【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。電控齒輪換檔 (采用延時(shí)繼電器 )，起吊位置精確，運(yùn)動(dòng)緩和，傳動(dòng)件在油池里工作，停車(chē)緩慢，避免磨損電磁剎車(chē)。 RCS 型卷?yè)P(yáng)機(jī)可五檔變速，三個(gè)低速檔和兩個(gè)高速檔。由兩個(gè)獨(dú)立的裝有電磁剎車(chē)系統(tǒng)的提升電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直齒減速器，用錐齒輪帶動(dòng)卷筒。 其他國(guó)家，如俄羅斯、英國(guó)、瑞典、加拿大、德國(guó)等業(yè)都生產(chǎn)著不同用途的各種型號(hào)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。 （四） 國(guó)外卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1．大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了 60t 卷?yè)P(yáng)機(jī)，日本生產(chǎn)了 32t、 50t、60t 液壓和氣動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，美國(guó)生產(chǎn)了 136t 和 270t 卷?yè)P(yáng)機(jī)。 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)。對(duì)大型卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對(duì)安全可靠。 3． 發(fā)展手提式卷?yè)P(yáng)機(jī) 為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國(guó)外大力發(fā)展小型手提式卷?yè)P(yáng)機(jī)，如以汽車(chē)蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷?yè)P(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(dòng)力源裝置的卷?yè)P(yáng)機(jī) 歐美國(guó)家非常重視發(fā)展借助汽車(chē)和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)。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。 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 45 頁(yè) 第二章 卷?yè)P(yáng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)概述 電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)方案討論 電控此類(lèi)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)。物料的提升或下降由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí) 現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單方便 【 5】 。其制動(dòng)型式主要有電磁鐵制動(dòng)器和錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)兩類(lèi)，下面就這兩種制動(dòng)型式卷?yè)P(yáng)機(jī)的常見(jiàn)類(lèi)型作介紹。此類(lèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)大多是單卷筒的。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬定以下兩種方案： 方案一： 圓柱齒輪減速器 加開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 的卷?yè)P(yáng)機(jī)如圖 。 圖 圓柱齒輪減速器加開(kāi)式齒輪傳功的卷場(chǎng)機(jī)簡(jiǎn)圖 1— 電動(dòng)機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 制動(dòng)器 4— 減速器 5— 開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 6— 卷筒 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 45 頁(yè) 方案二：蝸桿減速器加開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)如圖 圖 蝸桿減速器加開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)簡(jiǎn)圖 1— 電動(dòng)機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 制動(dòng)器 4— 蝸桿減速器 5— 開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 6— 卷筒 方案對(duì)比 方案一：此方案由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、圓柱齒輪減速器、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)、卷筒等構(gòu)件組成。該方案采用的圓柱齒輪減速器具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率較高，傳動(dòng)較為平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。此種減速器不適應(yīng)高速 重載的工況要求，而且直齒圓柱齒輪占據(jù)空間較大。 方案二：此方案由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、 蝸桿減速器、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)、卷筒等構(gòu)件組成。該方案采用蝸桿齒輪減速器 傳動(dòng)效率低，空間布置困難，占用空間大。 兩種方案的差別在于減速器的選擇。而減速器的 選擇差別導(dǎo)致了卷?yè)P(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的差別。在空間布置上，圓柱齒輪減速器更適用于本設(shè)計(jì)。同時(shí)，圓柱齒輪傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)適用于卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作環(huán)境。 綜上所述，本設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)采用圓柱齒輪減速器加開(kāi)式齒輪的卷?yè)P(yáng)機(jī)。 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 45 頁(yè) 卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別與類(lèi)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 【 6】 。 利用等級(jí) 利用等級(jí) 是表示卷?yè)P(yáng)機(jī)使用的頻繁程度，以其在設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)應(yīng)總工作循環(huán)次數(shù) Nt 表征。 而一個(gè)工作循環(huán)是指從一個(gè)載荷準(zhǔn)備提拉時(shí)開(kāi)始到下一個(gè)載荷準(zhǔn)備提拉時(shí)為止的全過(guò)程。 卷?yè)P(yáng)機(jī)的壽命一般不少于 5 年，在這個(gè)期間內(nèi)依據(jù)工作頻繁程度的不同，總工作循環(huán) Nt 可分為 8 個(gè)利用等級(jí)，見(jiàn)表 21 表 21 卷?yè)P(yáng)機(jī)利用等級(jí) 利用等級(jí) 總工作循環(huán)數(shù) Nt 說(shuō)明 U0 104 不經(jīng)常使用 U1 104 U2 104 U3 105 U4 105 經(jīng)常地輕閑地使用 U5 5 105 經(jīng)常地中等使用 U6 1 106 有時(shí)頻繁地使用 U7 2 106 頻繁地使用 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)的使用情況確定利用等級(jí)為 U7。 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) 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 45 頁(yè) 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) 【 9】 。 載荷譜系數(shù) Kf 可用下式計(jì)算： Kf ＝∑???????? ???????? meiti FFNn (21) 式中 Kf —— 載荷譜系數(shù)； ni —— 在鋼絲繩拉力 Fi 作用下的工作循環(huán)次數(shù)， ni ＝ n1 ， n2 nn ； Nt —— 總的工作循環(huán)次數(shù)， Nt ＝∑ ni ＝ n1 ＋ n2 ＋ nn ； Fi —— 鋼絲繩承受的第 i 個(gè)拉力， Fi ＝ F1 ， F2 ， Fn （ N）； Fe —— 鋼絲繩承受的額定拉力（ N）； 卷?yè)P(yáng)機(jī)的載荷狀態(tài)可根據(jù)鋼絲繩承受的拉力（載荷）大小和頻繁程度，按名義載荷譜系數(shù) Kf 分為四級(jí)，見(jiàn)表 22。 表 22 載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài) 名義載 荷譜系數(shù) Kf 當(dāng)量拉力系數(shù) Kd 說(shuō)明 Q1（輕） Kd ≤ 通常承受 1/3 的額定拉力，很少承受額定拉力時(shí)使用 Q2（中） ＜ Kd ≤ 通常承受（ 1/3～ 2/3）的額定拉力，有時(shí)承受額定拉力時(shí)使用 Q3（重） ＜ Kd≤ 通常承受 2/3以上的額定拉力，較多承受額定拉力時(shí)使用 Q4 （特重） ＜ Kd ≤1 頻繁地承受拉力或者額定拉力相近時(shí)使用 如果鋼絲繩在拉力 Fi 作用下的時(shí)間為 ti ,可以得出當(dāng)量拉力系數(shù) Kd ，按公式21 計(jì)算。 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 45 頁(yè) Kd ＝mninnii tttt tFtFtFtF ?????????? ???????????2133232131 (21) 式中 Kd —— 當(dāng)量拉力系數(shù)； ti —— Fi 作用下的時(shí)間； ti ＝ t1 ， t2 ， tn 根據(jù)載荷譜系數(shù)的分級(jí)可以得出相應(yīng)的當(dāng)量拉力系數(shù) Kd 。 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 ＝ 。 起升機(jī)構(gòu)的組成及型式 起升機(jī)構(gòu)的組成 起升機(jī)構(gòu)是使重物作升降運(yùn)動(dòng)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)。此次設(shè)計(jì)的電動(dòng) 5 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)、連軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒、導(dǎo)向滑輪、起升滑輪組、釣鉤等組成，其各方面的機(jī)構(gòu)分布可以參考如下圖 所示。 圖 起升機(jī)構(gòu)示意圖 1— 電動(dòng)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(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，制動(dòng)器松開(kāi)，通過(guò)帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器高速軸，經(jīng)減速器減速后由低速軸帶動(dòng)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(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， 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 45 頁(yè) 使懸吊的重物停止在空中 【 10】 。 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(shí)，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(dòng)型式 在電動(dòng)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(jí)減速器。要求低速時(shí)可采用三級(jí)大傳動(dòng)比減速器。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(xiāo)連軸器或齒輪連軸器。前者構(gòu)造簡(jiǎn)單并能起緩沖作用，但彈性橡膠圈的使用壽命不長(zhǎng)；后者堅(jiān)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(rùn)滑。 一般制動(dòng)器都安裝在高速軸上，這樣所需要的制動(dòng)力矩小，相應(yīng)的制動(dòng)器尺寸小，重量輕。經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一半兼作制動(dòng)輪。帶制動(dòng)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(dòng)器仍可把卷筒制動(dòng)住，以確保機(jī)構(gòu)的安全。 起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須采用常閉式 的。制動(dòng)力矩應(yīng)保證有足夠的制動(dòng)安全系數(shù)。在重要的起升機(jī)構(gòu)中有時(shí)設(shè)兩個(gè)制動(dòng)器，而第二個(gè)制動(dòng)器可安裝在減速器高速軸的另一伸出端或裝設(shè)在電動(dòng)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(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間可用浮動(dòng)軸連接，浮動(dòng)軸的兩端為半齒輪連軸器。 由于卷筒與減速器低速軸之間的連接型式很多。本卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒與低速軸的連接為帶齒輪接盤(pán)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(pán)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。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(rùn)滑油流出來(lái)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。如下圖 。 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 用齒輪接盤(pán)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。但在起升高度較大時(shí)，往往用增大卷筒直徑的方法以減小其長(zhǎng)度。 滑輪組型式（單聯(lián)或雙聯(lián)）和它的倍率對(duì)起升機(jī)構(gòu)的尺寸也有很大的影響。在橋式起重機(jī)中采用雙聯(lián)滑輪組 ，一方面使卷筒兩支撐上的受力不變，也就是使運(yùn)行小車(chē)兩邊的軌道輪壓不變，這對(duì)橋架和小車(chē)車(chē)架受力是有利的；另一方面是使重物在起升過(guò)程中不作橫向移動(dòng)。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 噸橋式起重機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，因此選用雙聯(lián)滑輪組。 滑輪組的倍率的確定對(duì)鋼絲繩的拉力、卷筒直徑與長(zhǎng)度、減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比以及機(jī)構(gòu)的總體尺寸有很大的影響。大起重量采用較大的倍率，可避免采用過(guò)粗的鋼絲繩。有時(shí)在采用較大的滑輪組倍率的同時(shí) 相應(yīng)的降低了起升速度的方式來(lái)提高起重量，可以使起升機(jī)構(gòu)達(dá)到通用性，即將同一起升機(jī)構(gòu)用于不同的起重量，這是在系列設(shè)計(jì)時(shí)常采用的方法。 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。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)零部件需進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 45 頁(yè) 第三章 主體零件的設(shè)計(jì) 鋼絲繩的分類(lèi)和選型 卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩升降、牽引重物，工作時(shí)鋼絲繩所受應(yīng)力十分復(fù)雜，加之對(duì)外界影響因素比較敏感，一旦失效，后果十分嚴(yán)重，因此，應(yīng)特別重視鋼 絲繩的合理選擇與使用 【 11】 。 鋼絲繩的種類(lèi)和構(gòu)造 鋼絲繩的種類(lèi)．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。其特點(diǎn)是接觸應(yīng)力高．表面粗糙，鋼絲易折斷，使用壽命低。但制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。在實(shí)際中常發(fā)現(xiàn)這種鋼絲繩在受拉、尤其是受彎時(shí)由于鋼絲間的點(diǎn)接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生嚴(yán)重壓痕，由此導(dǎo)致鋼絲疲勞斷裂而使鋼絲繩過(guò)早報(bào)廢。 （ 2）線(xiàn)接觸鋼絲繩 線(xiàn)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