摘要電動(dòng)葫蘆是一種輕小型起重設(shè)備。它主要由減速器，運(yùn)行機(jī)構(gòu)，卷筒裝置，吊鉤裝置，聯(lián)軸器，限位器，錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)等部分組成。本文根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，主要對(duì)10t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆的總體方案選擇和確定，然后對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和目的，參考CD型電動(dòng)葫蘆,首先對(duì)10t單鉤移動(dòng)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，選擇合理機(jī)構(gòu)及裝配方案，然后對(duì)減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，鋼絲繩的選用及強(qiáng)度驗(yàn)算，卷筒的參數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算，再計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，確定各個(gè)齒輪的參數(shù)，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,選擇合理的軸承、鍵、軸套等各種零部件，畫出總體裝配圖。關(guān)鍵詞：電動(dòng)葫蘆，吊鉤，減速器AbstractElectric hoist is a kind of small lifting equipment. It is mainly formed by reducer, running organizations, drum installation, hook device, the coupling stopper, conical rotor motor and other components. According to the design task demands, this book mainly against to 10 t mobile electric hoist single hook selection and determination of the overall program, and then design the transmission system. According to the requirements and objectives of the design, reference CD-type electric hoist on the first take the 10 t mobile electric hoist with the single hook for the structure analysis, select reasonable organization and assembly programs, then design the reducer, selection of wire rope and strength checking, reel the parameter calculation and checking, and calculate the gear transmission ratio, to determine the parameters of each gear, the strength calculation, select a reasonable bearing, keys, bushing and other components, to draw general assembly drawing.Keywords: electric hoist, hook, reducer目錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 概述11.2 起重機(jī)勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)11.2.1 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)11.2.2 產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)31.3 國內(nèi)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向41.3.1 CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆存在的問題41.3.2 國內(nèi)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆發(fā)展方向52 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別72.1 機(jī)構(gòu)利用等級(jí)72.2 機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)72.3 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別73 確定傳動(dòng)方案、選擇滑輪和吊鉤組83.1 傳動(dòng)方案83.2 吊鉤組83.2.1 吊鉤橫梁的計(jì)算93.2.2 滑輪軸的計(jì)算93.2.3 拉板的計(jì)算103.3.3 滑輪114 鋼絲繩的選用134.1 鋼絲繩的特點(diǎn)及用途134.2 鋼絲繩的選擇134.3 鋼絲繩直徑的計(jì)算134.4 鋼絲繩的安裝144.5 鋼絲繩的維護(hù)保養(yǎng)164.6 鋼絲繩失效分析174.7 鋼絲繩端的固定和連接195 卷筒的設(shè)計(jì)215.1 卷筒的構(gòu)造215.2 卷筒主要尺寸的確定215.2.1 卷筒的直徑215.2.2 卷筒的繩槽尺寸225.2.3 卷筒的長(zhǎng)度225.2.4 卷筒壁厚235.3 卷筒校核235.4 卷筒轉(zhuǎn)速256 電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)266.1 電動(dòng)機(jī)的選擇266.2 電動(dòng)機(jī)的校驗(yàn)276.2.1 電動(dòng)機(jī)過載校驗(yàn)276.2.2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)277 減速器的設(shè)計(jì)297.1 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比297.2 聯(lián)軸器的選擇297.3 分配減速器的各級(jí)減速比307.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)307.5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算317.5.1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算327.5.2 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算367.5.3 第三級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算407.6 軸的設(shè)計(jì)和校核447.6.1 減速器高速軸1的設(shè)計(jì)447.6.2 減速器中間軸2的設(shè)計(jì)477.6.3 減速器低速軸3的設(shè)計(jì)497.6.4 空心軸的的設(shè)計(jì)527.7 滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算567.7.1 減速器高速軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算567.7.2 減速器中間軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算577.7.3 減速器底速軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算587.7.4 空心軸上軸承的選擇與驗(yàn)算587.8 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算597.8.1聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵連接597.8.2直齒圓柱齒輪與中間軸2的鍵連接607.8.3直齒圓柱齒輪與中間軸3的鍵連接607.8.4直齒圓柱齒輪與空心軸的鍵連接607.8.5卷筒轂與空心軸的鍵連接618 驗(yàn)算啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間628.1 啟動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算628.2 制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算63結(jié)論64致謝65參考文獻(xiàn)66681 緒論1.1 概述 起重機(jī)械是用來對(duì)物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸和作業(yè)的機(jī)械。它可以完成靠人力所無法完成的物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動(dòng)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，已經(jīng)在國民經(jīng)濟(jì)的多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它是一種循環(huán)的，間歇?jiǎng)幼鞯?，短程搬運(yùn)物料的機(jī)械。一個(gè)工作循環(huán)一般包括上料，運(yùn)送，卸料和回到原位的過程。在循環(huán)與循環(huán)之間一般有短暫的停歇。起重機(jī)工作的時(shí)候各機(jī)構(gòu)通常是處于啟動(dòng)，制動(dòng)以及正向，反向等相互交替的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中。 起重機(jī)械的種類很多，通常按用途和構(gòu)造特征來對(duì)其進(jìn)行分類。按用途來分的話，可以分為通用起重機(jī)，建筑起重機(jī)，冶金起重機(jī)，鐵路起重機(jī)，造船起重機(jī)，甲板起重機(jī)等等。按構(gòu)造特征來分的話，可以分為輕小型起重機(jī)，橋式起重機(jī)，臂架式起重機(jī)，固定式起重機(jī)和運(yùn)行式起重機(jī)。 我們所改進(jìn)設(shè)計(jì)的電動(dòng)葫蘆屬于輕小型起重機(jī)械，它主要配合單梁橋式或門式起重機(jī)來組成一個(gè)完整的起重機(jī)械。然而隨著時(shí)代的發(fā)展，電動(dòng)葫蘆也開始向大起重量，大提升高度發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式也在不斷的更新，從而使電動(dòng)葫蘆的品種和應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。1.2 起重機(jī)勢(shì)發(fā)展趨勢(shì) 起重運(yùn)輸機(jī)械在國外稱為物料搬運(yùn)機(jī)械。由于新材料、新工藝、新設(shè)備和以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的信息和控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，物料搬運(yùn)系統(tǒng)的改進(jìn)已成為這些國家進(jìn)一步提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本十分重要的方面，越來越引起重視。 我國起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)要向大型化、節(jié)能化、智能化和成套化方向發(fā)展。我國有關(guān)部門出臺(tái)的起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)的“十五”發(fā)展規(guī)劃，對(duì)該行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn)品以及建議淘汰的產(chǎn)品，坐了詳細(xì)規(guī)定。1.2.1 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1向大型化、高效率化、無保養(yǎng)化和節(jié)能化發(fā)展。目前，世界上最大的浮游起重機(jī)起重量達(dá)6500噸，最大的履帶起重機(jī)重量為3000噸，最大橋式起重機(jī)起重量為1200噸。帶式輸送機(jī)最大帶寬達(dá)3.2米，輸送能力最大為3.7萬噸/時(shí)，單機(jī)最大距離超過30公里。自動(dòng)化立體庫堆垛機(jī)最大運(yùn)行速度達(dá)240米/分。 2. 向自動(dòng)化、智能化、集成化和信息化發(fā)展。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，以適應(yīng)多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式。目前已出現(xiàn)了能自動(dòng)裝卸物料、有精確位置檢測(cè)和有自動(dòng)過程控制的橋式起重機(jī)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線。起重機(jī)上還裝有微機(jī)自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)自身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)。 3. 向成套化、系統(tǒng)化、綜合化和規(guī)?；l(fā)展。將各種起重運(yùn)輸機(jī)械的單機(jī)組合為成套系統(tǒng)，加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備與物料搬運(yùn)機(jī)械的有機(jī)結(jié)合，提高自動(dòng)化程度，改善人機(jī)系統(tǒng)。通過計(jì)算機(jī)模擬與仿真，尋求參數(shù)與機(jī)種的最佳匹配與組合，發(fā)揮最佳效用。重點(diǎn)發(fā)展的有港口散料和集裝箱裝卸系統(tǒng)、工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)、商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)、交通運(yùn)輸部門和郵電部門行包貨物的自動(dòng)分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。 4向模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展。許多通用起重運(yùn)輸機(jī)械是成系列成批量的產(chǎn)品，為了降低制造成本，提高通用化程度?？刹捎媚K組合的方式，用較少規(guī)格的零部件和各種模塊組成多品種、多規(guī)格和多用途的系列產(chǎn)品，充分滿足各類用戶的需要。也可使單件小批量生產(chǎn)起重運(yùn)輸機(jī)械的方式改換成具有相當(dāng)批量和規(guī)模的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)。 5向小型化、輕型化、簡(jiǎn)易化和多樣化發(fā)展。有相當(dāng)批量的起重運(yùn)輸機(jī)械是在一般的車間和倉庫等處使用，用于代替人力和提高生產(chǎn)效率，但工作并不十分頻繁。為了考慮綜合效益，要求這部分起重運(yùn)輸機(jī)械盡量減少外形尺寸，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低造價(jià)和使用維護(hù)費(fèi)用，按最新設(shè)計(jì)理論開發(fā)出來的這類設(shè)備比我國用傳統(tǒng)理論設(shè)計(jì)的同類產(chǎn)品其自重輕 60%。由于自重輕、輪壓小、外形尺寸小，使廠房建筑結(jié)構(gòu)的建造費(fèi)用和起重機(jī)運(yùn)行費(fèi)用也大大減少。 6. 采用新理論、新方法、新技術(shù)和新手段提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。進(jìn)一步應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，不斷提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平與精度。開展對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)械載荷變化規(guī)律、動(dòng)態(tài)特性和疲勞特性的研究，開展對(duì)可靠性的試驗(yàn)研究，全面采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、概率設(shè)計(jì)法、優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)等，利用CAD提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，與計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)相銜接，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造一體化。 7. 采用新結(jié)構(gòu)、新部件、新材料和新工藝提高產(chǎn)品性能。結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異型鋼，減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，以焊代鑄，采用機(jī)電儀一體化技術(shù)提高使用性能和可靠性。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。今后還會(huì)更加注重起重運(yùn)輸機(jī)械的安全性、重視司機(jī)的工作條件。 1.2.2 產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì) 起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn)品，應(yīng)具備產(chǎn)品的性能指標(biāo)高、性能穩(wěn)定和運(yùn)行效率高等特點(diǎn)。為適應(yīng)時(shí)代需求，這些產(chǎn)品還必須達(dá)到環(huán)保效能好、節(jié)能、機(jī)電一體化程度高和操作性能好等要求，是用戶優(yōu)先選擇的技術(shù)水平高的產(chǎn)品或是新型的國內(nèi)空白產(chǎn)品。這些產(chǎn)品包括：1. 港口散料裝卸成套設(shè)備，包括：（40006000t/h）連續(xù)裝船機(jī)、(12502400t/h)橋式抓斗卸船機(jī)、(40006000t/h)懸臂斗輪取料機(jī)、（40006000t/h）大跨度門式取料機(jī)、雙車三車不摘鉤翻車機(jī)、散糧碼頭裝卸系統(tǒng)機(jī)電總體設(shè)計(jì)及控制技術(shù)、（5001000t/h）夾帶式卸船機(jī)及（10001500t/h）波狀擋邊帶式提升機(jī)等。 2. 大型露天礦連續(xù)、半連續(xù)開采工藝運(yùn)輸成套設(shè)備,包括:(40006000t/h)大型排土機(jī)、帶寬B=3000mm膠帶輸送機(jī)、機(jī)電總體設(shè)計(jì)技術(shù)及壓帶式大傾角膠帶輸送機(jī)等。 3混勻料場(chǎng)成套設(shè)備，包括：1500t/h刮板式混勻取料機(jī)、1500t/h滾筒式混勻料機(jī)、1500t/h搖臂式混勻堆料機(jī)等。 4. 固體垃圾分揀處理系統(tǒng)，包括，給料機(jī)、圓筒式篩分機(jī)、堆肥倒堆機(jī)、垃圾壓裝機(jī)和自動(dòng)化垃圾搬運(yùn)起重機(jī)等。 5. 集裝箱裝卸運(yùn)輸成套設(shè)備，包括：輪胎式集裝箱起重機(jī)、超大箱大伸距岸邊起重機(jī)、集裝箱叉車及鐵路集裝箱起重機(jī)等。 6倉儲(chǔ)及自動(dòng)化運(yùn)輸成套設(shè)備，包括：標(biāo)準(zhǔn)系列自動(dòng)化立體倉庫、自動(dòng)化立體停車庫、無軌巷道堆垛機(jī)系列、自動(dòng)搬動(dòng)車系統(tǒng)、大規(guī)模流水生產(chǎn)線電控及管理系統(tǒng)、積放式懸掛輸送機(jī)（單車吊重501250kg，速度1020m/min）、重型板式輸送機(jī)（單件載荷5002000kg、速度0.55.5 m/min）和各種型式貨架儲(chǔ)存系統(tǒng)等。 7. 三峽工程及其他重點(diǎn)工程有關(guān)設(shè)備開發(fā)，包括：起重量1.15萬噸、提升高度113米的升船機(jī)可靠性研究及設(shè)備研制、大型火電站中的輸煤、給煤設(shè)備、堆取料設(shè)備和專用起重機(jī)設(shè)備、核電站用高精度定位、高可靠性的環(huán)形起重機(jī)、裝卸料機(jī)及其他核級(jí)要求的起重設(shè)備等。 8. 具有發(fā)展前景、市場(chǎng)看好的特色產(chǎn)品，包括：（1）DX型鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)；（2）自移可轉(zhuǎn)式膠帶輸送機(jī)；（3）耐腐蝕的螺旋輸送機(jī)；(4) 超高溫埋刮板輸送機(jī)；（5）各種旅游與貨運(yùn)索道；（6）容器式管道輸送系統(tǒng)；（7）工業(yè)自動(dòng)灌裝、碼垛成套設(shè)備；（8）垃圾處理專用抓斗起重機(jī)；（9）輕小型起重設(shè)備；（10）大型冶金起重機(jī)；防爆起重機(jī)；高速行李輸送系統(tǒng)；柔性啟制動(dòng)裝置；稱量與配制樣系統(tǒng)；大規(guī)格垂直擋邊輸送機(jī)；多用途門座起重機(jī)；集裝箱式包裝機(jī)；氣墊式皮帶機(jī)電子秤等。 9. 重要基礎(chǔ)零部件，包括：1)硬齒面減速器；2)液力減速器；3) 高速大功率耦合器；4)液壓緩沖器；5)索道專用新型抱索器；脫掛器；6)盤式制動(dòng)器；7)集裝箱吊具；8)自鎖式夾軌器；9)液粘傳動(dòng)裝置等。 1.3 國內(nèi)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向 鋼絲繩電動(dòng)葫蘆作為一種輕小型起重設(shè)備，廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，而國內(nèi)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的發(fā)展卻比較緩慢。上世紀(jì)60年代到70年代初，我國從前蘇聯(lián)引進(jìn)了TV型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆，70年代初我國自行設(shè)計(jì)了CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆取代TV型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆至目前為止CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆在國內(nèi)生產(chǎn)制造、使用已達(dá)30多年的歷史。其間，曾有一些廠家引進(jìn)國外先進(jìn)的生產(chǎn)制造技術(shù)，但均未獲得廣泛的推廣應(yīng)用。 鋼絲繩電動(dòng)葫蘆技術(shù)水平在國內(nèi)發(fā)展遲緩，其原因是多方面的：1) 國內(nèi)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆企業(yè)生產(chǎn)、制造水平及配套的機(jī)械、電氣及標(biāo)準(zhǔn)件技術(shù)基礎(chǔ)較低；2) 近20年來國內(nèi)經(jīng)濟(jì)體制由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，許多國營(yíng)企業(yè)在轉(zhuǎn)制初期不可能將大量的資金投入到產(chǎn)品開發(fā)上；3) CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆目前仍有一定的市場(chǎng)占有率。 然而，隨著技術(shù)的成熟完善和用戶對(duì)產(chǎn)品的性價(jià)比的越來越挑剔，國內(nèi)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆已開始不再適應(yīng)人們的要求。1.3.1 CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆存在的問題1. 系列化問題、品種少、規(guī)格不齊：CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆起重量只有0.5 t、1t、2t、3 t、5t、10t，6種，起升高度的覆蓋范圍為6-30m。起升速度：1-5t單速為8m/min，雙速為8/0.8m/min，10t單速7m/min。雙速為7/0.7m/min。雖然國內(nèi)一些廠家在10t基礎(chǔ)上發(fā)展看了16t、20t擴(kuò)充系列的大噸位電動(dòng)葫蘆，但仍不能形成較完整的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆產(chǎn)品系列，與國外的起重量范圍0.25-80t及多種起升高度和起升速度組合相比存在很大的差距。 2. 工作級(jí)別：CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆沒有進(jìn)行工作級(jí)別的劃分，不適應(yīng)實(shí)際使用工況，多數(shù)情況下造成使用不合理。按新的工作級(jí)別劃分規(guī)則，CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的工作級(jí)別為M3，而國外的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆能適應(yīng)的工作級(jí)別范圍為M3，M6。 3. 基型的變換：CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆滑輪組結(jié)構(gòu)形式及倍率單一(0.5t-5t滑輪組倍率為2/1；10t倍率為4/2)。安裝方式只有懸掛和固定式2種，變化少，可開發(fā)功能低。而國外鋼絲繩電動(dòng)葫蘆滑輪組結(jié)構(gòu)及倍率組合方式多樣，安裝方式除懸掛與固定式外，還有低凈空安裝、雙吊點(diǎn)形式及其他特殊用途的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆。而CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆在這些方面基本是空白。4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然較TV型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆有了較大改進(jìn)，但其外形美觀性差，圓形結(jié)構(gòu)不便于安裝、運(yùn)輸，外形的局限性嚴(yán)重阻礙了基型的變化。而國外的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆，多為方形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既美觀便于安裝、運(yùn)輸，還能很好地適應(yīng)模塊化設(shè)計(jì)，便于基型的組合和變換，大大拓寬了鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的使用范圍。 5. 配套電動(dòng)機(jī)：CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆配套的錐形轉(zhuǎn)子電機(jī)，單速為4極，雙速為1/10的子母機(jī)，而國外鋼絲繩電動(dòng)葫蘆電機(jī)采用2極電機(jī)，雙速采用雙繞組和變極式，這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、自重輕，有利于降低制造成本。另外，CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆配套電機(jī)在絕緣等級(jí)和防護(hù)等級(jí)及噪聲方面與國外葫蘆相比差距仍很大。 6. 減速器：CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆減速器制造精度和傳動(dòng)效率低，噪聲大，齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)不甚合理，特別反映在有效提高承載能力和各級(jí)齒輪與齒輪副之間的強(qiáng)度均等方面。 7. 安全保護(hù)措施：CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆只有上、下限位保護(hù)超載保護(hù)，而國外鋼絲繩電動(dòng)葫蘆除有上述保護(hù)功能，還具有錯(cuò)相、缺相、過熱、多制動(dòng)系統(tǒng)保護(hù)等。 8. 電氣控制：CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆電控箱外觀協(xié)調(diào)性差電氣元件的使用壽命較低，故障率高。 9. 零部件設(shè)計(jì)：CD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的吊鉤、電動(dòng)小車裝置等關(guān)鍵零部件，成組設(shè)計(jì)及互換性較差，且結(jié)構(gòu)較笨重。 1.3.2 國內(nèi)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆發(fā)展方向 1. 系列設(shè)計(jì)合理化: 推薦參數(shù)：起重量從0.25-80t，起升高度6-63m，利用較少的基型覆蓋整個(gè)系列。起升速度多樣化推薦值：?jiǎn)嗡?m/min、10m/min、12.5m/min；雙速1/10、1/3、1/4速比變化。雙速方案應(yīng)考慮子母機(jī)、雙繞組及變極式，或采用變頻無極調(diào)速技術(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)參考GB3811-1983起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范工作級(jí)別劃分，將工作級(jí)別覆蓋范圍擴(kuò)充到M3-M6。 2. 結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能滿足多種工況如：低凈空、雙吊點(diǎn)等多種安裝固定方式；可遙控操縱、絕緣型、防腐防潮、耐高溫高熱、防爆等多種功能的產(chǎn)品。 3. 外形設(shè)計(jì)改變傳統(tǒng)的圓形設(shè)計(jì)：采用方形結(jié)構(gòu)形式，模塊化設(shè)計(jì)，增加零部件的通用性：布置方式由原來的電機(jī)一中間軸一減速器一卷筒的形式改為電機(jī)一減速器一卷筒的布置方式，既有利于有效地提高鋼絲繩電動(dòng)葫蘆起升高度，又避免高速軸長(zhǎng)軸傳動(dòng)，可提高運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性，降低制造成本。增加滑輪倍率范圍提高單機(jī)使用范圍。 4. 采用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度鋼絲繩：按GB38111983標(biāo)準(zhǔn)要求。在滿足抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)的前提下，盡可能減小鋼絲繩直徑，采用相適應(yīng)的卷筒直徑與鋼絲繩直徑之比及滑輪直徑與鋼絲繩直徑之比以利于縮小整機(jī)結(jié)構(gòu)和自重。 5. 優(yōu)化齒輪設(shè)計(jì)提高齒輪的承載能力：齒輪可采用40Cr或42CrMn、40MnB材質(zhì)，調(diào)質(zhì)和表面淬火處理或氮化，原采用的20CrMnTi或20MnTiB材質(zhì)雖然在齒輪的抗彎強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度方面較理想，但是受國內(nèi)基礎(chǔ)加工水平影響，齒輪加工精度低、滲碳淬火熱處理變形量難控制，后序又無磨齒工藝，難免存在齒輪噪聲大、效率低等缺點(diǎn)。新材質(zhì)及熱處理方法已在國內(nèi)許多廠家推廣。此外，采用硬齒面與中硬齒面配對(duì)嚙合的齒輪副高速級(jí)齒輪采用剃齒工藝，齒輪螺旋角選在12度左右，這些都是提高齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的有效途徑。齒輪傳動(dòng)箱體、箱蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于噪聲的吸收與減振傳動(dòng)軸承應(yīng)提高精度等級(jí)。 6. 電機(jī)采用2、4、6極錐形轉(zhuǎn)子電機(jī)以適用各種不同工：電機(jī)絕緣等級(jí)應(yīng)提高至F級(jí)和11級(jí)，防護(hù)等級(jí)提高至IP54：電機(jī)設(shè)置過熱保護(hù)元件；電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮有效提高有用功率，降壓能力和起、制動(dòng)能力，提高電機(jī)設(shè)計(jì)溫升，充分發(fā)揮電機(jī)的潛能；電機(jī)的降噪除了在設(shè)計(jì)、加工、制造精度上要提高外，還應(yīng)從設(shè)計(jì)上考慮降低電磁噪聲和風(fēng)道渦流噪聲的措施。電機(jī)的設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循工作級(jí)別劃分原則，提高單機(jī)使用用途。 7. 增加電氣保護(hù)措施：除上下限位保護(hù)外，還應(yīng)增加超載保護(hù)(個(gè)別情況下考慮欠載保護(hù))；錯(cuò)相、缺相、失壓保護(hù)；吊鉤防脫繩保護(hù)。開發(fā)多制動(dòng)功能機(jī)型如：雙制動(dòng)(電機(jī)錐形制動(dòng)輪制動(dòng)+高速軸上補(bǔ)償制動(dòng))；三制動(dòng)(錐形制動(dòng)輪制動(dòng)+高速軸上補(bǔ)償制動(dòng)+卷筒上安全閘)。根據(jù)用戶需要增加起升高度、負(fù)載數(shù)字顯示功能。 8. 高耐磨、高強(qiáng)度導(dǎo)繩器材料及導(dǎo)繩器導(dǎo)繩性能一直是國內(nèi)許多生產(chǎn)電動(dòng)葫蘆的企業(yè)探討的課題，目前，國內(nèi)已掌握了一部分成功經(jīng)驗(yàn)。 9. 其他零部件如吊鉤、小車等設(shè)計(jì)要考慮成組性和通用性。 10. 提高配套件如鋼絲繩、軸承等標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量。 2 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別起重機(jī)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別是根據(jù)機(jī)構(gòu)的利用等級(jí)和載荷狀態(tài)分級(jí)的，本設(shè)計(jì)的基本參數(shù)為：提升高度：12m，提升速度：7m/min，提升重量：10t。2.1 機(jī)構(gòu)利用等級(jí) 機(jī)構(gòu)利用等級(jí)按機(jī)構(gòu)總設(shè)計(jì)壽命分為10級(jí)，即T0T9，總設(shè)計(jì)壽命規(guī)定為機(jī)構(gòu)假定約使用年數(shù)內(nèi)處于運(yùn)轉(zhuǎn)的總小時(shí)數(shù)，它僅作為零件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，而不能視為保用期，電動(dòng)葫蘆一般處于清閑的使用狀態(tài)，根據(jù)GB/T3811-1983,機(jī)構(gòu)利用等級(jí)如下：機(jī)構(gòu)利用等級(jí) T3，總設(shè)計(jì)壽命/h 16002.2 機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài)是表明機(jī)構(gòu)承受最大載荷及載荷變化程度，電動(dòng)葫蘆一般在低于額定載荷的狀態(tài)下工作，并且也不經(jīng)常的使用，根據(jù)GB/T3811-1983,由于電動(dòng)葫蘆經(jīng)常工作在中等載荷，較少承受最大的載荷，所以機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)選為L(zhǎng)2-中。2.3 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別根據(jù)機(jī)構(gòu)利用等級(jí)和機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)，依據(jù)GB/T3811-1983，機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別選為M3。3 確定傳動(dòng)方案、選擇滑輪和吊鉤組3.1 傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案采用類似型電動(dòng)葫蘆結(jié)構(gòu)。如圖： 圖3-1 CD型電動(dòng)葫蘆1-箱蓋；2-第一軸；3-第二軸；4-第三軸；5-箱體；6-空心軸；7-鋼絲繩；8-導(dǎo)繩器；9-聯(lián)軸器；10-卷筒；11-定子；12-轉(zhuǎn)子；13-彈簧；14-制動(dòng)器。3.2 吊鉤組吊鉤是起重機(jī)上應(yīng)用最普遍、最通用的基本吊具，他常與滑輪組的動(dòng)滑輪合成吊鉤組作起重機(jī)上的取物裝置。根據(jù)吊鉤的起重量10t和機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M3參考文獻(xiàn)7表8.1-84取鉤號(hào)5，材料DG235。3.2.1 吊鉤橫梁的計(jì)算 吊鉤橫梁工作時(shí)的危險(xiǎn)截面位于橫梁中部，其最大彎曲應(yīng)力為： =94MPa（3-1）式中 FQ起升載荷，9800N； 動(dòng)載系數(shù)，1.1； l拉板的間距，297.5mm；B橫梁吊鉤，105mm；d吊鉤孔徑，70mm；h吊鉤與橫梁連接部分長(zhǎng)度，93mm。將數(shù)據(jù)帶入上式得=79.46MPa<94MPa,合格。軸孔d1的平均應(yīng)力： (3-2)式中 拉板厚度，10mm； d1軸孔直徑，90mm； 許用擠壓應(yīng)力，MPa，=78.33MPa。將數(shù)據(jù)帶入上式得MPa<78.33MPa，合格。3.2.2 滑輪軸的計(jì)算根據(jù)滑輪軸上的受力分析，在滑輪處收到最大彎曲應(yīng)力，最大彎曲應(yīng)力為式中 W抗彎截面系數(shù)；d滑輪處軸的直徑，90mm；M彎矩，N·m其中 F=FQ/2。將數(shù)據(jù)帶入上式得 MPa<94MP圖3-2 滑輪組受力和彎矩3.2.3 拉板的計(jì)算吊鉤組兩側(cè)的拉板危險(xiǎn)截面為孔的水平截面和豎直截面。水平截面的內(nèi)側(cè)孔邊最大拉應(yīng)力為（3-3）式中b拉板寬度，180mm；拉板厚度，10mm；加強(qiáng)板厚度，6mm；aj應(yīng)力集中系數(shù)，參考文獻(xiàn)4圖2-36，取值2.5。將數(shù)據(jù)帶入上式得=93.58MPa<138.24MPa，合格。垂直截面的內(nèi)側(cè)孔邊最大拉應(yīng)力為（3-4）式中 拉板孔中心到板底的距離，90mm。 將數(shù)據(jù)帶入上式得=62.38<78.33MPa，合格。（3-5）將數(shù)據(jù)帶入上式得=37.43MPa<78.33MPa,合格。3.3.3 滑輪滑輪是用來改變撓性件（鋼絲繩）運(yùn)動(dòng)放向并平衡撓性件（鋼絲繩）分支拉力的承載零件。其作用是：導(dǎo)向和支撐，以改變鋼絲繩的走向；組成滑輪組，達(dá)到省力或增速的目的。本機(jī)構(gòu)采用雙聯(lián)滑輪組，如下圖：圖3-3倍率：滑輪組的倍率等于懸掛物品的鋼絲繩分支數(shù)與繞入卷簡(jiǎn)的鋼絲繩分支數(shù)之比。對(duì)于雙聯(lián)滑輪組倍率等于鋼絲繩分支數(shù)的一半，即=1/2i。在起重機(jī)的設(shè)計(jì)中，合理的確定滑輪組的倍率是很重要的。選用較大的倍率， 可以使鋼絲繩拉力減小，從而是鋼絲繩直徑、卷筒和滑輪直徑都減小。減少了鋼絲繩的拉力及卷筒直徑會(huì)使卷筒的扭矩減小名也就使減速器輸出軸的扭矩減小。 滑輪組本身具有傳動(dòng)比，選用較大的倍率，減速器的速比就可以減小，這樣會(huì)使整個(gè)起升機(jī)構(gòu)尺寸小、重量輕。但是，滑輪組倍率過大又會(huì)滑輪組本身笨重復(fù)雜， 卷筒加長(zhǎng)，鋼絲繩磨損加重.一般情況下，大起重量選用較大倍率的滑輪組，可避免太粗的鋼絲繩；雙聯(lián)滑輪組選用較小的倍率：起升高度較高時(shí)，選用較小倍率的滑輪組，可以避免繞繩量過大。選擇a=4/2=2，參考文獻(xiàn)4表2-8，由軸承形式及滑輪組倍率確定滑輪組效率。根據(jù)GB/T3811-1988規(guī)定，按鋼絲繩中心來計(jì)算滑輪的最小直徑，即：（3-6）式中按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪的最小直徑（）；鋼絲繩直徑（）；與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，按參考文獻(xiàn)表.1-61選取，16。 上式帶入數(shù)據(jù)得Dmin=320mm，參考文獻(xiàn)表8.163和表8.165，滑輪的直徑取400mm。4 鋼絲繩的選用 鋼絲繩是起重設(shè)備不可缺少的關(guān)鍵件，也是易損件，正確選擇及合理使用，按要求進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)?？商岣咪摻z繩的使用壽命，避免事故發(fā)生。4.1 鋼絲繩的特點(diǎn)及用途 鋼絲繩的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，彈性大，能承受沖擊載荷；撓性好，便于纏繞，使用靈活；在高速運(yùn)行時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪音；耐磨損，耐疲勞；鋼絲繩破斷前有斷絲預(yù)兆，使用過程中不會(huì)立即折斷，容易事先檢查和預(yù)防，鋼絲繩可廣泛用于各種起重設(shè)備和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，成為起重機(jī)械的組成部分，又可以單獨(dú)用作起重索具，纜風(fēng)拉繩，穿繞滑輪組和構(gòu)件綁扎等。鋼絲繩的使用和定期檢查，運(yùn)輸，保管十分的重要。4.2 鋼絲繩的選擇鋼絲繩是起重機(jī)械及起重運(yùn)輸、吊裝捆綁作業(yè)不可缺少的主要零部件，被廣泛的應(yīng)用作為起升繩、變幅繩、牽引繩、吊裝繩等不論作為哪一種用途的鋼絲繩，如果選用類型不當(dāng)，使用方法不合理，缺乏安全檢查，又不重視保養(yǎng)，更為重要的是已達(dá)報(bào)廢還繼續(xù)使用，都有可能發(fā)生因鋼絲繩的損傷或破斷而產(chǎn)生的重大事故。4.3 鋼絲繩直徑的計(jì)算鋼絲繩所受的最大工作靜拉力乘以安全系數(shù)n，得出繩內(nèi)破斷拉力，以此作為選繩依據(jù)，其計(jì)算式為 (4-1)式中-所選用鋼絲繩的破斷拉力，N；-鋼絲繩最大工作靜壓力；n-安全系數(shù)，參考文獻(xiàn)2表8.18，取4；鋼絲繩最大靜壓力：在起升機(jī)構(gòu)中，鋼絲繩最大工作靜拉力是由起升載荷考慮滑輪組效率和承載分支最后確定，起升載荷是指起升質(zhì)量的重力。起升質(zhì)量包括允許起升的最大有效物品，取物裝置（下滑輪組，吊鉤，吊梁，抓斗，容器，起重機(jī)磁鐵等），懸掛撓性件及其他在升降中的設(shè)備質(zhì)量。起升高度小于50m的起升鋼絲繩的重量可以不計(jì)。 (4-2)=（10t1000kg/t9.8N/kg）/20.975=51261.5N式中 -最大起升載荷，N，其中所含吊具自重載荷參考文獻(xiàn)4表4-2，取2%F； a-滑輪組倍率； -滑輪組總效率，參考文獻(xiàn)4表2-8；則： =451261.5=205046N=205.046KN根據(jù)GB/T89181996，鋼絲繩規(guī)格選擇637FC，公稱抗拉強(qiáng)度1700a，鋼絲繩直徑d=20mm。4.4 鋼絲繩的安裝 （1）解卷。當(dāng)從卷軸和鋼絲繩卷上抽出鋼絲繩時(shí)，應(yīng)將繩盤置放在專用的支架上，也可用鐵管穿入盤孔，兩端套上繩索，將繩盤吊起，緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，并應(yīng)采取措施防止鋼絲繩打環(huán)，扭結(jié)，彎折或粘上雜物，如圖：圖4-1解卷方法 (2)截?cái)?。熔斷：采用熔斷機(jī)熔斷，不損壞鋼絲繩，端部不松散，便于安全操作，這是理想的斷繩 切斷：鋼絲繩在切斷前，應(yīng)在切斷兩端各相距10mm20mm處用鐵絲扎緊，捆扎長(zhǎng)度為繩徑14倍，再用切割工具切斷，以防切斷處引起鋼絲繩松散。 （3）卷繞。鋼絲繩在卷筒上的纏繞方向與鋼絲繩的捻向及出繩方向有關(guān)，見下圖。右捻上出繩出繩從左到右排列（下圖a），左捻上出繩從右到左排列（下圖b）右捻下出繩從右到左排列（下圖c），左捻下出繩從左到右排列（下圖d），并應(yīng)排列整齊，避免出現(xiàn)偏繞或擠壓現(xiàn)象，錯(cuò)誤卷繞會(huì)造成亂繩，松股和打環(huán)。 圖4-2鋼絲繩的纏繞方向 （4）繩槽、卷筒?；喩系牟坌蛻?yīng)符合有關(guān)規(guī)定，滑輪繩槽底部半徑尺寸=（）?；喞K槽底部半徑過大，過小都將影響鋼絲與滑輪繩槽底部的接觸面積，使之過度磨損，而降低鋼絲繩和滑輪的使用壽命，也會(huì)影響傳動(dòng)效 率。如下圖所示，繩與滑輪槽的接觸角a130°，圖b繩徑過大，圖c繩徑過小，圖d為與槽徑像匹配的繩徑。圖4-3 繩槽 （5）鋼絲繩允許偏角。鋼絲繩繞進(jìn)或繞出卷筒，滑輪槽時(shí)偏斜的最大角度(即鋼絲繩中心線和與滑輪軸垂直的平面之間的角度)推薦不大于5°，鋼絲繩繞進(jìn)或繞出卷筒時(shí)，鋼絲繩偏離螺旋槽兩側(cè)的角度推薦不大于3.5°，對(duì)于光卷筒和多層纏繞卷筒，鋼絲繩偏離與卷筒軸垂直的平面的角度推薦不大于2°。（6）鋼絲繩走向。鋼絲繩走向反復(fù)彎曲易造成疲勞，產(chǎn)生斷絲（見下圖），因此安裝時(shí)應(yīng)盡量避免反復(fù)彎折。 圖4-4鋼絲繩走向4.5 鋼絲繩的維護(hù)保養(yǎng) 鋼絲繩的維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)根據(jù)用途，工作環(huán)境和鋼絲繩的種類而定，在可能的情況下對(duì)鋼絲繩應(yīng)進(jìn)行適時(shí)的清洗并涂以潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，特別是那些繞過滑輪時(shí)經(jīng)受彎曲的部位，機(jī)械在腐蝕性環(huán)境中工作以及在某些由于與工作有關(guān)的原因而不能潤(rùn)滑的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更應(yīng)如此，涂刷的潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑脂品種應(yīng)與鋼絲繩廠使用的相適應(yīng)。檢驗(yàn) 日常觀察。每個(gè)工作日都要經(jīng)常對(duì)鋼絲繩的任何可見部分進(jìn)行觀察，以便發(fā)現(xiàn)損壞與變形的情況，特別應(yīng)留心鋼絲繩的固定部位，當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)有斷絲，磨損，腐蝕和變形等缺陷時(shí)，應(yīng)按GB/T 5972起重機(jī)械用鋼絲繩檢驗(yàn)和報(bào)廢實(shí)用規(guī)范的規(guī)定判定。 定期檢查。定期檢查周期應(yīng)考慮以下各點(diǎn)：1、國家的法規(guī)要求；2機(jī)械的類型和工作環(huán)境；3機(jī)械的工作級(jí)別；4前幾次檢驗(yàn)的結(jié)果及出現(xiàn)缺陷的情況；5鋼絲繩已經(jīng)使用的時(shí)間。 一般起重用鋼絲繩應(yīng)保證每周至少檢查一次。 在所有情況下，每當(dāng)發(fā)生任一事故后或鋼絲繩經(jīng)拆卸后重新安裝投入使用前均應(yīng)進(jìn)行一次檢驗(yàn)。 檢驗(yàn)部位。1、一般部位：對(duì)鋼絲繩應(yīng)做全長(zhǎng)檢查，但要特別留心下列部位：鋼絲繩運(yùn)動(dòng)和固定的始末端部位；通過滑輪組或繞過滑輪的繩段，在機(jī)構(gòu)進(jìn)行重復(fù)工作的情況下，應(yīng)特別注意機(jī)構(gòu)吊載期間繞過滑輪的任何部位；位于平衡滑輪的繩段；由于外部因素可能引起磨損的繩段；腐蝕及疲勞的內(nèi)部檢驗(yàn)。2、繩端部位。應(yīng)對(duì)從固結(jié)端引出的那段鋼絲繩進(jìn)行檢驗(yàn)，因?yàn)檫@個(gè)部位發(fā)生疲勞，斷絲和腐蝕是危險(xiǎn)的。還應(yīng)對(duì)固定裝置本身的變形或磨損進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于采用壓制或鍛造的繩端固定裝置進(jìn)行類似的檢驗(yàn)，并檢驗(yàn)繩箍是否有裂紋以及繩箍與鋼絲繩之間是否產(chǎn)生滑動(dòng)，可拆卸的裝置（楔形接頭，繩夾，壓板等）應(yīng)檢驗(yàn)其內(nèi)部和繩端內(nèi)的斷絲及腐蝕情況，并確保楔形接頭和鋼絲繩夾的緊固性，檢驗(yàn)還應(yīng)確保繩端裝置符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)編織的環(huán)狀插扣式繩頭應(yīng)只使用在接頭的尾部，以防繩端突出的鋼絲傷手，接頭的其余部位應(yīng)及時(shí)用肉眼檢查其斷絲情況，如果斷絲明顯發(fā)生在繩端裝置附近或繩端裝置內(nèi)，可將鋼絲繩截短再從新裝到繩端固定裝置上使用，但鋼絲繩的長(zhǎng)度必須滿足在卷筒上纏繞的最小圈數(shù)的要求。4.6 鋼絲繩失效分析 鋼絲繩是應(yīng)用最廣泛的起重零件之一，它具有承載能力大、繞性好、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無噪音等優(yōu)點(diǎn)，幾乎所有的起重設(shè)備都使用鋼絲繩來承重。如果因失效發(fā)生突然斷裂，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。然而，對(duì)鋼絲繩進(jìn)行失效分析，在安全和經(jīng)濟(jì)兩方面具有重要意義。引起鋼絲繩失效的因素很多，通過對(duì)鋼絲繩失效因素分析，以便能提高鋼絲繩的使用壽命。（1）強(qiáng)度與伸長(zhǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)，鋼絲繩的最大斷裂強(qiáng)度小于所有鋼絲的集束強(qiáng)度，并與繩的結(jié)構(gòu)和所有鋼絲繩性能級(jí)別有關(guān)，在設(shè)計(jì)鋼絲繩時(shí)，應(yīng)考慮所有載荷因素，滑輪和卷筒的數(shù)目和結(jié)構(gòu)安裝方式，產(chǎn)生腐蝕和磨損的條件以及繩的長(zhǎng)度等，鋼絲繩中的鋼絲通常采用含碳量為0.500.80%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制作而成，鋼繩的彈性模量為1.6×10N/mm。這是在載荷作用下鋼絲可能伸長(zhǎng)程度的度量，鋼絲繩受拉力作用時(shí)，各鋼絲為要調(diào)整其位置以達(dá)到對(duì)應(yīng)所加載荷的穩(wěn)定性，將發(fā)生相對(duì)變形，由此產(chǎn)生的伸長(zhǎng)有兩種形式，當(dāng)鋼絲繩第一次承受載荷時(shí)，鋼絲將稍微重新排列，產(chǎn)生永久性伸長(zhǎng)，即結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)；同時(shí)還產(chǎn)生可恢復(fù)的伸長(zhǎng)，即彈性伸長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)在一定程度取決于所加載荷的大小。鋼絲繩中鋼絲的直徑愈小，彎曲所需力矩愈小，即韌性較大。通常含有鋼絲數(shù)較多的鋼絲繩和纖維芯鋼絲繩的韌性較好，由較少鋼絲組成的全金屬鋼絲繩的韌性較差，并且前者比后者具有較大的伸長(zhǎng)量。韌性愈大抗失效性能愈好。（2）滑輪滑輪主要尺寸最小卷筒直徑用繩槽底部滑輪直徑再加鋼絲繩直徑表示。隨滑輪尺寸減小，由彎曲和鋼絲繩與滑輪之間的接觸壓力所產(chǎn)生的應(yīng)力而增大。彎曲應(yīng)力越髙，繩的鋼絲產(chǎn)生疲勞越快。接觸應(yīng)力增加也加速繩的損傷，同時(shí)還加速滑輪的磨損。隨滑輪尺寸的增大，繩與滑輪之間的壓力下降，彎曲程度也減小。如果僅考慮彎曲應(yīng)力，對(duì)點(diǎn)接觸鋼絲繩，可將滑輪直徑增大到繩直徑的90倍極限數(shù)值，以提高繩的壽命。但是，除了必要設(shè)備之外, 這樣大直徑的滑輪實(shí)際上很少采用，因?yàn)?）對(duì)于多數(shù)起重設(shè)備，釆用這樣大的滑輪是不切實(shí)際的。2）在各種情況下，很少只存在著彎曲這單一因素。實(shí)際上除彎曲之外，還有很多影響繩壽命的因素，如重復(fù)施加的應(yīng)力、磨損、敲打、沖擊、振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速、卷筒 卷揚(yáng)失誤、腐蝕以及缺乏維護(hù)等。這些因素中的個(gè)或幾個(gè)都比滑輪尺寸更影響繩的壽命。 采用安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一些因素來綜合確定最隹滑輪尺寸，但有一點(diǎn)應(yīng)注意，在鋼絲繩中各接觸點(diǎn)處的鋼絲之間的巨大壓力同因在小滑輪上工作而產(chǎn)生的大彎曲應(yīng)力聯(lián)合在一起,將會(huì)對(duì)鋼絲繩的損傷失效起一定作用。在這種不利條件下，鋼絲的破斷失效常發(fā)生在各個(gè)線股相互接觸點(diǎn)之間的部位，在這些部位破斷的鋼絲繩常常很難察覺，甚至不可能從外觀上發(fā)現(xiàn)。因此，在載人或其他原因要求安全較高的設(shè)備，滑輪尺寸選用較大，以便能更有效地保證鋼絲繩的損傷過程逐漸進(jìn)行，而且發(fā)生在繩表面，使其容易發(fā)現(xiàn)和估計(jì)損傷程度。（3）滑輪繩槽 為使鋼絲繩能發(fā)揮最大功效，必須使滑輪繩槽有足夠大的直徑，以保持鋼絲繩在其中有適當(dāng)?shù)拈g隙?；喞K槽的直徑不可能保持固定不變，其變化主要受鋼絲繩的影響，并在很大程度上與滑輪材料和受到的壓力有關(guān)。由于繩槽不斷磨損，當(dāng)一鋼絲繩接近不能使用時(shí)，繩槽即已被磨耗成較小的尺寸。這樣就存在一個(gè)問題，即每一次更換新鋼絲繩時(shí)就要重新開繩槽或更換滑輪。但在實(shí)際應(yīng)用中，重新開槽或更換滑輪是不經(jīng)濟(jì)的。將滑輪重新開槽時(shí)，一般需先修整凸緣，然后將繩槽底部切制成適當(dāng)直徑。如果只切削槽底，鄰近槽底的喉角可能很小，不能提供適當(dāng)間隙，嚴(yán)重引起鋼絲繩的磨損。（4）鋼絲繩壓力 除了在滑輪上運(yùn)動(dòng)所引起的彎曲應(yīng)力以外，鋼絲繩還承受因其與滑輪接觸而產(chǎn)生的徑向壓力。此壓力會(huì)使鋼絲繩中產(chǎn)生剪應(yīng)力，改變鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，并影響滑輪繩槽磨損率。因此,在選擇最適當(dāng)?shù)匿摻z繩結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮此壓力的大小和滑輪材料的抗磨性能。（5）卷筒 卷筒尺寸、繩槽輪廓、壓力與前面滑輪等討論的情況相類似。 采用平滑表面卷筒時(shí)，實(shí)際徑向壓力比較高。這是因?yàn)殇摻z繩僅一面受到支撐作用，其周邊部分得不到支撐。對(duì)于這類卷筒，鋼絲繩和卷筒的磨損都比有繩槽的卷筒嚴(yán)重，繩更容易因壓力作受損傷。在彎曲應(yīng)力是影響鋼絲繩工作壽命的主要因素時(shí)，卷筒直徑可比系統(tǒng)中的滑輪直徑稍小一點(diǎn)，因?yàn)樵诿恳粋€(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),鋼絲繩要在滑輪上彎曲兩次，在卷筒上只彎曲一次。鋼絲繩在每一滑輪上的運(yùn)行情況是：當(dāng)繩接近滑輪由直線變成與滑輪的曲率一致時(shí)，開始第一次彎曲；當(dāng)繩再伸直離開滑輪時(shí)第二次彎曲。在有些情況下，繩的行程不大，在卷筒上來回運(yùn)行時(shí)一部分繩不通過滑輪運(yùn)動(dòng)，則繩的彎曲次數(shù)即行減少，失效減緩。 采用開槽的卷筒，如果卷筒繩槽輪廓適當(dāng)，有助于使卷繩保持適當(dāng)?shù)奈恢?。繩槽之間保持適當(dāng)節(jié)距是十分重要的，以便使連續(xù)兩繩匝之間獲得足夠而又不是過大的間隙，這對(duì)于防止未繞與已繞在卷筒上的鋼絲繩發(fā)生擁擠和摩擦有很大作用。為了給多層卷繩提供適當(dāng)?shù)臈l件，繩槽中心線之間的節(jié)距，應(yīng)在最大傾斜角的情況下足以防止鋼絲繩互相接觸。（6）其他失效因素1腐蝕也是鋼絲繩失效的常見因素，由于使用環(huán)境形成的腐蝕氣氛，對(duì)鋼絲繩壽命有較大影響。2向鋼絲繩施加沖擊載荷及其發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生高頻率的高彎曲應(yīng)力，特別在鋼絲繩末端連接點(diǎn)處振動(dòng)作用最為嚴(yán)重，可造成疲勞失效。3鋼絲繩在工作過裎中如處于過高溫度下,也會(huì)因抗拉強(qiáng)度降低失效。從以上種種失效分折可知，起重機(jī)用鋼絲繩的失效往往有多種因素綜合積累而至。在實(shí)際失效事例分折中應(yīng)綜合分折，分清主次，找出主要失效原因，以利提高鋼絲繩使用壽命4.7 鋼絲繩端的固定和連接本結(jié)構(gòu)采用繩卡固定法如下圖，此法簡(jiǎn)單可靠，拆卸方便，獲得廣泛應(yīng)用。繩卡數(shù)目根據(jù)鋼絲繩直徑而定，但不一定少于三個(gè)，參考文獻(xiàn)3表2-1-23。繩卡底板應(yīng)與鋼絲繩的主支接觸，U形螺栓扣在鋼絲繩的尾支上。繩卡螺母擰緊力矩見參考文獻(xiàn)3表2-1-24，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為，當(dāng)繩卡中的鋼絲繩直徑減小，表明螺母的擰緊度合適。繩卡型號(hào)的選用見參考文獻(xiàn)3表2-1-25，本結(jié)構(gòu)采用Y10-32型號(hào)。 繩卡間距和最后一個(gè)繩卡后的鋼絲繩尾端長(zhǎng)度都不應(yīng)小于（5-6）d，d為鋼絲繩直徑。繩卡固定處的強(qiáng)度約為鋼絲繩強(qiáng)度的80%-90%。如繩卡裝反，強(qiáng)度將下降到75%以下。圖4-5鋼絲繩繩卡固定5 卷筒的設(shè)計(jì)5.1 卷筒的構(gòu)造卷筒是卷繞和容納鋼絲繩的部件。通過對(duì)鋼絲繩的收放，可把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并將原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。卷筒的形狀一般為圓柱形，特殊要求的卷筒也有制成圓錐形或曲線形的。在起重機(jī)機(jī)械中主要是采用圓柱形的鋼絲繩卷筒。本結(jié)構(gòu)采用單層卷繞鑄造卷筒，表面切有螺旋形繩槽，材料為HT200的灰鑄鐵。圖5-1卷筒的構(gòu)造5.2 卷筒主要尺寸的確定5.2.1 卷筒的直徑根據(jù)規(guī)定，按鋼絲繩中心來計(jì)算卷筒的最小直徑，即：=14 20=280mm （5-1）式中按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒的最小直徑（）；鋼絲繩直徑（）；與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，按參考文獻(xiàn)表8.1-61，選取14。 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表8.1-48，取D=355mm，則卷筒卷繞直徑=375mm。5.2.2 卷筒的繩槽尺寸繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種，其尺寸如下圖：圖5-2 繩槽標(biāo)準(zhǔn)槽: 卷筒繩槽半徑R=（0.540.6）d=10.812mm；繩槽深度H=（0.250.4）d=58mm繩槽節(jié)距P=d+（24）=2224mm參考文獻(xiàn)9表14-3，取R=11mm；H=7.5mm；P=22mm。5.2.3 卷筒的長(zhǎng)度雙聯(lián)卷筒的尺寸如下圖（5-3）：卷筒長(zhǎng)度的計(jì)算公式為： =1280mm （5-2）式中 -有繩槽部分的長(zhǎng)度；-固定繩尾部所需要的長(zhǎng)度，一般取=（23）P，取=3P=66mm；-兩端空余部分，取=P=22mm；-卷筒體中間無槽部分的長(zhǎng)度，根據(jù)動(dòng)滑輪中心距=185mm； =459.5mm式中 H-起升高度； a-滑輪組倍率；n-安全圈，取n=3；P-繩槽節(jié)距。圖5-3卷筒長(zhǎng)度5.2.4 卷筒壁厚卷筒壁厚可先按經(jīng)驗(yàn)公式確定，然后進(jìn)行驗(yàn)算。對(duì)于鑄鐵卷筒壁厚=13.117.1mm；由于鑄造工藝的要求，壁厚不宜過小，對(duì)于鑄鐵卷筒>12mm；鑄鋼卷筒>15mm，焊接卷筒>78mm，取=16mm。5.3 卷筒校核 卷筒工作是，由于受鋼絲繩最大拉力的作用，卷筒壁主要承受鋼絲繩纏繞箍緊所產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力，以及扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力。當(dāng)卷筒長(zhǎng)度小于三倍（L3D）直徑時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力一般不超過壓縮應(yīng)力的10%15%，只需按壓縮應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核，反之，還需計(jì)算彎曲力矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。卷筒壁上的壓應(yīng)力為： （5-3） 式中 -鋼絲繩的最大拉力，N；-繩槽節(jié)距，mm；-卷筒壁厚，mm；A-應(yīng)力減小系數(shù)，一般可取A=0.75； -卷筒材料的許用應(yīng)壓力，MPa，對(duì)鑄鐵，=150MPa。 =109.2 MPa 150 MPa 抗壓強(qiáng)度足夠。卷筒彎矩圖如下： 圖5-4 卷筒彎矩卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩為與卷筒中間時(shí)，彎矩 =29741922.3N mm；卷筒內(nèi)徑 =323mm；斷面系數(shù) =1407819.826；卷筒承受拉應(yīng)力 =21.13MPa；許用應(yīng)力 =195/2=97.5MPa；合成應(yīng)力 （5-4）=92.11MPa；卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過。5.4 卷筒轉(zhuǎn)速卷筒轉(zhuǎn)速可按下式計(jì)算： =11.89r/min （5-5） 式中 a滑輪組倍率；V起升速度，m/min；卷筒卷繞直徑，m。6 電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)6.1 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的靜功率： =13.25（KW） （6-1）式中 最大起升載荷，N；機(jī)構(gòu)總效率，=0.88（為滑輪組總效率=0.975，為聯(lián)軸器效率=0.98，為卷筒的機(jī)械效率，瞎用滾動(dòng)軸承時(shí)，=0.98，為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率，他與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率，他與傳動(dòng)的形式有關(guān)，參考文獻(xiàn)10p385，=0.94）；起升速度，m/min。初選電動(dòng)機(jī)：根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別、作業(yè)特點(diǎn)以及電動(dòng)機(jī)的工作特性，同時(shí)為了滿足電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和不過熱要求，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)滿足下式 =10.6KW （6-2）式中 電動(dòng)機(jī)額定功率，KW；起升靜功率，KW；穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，參考文獻(xiàn)5P43和P65頁得接電持續(xù)率JC=25%，G=0.8；根據(jù)參考文獻(xiàn)5P233,取電動(dòng)機(jī)，功率P=13KW ,轉(zhuǎn)速n=1400r/min,過載倍數(shù)=3，靜制動(dòng)力矩=147.10Nmm，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=1.1。表6-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率kw靜制動(dòng)力矩N·mm滿載轉(zhuǎn)速r/min轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Kg·m2過載倍數(shù)質(zhì)量kgZD151-4型錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)13147.1014001.13186.2 電動(dòng)機(jī)的校驗(yàn)6.2.1 電動(dòng)機(jī)過載校驗(yàn)起升機(jī)構(gòu)要求電動(dòng)機(jī)在有電壓損失（交流電動(dòng)機(jī)為15%，直流不考慮）、最大轉(zhuǎn)矩允差（交流電動(dòng)機(jī)為10%，直接不考慮）時(shí)，可起吊1.25倍的額定起重量。故電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)符合下式的要求，以便保證有足夠的過載能力。=4.6375 （6-3）式中 基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定功率，； 電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)； 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過載倍數(shù)； 考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允許以及靜載實(shí)驗(yàn)超載的系數(shù)，繞線異步電動(dòng)機(jī)取=2.1，籠型異步電動(dòng)機(jī)取=2.2，直流電動(dòng)機(jī)取=1.4。 驗(yàn)算合格。6.2.2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)異步電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)可采用平均損耗法，也可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型不同，選用等效轉(zhuǎn)矩法和等效電流法進(jìn)行精確發(fā)熱校驗(yàn)。具體如下:靜阻力矩Tj按下式計(jì)算 （6-4） 式中 FQ額定起升載荷，N； D1卷筒計(jì)算直徑，m，D1=D+d； a滑輪組倍率： i卷筒至電動(dòng)機(jī)軸傳動(dòng)比； 機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)效率（包括滑輪組效率）。帶入數(shù)據(jù)的Tj=88.14。 =10.46KW （6-5）=61.698式中 電動(dòng)機(jī)額定功率，其工作制為，接電持續(xù)率JC與實(shí)際機(jī)構(gòu)的值相同=13， 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，1400。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總功率=0.92； 起升機(jī)構(gòu)最不利工作循環(huán)的等效平均阻力矩，； 系數(shù)，對(duì)于起升機(jī)構(gòu)=0.670.79，取0.7。系數(shù),式中 Z電動(dòng)機(jī)每小時(shí)折算啟動(dòng)次數(shù)=60；對(duì)于采用,工作制電動(dòng)機(jī)的情況，只需