【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 劃分為： A1 ， A2 ， A3 ， A4 ， A5 ， A6 ， A7 ， A8 ，八個(gè)工作級(jí)別。 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 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 表 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)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)。 載荷譜系數(shù) Kf 可用下式計(jì)算： Kf ＝∑???????? ???????? meiti FFNn 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）； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 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 。 表 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 計(jì)算。 Kd ＝mninnii tttt tFtFtFtF ?????????? ???????????2133232131 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 ＝ 。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 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 33所示 。 圖 33 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，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、河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 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(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 34。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 34 用齒輪接盤連接型式 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)行小車兩邊的軌道輪壓不變，這對(duì)橋架和小車車架受力是 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 5噸橋式起重機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，因此選用雙聯(lián)滑輪組， 如下圖 35。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 35 雙聯(lián)滑輪組 動(dòng)滑輪 定滑輪 卷筒 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)。 此卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)提升載荷 5噸，主要用于煉鋼廠 5噸橋式起重機(jī)上，本卷?yè)P(yáng)機(jī)是利用煉鋼廠現(xiàn)有設(shè)備和材料拼湊而成，因此與標(biāo)準(zhǔn)的 5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)略有不同。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第四章 主體零件的設(shè)計(jì) 鋼絲繩的選擇 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。 鋼絲繩的種類和構(gòu)造 鋼絲繩的種類．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） 線接觸鋼絲繩 線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)距相等，由于外層鋼絲位于內(nèi)層鋼絲之間的溝槽內(nèi)，因此內(nèi)外層鋼絲間形成線接觸。這種鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲 雖承受比外層鋼絲稍大的應(yīng)力，但它避免了應(yīng)力集中，消除了鋼絲在接觸處的二次彎曲現(xiàn)象，減少了鋼絲間的摩擦阻力。使鋼絲繩在彎曲上有較大的自由度，從而顯著提高了抗疲勞強(qiáng)度，其壽命通常高于點(diǎn)接觸鋼絲繩。由于線接觸鋼絲繩比點(diǎn)接觸鋼絲繩的有效鋼絲總面積大，因而承載能力高。如果在破斷拉力相同的情況下選用線接觸鋼絲繩，可以采用較小的滑輪和卷筒直徑，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸減小。 卷?xiàng)顧C(jī)應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。 鋼絲繩直徑的選擇 卷?yè)P(yáng)機(jī)系多層纏繞．鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡(jiǎn)化計(jì)算，鋼絲繩選擇多采用安河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 全系數(shù)法，這 是 — 種靜力計(jì)算方法。 鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計(jì)算： ? ?pg rSnnF?? （ 41） 式中 pS — 整條鋼絲繩的破斷拉力 ， N； ??n — 卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別規(guī)定的最小安全系數(shù) ； rF — 鋼絲繩的額定拉力 ， N； 設(shè)計(jì)時(shí)，鋼絲繩的額定拉力為 已知，將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù) ??n ，然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于 rF [M〕的鋼絲繩直徑。 目前在工業(yè)化國(guó)家，對(duì)鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)繩的選擇也推薦采用此方法。該方如下； 鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑 maxmin Fcd 〓 （ 42） 式中 Fmax— 鋼絲繩最大靜拉力 (N)。由起升載荷（額定起重量，鋼絲繩懸掛部分的重量，滑輪組及其它吊具的重量）并考慮滑輪組效率相倍率來(lái)確定； c— 鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前，卷?yè)P(yáng)機(jī)還沒(méi)有此系數(shù)的具體規(guī)定。 該設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)額定載荷 5噸，采用雙聯(lián)滑輪起重滑輪組，所以每根承受載荷 Fmax＝ 41 F總＝ 410 N （ 43） 該卷?yè)P(yáng)機(jī)用于冶金行業(yè)鑄造用，所以工作級(jí)別為 M7，鋼繩系數(shù)選擇 c＝ 。 maxmin Fcd 〓 ＝ mm （ 44） 所以鋼絲繩選擇 d=14 mm。 按鋼絲繩所在機(jī)構(gòu)工作級(jí)別來(lái)選鋼絲繩直徑時(shí)，所選的鋼絲繩拉斷力應(yīng)滿足下式： F0? n Fmax （ 45） 式中 F0—— 所選用鋼絲 繩最小拉斷力 ， N； n—— 安全系數(shù)，查手冊(cè)選 n=7 所以 F0? 7 410 = kN （ 46） 又鋼絲繩最小拉斷力總和等于鋼絲繩最小拉斷力 （纖維芯）或 （鋼河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 芯），所以鋼絲繩最小拉斷力總和為 kN （本設(shè)計(jì)中鋼絲繩不接觸高溫，橫向壓力較小，選用纖維芯鋼絲繩） 鋼絲繩型號(hào)選擇： 鋼絲繩 6 19（ a）類 14— NAT— FC— 1470— ZS— 102— 鋼絲繩的使用 鋼絲繩在工作時(shí)卷繞進(jìn)出滑輪和卷筒，除產(chǎn)生拉應(yīng)力外，還有擠壓、彎曲、接觸和扭轉(zhuǎn)等應(yīng)力，應(yīng)力情況是非常復(fù)雜的。實(shí)踐表明，由于鋼絲繩反復(fù)彎曲相擠壓所造成的金屬疲勞是鋼絲繩破壞的主要原因。鋼絲繩破壞時(shí)，外層鋼絲由于疲勞和磨損首先開(kāi)始斷裂，隨著斷絲數(shù)的增多，破壞速度逐漸加快，達(dá)到一定限度后，仍繼續(xù)使用，就會(huì)造成整根繩的破斷。 在正確選擇鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和直徑之后，實(shí)際使用壽命的長(zhǎng)短，在很大程度上取決于鋼絲繩在使用中的維 護(hù)和保養(yǎng)及與相關(guān)機(jī)件的合理配置?？蓮囊韵聨追矫婵紤]該問(wèn)題： 1. 滑輪和卷筒