畢業設計-電動卷揚機的設計(完整版)

　　

【正文】 ????? 取 mmdc 65? 調整后取 mmdB 75? mmdc 85? 軸安全系數的校核計算 軸的安全系數校核計算包括兩個方面：疲勞強度安全系數和靜強度安全系數校核計算。 軸靜強度安全系數的校核 16 軸的靜強度是根據軸的最短時最大載荷（包括動載荷和沖擊載荷）來計算的，校核的目的是保證軸對塑性變形的抵抗能力。 根據設計要求環境及機構受力情況，這里選用滑輪材料為 QT410,機構用帶孔的結構；根據滑輪與鋼絲繩匹配表，選擇滑輪直徑 mmDh 560? 。吊鉤的標記如下 : LMD6P 第五章 傳動系統的設計 電動機的選擇 電動機的類型概述 電動機按采用電源的不同，可分為直流電動機和交流 電動機兩種。 本設計的卷揚機屬于非連續工作，需要經常啟動、制動和反轉，工作環境中存在大量的粉塵。 計算結果見表 ： 25 項目 小齒輪 大齒輪 材料及熱處理 40Cr調質 45剛 調質 基本參數 齒數 23 117 分度圓法面壓力角 200 法面模數 nm 4 螺旋角及方向 左 右 法面齒頂高系數 1 1 法面齒隙系數 主要尺寸 中心距 283mm 齒寬 94mm 89mm 分度圓直徑 93mm 473mm 齒頂圓直徑 91mm 451mm 齒根圓直徑 73mm 433mm 表 低速級齒輪的設計 選用材料和寬度系數和前面一級齒輪一樣，估計螺旋角為 90 則，初算小齒輪直徑 dⅡ ： ? ? mmuuTAd Hd 3 233 22d???? ?????? ?? ⅡⅡ 取 mm147?Ⅱd 則齒輪寬度 mm140d ?? ⅡⅡ db ? 圓周速度 v: sdv 0060 n ??? ⅡⅡ? 精度等級確定為 9級 齒輪齒數： 29?ⅡZ 2052 ??? ⅡⅢ ZiZ 模數： 29147 ??? ⅡⅡZdm t 26 初選螺旋角 09?? s ?? ?tn mm 由表 123取 5?nm 螺旋角 ? ： rc c o s ??tnmm? （接近估計值） 按前面查表或公式計算得出數據如下： ?AK ?vK ?? FaHa KK ??HK ?? ?HHavA KKKKK ?EZ ?HZ ??? ??? ??? ??Z ??Z ?HS ??ⅡLN ??ⅢLN ?ⅡNZ ?ⅢNZ 許用接觸應力： ? ? MPH ?Ⅱ? ? ? MPH ?Ⅲ? 驗算接觸應力： ? ?ⅢHH M P a ?? ?? 滿足疲勞強度要求 確定傳動主要尺寸 實際分度圓直徑 mm147?Ⅱd mmd 1039?Ⅲ 中心距： mma 5932 ? 齒輪寬度： mmb 1402 ? 吃過彎曲疲勞強度的驗算，其數據按前面公式可得，如下所示： 30?ⅡvZ 214?ⅢvZ ?ⅡFaY ?ⅢFaY ?ⅡSaY ?ⅢSaY 27 ?v?? ??Y ??Y ??Y ??FK ?? ?FFavA KKKKK ?ⅡNY ?ⅢNY ?xY 許用彎曲應力： ? ? MPF ?Ⅱ? ? ? MPF ?Ⅲ? 驗算彎曲強度： MPF ?Ⅱ? MPF ?Ⅲ? 彎曲強度符合要求 低速度級齒輪數據總結見表 項目 小齒輪 大齒輪 材料及熱處理 40Cr調質 45剛 調質 基本參數 齒數 29 205 分度圓法面壓力角 200 法面模數 nm 5 螺旋角及方向 左 0 右 法面齒頂高系數 1 1 法面齒隙系數 主要尺寸 中心距 593mm 齒寬 145mm 140mm 分度圓直徑 147mm 1039mm 齒頂圓直徑 157mm 1049mm 齒根圓直徑 表 28 減速器軸的初步設計計算 起重機減速器的齒輪軸屬于一般機械零件，沒有特殊要求。 選擇減速器時首先要滿足傳動比的要求，然后求名義功率。 制動器按構造特征可分為：帶式制動器、塊式制動器、蹄式制動器和盤式制動器。則，制動器標記為： YWP31512502 （ JB／ T64061992）；制動器圖見附錄圖 4。 針對以上要求，結合現實環境狀況，選用選用齒式聯軸器。即要求當手指離開抄作按鈕時，電動卷揚機將會自動停車。這時，接觸器 KM2吸合，制動器松閘，電動機反轉，實現重物的下降。若重物下降超出規定范圍時就會觸碰到限位開個 SQ2 的彈片，使 SQ2 的常開觸點閉合，從而 X405 的常閉觸點斷開， Y431線圈斷開， KM2 失電釋放，電動機停止轉動，制動器處于抱緊狀態。根據以上要求，設計的電動機和制動器的控制系統如下圖： 31 圖 電動卷揚機的控制電路 基于 PLC 的系統編程 PLC又叫可編程序控制器，它是一臺專業為工業環境應用而設計制造的計算機，具有豐富的輸入／輸出接口，并且具有較強的驅動能力。由于傳動軸系載荷變化性質不同以及聯軸器本身的結構特點和性能步同，聯軸器的轉矩不等于傳動軸系理論上需傳動的轉矩 T。 聯軸器的分類及其有點 按照連軸器的性能可分為剛性聯軸器和撓性聯軸器。 制動器的計算及選擇 制動器的選擇根據使用要求和工作條件來選定： 根據機構的工作性質和工作條件（本設計是對起重機的起升的控制），采用常閉式制動器；考慮到應用的場所，對比常用制動器的特點及應用范圍，選擇外抱式塊式制動器。 名義功率的計算： kWK PKP An ???? 式中 KA工況系數，由機械手冊查得 ?AK K系數，由機械手冊查得 1?K P傳遞的功率 29 在選擇時， 要滿足條件： pn PP? pP 為減速器的許用功率。 按許用切應力計算軸的最小直徑： 3min nPCd ? 由 表 112?? ⅡⅠ CC Ⅰ軸： mmd 730 3m in ???Ⅰ Ⅱ軸： mmd 3m in ???Ⅱ Ⅲ軸： mmd 3m in ???Ⅲ 參考軸承的相關數據以及考慮到軸的強度，確定軸的直徑。 卷筒轉速 m rDn g ??? ? 卷筒線速度： smV S ??? 傳動裝置的總效率 2324233221 ???????? ????? 式中 ?1? 一個彈性連軸器的傳動效率 取 ?2? 一對滾動軸承的傳動效率，取 ?3? 一對 8級精度的一般齒輪傳動（油潤滑）的傳動效率 ，取 ?4? 齒輪連接盤的傳動效率 工作機所需功率 kWVFP Sw a x ??? 電動機所需功率 kWPP wd ??? ? 選用： Y系列三相異步電動機 型號： Y225M8 額定電壓： 380V 額定功率： 22kW 轉速： 730r/min 效率： 90% 19 減速器的設計計算 電動卷揚機傳動比的分配 按額定轉速初定總傳動比，中傳動比計算如下： ??? gmnni 因為電動機軸到減速器的傳動是用聯軸器，其傳動比為 1，故減速器的總傳動比為 ，本設計采用二級圓柱齒輪傳動。這種電動機允許在廣泛的范圍內均勻地調節角速度，能保證平穩的啟動、制動和反轉，故多用于電力運輸裝置，以及高速升降機、冶金機械和吊車中。 按規定，小型鑄造滑輪的強度取決于鑄造工藝條件，一般不進行強度校核計算；對于大尺寸的焊接滑輪要進行強度校核。 maxmax FFj ?? ?? 為動載荷系數，通過手冊查得 ?? 靜強度安全系數： m a x???WMWMSCsss ???? 由于 ~ ??bs ?? ，則取 ? ? ~?sS , ? ?SS SS ?? 即該軸靜強度足夠。靜強度安全系數 校核是根據軸材料的屈服強度和軸上擢用的最大瞬時載荷（包括動載荷和沖擊載荷），計算軸危險截面處的靜強度安全系數。 在本設計中的卷筒軸選用 45剛，并調質處理。 卷筒軸的受力 分析 常用的卷筒軸有固定式和轉動式兩種情況，在本設計中利用了齒輪連接盤結構，卷筒軸是轉動式的。1 滿足強度要求。 根據前面設計的提升機 構，考慮到壽命，采用單層單聯卷筒。在本設計中選用 HT 300 卷筒長度的設計計算 卷筒有單層卷繞單聯卷筒、單層卷繞雙聯卷筒。 提升機構及受力分析： 根據本設計要求，設計提升機構如下： 1電動機， 2聯軸器， 3減速器， 4卷筒 ， 5導向滑輪， 6滑輪組 7吊鉤， 8重物 提升機構的受力分析： 由圖可知 : NGFFF 39。這種鋼絲繩鋼絲之間接觸較好，表面比較平滑，擾性好，磨損小， 7 使用壽命長，但是有旋轉，容易松散的傾向， 故在自由懸掛重物起重機中不宜采用。由表（ GB／ T38111983）可查得機構的工作類別為 M7。 Fn （ N）； F39。 根據本設計題目，頻繁的使用，可選其利用等級為 U7 總循環次數 Nt=2 106 機構的載荷狀態 機構的載荷狀態是表示卷揚機鋼絲繩承受拉力作 用的輕重與頻繁程度，它在整個使壽命期限內鋼絲繩每次承受拉力 F與額定拉力 F′之比和鋼絲繩每次承受拉力 F作用下的工作循環次數 n與中工作循環次數 N之比有關。 c) 圖中，減速器的輸出軸通過鏈傳動帶動卷揚機的卷筒，鏈傳動傳動尺寸較緊湊，效率高，可在較高溫度和濕度的環境中工作。 第二章 電動卷揚機整體結構的確定 擬定的傳動結構方案 a) b) 4 c