【文章內(nèi)容簡介】 ...............................................................................................79 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................80 第一章 概 論 卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展 卷揚(yáng)機(jī)的應(yīng)用 卷揚(yáng)機(jī)又稱絞車，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，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、使用成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑、水利、冶金起重作業(yè)。 提升重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，所以各類卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚(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)用卷揚(yáng)機(jī)，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(yáng)機(jī)承擔(dān)的。卷揚(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。 卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展概況 我國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)是解放后才開始的。 50 年代為滿足恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的需要和第一個五年計劃的得要，卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽國泰機(jī)器廠 (阜新礦山機(jī)械廠前身 )等成批仿制了兩種卷揚(yáng)機(jī)，一種為日本的 JIS8001 型動力卷揚(yáng)機(jī)，它是一種原動機(jī)為電動機(jī)動型式是開式圓柱齒輪傳動，雙錐體摩擦離合器，操作為手扳腳踩的快速卷揚(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、電控慢速卷揚(yáng)機(jī)。由于當(dāng)時生產(chǎn)力不高，卷揚(yáng)機(jī)的需求量亦不多，故這段時間國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)主要是仿制。 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展， 60 年代，卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和使用越來越多。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，卷揚(yáng)機(jī)主要生產(chǎn)廠家組成了卷揚(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)。為了發(fā)展卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)，行業(yè)組織了有關(guān)廠家的人員對全國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)相應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。在 調(diào)查的基礎(chǔ)上，開始自行設(shè)計和制造新的卷揚(yáng)機(jī)，先后試制了 、 lt、 3t 電動卷揚(yáng)機(jī)，但由于對當(dāng)時各廠家的生產(chǎn)能力估計不足，無法推廣。 從 70 年代起，我國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。在各廠自行設(shè)計和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上， 1973 年，由卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷揚(yáng)機(jī)基型設(shè)計，并充分考慮到了當(dāng)時中小廠家的生產(chǎn)能力。快速卷揚(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操縱用手板剎車帶制動 (如圖 11)。慢速卷揚(yáng)機(jī)的基型式為閉式傳動 (圓柱齒輪傳動或蝸桿傳動 減速器 )、電磁鐵制動結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了 JB926— 74《卷揚(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)》和 JBl803— 76《卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)條件》兩個部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德機(jī)械研究所 (長沙機(jī)械研究院前身 )領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。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 32t 卷揚(yáng)機(jī) (圖 1— 2)，滿足經(jīng)濟(jì)的需要。 卷揚(yáng)機(jī)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(jī)械構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷揚(yáng) 機(jī)的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了 60t 卷揚(yáng)機(jī)，日本生產(chǎn)了 32t、 50t、 60t 液壓和氣動卷揚(yáng)機(jī)，美國生產(chǎn)了 136t 和 270t 卷揚(yáng)機(jī)。 2．采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動控制和遙控，國外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù)。對大型卷揚(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對安全可靠。 3．發(fā)展手提式卷揚(yáng)機(jī) 為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動強(qiáng)度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以 汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚(yáng)機(jī)，其電壓為 12V，質(zhì)量為 —，拉力為 3336— 13344N。 4．大力發(fā)展不帶動力源裝置的卷揚(yáng)機(jī) 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動力的卷揚(yáng)機(jī)。此種卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。 卷揚(yáng)機(jī)主要類型 卷揚(yáng)機(jī)由于應(yīng)用范圍較廣，為適應(yīng)各種不同使用條件，卷揚(yáng)機(jī)亦制造成各種不同機(jī)型的產(chǎn)品。機(jī)型的分類方法很多，目前大致按下述方法分類。 1 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區(qū)分。按 1955— 88《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。此參數(shù)為卷揚(yáng)機(jī)的主要參數(shù)。 2 按鋼絲繩速度 v 分 鋼絲繩在基準(zhǔn)層上的出繩速度是卷揚(yáng)機(jī)的又一項主要參數(shù)，根據(jù)鋼絲繩的速度分為： （ 1）慢速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 v＝ 9— 15m／ min。 （ 2）中速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 v＝ 15— 30m／ min （ 3）快速眷揚(yáng)機(jī) 繩速 v＝ 30— 45m／ min （ 4）高速卷揚(yáng)機(jī) 繩速 v≥ 45m／ min。 為適應(yīng)特殊需要，還有一種變速卷揚(yáng)機(jī)，其速 度可調(diào)，有雙速、三速和多速幾種類型。 3 按卷筒數(shù)目分 一臺卷揚(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)。卷揚(yáng)機(jī)按卷筒數(shù)目可分為單筒卷揚(yáng)機(jī)、雙筒卷揚(yáng)機(jī)和多筒卷揚(yáng)機(jī)三類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷揚(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，筒徑相對要小些。 4 按動力源分 由于工作環(huán)境不同，所用的動力源亦不同。 （ 1）手動卷揚(yáng)機(jī) 用于無動力來源地區(qū)的小型卷揚(yáng)機(jī)； （ 2）電動卷揚(yáng)機(jī) 大多數(shù)卷揚(yáng)機(jī)皆屬于此類； （ 3）內(nèi)燃機(jī)卷揚(yáng)機(jī) 用于無電源的地方； （ 4）氣動卷揚(yáng)機(jī) 用于不能使用電源的地方； （ 5）液壓卷揚(yáng)機(jī) 用于與其他設(shè)備配套使用而有液壓源的場合。 5 按傳動形式分 （ 1）開式齒輪傳動 最早的形式，目前主要用于手動卷揚(yáng)機(jī)； （ 2）閉式圓柱齒輪傳動 主要為快速單筒卷揚(yáng)機(jī)應(yīng)用廣泛。 （ 3）圓錐 — 圓柱齒輪減速器 （ 4）蝸桿傳動減速器 （ 5）圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動 （ 6）蝸桿減速器加開式齒輪傳動 （ 7）行星齒輪傳動 （ 8）液壓傳動 6 按控制方法分 （ 1）手控卷揚(yáng)機(jī) 由人工操縱閘把控制卷楊機(jī)提升或下放重物。 （ 2）電控卷揚(yáng)機(jī) 用電控鈕控制電磁鐵制動 器使卷揚(yáng)機(jī)工作。 （ 3）液控卷揚(yáng)機(jī) 用壓力油控制卷揚(yáng)機(jī)卷筒的離合和制動。 （ 4）氣控卷楊機(jī) （ 5）自動控制卷揚(yáng)機(jī) 用限位器來控制卷揚(yáng)機(jī)的工作。 7 按用途分 卷揚(yáng)機(jī)由于其用途不同，使用條件的差異，其結(jié)構(gòu)設(shè)計上也有差異。 （ 1）提升重物 要求有一定的速度和較高的安全性。 （ 2）設(shè)備安裝 一般設(shè)備的質(zhì)量都較大，則要求卷揚(yáng)機(jī)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。 （ 3）曳引物品 因為此項工作一般是在水平或傾斜方向進(jìn)行的，為使物品能前后運(yùn)動，則要求卷揚(yáng)機(jī)的卷筒正反轉(zhuǎn)均能工作。 （ 4） 打樁 要求卷揚(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，實現(xiàn)打樁工作，即要求卷揚(yáng)機(jī)具有溜放性能。 卷揚(yáng)機(jī)雖然可以分成很多種類，實際上由于應(yīng)用情況的復(fù)雜，很難把它們絕對分清，而且一臺卷揚(yáng)機(jī)往往幾種工作都要做，所以在卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計上對用途分得并不清楚，而是按要求高的來設(shè)計，這樣能使卷揚(yáng)機(jī)實現(xiàn)一機(jī)多用，得到更廣泛的應(yīng)用。 電動卷揚(yáng)機(jī)基本結(jié)構(gòu) 電動卷揚(yáng)機(jī)由于操作方法不同，其結(jié)構(gòu)相差很大。我們將其分為電控卷揚(yáng)機(jī)和溜放型卷揚(yáng)機(jī)兩類。 電控卷揚(yáng)機(jī) 此類卷揚(yáng)機(jī)通過通電或斷電以實現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的工作或制動。物料的提升或下降由電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，操作簡單方便。其制動型式主要有電磁鐵制動器和錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)兩類，下面就這兩種制動型式卷揚(yáng)機(jī)的常見類型作介紹。此類卷揚(yáng)機(jī)大多是單卷筒的。 帶有電磁鐵制動器的卷揚(yáng)機(jī) （ 1） 圓柱齒輪減速器快速卷揚(yáng)機(jī) (圖 13)。 圖 13 圓柱齒輪減速器快速卷揚(yáng)機(jī)簡圖 1— 電動機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 制動器 4— 減速器 5— 聯(lián)軸器 6— 卷筒 7— 底座 8— 支架 （ 2）圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動的卷揚(yáng)機(jī) (圖 14)。 圖 14 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳功的卷場機(jī)簡圖 1— 電動機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 制動器 4— 減速器 5— 開式齒輪傳動 6— 卷筒 （ 3）圓柱齒輪速器齒輪傳動的卷揚(yáng)機(jī)。 采用錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)的卷揚(yáng)機(jī) 此類卷揚(yáng)機(jī)利用錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)本身所具有的制動性能來實現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的制動。由于錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)是靠轉(zhuǎn)子軸向移動來實現(xiàn)制動或松開的，可省略單獨(dú)的制動器，在結(jié)構(gòu)上就要求電動機(jī)與傳動系統(tǒng)間能做軸向相對移動。一般， 軸向移動是通過可移式聯(lián)軸器把電動機(jī)軸的運(yùn)動傳遞到傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)的。由于此類卷揚(yáng)機(jī)的電動機(jī)軸線與卷筒軸線為同軸，故習(xí)慣上把這類卷揚(yáng)機(jī)叫做一字型結(jié)構(gòu)卷揚(yáng)機(jī)。根據(jù)傳動系統(tǒng)的不同，其可分為： （ 1）定軸輪系傳動 這是 1988 年行業(yè)組織的系列設(shè)計中的一種機(jī)型。 （ 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(yáng)機(jī)。 （ 3）接線針輪傳動 由于擺線針輪傳動一級減速的減速比比較大，故采用一級減速即可。這種傳動可把傳動系統(tǒng)放在卷筒里面，可減小卷揚(yáng)機(jī)體積。 （ 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。 （ 5）諧波傳動 此傳動的傳動比大，嚙合齒數(shù)多，所以承載能力大，故其體積、質(zhì)量可更小。但其柔輪的要求較高，生產(chǎn)較為困難。 （ 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。 第二章 起升機(jī)構(gòu)的組成及型式 確定 起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)是使重物作升降運(yùn)動的機(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)卷揚(yáng)機(jī)傳動簡圖確定 此次設(shè)計的電動 5 噸卷揚(yáng)機(jī)是由電動機(jī)、連軸器、制動器、減速器、卷筒、導(dǎo)向滑輪、起升滑輪組、釣鉤等組成（如圖 21）。 圖 21 起升 結(jié)構(gòu) 示意圖 1— 電動機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 減速器 4 — 卷筒 5— 導(dǎo)向滑輪 6— 滑輪組 7— 吊鉤 電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，制動器松開，通過帶制動輪的聯(lián)軸器帶動減速器高速軸，經(jīng)減速器減速后由低速軸帶動卷筒旋轉(zhuǎn)，使鋼絲繩在卷筒上繞進(jìn)或放出，從而使重物起升或下降。電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，依靠制動器將高速軸的制動輪剎住，使懸吊的重物停止在空中。 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，使鋼絲繩順序排列在卷筒上的排繩裝置等。 起升機(jī)構(gòu)的典型傳動型式 在電動機(jī)與卷筒之間通常采用效率較高的起重用標(biāo)準(zhǔn)兩級減速器。要求低速時可采用三級大傳動比減速器。為便于安裝，在電動機(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。前者構(gòu)造簡單并能起緩沖作用，但彈性橡膠圈的使用壽命不長；后者堅固耐用，應(yīng)用最廣。齒輪連軸器的壽命與安裝質(zhì)量有關(guān)，并且需要經(jīng)常潤滑。 一般制動器都安裝在高速軸上，這樣所需要的制動力矩小，相應(yīng)的制動器尺寸小，重量輕。經(jīng)常利用聯(lián)軸器的 一半兼作制動輪。帶制動輪的半體應(yīng)安裝在減速器高速軸上。這樣，即使聯(lián)軸器被損壞，制動器仍可把卷筒制動住，以確保機(jī)構(gòu)的安全。 起升機(jī)構(gòu)的制動器必須采用常閉式的。制動力矩應(yīng)保證有足夠的制動安全系數(shù)。在重要的起升機(jī)構(gòu)中有時設(shè)兩個制動器，而第二個制動器可安裝在減速器高速軸的令一伸出端或裝設(shè)在電動機(jī)的尾部出軸上。 為使機(jī)構(gòu)布置方便并增大補(bǔ)償能力，在電動機(jī)與減速機(jī)之間可用浮動軸連接，浮動軸的兩端為半齒輪連軸器。 卷筒與減速器低速軸之間的連接型式很多。本卷揚(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，形成一個齒輪連軸器傳遞扭矩，并可以補(bǔ)償一定的安裝誤差。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)的潤滑油流出來和外面的灰塵進(jìn)入。這種連接型式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，軸向尺寸小，分組性好，能補(bǔ)償減速器與卷筒軸之間的安裝誤差。如圖（ 22）。 圖