【正文】 卷?yè)P(yáng)帆為KW型，—11kw，拉力6000—142100N，四種規(guī)格?！?4kw，鋼絲繩拉力從5880—44l 00N。 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)。藝德公司等。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(chē)(—20t)等。 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。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。 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。 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。 我國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)是解放后才開(kāi)始的。雖然目前塔吊、汽車(chē)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(chē)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。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(chēng)絞車(chē)，是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合井（門(mén)）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)。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。50年代為滿(mǎn)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。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，卷?yè)P(yáng)機(jī)主要生產(chǎn)廠(chǎng)家(阜新礦山機(jī)械廠(chǎng)、天津卷?yè)P(yáng)機(jī)廠(chǎng)、山西機(jī)器廣、寶雞起重運(yùn)輸機(jī)廠(chǎng)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)。在各廠(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)家的生產(chǎn)能力。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)。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。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)。 2）日本 日本從明治30年開(kāi)始制造和使用卷?yè)P(yáng)機(jī)。主要生產(chǎn)廠(chǎng)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(chǎng)家。有18個(gè)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。 KUSW型卷?yè)P(yáng)機(jī)輕巧緊湊，效率高，安全可靠，可遙控操作。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。由兩個(gè)獨(dú)立的裝有電磁剎車(chē)系統(tǒng)的提升電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。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)。 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(chē)和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)。 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。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。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。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(kāi)式齒輪傳動(dòng)6）蝸桿減速器加開(kāi)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。 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。 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。 此類(lèi)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)。 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)。 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。一般，軸向移動(dòng)是通過(guò)可移式聯(lián)軸器把電動(dòng)機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 3）接線(xiàn)針輪傳動(dòng) 由于擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)一級(jí)減速的減速比比較大，故采用一級(jí)減速即可。所以有的廠(chǎng)家采用了零齒差傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)，其設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，但加工較為容易，效果亦不錯(cuò)。第二章 起升機(jī)構(gòu)的組成及型式 起升機(jī)構(gòu)的組成起升機(jī)構(gòu)是使重物作升降運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它是任何起重機(jī)必不可少和最主要最基本的機(jī)構(gòu)。 根據(jù)需要起升機(jī)構(gòu)上還可裝設(shè)各種輔助裝置，如起重量限制器、起升高度限位器、速度限制器和鋼絲繩作多層卷繞時(shí)，使鋼絲繩順序排列在卷筒上的排繩裝置等。前者構(gòu)造簡(jiǎn)單并能起緩沖作用，但彈性橡膠圈的使用壽命不長(zhǎng)；后者堅(jiān)固耐用，應(yīng)用最廣。帶制動(dòng)輪的半體應(yīng)安裝在減速器高速軸上。在重要的起升機(jī)構(gòu)中有時(shí)設(shè)兩個(gè)制動(dòng)器，而第二個(gè)制動(dòng)器可安裝在減速器高速軸的令一伸出端或裝設(shè)在電動(dòng)機(jī)的尾部出軸上。在齒輪聯(lián)軸器外側(cè)，即靠近減速器的一側(cè)裝有剖分式密封蓋，以防止聯(lián)軸器內(nèi)的潤(rùn)滑油流出來(lái)和外面的灰塵進(jìn)入。但在起升高度較大時(shí)，往往用增大卷筒直徑的方法以減小其長(zhǎng)度。 圖 2—3 雙聯(lián)滑輪組 動(dòng)滑輪 定滑輪 卷筒滑輪組的倍率的確定對(duì)鋼絲繩的拉力、卷筒直徑與長(zhǎng)度、減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比以及機(jī)構(gòu)的總體尺寸有很大的影響。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)零部件需進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。加之對(duì)外界影響因素比較敏感，一旦失效，后果十分嚴(yán)重。纖維芯鋼絲繩具有較高的撓性和彈性，纏繞時(shí)彎曲應(yīng)力較小，但不能承受橫向壓力，金屬絲芯鋼絲繩強(qiáng)度較高，能承受高溫和橫向壓力，但撓性較差。其特點(diǎn)是：鋼絲繩撓性好．磨損小，使用壽命長(zhǎng)。鋼絲繩鋼絲繞成股與股繞成繩的方向相反，它的撓性與使用壽命都較順捻鋼絲繩差．但繩與股的扭轉(zhuǎn)趨勢(shì)相反，克服了扭轉(zhuǎn)和易松散的缺陷，故卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)優(yōu)先選用。在實(shí)際中常發(fā)現(xiàn)這種鋼絲繩在受拉、尤其是受彎時(shí)由于鋼絲間的點(diǎn)接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生嚴(yán)重壓痕，由此導(dǎo)致鋼絲疲勞斷裂而使鋼絲繩過(guò)早報(bào)廢。由于線(xiàn)接觸鋼絲繩比點(diǎn)接觸鋼絲繩的有效鋼絲總面積大，因而承載能力高。為簡(jiǎn)化計(jì)算，鋼絲繩選擇多采用安全系數(shù)法，這是—種靜力計(jì)算方法。設(shè)計(jì)時(shí)，鋼絲繩的額定拉力為已知，將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù)，然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于 該方如下；（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)） 鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑 （3—2）式中 Fmax—鋼絲繩最大靜拉力(N)。該設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)額定載荷5噸，采用雙聯(lián)滑輪起重滑輪組，所以每根承受載荷Fmax＝F總＝ N，該卷?yè)P(yáng)機(jī)用于冶金行業(yè)鑄造用，所以工作級(jí)別為M7，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)鋼繩系數(shù)選擇c＝。鋼絲繩破壞時(shí)，外層鋼絲由于疲勞和磨損首先開(kāi)始斷裂，隨著斷絲數(shù)的增多，破壞速度逐漸加快，達(dá)到一定限度后，仍繼續(xù)使用，就會(huì)造成整根繩的破斷。故設(shè)計(jì)中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最小比值（D/d），與卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作級(jí)別有關(guān)。合理的繩槽尺寸應(yīng)比鋼絲繩的公稱(chēng)直徑大10％左右。 5）良好的周期性潤(rùn)滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項(xiàng)重要因素。其附著力大，不易滑落或與水起作用，且含有防銹劑，是一種良好的潤(rùn)滑劑。第四章 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和鋼絲繩的尺寸來(lái)確定。一般起重機(jī)大多采用單層繞卷筒。光卷筒用于多層卷繞，其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，鋼絲繩按螺旋形緊密地排列在卷筒表面上，繩圈的節(jié)矩等于鋼絲繩的直徑。單聯(lián)滑輪組的卷筒只有一條螺旋繩槽；雙聯(lián)滑輪的卷筒，兩側(cè)應(yīng)分別右一條左旋和右旋的繩槽。如圖（4—2）。對(duì)于有螺旋槽的單層繞卷筒，鋼絲繩允許偏斜度通常為1：10，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，選?。?00 mm。 對(duì)于鑄鐵筒壁厚 mm （4—9）根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12 mm， mm ＝400＋（6～10） ＝7+8 ＝15mm所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t＝16mm、槽底半徑＝4mm、卷筒節(jié)距＝400mm、卷筒長(zhǎng)度L=1000mm、卷筒壁厚mm 卷筒強(qiáng)度計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)可知，卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，特殊需要時(shí)可采用ZG230450、ZG270500鑄鋼或Q235A焊接制造。當(dāng)3時(shí)彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過(guò)壓應(yīng)力10%,所以當(dāng)3時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。第五章 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 卷筒軸是支持卷?yè)P(yáng)機(jī)正常工作的重要零件，合理設(shè)計(jì)與計(jì)算卷筒軸對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)性能至關(guān)重要。強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位旨分別計(jì)算。對(duì)固定心軸的疲勞失效而言，最危險(xiǎn)的應(yīng)力情況是脈動(dòng)循環(huán)變化，為安全起見(jiàn)，卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動(dòng)循環(huán)處理為宜。但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強(qiáng)度破壞。本設(shè)計(jì)以計(jì)算出的參數(shù)有：繩的額定拉力＝KN，卷筒直徑400mm，鋼絲繩的直徑14mm，外齒軸套齒輪分度圓直徑D＝224mm，查機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸的材質(zhì)選擇45鋼，調(diào)制處理。計(jì)算時(shí)，卷筒支承作用到心軸的力，可簡(jiǎn)化為作用于軸承寬度中點(diǎn)的集中力。 （5—3） ＝（KN） （5—4） ＝（KN）彎矩，見(jiàn)圖 8—3c。設(shè)卷筒軸該剖面直徑為，則彎曲應(yīng)力為： （5—13）則： ＝ ＝ （mm）圓整后 ＝75 （mm），中間軸段＝75＋15＝90 （mm） 心軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)該用鋼絲繩的當(dāng)量拉力進(jìn)行計(jì)算，即 （5—14）式中 — 鋼絲繩的當(dāng)量拉力(N)；— 當(dāng)量拉力系數(shù)。 查得有效應(yīng)力集中系數(shù)尺＝，表面狀態(tài)系數(shù)＝，絕對(duì)尺寸系數(shù)＝，等效系數(shù)?。?。 靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù) （5—20） ＝ ＝ ＝當(dāng)時(shí)，該軸靜強(qiáng)度足夠。第六章 電動(dòng)機(jī)選擇 電動(dòng)機(jī)選擇 正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿(mǎn)足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)功率。根據(jù)吊車(chē)行業(yè)的工作特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時(shí)重復(fù)工作制和短時(shí)工作制，并優(yōu)先選用YZR(繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子)、YZ(籠型轉(zhuǎn)子)系列起重專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)。 機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需靜功率按下式計(jì)算： （kW） （6—1）式中 — 額定起升載荷（N）； — 吊具自重（N），可?。剑ā?； — 起升速度； — 機(jī)構(gòu)總效率，它包括滑輪組的效率、導(dǎo)向滑輪效率、卷筒的機(jī)械效率和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率。第七章 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 卷?yè)P(yáng)機(jī)總傳動(dòng)比計(jì)算按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動(dòng)比 ，總傳動(dòng)比按下式計(jì)算： （7—1）式中 — 機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比； —電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 (r／min)； — 卷筒轉(zhuǎn)速 (r／min)。 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比查機(jī)械