20噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)
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20噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)
目 錄
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 緒論……………………………………………………………………………1
1.1絞車(chē)的簡(jiǎn)介………………………………………………………………………2
1.2擬定絞車(chē)系統(tǒng)圖……………………………………………………………3
第2章卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) ………………………………………………………5
2.1 常見(jiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案及分析 ………………………………………………5
2.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較 ………………………………………5
2.1.2卷筒軸及件速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則……………………6
2.1.3液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類(lèi)……………………………………………………7
2.1.4液壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案………………………………8
2.2本設(shè)計(jì)所采用的方案…………………………………………………………10
2.3卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜…………………………………………………10
第3章卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過(guò)程分析……………………………………………12
3.1卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的組成…………………………………………………………………12
3.2卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)工作過(guò)程分析…………………………………………………………12
3.2.1卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期……………………………………………………12
3.2.2載荷升降過(guò)程的動(dòng)力分析………………………………………………12
第4章卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用……………………………………15
4.1卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)……………………………………………………………15
4.1.1卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒組的分類(lèi)和特點(diǎn)……………………………………………15
4.1.2卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………15
4.2鋼絲繩的選擇…………………………………………………………………19
第5章液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇…………………………………………………20
5.1液壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算………………………………………………………20
5.1.1液壓馬達(dá)的分類(lèi)及特點(diǎn)…………………………………………………20
5.1.2液壓馬達(dá)的選用…………………………………………………………20
5.1.3馬達(dá)的驗(yàn)算………………………………………………………………20
5.2平衡閥的計(jì)算與選用…………………………………………………………23
5.2.1平衡閥的功能簡(jiǎn)介………………………………………………………23
5.2.2平衡閥的選用……………………………………………………………23
第6章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選用………………………………………………………25
6.1制動(dòng)器的作用、特點(diǎn)及動(dòng)作方式………………………………………………25
6.2制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………26
6.2.1制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算…………………………………………………………26
6.2.2制動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)選用………………………………………………………26
6.2.3制動(dòng)盤(pán)有效摩擦直徑計(jì)算………………………………………………26
6.2.4制動(dòng)器散熱的驗(yàn)算………………………………………………………27
6.2.5全盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………30
第7章離合器的設(shè)計(jì)與選用………………………………………………………31
7.1離合器的功用、特點(diǎn)與分類(lèi)…………………………………………………31
7.2圓盤(pán)離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算……………………………………………32
7.2.1離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩………………………………………………………32
7.2.2圓盤(pán)摩擦片的主要尺寸關(guān)系……………………………………………32
7.2.3摩擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩………………………………………………33
7.2.4圓盤(pán)摩擦離合器壓力的計(jì)算……………………………………………34
第8章軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………36
8.1軸的材料………………………………………………………………………36
8.2軸的工作能力的計(jì)算…………………………………………………………36
8.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………39
8.3.1擬定軸上零件的裝配方案………………………………………………39
8.3.2根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度…………………………40
8.3.3軸上零件的周向定位……………………………………………………40
結(jié)論………………………………………………………………………………………33
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………36
致謝………………………………………………………………………………………38
附錄………………………………………………………………………………………40
第一章 緒 論
1.1絞車(chē)的簡(jiǎn)介
在起重機(jī)械中,用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為起升機(jī)構(gòu),一般采用卷?yè)P(yáng)式,而這樣的機(jī)器叫做卷?yè)P(yáng)機(jī)又叫絞車(chē)。
卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤(pán)、吊具掛梁等多種形式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開(kāi)關(guān)等,根據(jù)實(shí)際需要配用。
卷?yè)P(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有三種,分別為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。
內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu),其動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個(gè)工作機(jī)構(gòu),這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源,機(jī)動(dòng)靈活,適用于流動(dòng)作業(yè)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng),整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn),不能帶載起動(dòng),需依靠傳動(dòng)環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和換向,這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難,操縱麻煩,屬于淘汰類(lèi)型。目前只有少數(shù)地方應(yīng)用。
電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)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。在大型的卷?yè)P(yáng)機(jī)中,常采用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得電能,操縱簡(jiǎn)單,維護(hù)容易,機(jī)組重量輕,工作可靠,在電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)中應(yīng)用廣泛。
液壓驅(qū)動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī),由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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(dòng)作,通過(guò)控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大,可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速,結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),操作方便,過(guò)載保護(hù)性能好。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高,液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動(dòng)在建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)中獲得日益廣泛的應(yīng)用。
1.2擬定絞車(chē)系統(tǒng)圖
系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說(shuō)明如下:(見(jiàn)圖1.1)
液壓馬達(dá)9的排量切換由二位四通電磁換向閥5實(shí)現(xiàn),控制壓力由液壓馬達(dá)9自身提供,為了防止下放時(shí)因超越負(fù)載作用而失速,在馬達(dá)回油路上設(shè)置了外控式平衡
閥4。另外,為了提高系統(tǒng)工作可靠性,以防污染和過(guò)熱造成的故障,在回油路上設(shè)置了回油過(guò)濾器7及冷卻器8。三位四通電磁換向閥9的中位機(jī)能為K型,所以,絞車(chē)停止待命時(shí),液壓泵可以中位低壓卸荷,有利于節(jié)能。
表1.2絞車(chē)液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序
工 況 電磁鐵
1YA 2YA 3YA
滿(mǎn)載卷?yè)P(yáng)上升 - + -
空包下放 + - -
停止 - - +
由表1.2可知:當(dāng)電磁鐵2YA通電時(shí),三位四通電磁換向閥5切換至右位,液壓油經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入液壓馬達(dá)2,驅(qū)動(dòng)滾筒卷?yè)P(yáng)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁鐵1YA通電時(shí),負(fù)載由平衡閥支撐的同時(shí)快速下放,當(dāng)需要制動(dòng)時(shí),電磁鐵3YA通電,制動(dòng)器制動(dòng)
參考文獻(xiàn)
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致 謝
三個(gè)月緊張而充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了,在這次設(shè)計(jì)中我收獲頗多。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我們每一個(gè)大學(xué)生來(lái)說(shuō)都是非常重要。它不僅是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)過(guò)的各科知識(shí)的綜合運(yùn)用,而且是把我們所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的一次檢驗(yàn)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我重溫了一遍大學(xué)的課程如機(jī)械制圖、理論力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)等專(zhuān)業(yè)知識(shí),還涉及了一些以前從未深入了解的知識(shí),使我開(kāi)闊了眼界,并增長(zhǎng)了知識(shí),對(duì)自己的所學(xué)進(jìn)一步鞏固,為畢業(yè)后走向社會(huì)工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。
在單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中,除了應(yīng)用到以前學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí),我還查閱了大量的相關(guān)資料,使我對(duì)這一領(lǐng)域有了一定的了解和認(rèn)識(shí)并掌握了查找資料這項(xiàng)基本技能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,第一次將自己所學(xué)的理論知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)際中,使理論知識(shí)在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)。使我學(xué)會(huì)面對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題,如何去分析、并最終解決問(wèn)題。而且培養(yǎng)了我精益求精、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真對(duì)待問(wèn)題的工作精神,并且鍛煉了我的創(chuàng)造能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)能如此順利的完成,完全得力于指導(dǎo)老師胡天明老師的充分指導(dǎo),提出了許多寶貴的建議,改正了許多錯(cuò)誤,使設(shè)計(jì)更加合理、完善。同時(shí)各位同學(xué)也給予了很多建議和幫助,在此對(duì)老師和同學(xué)們表示深切而誠(chéng)摯的謝意!
1 20 噸單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 ……………………………………………………………………………………… Ⅰ ……………………………………………………………………………Ⅱ 第 1 章 緒論 …………………………………………………………………………… 1 車(chē)的簡(jiǎn)介……………………………………………………………………… 2 定絞車(chē)系統(tǒng)圖…………………………………………………………… 3 第 2 章卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 5 見(jiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案及分 析 ……………………………………………… 5 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較 ……………………………………… 5 筒軸及件速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則…………………… 6 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類(lèi)…………………………………………………… 7 壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案……………………………… 8 設(shè)計(jì)所采用的方案………………………………………………………… 10 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜………………………………………………… 10 第 3章卷 揚(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過(guò)程分析 …………………………………………… 12 揚(yáng)機(jī)構(gòu)的組成………………………………………………………………… 12 揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過(guò)程分析………………………………………………………… 12 揚(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期…………………………………………………… 12 荷升降過(guò)程的動(dòng)力分析……………………………………………… 12 第 4 章卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用 …………………………………… 15 揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)…………………… ……………………………………… 15 揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類(lèi)和特點(diǎn)…………………………………………… 15 筒設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………… 15 絲繩的選擇………………………………………………………………… 19 第 5 章液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇 ………………………………………………… 20 2 壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算……………………………………………………… 20 壓馬達(dá)的分類(lèi)及特點(diǎn)………………………………………………… 20 壓馬達(dá)的選用…………… …………………………………………… 20 達(dá)的驗(yàn)算……………………………………………………………… 20 衡閥的計(jì)算與選用………………………………………………………… 23 衡閥的功能簡(jiǎn)介……………………………………………………… 23 衡閥的選用…………………………………………………………… 23 第 6 章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選用 ……………………………………………………… 25 點(diǎn)及動(dòng)作方式……………………………………………… 25 動(dòng)器的 設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………… 26 動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算………………………………………………………… 26 動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)選用……………………………………………………… 26 動(dòng)盤(pán)有效摩擦直徑計(jì)算……………………………………………… 26 動(dòng)器散熱的驗(yàn)算……………………………………………………… 27 盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………… 30 第 7 章離合器的設(shè)計(jì)與選用 ……………………………………………………… 31 合 器的功用、特點(diǎn)與分類(lèi)………………………………………………… 31 盤(pán)離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算…………………………………………… 32 合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩……………………………………………………… 32 盤(pán)摩擦片的主要尺寸關(guān)系…………………………………………… 32 擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩……………………………………………… 33 盤(pán)摩擦離合器壓力的計(jì)算…………………………………………… 34 第 8 章軸的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………… 36 的材料……………………………………………………………………… 36 的工作能力的計(jì)算………………………………………………………… 36 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 39 定軸上零件的裝配方案……………………………………………… 39 據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度………………………… 40 上零件的周向定位…………………………………………………… 40 結(jié)論 ……………………………………………………………………………………… 33 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………… 36 3 致謝 ……………………………………………………………………………………… 38 附錄 ……………………………………………………………………………………… 40 第一章 緒 論 車(chē)的簡(jiǎn)介 在起重機(jī)械中,用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為起升機(jī)構(gòu),一般采用卷?yè)P(yáng)式,而這樣的機(jī)器叫做卷?yè)P(yáng)機(jī)又叫絞車(chē)。 卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件 。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤(pán)、吊具掛梁等多種形式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開(kāi)關(guān)等,根據(jù)實(shí)際需要配用。 卷?yè)P(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有三種,分別為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu),其動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個(gè)工作機(jī)構(gòu),這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源,機(jī)動(dòng)靈活,適用于流動(dòng)作業(yè)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng),整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn),不能帶載起動(dòng),需依 靠傳動(dòng)環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和換向,這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難,操縱麻煩,屬于淘汰類(lèi)型。目前只有少數(shù)地方應(yīng)用。 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)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。在大型的卷?yè)P(yáng)機(jī)中,常采用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得電能,操縱簡(jiǎn)單,維護(hù)容易,機(jī)組重量輕,工作可靠,在電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)中應(yīng)用廣泛。 液壓驅(qū)動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī),由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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(dòng)作,通過(guò)控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓 驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大,可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速,結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),操作方便,過(guò)載保護(hù)性能好。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高,液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動(dòng)在建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)中獲得日益廣泛的應(yīng)用。 4 定絞車(chē)系統(tǒng)圖 系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說(shuō)明如下:(見(jiàn)圖 液壓馬達(dá) 9 的排量切換由二位四通電磁換向閥 5 實(shí)現(xiàn),控制壓力由液壓馬達(dá) 9自身提供,為了防止下放時(shí)因超越負(fù)載作用而失速,在馬達(dá)回油路上設(shè)置了外控式平衡 閥 4。另外,為了提高系統(tǒng)工作可靠性,以防污染和過(guò)熱造成的故障,在回油路上設(shè)置了回油過(guò)濾器 7及冷卻器 8。三位四通電磁換向閥 9的中位機(jī)能為 以,絞車(chē)停止待命時(shí),液壓泵可以中位低壓卸荷,有利于節(jié)能。 表 工 況 電磁鐵 1載卷?yè)P(yáng)上升 - + - 空包下放 + - - 停止 - - + 由表 電磁鐵 2位四通電磁換向閥 5切換至右位,液壓油經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入液壓馬達(dá) 2,驅(qū)動(dòng)滾筒卷?yè)P(yáng)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁鐵 1電時(shí),負(fù)載由平衡閥支撐的同時(shí)快速下放,當(dāng)需要制動(dòng)時(shí),電磁鐵 3動(dòng)器制動(dòng) 。 5 圖 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(guò)濾器 8冷卻器 9、液壓馬達(dá) 10、油箱 6 圖 路圖 7 第二章 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 卷?yè)P(yáng)機(jī)方案設(shè)計(jì)的主要依據(jù):機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式;安裝位置的限制條件和機(jī)型種類(lèi)與參數(shù)匹配等。 見(jiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析 液壓式卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較 根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)和卷筒組安裝相對(duì)位置不同,卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)布置方案的基本型有并軸式和同軸式兩種。而這兩種基本型中又有單卷筒和雙卷筒之分。下面介紹幾種常見(jiàn)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)方案。 圖 軸布置單卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu) 圖 們的卷筒軸與原動(dòng)機(jī)軸線(xiàn)并列平行布置,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 為了提高取物裝置在空載或輕載時(shí)的下降速度,有的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)設(shè)置了重力下降裝置(圖 在卷筒上裝有帶式制動(dòng)器和內(nèi)漲式摩擦離合器。當(dāng)離合器分離時(shí),驅(qū)動(dòng)卷筒的動(dòng)力源被切斷,卷筒處于浮動(dòng)狀態(tài),這時(shí)可利用裝在卷筒上的帶式制動(dòng)器控制取物裝置以重力快速下降。 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中一個(gè)重要問(wèn)題是卷筒軸與減速器輸出軸的連接方式。圖 a)、( b)所示方案,它們是把 卷筒安裝在減速器輸出軸的延長(zhǎng)部分上,從力學(xué)觀點(diǎn) 8 看,屬于三支點(diǎn)的超靜定軸,減小了軸承受的彎矩。但是,這種結(jié)構(gòu)對(duì)安裝精度要求很高,而且使的卷筒組和減速器的裝配很不方便,減速器也不能獨(dú)立進(jìn)行裝配和試運(yùn)轉(zhuǎn),更換軸承也較困難。然而,它的外形尺寸小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用于中小型建筑機(jī)械的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)。 圖 c)、( d)所示方案,卷筒組與減速器輸出端均采用了補(bǔ)償式連接。圖 c)減速器的輸出軸利用齒輪連軸節(jié)與卷筒連接,且直接把動(dòng)力傳遞給卷筒。圖 d)是采用十字滑塊聯(lián)軸節(jié)將卷筒和減速器輸出軸連成一體,卷筒軸的 右端伸入到減速器輸出軸上的聯(lián)軸節(jié)半體中心孔內(nèi),構(gòu)成了軸的一個(gè)支點(diǎn),輸出軸和卷筒軸均為筒支結(jié)構(gòu),構(gòu)造緊湊,制造、安裝均有良好的分組性。 并軸布置雙卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)(圖 由一臺(tái)液壓馬達(dá)通過(guò)二級(jí)齒輪減速器分別驅(qū)動(dòng)裝在兩根平行軸上的主、副卷筒。在這兩個(gè)卷筒上分別裝有離合器和制動(dòng)器。通過(guò)液壓操縱系統(tǒng)的控制可使主、副卷筒獨(dú)立動(dòng)作,并能實(shí)現(xiàn)重力下降。 圖 軸布置雙卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu) 雙卷筒集中驅(qū)動(dòng),可減少一套液壓馬達(dá)及傳動(dòng)裝置。 筒軸與減速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則 綜上所 述,卷筒軸與減速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則是: 1. 盡量避免采用多支點(diǎn)的超靜定軸。因?yàn)槎嘀С悬c(diǎn)受力復(fù)雜且軸安裝精度 不易保證。 2. 優(yōu)先采用減速器輸出端直接驅(qū)動(dòng)卷筒的連接方式,使卷筒軸不傳遞扭距, 盡可能避免卷筒軸收彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用,以減少軸的直徑。 3. 使機(jī)構(gòu)有良好的總成分組行,以利制造、安裝、調(diào)試和維修。 9 4. 結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡(jiǎn)單,工作安全可靠。 5. 卷筒組與減速器輸出軸優(yōu)先采用補(bǔ)償式連接,這樣,在安裝時(shí)允許總成 間有小量的軸向、徑向和角度位移,以補(bǔ)償安裝位置誤差和機(jī)件的變形。 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類(lèi) 近年來(lái) 普遍采用了行星齒輪傳動(dòng)的多速卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu),利用控制多泵合流和液壓馬達(dá)的串并聯(lián)或采用變量液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的多種工作速度,從而實(shí)現(xiàn)輕載高速、重載低速,提高工作效率,以滿(mǎn)足各種使用要求。 液壓傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)可分為下列幾種形式: 由于選用的液壓馬達(dá)的形式不同,液壓起升機(jī)構(gòu)可分為高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)和低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)兩種形式。 高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)需要通過(guò)減速器帶動(dòng)起升卷筒。減速器可采用批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)減速器,通常有圓柱齒輪式,蝸輪蝸桿式和行星齒輪式減速器。這種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)是液壓馬達(dá)本身重量輕、體積小,容積 效率高,生產(chǎn)成本較低。但整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量較重,體積較大。 低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)可直接或通過(guò)一級(jí)開(kāi)式圓柱齒輪帶動(dòng)起升卷筒。雖然低速馬達(dá)本身體積和重量較大,但不用減速器,使整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量減輕,體積減小。并使傳動(dòng)簡(jiǎn)單、零件少,起動(dòng)性能和制動(dòng)性能好,對(duì)液壓油的污染敏感性小。殼轉(zhuǎn)的內(nèi)曲線(xiàn)徑向柱塞式低速大扭矩馬達(dá),可以裝在卷筒內(nèi)部,由馬達(dá)殼體直接帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,便于布置。 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (一 ) 壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 液壓多速卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)有多種布置方案 ,如: 10 1、液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器分別布置在卷筒的兩側(cè),即對(duì)稱(chēng)布置(圖 2、液壓馬達(dá)和制動(dòng)器分別布置在卷筒的兩側(cè),行星減速器裝在卷筒內(nèi)部(圖 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (二 ) 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (三 ) 3、液壓馬達(dá)、制動(dòng)器布置在卷筒同一側(cè),行星減速器裝在卷筒內(nèi)(圖 4、 液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器均裝入卷筒內(nèi)部(圖 11 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (四 ) 二三方案屬于同一類(lèi)型,由于行星減速器裝在卷筒 內(nèi),所以體積小,結(jié)構(gòu)較緊湊,但由于卷筒內(nèi)的空間位置受到限制,要求安裝精度高,零件加工工藝復(fù)雜,軸承的選擇較困難,維修不方便。它們的不同處是制動(dòng)器的安裝位置,方案二顯得對(duì)稱(chēng)性好。 方案四顯然較方案二、方案三的外形尺寸更小,結(jié)構(gòu)更加緊湊。但是它除了有二、三方案中的問(wèn)題外,還存在制動(dòng)器和液壓馬達(dá)的散熱性極差,檢修調(diào)試也很不方便。 圖 壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案 (五 ) 二、三、四方案均屬同軸式布置,即使液壓馬達(dá)和卷筒軸在同一中心線(xiàn)上,總 12 成組裝時(shí)要保證規(guī)定的同心度。 5.液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器都布置在卷筒的同一側(cè)(圖 這種布置形式,機(jī)構(gòu)的軸向尺寸較大,維修不太方便,同時(shí)也會(huì)給總體布置帶來(lái)一定困難。但它易于加工和裝配,總成分組性較好。 設(shè)計(jì)所采用的方案 本設(shè)計(jì)給出的馬達(dá)的排量為 520ml/r,工作壓力為 此選用低速大扭矩馬達(dá), 采用低速方案,不選用減速器。傳動(dòng)方案根據(jù)比較選用如(圖 示,多片盤(pán)式制動(dòng)器安裝在馬達(dá)上,聯(lián)軸器內(nèi)置于卷筒內(nèi)。此方案整體體積小,結(jié)構(gòu)較緊湊。 圖 設(shè)計(jì)所采用 的方案 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案的設(shè)計(jì)除認(rèn)真考慮以上問(wèn)題外,還要酌情處理好以下事宜。 1、分配機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比時(shí),級(jí)差不宜過(guò)大,一般可采取從原動(dòng)機(jī)至卷筒逐級(jí)降低傳動(dòng)比的分配方法。 2、卷筒直徑盡量選取最小許用值,因?yàn)殡S著卷筒直徑的增加,扭矩和傳動(dòng)比也隨之增大,引起整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸膨脹。但在起升高度大的情況下,為了不使卷筒長(zhǎng)度過(guò)大,有時(shí)采用加大直徑的辦法來(lái)增加卷筒的容繩量。 3、對(duì)于具有多種替換工作裝置的機(jī)械,卷筒的構(gòu)造應(yīng)能提供快速換裝的措施,如制成剖分組合式 卷筒等。 4、滑輪組的倍率對(duì)機(jī)構(gòu)的影響較大。因此,滑輪組的倍率不宜取得過(guò)大。 一般當(dāng)起升載荷 50QP ,滑輪組的倍率宜取 2, 250QP ,倍率取 3~6,載荷量更大時(shí),倍率可取 8 以上。 5、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器是確保工作安全可靠的關(guān)鍵部件。支持制動(dòng)器一般應(yīng)裝在扭矩最小的驅(qū)動(dòng)軸上,這樣可減少制動(dòng)器的尺寸。但是若采用制動(dòng)力矩大、體積小結(jié) 13 構(gòu)簡(jiǎn)單的鉗盤(pán)式制動(dòng)器時(shí),可將其裝在卷筒的側(cè)板上,以提高卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的可靠性。 對(duì)于 起吊危險(xiǎn)物品的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置兩套制動(dòng)裝置。 14 第三章 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過(guò)程分析 揚(yáng)機(jī)構(gòu)的組成 根據(jù)選用的低速方案分析卷?yè)P(yáng)機(jī)由液壓馬達(dá)、長(zhǎng)閉多片盤(pán)式制動(dòng)器、離 合器、卷筒、支承軸、平衡閥和機(jī)架等部件組成。 揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過(guò)程分析 揚(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)是周期性作業(yè)。一個(gè)工作周期為:?jiǎn)?dòng)加速( 0→ a)、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)( a→ b)和制動(dòng)減速( b→ c)三個(gè)過(guò)程( 圖 載荷由靜止?fàn)顟B(tài)被加速到穩(wěn)定工作速度(穩(wěn)定運(yùn)動(dòng))時(shí),所經(jīng)歷的時(shí)間稱(chēng)為 啟動(dòng)時(shí)間,從 a到 動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間直接影響卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作過(guò)程,設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)計(jì)算選取較為適合的時(shí)間。 圖 揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過(guò)程曲線(xiàn) 荷升降過(guò)程的動(dòng)力分析 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)帶載作變速運(yùn)動(dòng)(起動(dòng)或制動(dòng))時(shí),作用在機(jī)構(gòu)上的載荷除靜力外,還有作加速運(yùn)動(dòng)(或減速運(yùn)動(dòng))質(zhì)量產(chǎn)生的動(dòng)載荷。 1. 起升起動(dòng)過(guò)程 15 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)帶載提升時(shí),載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)速度 時(shí),懸掛載荷的 鋼絲繩拉力(圖 : P??式中 起升載荷; 由加速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力。 在起升起動(dòng)時(shí),慣性力方向與起升載荷方向相同,使鋼絲繩拉力增加。 圖 物升降過(guò)程的動(dòng)力分析 ( a)起升起動(dòng);( b)起升制動(dòng);( c)下降起動(dòng);( d)下降制動(dòng) 2、 起升制動(dòng)過(guò)程 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)由勻速運(yùn)動(dòng)制動(dòng)減速到靜止的過(guò)程稱(chēng)為起升制動(dòng)過(guò)程。此時(shí),懸掛重物的鋼絲繩拉力 P??(圖 由于減速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力使鋼絲繩拉力減小。 3、下降啟動(dòng)過(guò)程 將載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加速下降到勻速的過(guò)程稱(chēng)為下降起動(dòng)過(guò)程(圖 此時(shí),慣性為向與載荷鋼絲繩拉力減小,即 P?? 16 卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)懸吊載荷以勻速下降時(shí),將制動(dòng)器上閘,使載荷由勻速下降減速到靜止?fàn)顟B(tài)的過(guò)程稱(chēng)為下降制動(dòng)過(guò)程(圖 此時(shí)因慣性力使鋼絲繩拉力增加,即 P??。 綜上分析可得如下結(jié)論:起升起動(dòng)和下降制動(dòng)是卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)最不利的兩個(gè)工作過(guò)程,起升起動(dòng)時(shí)原動(dòng)機(jī)要克服的阻力距是靜阻力矩與最大慣性阻力距之和。因此,原動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩m a xq j M??下降制動(dòng)是制動(dòng)器最不利的工作過(guò)程,所以,卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)支持制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 m a xZ j M??才能將運(yùn)動(dòng)的物品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)的停住。 式中 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)載荷勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜阻力矩; 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)的最大慣性阻力矩。 顯然,上述兩種工作過(guò)程是決定卷?yè)P(yáng)機(jī)原動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器性能以及對(duì)機(jī)構(gòu)的零部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。 17 第四章 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用 揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì) 揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類(lèi)和特點(diǎn) 卷筒是起升機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。常用卷筒組類(lèi)型有齒輪連接盤(pán)式、周邊大齒輪式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。 齒輪連接盤(pán)式卷筒組為封閉式傳動(dòng),分組性好,卷筒軸不承受扭矩,是目前橋式起重機(jī)卷筒組的典型結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是檢修時(shí)需沿軸向外移卷筒。 周邊大齒輪式卷筒組多用于傳動(dòng)速比大、轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合,一般為開(kāi)式傳動(dòng),卷筒軸只承受彎矩。 短軸式卷筒組采用分開(kāi)的短軸代替整根卷筒長(zhǎng)軸。減速器側(cè)短軸采用鍵與 過(guò)盈配合與卷筒法蘭盤(pán)剛性連接,減速器通過(guò)鋼球或圓柱銷(xiāo)與底架鉸接;支座側(cè)采用定軸式或轉(zhuǎn)軸式短軸,其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,調(diào)整安裝比較方便。 內(nèi)裝行星齒輪式卷筒組輸入軸與卷筒同軸線(xiàn)布置,行星減速器置于卷筒內(nèi)腔,結(jié)構(gòu)緊湊,重量較輕,但制造與裝配精度要求較高,維修不便,常用于結(jié)構(gòu)要求緊湊、工作級(jí)別為 下的機(jī)構(gòu)中。 根據(jù)鋼絲繩在卷筒上卷繞的層數(shù)分單層繞卷筒和多層繞卷筒。由于本設(shè)計(jì)的卷繞層數(shù)為三層,因此采用多層卷筒。根據(jù)鋼絲繩卷入卷筒的情況分單聯(lián)卷筒(一根鋼絲繩分支繞入卷筒)和雙卷筒(兩根鋼絲繩分支同時(shí)繞 入卷筒)。單聯(lián)卷筒可以單層繞或多層繞,雙聯(lián)卷筒一般為單層繞。起升高度大時(shí),為了減小雙聯(lián)卷筒長(zhǎng)度,有將兩個(gè)多層繞卷筒同軸布置,或平行布置外加同步裝置的實(shí)例。 多層卷筒可以減小卷筒長(zhǎng)度,使機(jī)構(gòu)緊湊,但鋼絲繩磨損加快,工作級(jí)別 上的機(jī)構(gòu)不宜使用。 筒設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作狀況和起升載荷確定卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別,根據(jù)表查得汽車(chē)、輪胎、履帶、鐵路起重機(jī),安裝及裝卸用吊鉤式,利用等級(jí) 荷情況 作級(jí)別 1. 卷筒名義直徑 D ( 1)D e d?? 18 式中 e —— 卷筒直徑比,由表選取 ; D —— 卷筒名義直徑(卷筒槽底直徑)( ; d —— 鋼絲繩直徑 ( e 根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別 用 e =25,根據(jù)已知得 d =8數(shù)值代入式中得 D =( 25*8=192據(jù)所得的數(shù)據(jù)選卷筒名義直徑 D =200 卷筒最小直徑的計(jì)算: 中 按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪的最小直徑 d—— 鋼絲繩直徑 h— — 系數(shù)值; 根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為 F 8× 8=144 D> 以卷筒直徑符合條件。 2. 卷筒長(zhǎng)度 L 確定 由于采用多層卷繞卷筒 L,由下式 1 . 1()n D ?? ?(1 . 1 ~ 1 . 2 )? 式中 l —— 多層卷繞鋼繩總長(zhǎng)度( 根據(jù)已知卷筒容繩量為 27m,所以 l =27m, 把數(shù)據(jù)代入式中得 31 . 1 2 7 1 0 9 . 63 ( 2 0 0 8 )L ?? ? ??? ? ?=多層卷繞卷筒長(zhǎng)度 L =200 3、繩槽的選擇 單層卷繞卷筒表面通常切出導(dǎo)向螺旋槽,繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種形式,一般情況都采用標(biāo)準(zhǔn)槽。當(dāng)鋼絲繩有脫槽危險(xiǎn)時(shí)(例如起升機(jī)構(gòu)卷筒, 鋼絲繩向上引出的卷筒)以及高速機(jī)構(gòu)中,采用深槽。 多層卷繞卷筒表面以往都推薦做成光面,為了減小鋼絲繩磨損。但實(shí)踐證明,帶 19 螺旋槽的卷筒多層卷繞時(shí),由于繩槽保證第一層鋼絲繩排列整齊,有利于以后各層鋼絲繩的整齊卷繞。光面卷筒極易使鋼絲繩多層卷繞時(shí)雜亂無(wú)序,由此導(dǎo)致的鋼絲繩磨損遠(yuǎn)大于有繩槽的卷筒。 帶繩槽單層繞雙聯(lián)卷筒,可以不設(shè)擋邊,因?yàn)殇摻z繩的兩頭固定在卷筒的兩端。多層繞卷筒兩端應(yīng)設(shè)擋邊,以防止鋼絲繩脫出筒外,檔邊高度應(yīng)比最外層鋼絲繩高出(1~1.5)d 。 ( 1)繩槽半徑 R 根據(jù)下式 ( 0 . 5 3 ~ 0 . 5 6 ) 取 R=數(shù)值代入得 R=8=槽節(jié)距 P=d+( 2~ 4) P=8+2=10槽深度 h=( d 取 h=8= ( 2)卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)0()3 式中0D——0D=,卷筒計(jì)算直徑,由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑( 20 1z——1z ?固定鋼絲繩的安全圈數(shù)。取1Z?2; 把數(shù)據(jù)代入式中得 302 7 1 0( ) 1 03 2 8L ????? ? ?=此可取 0L=170 ( 3)繩槽表面精度: 2 級(jí) —— 4、卷筒壁厚 ? 初步選定卷筒材料為鑄鐵卷筒,根據(jù)鑄鐵卷筒的計(jì)算式子: 0 . 0 2 ( 6 ~ 1 0 )D? ??數(shù)值代入式中有 ? ==12選用 ? =12 5、鋼絲繩允許偏角 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 對(duì)于光面卷筒和多層繞卷筒,鋼絲繩與垂直于卷筒軸的平面的偏角推薦不大于 2o,以避免亂繩。 布置卷繞系統(tǒng)時(shí),鋼絲繩繞進(jìn)或繞出滑輪槽的最大偏角推薦不大于 5o,以避免槽口損壞和鋼繩脫槽。 6、卷筒強(qiáng)度計(jì)算 卷筒在鋼絲繩拉力作用下,產(chǎn)生壓縮,彎曲和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力,其中壓縮應(yīng)力最大。當(dāng) 3時(shí),彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過(guò)壓縮應(yīng)力的 10% ~ 15% , 只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng) 3時(shí),要考慮彎曲應(yīng)力。對(duì)尺寸較大,壁厚較薄的卷筒還需對(duì)筒壁進(jìn)行抗壓穩(wěn)定性驗(yàn)算。 由于所設(shè)計(jì)的卷筒直徑 D =200L =2003 。所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可。 卷筒筒壁的最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面壓應(yīng)力c?按下式計(jì) 算: m a ]p?????式中c?—— 卷筒壁壓應(yīng)力( 21 鋼絲繩最大靜拉力( N); 1A—— 應(yīng)力減小系數(shù),在繩圈拉力作用下,筒壁產(chǎn)生徑向彈性變形,使繩圈緊度降低,鋼絲繩拉力減小,一般取1 ; 2A—— 多層卷繞系數(shù)。多層卷繞時(shí),卷筒外層繩圈的箍緊力壓縮下層鋼絲繩,使各層繩圈的緊度降低,鋼絲繩拉力減小,筒壁壓應(yīng)力不與卷繞層數(shù)成正比2 []c? —— 許用壓應(yīng)力,對(duì)鑄鐵 []c? /5b?? ,b?為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限,對(duì)鋼[]c? /2s?? , s? 為鋼的屈服極限。 取1 ,2根據(jù)已知卷筒底層拉力 1100算得m a x 1 1 0 0 9 . 8 0 7 1 0 7 8 7 . 7? ?,把各數(shù)代入式中: 1 0 7 8 7 . 70 . 7 5 1 . 81 2 1 0c? ?? ?=據(jù)所計(jì)算的結(jié)果查得卷筒的材料為球墨鑄鐵 800 2 ,其抗壓強(qiáng)度極限[]b? 800, /5b? 160, c? = 圖 式制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)受力圖 盤(pán)式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)公式: 軸向推力2 210?摩擦盤(pán)有效面直徑?當(dāng) ,可取2? 式中 計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ; yR、 摩擦面的外、內(nèi)半徑 盤(pán)式取 (1 . 2 ~ 2 . 5 ) 軸向推力 N ; n —— 摩 擦副數(shù)目; ? —— 摩擦系數(shù)。 根 據(jù) 前 面 的 計(jì) 算46 所以取332223?= 33222 =數(shù)值代入前式得: 21 4 3 0 . 4 5 105 0 . 4 5 7 . 4 7??? =據(jù)所計(jì) 算的軸向推力 33 第七章 離合器的設(shè)計(jì)與選用 合器的功用、特點(diǎn)與分類(lèi) 離合器是一種通過(guò)各種操縱方式,實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)部分在同軸線(xiàn)上傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力時(shí)具有接合或分離功能的裝置。離合器有各種不同的用途,根據(jù)原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間或機(jī)械中各部件之間的工作要求,離合器可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)起動(dòng)或停止,以及改變傳動(dòng)件的工作狀態(tài),達(dá)到改變傳動(dòng)比,如傳動(dòng)件之間相對(duì)同步或超越運(yùn)動(dòng)。此外,離合器還可以作為起動(dòng)或過(guò)載時(shí)控制傳遞轉(zhuǎn)矩大小的安全 保護(hù)裝置等。 按離合器接合元件傳動(dòng)的工作原理,可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器,按實(shí)現(xiàn)離、合動(dòng)作的過(guò)程可分為操縱式和自控式,按離合器的操縱方式,則可分為機(jī)械式、氣壓式、液壓式和電磁式等,按結(jié)構(gòu)還可分為多種不同的形式。 1. 對(duì)離合器的基本要求 ( 1) 離、合迅速,平穩(wěn)無(wú)沖擊,分離徹底,動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。 ( 2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕,慣性小,外形尺寸小,工作安全,效率高。 ( 3) 接合元件耐磨性高,使用壽命長(zhǎng),散熱條件好。 ( 4) 操縱方便省力,制造容易,調(diào)整維修方便。 2. 影響離合器選擇的因素 a. 原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能 b. 離合器的受載特性 c. 接合元件的性質(zhì) d. 操縱方式 e. 環(huán)境條件 3. 離合器的選擇和工作性能參數(shù) a. 離合器的型式 b. 離合器的工作容量 c. 摩擦功和溫升 d. 接合元件的使用壽命 e. 離合器的轉(zhuǎn)速和影響性 按要求,本設(shè)計(jì)采用機(jī)械操縱式多片圓盤(pán)摩擦離合器,屬摩擦式離合器。 34 盤(pán)離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算 合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 對(duì)于摩擦式離合器 c K? ? () 式中 ——); T —— 離合器的理論轉(zhuǎn)矩,對(duì)于摩擦式離合器可取運(yùn)轉(zhuǎn)中最大工作轉(zhuǎn)矩或接合過(guò)程中工作轉(zhuǎn)矩與慣性轉(zhuǎn)矩之和 (); K —— 工作情況系數(shù),其值與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的類(lèi)型、離合器的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。通常對(duì)干式摩擦式離合器,可取較大的值,對(duì)濕式摩擦式離合器,可取較小的值; 離合器接合頻率系數(shù); 滑動(dòng)速度系數(shù)。 根據(jù)以前求得 T =,按表取 ,,數(shù)值代入式中得: 1 . 2 5 1 0 0 4 . 8 51 1 . 3 5? ? = 盤(pán)摩擦片的主要尺寸關(guān)系 圖 盤(pán)摩擦片尺寸圖 摩擦片內(nèi)徑1 35 干式 1 (1 2 )式 1 (2 ~ 3)中 —— d 為軸的直徑( 由已知得 d =60入式中得1 2 55D ??=110擦面外徑2 ~ 2 )數(shù)據(jù)代入式中得2 2 110D ??=220擦片數(shù)目 z 332132 [ ] ( )p R R K??? ?? 式中 摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù),對(duì)于每小時(shí)接合次數(shù)小于 50 次的干式和濕式離合器取 1,對(duì)于每小時(shí)接合次數(shù)超過(guò) 50 次的濕式離合器,按表查。 ? —— 摩擦系數(shù); p —— 摩擦面的壓力 2/N 表查得 ? =p = N 把以前計(jì)算的各值代入式中得: 333 9 3 0 . 4 1 22 0 . 2 0 . 3 5 (1 1 0 5 5 ) 1z ? ?? ? ? ? ? ?= z=6。 擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩 離合器摩擦面上的摩擦轉(zhuǎn)矩對(duì)(圖 示的摩擦盤(pán)為 vT ??N 式中 A—— 摩擦器的總摩擦面積 2221()A z R R???2 z —— 摩擦面數(shù); 1R、2R—— 摩擦盤(pán)工作面的內(nèi)、外半徑 36 當(dāng)量摩擦半徑 3212221()23 ( )??圖 擦盤(pán)尺寸關(guān)系 根據(jù)前面計(jì)算1R=92R=136z =15,把數(shù)值代入式中得: 226 (1 1 0 5 5 )A ?? ? ? ?= 217097333222 (1 1 0 6 0 )3 (1 1 0 6 0 )?=表查得 ? =p = N 把取的數(shù)據(jù)和計(jì)算的數(shù)據(jù)代入式中得: 0 . 2 0 . 3 5 4 . 7 3 1 7 0 9 7 3 8 2 . 5 9 8 7 . 3 6T N m? ? ? ? ? ? ? ? 離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩通過(guò)計(jì)算得 9 3 0 . 4 1 2 m??,由上式計(jì)算得摩擦轉(zhuǎn)矩9 8 7 T N m? ??。 ? ,因此,數(shù)據(jù)選用的合格。 盤(pán)摩擦離合器壓力的計(jì)算 a.摩擦面的壓緊力 Q m?? N 式中 m—— 摩擦面對(duì)數(shù), 1( z 為摩擦片數(shù))。 37 其他符號(hào)見(jiàn)以前式子。 按前面計(jì)算得 9 3 0 . 4 1 2 m??,? =m=6,把數(shù)據(jù)代入到式子中得: 9304128 2 0 ??=b.摩擦工作面的平均壓力 p []2? 2/N 式中 b —— 摩擦面的寬度 1b R R??。 b 經(jīng)計(jì)算得 1 1 0 6 0 5 0b m m? ? ? ,把各項(xiàng)數(shù)值代入式中得: 1 1 2 7 7 . 72 5 0 8 4 . 5p ????? [ ] 2/N 因?yàn)?[],所以校驗(yàn)合格。 38 第八章 軸的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似,包括材料的選用、工作能力的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幾方面的內(nèi)容。 的材料 由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉,對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低,同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度 ,故采用碳鋼制造的軸尤為廣泛,因此軸的材料選擇 45 號(hào)鋼并采用正火處理。 的工作能力的計(jì)算 軸的工作能力的計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下,軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度,這時(shí)需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸(如車(chē)床主軸)和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸,還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算,以防止工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形,對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸,還需進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算,以防止發(fā)生共振而破壞。 1、求出軸上的轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T 由于軸通過(guò)聯(lián)軸器和馬達(dá)直接相連,故 中 馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩( ); 馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速( /。 把數(shù)值代入式中得: 1440 N m? ? ? 1 7 5 / m i n r?? 2、求作用在軸上的各作用力 由于軸帶動(dòng)聯(lián)軸器、卷筒轂、和離合器轉(zhuǎn)動(dòng)方案見(jiàn)(圖 因此,軸只受扭矩作用,由于軸除受自身重力和軸上各部件的壓力外不再受徑向力作用,因此軸所受的徑向力可忽略不記 39 圖 設(shè)計(jì)軸的裝配方案 圖 3、初步確定軸的最小直徑 根據(jù)式子 39550000[]0 . 2? ? ?式中T?—— 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ( ; T —— 軸所受的扭矩( N ) 軸的抗扭截面系數(shù)( 3; n —— 軸的轉(zhuǎn)速( r/ 40 P —— 軸傳遞的功率( ; d —— 計(jì)算截面處軸的直徑( []? —— 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力( 。 由上式得軸的直徑 3 95500000 ] ?=3 ]據(jù)軸的選用材料查表得 []? =40把數(shù)據(jù)代入式中得 3 14400 0d ? ?=軸截面上開(kāi)有鍵槽時(shí),應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱,對(duì)于直徑100d 的軸如有多個(gè)鍵槽時(shí),應(yīng)增大為 10% ~ 15% ,故 (1 1 2 ) = 輸出軸的最小直徑顯然是安裝離合器處軸的直徑I 為了使所選的軸的直徑I 離合器的孔徑及液壓馬達(dá)的軸徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取離合器的型號(hào),綜合考慮以上幾種因素選取 d=60 5、校核軸的強(qiáng)度 按下式計(jì)算 22221()( ) 4 ( ) [ ]2 W??????? ? ? ? 式中— 軸的計(jì)算應(yīng)力( ; M—— 軸所受的彎矩( N ); T—— 軸所受的扭矩( N ); W—— 軸的抗彎截面系數(shù)( 3; ? —— 折合系數(shù); 1[]??—— 對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力。 由于本設(shè)計(jì)中軸只受扭矩的作用因此 0M? ,由下式計(jì)算: 21() []???? 41 圖 彎、抗扭計(jì)算截面圖 軸的抗彎截面系數(shù)依照(圖 按下式計(jì)算: 32()3 2 2d b t d tW d? ???把數(shù)帶入式中計(jì)算得: 其中 b=18, t= = 0 折合系數(shù) ? 當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí), 把計(jì)算的值和已知的值代入式中得: 24( 0 . 3 1 7 1 5 0 0 0 ) 2 1 . 72 . 3 1 0 P a?????根據(jù)軸的材料按表選1[]??=255因此1[]??,故安全。 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求,定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。 定軸上零件的裝配方案 軸的結(jié)構(gòu)形式與軸上主要零件的位置及裝配方案有關(guān)。確定裝配方案就是定出軸上主要的裝配方向、 順序及相互關(guān)系。擬定裝配方案時(shí),一般要考慮幾個(gè)方案,分析 42 比較后選定。本設(shè)計(jì)的方案如(圖 裝配方案為摩擦片離合器、軸承、軸承端蓋、支架、卷筒轂、卷筒按從左到右的方向裝配,左端為卷筒、套筒、多盤(pán)式摩擦制動(dòng)器按從左到右方向裝配。 據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 ( 1)按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩0多片式摩擦離合器,與之相匹配的選取最小軸徑ⅠⅡd ?=60軸配合的轂孔長(zhǎng)度 l=70以?、瘼騦 ?=153 ( 2)初步選擇滾動(dòng)軸承,因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用角接觸球軸承,根據(jù)軸徑及軸承標(biāo)準(zhǔn),由設(shè)計(jì)手冊(cè)中初步選取 7313C,其尺寸為 d× D× B=65× 140× 33,所以?、颌骴 ?=65Ⅲl ?=32 ( 3)由卷筒轂的寬度及軸承定位需要一定的軸肩,取ⅢⅣd ?=84Ⅳl ?=47時(shí)根據(jù)卷筒的寬度和卷筒轂的寬度?、簪鮠 ?=92Ⅴl ?=136理ⅤⅥd ?=84ⅥL ?=45 ( 4)根據(jù)選擇的多盤(pán)式摩擦制動(dòng)器及在軸上安裝的位置選取ⅥⅦd ?=80Ⅶl ?=166 ( 5)根據(jù)軸承?、鳍鴇 ?=65Ⅷl ?=34 至此,已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 上零件的周向定位 制動(dòng)器、卷筒輪轂和離合器與軸的周向定位均采用平鍵連接。由于連接制動(dòng)器、卷筒輪轂和離合器的軸的工作狀況都一樣,所以采用的鍵的類(lèi)型都一樣。卷筒輪轂的鍵由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得平鍵截面 1 8 1 1b h m m m m? ? ? ( 1 0 9 5 1 9 9 0 ) ,鍵槽用鍵槽銑刀加工,鍵長(zhǎng) 32準(zhǔn)鍵長(zhǎng) 1 0 9 6 1 9 9 0 ),輪轂與軸的配合公差為 H8/合器與軸聯(lián)接,選用平鍵 181163合器與軸配合為 H8/動(dòng)器與軸連接,選用平鍵 221270動(dòng)器與軸配合為 H8/動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為 43 參考文獻(xiàn) [1]張質(zhì)文 ,虞和謙 ,王金諾 ,包起帆主編 機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 中國(guó)鐵道出版社 ,1997 [2]顏榮慶 ,李自光 ,賀尚紅主編 北京 :人民交通出版社 ,2001 [3]成大先主編 第四版 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2002 [4]徐灝主編 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1991 [5]章日晉主編 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1987 [6]吳宗澤主編 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1988 [7]北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院主編 第三版 化學(xué)工業(yè)出版社 ,1993 [8]汝元功 ,唐照民主編 北京 :高等教育出版社 ,1995 [9]花家壽編 上海 :上??茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 ,1991 [10]機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) /中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì) ,中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì) 南昌 :江西科學(xué)技術(shù)出版社 ,2002 [11][蘇 ]隆赫年柯 B Л,馬克西莫維奇 B A,特羅伊茨基 A B,特羅春 И Π,波季施柯 A B,阿符拉緬柯 Л 吳克敏等譯 人民教育出版社 ,1959 44 致 謝 三個(gè)月緊張而充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了 ,在這次設(shè)計(jì)中我收獲頗多。 畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我們每一個(gè)大學(xué)生來(lái)說(shuō)都是非常重要。它不僅是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)過(guò)的各科知識(shí)的綜合運(yùn)用,而且是把我們所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的一次檢驗(yàn)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我重溫了一遍大學(xué)的課程如機(jī)械制圖、理論力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)等專(zhuān)業(yè)知識(shí),還涉及了一些以前從未深入了解的知識(shí),使我開(kāi)闊了眼界,并增長(zhǎng)了知識(shí),對(duì)自己的所學(xué)進(jìn)一步鞏固,為畢業(yè)后走向社會(huì)工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。 在單滾筒絞車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中,除了應(yīng)用到以前學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí),我還查閱了大量的相關(guān)資料,使我對(duì)這一領(lǐng)域有了一定的了解和認(rèn) 識(shí)并掌握了查找資料這項(xiàng)基本技能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,第一次將自己所學(xué)的理論知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)際中,使理論知識(shí)在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)。使我學(xué)會(huì)面對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題,如何去分析、并最終解決問(wèn)題。而且培養(yǎng)了我精益求精、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真對(duì)待問(wèn)題的工作精神, 并且鍛煉了我的創(chuàng)造能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)能如此順利的完成,完全得力于指導(dǎo)老師胡天明老師的充分指導(dǎo),提出了許多寶貴的建議,改正了許多錯(cuò)誤,使設(shè)計(jì)更加合理、完善。同時(shí)各位同學(xué)也給予了很多建議和幫助,在此對(duì)老師和同學(xué)們表示深切而誠(chéng)摯的謝意!