【正文】 展就像其他機(jī)械一樣，從開始的簡(jiǎn)單到現(xiàn)在的復(fù)雜，從以前的機(jī)械動(dòng)力到現(xiàn)在的電力動(dòng)力，從以前的人工操作到現(xiàn)在的電腦操作甚至智能操作。 卷?yè)P(yáng)機(jī)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)。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。 Jm 系列為齒輪減速機(jī)傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。 由人力或機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)卷筒、卷繞繩索來(lái)完成牽引工作的裝置。 調(diào)速卷?yè)P(yáng)機(jī)：速度控制可以調(diào)節(jié)的卷?yè)P(yáng)機(jī) 手搖卷?yè)P(yáng)機(jī)：以人力作為動(dòng)力，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置使卷筒回轉(zhuǎn)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。 通常提升高于 30 噸的卷?yè)P(yáng)機(jī)為大噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)，生產(chǎn)大噸位的卷?yè)P(yáng)機(jī)技術(shù)在中國(guó)只有少數(shù)，目前最大噸位是 65噸。 特殊卷?yè)P(yáng)機(jī)型號(hào)有 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)優(yōu)點(diǎn) ： 相比傳統(tǒng)的電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)（電動(dòng)絞車），液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)（液壓絞車）有很多優(yōu)點(diǎn)： 1. 過(guò)載保護(hù) 2. 沖擊防護(hù) 3. 防爆性能。原沈陽(yáng)國(guó)泰機(jī)器廠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)，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?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 揚(yáng)機(jī)。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)和應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查?？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)，操作用手板剎車帶制動(dòng)。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)。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(lái)了，不少生產(chǎn)廠家成立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷?yè)P(yáng)機(jī)、變速卷?yè)P(yáng)機(jī)、自動(dòng)限位卷?yè)P(yáng)機(jī)等新產(chǎn)品，以及諧波河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 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?yè)P(yáng)機(jī)。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)。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?yè)P(yáng)機(jī)這樣的行之有效的簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備。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) (～)，手動(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) (～ 9t)，手動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)(～ 100t)，棘輪牽引器 (～ )，空中吊運(yùn)車 (～ 20t)。 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 年單純土建筑卷?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。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。鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型 樹脂。 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。卷筒離合器采用高質(zhì)量的襯墊材料，提高了使用壽命； 2) 采用五級(jí)可換向的齒輪減速器，能獲得與負(fù)荷相適應(yīng)的合理速度和拉力。這種卷?yè)P(yáng)機(jī)能夠比較理想地與各種建筑機(jī)械配套。 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。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直齒減速器，用錐齒輪帶動(dòng)卷筒。 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)電子技術(shù)。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。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 （ 2） 鋼絲繩不許打結(jié)、扭繞，在一個(gè)節(jié)距內(nèi)斷線超過(guò) 10%時(shí)，應(yīng)予更換。 （ 5） 作業(yè)中如遇停電情況，應(yīng)切斷電源，將提升物 降至地面。 （ 9） 鋼絲繩在使用過(guò)程中與機(jī)械的磨損 .自燃的腐蝕局部損害難免，應(yīng)間隔時(shí)間段涂刷保護(hù)油。噪聲巨大的原因 : 用箱形結(jié)構(gòu)，不是所有焊縫都進(jìn)行連續(xù)焊接，各個(gè)底盤焊縫的長(zhǎng)短、高低 位置不同，底盤剛性存在較大個(gè)體差異，有的則產(chǎn)生共鳴效應(yīng)，機(jī)器如有一點(diǎn)震動(dòng)噪聲就被放大； ，不具備吸震消聲功能，如果其固有頻率與齒輪嚙合頻率接近就可能造成個(gè)別機(jī)器因齒輪弱小震動(dòng)引發(fā)較大共震，引起噪聲值上升。 電控卷?yè)P(yáng)機(jī) 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)。 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) ， 如 圖 31。 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. 接線針輪傳動(dòng) 由于擺線針輪傳動(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)。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 溜放型卷?yè)P(yáng)機(jī) 此類卷?yè)P(yáng)機(jī)提升重物的下降不是利用電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)．而是靠置物的重力下降，并帶動(dòng)卷簡(jiǎn)反轉(zhuǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。 卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別與類別 為了合理設(shè)計(jì)、制造、使用及提高零件三化水平，卷?yè)P(yáng)機(jī)根據(jù)利用等級(jí)與載荷狀態(tài)劃分為： A1 ， A2 ， A3 ， A4 ， A5 ， A6 ， A7 ， A8 ，八個(gè)工作級(jí)別。 載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài)表示建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩承受拉力作用地輕重與頻繁程度，它與整個(gè)使用壽命期限內(nèi)鋼絲繩每次承受地拉力 Fi 與額定拉力 Fe 之比（ Fi / Fe ）和鋼絲繩每次承受拉力 Fi 作用下地工作循環(huán)次數(shù) ni 與總工作循環(huán)次數(shù) Nt 之比（ ni /Nt ）有關(guān)。 nn ； Nt —— 總的工作循環(huán)次數(shù)， Nt ＝∑ ni ＝ n1 ＋ n2 ＋ Kd ＝mninnii tttt tFtFtFtF ?????????? ???????????2133232131 式中 Kd —— 當(dāng)量拉力系數(shù)； ti —— Fi 作用下的時(shí)間； ti ＝ t1 ， t2 ， 根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求確定建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的載荷狀態(tài)為 Q2 （中）， Kf ＝ ， Kd ＝ 。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠制動(dòng)器將高速軸的制動(dòng)輪剎住，使懸吊的重物停止在空中。為便于安裝，在電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間常采用具有補(bǔ)償性能的彈性柱銷連軸器或齒輪連軸器。經(jīng) 常利用聯(lián)軸器的一半兼作制動(dòng)輪。制動(dòng)力矩應(yīng)保證有足夠的制動(dòng)安全系數(shù)。本卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒與低速軸的連接為帶齒輪接 盤的結(jié)構(gòu)型式，卷筒軸左端用自位軸承支撐于減速器輸出軸的內(nèi)腔軸承座中，低速軸的外緣制成外齒輪，它與固定在卷筒上的帶內(nèi)齒輪的接盤相嚙合，形成一個(gè)齒輪連軸器傳遞扭矩，并可以補(bǔ)償一定的安裝誤差。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 34 用齒輪接盤連接型式 卷筒的直徑一般盡量選用允許的較小值，因?yàn)殡S著卷筒直徑的增加，扭矩和減速傳動(dòng)比 也增大，引起整個(gè)機(jī)構(gòu)龐大。但由于雙聯(lián)滑輪組的倍率比單聯(lián)滑輪組小一倍，起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比也需要增大一倍，這就使機(jī)構(gòu)尺寸增大，所以其他的起重機(jī)采用單聯(lián)滑輪組，此次設(shè)計(jì)的是 5噸橋式起重機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，因此選用雙聯(lián)滑輪組， 如下圖 35。 起升機(jī)構(gòu)計(jì)算是在給定了設(shè)計(jì)參數(shù)，并將布置方案確定后進(jìn)行的，通過(guò)計(jì)算選用機(jī)構(gòu)中所需要的標(biāo)準(zhǔn)零部 件，如電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器和聯(lián)軸器等。 鋼絲繩的種類和構(gòu)造 鋼絲繩的種類．根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可 分為： （ 1） 點(diǎn)接觸鋼絲繩 點(diǎn)接觸鋼絲繩繩股中各層鋼絲直徑均相同，而內(nèi)外各層鋼絲的節(jié)距不同．因而相互交叉形成點(diǎn)接觸。 （ 2） 線接觸鋼絲繩 線接觸鋼絲繩繩股由不同直徑的鋼絲統(tǒng)制而成，每一層鋼絲的節(jié)距相等，由于外層鋼絲位于內(nèi)層鋼絲之間的溝槽內(nèi)，因此內(nèi)外層鋼絲間形成線接觸。如果在破斷拉力相同的情況下選用線接觸鋼絲繩，可以采用較小的滑輪和卷筒直徑，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸減小。 鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計(jì)算： ? ?pg rSnnF?? （ 41） 式中 pS — 整條鋼絲繩的破斷拉力 ， N； ??n — 卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別規(guī)定的最小安全系數(shù) ； rF — 鋼絲繩的額定拉力 ， N； 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) ??n ，然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于 rF 該方如下； 鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑 maxmin Fcd 〓 （ 42） 式中 Fmax— 鋼絲繩最大靜拉力 (N)。 maxmin Fcd 〓 ＝ mm （ 44） 所以鋼絲繩選擇 d=14 mm。 在正確選擇鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和直徑之后，實(shí)際使用壽命的長(zhǎng)短，在很大程度上取決于鋼絲繩在使用中的維 護(hù)和保養(yǎng)及與相關(guān)機(jī)件的合理配置。 使用中，應(yīng)盡量減少鋼絲繩的彎折次數(shù)并盡量避免反向彎折。 3. 滑輪與卷筒的材料太硬，對(duì)鋼絲繩壽命不利。它可以防止銹蝕，減少鋼絲繩內(nèi)外磨損。 6. 在室外、潤(rùn)濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。卷筒用來(lái)卷繞鋼絲繩，把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并把原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樗枰闹本€運(yùn)動(dòng)。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。如圖 41。 按式計(jì)算： 0minD hd? ＝ 392 mm 所以 選取 0D =400 mm （ 415） 卷筒的長(zhǎng)度設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)滑輪組，如圖 42 圖 42 雙聯(lián)滑輪組 卷筒的長(zhǎng)度 ? ?0 1 2 32L L l l l? ? ? ? （ 416） L — 卷筒總長(zhǎng)度 ， mm； 0L — 繩槽部分長(zhǎng)度，其 計(jì)算公式 為： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 0 0HaL n tD????????? （ 417） 其中 H — 最大 起升高度， mm； a — 滑輪組倍率； 0D — 卷筒卷繞直徑 ， mm； t — 繩槽節(jié)矩， mm； n — 附加安全圈數(shù)，使鋼絲繩端受力減小，便于固定，通常取 n＝ ~3圈； 1l — 固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度，一般取 1l ＝ 3t， mm； 2l — 兩端的邊緣長(zhǎng)度（包括凸臺(tái)在內(nèi)），根據(jù)卷筒結(jié)構(gòu)而定 ， mm； 3l — 卷筒中間無(wú)繩槽部分長(zhǎng)度，由鋼絲繩的允許偏斜角α和卷筒軸到動(dòng)滑輪軸的最小距離決定。 選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長(zhǎng)度為 1000 mm 卷筒壁厚設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)為了延長(zhǎng)鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒 ，對(duì)于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 一般卷筒壁厚相對(duì)于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計(jì)，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。 當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時(shí)，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來(lái)計(jì)算： ? =A ??tF?max ? ?bc? （ 419） 其中 ? 為鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力 ， MPa； maxF 為鋼絲繩最大拉力 ， N； ? 為卷筒壁厚 ， mm； A 為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取 A= ? ?bc? 為許用壓力，對(duì)于鑄鐵 ? ?bc? = 5b? b? 為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限 所以 ? =A ??tF?max ? ?bc? ? 39 MPa 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知 b? ? 195MPa，所以 ? ?bc? ? 39MPa。卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒工作時(shí)，鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的位置是變化的。 a圖為固定心軸， b圖為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸。其彎曲應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)可視為脈動(dòng)循環(huán)變化。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位置分別計(jì)算。 圖 44 心軸的各部分尺寸 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 下 圖 45所示。 50890rDH FR ?＝ kN （ 426） 8408