【導(dǎo)讀】卷揚機又稱絞車。是起重垂直運輸機械的重要組成部分，配合井架、桅桿、滑輪組等。完成牽引工作的裝置?，F(xiàn)在以電動卷揚機為主。本次設(shè)計的5噸電動卷揚機是由電動機、連軸器、制動。速器齒輪、減速器軸、制動器、聯(lián)軸器以及卷筒機的導(dǎo)向滑輪設(shè)計與選取。軸、卷筒轂、減速器的設(shè)計最為主要，本設(shè)計重點做了介紹，其余部分有得只是略作分析。機主要運用于用于5噸橋式吊車起升機構(gòu)。提升重物是卷揚機的一種主要功能，各類卷揚機。的設(shè)計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。就位或敏感的物料，能用較小速度。延續(xù)到今天的機械，更是起著不可替代的作用，卷揚機就是一例。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚機的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工。程中使用，而且靈活性較差，故一般中小型工程仍然廣泛應(yīng)用卷揚機，汽車吊雖然靈活方便，軍事及交通運輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用。能在地上使用，可以通過修改用于船上。它以電動機為動力，經(jīng)彈性聯(lián)軸節(jié)，三級封閉式齒

　　

【正文】 890rCH FR ?＝ kN （ 427） 彎矩計算， 如下 圖 45e 50AH CHMR? ＝ 321 kN? mm （ 428） 60BH DHMR? ＝ kN? mm （ 429） 合成彎矩，如下 圖 45f 22A AV AHM M M??＝ kN? mm （ 430） 22B BV BHM M M??＝ kN? mm （ 431） 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 計算 心軸 工作應(yīng) 力 此軸為固定心鈾，只有彎矩，沒有轉(zhuǎn)矩。由 下 圖 45 可知．最大彎矩發(fā)生在剖面 B處。設(shè)卷筒軸該剖面直徑為 Bd ，則彎曲應(yīng)力為： ? ?3 BbbBMd???? （ 432） 則： ? ?3BBhMd ?? ＝ mm 圖 45 軸的彎矩圖 圓整后 Bd ＝ 75 mm，中間軸段 0d ＝ 75＋ 15＝ 90 mm 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 圖 45 心軸的疲勞強度計算 卷筒軸的疲勞強度，應(yīng)該用鋼絲繩的當(dāng)量拉力進(jìn)行計算，即 d d eF K F? （ 433） 式中 dF — 鋼絲繩的當(dāng)量拉力 ， N； dK — 當(dāng)量拉力系數(shù)。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 為使計算簡便，可假設(shè) dK ＝ 1。由前述可知，心軸應(yīng)力的性質(zhì)可認(rèn)為是按脈動循環(huán)規(guī)律變化，則2bmn?????。彎曲應(yīng)力為 BKMd? ?＝ Mpa （ 434） 平均應(yīng)力 m? 和應(yīng)力幅 a? 為 2bmn?????＝ Mpa （ 435） 軸的形狀比較簡單，且為對稱結(jié)構(gòu)，在 B截面處尺寸有變化，則有應(yīng)力集中存在 ，且該處彎矩最大，可以認(rèn)為置截面是危險截面，應(yīng)在此處計算 軸 的疲勞強度。 查得有效應(yīng)力集中系數(shù)尺 K? ＝ ，表面狀態(tài)系數(shù) ? ＝ ，絕對尺寸系數(shù)?? ＝ ，等效系數(shù)小 ?? ＝ 。 疲勞強度計算的安全系數(shù)為 1amS K?? ???? ? ??????＝ （ 436） 一般軸疲勞強度安全系數(shù) ? ? ~ ? ，所以該軸疲勞強度足夠。 心軸的靜強度計算 卷筒軸的靜強度計算，需要用靜強度計算拉力，可按下式求得： maxjeFF?? （ 437） 式中 maxjF — 靜強度計算最大拉力 ， N； ? — 動載荷系數(shù)，查手冊。此處取 ?? 。 靜強度計算安全系數(shù) max /ssS MW? ?? ＝ /sBMW?? ＝ 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 （ 438） 當(dāng) / ??? 時 ? ? ~ ? ，該軸靜強度足夠。 所以該軸符合本設(shè)計要求。 此外，還有些卷筒軸、具有多支承，如三支承。對這類靜不定問題可用三彎矩方程方法計算軸受力，同時在設(shè)計中還應(yīng)考慮軸的結(jié)構(gòu)、支承型式以及底座的剛度等問題。 電動機選擇 正確選擇電動機額定功率的原則是：在電動機能夠滿足機械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟、最合理地決定電動機功率。 本設(shè)計 5噸橋式吊車卷揚機屬于非連續(xù)制工作機械，而且起動 、制動頻繁，工作粉塵量大。因此，選擇電動機應(yīng)與其工作特點相適應(yīng)。 吊車用卷揚機主要采用三相交流異步電動機。根據(jù)吊車行業(yè)的工作特點，電動機工作制應(yīng)考慮選擇短時重復(fù)工作制 3S 和短時工作制 2S ，并優(yōu)先選用 YZR(繞線轉(zhuǎn)子 )、YZ(籠型轉(zhuǎn)子 )系列起重專用電動機。多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動機；在工作條件較輕，接電次數(shù)較少時，亦可采用籠型轉(zhuǎn)子電動機。對于小噸位卷揚機，考慮到多方面因素，其電動機工作制也允許選擇連續(xù)工作 制 1S 。本設(shè)計電動機工作制度為斷時工作制，因此不用考慮電動機的發(fā)熱計算。 機構(gòu)運轉(zhuǎn)時所需靜功率按下式計算： ? ?01000j Q Q vN ??? （ 439） 式中 Q — 額定起升載荷， N； 0Q — 吊具自重， N； 可取 0Q ＝（ ～ ） Q ； v — 起升速度 ， ms； ? — 機構(gòu)總效率，它包括滑輪組的效率、導(dǎo)向滑輪效率、卷筒的機械效率和傳動機構(gòu)的機械效率。初步計算時，對于圓柱齒輪減速器傳動的起升機構(gòu)，可取 ? ＝～ 。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 所以jN? kN 計算電動機功率 jde NKN ? 考慮到工作環(huán)境，對于中小型起重機其系數(shù) dK =， 所以 ?eN ? = 選用： YZ系列冶金起重專用三項異步電機， 型號： YZ160L— 8， 額定電壓： 380V, 額定功率： 轉(zhuǎn)速： 705轉(zhuǎn) /分 效率： % 基準(zhǔn)工作制為 3S — 40% 減速器的設(shè)計計算 卷揚機總傳動比計算 按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動比 ，總傳動比按下式計算： 0dni n? （ 440） 式中 i — 機構(gòu)的總傳動比； dn — 電動機額定轉(zhuǎn)速 ， r／ min； 0n — 卷筒轉(zhuǎn)速 ， r／ min。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 所以 i? 減速器的計算 因為電動機軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接，其傳動比 0i =1， 所以減速器的總傳動比 i =。本設(shè)計采用二級圓柱齒輪減速器。 分配減速器的各級傳動比 按浸油潤滑條件考慮取高速級傳動比 1i = ，式中 2i 為低速級傳動傳動比。 即 i =1i 2i = 所以 1i = 2i = 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 電動機到卷筒軸的總傳動效率為 423321 ????? ???? 式中： 1? =（齒形聯(lián)軸器） 2? =（滾子軸承） 3? =（齒輪精度為 8級） 4? =（齒形聯(lián)軸器） 所以總傳動效率 ? = 23 ??? = 卷筒軸所得到的功率為 =? = kW kW 所以以上所選參數(shù)符合要求。（ dP 為電動機功率） （ 1） 計算各軸轉(zhuǎn)速 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 Ⅰ軸 1 0dnn i??705 r/min （ 442a） Ⅱ軸 121 nn i?? r/min （ 442b） Ⅲ軸 232 nn i?? r/min （ 443c） 卷筒軸 ?? nn r/min （ 443d） （ 2） 計算各軸功率 Ⅰ軸 1 01 1 P p??? ? ? ? ? kW （ 444a） Ⅱ軸 2 1 12 1 2 3 P P? ? ?? ? ? ? ? ? kW （ 444b） Ⅲ軸 3 2 23 2 2 3 P P? ? ?? ? ? ? ? ? kW （ 444c） 卷筒軸 4 3 4 ?? ? ? kW （ 444d） （ 3） 計算各軸轉(zhuǎn)矩 電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩為： 9550 dddpT n?? Ⅰ軸 1 0 1 T i ?? ? ? ? （ 445a） Ⅱ軸 2 1 1 12 1 1 2 3 67 3. 1T T i T i? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 445b） Ⅲ軸 3 2 2 23 2 2 2 3 T i T i? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 445c） 卷筒軸 4 3 2 4 31 22 .5TT ??? ? ? ? （ 445d） 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 此減速器的齒輪為一般機械零件，沒有特殊要求，從降低成本，減小結(jié)構(gòu)和易于取材原則出發(fā)決定選用： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 小齒輪 45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度 217~255 HBS 大齒輪 45鋼，正火，齒面硬度 169~217 HBS （ 1） 計算許用接觸應(yīng)力 ??? 查教材，小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為： 小齒輪 （ 217~255HBS） 1limH? =580 MPa 大齒輪 （ 169~217HBS） 2limH? =540 MPa 循環(huán)次數(shù)： N1=60njLn== 910? (446a) N2 =11Ni = 810? (446b) 由教材查得 ZN1= ZN2= SH= 齒面接觸應(yīng)力為 ? ?1H? = 1 lim1NHHZ S? = Mpa (447a) ? ?2H? = 2 lim2NHHZ S? = Mpa (447b) 取小值 ??? =? ?1H? = MPa （ 2） 計算許用彎曲應(yīng)力 ? ?F? 小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為： 小齒輪 （ 217~255HBS） 1limF? =440 MPa 大齒輪 （ 169~217HBS） 2limF? =420 MPa YN1= YN2=1 SF= 齒輪彎曲應(yīng)力為： ? ?1F? =1 lim1NFFYS? = Mpa (448a) ? ?2F? = 2 lim2NFFY S? =300 Mpa (448b) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 齒輪參數(shù)設(shè)計 1. 第一級傳動 （ 1）初選參數(shù) 小齒輪齒數(shù) 1Z =17 大齒輪齒數(shù) 2Z = 1Z 1i =17? =119 螺旋角 10? ?? （ 2）按接觸強度結(jié)算 1d 1d ? ?3 21 )()1(2HHEdZZZZuuTK ?? ??? ???? (449) 所以 載荷系數(shù) K= 彈性系數(shù) EZ = 2/mmN 節(jié)點區(qū)域系數(shù) HZ = ?Z = 螺旋角系數(shù) ?Z = 取 d? =1 所以13 23 )( )195.( ????????? = mm （ 3）主要尺寸計算 模數(shù) 111c o s 5 2 .2 c o s 1 0 3 .0 217n dm Z