【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 形美觀性差，圓形結(jié)構(gòu)不便于安裝、運(yùn)輸，外形的局限性嚴(yán)重阻礙了基型的變化。而國(guó)外的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆，多為方形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既美觀便于安裝、運(yùn)輸，還能很好地適應(yīng)模塊化設(shè)計(jì)，便于基型的組合和變換，大大拓寬了鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的使用范圍。5. 配套電動(dòng)機(jī)：CD1 型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆配套的錐形轉(zhuǎn)子電機(jī)，單速為 4 極，雙速為 1/10 的子母機(jī)，而國(guó)外鋼絲繩電動(dòng)葫蘆電機(jī)采用 2 極電機(jī)，雙速采用雙繞組和變極式，這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、自重輕，有利于降低制造成本。另外，CD1 型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆配套電機(jī)在絕緣等級(jí)和防護(hù)等級(jí)及噪聲方面與國(guó)外葫蘆相比差距仍很大。6. 減速器：CD1 型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆減速器制 造精度和傳動(dòng)效率低，噪聲大，齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)不甚合理，特別反映在有效提高承載能力和各級(jí)齒輪與齒輪副之間的強(qiáng)度均等方面。7. 安全保護(hù)措施：CD1 型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆只有上、下限位保護(hù)，超載保護(hù)。而國(guó)外鋼絲繩電動(dòng)葫蘆除有上述保護(hù)功能，還具有錯(cuò)相、缺相、過熱、多制動(dòng)系統(tǒng)保護(hù)等。8. 電氣控制：CD1 型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆電控箱外觀協(xié)調(diào)性差，電氣元件的使用壽命較低，故障率高。9. 零部件設(shè)計(jì)：CD1 型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的吊鉤、電動(dòng)小車裝置等關(guān)鍵零部件，成組設(shè)計(jì)及互換性較差，且結(jié)構(gòu)較笨重。 國(guó)內(nèi)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆發(fā)展方向1. 系列設(shè)計(jì)合理化: 推薦參數(shù)：起重量從 ，起升高度 663m，利用較少的基型覆蓋整個(gè)系列。起升速度多樣化推薦值：?jiǎn)嗡?m/min、10m/min；雙速 1/1/1/4 速比變化。雙速方案應(yīng)考慮子母機(jī)、雙繞組及變極式，或采用變頻無極調(diào)速技術(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)參考 GB38111983《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》工作級(jí)別劃分，將工作級(jí)別覆蓋范圍擴(kuò)充到 M3M6。2. 結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能滿足多種工況如：低凈空、雙吊點(diǎn)等多種安裝固定方式；可遙控操縱、絕緣型、防腐防潮、耐高溫高熱、防爆等多種功能的產(chǎn)品。3. 外形設(shè)計(jì)改變傳統(tǒng)的圓形設(shè)計(jì)，采用方形結(jié)構(gòu)形式，模塊化設(shè)計(jì)，增加零部件的通用性: 布置方式由原來的電機(jī)一中間軸一減速器一卷筒的形式，改為電機(jī)一減速器一卷筒的布置方式，既有利于有效地提高鋼絲繩電動(dòng)葫蘆起升高度，又避免高速軸長(zhǎng)軸傳動(dòng)，可提高運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性，降低制造成本。增加滑輪倍率范圍，提高單機(jī)使用范圍。4. 采用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度鋼絲繩：按 GB3811—1983 標(biāo)準(zhǔn)要求，在滿足抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)的前提下，盡可能減小鋼絲繩直徑，采用相適應(yīng)的卷筒直徑與鋼絲繩直徑之比及滑輪直徑與鋼絲繩直徑之比，以利于縮小整機(jī)結(jié)構(gòu)和自重。5. 優(yōu)化齒輪設(shè)計(jì)提高齒輪的承載能力：齒輪可采用 40Cr 或42CrMn、40MnB 材質(zhì)，調(diào)質(zhì)和表面淬火處理或氮化，原采用的 20CrMnTi 或20MnTiB 材質(zhì)雖然在齒輪的抗彎強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度方面較理想，但是受國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)加工水平影響，齒輪加工精度低，滲碳淬火熱處理變形量難控制，后序又無磨齒工藝，難免存在齒輪噪聲大、效率低等缺點(diǎn)。新材質(zhì)及熱處理方法已在國(guó)內(nèi)許多廠家推廣。此外，采用硬齒面與中硬齒面配對(duì)嚙合的齒輪副，高速級(jí)齒輪采用剃齒工藝，齒輪螺旋角選在 12 度左右，這些都是提高齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的有效途徑。齒輪傳動(dòng)箱體、箱蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于噪聲的吸收與減振，傳動(dòng)軸承應(yīng)提高精度等級(jí)。6. 電機(jī)采用 6 極錐形轉(zhuǎn)子電機(jī)以適用各種不同工：電機(jī)絕緣等級(jí)應(yīng)提高至 F 級(jí)和 11 級(jí)，防護(hù)等級(jí)提高至 IP54；電機(jī)設(shè)置過熱保護(hù)元件；電機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮有效提高有用功率，降壓能力和起、制動(dòng)能力；提高電機(jī)設(shè)計(jì)溫升，充分發(fā)揮電機(jī)的潛能；電機(jī)的降噪除了在設(shè)計(jì)、加工、制造精度上要提高外，還應(yīng)從設(shè)計(jì)上考慮降低電磁噪聲和風(fēng)道渦流噪聲的措施。電機(jī)的設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循工作級(jí)別劃分原則，提高單機(jī)使用用途。7. 增加電氣保護(hù)措施：除上下限位保護(hù)外，還應(yīng)增加超載保護(hù)(個(gè)別情況下考慮欠載保護(hù)) ；錯(cuò)相、缺相、失壓保護(hù)；吊鉤防脫繩保護(hù)。開發(fā)多制動(dòng)功能機(jī)型如：雙制動(dòng)( 電機(jī)錐形制動(dòng)輪制動(dòng)+高速軸上補(bǔ)償制動(dòng))；三制動(dòng)(錐形制動(dòng)輪制動(dòng)+ 高速軸上補(bǔ)償制動(dòng)+ 卷筒上安全閘 )。根據(jù)用戶需要增加起升高度、負(fù)載數(shù)字顯示功能。8. 高耐磨、高強(qiáng)度導(dǎo)繩器材料及導(dǎo)繩器導(dǎo)繩性能一直是國(guó)內(nèi)許多生產(chǎn)電動(dòng)葫蘆的企業(yè)探討的課題，目前，國(guó)內(nèi)已掌握了一部分成功經(jīng)驗(yàn)。9. 其他零部件如吊鉤、小車等設(shè)計(jì)要考慮成組性和通用性。10. 提高配套件如鋼絲繩、軸承等標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量。11. 提高接觸器、變壓器等電控元件的機(jī)械壽命和電壽命，電控箱的外形設(shè)計(jì)應(yīng)考慮與葫蘆塞體的協(xié)調(diào)。12. 注重整機(jī)的油漆，包裝等外觀品質(zhì)。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容本課題將首先分析目前國(guó)內(nèi)外起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與電動(dòng)葫蘆的特點(diǎn)，針對(duì)10 噸電動(dòng)葫蘆減速器原方案進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，完成改進(jìn)后進(jìn)行電動(dòng)葫蘆變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。根據(jù)以上思想，畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成工作如下：1. 通過調(diào)研了解國(guó)內(nèi)外電動(dòng)葫蘆的發(fā)展現(xiàn)狀以及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；2. 分析比較各種傳動(dòng)方案的利弊，根據(jù)改進(jìn)的思想，最終選定環(huán)錐行星無級(jí)變速器的傳動(dòng)方案。3. 參考上屆同學(xué)的電動(dòng)葫蘆原方案進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)修改，并在其基礎(chǔ)上提出改進(jìn)。具體修改和增加如：4. 完成畢業(yè)論文。2 傳動(dòng)方案的擬訂 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)是一種最常用的機(jī)械傳動(dòng)方式具有可靠性好、傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，但目前所具有的各種形式的齒輪傳動(dòng)而言，傳動(dòng)比相對(duì)固定，無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化和在任意傳動(dòng)位置下的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 機(jī)械無級(jí)變速機(jī)械無級(jí)變速器有摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式和脈動(dòng)式四大類，約 30 多種結(jié)構(gòu)型式。(1)摩擦式無級(jí)變速器摩擦式無級(jí)變速器是指利用主、從動(dòng)剛性元件(或通過中間元件)在接觸處產(chǎn)生的摩擦力和潤(rùn)滑油膜牽引力進(jìn)行傳動(dòng)，并可通過改變其接觸處的工作半徑進(jìn)行無級(jí)變速的一種變速器。摩擦式無級(jí)變速器由三部分組成：傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的摩擦變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；保證產(chǎn)生摩擦力所需的加壓裝置；實(shí)現(xiàn)變速的調(diào)速機(jī)構(gòu)。它具有各種不同的結(jié)構(gòu)類型，一般可分為：①直接傳動(dòng)式，即主、從動(dòng)摩擦元件直接接觸傳動(dòng)；②中間元件式，即主、從動(dòng)元件通過中間元件進(jìn)行傳動(dòng)；③行星傳動(dòng)式，即中間元件作行星運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣或已形成系列進(jìn)行生產(chǎn)的主要有：錐盤環(huán)盤式(干式、濕式)、多盤式(Beier 型、轉(zhuǎn)環(huán)直動(dòng)式、鋼球錐輪式、菱錐式、行星錐盤式(DISC 型)和行星環(huán)錐式(RX 型)無級(jí)變速器等。(2)鏈?zhǔn)綗o級(jí)變速器鏈?zhǔn)綗o級(jí)變速器是一種利用鏈輪和鋼質(zhì)撓性鏈條作為傳動(dòng)元件來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械變速裝置。它屬于開發(fā)較早應(yīng)用較多的一種通用型變速器。鏈?zhǔn)綗o級(jí)變速器由鏈輪和鏈條構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)和鏈條張緊加壓機(jī)構(gòu)三部分組成。它是通過主、從動(dòng)鏈輪的兩對(duì)錐盤的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。按鏈條結(jié)構(gòu)形式可分為以下幾類：滑片鏈無級(jí)變速器、滾柱鏈無級(jí)變速器、套環(huán)鏈無級(jí)變速器、擺銷鏈無級(jí)變速器等幾種。前兩種變速器發(fā)展比較成熟，應(yīng)用廣泛，后兩種變速器體現(xiàn)了鏈?zhǔn)綗o級(jí)變速器的發(fā)展方向。(3)帶式無級(jí)變速器它與鏈?zhǔn)阶兯倨飨嗨?，其變速傳?dòng)機(jī)構(gòu)是由作為主、從動(dòng)帶輪的兩對(duì)錐盤及張緊在其上的傳動(dòng)帶組成。其工作原理是利用傳動(dòng)帶左右兩側(cè)面與錐盤接觸所產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，并通過改變兩錐盤的軸向距離以調(diào)整它們與傳動(dòng)帶的接觸位置和工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。它由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械無級(jí)變速器中可以說是應(yīng)用最廣的一種!帶式無級(jí)變速器根據(jù)傳動(dòng)帶的形狀不同：可分為平帶無級(jí)變速器和 V 帶無級(jí)變速器兩種類型。（4）脈動(dòng)式無級(jí)變速器變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由 3～5 相連桿機(jī)構(gòu)組成，或者是連桿與凸輪和齒輪等機(jī)構(gòu)的組合，其工作原理和連桿機(jī)構(gòu)相同，但需配置輸出機(jī)構(gòu)。脈動(dòng)式無級(jí)變速器也是由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、輸出機(jī)構(gòu)和調(diào)速機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成的! 。與摩擦式無級(jí)變速器相比，由于其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用幾何封閉的低副機(jī)構(gòu)，故具有工作可靠，承載能力高、變速性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，此外還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、制造方便和成本較低等優(yōu)點(diǎn)。由上分析可知，機(jī)械式無級(jí)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，維修方便，傳動(dòng)效率高，適應(yīng)性強(qiáng)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，傳動(dòng)比好，工作特性可以是恒功率的，也可以是恒轉(zhuǎn)矩的，適用于條件惡劣的應(yīng)用工況?？梢詫?shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化和在任意傳動(dòng)位置下的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，而且向自動(dòng)化、智能化、集成化和信息化發(fā)展的趨勢(shì)。 擬訂傳動(dòng)方案根據(jù)電動(dòng)葫蘆短期間歇工作方式的特點(diǎn)，以及改進(jìn)思想要求的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，減速器傳動(dòng)比大，實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化和在任意傳動(dòng)位置下的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)。據(jù)[5] P5 表 14 中的各傳動(dòng)類型的工作特點(diǎn)可知，環(huán)錐行星無級(jí)變速器傳動(dòng)形式較適于短期間斷的工作方式，并且結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化和在任意傳動(dòng)位置下的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)。其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下所示：圖 環(huán)錐行星無級(jí)變速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖3 設(shè)計(jì)計(jì)算 鋼絲繩的選擇計(jì)算本改進(jìn)設(shè)計(jì)的電動(dòng)葫蘆的參數(shù)如下：起重量 Q=10t，起升高度 H=18m，起升速度 v=7m/min，工作級(jí)別為A5。參照新鄉(xiāng)起重機(jī)同等起重噸位的電葫蘆，選用雙聯(lián)滑輪組方案，其滑輪組倍率 m=i/2=2,其示意圖如下：圖 51 雙聯(lián)滑輪組為減少卷筒軸向尺寸和電動(dòng)葫蘆的長(zhǎng)度而采用多層卷繞，并且在卷筒上開深螺旋槽以使各層鋼絲繩在卷筒上都排列整齊。 鋼絲繩類型的選擇參照[3] P33 表 21，當(dāng)起升用多層卷繞時(shí)，選擇型號(hào)如 619W+1WR 的鋼絲繩（即鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式為 6 股，每股 19 絲瓦林吞式金屬絲芯） 鋼絲繩直徑的計(jì)算參照[3] P37 式(24)估算法確定鋼絲繩直徑： (1)2max10Sd?式中： 鋼絲繩最大工作靜拉力（KN）ax d 鋼絲繩直徑（cm）其中，??0max12hQGS????A (2)式中： 起重量（KN） ， 0 吊具自重（KN ） ，m 滑輪組倍率h? 滑輪組效率， 12?導(dǎo)向滑輪組效率查[2] P90 表 85 取 0G=%Q；查[2] P79 表 84 可知，當(dāng) m=2 時(shí)，雙聯(lián)滑輪組效率 h?=，且由于本設(shè)計(jì)不采用導(dǎo)向滑輪，故， 12??A =1。由此計(jì)算得 ???????故，解得 d≈=故，取鋼絲繩直徑 d=16mm 鋼絲繩型號(hào)的選擇16NAT6(9+9+1)W+IWR1670ZS150 GB 891888 即，鋼絲繩直徑為 16mm，表面狀態(tài)為光面鋼絲，結(jié)構(gòu)形式為 6 股，每股19（9+9+1）絲鋼絲，粗細(xì)型，金屬絲芯，鋼絲工程抗拉強(qiáng)度為 1670 ，2/Nm捻向?yàn)橛医换ツ恚摻z最小破段拉力為 150kN。 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核卷筒的作用是在起升機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩，把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并把原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樗枰闹本€運(yùn)動(dòng)。本卷筒采用多層卷繞方式，且為了使鋼絲繩不發(fā)生脫槽以及排列整齊，在其上開有深螺旋槽。采用鑄造的加工方法制造各卷筒組件，然后用螺釘聯(lián)結(jié)起來。 卷筒直徑的計(jì)算根據(jù)