畢業設計-電動卷揚機的設計(留存版)

　　

【正文】 到了齒輪的壽命 綜合考慮本題要求和工作環境，根據以上所列舉方案，可選擇方案 e。共分為 10 個等級： T0T9。撓性差，但是鋼絲繩的壽命有很大的提高，在起重機中應用廣泛。 10 在實際作業中，鋼絲繩排列凌亂，互相交叉擠壓，鋼絲繩壽命降低。另種方法也使用于多層卷繞卷筒，將鋼絲繩引入卷筒內部或端部，再用壓板固定，它的結構比較簡單。將軸上所有作用力分解為垂直平面的力和水平平面的力，如圖 。 受力不大的滑輪直接裝于心 軸，受力較大的滑輪則裝在滑動軸承（軸套材料采用青銅或粉末冶金材料等）或滾動軸承上，后者一般用在轉速較高，載荷大的工況。 正確選擇電動機額定功率的原則是：在電動機能夠滿足機械負載要求的前提下，經濟合理的決定電動機的額定功率。根據以上條件，可以直接選用減速器。選擇推動器的額定推力為 1250N。本設計中是用電動機的正轉和反正實現重物的上升和下降，制動器是常閉制動器，采用手動控制型的手動控制臺。需要緊急停車時，按下 SB3， X402的兩個常閉觸點斷開 Y430 或 Y431的線圈， KM1 或 KM2失電釋放，停止工作。傳遞的計算轉矩計算如下： mNKKT K KT tZc ???????? ? 式中 T 為理論轉矩（ mN? ），這里取軸Ⅰ的轉矩； K 為工作情況況系數，取 ； ??K 動力機系數，取 ； ?ZK 啟動系數，取 ； ?tK 溫度系數，取 . 根據以上計算，查機械手冊選用聯軸器為 CⅠ CL1 型直齒齒式聯軸器，其公稱轉矩mNTn ?? 630 。 由前面可知，制動軸上的轉矩為： mNT ?? Ⅰ 可以求得制動轉矩 T : mNTST P ????? Ⅰ 式中 ?PS 為制動安全系數，是根據機構的工作級別選取的，這里機構的工作級別為5M (中級 )。軸Ⅰ要安裝聯軸器，將其直徑增加 5%，取 mmd 40?Ⅰ ，安裝軸承處的直徑為 45mm，其他尺寸根據結構確定。直流電動機的主要缺點是需要把工業上常用的三相交流電轉變為直流電。 綜上，該軸符合設計要求。并通過查機械手冊可取： MPab 650?? MPas 360?? 彎曲疲勞極限 2701??? 需用靜應力 ? ? MPa2601 ??? 需用疲勞應力? ? MPa1501 ??? 。 卷筒結構及尺寸見附錄圖 3，卷筒部分的裝配圖。 卷筒表面帶有螺旋槽，鋼絲繩進行單層卷繞。 交互捻是股與繩的捻向相反，分左、右交互捻。鋼絲繩承受的額定拉力（ N）； N總的工作循環次數。但是，鏈傳動瞬時速度不均勻。 d) 圖中，減速器輸出軸通過一級齒輪傳動，為外捏合方式，要用開式齒輪傳動。 卷揚機的載荷狀態可根據鋼絲繩的受力情況和頻繁程度，按名義載荷系數譜 Kf可分為四個等級，根據本設計的要求，通過查表可得出本設計的載荷狀態為 Q2（受中等載荷），可取出 Kf=,Kd=,Kd為當量拉力系數。這種鋼絲繩雖然剛性大，使用壽命短，但是不容易旋轉、松散，故在起重機中應用較多。一般采用標 準槽，只有當鋼絲繩有脫落危險是才采用深槽。 卷筒轂的結構設計 由于卷筒已經制定了專業標準，而卷筒轂尚未制定新的標準，所以有寫尺寸要根據卷 筒尺寸，結合表 ，繪出圖形見附錄圖 1。有前面的數據，繩子的額定拉力 NF 29400max ? ，鋼絲繩的直徑mmd 22? ,卷筒直徑 mmD 500? 。 滑輪的設計 滑輪最小直徑計算 根據 GB/T38111988的規定，按鋼絲繩中心來計算滑輪的最小直徑，即 mmhdD h 5 5 02225m in ???? 式中 d鋼絲繩直徑 h與機構工作級別和鋼絲繩結構有關的 系數，由機械手冊表 25 滑輪結構和材料 滑輪是用來導向和支承的，以改變繩索及其傳遞拉力的方向或者平衡繩索分支力。 三相交流電動機分為同步電動機和異步電動機兩種，三相同步電動機的優點是具有較高的功率、定角速度及大的過載能力；缺點是維修比較復雜，價格較昂貴。軸Ⅱ估取mmd 60?Ⅱ ，也為安裝軸承處的直徑，其他尺寸根據結構確定。 可根據制動轉矩選用制動器，在本設計中的電動卷揚機是用于塔式起重機，根據情況選擇 B 型（制動彈簧在上部 水平布置）的 YW 系列電力液壓塊式制動器。 聯軸器的強度驗算 根據上面的選用計算，現對聯軸器進行強度驗算，驗算公式為： nZc TKTKKKT 1?? Ⅰ? 式中 KKK Z,? 與前面選用計算的式子中的含義一樣，取值也相同； K1 為轉矩修正系數，取 。當過載時熱繼電器 FR 常開觸點閉合， X403 的兩對常閉觸點斷開，Y430 或 Y431 線圈斷開，電動機停止工作，制動器處于抱緊狀態。 第六章 電動卷揚機控制系統的設計 電動卷揚機的控制電路 對于電動卷揚機的控制，現在常用的是多點移動式按鈕組成的抄作臺。可以查得制動器的基本尺寸。 減速器的選擇 本設計在起重機中常用的減速器高速軸轉速步大于 min1000r ，且工作環境步大于 4045攝氏度。雖 18 然它與三相同步電動機比較，其效 率較低；和直流電動機比較，只能作有限的角速度調節，但是對于工業一般機械并沒有什么影響，因此目前工業上所用的電動機大多是三相異步電動機。大滑輪（ mmD 800? ）一般用型鋼和鋼板焊接結構。 近似計算軸頸 根據卷筒軸受力情況，按彎轉合成力矩近似計算軸頸。多層卷繞卷筒采用楔形固定，他的結構復雜。這種卷筒適用于慢速度和工作類型較輕的起重機。 線接觸鋼絲繩，繩的結構較密實，強度有所提高。機構利用級別根據總運轉小時數和理論平均日工作小時數來劃分的。使結構顯得緊湊，也能傳動較大的力矩。帶傳動能緩沖、吸震，過載是起安全保護的作用，但是結構寬度和長度尺寸較大，另外，帶傳動不宜在惡劣的環境下工作，例如這種長 期運用于戶外的情況。同向捻是股與繩的捻向相同，分左、右同向捻。鑄鐵件需經時效處理以消除內應力，鑄鋼件應進行退火處理。1? 單層卷繞卷筒的壓應力 （ MPa） Fmax鋼絲繩的最大拉力 （ N） ? 卷筒壁厚 （ mm） A1應力減小系數，一般取 ?A ? ?bc? 許用壓應力，對鑄鐵 ? ? 5bbc ?? ? b? 為鑄鐵的抗壓強度極限，查表得MPab 250?? 故得 MPabc 50?? 計算得 ? ?bcMP a ?? ????? 39。軸的常用材料是 3 4 50優質炭素結構鋼，最常用的是 45鋼。卷筒軸的靜強度計算，需要用靜強度最大拉力 Fjmax 。直流電動機可用于固定電壓或可調電壓。軸的材料選用 45鋼，并調質處理。無論是選用 標準制動器還是自行設計制動器都要做必要的發熱驗算。 聯軸器的選用計算 在選用標準聯軸器或已有推薦系列尺寸的聯軸器型號時，一般都是以聯軸器所需要的傳遞的計算轉矩 cT 小于所選用聯軸器的許用轉矩 ??T 或標準聯軸器的公稱轉矩 nT 為原則。達到需要高度是，松開開關 S2，電動機停止反轉，制動器閉合，使重物停在需要的高度。另外， 控制工作站需要能切斷所有電源的緊急剎車閘。 聯軸器的選擇 聯軸器是連接兩軸或者軸和回轉件，在傳遞運動和動力過程中一同回轉而不脫開的一種裝置。由前知，本設計中減速器的傳動比是 ，在選擇時以傳動比為 。因此，選擇電動機應與其工作特點相適應。其繩槽斷面尺寸見圖 。疲勞強度安全系數校核是經過初步計算和結構計算之后，根據軸的實際尺寸、承受的彎矩圖考慮應力集中，表面狀態，尺寸影響等因素以及軸材料的疲勞極限，計算軸的危險截面處的疲勞安全系數是否滿足。則選擇壓板序號 6 卷筒軸的設計 軸是組成機械的一個重要零件，卷揚機的軸對卷揚機正常工作來說起了非常重要的作用，合力設計卷揚機的軸對卷揚機的性能來說很重要。多層卷繞卷筒兩端要設擋板，其高度比最外層鋼絲繩高出（ ） d。 鋼絲繩芯的材料也有不同的種類，包括纖維芯，鋼絲芯等。 根據機構的利用級別和機構的載荷情況，機構的工作類型分為 8個等級： M1M8。本設計卷揚機額定工年限為 5年，沒天工作 8小時計算，一共工作小時數 t: ht 1 2 0 0 083 0 05 ???? 電動卷揚機的 利用等級 利用等級是表示卷揚機使用的頻繁程度，以其在設計壽命期內應總工作循環次數 Nt表征。 本設計中沒有考慮錐齒 輪減速器的傳動，因為用錐齒輪減速器時，電機和卷筒安裝交錯，占的空間相對較大；考慮到經濟等因數，也沒有采用蝸桿渦輪減速器，而直接采用了斜齒圓柱齒輪減速器傳動。 鋼絲繩的概述 鋼絲繩按其繩和股的斷面、股數和股外層鋼絲的數目分類。齒輪連接盤式卷筒在起重機中應用比較廣泛，其分組性能好，為封閉式傳動，但是在檢修時需沿軸向外移卷筒。當 DL 3? 時還要考慮彎曲應力。 當卷揚機工作時，鋼絲繩的作用力通過卷筒傳到卷筒軸上；由于卷筒旋轉時，鋼絲繩在卷筒上的位置是變化的，從而，鋼絲繩拉力對卷筒軸的力矩也是變化的，所以在強度計算時是按鋼絲繩在兩個極限位置分別 計算的。 最大應力， M P aWM C m a x ??? 式中 ??CM 軸頸 C處的彎矩 W為截面 C處的抗彎截面系數，有機械手冊查得為 53600mm2 心軸的應力性質是按脈動循環變化的，所以 MP aam a x ??? ??? 軸為實心軸，但 C截面有鍵槽，所以有應力集中存在，軸頸表面通過車床精車即可。在這里選用吊鉤的強度等級為 M，從而可確定吊鉤鉤號為 6號。 高速級齒輪材料的選擇 小齒輪 40Cr 調質處理 齒表面硬度 260HBS 大齒輪 45剛 調 質處理 齒表面硬度 240HBS 高速級齒輪初步計算 齒寬系數 d? ：由表 1213，取 ?d? 接觸疲勞極限 limH? ：由圖 （ c）得 小齒輪 MPaH 7201lim ?? 大齒輪 MPaH 5902lim ?? 初步計算許用接觸應力 ? ?H? : 小齒輪 ? ? M P aHH 6 4 1lim1 ?? ?? 大齒輪 ? ? M P aHH 5 3 2lim2 ?? ?? 初選螺旋角 09?? ，由表 1216（機械設計