【正文】 1 前言卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文1 前 言 建筑卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 建筑卷揚(yáng)機(jī)的應(yīng)用建筑卷揚(yáng)機(jī)是一種應(yīng)用于起重的設(shè)備，由于它結(jié)構(gòu)簡單、搬運(yùn)安裝靈活、維護(hù)保養(yǎng)比較簡單、操作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于提升重物、打樁、集材、冷拉鋼筋、設(shè)備安裝等工作中。建筑卷揚(yáng)機(jī)的主要功能是提升重物，所以各類卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)來做輔助提升。建筑卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)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(nóng)業(yè)和軍事等行業(yè)亦被廣泛使用。 建筑卷揚(yáng)機(jī)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(yīng)為它不僅能減輕體力勞動強(qiáng)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(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)。到了70年代以后，中國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)才不斷進(jìn)入了技術(shù)改善及多品種開發(fā)的新階段。1978年開始，我國開始實(shí)行改革開放政策，國民經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展，建筑行業(yè)發(fā)展迅速，由于建筑業(yè)對卷揚(yáng)機(jī)的需求很大，所以建筑業(yè)的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和發(fā)展，卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟?，F(xiàn)在卷揚(yáng)機(jī)的品種越來越多，卷揚(yáng)機(jī)使用也越來越普遍。雖然現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)械化程度已經(jīng)很高了，但是卷揚(yáng)機(jī)這種使用便捷的設(shè)備仍然不能淘汰。 外國卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展概況在國外，卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，雖然工業(yè)水平先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也不斷更新，但仍不能淘汰這樣的行之有效的簡單機(jī)械設(shè)備。下面介紹一下幾個主要國家生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的狀況。1)美國 美國卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家也有幾百家，其中美國大型的卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)，手動卷揚(yáng)機(jī)。手動卷揚(yáng)機(jī)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(qū)動系列，鏈傳動系I列。其中直間驅(qū)動式電動卷揚(yáng)機(jī)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(jī)架和卷筒用高強(qiáng)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(yáng)機(jī)的制造及使用。根據(jù)日本有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計和核實(shí)，日本僅在1970至1975五年間，%。當(dāng)時日本的卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)全由機(jī)械技術(shù)部會和荷役機(jī)械技術(shù)委員會來領(lǐng)導(dǎo)。主要的生產(chǎn)廠家有北川鐵工所,遠(yuǎn)藤鋼機(jī),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(jī)械核計月報記載,一年中單單土卷揚(yáng)機(jī)年產(chǎn)量就已經(jīng)達(dá)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(yáng)機(jī)生產(chǎn)國家之一，因此卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家也很多,其中生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)，LMD系列卷揚(yáng)機(jī)，PC系列卷揚(yáng)機(jī)和RCS系列卷揚(yáng)機(jī)。 4）國外卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢(1)生產(chǎn)大型化 伴隨著基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，越來越多的大型設(shè)備和建筑構(gòu)件都要求整體進(jìn)行安裝，因此一定程度上也促進(jìn)了卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)，日本生產(chǎn)了三十二噸,五十噸,六十噸的液壓和氣動卷揚(yáng)機(jī)，還有美國生產(chǎn)的136t與270t的超重量級的卷揚(yáng)機(jī)。 (2)采用先進(jìn)的電子信息技術(shù) 為滿足現(xiàn)實(shí)中自動化控制和遙控的需要，有些國家的卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家運(yùn)用電子技術(shù)對大型卷揚(yáng)機(jī)安裝了電氣聯(lián)鎖設(shè)備，來保證可靠的操作安全性能。(3)發(fā)展手提式卷揚(yáng)機(jī) 為了充分滿足提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動強(qiáng)度，國外發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚(yáng)機(jī)。(4)大力發(fā)展不帶電源裝置的卷揚(yáng)機(jī) 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動力的卷揚(yáng)機(jī)。此種卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。 建筑卷揚(yáng)機(jī)的主要類型建筑卷揚(yáng)機(jī)由于應(yīng)用范圍較廣，為適應(yīng)各種不同的使用條件，建筑卷揚(yáng)機(jī)亦制造成各種不同機(jī)型的產(chǎn)品。機(jī)型的分類方法很多，目前可以按下述方法分類。 建筑卷揚(yáng)機(jī)的主參數(shù) 建筑卷揚(yáng)機(jī)的主要參數(shù)為額定載荷。主參數(shù)系列見表（）。I 卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)的額定載荷應(yīng)大于200kN，溜放卷揚(yáng)機(jī)的額定載荷應(yīng)不大于100kN 卷揚(yáng)機(jī)按額定速度的分類卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩的出繩速度是卷揚(yáng)機(jī)的一項(xiàng)主要的參數(shù)。由鋼絲繩的速度建筑卷揚(yáng)機(jī)可分為：1)慢速卷揚(yáng)機(jī) 繩速；2)快速卷揚(yáng)機(jī) 繩速；3)高速卷揚(yáng)機(jī) 繩速；為滿足特殊情況的需要，此外還有調(diào)速卷揚(yáng)機(jī)，基準(zhǔn)層鋼絲繩有二個或二個以上穩(wěn)定運(yùn)行速度的卷揚(yáng)機(jī)。 卷揚(yáng)機(jī)按卷筒數(shù)目的分類一臺卷揚(yáng)機(jī)上卷筒數(shù)目的多少，直接影響到卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。卷揚(yáng)機(jī)按卷筒數(shù)目可分為單筒卷揚(yáng)機(jī)、雙筒卷揚(yáng)機(jī)、和多筒卷揚(yáng)機(jī)三大類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷揚(yáng)機(jī)，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(yáng)機(jī)按動力源的分類由于卷揚(yáng)機(jī)的工作環(huán)境和動力源不同卷揚(yáng)機(jī)可分為：1)手動卷揚(yáng)機(jī) 主要在無動力來源的地區(qū)使用的一種小型的卷揚(yáng)機(jī)；2)電動卷揚(yáng)機(jī) 由電動機(jī)驅(qū)動裝置使卷筒回轉(zhuǎn)的卷揚(yáng)機(jī)；3)內(nèi)燃機(jī)卷揚(yáng)機(jī) 一種由內(nèi)燃機(jī)作為驅(qū)動裝置的卷揚(yáng)機(jī)；4)氣動卷揚(yáng)機(jī) 采用氣動設(shè)備作為驅(qū)動裝置的一種卷揚(yáng)機(jī)；5)液壓卷揚(yáng)機(jī) 利用液壓設(shè)備如液壓馬達(dá)等作為動力源的卷揚(yáng)機(jī)； 卷揚(yáng)機(jī)按傳動形式的分類1)開式齒輪傳動 結(jié)構(gòu)簡單最早應(yīng)用于手動卷揚(yáng)機(jī)；2)閉式圓柱齒輪傳動 主要應(yīng)用于單筒卷揚(yáng)機(jī)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(jī)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(yáng)機(jī) 主要用人工控制操縱閘來控制卷揚(yáng)機(jī)的升降；2)電動控制的卷揚(yáng)機(jī) 用電控制磁鐵制動器使卷揚(yáng)機(jī)工作；3)液動控制卷的揚(yáng)機(jī) 用壓力油控制卷揚(yáng)機(jī)卷筒的離合和制動；4)氣動控制的卷揚(yáng)機(jī) 以空氣壓縮機(jī)提供的壓縮氣體為動力源；5)自動控制的卷揚(yáng)機(jī) 用限位器來控制卷揚(yáng)機(jī)的工作。 卷揚(yáng)機(jī)的用途1)提升重物 要求卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)有足夠的牽引力、大限度的調(diào)速范圍、可靠的安全性能。 2)設(shè)備安裝 重型設(shè)備的安裝一般要求卷揚(yáng)機(jī)具有較大的提升能力；為了保證安裝精度，需要高精準(zhǔn)的速度控制性能；為了預(yù)防突發(fā)事件的發(fā)生，卷揚(yáng)機(jī)的安全性要求更高。3)曳引物品 一般應(yīng)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(yáng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。4)打樁 為實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能使物體具備足夠的動能和沖擊力，實(shí)現(xiàn)打樁的目標(biāo)則要求卷揚(yáng)機(jī)具有溜放的功能。建筑卷揚(yáng)機(jī)雖然可以分很多種類，實(shí)際上由于應(yīng)用情況的復(fù)雜，很難把他們絕對分清，而且一臺卷揚(yáng)機(jī)往往幾種工作都要做，所以在建筑卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計上對用途分得并不清楚。卷揚(yáng)機(jī)重在傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計從而可以實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境和領(lǐng)域的應(yīng)用。 建筑卷揚(yáng)機(jī)的計算基礎(chǔ) 建筑卷揚(yáng)機(jī)的類別和工作級別工作級別可作為設(shè)計計算的依據(jù)，也可以作為用戶選擇和使用卷揚(yáng)機(jī)的參考。卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)的使用頻繁程度的大小，它用設(shè)計的使用年限內(nèi)應(yīng)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(zhǔn)備提拉時開始到下一個物體準(zhǔn)備提拉時為止的全過程。建筑卷揚(yáng)機(jī)的使用壽命一般不得少于5年，在卷揚(yáng)機(jī)的使用壽命內(nèi)根據(jù)卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)分類建筑卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)經(jīng)常頻繁使用，重級載荷狀態(tài)的快速和慢速建筑卷揚(yáng)機(jī)A4～A6有時經(jīng)常頻繁使用，中等載荷狀態(tài)的快速卷揚(yáng)機(jī)與井字架，人字架等配合使垂直吊運(yùn)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(yáng)機(jī)斜坡曳引、牽引、冷拉鋼筋、沖爪、拉樁432卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計2 卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計電動卷揚(yáng)機(jī)由于操作方法的不同，其結(jié)構(gòu)相差很大。我們將其分為電控卷揚(yáng)機(jī)和溜放卷揚(yáng)機(jī)兩類。 電控卷揚(yáng)機(jī)此類建筑卷揚(yáng)機(jī)通過通電和斷電以實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的工作和制動。物料的提升或下降由電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)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(zhuǎn)子電動機(jī)兩類。此類卷揚(yáng)機(jī)大多是單卷筒的。1） 有電磁鐵制動器的卷揚(yáng)機(jī)。2）圓柱齒輪減速器快速建筑卷揚(yáng)機(jī)；3）蝸桿減速器慢速建筑卷揚(yáng)機(jī)；4）圓柱齒輪減速器和開式齒輪傳動的建筑卷揚(yáng)機(jī)；5）蝸桿減速器加開式齒輪傳動的建筑卷揚(yáng)機(jī)；對一些起重量大的建筑卷揚(yáng)機(jī)，為使鋼絲繩在卷筒上排列整齊，需要安排排繩器。按設(shè)計規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力的建筑卷揚(yáng)機(jī)上，均應(yīng)安裝排繩器。錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)的建筑卷揚(yáng)機(jī)此類卷揚(yáng)機(jī)采用錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)本身所具有的制動性能來實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的制動。由于錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)是靠轉(zhuǎn)子軸來實(shí)現(xiàn)制動和分開的，可省略單獨(dú)的制動器，在結(jié)構(gòu)上就要求電動機(jī)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(jī)軸的運(yùn)動傳遞到傳遞傳動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。由于此類卷揚(yáng)機(jī)的電動機(jī)軸線與卷筒軸線為同軸，故習(xí)慣上把這類卷揚(yáng)機(jī)叫作一字型結(jié)構(gòu)卷揚(yáng)機(jī)。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(shè)計的一種機(jī)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(yáng)機(jī)。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(yáng)機(jī)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(nèi)，使結(jié)構(gòu)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(zhì)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(yáng)機(jī)此類建筑卷揚(yáng)機(jī)提升重物的下降不是利用電動機(jī)的反轉(zhuǎn)來是實(shí)現(xiàn)，而是靠重物的重力下降的，并帶動卷筒反轉(zhuǎn)，此時電動機(jī)不轉(zhuǎn)。要在電動機(jī)和卷筒之間實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動的連接或分離，通常采用離合器和差動輪系。由于電動機(jī)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(yùn)動，則此類卷揚(yáng)機(jī)可設(shè)計成單卷筒、雙卷筒和多卷筒的形式。為保證各卷筒的運(yùn)動或停止，其離合器和制動裝置都直接安裝在卷筒上。 本設(shè)計的總體確定本卷揚(yáng)機(jī)設(shè)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(yáng)機(jī)設(shè)計查得該卷揚(yáng)機(jī)為慢速卷揚(yáng)機(jī)。按動力源分該卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計為電動卷揚(yáng)機(jī)。按傳動形式分該卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計為二級圓柱齒輪減速器和開式齒輪傳動卷揚(yáng)機(jī)。按控制方法分該卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計為電控卷揚(yáng)機(jī)（用電鈕控制電磁鐵制動器使卷揚(yáng)機(jī)工作）。 卷揚(yáng)機(jī)傳動系統(tǒng)總體方案的確定 電動機(jī)→傳動系統(tǒng)→執(zhí)行機(jī)構(gòu)，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(shí)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