20噸單滾筒絞車設(shè)計(jì)

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機(jī)械外文翻譯--動(dòng)態(tài)模擬鋼絲繩接觸  中文版.doc

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20噸單滾筒絞車設(shè)計(jì)論文.doc

20噸單滾筒絞車設(shè)計(jì)

目   錄

摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ

第1章 緒論……………………………………………………………………………1

1.1絞車的簡(jiǎn)介………………………………………………………………………2

1.2擬定絞車系統(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……………………………………………………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)盤的設(shè)計(jì)選用………………………………………………………26

6.2.3制動(dòng)盤有效摩擦直徑計(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…………………………………………………31

7.2圓盤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。

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、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絞車液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序

工  況 電磁鐵

1YA 2YA 3YA

滿載卷?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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[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).中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典.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 A.機(jī)械零件圖冊(cè).吳克敏等譯.北京:人民教育出版社,1959 

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)。

在單滾筒絞車設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了應(yīng)用到以前學(xué)過(guò)的專業(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！

目錄 第一章 緒論 ................................................................ 1 1． 1． 1本課題來(lái)源 ...................................... 1 1． 1． 2本課題的目的和意義 .............................. 1 1． 1． 3國(guó)內(nèi)外基本情 .......................................................................... 1 1． 2 絞車的種類特點(diǎn) ...................................... 3 課題的指導(dǎo)思想 ..................................... 1 第二章 絞車 機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) ...............． 1 概述 ............................................... 2 總體初始設(shè)計(jì)方案 ................................... 2. 1 總體設(shè)計(jì)方案 ..................................... 3 系統(tǒng)概述 ..........................................三章 局部方案設(shè)計(jì) ........................驅(qū)動(dòng)形式 ...........................................減速箱的選用 .......................................傳動(dòng)方案 ...........................................排繩方案 ............................................ 5 電氣控制方案 ....................................... 5 第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算 ...........................． 1 動(dòng)力計(jì)算 ............................................． 1． 1 功率計(jì)算 ...........................................． 1． 2 電動(dòng)機(jī)選擇 .........................................． 2 主要構(gòu)件計(jì)算 .......................................... 7 4． 2． 1 鋼絲繩 ............................................. 7 4． 2． 2 滾筒 ............................................... 8 4． 2． 3 排繩螺桿 .......................................... 10 4． 2． 3 排繩螺桿 ........................................... 11 4． 3 傳動(dòng)零件齒輪計(jì)算 .....................................． 4電動(dòng)機(jī)與減速器的聯(lián)接方式 .............................. 16 4． 5 構(gòu)件計(jì)算 ............................................. 17 第五章 ...............................................................松下 .....................................................................外圍線路的設(shè)計(jì) ...................................... 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................... ． 1． 1 本課題來(lái)源 實(shí)際的生產(chǎn)需要。 1． 1． 2 本課題的目的和意義 設(shè)計(jì)一臺(tái) 20噸單滾筒絞車，用于完成負(fù)載的拖曳或提升。 研究單滾筒絞車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)形式、傳動(dòng)方式等完成設(shè)計(jì)。 1． 1． 3 國(guó)內(nèi)外基本情況 國(guó)外絞車的發(fā)展情況： 1）德國(guó) 德國(guó) 臺(tái)或 3臺(tái)直流或交流電動(dòng)機(jī)，使操作者能平穩(wěn)地減速和停止下降或上升的載荷，在不超過(guò)設(shè)備使用限制的情 況下，直流和交流電動(dòng)機(jī)都能運(yùn)用再生制動(dòng)技術(shù)，制動(dòng)能量大部分回饋給電網(wǎng)。 2）美國(guó) 美國(guó) 分利用了交流變頻控制技術(shù)，可不使用摩擦離合器而使用電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)來(lái)保持負(fù)荷。高性能可精確控制的空氣冷卻和水冷卻伊頓 (合盤式剎車可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆，并且使該絞車唯一的剎車 空氣冷卻模塊用于緊急制動(dòng)和負(fù)載的靜態(tài)控制，而水冷卻模塊用于鉆井鋼絲繩的均勻遞送、游車運(yùn)行、鉆壓以及其它鉆井參數(shù)的動(dòng)態(tài)控制。 中國(guó)絞車行業(yè)的現(xiàn)狀及前景： 20絞車的滾筒直徑達(dá)到 4米，最大靜張力達(dá)到 245 千牛，是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)也是提升能力最大的提升絞車。該絞車采用了雙行星齒輪減速器、徑向齒塊式離合器、后置式油缸、幫銷式聯(lián)軸器等先進(jìn)技術(shù)。電控方面采用可編程控制器作為系統(tǒng)的主控單元。該機(jī)裝備了可視化觸摸屏，可查看大量的相關(guān)畫面，有利于員工操作和維修。 1． 2 絞車的種類特點(diǎn) 1) 按照傳動(dòng)方式分為齒輪傳動(dòng)絞車和液壓傳動(dòng)絞車； 2）按照鋼絲繩纏繞方式分為纏繞式 絞車 和摩擦式 絞車 ； 3）按照滾筒數(shù)目可分為單滾筒 絞車 和雙滾筒 絞車 ； 4）按照防爆性能可 分為防爆 絞車 和非防爆 絞車 ； 5） 按照滾筒直徑及使用情況可分為 2m（含 2m)以下提升物料的絞車和 2 1. 3課題的指導(dǎo)思想 通過(guò)對(duì)絞車的了解以及資料的查閱，在導(dǎo)師的幫助下分析絞車的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)形式，從而完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 2 第二章 絞車 機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 2． 1 概述 絞車廣泛應(yīng)用于修造船廠進(jìn)行船舶上墩或下水作業(yè)，具有拉力大，速度慢，儲(chǔ)繩量大和使用率低等特點(diǎn)，因而它不同于一般工程上常見的同類型設(shè)備。在礦上采掘和運(yùn)輸場(chǎng)合，絞車作為重要輔助設(shè)備大量而廣泛地運(yùn) 用著，例如，礦用提升絞車，調(diào)度絞車，耙礦絞車和鑿井絞車等。絞車的另一個(gè)重要用途是港口機(jī)械，常見的有集裝箱起重機(jī)，港口裝卸門座起重機(jī)，塔式起重機(jī)以及輕小型的電葫蘆等起重機(jī)械，其主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是各種形式和 結(jié)構(gòu)的絞車。 2． 2 總體初始設(shè)計(jì)方案 2． 2． 1 總體設(shè)計(jì)方案 本次設(shè)計(jì)的單滾筒絞車是由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、滾筒、排繩機(jī)構(gòu)及底座組成。 （圖 圖 滾筒絞車結(jié)構(gòu)示意圖 2. 3 系統(tǒng)概述 驅(qū)動(dòng)方式有很多種，例如電力驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)，介于驅(qū)動(dòng)的結(jié)果使為使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)來(lái)收放鋼 絲 繩，故本次設(shè)計(jì)采用電力驅(qū)動(dòng)。 本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用兩級(jí)傳動(dòng)，由減速器和開式齒輪組成。采用兩級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要原因是：從減速器的輸出軸與滾筒連接軸要保證同軸度，要確定安裝位置是否在同一平面上，若是沒(méi)有應(yīng)開式齒輪來(lái)湊合，很難在同一平面上傳輸。齒輪傳動(dòng)繼而帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒上纏繞的鋼絲繩隨著滾筒的正反轉(zhuǎn)達(dá)到快速收3 繩放繩 的效果。 鋼絲繩在滾筒上一般為多層卷繞，為使鋼絲繩能排列整齊，在此要使用排繩機(jī)構(gòu)。 最后整個(gè)絞車需要一個(gè)底架來(lái)支撐，這樣就形成了一個(gè)完整的絞車裝置 。 整個(gè)系統(tǒng)分為執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分 。 執(zhí)行系統(tǒng)包括傳動(dòng)部分和滾筒部分 ,控制系統(tǒng)采用 制 。 4 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 第三章 局部方案設(shè)計(jì) 本章研究的是傳輸部分的設(shè)計(jì)，介紹了 絞車設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，排繩機(jī)構(gòu) ，驅(qū)動(dòng)形式以及減速箱的選用。 驅(qū)動(dòng)形式 由總體方案確定本次設(shè)計(jì)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。絞車主卷筒傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率隨絞車 拉力的噸位值不同而異。因?yàn)闊o(wú)調(diào)速要求，為了保證電動(dòng)機(jī)具有較大的過(guò)載能力通常選用起重冶金用的交流電動(dòng)機(jī)，功率在 30 千瓦以下的一般采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)，它具有控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。在電網(wǎng)容量不夠，電動(dòng)機(jī)功率又較大或要求平穩(wěn)地起制動(dòng)的場(chǎng)合選用繞線式電動(dòng)機(jī)。目前使用的斷續(xù)工作制的交流起重冶金電動(dòng)機(jī)的型號(hào)又 。 異步電動(dòng)機(jī)分 為 鼠籠電動(dòng)機(jī)和繞線式電動(dòng)機(jī)。 鼠籠電動(dòng)機(jī)性能：簡(jiǎn)單，耐用，可靠，易維護(hù)，價(jià)格低，特性硬，但啟動(dòng)和調(diào)速性能差，輕載時(shí)功率因數(shù)低。一般無(wú)調(diào)速要求的機(jī)械廣泛采用。在可變頻率電源 供電下可平滑調(diào)速。變極數(shù)多速電動(dòng)機(jī)可分級(jí)變速調(diào)節(jié)，但體積大，價(jià)格較貴。 繞線式電動(dòng)機(jī)性能：因有滑環(huán)，比鼠籠電動(dòng)機(jī)維護(hù)麻煩，價(jià)格也稍貴，轉(zhuǎn)子串電阻的特性屬軟特性，隨負(fù)載轉(zhuǎn)距的增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速顯著下降，但它啟動(dòng)轉(zhuǎn)距大，啟動(dòng)時(shí)功率因數(shù)高，且可進(jìn)行小范圍的速度調(diào)節(jié)，控制設(shè)備簡(jiǎn)單，故廣泛用于各種生產(chǎn)機(jī)械，尤其是電網(wǎng)容量小、啟動(dòng)次數(shù)多的機(jī)械，如提升機(jī)、起重機(jī)及軋鋼機(jī)械等。 在此選用 列起重機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)。 列為繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。有較高的機(jī)械強(qiáng)度及過(guò)載能力，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，適合頻繁快速啟動(dòng)及反轉(zhuǎn)頻繁的制動(dòng)場(chǎng)合。 減速箱的選用 介于設(shè)計(jì)的要求，需要傳動(dòng)比大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，相對(duì)體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，適用于動(dòng)力傳動(dòng)中，故選用 行星輪系 減速器最合適不過(guò)， 行星輪系 減速器 的特點(diǎn)是體積小、重量輕、承載能力大、效率高、工作平穩(wěn)的特點(diǎn)。 由于傳動(dòng)比的需要，現(xiàn)選擇 減速器能充分滿足本設(shè)計(jì)的要求。 傳動(dòng)方案 由總體方案確定本次設(shè)計(jì)使用齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)方式。齒輪傳動(dòng)相對(duì)于帶傳動(dòng)更能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，傳動(dòng)裝置緊湊，壽命較長(zhǎng)，傳動(dòng)效率高；齒輪傳動(dòng) 相對(duì)于鏈傳動(dòng)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中也能保持平穩(wěn)，傳動(dòng)噪聲小。 按齒輪傳動(dòng)的工作條件，可分成開式齒輪傳動(dòng)，半開式齒輪傳動(dòng)及閉式齒輪傳動(dòng)。 開式齒輪傳動(dòng)常用在農(nóng)業(yè)機(jī)械，建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備中，沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外面，不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，工作條件不好，齒輪容易磨損，故只宜用于低速傳動(dòng)。 半開式齒輪傳動(dòng)裝由簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，有時(shí)還在大齒輪部分侵入油池中，工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入 ，潤(rùn)滑條件也不算太好。 閉式齒輪傳動(dòng)（齒輪箱），如汽車，機(jī)床，航空發(fā)動(dòng)機(jī)等所用的齒輪傳動(dòng)， 都是裝在經(jīng)過(guò)精確加工且封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)的，與開式或半開式的齒輪傳動(dòng)相比，潤(rùn)5 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 滑及防護(hù)等條件最好，個(gè)軸的安裝精度及系統(tǒng)的剛度比較高，能保證較好的嚙合精度，多用于重要的場(chǎng)合。 本次設(shè)計(jì)單滾筒絞車是在露天工作，因此采用開式齒輪。本次齒輪材料用調(diào)制鋼，因調(diào)制鋼廣泛用于對(duì)強(qiáng)度和精度要求不太高的一般中低速齒輪傳動(dòng)，以及熱處理和齒面精加工比較困難的大型齒輪，而鑄鋼適用于不能鍛造的大型齒輪，但容易產(chǎn)生鑄造缺陷。 調(diào)制鋼的特點(diǎn)是： （ 1） 經(jīng)調(diào)制后具有較好的強(qiáng)度和韌性，常在 220～ 300圍內(nèi)使用 。 （ 2） 當(dāng)受刀具的 限制而不能提高調(diào)制小齒輪的硬度時(shí)，為保持大小齒輪的硬度差，可使用正火的大齒輪，但強(qiáng)度較調(diào)制者差 。 （ 3） 齒面的精切可在熱處理后進(jìn)行，以消除熱處理變形，保持齒輪精，不需要專門的熱處理設(shè)備和齒面精加工設(shè)備，制造成本低 。 （ 4） 齒面硬度較低，易于跑合，但是不能充分發(fā)揮材料的承載能力 。 排繩方案 排繩機(jī)構(gòu)是為了使鋼絲繩在滾筒上卷繞時(shí)達(dá)到排列整齊目的而設(shè)置的。它主要由導(dǎo)桿、排繩螺桿、排繩器（包括滑行爪）、傳動(dòng)鏈輪和手動(dòng)調(diào)整離合器等部件組成。導(dǎo)桿和排繩螺桿互相平行地固定在兩邊的支架上，而排繩器則是在兩端用滑動(dòng)軸承支持在導(dǎo)桿和排繩螺桿上，用以維持其在移動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。在排繩器中部，通過(guò)滑行爪和排繩螺桿相嚙合，在螺桿的轉(zhuǎn)到下，就能沿著導(dǎo)桿和螺桿滑行。在排繩器架體內(nèi)，安裝有四根垂直滾柱（或滾輪）和一個(gè)或一對(duì)水平滾柱 (或滾輪 )，用以導(dǎo)向并保持鋼絲繩上貯繩筒時(shí)與貯繩筒軸線垂直。通過(guò)來(lái)自筒體的鏈輪傳動(dòng)裝置，收繩卷繞時(shí)，排繩螺桿始終朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)到（放繩時(shí)朝相反方向），而排繩器則按與滑行爪相嚙合的螺紋槽方向向前滑行，當(dāng)行至端部極限位置，螺紋槽折回自另一方向返回，與之嚙合的滑行爪帶動(dòng)排繩器亦隨之折轉(zhuǎn)返回滑移。 電氣控制方案 由于前面驅(qū)動(dòng)方式已定， 本次設(shè)計(jì)采用繞線異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)其轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，向轉(zhuǎn)子繞組回路接入電阻，以便進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速。 現(xiàn)采用 可以完成半自動(dòng)運(yùn)行，其正常運(yùn)行控制有以下三種方式： （ 1） 正力電動(dòng)加速 電動(dòng)減速的操作運(yùn)行方法： 此種運(yùn)行方式適用于重物向上提升，刺激將操作手柄逐檔推出，同時(shí)配合推出制動(dòng)手柄，使提升絞車由起動(dòng)逐漸均勻加速至全速。行至減速點(diǎn)時(shí)， 速鈴響，電機(jī)串入少量的電阻維持較大力矩開始緩緩減速。司機(jī)將操作手柄阻擋收回，使提升絞車均勻的減速至低速，達(dá)到終點(diǎn) 迅速收回兩手柄。 （ 2） 正力電動(dòng)加速 負(fù)力減速 此種運(yùn)行方式適用于較輕負(fù)荷向上提升，操作控制方法與前款大致相同，但 不同之處在于減速時(shí)提升絞車帶慣性減速，并輔以輕閘，使負(fù)荷速度降低，達(dá)到終點(diǎn)時(shí)速度收回兩手柄停車。 （ 3） 動(dòng)力制動(dòng)下放 如果提升絞車由重物下放、載人之工況，按規(guī)定控制系統(tǒng)應(yīng)配置動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。其運(yùn)行方式有以下兩種： 1. 正力電動(dòng)加速 動(dòng)力制動(dòng)減速： 下方重物時(shí)，啟動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)電源（按下動(dòng)力制動(dòng)電源開關(guān) 提升絞車6 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 在減速段和等速段運(yùn)行方式與前款相同 達(dá)到減速位置，減速鈴響，司機(jī)踏下動(dòng)力制動(dòng)踏 板，投入動(dòng)力制動(dòng)電源。同時(shí)輕輕帶閘制動(dòng)，待動(dòng)力制動(dòng)電流建立以后方能松開制動(dòng)器。提升絞車在制動(dòng)電流作用下減速，到達(dá)停車位置立即收回制動(dòng)手柄隔和操作手柄至零位，停車。 2. 全程動(dòng)力制動(dòng) 開車信號(hào)發(fā)出，司機(jī)啟動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)電源，踏下動(dòng)力制動(dòng)腳踏板，待顯示有制 動(dòng)電流后，將操作手柄想負(fù)載下行方向以較快速度逐檔推至最大位置，同時(shí)緩緩松開制動(dòng)手柄，提升絞車在重力作用下緩慢加速。司機(jī)可以通過(guò)改變腳踩板的角度來(lái)控制電流的大小，也可以改變操作手柄的位置，以滿足下方速度。若要終止電流，則必須將兩手柄收回至零位，待提升絞車停止后，才能 松 開踏板。 （注：腳踏板動(dòng)力制動(dòng)時(shí)一次性投入，一經(jīng)投入后腳應(yīng)踩著不放，當(dāng)絞車完全停穩(wěn)后才能松開踏板） 使用 （ 1） 障判斷時(shí)間長(zhǎng)； （ 2） 提升控制自動(dòng)化程度低，提升絞車司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大； （ 3） 在連續(xù)提放液壓支架等大件時(shí)，電阻發(fā)熱嚴(yán)重，經(jīng)常燒壞電阻連線，能耗大； （ 4） 調(diào)速為有級(jí)調(diào)速，機(jī)械沖擊大，鋼絲繩使用壽命低，動(dòng)力制動(dòng)投入時(shí)瞬間速度變化大，鋼絲繩產(chǎn)生跳動(dòng)； （ 5） 利用可調(diào)閘配合動(dòng)力制動(dòng)下放重載時(shí)，速度控制不均勻，憑司機(jī)經(jīng)驗(yàn)控制，易造成提升物掉道。 由于以上問(wèn)題，使用 電控系統(tǒng)做部分改變。 7 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算 4． 1 動(dòng)力計(jì)算 4． 1． 1 功率計(jì)算 絞車的電動(dòng)機(jī)功率按下式計(jì)算： P= （ 式中： P:電動(dòng)機(jī)功率 ( T:絞車設(shè)計(jì)載荷（鋼繩工作拉力， N）； V:鋼繩線速度（ m/ η :機(jī)械總效率。初步設(shè)計(jì)時(shí)，滾筒絞車一般取 此取η機(jī) = 根據(jù)已知的技術(shù)條件， 將數(shù)據(jù)代入式（ ： P= = =W 4． 1． 2 電動(dòng)機(jī)選擇 1．起重用電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：反復(fù)短時(shí)運(yùn)行；頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；經(jīng)常地過(guò)負(fù)載；較強(qiáng)的機(jī)械沖動(dòng)和沖擊；工作環(huán)境多灰塵，有的還有金屬塵等。 根據(jù)以上要求和所求出的絞車的電動(dòng)機(jī)功率，假設(shè)無(wú)損耗的情況下，本次電動(dòng)機(jī)選用型號(hào)為 定功率 28速為 975 4． 2 主要構(gòu)件計(jì)算 4． 2． 1 鋼絲繩 （ 1） 鋼絲繩參數(shù)計(jì)算 鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力按以下公式確定： d=c （ 式中： d:鋼絲繩最小直徑， C:選擇系數(shù)， S—— 鋼絲繩最大工作靜拉力， S＝ 20000× 96000N。 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數(shù)后確定，起升載荷是指起升質(zhì)量的重力。 選擇系數(shù) C 的取值與機(jī)構(gòu)工作級(jí) 別有關(guān)。按下面公式： C＝ （ 式中： n:安全系數(shù)； K:鋼絲繩捻制折減系數(shù)； ω :鋼絲繩充滿系數(shù)；8 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) σ t:鋼絲的公稱抗拉強(qiáng)度； 其中 ， w=1，σ t=1770已知條件代入公式 （ ，則選擇系數(shù) C: C＝ = = C 值帶入公式 （ 得： d=c ＝ 根據(jù)表格選擇鋼絲繩直徑： d＝ 32 2） 鋼絲繩的選擇 鋼絲繩是絞車主要傳遞載荷的連接部件之一，其型號(hào)甚多，選擇時(shí)要全面考慮既要破斷拉力，具有一定的安全系數(shù)，又要撓性好，便于穿繞滑輪，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 在此選用異型股鋼絲繩 6V× 37，即 6 個(gè)三角形股，每股外層 15～ 18 根，三角形股芯或外捻制 2 層鋼絲。 鋼絲繩繞制方法有同向捻、交互捻和混合捻。同向捻在自由懸吊的起重機(jī)中不宜采用，通常用作牽引繩，不宜用作起升繩。交互捻在起重機(jī)上應(yīng)用廣泛，而混合捻應(yīng)用較少，故鋼絲繩繞制方法 選交互捻中的右交互捻。 考慮眾多因素進(jìn)行選擇后，確定本次鋼絲繩規(guī)格為： 6V× 37S+． 2． 2 滾筒 （ 1） 滾筒的參數(shù)計(jì)算 單滾筒絞車的滾筒直徑，一般可按下式計(jì)算： D=( （ 式中： D：滾筒名義直徑（ ：鋼絲繩直徑（ e：筒繩直徑比。 9 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 表 繩直徑比 結(jié)構(gòu)工作級(jí)別 e 4 6 8 0 8 26 滾筒直徑與鋼絲繩直徑比率愈大，對(duì)鋼絲繩的使用壽命有利，但是滾筒直徑過(guò)大，相應(yīng)的尺寸和重量都要增大。一般 e 值宜在 20～ 30 范圍內(nèi)選取。故本次設(shè)計(jì)中選值 e=26 因 =32入 （ 得： D＝ 32× 25 ＝ 800 =D+ =832 ：滾筒計(jì)算直徑 繩槽半徑 R： R=(= R=17準(zhǔn)繩槽深度 h： h=（ = h=10準(zhǔn)繩槽節(jié)距 p： p= +（ 2 p=34筒長(zhǎng)度：多層繞卷筒 L: L= （ 其中 =(= =36入公式（ 計(jì)算得 L=1698 2） 滾筒的強(qiáng)度計(jì)算 卷筒在鋼絲繩拉力的作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大。當(dāng) L 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) L>3D 時(shí)，要考慮彎曲應(yīng)力。對(duì)尺寸較大，壁厚較薄的卷筒還必須對(duì)筒壁10 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 進(jìn)行抗壓穩(wěn)定性計(jì)算。 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 按下式計(jì)算： = （ 式中 ：卷筒壁 壓應(yīng)力（ 絲繩最大靜拉力（ N） ：卷筒壁厚（ 于多層卷繞，δ≈ 2 ＝ 2× 32＝ 64 P：繩槽節(jié)距（ ：應(yīng)力減小系數(shù)，一般取 ：多層卷繞系數(shù)，按表 （ 取 表 值 卷繞層數(shù) 1 2 3 卷繞層數(shù)為 6 層，則 A=2； ：許用壓應(yīng)力， 滾筒采 用鑄鋼，因鑄鋼由一定的強(qiáng)度和較好的塑性、韌性，焊接性好。故許用壓應(yīng)力采用鑄鋼公式： ＝ （ 式中： :屈服強(qiáng)度，查閱參考資料得 ＝ 355入公式 （ 計(jì)算出鑄鋼的許用壓應(yīng)力為： ＝ 237所有數(shù)據(jù)代入 （ 得： ＝ 135 由此可見，最大壓應(yīng)力小于許用壓應(yīng)力，強(qiáng)度滿足要求。 4． 2． 3 排繩螺桿 排繩螺桿是排繩機(jī)構(gòu)的主要部件，它通常以 2： 1 的速比減速和貯繩筒配合運(yùn)轉(zhuǎn)。排繩螺桿的螺紋升角θ是按螺紋節(jié)距和螺桿直徑來(lái)計(jì)算的，但θ的選定應(yīng)考慮滑11 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 行爪在兩向螺紋交叉處易于跨越和在兩端極限位置易于返回，對(duì)于前者，希望θ偏大；對(duì)于后者，希望θ偏小實(shí)踐表明，一般取約 15°左右為宜。螺紋槽節(jié)距 s，鋼絲繩排列節(jié)距 i 三者關(guān)系用下式表示： S＝ 2× 34＝ 68中 如前所述，排繩螺 桿最外端的一段導(dǎo)向槽，做成弧形槽，將兩個(gè)方向的螺紋槽連接起來(lái)，以便于滑行爪的前進(jìn)和退回。取由一定曲率半徑的圓弧構(gòu)成，其長(zhǎng)度一般約取螺桿周長(zhǎng)的四分之一，或占旋轉(zhuǎn) 90°角。曲率半徑的大小應(yīng)使滑行爪易于跨越螺紋槽交叉處的同時(shí)，還應(yīng)滿足滑行爪的順利通過(guò)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，設(shè)計(jì)時(shí)用作圖法得出滑行爪各極限位置和最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)的外形尺寸，并使爪的兩端不出現(xiàn)尖角為度。 根據(jù)理論分析， i=2 時(shí)亦可得： R＝ （ e＝ （ = （ 式中： R：端部展開弧形槽中心線的曲率半徑（ d：排繩螺桿外徑（ 取 d＝ 100 z：卷筒上排繩圈數(shù)，取 z＝ 47； θ：螺旋線升角。θ＝ t = t = L。 —— 螺桿的螺紋槽部分總長(zhǎng)度。 將以上數(shù)據(jù)代入公式 （ 可得： R= = =374mm e= - ＝ － 374=8.5 l。＝ 47× 34- =1416升螺桿梯形螺紋截面尺寸，可按下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選用： 槽深 : h＝ 7～ 8 槽寬 ： b＝ 8～ 12 傾角 ：α 1＝ 14°、 20°或 30°。 4． 3 傳動(dòng)零件齒輪計(jì)算 （ 1） 選擇齒輪材料、熱處理方法、精度等級(jí)、齒數(shù) 變系數(shù)ф 0 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 選螺旋角β。 考慮此項(xiàng)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)緊湊故大齒輪用 45 鋼 ，小齒輪用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理后表面淬火，齒面硬度為 217～ 286車為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用 8級(jí)精度，開式硬齒面齒輪傳動(dòng)，考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性齒數(shù)應(yīng)選多些，選 24，齒數(shù)比 u ＝ u· 24＝ 108，在滿足傳動(dòng)前提下，應(yīng)盡量使 為質(zhì)數(shù)，至少不要成為整數(shù)比，故 109 以使所有齒輪磨損均勻有利于減小振動(dòng)，按硬齒面齒輪非對(duì)稱安裝查表選定齒寬系數(shù) =1 齒寬系數(shù) 裝置狀況 兩支承相對(duì)于小齒輪做對(duì)稱布置 兩支承相對(duì)小齒輪不 對(duì)稱布置 小齒輪懸臂布置 2） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 確定公式中個(gè)參數(shù)值： ≥ ( 1） 載荷系數(shù) ，試選 = 2） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距 ： ＝ × ＝ × =3） 材料系數(shù) ：查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 104） 大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 , ：（查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 10 ＝ 320＝ 320 5） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ＝ 60 j ＝ 60× 16× 300× 16=0 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) ＝ /μ＝ 6） 彎曲疲勞壽命系數(shù) , ：（ 查 機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 10） ＝ ＝ 7） 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力： 取彎曲疲勞安全系數(shù) ，則： [ ] ＝ / ＝ 320× M ＝ ， [ ] ＝ /1M ＝ 320× M ＝ 8） 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較： 查表（機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10齒形系數(shù)和應(yīng)力核正系數(shù)：=== = =為 > ，故按小齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 （ 3） 設(shè)計(jì)計(jì)算： 1）試算齒輪模數(shù) ： ≥ ＝ 2）計(jì)算圓周速度 V： V＝ ＝ =0 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 3）計(jì)算載荷系數(shù)： 查表（機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10 ＝ 根據(jù) V＝ s , 8 級(jí)精度，查（機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖 10 ＝ 表 (機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10 ＝ 表（機(jī)械設(shè)計(jì)教材表 10= 則 k＝ ＝ 4） 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度： ＝ ≤ [ ]； ( 確定公式中各參數(shù)值： 1）大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ， ： ＝ ＝ 1170 2）接觸疲勞壽命系數(shù) , : == 3）計(jì)算許用接觸應(yīng)力： 取安全系數(shù) ＝ 1得， [ ]＝ / =1170/1＝ 1053[ ]＝ / =1170/1＝ [ ]＝（ [ ]＋ [ ]） /2＝（ 1053＋ ＝ 4）材料系數(shù)：15 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) ＝ ； 5）校核計(jì)算： ＝ ＝ ＝ 972 972[ ]，故接觸疲勞強(qiáng) 度滿足要求。 （ 5） 計(jì)算齒輪傳動(dòng)幾何尺寸： 開式齒輪： m＝ 14 ， ＝ 24， ＝ 109； 分度圓直徑： ＝ m =14× 24＝ 336 ＝ m =14× 109＝ 1526m； 齒頂高： ＝ × m＝ 1× 14＝ 14根高： ＝ ( + )m＝ (1+ 14＝ 高： h＝ + ＝ 14+頂圓直徑： ＝ +2 ＝ 336+2× 14＝ 364 ＝ +2 ＝ 1526+2× 14＝ 1554 齒根圓直徑： ＝ 336301 ＝ 15541408 中心距： a＝ ( + )＝ 9316 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 4． 4．電動(dòng)機(jī)與減速器的聯(lián)接方式 電動(dòng)機(jī)與減速器的連接方式有兩種：一是采用聯(lián)軸器；一是采用直接聯(lián)接方式。聯(lián)軸器 是用來(lái)連接兩軸使其一同回轉(zhuǎn)并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的一種常用部件?；剞D(zhuǎn)過(guò)程中被連接的兩軸不能脫開，必須在機(jī)器停車時(shí)將連接拆卸后才能使兩軸分開。聯(lián)軸器分剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，不能緩沖減震，對(duì)兩軸安裝精度要求較高，適用于振動(dòng)很小的工作環(huán)境。撓性聯(lián)軸器工作可靠，承載能力大，俱備少量補(bǔ)償性能。與其他類型聯(lián)軸器相比，尺寸相同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩最大。其中彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，傳遞效率高。直接聯(lián)接方式，就是電動(dòng)機(jī)直連減速器不需要聯(lián)軸器。一般通過(guò)減速器廠家直接生產(chǎn)與電動(dòng)機(jī)相配的減速器。本次設(shè)計(jì)采用 直接聯(lián)接方式。因?yàn)檫@樣省去聯(lián)軸器可以減輕整體機(jī)器的重量，并且設(shè)計(jì)制造工作量少，維護(hù)少，節(jié)約成本。不管采用聯(lián)軸器還是采用直接聯(lián)接方式，轉(zhuǎn)矩都要滿足以下條件： ＝ 9550 理論轉(zhuǎn)矩； 驅(qū)動(dòng)功率， 28 n—— 工作轉(zhuǎn)速， n＝ 975r/ 動(dòng)力機(jī)系數(shù)，因本次設(shè)計(jì)使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，故取 K—— 工況系數(shù)，本次設(shè)計(jì)是絞車，中等沖擊載荷，故 K＝ 啟動(dòng)系數(shù)，啟動(dòng)頻率在 120～ 240 之間，故 溫度系數(shù)，絞車工作環(huán)境溫度一般在－ 20～ 30℃，故 將所有數(shù)據(jù)代入公式（ ： 9550 9550× × 1× 1 ＝ · m 滾筒的轉(zhuǎn)速為： N 滾＝ ＝ ＝ 為齒輪傳動(dòng)比： i 齒＝ ＝ 已知電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速為 975r/傳動(dòng)比： I＝ ＝ ＝ 7 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 減速器的傳動(dòng)比： i 減＝ ＝ ＝ 94 =975/94=10.4 r/ 4． 5 構(gòu)件計(jì)算 主軸是本次設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的構(gòu)件，它的作用是支撐滾筒，傳遞轉(zhuǎn)矩。軸常用的材料是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如 35、 45 和 50，其中以 45 號(hào)鋼最為常用，故 本次主軸材料選用 45 號(hào)鋼。 1 確定輸出軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) （ 1）確定電動(dòng)機(jī)額定功率 P 和滿載轉(zhuǎn)速 P＝ 28 975r/ （ 2）確定電動(dòng)機(jī)－輸出軸總效率η： η＝ （ 3）輸出軸的輸出功率 ＝ 28× （ 4）輸出軸的轉(zhuǎn)速 ＝ ＝ ＝ （ 5）輸出軸軸段上轉(zhuǎn)矩 3=N· 6）軸的最小直徑： 式中系數(shù) B，查表 A＝ 91 代入公式得： 162 139 123 115 108 98 91 ＝ 91× ＝ 169整，故 170 軸的受力分析： （ 1）齒輪上力的分析 : 已知大齒輪分度圓直徑 :18 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 1526圓周力 : 2T2/2× ＝ N 徑向力 :Ft/°＝ N （ 2）軸的總受力 如圖（ 4 圖 4的總受力 已知力： G 滾＝ 25000N G 齒＝ 12230N F 拉＝ 200000N × N × N × N × N a=1500 b=1212 c=390）在 面內(nèi)： 分解軸上受力 ,得滾筒對(duì)軸的作用力： （如圖 4 19 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 圖 4力為 : =12900N 剪力圖（如 4 圖 4距為： ＝ G 滾· a· ＝ 其彎距圖（如圖 4 圖 4輪的作用分析（如圖 40 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 圖 4＝ ＝ 97770N 剪力為： ＝ 12292N ＝ 剪力圖（如 4 圖 4距為： ＝ P· (a+b) ＝ 其彎矩圖（如 4 圖 41 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 總合成： M 總＝ 3＝ Q 總＝ 2＝ 24988N 其總剪力圖（如圖 4 圖 4C 段 M 總＝ 4＝ Q 總＝ 4＝ 總彎矩圖（如圖 4 圖 4）在 面內(nèi)軸的受力： （如圖 4 圖 4解軸上受力 ,得鋼絲繩對(duì)軸的作用力 :（如圖 4 22 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 圖 4C＝ F 拉× ＝ 200000× =8 剪力為： ＝ 104N 其剪力圖（如圖 4 圖 4距為： 107N· C 段 － 107N· 彎矩圖（圖 4 圖 40 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 齒輪對(duì)軸的作用力 （如圖 4 圖 4＝ += P· ＝ 108N· 力為： ＝ 105N· 剪力圖（如圖 4 圖 4距為： 108N － 107N 其彎矩圖 (如圖 425 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 圖 4合成： M 總 ＝ 32 ＝ 108N· 總剪力圖（如圖 4 圖 4C 段 M 總＝ ＝ N· 總＝ ＝ N· 總彎矩圖（如圖 4 圖 4 面內(nèi)最危險(xiǎn)截面上： σ 1＝ ＝ ＝ 1＝ ＝ 0 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 在 面內(nèi)最危險(xiǎn)截面上： σ 2＝ ＝ ＝ 2＝ ＝ 主軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，查得 [σ s]＝ 355σ ]＝ ＝ ＝ 208τ ]＝ ]＝ 208＝ 1<[σ ], σ 2<[σ ] τ 1<[τ ], τ 2<[τ ] 故滿足強(qiáng)度條件。 26 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 第五章 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子 系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，它采用一類可編程存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序。執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)和記數(shù) ，算術(shù)操作等方面面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或者模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或者模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌渫獠坑嘘P(guān)設(shè)備都按易于工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能原則設(shè)計(jì)的，可編程控制器的性能指標(biāo)是有使用者先提出的，它具有以下四個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 可靠性高； （ 2） 編程方便； （ 3） 對(duì)環(huán)境要求低； （ 4） 與其他裝置配置連接方便； 對(duì)于絞車電 控系統(tǒng)原理的調(diào)速控制要求，對(duì)電氣控制系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)串電阻調(diào)速部分進(jìn)行該進(jìn)，開關(guān)量輸入共需 17個(gè)輸入點(diǎn)，輸出點(diǎn)共需 29個(gè)點(diǎn)，故選擇 56可編程控制器，改可編程控制器共有 32個(gè)點(diǎn)輸入， 24個(gè)點(diǎn)輸出，共 6個(gè)字量 I/入寄存器為 出寄存器為 內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù) 的處理能力，在這次設(shè)計(jì)中不需要擴(kuò)張模塊，除滿足該系統(tǒng)以外還有余量。所以松下公司的 56可編程控制器控制可靠、價(jià)格較低、性能優(yōu)良、程序容量較大、運(yùn)行速度快、編程靈活等特點(diǎn)、即提高工作質(zhì)量 ，又取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 根據(jù)礦用提升絞車的控制要求，按 功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型，設(shè)計(jì) 5 27 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 檢、故障診斷、調(diào)速系統(tǒng)控制及安全保護(hù)等工作。系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行， 著完成自檢及提升絞車初始顯示，當(dāng)28 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 收到開車指令時(shí)， 系 統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng) 近開關(guān)或者變頻器故障等外部控制信號(hào)時(shí)， 頻器故障監(jiān)控等。當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)刻轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理模塊進(jìn)行處理，并通過(guò)報(bào)警回路報(bào)警或安全回路視線抱閘停車保護(hù)。 流程圖 。選擇 括機(jī)型的選擇， I/源模塊的選擇等。 對(duì) I/定外部輸入輸出 元件與 點(diǎn)的連接關(guān)系，完成 I/ 29 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 表 輸入 信號(hào) 輸入 1 3 5 7 標(biāo)號(hào) 能 電源控制開關(guān) 操作指令作指令作指令作指令作指令作指令作指令入 9 B D F 標(biāo)號(hào) - 功能 操作指令作指令作閘 腳踏開關(guān) 正傳減速信號(hào) 反正減速信號(hào) 電機(jī)電路開關(guān) 停車按鈕 表 輸出 信號(hào) 輸出 1 3 5 號(hào) 功能 電源接通 電機(jī)開始正傳 電機(jī)開始反轉(zhuǎn) 第一級(jí)加速 第二級(jí) 加速 第三級(jí)加速 第四級(jí) 加速 輸出 8 A C 號(hào) 功能 第五級(jí)速度 第六級(jí)加速 第七級(jí)加速 第八級(jí)加速 提升信號(hào) 操作零位 減速信號(hào)指示 表 內(nèi)部繼電器 1 3 5 7 標(biāo)號(hào) 功能 內(nèi)部繼電器 護(hù)繼電器 主控繼電器過(guò)卷繼電器 外過(guò)卷電電器 超速故障 正傳繼電器 轉(zhuǎn)繼電器 部繼電器 9 B D 11 標(biāo)號(hào) 功能 油壓開關(guān) 速繼電器作閘繼電器踏動(dòng)力制動(dòng)電器弧繼電器電器電器1部繼電器 13 15 17 標(biāo)號(hào) 功能 繼電器2電器3電器4電器5電器6電器7電器8 時(shí)間繼電器 11 13 號(hào)功能 減速繼電器S 延時(shí)繼電器1時(shí)繼電器2時(shí)繼電器3時(shí)繼電器4間繼電器 16 18 號(hào)功能 延時(shí)繼電器5時(shí)繼電器 6S 延時(shí)繼電器7S 延時(shí)繼電器8S 弧繼電器 30 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì) 形圖 34 20 噸單滾筒絞車設(shè)計(jì)