【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第三章傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算 手動(dòng)絞車是以人力做動(dòng)力，但對(duì)于起重量大的起重機(jī)械，人的力量是有限的，且效率 很低，于是就出現(xiàn)了機(jī)動(dòng)絞車，它的動(dòng)力一般是電動(dòng)機(jī)。要設(shè)計(jì)這種機(jī)動(dòng)絞車，就要知道 工作機(jī)構(gòu)在提升最大重量時(shí)所需要的功率，并由此選擇電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置。 計(jì)算卷筒的功率 卷 N =PV 式中 P——— 卷筒鋼絲繩的拉力，此例為 最大 P =3910N； u——— 卷筒鋼絲繩的線速度，此例為吊鉤運(yùn)動(dòng)速度的 2 倍 u=046 米 /秒。 則 卷 N =3910180。= 計(jì)算卷筒的轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 電動(dòng)機(jī)是已經(jīng)系列化了的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)中，主要根據(jù)所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率、工 作條件及經(jīng)濟(jì)要求，從產(chǎn)品目錄中選擇其類型、結(jié)構(gòu)形式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速、并確定 其型號(hào)。 因?yàn)槿嘟涣鳟惒诫妱?dòng)機(jī)（特別是鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià) 格便宜和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用廣泛。尤其在中小功率，無須調(diào)速而又長期帶動(dòng)穩(wěn)定 或變動(dòng)載荷的設(shè)備中用得較多。 在選擇電動(dòng)機(jī)的類型時(shí)，主要考慮的是：靜載荷或慣性載荷的大小，工作機(jī)械長期連續(xù)工作還是重復(fù)短時(shí)工作，工作環(huán)境是否多灰塵或水土飛濺等方面。 對(duì)于一般用途，無特殊要求的工作機(jī)械（如機(jī)床，鼓風(fēng)機(jī)，水泵等）通常選用 J2 或 JO2 型電動(dòng)機(jī)。對(duì)于灰塵較多或水土飛濺的地方（如磨粉機(jī)，碾米機(jī)，農(nóng)用機(jī)械，礦山機(jī) 械等）則必須選用 JO2 型封閉自冷式電動(dòng)機(jī)。 對(duì)于起動(dòng)載荷或慣性載荷較大的機(jī)械（如連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，壓縮機(jī)，錘擊機(jī)，柱塞式泵 等），則宜選用 JO3 或 JO2 型電動(dòng)機(jī)。 對(duì)于各種型式的起重機(jī)，牽引機(jī)和冶金機(jī)械設(shè)備等， 必須選用 JZ， JZR 型起重及冶金 用三相異步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 同一功率的異步電動(dòng)機(jī)有每分鐘轉(zhuǎn)速為 3000， 1500， 1000， 750 的幾種。當(dāng)工作機(jī)械 （如鼓風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)等）轉(zhuǎn)速較高時(shí)，一般選用同步轉(zhuǎn)速為 3000 轉(zhuǎn) /分的電動(dòng)機(jī)較為經(jīng)濟(jì)。 如果工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速太低（即傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比太大），將導(dǎo)致傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)復(fù)雜，價(jià) 格較高，所以需要全面考慮。 在一般機(jī)械中 1500 和 1000 轉(zhuǎn) /分的電動(dòng)機(jī)用得最多。它們適應(yīng)性大，供應(yīng)普遍。同步 轉(zhuǎn)速為 750 轉(zhuǎn) /分的電動(dòng)機(jī)，只有要求低轉(zhuǎn)速，在功率較大，起動(dòng)次數(shù)頻繁等情況下才使 用。 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 從類型來講，此例宜選用 JZ 型三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@類電動(dòng)機(jī)具有較 高的機(jī)械強(qiáng) 度及過載能力，能承受經(jīng)常的機(jī)械沖擊及振動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，過載能力大，適用于經(jīng)?？? 速起動(dòng)及機(jī)械制動(dòng)的場(chǎng)合；從轉(zhuǎn)速來講，為了使傳動(dòng)裝置不至于太復(fù)雜，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不 宜太高；從功率來講，若考慮機(jī)械傳動(dòng)的總效率在 h = 總 左右，則所需要電動(dòng)機(jī)的功率 為 i = 總 。根據(jù)以上分析，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，選擇 JZ116 型電動(dòng)機(jī)，其額定功 率N 電 = 千瓦，滿載轉(zhuǎn)速 n 電 =837 轉(zhuǎn) /分。 據(jù)以上選擇所得的電動(dòng)機(jī)型號(hào)查得相應(yīng)的機(jī)座型號(hào)，從而可得相關(guān)的安裝尺寸和電動(dòng) 機(jī)的尺寸參數(shù)，電動(dòng)機(jī)選用 B3 式的機(jī)座，型號(hào)為 JZ116，相關(guān)尺寸參數(shù)如下： A=190， B=140， C=70， D=28， E=60， F=8， G=24， H=112， K=12， AB=245，AC=230， AD=190， HD=265， L=400，單位為 mm。 圖 電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸 確定傳動(dòng)方案，畫出傳動(dòng)示意圖 為了獲得 i = 總 的降速比，可以采用標(biāo)準(zhǔn)的兩級(jí)圓柱齒輪減速器，按冶金工業(yè)出版 社出版的《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版中冊(cè)表 1725 查得，比較接近的只有名義傳動(dòng)比為 20，減速器高速軸許用功率 1 N = 千瓦，總中心距為 250 毫米，屬于重型減速器。其標(biāo) 記為： 畫出傳動(dòng)示意圖得到第一個(gè)傳動(dòng)方案，由于減速器的實(shí)際傳動(dòng)比為 ，比要求的 偏大，但又找不到其它更合適的減速器，因此決定自行設(shè)計(jì)一個(gè)傳動(dòng)裝置的方案，由帶傳 動(dòng)和開式齒輪傳動(dòng)組成，其傳動(dòng)示意圖如圖 所示。 分配傳動(dòng)比 根據(jù)冶金工業(yè)出版社出版的《機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué)入門》表 192 推薦的各類傳動(dòng)機(jī)構(gòu)單級(jí) 傳動(dòng)比的范圍，可將總傳動(dòng)比 i 總 = 分配為 i 帶 =4， i 齒 = 或 i 帶 =， i 齒 =，使齒輪 的傳動(dòng)比稍大于帶輪的傳動(dòng)比，這樣可經(jīng)濟(jì)一些。一對(duì)嚙合齒輪的傳動(dòng)比最好不是整數(shù)，這樣有利齒輪均勻磨損。同時(shí)考慮到要增加小 帶輪的包角，最后決定采用第二組傳動(dòng)比。 傳動(dòng)示意圖 計(jì)算效率、驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的功率 推薦的各類傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率和其它資料，可以得到： 則 因此 這說明前面所選的電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的。 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 則 各軸的轉(zhuǎn)速為； 各軸的功率為； 因此能保證正常工作。 各軸的轉(zhuǎn)矩為； 吊車在起重時(shí)，卷筒的受力情況如圖 所示，在鋼絲繩最大拉力 P的作用下產(chǎn)生的最打轉(zhuǎn)矩為； 方向?yàn)轫槙r(shí)針。 但是吊車要提升重物，卷筒應(yīng)該逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)才行。因此必須使小齒輪給大齒輪施加一 個(gè)作用力 F，使大齒輪產(chǎn)生逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩，并且還要使 M 扭大齒 輪 大于 M 扭卷 ，才能提升 起重物。而這個(gè) F 力是由電動(dòng)機(jī)的額定功率N 電 = 千瓦傳遞來的，即電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩 卷筒軸轉(zhuǎn)矩 計(jì)算結(jié)果表明， M 扭大齒輪 大于 M 扭卷 ，能夠使卷筒得到逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到提升起的目的。 現(xiàn)將以上計(jì)算 所得數(shù)值列于下表，以備后面進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算時(shí)使用。 制動(dòng)器的選擇 此吊車是靠電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)提升和卸下重物的。考慮到工作中的必要停止，應(yīng) 設(shè)有一個(gè)制動(dòng)裝置（包括制動(dòng)器及其附件）。制動(dòng)裝置是用來對(duì)運(yùn)動(dòng)著的軸產(chǎn)生阻力矩， 并使軸很快地減速或停止轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。 制動(dòng)器的選擇是根據(jù)吊車提升最大重物時(shí)的制動(dòng)力矩要大于軸上的最大轉(zhuǎn)矩的原則 進(jìn)行的。即 表 制動(dòng)安全系數(shù) 那么被制動(dòng)的軸要選哪一根好呢？本例中有三根軸，可有三個(gè)不同的方案。它們的優(yōu) 缺點(diǎn)比較，見表 通過表 三種方案分析，決定采用第三種方案，即以小齒輪軸作為被制動(dòng)的軸，此 軸的轉(zhuǎn)矩表 可以知道 M 小齒輪等于 ，其制動(dòng)力矩為： 按冶金工業(yè)出版社出版的《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版中冊(cè)表 2444 查得，可選用電 磁閘瓦制動(dòng)器 JWZ— 200。其產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，當(dāng)負(fù)荷持續(xù)率為 JC=25%時(shí)，為 M 制 =， 正好大于 ，完全能夠達(dá)到制動(dòng)的目的。這個(gè)制動(dòng)器的標(biāo)記為： JWZ200 制動(dòng)器 ZB11262。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 帶傳動(dòng) 已知帶所傳遞的名義功率 N 電 = 千瓦，參考冶金工業(yè)出版社出版的《機(jī)械設(shè)計(jì)自學(xué) 入門》表 74，其具體計(jì)算步驟如下： 選取工作情況系數(shù) K 工 =，則計(jì)算功率為： 表 方案比較 序 號(hào) 方 案 優(yōu) 缺 點(diǎn) 1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，制動(dòng) 力矩也小，可選用小型電磁閘瓦制 動(dòng)器，制動(dòng)輪能和小帶輪做成一體， 但缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)軸懸重較大，更主 要的是制動(dòng)輪表面線速度較高，在 制動(dòng)過程中發(fā)熱嚴(yán)重，會(huì)降低制動(dòng) 輪帶面的摩擦系數(shù)，影響制動(dòng)輪的 壽命。 2 卷筒軸轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩大， 制動(dòng)力矩也大，高達(dá) M 制≥ 4484≥6726 公斤厘米，要 選用較大的電磁閘瓦制動(dòng)器， 所需 的制動(dòng)輪直徑（ 400 毫米）和寬度 （ 190 毫米）也都較大，裝配時(shí)受到 相鄰兩軸空間位置的限制，結(jié)構(gòu)上 可能無法實(shí)現(xiàn)。 3 小齒輪軸轉(zhuǎn)速介于上面兩 者之間，位置也足夠，且布置 均勻，結(jié)構(gòu)緊湊。 三角膠帶計(jì)算長度為 選取 A型帶相近的計(jì)算長度 L 計(jì) =2533 毫米，其內(nèi)周長 L 內(nèi) =2500 毫米； 實(shí)際中心距 a 應(yīng)為： 驗(yàn)算小帶輪包角