【正文】 運(yùn)輸機(jī)械卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章 概 論 卷?yè)P(yáng)機(jī)的應(yīng)用卷?yè)P(yáng)機(jī)又稱絞車，是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合井（門）架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來(lái)提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、使用成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑、水利、冶金起重作業(yè)。 提升重物是卷?yè)P(yáng)機(jī)的一種主要功能，所以各類卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷?yè)P(yáng)機(jī)的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且靈活性較差，故一般中小型工程仍然廣泛應(yīng)用卷?yè)P(yáng)機(jī)，汽車吊雖然靈活方便，但也因?yàn)槌杀咎?，而不能在工程中廣泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷?yè)P(yáng)機(jī)承擔(dān)的。卷?yè)P(yáng)機(jī)除在工程、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、建筑、化工、水電、農(nóng)業(yè)、軍事及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用。 卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展概況在很久以前的古代，就知道來(lái)用轆轤等來(lái)提升重物，以減輕體力勞動(dòng)的強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。在我國(guó)，解放前卷?yè)P(yáng)機(jī)只有在一些大型企業(yè)中才被使用，應(yīng)用很少，而且所使用的卷?yè)P(yáng)機(jī)也均為國(guó)外生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)基本上沒(méi)有生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家。 我國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)是解放后才開始的。50年代為滿足恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的需要和第一個(gè)五年計(jì)劃的得要，卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽(yáng)國(guó)泰機(jī)器廠(阜新礦山機(jī)械廠前身)等成批仿制了兩種卷?yè)P(yáng)機(jī)，一種為日本的JIS8001型動(dòng)力卷?yè)P(yáng)機(jī)，它是一種原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)動(dòng)型式是開式圓柱齒輪傳動(dòng)，雙錐體摩擦離合器，操作為手扳腳踩的快速卷?yè)P(yáng)機(jī)，另一種是按蘇聯(lián)圖紙制造的1011型和1012型普通蝸桿傳動(dòng)、電控慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)。由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力不高，卷?yè)P(yáng)機(jī)的需求量亦不多，故這段時(shí)間國(guó)內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)主要是仿制。 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，到了60年代，卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和使用越來(lái)越多。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，卷?yè)P(yáng)機(jī)主要生產(chǎn)廠家(阜新礦山機(jī)械廠、天津卷?yè)P(yáng)機(jī)廠、山西機(jī)器廣、寶雞起重運(yùn)輸機(jī)廠等)組成了卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)組織，隸屬于第一機(jī)械工業(yè)部礦山機(jī)械行業(yè)。為了發(fā)展卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)，行業(yè)組織了有關(guān)廠家的人員對(duì)全國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)相應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，開始自行設(shè)計(jì)和制造新的卷?yè)P(yáng)機(jī)，、lt、3t電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，但由于對(duì)當(dāng)時(shí)各廠家的生產(chǎn)能力估計(jì)不足，無(wú)法推廣。 從70年代起，我國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。在各廠自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，1973年，由卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷?yè)P(yáng)機(jī)基型設(shè)計(jì)，并充分考慮到了當(dāng)時(shí)中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬?yè)P(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動(dòng)，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操縱用手板剎車帶制動(dòng)(如圖11)。慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)的基型式為閉式傳動(dòng)(圓柱齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)減速器)、電磁鐵制動(dòng)結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時(shí)第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了JB926—74《卷?yè)P(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)》和JBl803—76《卷?yè)P(yáng)機(jī)技術(shù)條件》兩個(gè)部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德機(jī)械研究所(長(zhǎng)沙機(jī)械研究院前身)領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使卷?yè)P(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。在此期間，由于石化工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備很多，都需要吊裝，如一些大型反應(yīng)塔，塔的高度達(dá)七八十米，質(zhì)量達(dá)五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷?yè)P(yáng)機(jī)，因而各廠家相繼生產(chǎn)了20t和32t卷?yè)P(yáng)機(jī)(圖1—2)，滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。 國(guó)外卷?yè)P(yáng)機(jī)概況 在國(guó)外，卷?yè)P(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(guó)家中，工業(yè)水平先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新，下面介紹一下幾個(gè)外國(guó)主要生產(chǎn)的卷?yè)P(yáng)機(jī)的狀況。 1） 美國(guó)美國(guó)生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家有近百家，主要有貝波(BEEBE)國(guó)際有限公司、哲恩(THERN)有限公司等。 貝波國(guó)際有限公司成立于1919年，有七十多年的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。主要產(chǎn)品有，氣動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)[—40t)，防爆拖式氣動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)(—30t)，駁船卷?yè)P(yáng)機(jī)(手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓，25—75t)，電動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)(—20t)，電動(dòng)葫蘆(—15t)．電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)(—)，—75t)，液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)(1—10t )，水平卷?yè)P(yáng)機(jī)(1—9t)，手動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)（—100t），棘輪牽引器(1—1. 75t)，空中用運(yùn)車(—20t)等。哲恩有限公司是美國(guó)較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要品種有：直齒傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、蝸桿傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)；電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動(dòng)系列、直齒齒輪傳動(dòng)系列、齒輪蝸桿傳動(dòng)組合系列、直接驅(qū)動(dòng)系列、鏈傳動(dòng)系列。 美國(guó)除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索藝德公司等。 2）日本 日本從明治30年開始制造和使用卷?yè)P(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷役機(jī)械研究所核計(jì)，1970~％。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計(jì)月報(bào)載，僅1977年單純土建卷?yè)P(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)12萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值約100億日元。 日本卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會(huì)、荷役機(jī)械技術(shù)委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)藤鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多個(gè)廠家。 北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷?yè)P(yáng)機(jī)品種系列比較齊全，主要有： （1）．動(dòng)力卷?yè)P(yáng)機(jī) 分BF、MF、DF三種型式?！?4kw，鋼絲繩拉力從5880—44l 00N。有18個(gè)規(guī)格。F型是V型帶傳動(dòng)，MF型是單筒開式齒輪傳動(dòng)，DF型是雙筒開式齒輪傳動(dòng)。其結(jié)構(gòu)持點(diǎn)是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合器操縱，因而操作簡(jiǎn)便，易調(diào)整；鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型樹脂。 （2）．電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動(dòng)卷?yè)P(yáng)帆為KW型，—11kw，拉力6000—142100N，四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：全封閉內(nèi)齒輪傳動(dòng)；電動(dòng)機(jī)在一端，減速器、制動(dòng)器和操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置，按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點(diǎn)是卷簡(jiǎn)可纏繞8—9層．容繩量大，適于高層卷?yè)P(yáng)使用。 遠(yuǎn)滕鋼機(jī)公司有60多年歷史，它是日本唯一生產(chǎn)特殊電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的公司。ENDO型卷?yè)P(yáng)機(jī)采用起重電動(dòng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)可兩檔變速，排繩器裝在上部，是單螺旋軸雙導(dǎo)向桿式結(jié)構(gòu)，機(jī)座全部是焊接結(jié)構(gòu)，所有機(jī)械與電器部分都裝在機(jī)座里。 3)法國(guó) 法國(guó)生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家很多，其中包藤(POTAIN)公司就是生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要廣家之一，主要生產(chǎn)KUSW系列、LMD系列、PC系列和RCS系列卷?yè)P(yáng)機(jī)。 KUSW型卷?yè)P(yáng)機(jī)輕巧緊湊，效率高，安全可靠，可遙控操作。這種卷?yè)P(yáng)機(jī)能夠比較理想地與各種機(jī)械配套。 LMD型卷?yè)P(yáng)機(jī)可兩檔變速，采用液壓控制。液壓系統(tǒng)可同時(shí)控制兩個(gè)機(jī)械制動(dòng)器。LMD型卷?yè)P(yáng)機(jī)綜合了電氣技術(shù)(包括電子技術(shù)系統(tǒng))和液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，性能比較好。 PC型卷?yè)P(yáng)機(jī)是三速電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，遠(yuǎn)距離遙控操作，空載高速下降，提高了生產(chǎn)率。電控齒輪換檔(采用延時(shí)繼電器)．起吊位置精確，運(yùn)動(dòng)緩和，傳動(dòng)件在油池里工作，停車緩慢，避免磨損電磁剎車。 RCS型卷?yè)P(yáng)機(jī)可五檔變速，三個(gè)低速檔和兩個(gè)高速檔。由兩個(gè)獨(dú)立的裝有電磁剎車系統(tǒng)的提升電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直齒減速器，用錐齒輪帶動(dòng)卷筒。其他國(guó)家，如俄羅斯、英國(guó)、挪威、瑞典、加拿大、德國(guó)等也都生產(chǎn)著不同用途的各種型號(hào)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。 卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1）． 大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和機(jī)械構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了60t卷?yè)P(yáng)機(jī)，日本生產(chǎn)了32t、50t、60t液壓和氣動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，美國(guó)生產(chǎn)了136t和270t卷?yè)P(yáng)機(jī)。 2）．采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的自動(dòng)控制和遙控，國(guó)外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù)。對(duì)大型卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對(duì)安全可靠。 3）．發(fā)展手提式卷?yè)P(yáng)機(jī) 為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國(guó)外大力發(fā)展小型手提式卷?yè)P(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷?yè)P(yáng)機(jī)，其電壓為12V，—，拉力為3336—13344N。 4）．大力發(fā)展不帶動(dòng)力源裝置的卷?yè)P(yáng)機(jī) 歐美國(guó)家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)。此種卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有一個(gè)卷筒和一個(gè)變速箱即可。 卷?yè)P(yáng)機(jī)主要類型 卷?yè)P(yáng)機(jī)由于應(yīng)用范圍較廣，為適應(yīng)各種不同使用條件，卷?yè)P(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，目前大致按下述方法分類。 按鋼絲繩額定拉力F分 按鋼絲繩在基準(zhǔn)層上所能承受的最大拉力來(lái)區(qū)分。按1955—88《卷?yè)P(yáng)機(jī)》中規(guī)定為5，10，16，20，25，32，50，80，120，160，200，320，500kN共15級(jí)。此參數(shù)為卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要參數(shù)。 按鋼絲繩速度v分鋼絲繩在基準(zhǔn)層上的出繩速度是卷?yè)P(yáng)機(jī)的又一項(xiàng)主要參數(shù)，根據(jù)鋼絲繩的速度分為：1）慢速卷?yè)P(yáng)機(jī) 繩速v＝9—15m／min。2）中速卷?yè)P(yáng)機(jī) 繩速v＝15—30m／min3）快速眷揚(yáng)機(jī) 繩速v＝30—45m／min4）高速卷?yè)P(yáng)機(jī) 繩速v≥45m／min。為適應(yīng)特殊需要，還有一種變速卷?yè)P(yáng)機(jī)，其速度可調(diào)，有雙速、三速和多速幾種類型。 按卷筒數(shù)目分 一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)上卷筒數(shù)目的多少，直接影響到卷?yè)P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。卷?yè)P(yáng)機(jī)按卷筒數(shù)目可分為單筒卷?yè)P(yáng)機(jī)、雙筒卷?yè)P(yáng)機(jī)和多筒卷?yè)P(yáng)機(jī)三類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷?yè)P(yáng)機(jī)．其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大多是輔助卷筒，筒徑相對(duì)要小些。 按動(dòng)力源分由于工作環(huán)境不同，所用的動(dòng)力源亦不同。1）手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 用于無(wú)動(dòng)力來(lái)源地區(qū)的小型卷?yè)P(yáng)機(jī)；2）電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 大多數(shù)卷?yè)P(yáng)機(jī)皆屬于此類；3）內(nèi)燃機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī) 用于無(wú)電源的地方；4）氣動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 用于不能使用電源的地方；5）液壓卷?yè)P(yáng)機(jī) 用于與其他設(shè)備配套使用而有液壓源的場(chǎng)合。 按傳動(dòng)形式分1）開式齒輪傳動(dòng) 最早的形式，目前主要用于手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)；2）閉式圓柱齒輪傳動(dòng) 主要為快速單筒卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)用廣泛。3）圓錐—圓柱齒輪減速器4）蝸桿傳動(dòng)減速器5）圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動(dòng)6）蝸桿減速器加開式齒輪傳動(dòng)7）行星齒輪傳動(dòng) 8）液壓傳動(dòng) 按控制方法分 1）手控卷?yè)P(yáng)機(jī) 由人工操縱閘把控制卷?xiàng)顧C(jī)提升或下放重物。 2）電控卷?yè)P(yáng)機(jī) 用電控鈕控制電磁鐵制動(dòng)器使卷?yè)P(yáng)機(jī)工作。 3）液控卷?yè)P(yáng)機(jī) 用壓力油控制卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的離合和制動(dòng)。 4）氣控卷?xiàng)顧C(jī) 5）自動(dòng)控制卷?yè)P(yáng)機(jī) 用限位器來(lái)控制卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作。 按用途分 卷?yè)P(yáng)機(jī)由于其用途不同，使用條件的差異，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有差異。 1）提升重物 要求有一定的速度和較高的安全性。 2）設(shè)備安裝 一般設(shè)備的質(zhì)量都較大，則要求卷?yè)P(yáng)機(jī)具有較大的提升能力；為保證安裝精度，其速度就不能太高；為防止墜落，其安全性要求更高。 3）曳引物品 因?yàn)榇隧?xiàng)工作一般是在水平或傾斜方向進(jìn)行的，為使物品能前后運(yùn)動(dòng)，則要求卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒正反轉(zhuǎn)均能工作。 4） 打樁 要求卷?yè)P(yáng)機(jī)把重物提升到一定高度后，能使重物成自由落體下降，實(shí)現(xiàn)打樁工作，即要求卷?yè)P(yáng)機(jī)具有溜放性能。 卷?yè)P(yáng)機(jī)雖然可以分成很多種類，實(shí)際上由于應(yīng)用情況的復(fù)雜，很難把它們絕對(duì)分清，而且一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)往往幾種工作都要做，所以在卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)上對(duì)用途分得并不清楚，而是按要求高的來(lái)設(shè)計(jì)，這樣能使卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，得到更廣泛的應(yīng)用。 電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)由于操作方法不同，其結(jié)構(gòu)相差很大。我們將其分為電控卷?yè)P(yáng)機(jī)和溜放型卷?yè)P(yáng)機(jī)兩類。 此類卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)通電或斷電以實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作或制動(dòng)。物料的提升或下降由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單方便。其制動(dòng)型式主要有電磁鐵制動(dòng)器和錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)兩類，下面就這兩種制動(dòng)型式卷?yè)P(yáng)機(jī)的常見類型作介紹。此類卷?yè)P(yáng)機(jī)大多是單卷筒的。 帶有電磁鐵制動(dòng)器的卷?yè)P(yáng)機(jī)1） 圓柱齒輪減速器快速卷?yè)P(yáng)機(jī)(圖13)。圖13 圓柱齒輪減速器快速卷?yè)P(yáng)機(jī)簡(jiǎn)圖 1—電動(dòng)機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—制動(dòng)器 4—減速器5—聯(lián)軸器 6—卷筒 7—底座 8—支架2）蝸桿減速器慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)。3）圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)(圖14)。圖14 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳功的卷場(chǎng)機(jī)簡(jiǎn)圖 1—電動(dòng)機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—制動(dòng)器4—減速器 5—開式齒輪傳動(dòng)6—卷筒4）蝸桿減速器加開式齒輪傳動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。 對(duì)一些起重量大的卷?yè)P(yáng)機(jī)，為使鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上排列整齊，需要安裝排繩器。按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力F＞120kN的卷?yè)P(yáng)機(jī)上，均應(yīng)安裝排繩器。