【文章內(nèi)容簡介】 06。當(dāng)彎矩相對轉(zhuǎn)矩很小時， [σ ]T取大值， A 取小值。 當(dāng)考慮到鍵槽對強(qiáng)度影響時，直徑方向開一個鍵槽軸的直徑應(yīng)擴(kuò)大 3%，兩個鍵槽擴(kuò)大 7%。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 初步計算出光軸后，要考慮軸承（計算選定）內(nèi)孔走私、跨距、軸上零件、安裝工藝等，將光軸設(shè)計成階梯軸。在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中要特別重視下列幾個問題；在設(shè)計階梯軸時，要充分考慮加工工藝，要設(shè)有退刀槽越程槽；各處下徑最好取標(biāo)準(zhǔn)值；在幾何尺寸的過渡部分不要留有直角，而要用圓弧過度，臺階過度處用橢圓弧聯(lián)接最好，總之要采取有效有效措施，減少應(yīng)力集中；臺階、軸肩、軸環(huán)尺寸應(yīng)采用推薦值；軸承處的軸戶大小要考慮到軸承拆卸；各軸上零件的周 周向用鍵固定，軸向用軸戶和擋板固定；曳引輪處的軸頭最好用圓柱形，不用圓錐形；蝸桿軸頭和聯(lián)軸器的配合用錐形較好等。 按彎矩、轉(zhuǎn)矩組合進(jìn)行強(qiáng)度計算 將已設(shè)計成的階梯軸，根據(jù)受力處的尺寸其余 10 和力的大小，繪出水平面彎矩圖、垂直平面彎矩圖，求得合成彎矩圖。合成彎矩M為 M= 22 HV MM ? 作出轉(zhuǎn)矩圖 T=*106P/n=*105[4] 按照強(qiáng)度第三理論求出當(dāng)量彎矩圖和彎矩大小，以此求得軸承受的應(yīng)力按強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行校核計算。計算準(zhǔn)則是? be≤ [? 1]b Me= 22 )( TM ?? ? be= bWTM 22 )(??≤ [? 1]b b為鍵寬 ,我選用 28mm， t為槽深，我選用 10mm， d 為軸危險截面的直徑； 在蝸桿上的周向力 : Px/=97400N/nfd= (kgf) 在蝸輪上的周向力 : Py/= )cos( oaxtgP??? ?= (kgf) 潤滑良好時， f取 ～ 在蝸桿軸上的支承反力 a=376 b=760 a/=344 b/=96 RAX= babPx?39。 =*760/1136=23[4] RBX= baaPx?39。 =11 RAZ= )(239。39。 badPbabp yz ???= RBZ= )(239。39。 badPbabp yx ???= 在蝸輪軸上的支承反力 RAy/= 39。39。 39。39。 baPxb? = RBy/= 39。39。 39。39。 baPya? = RAZ/= )39。39。(239。39。39。 39。39。 baDPba pb yz ???= RBZ/= )39。39。(2 39。39。39。 39。39。 baDPba pa xz ??? = 在蝸輪上的徑向力 Pz/=Py/tgα 0a=2486 蝸桿的軸向齒形角一般為α 0a=20176。 N———— 蝸桿的額定功率 nf———— 蝸桿的計算轉(zhuǎn)速 d———— 蝸桿的節(jié)圓直徑 11 Mn——— 蝸桿上的扭矩 Mn/——— 蝸輪上的扭矩 ρ ——— 摩擦角 tgρ=f 為摩擦系數(shù) λ ——— 蝸桿的導(dǎo)程角 軸在互相垂直的力 Px、 Py作用下，在軸的支承上產(chǎn)生互相垂直的反力 Rx、Ry。 Q(x)=RA (0x) M(x)=RB (0≤ x≤ ) 如在 CB段內(nèi)取距左端為 x的任意截面，則截面以左有 RA 和 P兩個外力，截面上的剪力和彎矩是 Q（ x） =RAP=Pa/l (xl) M(x)=RAxP() (≤ x≤ l) 作出剪力圖可知，從剪力圖看出，最大剪力為 RA 作出彎矩圖可以看出最大彎矩發(fā)生于截面 C上，且Mmax=*RA=*23= 同理 Mmax/=*RB=*11= M= 22 HV MM ? = 轉(zhuǎn)矩圖 T=*106P/n=*105 Me= 22 )( TM ?? = ? be= 22 )( TM ?? /Wb=≤ [? 1]b 對于單鍵圓軸 Wb= d tdbtd 2 )(3223 ???=96991,式中 b為鍵寬， t 為槽深， d為軸危險截面的直徑； [? 1]b為對稱應(yīng)力的許用值。α是將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成當(dāng)量彎矩的系數(shù)。曳引軸受不變轉(zhuǎn)矩的作用時，α≈ 。 Me為相當(dāng)綜合彎矩， M為彎矩， T為轉(zhuǎn)矩。 (4) 軸的剛度 軸的剛度扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度。其設(shè)計準(zhǔn)則分別為φ = 417350iiini dlTl ?? =≤ [φ ] [2] 12 因此軸的剛度符合要求 式中 l是軸兩支承間的長度； Ti、 li、 di 是第 I段軸承的轉(zhuǎn)矩、長度和直徑。許用扭轉(zhuǎn)角 [φ ]176。 由下表查得 176。 軸承的選用 曳引機(jī)用軸承一般分兩大類：滑動軸承及滾動軸承。這里選用滾動軸承。 1．滾動軸承按工作特性分為： 接觸角α =0的軸承。主要承受徑向載荷（力）個別型號也可承受輕微的軸向力。該類 品種很多，包括調(diào)心球軸承，調(diào)心滾子軸承和推力調(diào)心滾子軸承。深溝球軸承，圓柱滾子軸承。從承載能力來分析，在外形尺寸基本相同的情況下，滾子軸承承載能力大致為球軸承的 ～ 3倍，所以當(dāng)載荷相同時，采用滾子軸承可明顯縮小尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊。再通過速度特性，摩擦特性，調(diào)心性，運動精度綜合考慮，最后選用圓柱滾子軸承。 2． 滾動軸承的壽命計算 計算準(zhǔn)則： 13 設(shè)計計算準(zhǔn)則，是根據(jù)滾動軸承的主要失效形式給定的。軸承的主要失效形式是疲勞點蝕和疲勞剝落，其次是塑性變形、磨粒磨損，少數(shù)情況是軸承圈疲勞折斷。目前多用疲勞失效準(zhǔn)則計算 。準(zhǔn)則是疲勞曲線。 基本公式：按照? N曲線可得 P/L=常數(shù) 式中 P當(dāng)量動載荷 L額定壽命 106 ε壽命指數(shù)，對于球軸承ε =3，對于滾子軸承ε =10/3。 在? N曲線的坐標(biāo)把 106 用上代替，對應(yīng)的 P 為軸承的額定動載荷 C，則 P/L=C/l=常數(shù) L=（ C/P） / 軸承壽命用小時表示，則 Lh=106/60n= ?)(16667 PCn 考慮到溫度的影響，給定溫度系數(shù) ft 得 L= )( PCft / ?)(16667 PCfn t [1] Lh==50000 曳引機(jī)工作溫度 120176。 C， ft=1。當(dāng) P、 Lh、 n為已知，則可給出 C/（所需額定動載荷）為了方便計算，引入速度系數(shù) fn 壽命系數(shù) fh 于是有公式 C= Pffnh =*500/= C/=P/ 61060 nnL=*1010 可用 C/及 C確定要選軸承型號。每一個軸承都有一個 C。當(dāng)設(shè)計者選定軸類型后，就可以用 C/選具體型號的軸承。方法是找到 C 與 C/ 最接近的值，且 C/≤ C，則 C 對應(yīng)的型號即所選型 號。 當(dāng)量動載荷對于滾子和滾針軸承，因不承受軸向力，所以 P=Fr；考慮到工況影響，當(dāng)量動載荷應(yīng)乘以載荷狀態(tài)影響系數(shù) fp， 于是圓柱滾子軸承P=fpFr=*=500 曳引機(jī)用軸承 fp可取 ～ 軸承的組合結(jié)構(gòu)，兩端固定，采用一對圓錐滾子軸承，能承受較小的雙向軸向負(fù)荷，但結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是用于聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩軸，使之一同回轉(zhuǎn)，并傳遞轉(zhuǎn)矩的一種部件。 曳引機(jī)所用聯(lián)軸器比較： a)凸緣聯(lián)軸器屬剛性聯(lián)軸器，由兩個分裝在軸端的半聯(lián)軸器和螺栓組成。工 14 作范圍：轉(zhuǎn)矩 10～ ,轉(zhuǎn)速 2300～ 13000r/min,軸徑 10～ 130mm，補償量為零。 b)梅花形彈性聯(lián)軸器，屬彈性聯(lián)軸器，多用于起動頻繁、經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的高、中、低速軸以及可靠性要求高的場合。不宜在重載荷場合。 工作溫度 35～ 80176。C. 使用范圍：轉(zhuǎn)矩 25～ ，轉(zhuǎn)速 1500～15300r/min，軸徑 12～ 140mm，補償量：軸向 ～ 5mm,徑向 ～ ，角度為 1176?！?2176。 c) 彈性柱銷聯(lián)軸器，屬可移動式彈性聯(lián)軸器。它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易、維修方便，具有微量補償兩軸相對偏移和 輕微減振性能。常用于中等載荷，起動頻繁的高、低速傳動，超負(fù)荷下工作時不可靠，工作溫度為 20～ 70176。 C。 d)彈性套柱銷聯(lián)軸器屬可移式彈性聯(lián)軸器。它具有定量補償兩軸相對偏移的性能，以及一般減振、吸振、緩沖、電絕緣性能。其外形尺寸較小、重量較輕、承載能力較大，要求安裝精度較高，常用于正反轉(zhuǎn)變化較多，超重較頻繁的高中速軸傳動，不適用于動載很大，變化較多，有強(qiáng)烈沖擊和扭振的場合。工作溫度為 20～ 70176。 C。使用范圍：轉(zhuǎn)矩 ～ ，轉(zhuǎn)速 800～ 3800r/min，軸徑25～ 170mm，補償量 ?x=0,?y=～ ,?α =176。 ～ 176。 。 上面例舉的聯(lián)軸器都是可取的，但相互比較以后以梅花聯(lián)軸器為“最佳” 聯(lián)軸器的校核公式為 TC≤ [T] [6] 式中 [T]—— 許用轉(zhuǎn)矩； Tc—— 聯(lián)軸器承受的計算轉(zhuǎn)矩。 Tc=T+T/≈ KT 式中 T—— 工作轉(zhuǎn)矩。 T/—— 全部質(zhì)量在起動加速時所需的轉(zhuǎn)矩。 K—— 計算載荷系數(shù)。 T/計算繁雜通常用系數(shù)反映，于是： Tc≈ KT 對于曳引機(jī) K≈ ，最后得計算公式 Tc=KT=K9550P1n=*9550*22/1500= P1—— 輸入功率（ kw）； N1—— 輸入軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 于是根據(jù) Tc與 [T]的關(guān)系確定相應(yīng)的聯(lián)軸器尺寸為 292mm 15 176。 制動機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算 制動機(jī)構(gòu)是曳引機(jī)的重要組成部分。它的用途是保證能靈活可靠、巡全地以較大勻減速將曳引機(jī)制動停車，保持靜止?fàn)顟B(tài)。 GB/T1343590對制動機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)和性能作了明確規(guī)定。規(guī)定一：曳引機(jī)制動應(yīng)可靠。在電梯整機(jī)中，平衡系數(shù)φ =。轎廂加上 125%額定載重量，歷時 10min，制動輪與投影動閘瓦之間應(yīng)無打滑現(xiàn)象。 規(guī)定二：在規(guī)定一的條件下，制動器的最低起 動電壓和最高釋放電壓，應(yīng)分別低于電磁鐵額定電壓的 80%和 55%；制動器開啟滯后時間不超過 ；制動器線圈耐壓試驗，導(dǎo)電部分對地間施加 1000V，歷時 1min，不得有擊穿現(xiàn)象；制動器線圈的輸出端應(yīng)設(shè)有接線端子。 規(guī)定三：制動器部件的閘瓦組件應(yīng)分兩組裝設(shè)。如果其中一組不起作用，制動輪上仍能獲得足夠的制動力，使載有額定載重量的轎廂減速。 規(guī)定四：在曳引機(jī)通電持續(xù)率為 40%時，在檢驗平臺上應(yīng)作下列高速正反方向連續(xù)無故障運轉(zhuǎn)，制動線圈溫升與最高溫度均應(yīng)不超過下表的規(guī)定 1． 制動機(jī)構(gòu)的類型與特點 外 抱塊式制動器 按行程可分為長行程與短行程；按動力源可分為電磁鐵制動器和電磁液壓制動器；電源分交流和直流兩種。外抱式塊式制動器結(jié)構(gòu)簡單可靠、散熱好；瓦塊有充分和均勻的退距，調(diào)整行程和間隙比較方便；對于直形制動臂，制動國矩大小與轉(zhuǎn)向無關(guān)；制動輪軸不承受，但包角小、制動力矩??；比溫度/ 176。溫升/ 176。線圈絕緣的材料等級 16 帶式制動器結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。外抱式塊式制動器適用于工作頻繁、空間稍大的場合，所以廣泛用于扶梯驅(qū)動主機(jī)和電梯曳引機(jī)的制動機(jī)構(gòu)中。在曳引機(jī)上應(yīng)用時稱機(jī)電塊式制動器。 帶式制動器 其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、包角大（一般在 270 左右），制動力矩大。制動輪軸受較 大彎矩，比壓與磨損不均勻，散熱差，在曳引機(jī)中很少應(yīng)用。 內(nèi)張?zhí)闶街苿悠? 其結(jié)構(gòu)緊湊，廣泛用于結(jié)構(gòu)尺寸受限制的場合。該制動器有單蹄 =雙蹄、多蹄式。其中雙蹄式用得較多。該制動器廣泛用于無齒曳引機(jī)中，有齒曳引機(jī)用得很少。 因此最后選擇方案（ 1）比較合理。 2． 制動器的選擇與設(shè)計 曳引機(jī)屬于提升機(jī)構(gòu)。制動器必須采取常閉式。安裝制動器要有足夠的空間。曳引機(jī)制動器安裝在高速軸上、制動力矩較小，所以采用外抱塊式制動器是合理的?？紤]到電磁鐵、液壓推力、液壓 電磁、盤式等驅(qū)式方式，進(jìn)行對比，為了附加其它附件，又考慮其結(jié)構(gòu)簡 單、工作安全可靠，在曳引機(jī)上選用外抱電磁鐵式常閉制動器是合理的。 外抱電磁鐵式制動器有下列四種： 短行程交流電磁鐵式制動器：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，動作快；沖擊大、有剩磁、壽命短。用于短時頻繁工作，工作負(fù)荷小的場合。 短行程直流電磁鐵式制動器：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動作快、易磨損。用于頻繁操作、連續(xù)點動的場合。 長行程交流電磁鐵式制動器：制動較快、剩磁小、動作可靠；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、效率低、沖擊大。用于中等負(fù)荷、操作不頻繁的場合。 長行程交流電磁鐵式制動器；沖擊小，壽命長、可靠性高；動作慢。尺寸和重量 均大。電磁式制動器雖然特點不同，但差別不大。通過分析直流電磁鐵式制動器要優(yōu)于交流電磁鐵式制動器，長行程制動器要優(yōu)于短行程制動器。 這里我選用外抱塊式短行程直流電磁鐵式制動器。 曳引輪的設(shè)計與計算 曳引輪是曳引機(jī)的重要組成部分，它是易損件，所以曳引輪的設(shè)計特別重要，曳引輪的設(shè)計包括：曳引輪的材料；曳引輪的結(jié)構(gòu)；曳引輪的強(qiáng)度計算；曳引輪與導(dǎo)向輪之間的關(guān)系等。 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對曳引輪的技術(shù)要求 曳引輪直徑 D≥ 40d (d 為鋼絲繩直徑 ).節(jié)徑按下式計算 D=60000vi12/πn 1e 式中 e—— 速度系數(shù) ,e=～ 。 [6] 17 曳引輪繩槽工作面粗糙度最大允許值為 ；槽面法向跳動允差為曳引輪節(jié)徑的 1/2021；曳引輪繩槽采用耐磨性能不低于 QT6002的球墨鑄鐵材料；曳引輪槽面材質(zhì)需均勻，一個輪上的硬度差不大于 1