封閉式內(nèi)齒輪傳動 ;電動機(jī)在一端，減速器、制動器和操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置；按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點(diǎn)是卷筒可纏繞 89層，容繩量大，適于高層建筑使用。 3）大型電動卷揚(yáng)機(jī) 主要用于提升大型重物或設(shè)備，可兩檔機(jī)械變速，設(shè)有電磁鐵制動器、手制動器和棘輪制動器，以確保安全。 遠(yuǎn)藤鋼機(jī)公司有 60多年 歷史，它是日本唯一生產(chǎn)特殊電動卷揚(yáng)機(jī)的公司。 揚(yáng)機(jī)可兩檔變速，排繩器裝在上部，是單螺旋軸雙導(dǎo)向桿式結(jié)構(gòu)，機(jī)座全部是焊接結(jié)構(gòu)，所有機(jī)械與電器部分裝在機(jī)座里。 二、 美國 美國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家有近百家，主要有貝波（ 家有限公司、 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 哲恩（ 限公司。 貝波國際有限公司成立于 1919年，有七十多家的設(shè)計和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。主要產(chǎn)品有：氣動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)，防爆拖式氣動卷揚(yáng)機(jī)，駁船卷揚(yáng)機(jī)（手動、氣動、電動、液壓），電動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)，電動葫蘆，電動卷揚(yáng)機(jī)，手動卷揚(yáng)機(jī)，液壓卷揚(yáng)機(jī)，水 平卷揚(yáng)機(jī)，手動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)，棘輪牽引器，空中吊運(yùn)車。 哲恩有限公司是美國較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動卷揚(yáng)機(jī)、電動卷揚(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動系列、直齒齒輪傳動系列、齒輪蝸桿傳動組合系列、直接驅(qū)動系列、鏈傳動系列。其中直接驅(qū)動式電動卷揚(yáng)機(jī)的傳動式全封閉式行星齒輪傳動，傳動系統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。 美國除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索藝德公司等。 三、法國 法國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家 很多，其中包騰公司就是生成卷揚(yáng)機(jī)的主要廠家之一。包騰公司主要生產(chǎn) 率高，安全可靠，可遙控操作。這種卷揚(yáng)機(jī)能夠比較理想地與各種建筑機(jī)械配套。 用液壓控制。液壓系統(tǒng)可同時控制兩個機(jī)械制動器。 能比較好。 個低速檔和兩個高速檔。由兩個獨(dú)立的裝有電磁剎車系統(tǒng)提升電動機(jī)驅(qū)動卷揚(yáng)機(jī)。電動機(jī)帶動直齒減速器，用錐齒輪電動卷筒。 其他國家，如俄羅斯、英國、挪威、瑞典、加拿大、德國等也都生產(chǎn)著不同用途的各種型號的卷揚(yáng)機(jī)。 揚(yáng)機(jī)發(fā)展趨勢 由于基礎(chǔ)工業(yè)大發(fā)展，大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。 為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動控制和遙控，廣泛采用先進(jìn)的電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，可編程控制技術(shù)。 為了提高機(jī)械化程度，減輕工人的勞動強(qiáng)度，大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚(yáng)機(jī)。 此種卷揚(yáng)機(jī)借助 汽車和拖拉機(jī)動力，結(jié)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個減速器即可。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 2 鋼絲繩的選擇 絲繩的選擇方法 卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩升降、拽引重物。工作時鋼絲繩多層纏繞所受應(yīng)力十分復(fù)雜，加之對外界影響因素比較敏感，一旦失效，后果十分嚴(yán)重。因此應(yīng)特別重視鋼絲繩的合理選擇和實(shí)用。 鋼絲繩鋼絲繩直徑（以下簡稱繩徑）的選取，是卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計的第一步。直徑的選擇直接影響卷筒的直徑及相關(guān)尺寸的確定，還關(guān)系到卷揚(yáng)機(jī)能否正常的運(yùn)行。在以往起重類，卷揚(yáng)機(jī)書目及卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計規(guī)范中，繩徑的選擇有兩種方法，這兩種方法是： 安全系數(shù)法 （ 選擇系數(shù)法 式中 整條鋼絲繩的破斷拉力（ N ）； n 卷揚(yáng)機(jī)工作級別規(guī)定的最小安全系數(shù)； 選定鋼絲繩的安全系數(shù)； 鋼絲繩的額定拉力（ N ）； 鋼絲繩最小直徑（ ； c 鋼絲繩選擇系數(shù)，它由機(jī)構(gòu)的工作級別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)； S 鋼絲繩最大工作拉力（ N ）。由起升載荷（額定起重量，鋼絲繩懸掛 部分的重量，滑輪組及其他吊具的重量）并考慮滑輪組效率和倍率還確定。 全系數(shù)法 該方法是一種靜力計算方法，間接選擇繩徑。設(shè)計時，鋼絲繩的額定拉力為已知，將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù) n ，然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于 n 的繩徑。 該方法是沿用多年的傳統(tǒng)方法，它具有簡化計算、資料系統(tǒng)、齊全、完整的特點(diǎn)，基本上能滿足現(xiàn)有國產(chǎn)繩徑的選擇，是一種比較成熟的選擇方法 。它的不足之處就是選擇過程比較繁瑣，必須經(jīng)過多次的試算才能選出，而且 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 是間接選擇的。 擇系數(shù)法 目前在工業(yè)化國家，對繩徑的選擇普遍采用這種方法。國際標(biāo)準(zhǔn) 絲繩的選擇）也推薦采用此方法。 這種方法能直接計算出繩徑，比間接選擇要方便的多，簡單明了而且直觀，一旦查到了選擇系數(shù) c 就能很容易的把繩徑計算出來。但目前兩個規(guī)范（ 3811 提供的選擇系數(shù)都有很大的局限性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足選擇鋼絲繩的需要。因?yàn)?它們沒有把現(xiàn)有的國產(chǎn)鋼絲繩的各種規(guī)格型號，不同繩芯，不同的鋼絲抗拉強(qiáng)度的選擇系數(shù)統(tǒng)統(tǒng)列出來。 絲繩選擇 經(jīng)過綜合比較并查閱資料，本設(shè)計采用第一種方法即安全系數(shù)法。煤礦安全規(guī)程的規(guī)定專為升降物料用的提升鋼絲繩的安全系數(shù)不得低于 由設(shè)計要求可求得鋼絲繩的額定拉力0絲繩的破斷拉力e 3 0 0560 選型結(jié)果： ³ 19+770 21 16269要參數(shù)如下： 鋼絲繩直徑： d=絲直徑： 絲總斷面積： 參考重力： 002165 2 鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度： 1550 N/ 2該型號的鋼絲繩具有如下的特點(diǎn)： 是一種鍍鉻鋼絲繩，提高了鋼絲繩的耐腐蝕性，適用于室外，潮濕的環(huán)境中； 是一種面接觸鋼絲繩，這種鋼絲繩的接觸應(yīng)力小，進(jìn)一步改善了鋼絲繩的性能； 繩芯采用天然纖 維芯，具有較高的撓性和彈性，纏繞時彎曲應(yīng)力較??； 采用右同向捻，鋼絲繩的撓性好，磨損小，使用壽命長，因泵房采用剛性導(dǎo)軌，克服了松散性和扭轉(zhuǎn)性。 絲繩強(qiáng)度校核 折減系數(shù) 鋼絲繩破斷拉力總和 55 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 折減后 355 300以強(qiáng)度足夠 絲繩在卷筒上的固定 絲繩在卷筒上的固定方式 鋼絲繩在卷筒上固定應(yīng)保證工作時安全可靠，便于檢查、裝拆及調(diào)整，且固定處不應(yīng)使鋼絲繩過分彎折。鋼絲繩常用的固定方式有：楔塊固定和壓板固定兩類。 鋼絲繩通過楔塊固定在卷筒上。楔塊的斜度通常取 1： 4 1： 5，以滿足自鎖條件。這種繩端的固定方式比較簡單，但鋼絲繩允許的直徑不能太大。 鋼絲繩端從端側(cè)板預(yù)留斜孔中引出至板外，通過壓板和螺釘把繩端固定。為安全起見，壓板數(shù)目至少為兩個。這種繩端的固定方式， 卷筒結(jié)構(gòu)簡單，對鑄造卷筒及鋼板焊接卷筒都適用。本設(shè)計中就采用此種固定方式。斜孔角度為 45°，斜孔的邊緣倒圓角，這樣可保證鋼絲繩平緩的纏繞在卷筒上，避免了鋼絲繩的損傷。 絲繩固定端承載能力驗(yàn)算 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋼絲繩在卷筒上的安全圈數(shù)不得小于 3 圈。在保留兩圈的情況下，應(yīng)能承受 當(dāng)鋼絲繩安全圈數(shù)不少于 3圈時，固定端處的拉力可按歐拉公式計算 jg 式中 鋼絲繩端處拉力（ N ）； 最大靜強(qiáng)度計算拉力， F 為動載系數(shù)，可按表 。N ），NF e 60000 ； e 自然對數(shù)底數(shù)， 718.2e ； 鋼絲繩與滾筒表面的摩擦系數(shù)，計算時取 ； 鋼絲繩安全圈在卷筒上的包角，安全圈數(shù)不少于 3 圈。若取 3圈，則 6 。 結(jié)果 4 57 1 0 0 0 01 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 圖 絲繩卷放偏角 定滑輪 卷筒 繩器 定滑輪 卷筒 計算可知，鋼絲繩固定端處的連接強(qiáng)度不容忽視。根 據(jù)計算結(jié)果可計算繩端緊固件。 絲繩的出繩方向及其偏角 鋼絲繩的出繩方向一般為水平方向，并從卷筒下方出繩，這樣可以得到比較小的側(cè)翻力矩。但也可以從其他方向出繩，此時，鋼絲繩傾斜，必然要產(chǎn)生向上的分力，使地腳螺栓的受力狀態(tài)發(fā)生變化。 為了確保鋼絲繩在卷筒上纏繞均勻、對稱、排列整齊，避免堆積、松散和亂繩。鋼絲繩水平方向卷放偏角 值必須符合表 表 放偏角 的規(guī)定值 鋼絲繩的偏斜角 可由導(dǎo)繩定滑輪旋轉(zhuǎn)中心線到卷筒軸線或排繩器導(dǎo)繩輪軸線的距離 3102 tg t （ 如果偏角 過大，會造成各圈鋼絲繩之間留有較大的縫隙，當(dāng)新的一層鋼絲繩向下面一層纏繞時就會嵌壓進(jìn)入鋼絲繩之間的縫隙，造成嚴(yán)重“錘擊”，很容易引起亂繩并增加鋼絲繩的磨損。如果偏角過小，則鋼絲繩纏繞到卷筒邊緣時，可能會產(chǎn)生從下向上的繩圈堆積現(xiàn)象，特別是當(dāng)導(dǎo)向定滑輪對卷筒不對中時，情況更為嚴(yán)重。當(dāng)鋼絲繩堆積上有兩三層后又突然墜落，將產(chǎn)生很大的沖擊力。這種現(xiàn)象對鋼絲繩壽命和卷筒強(qiáng)度都有很大影響。嚴(yán)表 放偏角 排繩方式 允許偏角 自然排繩 2 排繩器排繩 4 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 重的堆積還會造成鋼絲繩越出卷筒段側(cè)板，引起事故。所以有必要規(guī)定一個最小的纏繞偏斜角，推薦采用 。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 3 卷筒設(shè)計計算 卷揚(yáng)機(jī)卷筒系鋼絲繩多層纏繞，所受應(yīng)力非常復(fù)雜。它作為卷揚(yáng)機(jī)的重要零件，對卷揚(yáng)機(jī)安全可靠的工作至關(guān)重要，應(yīng)該合理地進(jìn)行設(shè)計。 筒結(jié)構(gòu) 卷筒結(jié)構(gòu)形式多樣，可按下述方法分類： 按照制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒應(yīng)用廣泛。卷揚(yáng)機(jī)卷筒大多為鑄造卷筒，成本低，工藝性好，但質(zhì)量大，適用于中小型卷揚(yáng)機(jī)。大噸位卷揚(yáng)機(jī)一般采用鑄鋼卷筒。鑄鋼卷筒雖然承載能力較大，但成本較高，若工藝允許，可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 按照卷筒纏繞層數(shù)的不同可分為單層纏 繞卷筒和多層纏繞卷筒。卷揚(yáng)機(jī)主要使用多層纏繞卷筒。 圖 筒容繩尺寸參數(shù)及結(jié)構(gòu)示意圖 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 按照卷筒內(nèi)部是否帶有筋板，可分為帶筋板卷筒和不帶筋板卷筒。無論是卷筒內(nèi)的環(huán)向筋還是縱向筋，均增加了知道難度，同時在筋板和筒壁的連接處還會引起應(yīng)力集中。本次設(shè)計中不采用帶筋板卷筒。 按照結(jié)構(gòu)的整體性，卷筒可分為整體式卷筒和分體式卷筒。卷揚(yáng)機(jī)噸位比較小時，卷筒常采用整體結(jié)構(gòu)。對較大噸位的卷筒，常做成分體裝配形式，這樣可以簡化工藝，減輕重量。本次設(shè)計的卷揚(yáng)機(jī)，噸位較小，故采用整體式卷筒，簡化結(jié)構(gòu)和安裝工藝。 按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分，常采用端側(cè)板周邊大齒輪外 嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式。這種卷筒的特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。 筒容繩尺寸參數(shù)計算 筒節(jié)徑 卷筒節(jié)徑 D 對筒壁和端側(cè)板的設(shè)計具有重要意義。 D 值小，結(jié)構(gòu)自然緊湊，但單位長度上的力較大，鋼絲繩壽命低。 卷筒節(jié)徑 D 應(yīng)滿足下式 中 筒繩直徑比，是卷揚(yáng)機(jī)工作級別有關(guān)的系數(shù)，范圍 2520 ； d 鋼絲繩直徑（ ， 。 結(jié)果 0 取整 24 卷筒的直徑 0D =00 卷筒容繩寬度 卷筒容繩寬度般可按下述關(guān)系式確定 03 d)3( t 式中 H 提升高度（ ， H=50000 d 鋼絲繩直徑（ ， ； D 卷筒節(jié)徑（ ， 24 ； 0D 卷筒直徑（ ， 000 。 結(jié)果 t 卷 揚(yáng)機(jī)卷筒壁厚的設(shè)計計算中，通常卷筒長度都設(shè)計成小于其直徑的 3倍，甚至小于其直徑的 2倍。因?yàn)榇藭r的鋼絲繩拉力產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的合成應(yīng)力較小，故計算卷筒強(qiáng)度時可忽略不計，簡化設(shè)計計算。 絲繩纏繞層數(shù) 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 按照常規(guī)，同時根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，鋼絲繩的纏繞層數(shù)最好不要超過 5 層，控制在 5 層，據(jù)卷筒的容繩量為 150m 及以上的設(shè)計條件可知，每一層的纏繞圈數(shù) n： n 圈 每層纏繞的長度 l ： =則鋼絲繩的纏繞層數(shù)為： 圈 定卷筒各直徑 （ 1）鋼絲繩在卷筒上的最小纏繞直徑 24 （ 2）鋼絲繩在卷筒上的最大纏繞直徑 2m a x )1(2 o 式中： 2k 4)13(a x D = （ 3）鋼絲繩在卷筒上的平均纏繞直徑m i DD = D =（ 4）卷筒的邊緣外徑 W 9 =取 50 筒筒殼厚度 材料選用灰口鑄鐵 筒壁的強(qiáng)度按下式計算 (則筒壁厚度為 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 t (式中 鋼絲繩的額定拉力（ N ） , 0000 ； C 卷筒壁環(huán)向壓縮應(yīng)力（ ； 多層纏繞系數(shù)， A ； t 鋼絲繩軸向卷繞節(jié)距（ , 8 ； C 卷筒材料的許用應(yīng)力（ ，根據(jù)小卷揚(yáng)機(jī)工作級別，選取 。 結(jié)果 取整 筒端側(cè)板厚度 考慮到結(jié)構(gòu)尺寸、壓力、載荷等影響因素，端側(cè)板厚度計算公式為 / (式中： 綜合影響系數(shù)， B ； 端側(cè)板材料的許用應(yīng)力， 。 結(jié)果： 1060 3 取整 5 卷筒直徑大小對端側(cè)板強(qiáng)度影響較大，且卷筒筒壁和端側(cè)板過度處的圓角半徑對端側(cè)板強(qiáng)度有重要影響，所以不能取得太小。.0圍內(nèi)比較合 適，取 。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 4、電動機(jī)的選擇 筒轉(zhuǎn)速 根據(jù)工作機(jī)構(gòu) n ： 0 100060 式中： v 0D 000 m 0 010 根據(jù)計算結(jié)果，準(zhǔn)備選用 1000 r/ 此初步的總傳動比 i ，選用三級展開式圓柱齒輪減速器。雖然采用了低轉(zhuǎn)速的電動機(jī)，增加了電機(jī)成本，但是傳動系統(tǒng)簡單，減少了齒輪等零件的數(shù)量，一定程度上提高了機(jī)械效率，降低了零件加工使用的費(fèi)用并提高了系統(tǒng)的可靠性，總和衡量壽命周期總成本不會增加。 型設(shè)計 計算負(fù)載功率： 1000 式中： 60000N v 4335211 1 1 = 2 = 3 = 4 = 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5 5 = = 1 0 0 0106 0 0 0 0 根據(jù)卷揚(yáng)機(jī)的工作情況，去功率儲備系數(shù) k=1 故 21 則電動機(jī)選型為 體參數(shù)如下： 額定功率（ 15 額定轉(zhuǎn)速（ r/: 970 額定電壓（ V） : 380 額定電流（ A） : 大轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn)矩（ : 2 效率 : 率 因數(shù) : 型號屬 列電機(jī)。該系列電動機(jī)是全封閉、外扇冷鼠籠隔爆型三相電機(jī)。它具有高效、高的起動力矩、低噪音、振動小、性能好、溫升速度大、先進(jìn)隔爆結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。安裝尺寸符合 準(zhǔn)， 功率與機(jī)座號的配置關(guān)系符合 炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求和 炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備隔爆型電氣設(shè)備?？捎糜谝紲囟雀哂?135 ， 1級區(qū)域或 2級區(qū)域的氣體爆炸性危險場所。 該型電動機(jī)的 工作條件為： 季節(jié)而變化 ,但不會超過 +40° C； 超過 1000M； 0%； 50 F； 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5 減速器的設(shè)計計算 動方式的擬定 減速器是應(yīng)用于電動機(jī)和卷筒之間的獨(dú)立的傳動裝置。其主要功能是降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩，以滿足對機(jī)械的各種要求。實(shí)踐表明，傳動裝置設(shè)計得合理與否 ，對整部裝置的性能，成本以及整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設(shè)計傳動裝置是整部機(jī)器設(shè)計工作中的重要環(huán)節(jié)，即合理地擬定傳動方案又是保證傳動裝置設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)。 根據(jù)設(shè)計要求，可得到如下的傳動方案： （ 1）、 不需要立式結(jié)構(gòu) ,故采用臥式減速器； （ 2）、行星傳動結(jié)構(gòu)緊湊，但成本高，維護(hù)困難；錐齒輪及蝸桿傳動方式的輸入軸與輸出軸垂直，與卷筒配合布置較復(fù)雜，加工也較困難，效率低，故擬采用圓柱齒輪傳動，圓柱齒輪傳動具有成本低，設(shè)計制造維護(hù)都很方便的優(yōu)點(diǎn)； （ 3）、根據(jù)工作機(jī)構(gòu) 卷筒的直徑及鋼絲繩繩速計算卷筒轉(zhuǎn)速 （ 4）、為了便于加工拆卸及維護(hù)，采用水平剖分式； （ 5）、功率小，轉(zhuǎn)速也較低，所以軸承全部采用深溝球軸承； 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 （ 6）、電動機(jī)和輸入軸之間采用彈性套柱銷聯(lián)軸器（ 卷筒與減速器之間采用開始齒輪傳動連接。 傳動比及傳動比分配 傳動比 按額定轉(zhuǎn)速初定傳動比，總傳動比按下式計算 (式中 電動機(jī)額定轉(zhuǎn) 速， 70 rn ； n 卷筒轉(zhuǎn)速， 7.6 結(jié)果 動比分配 總傳動比等于各級傳動比的連乘積，即 321(合理分配傳動比是設(shè)計的一個重要步驟。如果把傳動比分配得合理時，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，成本低，潤滑條件也好；但 傳動比分配不合理，則結(jié)果正好相反，所以傳動比分配應(yīng)盡量遵循以下原則： 1. 各級傳動比最好在推薦的范圍內(nèi)選取，以符合各種傳動形式的特點(diǎn)； 2. 應(yīng)充分發(fā)揮各級傳動的承載能力?？砂礉M足某一質(zhì)量指標(biāo)分配傳動比，如按外嚙合接觸強(qiáng)度相等原則分配傳動比； 3. 傳動零件之間不應(yīng)造成相互干涉碰撞，如卷揚(yáng)機(jī)的開式齒輪傳動，若傳動比太小，大齒輪直徑小于卷筒直徑，則會使小齒輪與卷筒產(chǎn)生干涉； 4. 各級傳動尺寸要協(xié)調(diào)、合理，使得各傳動部分從動齒輪的浸油深度相近，各級齒輪得到方便、充分的潤滑，減小攪油損失； 5. 應(yīng)使傳動裝置的總體尺寸緊湊，質(zhì)量最小。 設(shè)計時，卷揚(yáng)機(jī)的實(shí)際傳動比的準(zhǔn)確值必須在各級傳動零件具體參數(shù)確圖 級圓柱齒輪減速器傳動比分配圖 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 定后才能計算出來，故應(yīng)驗(yàn)算卷筒軸實(shí)際轉(zhuǎn)速是否在允許誤差范圍呢，如不滿足要求，應(yīng)重新調(diào)整傳動比，一般情況下，設(shè)計時允許卷筒有±（ 3% 5%）的轉(zhuǎn)速誤差。 減速器為三級展開式圓柱齒輪減速器，其傳動比按圖 由圖 ，傳動比分配見表 閉式齒輪傳動部分的傳動比全部取整，只在開式齒輪傳動部分才將傳動比取小數(shù)，這樣分配便于了加工和計算，減小了傳動速度誤差。 表 柱齒輪減速器傳動比的分配 總傳動比 i 第一級傳動 比1i 第二級傳動比 2i 第三級傳動比3153 動裝置運(yùn)動參數(shù)計算 軸轉(zhuǎn)速計算 第軸轉(zhuǎn)速（輸入軸） m 7 01/9 7 0/ 11 第軸轉(zhuǎn)速（中間軸） m 70/ 22 第軸 轉(zhuǎn)速 （中間軸） m 第軸轉(zhuǎn)速（輸出軸） m 第軸轉(zhuǎn)速 （卷筒軸） m 軸功率計算 第軸功率（輸入軸） 第軸功率（中間軸） 第軸功率（中間軸）