【正文】 動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) (～ 75t)，液壓卷揚(yáng)機(jī) (1～ 10t)，水平卷揚(yáng)機(jī) (～ 9t)，手動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī) (～ 100t)，棘輪牽引器 (～ )，空中吊運(yùn)車 (～ 20t)。在西方技術(shù)先進(jìn)的國(guó)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)備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷揚(yáng)機(jī)這樣的行之有效的簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備。因此基本型為一字型布置，采用二級(jí)或三級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)，電制動(dòng)錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；溜放型采用封閉式二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)，普通 Y系列電動(dòng)機(jī)，用手操作兩條制動(dòng)帶控制工作和制動(dòng)。隨著改革開放逐步深入，生產(chǎn)形勢(shì)的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)提到日程上來了，不少生產(chǎn)廠家成立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷揚(yáng)機(jī)、變速卷揚(yáng)機(jī)、自動(dòng)限位卷揚(yáng)機(jī)等 新產(chǎn)品，以及諧波傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、圓弧齒齒輪傳動(dòng)、圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)等具有新型傳動(dòng)型式的卷揚(yáng)機(jī)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使建筑卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)?？焖倬頁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)，操作用手板剎車帶制動(dòng)。為了發(fā)展卷揚(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)卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。原沈陽國(guó)泰機(jī)器廠等成批仿制了兩種卷揚(yáng)機(jī)，一種為日本的 JIS8001 型動(dòng)力卷揚(yáng)機(jī)，它是一種原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)形式是開式圓柱齒輪傳動(dòng)，雙錐體摩擦離合器，操作為手板腳踩的快速卷揚(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)、電控慢速卷揚(yáng)機(jī)。建筑卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合建筑現(xiàn)場(chǎng)的需要、工作環(huán)境等實(shí)際情況，從機(jī)器的質(zhì)量、生產(chǎn)、使用綜合考慮，選擇和設(shè)計(jì)出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、使用安全可靠的設(shè)計(jì)方案和組織結(jié)構(gòu)，應(yīng)使機(jī)器的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上所提出的各項(xiàng)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，盡可能降低各零部件的制造成本和保證安全生產(chǎn)。此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及步驟包括 ： 電動(dòng)機(jī)的選擇，減速器的設(shè)計(jì)，連軸器的設(shè)計(jì)，制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力不 高，卷揚(yáng)機(jī)的需求量亦不多，故這段時(shí)間國(guó)內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)主要是仿制。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，開始自行設(shè)計(jì)和制造新的卷揚(yáng)機(jī)，先后試制了 、 1t、 3t 電動(dòng)卷揚(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，無法推廣。慢速卷揚(yáng)機(jī)的基型為閉式傳動(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)。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揚(yáng)機(jī)，因而各廠家相繼生產(chǎn)了 20t 和 30t 卷揚(yáng)機(jī)，滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。為使卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)滿足日益增加的需求和解決中小廠家設(shè)計(jì)力量薄弱的情況， 1988 年卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了九廠一所一校成立了卷揚(yáng)機(jī)系列設(shè)計(jì)組，對(duì)單筒快速建筑卷揚(yáng)機(jī)起重質(zhì)量從 到 的機(jī)型進(jìn)行了系列設(shè)計(jì)。這兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡(jiǎn)單，操作方便，體積小，重量輕，一般中小企業(yè)均可生產(chǎn)，滿足了生產(chǎn)的需要又實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步。下面介紹一下幾個(gè)主要國(guó)家生產(chǎn)卷揚(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)卷揚(yáng)機(jī)、電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。藝德公司等。 日本卷揚(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)。功率為 ～ 44kW，鋼絲繩拉力從 5880～44100N，有 18個(gè)規(guī)格。 2．電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)為 KM 型，功率 ～ 11kW，拉力 6000～142100N，四種規(guī)格。 ENDO 型卷揚(yáng)機(jī)采用起重電動(dòng)機(jī)，卷揚(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。 （三） 法國(guó) 法國(guó)生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家很多，其中包滕 (POTAIN)公司就是生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的主要廠家之一。 LMD 型卷揚(yáng)機(jī)可兩檔變速，采用液壓控制。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。 其他國(guó)家，如俄羅斯、英國(guó)、瑞典、加拿大、德國(guó)等業(yè)都生產(chǎn)著不同用途的各種型號(hào)的卷揚(yáng)機(jī)。對(duì)大型卷揚(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對(duì)安全可靠。 第 1 章 建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)的意義及本設(shè)計(jì)內(nèi)容 建筑卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合建筑現(xiàn)場(chǎng)的需要、工作環(huán)境等實(shí)際情況，從機(jī)器的質(zhì)量、生產(chǎn)、使用綜合考慮，選擇和設(shè)計(jì)出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、使用安全可靠的設(shè)計(jì)方案和組織結(jié)構(gòu)，應(yīng)使機(jī)器的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上所提出的各項(xiàng)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上 ，盡可能降低各零部件的制造成本和保證安全生產(chǎn)。建筑卷揚(yáng)機(jī)作為一種機(jī)電產(chǎn)品，它的設(shè)計(jì)幾乎包含了機(jī)械方面所有的知識(shí)。 確定設(shè)計(jì)方案、主要設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算 在現(xiàn)場(chǎng)需求分析的基礎(chǔ)上，找出卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可行性方案，并確定各組成部件等。 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 對(duì)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，以供日后查閱。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了建筑卷揚(yáng)機(jī)的部分工作，如塔吊在建筑工地上用于物料和構(gòu)件的提升，但由于塔吊成本高，一般在大型建筑中使用，而且靈活性較差 ，故一般中小型建筑仍然廣泛使用建筑卷揚(yáng)機(jī)，就是大型建筑中雖有塔吊，也還需要建筑卷揚(yáng)機(jī)作輔助提升用；汽車吊雖然靈活方便，但也因?yàn)槌杀咎?，而不能在建筑業(yè)中被廣泛應(yīng)用，故大型設(shè)備的安裝仍然是由建筑卷揚(yáng)機(jī)承擔(dān)的。正因?yàn)榻ㄖ頁P(yáng)機(jī)具有多種用途，所以它已不僅用于建筑業(yè)，而且在冶金、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。按 GB1955— 88《建筑卷揚(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)。 繩速 v＝ 15～ 30m/min。 按卷筒數(shù)目分 一臺(tái)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)。 用于無動(dòng)力來源地區(qū)的小型卷揚(yáng)機(jī)； 大多數(shù)卷揚(yáng)機(jī)皆屬于此類； 用于無電源的地方； 用于不能使用電源的地方； 與其他設(shè)備配套使用而有液壓源的場(chǎng)合。 用電控鈕控制電磁鐵制動(dòng)器使卷揚(yáng)機(jī)工作。 （物料和構(gòu)件） 要求有一定的速度，以利于提高生產(chǎn)率，并要求高的安全性，以防墜落。 建筑卷揚(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(jì)上對(duì)用途分得并不清楚，而是按要求高的來設(shè)計(jì)，這樣能使卷揚(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，得到更廣泛的應(yīng)用。 兩級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)，加工簡(jiǎn)單。這種布置占用空間小，對(duì)小傳動(dòng)必不適合。 經(jīng)過上述三個(gè)方案比較，最終確定為方案三。 建筑卷揚(yáng)機(jī)的壽命一般不少于 5 年，在這個(gè)期間內(nèi)依據(jù)工作頻繁程度的不同，總工作循環(huán) Nt 可分為 8 個(gè)利用等級(jí)，見表 表 建筑卷揚(yáng)機(jī)利用等級(jí) 利用等級(jí) 總工作循環(huán)數(shù) Nt 說明 U0 104 不經(jīng)常使用 U1 104 U2 104 U3 105 U4 105 經(jīng)常地輕閑地使 用 U5 5 105 經(jīng)常地中等使用 U6 1 106 有時(shí)頻繁地使用 U7 2 106 頻繁地使用 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的建筑卷揚(yáng)機(jī)的使用情況確定利用等級(jí)為 U5 。 nn ； Fi —— 鋼絲繩承受的第 i個(gè)拉力， Fi ＝ F1 ， F2 ， 建筑卷揚(yáng)機(jī)的載荷狀態(tài)可根據(jù)鋼絲繩承受的拉力（載荷）大小和頻繁程度，按名義載荷譜系數(shù) Kf 分為四級(jí)，見表 。 建筑卷揚(yáng)機(jī)分類 建筑卷揚(yáng)機(jī) 按工作級(jí)別和用途可分為四種類型，見表 。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)的最大 載重為 5 噸＝ ，所以取鋼絲繩的額定拉力Fe ＝ 5KN。 建筑卷揚(yáng)機(jī)主要采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)工作制 電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，負(fù)載持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況影響很大，因而對(duì)決定電動(dòng)機(jī)的功率也由很大的影響。 5423321 ?????? ????? ＝ 靜功率： Pg ＝??60000eeF＝ 455000?? ＝ （ KW） 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選電動(dòng)機(jī)為： YZ132M16 功率： 電壓： 380V 電流： 轉(zhuǎn)速： 933r/min 效率： 81％ 功率因數(shù)： ?? 電動(dòng)機(jī)的校驗(yàn) 電動(dòng)機(jī)功率的過載校 驗(yàn) 建筑卷揚(yáng)機(jī)電動(dòng)機(jī)過載能力校驗(yàn)采用檢驗(yàn)轉(zhuǎn)矩的方法。 m uK — 考慮電壓損失、最大轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的允許偏差，試驗(yàn)載荷超載值和機(jī)構(gòu)加速度等因素影響系數(shù)。 電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校驗(yàn) 采用下式進(jìn)行校驗(yàn)： ep ?zed KnT?9550 式中 ep — 電動(dòng)機(jī)額定功率（ kW）； dT — 卷筒的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ N 表 系數(shù) rg、 電動(dòng)機(jī)類型 g r 繞線型異步電動(dòng)機(jī) 籠型異步電動(dòng)機(jī) zed KnT?9550 ＝ ????? ep ＞ 所以電動(dòng)機(jī)是安全的。 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力系數(shù)計(jì)算 各軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩，按所選電動(dòng)機(jī)的額定功率計(jì)算，使減速器有一定的過載能力和生產(chǎn)潛力。 m） 3軸：即減速器低速軸 kWPP ???? ? ?? inn＝ 3333 nPT ???= 3?? =（ N 按硬度下限值，由圖 838（ d）中的 MQ 級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查得 1limH? ＝ 2limH? ＝ 1120MPa,由圖 839（ d）中的 MQ 級(jí)質(zhì)量指標(biāo)查得 1FE? ＝ 2FE? ＝ 700MPa, 1limF? = 2limF? =350MPa. （ b）按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì) ① 確定中心距 a（按表 8327 公式進(jìn)行設(shè)計(jì)） ? ?3 21)1(HaamkTACa ??? ????? 式中：配對(duì)材料修正系數(shù) 1?mC （由表 8328 查?。? 螺旋角系數(shù) 476?aA （由表 8329 查?。? 載荷系數(shù) k＝ （參考表 8327 推薦值） 小齒輪（即 1軸上的齒輪）額定轉(zhuǎn)矩為 mNT ?? 齒寬系數(shù) ??a （參考表 834推薦值） 齒數(shù)比 4??i? 計(jì)算接觸應(yīng)力 ? ??H? limH? ＝ 1120＝ 1008MPa（參考表 8327 推薦值） 則： 3 )14(476 ?? ????a＝ 476 5 ＝ 取 a=100 ② 確定模 數(shù) nm （參考表 834取值） 2~ 0 0)~0 0 ()~0 0 ( ???? am n 取 nm ＝ 2mm ③ 確定齒數(shù) 21,ZZ 初取螺旋角 ??13? )14(2 13c os1002)1(c os21 ??? ?????? ? ?nm aZ 取 201?Z 8020412 ???? ZZ ? 則 802 ?Z ④ 重新確定螺旋角 ? ???? ????? 01a rc c os1002 )8020(2a rc c os2 )(a rc c os 21 a ZZm n? ⑤ 計(jì)算主要尺寸（按表 835進(jìn)行計(jì)算） 分度圓直徑 ???? 0c o s/202c o s/11 ?Zmd n ＝ 40mm 1600c o s/802c o s/22 ????? ?Zmd n mm 齒頂圓直徑 2240211 ????? aa hdd ＝ 44mm 221 6 0222 ????? aa hdd =164mm 斷面壓力角 ??? costanarc tan nt ?＝ ??0cos20tanarctan ＝ 20176?；卮茫?B＝ ， A＝ ， ?VK 。 20220 rc c osa rc c os 222 ??? abat dd?176。 ，由表 516，材料安全系數(shù) A為（ 126～ 103） 由于軸端有鍵槽，軸徑再增加 5％ ? ?? ?3103~126%51 npd ?? ? ?? ?3~126%51 ?? ~? mm 由結(jié)構(gòu)將軸端直徑定為 d＝ 30mm 軸的輸入端接 YLD7 型凸緣聯(lián)軸器，軸端尺寸根據(jù)聯(lián)軸器的要求取。 m M，見圖（ f） 222 ?????? vH MMM N m 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，危險(xiǎn)截面可能有三處： A、 C、 D 截面。 以下逐個(gè)進(jìn)行校核： 1） 校核 A截面 已知 MPa2551 ??? ， MPa1401 ??? 用插值法計(jì)算 ?k ， ?k D/d＝ 30/28＝ r/d＝ ＝ 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》附錄表一查得： ?k ＝ ， ?k ＝ ， b? ＝ 590MPa 由附錄表 5，按配合面 mR ?? ?