【文章內(nèi)容簡介】 用變頻電機在不同頻率下的兩種電機額定轉(zhuǎn)速，來實現(xiàn)不同工況下的兩種起升速度。因此，對整個起升機構(gòu)而言，只需要選用一套驅(qū)動機構(gòu)和一套卷繞系統(tǒng)。 卷繞系統(tǒng) 起升機構(gòu)的卷繞系統(tǒng)的設(shè)計主要與起升倍率有關(guān)。起升機構(gòu)滑輪組倍率的選定，對起升機構(gòu)的總體尺寸影響較大。倍率增大，則鋼絲繩分支拉力減小，在起升速度不變時，需提高卷筒轉(zhuǎn)速，即減小機構(gòu)傳動比。但倍率過大，會使滑輪組本身體積和重量增大，同時也會降低效率，加速鋼絲繩的磨損。 起重量小時，選用小的倍率，隨著起重量增大，倍率相應提高。倍率增大，起升速度相應減小。 本起升機構(gòu)采用倍率 m＝ 2，鋼絲繩纏繞情況如圖 1 所示。 圖 1 起升鋼絲繩卷繞 起升機構(gòu)布置形式 該起升機構(gòu)由一組驅(qū)動裝置和一組制動裝置（兩套）組成，在卷筒端部裝有卷筒行程開關(guān)和超載限制器。其起升機構(gòu)傳動如圖 2所示。 圖 2 起升機構(gòu)傳動簡圖 卷筒組結(jié)構(gòu)形式 卷筒組是起重機的重要部件之一，它用以收存鋼絲繩，把電機的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)殇摻z繩的直線運動，同時把驅(qū)動裝置的驅(qū)動力傳遞給鋼絲繩。起重機上常用的卷筒組類型有齒輪連接盤式，周邊大齒輪式，短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。 本起升機構(gòu)采用短軸式卷筒組，其結(jié)構(gòu)形式如圖 3 所示。（短軸式卷筒組采用分開的短軸代替整根卷筒長軸，其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整安裝比較方便。） 圖 3 短軸式卷筒組 2起升機構(gòu)設(shè)計計算 鋼絲繩的選型計算 鋼絲繩是廣泛應用于起重機的撓性 構(gòu)件，它具有承載能力大卷繞性好，運動無噪音，極少出現(xiàn)斷裂，工作可靠等優(yōu)點。 1． 鋼絲繩最大靜拉力計算： 因為吊具的選擇與工作時的貨物重有很大關(guān)系，根據(jù)設(shè)計要求以及查表（ 1）得吊具的重量 : t 6 2 %% 10 ???? （ 2—— 1） 表（ 1) 吊具自重與起重量的關(guān)系 該次設(shè)計采用雙聯(lián)滑輪組，鋼絲繩的最大靜拉力為： )1(120z???? ??? m （ 2—— 2） 321z01m a x 12S ???? ?????? m （ 2—— 3） 式中： 1Q —— 貨物起重量； 0Q —— 吊具重量； m—— 滑輪組倍率，為 2； ?? —— 滑輪效率，采用滾動軸承， ??? ，查表（ 2）； z? —— 滑輪組效率，也可以通過查表（ 2）； 321 , ??? ???? —— 導向滑輪效率， ???? ??? ，與工作級別有關(guān)，此次設(shè)計中工作級別為 M5，查表（ 3）和查表（ 4）可得； 表（ 2） 滑輪組效率 表（ 3） 輪繩直徑比系數(shù) 表（ 4） 與 dD?e 有關(guān)的 ?? 值 所以得： )(2 )1(12z20 ??????? ）（??? m 9800)(12S 321z 01m a x Km ?????? ????????? ???? 2． 按安全系數(shù)選擇鋼絲繩直徑； 根據(jù)設(shè)計要求工作級別為 M5，查表（ 5），取鋼絲繩安全系數(shù)為： 5n? ； 破斷拉力： KNnSF ????? 選取鋼絲繩型號： 6X（ 19） 右交 GB1120— 74 其中鋼絲繩的公稱抗拉強度為 15502mmN；鋼絲繩破斷拉力總和? ? KNS ，查草考資料【 1】 P202 可得。 3． 校核安全系數(shù)： 實際安全系數(shù)： max???S S （ 2—— 4） 所以符合要求 。 表（ 5） C 和 n 值 滑輪選型計算 工作滑輪直徑： mm3 5 ????? deD （ 2—— 5） 式中： 0D —— 按鋼絲繩中心計算的滑輪直徑（ mm ）； d—— 鋼絲繩直徑（ mm ）； e—— 輪繩直徑比系數(shù)，與機構(gòu)的工作級別和鋼絲繩的結(jié)構(gòu)有關(guān)，查表（ 3）可得。 此次設(shè)計中采用（瀘州工程塑料廠） MC 尼龍滑輪一般封密性，其構(gòu)造如圖（ 4）所示： 圖（ 4） 尼龍滑輪構(gòu)造 根據(jù)所選鋼絲繩直徑以及查表（ 7）得： 這次設(shè)計取： D=500mm ； mmD 5600 ? 。 表（ 6） MC 尼龍滑輪（一般封密性）系列表 （瀘州工程塑料廠資料） 其滑輪代號為： 50020095。 卷筒設(shè)計的相關(guān)參數(shù) 卷筒的幾何尺寸 1． 卷筒形式：單層雙聯(lián)卷筒，見圖（ 5）： 圖（ 5） 單層雙聯(lián)卷筒 2． 卷筒基本尺寸： 卷筒槽底（名義）直徑 D ： d)1( ??eD （ 2—— 6） 式中： D —— 卷筒名義直徑； d—— 鋼絲繩直徑； e—— 筒繩直 徑比，與工作級別有關(guān)，此次設(shè)計中工作級別要求是 M5，查表（ 8）可得 18e? 。 表（ 7） 筒繩直徑比 e 所以得： mmD 9 )118( ???? 初選 D 為 350mm。 采用標準槽形式，槽的關(guān)系參數(shù)計算如下： 繩槽半徑： 9 . 8 m m~9 . 2 7 5d)~( ??R （ 2—— 7） 所以繩槽半徑?。?mmR ? 。 繩槽節(jié)距： mmmmP ~)4~2(d ??? （ 2—— 8） 所以繩槽節(jié)距?。?mmP 20? 。 卷筒上有螺旋部分長： PZD mHL ???? )( 10m a x0 ? （ 2—— 9） 式中： 0L —— 卷筒上有旋轉(zhuǎn)部分長； maxH —— 最大起升高度； m—— 滑輪組倍率， 2?m ； mmDD 6 5 0d0 ????? —— 卷筒計算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑 ?Z —— 固定鋼繩的安全圈數(shù)，取 21?Z 。 所以得 : mm101020) 228000()(10m a x0 ???? ?????? PZD mHL ? 單層雙聯(lián)卷筒長度： gS LLLLL ????? )(2 210 （ 2—— 10） 式中： SL —— 單層雙聯(lián)卷筒長度； 0L —— 卷筒上油旋轉(zhuǎn)部分的長度； 1L —— 無繩槽卷筒端部尺寸，由結(jié)構(gòu)決定，取 300mm； 2L —— 固定鋼繩所需長度， mmPL 6032 ??? ； gL —— 中間光滑部分長度，根據(jù)鋼繩允許偏角確定，取 100mm。 所以 : mm2 8 4 01 0 0)603 0 01 0 1 0(2)(2 210 ??????????? gS LLLLL 采用鋼卷筒： 所以鋼卷筒壁厚： mmd ??????? 單層雙聯(lián)卷筒可以不設(shè)擋邊，因為鋼絲繩的兩頭固定在卷筒的兩頭。 卷筒鋼絲繩的固定 鋼絲繩端在卷筒上的固定必須安全可靠，便于檢查和更換鋼絲繩。最長用得方法是壓板固定（如圖（ 6）），它結(jié)構(gòu)簡單，檢查拆裝方便。為減少鋼絲繩對固定裝置的作用力，在固定裝置前必須在卷筒上留有 ~3 圈的安全圈。 鋼絲繩壓板已經(jīng)標準化 ，根據(jù)鋼絲繩直徑從參考資料【 1】 P219 中選取，一根鋼絲繩的繩端壓板數(shù)量不少于 3 塊。 圖（ 6） 壓板固定 表（ 9） 鋼絲繩壓板 GB5975— 86 所以選用標準槽壓板：壓板 5GB5975— 86。 卷筒強度計算 卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪切力，其中壓縮應力最大，當 03DLS? 時，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應力不超過壓縮應力的 10%到 15%，只計算壓應力即可，當 03DL? 時，要考慮彎曲應力，對尺寸較大，壁厚較薄的卷筒還需要進行抗壓穩(wěn)定性驗算。 在這次設(shè)計中 03DL? ，所以在驗算壓應力的同時還應驗算由彎曲和扭矩產(chǎn)生的換算應力。 1． 驗算壓應力： 卷筒內(nèi)表面上的最大壓應力計算為： ][m ax21 rPSAA ??? ?? ? （ 2—— 11） 式中： ?? —— 卷筒壁壓應力（ MPa)； 1A —— 應力減少系數(shù)，在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)生徑向變形，使繩圈緊度降低，鋼絲繩拉力減小，一般 1A =； 2A —— 多層卷繞 系數(shù)。多層卷繞時，卷筒外層的繩圈的箍緊力壓縮下層鋼絲繩，使各層繩圈的緊度降低，鋼絲繩拉力減小，筒壁壓應力不與卷繞層數(shù)成正比，按表（ 10）取， 2A =； maxS —— 鋼絲繩最大靜壓力（ N)； ? —— 卷筒壁厚（ mm)； P —— 繩槽節(jié)距（ mm)； r? —— 許用壓應力，對剛卷筒 2][ br ?? ? ， s? 為鋼的屈服極限，查《機械設(shè)計基礎(chǔ)（第四版）》 P82 ， 45 號 調(diào) 制 鋼 的 屈 服 極 限 為 373MPa, 所以 862][ MPbr ?? ?? 。 表（ 8） 多層卷繞系數(shù) 校核： ][a57m a x21 rMPPSAA ??? ???? 所以符合，滿足要求。 2． 驗算彎矩和扭矩產(chǎn)生的換算應力： ）換換 2cm]([ NWM ?? ?? （ 2—— 12） 式中： 換M —— 換算力矩， ）（扭彎換 cm22 ??? NMMM ； （ 2—— 13） 彎M —— 彎矩， )90 90 9092 10284663572 gsm a x cmNLLSM ?????? （彎； （ 2—— 14） 扭M —— 扭矩， cm)2322495m a x ??? NDSM （； (2—— 15） W —— 卷筒斷面抗彎模數(shù)， ）（）內(nèi) 34444 ( )( cmD DDW ?????? ； （ 2—— 16） D —— 卷筒繩槽 底徑（厘米）； 內(nèi)D —— 卷筒內(nèi)徑（厘米）查起《重機械設(shè)計手冊》 P237， 內(nèi)D 為 314mm； ]