【正文】 卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷簡上位置的變化而不同。其中壓應(yīng)力最大。 按式計算： 0minD hd? ＝ 28 14 ＝ 392（ mm） 選取 0D =400（ mm） 卷筒的長度設(shè)計 本設(shè)計采用雙聯(lián)滑輪組，如圖 4— 3 圖 4— 3 雙聯(lián)滑輪組 卷筒的長度 ? ?0 1 2 32L L l l l? ? ? ? （ 4— 7） 式中 L— 卷筒總長度； 0L — 繩槽部分長度，其值為： 0 0HaL n tD????????? （ 4— 8） 其中 H— 最大起升高度； a— 滑輪組倍率； 0D — 卷筒卷繞直徑； t — 繩槽節(jié)矩， 5 噸電動卷揚機的設(shè)計 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度，一般取 1l ＝ 3t； 2l — 兩端的邊緣長度（包括凸臺在內(nèi)），根據(jù)卷筒結(jié)構(gòu)而定； 3l — 卷筒中間無繩槽部分長度，由鋼絲繩的允許偏斜角α和卷筒軸到動滑輪軸的最小距離決定。繩槽在卷筒上的卷繞方向可以制成左旋或右旋。 卷筒的分類 按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。目前我國生產(chǎn)的“鋼絲繩油’’屬于中等粘度油，適用于各種股捻鋼絲繩的潤滑。國際標(biāo)準繩的選擇也推薦采用此方法。 鋼絲繩直徑的選擇 卷揚機系多層纏繞．鋼絲繩受力比較復(fù)雜。但制造工藝簡單，價格便宜。此類鋼絲繩鋼絲繞成股和股繞成繩的旋轉(zhuǎn)方向是一致的。工作時鋼絲繩所受應(yīng)力十分復(fù)雜。但由于雙聯(lián)滑輪組的倍率比單聯(lián)滑輪組小一倍，起升機構(gòu)的傳動比也需要增大一倍，這就使機構(gòu)尺寸增大，所以其他的起重機采用單聯(lián)滑輪組，此次設(shè)計的是 5 噸橋式起重機的卷揚機，因此選用雙聯(lián)滑輪組，如圖（ 2— 3）。本卷揚機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，形成一個齒輪連軸器傳遞扭矩，并可以補償一定的安裝誤差。經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一半兼作制動輪。電動機停止轉(zhuǎn)動時，依靠制動器將高速軸的制動輪剎住，5 噸電動卷揚機的設(shè)計 使懸吊的重物停止在空中。 （ 6）活齒行星傳動 又叫頂桿蠕動傳動，它的加工相對比較方便。 （ 2）漸開線圓柱齒輪行星傳動 常見的有封閉型 2K— H 型行星輪系和 3K型行星輪系傳動的卷揚機。 圖 14 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳功的卷場機簡圖 1— 電動機 2— 聯(lián)軸器 3— 制動器 4— 減速器 5— 開式齒輪傳動 6— 卷筒 （ 4）蝸桿減速器加開式齒輪傳動的卷揚機。我們將其分為電控卷揚機和溜放型卷揚機兩類。 （ 4）氣控卷楊機 （ 5）自動控制卷揚機 用限位器來控制卷揚機的工作。卷揚機按卷筒數(shù)5 噸電動卷揚機的設(shè)計 目可分為單筒卷揚機、雙筒卷揚機和多筒卷揚機三類。機型的 分類方法很多，目前大致按下述方法分類。 卷揚機的發(fā)展趨勢 1． 大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和機械構(gòu)件要求整體安裝，促進了大型卷揚機的發(fā)展。液壓系統(tǒng)可同時控制兩個機械制動器。 2．電動卷揚機 該廠生產(chǎn)的電動卷揚帆為 KW 型，功率 — 11kw，拉力 6000— 142100N，四種規(guī)格。 日本卷揚機行業(yè)由機械技術(shù)部會、荷役機械技術(shù)委員會領(lǐng)導(dǎo)。主要產(chǎn)品有，氣動鏈式卷揚機 [— 40t)，防爆拖式氣動卷揚機 (— 30t)，駁船卷5 噸電動卷揚機的設(shè)計 揚機 (手動、氣動、電動、液壓， 25— 75t)，電動鏈式卷揚機 (— 20t)，電動葫蘆 (— 15t)．電動卷揚機 (— )，手動卷揚機 — 75t)，液壓卷揚機 (1— 10t )，水平卷揚 機 (1— 9t)，手動鏈式卷揚機（ — 100t），棘輪牽引器 (1— 1. 75t)，空中用運車 (— 20t)等。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，到了 60 年代，卷揚機的生產(chǎn)和使用越來越多。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚機的部分工作，但由于塔5 噸電動卷揚機的設(shè)計 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)用卷揚機，汽車吊雖然靈活方便，但也因為成本太高，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揚機承擔(dān)的。其余部分由于篇幅有限，只是略作分析。但是，那些很久以前就被利用生產(chǎn)并一直延續(xù)到今天的機械，更是起著不可替代的作用，卷揚機就是一例。 Reel。在我國，解放前卷揚機只有在一些大型企業(yè)中才被使用，應(yīng)用很少，而且所使用的卷揚機也均為國外生產(chǎn)，國內(nèi) 基本上沒有生產(chǎn)卷揚機的廠家。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，開始自行設(shè)計和制造新的卷揚機，先后試制了 、 lt、 3t 電動卷揚機，但由于對當(dāng)時各廠家的生產(chǎn)能力估計不足，無法推廣。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，塔的高度達七八十米，質(zhì)量達五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷揚機，因而各廠家相繼生產(chǎn)了 20t 和 32t 卷揚機 (圖 1— 2)，滿足了經(jīng)濟發(fā)展的需要。 美國除上述兩家公司外，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、英格索其生產(chǎn)的卷揚機品種系列比較齊全，主要有： 1．動力卷揚機 分 BF、 MF、 DF 三種型式。ENDO 型卷揚機采用起重電動機，卷揚機可兩檔變速，排繩器裝在上部，是單螺旋軸雙導(dǎo)向桿式結(jié)構(gòu)，機座全部是焊接結(jié)構(gòu)，所有機械與電器部分都裝在機座里。電控齒輪換檔 (采用延時繼電器 )．起吊位置精確，運動緩和，傳動件在油池里工作，停車緩慢，避免磨損電磁剎車。對大5 噸電動卷揚機的設(shè)計 型卷揚機安裝了電器連鎖裝置，以保 證絕對安全可靠。此參數(shù)為卷揚機的主要參數(shù)。 （ 1）手動卷揚機 用于無動力來源地區(qū)的小型卷 揚機； （ 2）電動卷揚機 大多數(shù)卷揚機皆屬于此類； （ 3）內(nèi)燃機卷揚機 用于無電源的地方； （ 4）氣動卷揚機 用于不能使用電源的地方； （ 5）液壓卷揚機 用于與其他設(shè)備配套使用而有液壓源的場合。 （ 2）設(shè)備安裝 一般設(shè)備的質(zhì)量都較大，則要求卷揚機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。其制動型式主要有電磁鐵制動器和錐形轉(zhuǎn)子電動機兩類，下面就這兩種制動型式卷揚機的常見類型作介紹。 采用錐形轉(zhuǎn)子電動機的卷揚機 此類卷揚機利用錐形轉(zhuǎn)子電動機本身所具有的制動性能來實現(xiàn)卷揚機的制動。 （ 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。由于電動機和卷筒可分可合，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動，則此類卷揚機可設(shè)計成單卷筒、雙卷筒和多卷筒的型式。要求低速時可采用三級大傳動比減速器。 起升機構(gòu)的制動器必須采用常閉式的。如圖（ 22）。有時在采用較大的滑輪組倍率的同時相應(yīng)的降低了起升速度的方式來提高起重量，可以使起升機構(gòu)達到通用性，即將同一起升機構(gòu)用于不同的起重量，這是在系列設(shè)計時常采用的方法。 鋼絲繩的種類和構(gòu)造 鋼絲繩由許多高強度鋼絲編繞而成，可單捻、亦可雙捻成形。它不允許在無導(dǎo)軌情況下作單獨提升，故在不松散的情況下或有剛性導(dǎo)軌時應(yīng)用為宜。這種鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲雖承受比 外層鋼絲稍大的應(yīng)力，但它避免了應(yīng)力集中，消除了鋼絲在接觸處的二次彎曲現(xiàn)象，減少了鋼絲間的摩擦阻力。 ??n — 卷揚機工作級別規(guī)定的最小安全系數(shù)。目前，卷揚機還沒有此系數(shù)的具體規(guī)定。 （ 7）經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機件摩擦，重新更換新繩時必須核對新繩與原繩的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲，遇到問題及時解決。本設(shè)計采用單層繞。 圖 4— 1 （ a） 標(biāo)準繩槽 （ b） 深繩槽 卷筒繩槽的確定 查機械設(shè)計手冊知，卷筒繩槽槽底半徑 R，槽深 c 槽的節(jié)矩 t 其尺寸關(guān)系為： R=（ ~） d（ d 為鋼絲繩直徑 ） （ 4— 1） 繩槽深度：標(biāo)準槽： 1c =（ ~） d （ mm） （ 4— 2） 深槽： 2c =（ ~） d （ mm） （ 4— 3） 繩槽節(jié)距：標(biāo)準槽： 1t ＝ d＋（ 2～ 4） （ mm） （ 4— 4） 深槽： 2t ＝ d＋（ 6～ 8） （ mm） （ 4— 5） 卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準槽，只有在使用過程中 鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計選用標(biāo)準槽，鋼絲繩直徑選用 14mm， 5 噸電動卷揚機的設(shè)計 R=（ ~） d mm=~ 取 R=8mm c=（ ~） d mm =~ 取 c=4mm t＝ d＋（ 2～ 4） mm=16mm 卷筒的設(shè)計 卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分．有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。 1l ＝ 3t=48mm 所以 ? ?0 1 2 32L L L L L? ? ? ? ＝ 2（ 380+48+20）＋ 100 ＝ 996mm。 當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計算： ? =A ??tF?max ? ?bc? （ 4— 10） 其中 ?為鋼絲繩單層卷繞時卷筒所受壓應(yīng)力（ aMP ） maxF 為鋼絲繩最大拉力（ N） ? 為卷筒壁厚 A 為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取 A= ??bc? 為許用壓力，對于鑄鐵 ? ?bc? = 5b? b? 為鑄鐵抗壓強度極限 所以 ? =A ??tF?max ? ?bc? 5 噸電動卷揚機的設(shè)計 =161512500?? ? 39 aMP 查教材機械設(shè)計基礎(chǔ)知 b? ? 195 aMP ，所以 ? ?bc? ? 39 aMP 。 a 圖為固定心軸， b 圖為轉(zhuǎn)動心軸。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。 圖 52 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，見圖 5— 3 所示。由前述可知，心軸應(yīng)力的性質(zhì) 可認為是按脈動循環(huán)規(guī)律變化，則 2bmn?????。 此外，還有些卷筒軸、具有多支承，如三支 承。 心軸的靜強度計算 卷筒軸的靜強度計算，需要用靜強度計算拉力，可按下式求得： maxjeFF?? （ 5— 19） 式中 maxjF — 靜強度計算最大拉力 (N)； ? — 動載荷系數(shù)，查手冊。 50890rDH FR ? （ 5— 7） ＝ ? ＝ （ KN） 840890rCH FR ? （ 5— 8） 5 噸電動卷揚機的設(shè)計 ＝ 890? ＝ （ KN） 彎矩計算，見圖 8— 3e 50AH CHMR? （ 5— 9） ＝ 50? ＝ 321 （ KN mm） 60BH DHMR? （ 5— 10） ＝ 60? ＝ （ KN mm） 合成彎矩，見圖 8— 3f 22A AV AHM M M?? （ 5— 11