卷揚機的結構設計畢業(yè)設計論文(已修改)

　

【正文】 1 前言卷揚機的結構設計畢業(yè)設計論文1 前 言 建筑卷揚機的發(fā)展狀況 建筑卷揚機的應用建筑卷揚機是一種應用于起重的設備，由于它結構簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)比較簡單、操作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于提升重物、打樁、集材、冷拉鋼筋、設備安裝等工作中。建筑卷揚機的主要功能是提升重物，所以各類卷揚機都以這一要求為依據(jù)的。雖然現(xiàn)在塔吊，汽車吊取代了建筑卷揚機的部分工作。如塔吊用于建筑工地上的物料和物件的提升工作。由于它的成本高一般在大型的建筑中使用，而且其靈活性比較差，所以需卷揚機來做輔助提升。建筑卷揚機之外還用于林業(yè)集材的工作。建筑業(yè)的冷拉鋼筋，還有小型礦井物料提升和打樁的工作。由于建筑卷揚機具有非常多的用途，所以它不僅用于建筑業(yè)，而且在冶金，化工，水電，農業(yè)和軍事等行業(yè)亦被廣泛使用。 建筑卷揚機發(fā)展的概況中國古代人很久以前就已經(jīng)知道了利用轤轆等來提升重物，應為它不僅能減輕體力勞動強度還可以提高勞動生產(chǎn)率。但是那個時候我國工業(yè)水平比較低，因此那個時候我們使用的卷揚機基本上都來自外國，一直到50年代的時候我國才逐漸開始生產(chǎn)卷揚機。到了70年代以后，中國卷揚機的生產(chǎn)才不斷進入了技術改善及多品種開發(fā)的新階段。1978年開始，我國開始實行改革開放政策，國民經(jīng)濟大力發(fā)展，建筑行業(yè)發(fā)展迅速，由于建筑業(yè)對卷揚機的需求很大，所以建筑業(yè)的發(fā)展在很大程度上促進了卷揚機的生產(chǎn)和發(fā)展，卷揚機生產(chǎn)廠商如雨后春筍般出現(xiàn)了。經(jīng)過30多年的發(fā)展我國卷揚機的生產(chǎn)技術已經(jīng)趨于成熟。現(xiàn)在卷揚機的品種越來越多，卷揚機使用也越來越普遍。雖然現(xiàn)在的工業(yè)機械化程度已經(jīng)很高了，但是卷揚機這種使用便捷的設備仍然不能淘汰。 外國卷揚機的發(fā)展概況在國外，卷揚機的品種繁多，應用也很廣泛。在西方技術先進的國家中，雖然工業(yè)水平先進，機械化程度不斷提高，起重設備也不斷更新，但仍不能淘汰這樣的行之有效的簡單機械設備。下面介紹一下幾個主要國家生產(chǎn)卷揚機的狀況。1)美國 美國卷揚機生產(chǎn)廠家也有幾百家，其中美國大型的卷揚機生產(chǎn)廠家有貝波國際有限公司，公司的主要產(chǎn)品有電動卷揚機，手動卷揚機。手動卷揚機主要品種有蝸桿傳動系列，直齒圓柱齒輪系列，齒輪蝸桿傳動組合系列，直接驅動系列，鏈傳動系I列。其中直間驅動式電動卷揚機的傳動是全封閉行星齒輪傳動，傳動系列全部全部安裝在卷筒里面，機架和卷筒用高強度鋼焊接而成。2）日本在明治時期，日本就已經(jīng)開始了對卷揚機的制造及使用。根據(jù)日本有關機構統(tǒng)計和核實，日本僅在1970至1975五年間，%。當時日本的卷揚機行業(yè)全由機械技術部會和荷役機械技術委員會來領導。主要的生產(chǎn)廠家有北川鐵工所,遠藤鋼機,南星,越野總業(yè),松崗產(chǎn)業(yè)等80多個產(chǎn)業(yè)。根據(jù)日本的通產(chǎn)省機械核計月報記載,一年中單單土卷揚機年產(chǎn)量就已經(jīng)達到12萬多臺,生產(chǎn)值大約有100億日元。3）法國法國也是世界上主要的卷揚機生產(chǎn)國家之一，因此卷揚機生產(chǎn)廠家也很多,其中生產(chǎn)卷揚機的主要廠商之一包藤公司最有名。這個公司主要生產(chǎn)KUSW系列卷揚機，LMD系列卷揚機，PC系列卷揚機和RCS系列卷揚機。 4）國外卷揚機的發(fā)展趨勢(1)生產(chǎn)大型化 伴隨著基礎工業(yè)的發(fā)展，越來越多的大型設備和建筑構件都要求整體進行安裝，因此一定程度上也促進了卷揚機向大型化方向發(fā)展。目前為止，俄羅斯已經(jīng)生產(chǎn)了六十噸的卷揚機，日本生產(chǎn)了三十二噸,五十噸,六十噸的液壓和氣動卷揚機，還有美國生產(chǎn)的136t與270t的超重量級的卷揚機。 (2)采用先進的電子信息技術 為滿足現(xiàn)實中自動化控制和遙控的需要，有些國家的卷揚機生產(chǎn)廠家運用電子技術對大型卷揚機安裝了電氣聯(lián)鎖設備，來保證可靠的操作安全性能。(3)發(fā)展手提式卷揚機 為了充分滿足提高機械化水平，減輕工人勞動強度，國外發(fā)展小型手提式卷揚機，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚機。(4)大力發(fā)展不帶電源裝置的卷揚機 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機動力的卷揚機。此種卷揚機結構簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。 建筑卷揚機的主要類型建筑卷揚機由于應用范圍較廣，為適應各種不同的使用條件，建筑卷揚機亦制造成各種不同機型的產(chǎn)品。機型的分類方法很多，目前可以按下述方法分類。 建筑卷揚機的主參數(shù) 建筑卷揚機的主要參數(shù)為額定載荷。主參數(shù)系列見表（）。I 卷揚機主參數(shù)系列 單位為 kN主參數(shù)名稱數(shù) 值額定載荷5,10,16,20,25,32,40,50,63,80,100,125,160,200,250,320,400注：高速和快速卷揚機的額定載荷應大于200kN，溜放卷揚機的額定載荷應不大于100kN 卷揚機按額定速度的分類卷揚機的鋼絲繩的出繩速度是卷揚機的一項主要的參數(shù)。由鋼絲繩的速度建筑卷揚機可分為：1)慢速卷揚機 繩速；2)快速卷揚機 繩速；3)高速卷揚機 繩速；為滿足特殊情況的需要，此外還有調速卷揚機，基準層鋼絲繩有二個或二個以上穩(wěn)定運行速度的卷揚機。 卷揚機按卷筒數(shù)目的分類一臺卷揚機上卷筒數(shù)目的多少，直接影響到卷揚機的結構。卷揚機按卷筒數(shù)目可分為單筒卷揚機、雙筒卷揚機、和多筒卷揚機三大類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷揚機，其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大都是輔助用卷筒，卷筒相對要小些。 卷揚機按動力源的分類由于卷揚機的工作環(huán)境和動力源不同卷揚機可分為：1)手動卷揚機 主要在無動力來源的地區(qū)使用的一種小型的卷揚機；2)電動卷揚機 由電動機驅動裝置使卷筒回轉的卷揚機；3)內燃機卷揚機 一種由內燃機作為驅動裝置的卷揚機；4)氣動卷揚機 采用氣動設備作為驅動裝置的一種卷揚機；5)液壓卷揚機 利用液壓設備如液壓馬達等作為動力源的卷揚機； 卷揚機按傳動形式的分類1)開式齒輪傳動 結構簡單最早應用于手動卷揚機；2)閉式圓柱齒輪傳動 主要應用于單筒卷揚機且使用最為廣泛；3)圓錐—圓柱齒輪傳動減速器 適用于入軸、出軸成直角布置的機械傳動中；4)蝸桿傳動減速器 5)圓柱齒輪減少速器加開式齒輪傳動6)蝸桿減速器加開式齒輪傳動7)行星齒輪傳動 按控制方法分1)手動控制的卷揚機 主要用人工控制操縱閘來控制卷揚機的升降；2)電動控制的卷揚機 用電控制磁鐵制動器使卷揚機工作；3)液動控制卷的揚機 用壓力油控制卷揚機卷筒的離合和制動；4)氣動控制的卷揚機 以空氣壓縮機提供的壓縮氣體為動力源；5)自動控制的卷揚機 用限位器來控制卷揚機的工作。 卷揚機的用途1)提升重物 要求卷揚機系統(tǒng)有足夠的牽引力、大限度的調速范圍、可靠的安全性能。 2)設備安裝 重型設備的安裝一般要求卷揚機具有較大的提升能力；為了保證安裝精度，需要高精準的速度控制性能；為了預防突發(fā)事件的發(fā)生，卷揚機的安全性要求更高。3)曳引物品 一般應用于水平方向和斜面上物體的牽引，為滿足其使用性能要求卷揚機能實現(xiàn)正反轉控制。4)打樁 為實現(xiàn)預期的功能使物體具備足夠的動能和沖擊力，實現(xiàn)打樁的目標則要求卷揚機具有溜放的功能。建筑卷揚機雖然可以分很多種類，實際上由于應用情況的復雜，很難把他們絕對分清，而且一臺卷揚機往往幾種工作都要做，所以在建筑卷揚機的設計上對用途分得并不清楚。卷揚機重在傳動系統(tǒng)和結構的設計從而可以實現(xiàn)不同環(huán)境和領域的應用。 建筑卷揚機的計算基礎 建筑卷揚機的類別和工作級別工作級別可作為設計計算的依據(jù)，也可以作為用戶選擇和使用卷揚機的參考。卷揚機的工作級別按其總工作時間和載荷狀態(tài)分為 M1～M8共8個級別。 利用等級利用等級是指建筑卷揚機的使用頻繁程度的大小，它用設計的使用年限內應總工的作循環(huán)系數(shù)來表示。一個工作循環(huán)是說從一個物體準備提拉時開始到下一個物體準備提拉時為止的全過程。建筑卷揚機的使用壽命一般不得少于5年，在卷揚機的使用壽命內根據(jù)卷揚機的工作頻繁程度的大小，總工作的循環(huán)數(shù)可分為8個等級，見下表（）。 建筑卷揚機的利用等級利用等級總工作循環(huán)次數(shù)說明U0不經(jīng)常使用U1U2U3U4經(jīng)常的清閑的使用U5經(jīng)常的中等使用U6有時頻繁的使用U7頻繁的使用 建筑卷揚機分類建筑卷揚機按工作級別和用途可分為四種類型，（）。類別工作級別說明舉例A1～A4不經(jīng)常使用,輕或中等載荷狀態(tài)的快速和慢速建筑卷揚機工程安裝A3～A5經(jīng)常中等使用，中等載荷狀態(tài)的快速建筑卷揚機經(jīng)常頻繁使用，重級載荷狀態(tài)的快速和慢速建筑卷揚機A4～A6有時經(jīng)常頻繁使用，中等載荷狀態(tài)的快速卷揚機與井字架，人字架等配合使垂直吊運A6～A8經(jīng)常頻繁使用，重級載荷狀態(tài)的快速和慢速建筑卷揚機斜坡曳引、牽引、冷拉鋼筋、沖爪、拉樁432卷揚機的基本結構設計2 卷揚機的基本結構設計電動卷揚機由于操作方法的不同，其結構相差很大。我們將其分為電控卷揚機和溜放卷揚機兩類。 電控卷揚機此類建筑卷揚機通過通電和斷電以實現(xiàn)卷揚機的工作和制動。物料的提升或下降由電動機的正反轉來實現(xiàn)，操作簡單方便。其制動形式主要有電磁鐵制動器和錐型轉子電動機兩類。此類卷揚機大多是單卷筒的。1） 有電磁鐵制動器的卷揚機。2）圓柱齒輪減速器快速建筑卷揚機；3）蝸桿減速器慢速建筑卷揚機；4）圓柱齒輪減速器和開式齒輪傳動的建筑卷揚機；5）蝸桿減速器加開式齒輪傳動的建筑卷揚機；對一些起重量大的建筑卷揚機，為使鋼絲繩在卷筒上排列整齊，需要安排排繩器。按設計規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力的建筑卷揚機上，均應安裝排繩器。錐形轉子電動機的建筑卷揚機此類卷揚機采用錐形轉子電動機本身所具有的制動性能來實現(xiàn)卷揚機的制動。由于錐形轉子電動機是靠轉子軸來實現(xiàn)制動和分開的，可省略單獨的制動器，在結構上就要求電動機與傳動系統(tǒng)間能做軸向相對移動。一般，軸向移動是通過可移式聯(lián)軸器把電動機軸的運動傳遞到傳遞傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)的。由于此類卷揚機的電動機軸線與卷筒軸線為同軸，故習慣上把這類卷揚機叫作一字型結構卷揚機。根據(jù)傳動系統(tǒng)的不同，其可分為：1）定軸輪系傳動 這是1988年行業(yè)組織的系列設計的一種機型。2）漸開線齒輪行星傳動 常見的有封閉形2kH型行星輪系和3k型行星輪系傳動的建筑卷揚機。3）擺線針輪傳動 由于擺線針輪傳動一級減速的減速比比較大，故采用 一級減速即可，這種傳動可把傳動系統(tǒng)放在卷筒里 面，可減小卷揚機體積。4） 少齒差行星傳動 少齒差傳動可得到大的傳動比，并可把傳動系統(tǒng)放在 卷筒內，使結構緊湊。5） 諧波傳動 此傳動的傳動比大，嚙合齒數(shù)多，所以承載能力大故 其體積、質量可更小。但其柔韌的要求較高，生產(chǎn) 較為困難。6）活齒行星傳動 又叫頂桿挪動傳動，它的加工相對比較方便。 溜放型建筑卷揚機此類建筑卷揚機提升重物的下降不是利用電動機的反轉來是實現(xiàn)，而是靠重物的重力下降的，并帶動卷筒反轉，此時電動機不轉。要在電動機和卷筒之間實現(xiàn)其運動的連接或分離，通常采用離合器和差動輪系。由于電動機和卷筒可分可合，因此卷筒的數(shù)目可以增多，而各卷筒又可各自完成自己的運動，則此類卷揚機可設計成單卷筒、雙卷筒和多卷筒的形式。為保證各卷筒的運動或停止，其離合器和制動裝置都直接安裝在卷筒上。 本設計的總體確定本卷揚機設計的主要參數(shù)： 1）鋼絲繩的拉力 2）鋼絲繩的速度由于鋼絲繩的速度，由建筑卷揚機設計查得該卷揚機為慢速卷揚機。按動力源分該卷揚機設計為電動卷揚機。按傳動形式分該卷揚機設計為二級圓柱齒輪減速器和開式齒輪傳動卷揚機。按控制方法分該卷揚機設計為電控卷揚機（用電鈕控制電磁鐵制動器使卷揚機工作）。 卷揚機傳動系統(tǒng)總體方案的確定 電動機→傳動系統(tǒng)→執(zhí)行機構，初選三種傳動方案，如下： 二級圓柱齒輪傳動 二級圓柱圓錐齒輪傳動 蝸桿蝸輪傳動 系統(tǒng)方案總體評價 比較上述方案，此方案為整體布局小，傳動不平穩(wěn)，雖然可以實現(xiàn)較大的傳動比，但是傳動效率低。，且傳動平穩(wěn)，適合要求。，但是圓錐齒輪