【正文】 本設計采用二級圓柱齒輪減速器。如圖 。 制動器，聯(lián)軸器的選擇 制動器 的分類及選擇 按照制動器構(gòu)造特征，可分為帶式制動器、塊式制動器、蹄式制動器和盤式制動器四種。 建筑卷揚機主要采用三相交流異步電動機，根據(jù)建筑行業(yè)的工作特點，電動機工作制應考慮選擇短時重復工作制 S3和短時工作制 S2，并優(yōu)先選用 YZR（繞線形轉(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，亦可選用繞線轉(zhuǎn)子電動機，對于小噸位建筑卷揚機考慮到多方面因素，電動機工作制也允許選擇連續(xù)工作制 S1如選擇 Y系列三相異步電動機。 電動機分為直流電動機和交流電動機兩種，由于直流電動機需要直流電源，結(jié)構(gòu)復雜，價格較高，因此無特殊要求時不宜采用。對這類靜不定問題可用三彎矩方程方法計算軸受力，同時在設計中還應考慮軸的結(jié)構(gòu)、支承型式以及底座的剛度等問題。此處取 ?? 。彎曲應力為 噸卷揚機設計 第 26 頁 共 45 頁 BKMd? ?＝ Mpa （ 334） 平均應力 m? 和應力幅 a? 為 2bmn?????= Mpa （ 335） 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，則有應力集中存在，且該處彎矩最大，可以認為置截面是危險截面，應在此處計算軸的疲勞強度。由下圖 可知．最大彎矩發(fā)生在剖面 B 處。 心軸作用力計算 齒輪圓周力： 1122 22etDdFTFdd????????? ＝ kN （ 320） 齒輪徑向力： rtF Ftg?? ＝ kN （ 321） 噸卷揚機設計 第 24 頁 共 45 頁 心軸垂直面支承反力及彎矩 支反力，如下圖 。根據(jù)受力分析可知，當鋼絲繩位于右極限位置時，心軸受力較大，因此應按有極限位置進行軸的強度計算。卷筒軸不僅要計算疲勞強度，而且還要計算靜強度；此外，對較長的軸還需校核軸的剛度。由此可知，卷筒軸在正常使用條件下，最終將發(fā)生疲勞破壞。對于轉(zhuǎn)動心軸，其彎曲應力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸，其應力循環(huán)特 征為01r? ?? ，視具體的載荷性質(zhì)而定。鋼絲繩拉力經(jīng)卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷簡上位置的變化而不同。 所以 ? ? ? ?bc? 經(jīng)檢驗計算，卷筒抗壓強度符合要求。其中壓應力最大 [13]。 對于鑄鐵筒壁 ? ?0 .0 2 6 ~ 1 0D? ?? mm （ 318） 根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應小于 12 mm，所以 ?? 15mm 所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距 t＝ 16 mm、槽底半徑 1c ＝ 4 mm、卷筒節(jié)距0D ＝ 170 mm、卷筒長度 L=300 mm、卷筒壁厚 15?? mm。對于有螺旋槽的單層繞卷筒，鋼絲繩允許偏斜度通常為 1： 10，可知選取 3l ＝ 36 mm。 圖 內(nèi)齒嚙合式卷 卷筒的設計主要尺寸有節(jié)徑 0D 、卷筒長度 L 、卷筒壁厚 δ。本設計采用單層繞。卷筒通常是中空的圓柱形，特殊要求的卷筒也有做成圓錐或曲線形的 【 12】 。 7. 經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機件摩擦，重新更換新繩時必須核對新繩與原繩的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲，遇到問題及時解決。一般常用中、低粘度潤滑油和濾青質(zhì)化合物。據(jù)有關資料表明：以鑄鐵代替鋼．可提高鋼絲繩的壽命約 10％。 2. 決定滑輪繩槽尺寸時，必須考慮鋼絲繩直徑較公稱直徑有 6％ ~8％的過盈量這一事實?？蓮囊韵聨追矫婵紤]該問題： 1. 滑輪和卷筒直徑 D 與鋼絲繩直徑 d 的比值大小對鋼絲繩的壽命影響較大，幾乎成平方關系。 按鋼絲繩所在機構(gòu)工作級別來選鋼絲繩直徑時，所選的鋼絲繩拉斷力應滿足下式： 噸卷揚機設計 第 16 頁 共 45 頁 F0? n Fmax (35) 式中 F0—— 所選用鋼絲繩最小拉斷力， N； n—— 安全系數(shù)，查手冊選 n=7,所以 F0? 6 1000= kN (36) 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 （鋼芯），所以鋼絲繩最小拉斷力總和為 kN （本設計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 鋼絲繩在工作時卷繞進出滑輪和卷筒，除產(chǎn)生拉應力外，還有擠壓、彎曲、接觸和扭轉(zhuǎn)等應力，應力情況是非常復雜的。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確定； c— 鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機構(gòu)的工作級別、鋼絲繩是否旋 轉(zhuǎn)以及吊運物品的性質(zhì)等因素有關。 [M〕的鋼絲繩直徑。 噸卷揚機設計 第 15 頁 共 45 頁 本設計卷楊機應優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。這種鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲雖承受比外層鋼絲稍大的應力，但它避免了應力集中，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。其特點是接觸應力高．表面粗糙，鋼絲易折斷，使用壽命低。 起升機構(gòu)計算是在給定了設計參數(shù)，并將布置方案確定后進行的，通過計算選用機構(gòu)中所需要的標準零部件，如電動機、制動器、減速器和聯(lián)軸器等。但由于雙聯(lián)滑輪組的倍率比單聯(lián)滑輪組小一倍，起升機構(gòu)的傳動比也需要增大一倍，這就使機構(gòu)尺寸增大，所以其他的起重機采用單聯(lián)滑輪組，此次設計的是 噸橋式起重機的卷揚機，因此選用雙聯(lián)滑輪組。 噸卷揚機設計 第 13 頁 共 45 頁 圖 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，因為隨著卷筒直徑的增加，扭矩和減速傳動比也增大，引起整個機構(gòu)龐大。本卷揚機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，形成一個齒輪連軸器傳遞扭矩，并可以補償一定的安裝 誤差。制動力矩應保證有足夠的制動安全系數(shù)。經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一半兼作制動輪。為便于安裝，在電動機與減速機之間常采用具有補償性能的彈性柱銷連軸器或齒輪連軸器。電動機停止轉(zhuǎn)動時，依靠制動器將高速軸的制動輪剎住， 噸卷揚機設計 第 12 頁 共 45 頁 使懸吊的重物停止在空中 【 10】 。 根據(jù)本次設計要求確定建筑卷揚機的載荷狀態(tài)為 Q2（中）， Kf ＝ ， Kd ＝ 。 噸卷揚機設計 第 11 頁 共 45 頁 Kd ＝mninnii tttt tFtFtFtF ?????????? ???????????2133232131 (21) 式中 Kd —— 當量拉力系數(shù)； ti —— Fi 作用下的時間； ti ＝ t1 ， t2 ， nn ； Nt —— 總的工作循環(huán)次數(shù)， Nt ＝∑ ni ＝ n1 ＋ n2 ＋ 載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài) 表示建筑卷揚機鋼絲繩承受拉力作用地輕重與頻繁程度，它與整個 噸卷揚機設計 第 10 頁 共 45 頁 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 【 9】 。 噸卷揚機設計 第 9 頁 共 45 頁 卷揚機工作級別與類別 為了合理設計、制造、使用及提高零件三化水平，卷揚機根據(jù)利用等級與載荷狀態(tài)劃分為： A1 ， A2 ， A3 ， A4 ， A5 ， A6 ， A7 ， A8 ，八個工作級別 【 6】 。而減速器的 選擇差別導致了卷揚機的基本結(jié)構(gòu)的差別。此種減速器不適應高速 重載的工況要求，而且直齒圓柱齒輪占據(jù)空間較大。此類卷揚機大多是單卷筒的。此種卷揚機結(jié)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。 2．采用先進電子技術 為了實現(xiàn)卷揚機的自動控制和遙控，國外廣泛采用了先進電子技術。 電動機帶動直齒減速器，用錐齒輪帶動卷筒。 PC 型卷揚機是三速電動卷揚機，遠距離遙控操作，空載高速下降，提高了生產(chǎn)率。這種卷揚機能夠比較理想地與各種建筑機械配套。卷筒離合器采用高質(zhì)量的襯墊材料，提高了使用壽命； 2) 采用五級可換向的齒輪減速器，能獲得與負荷相適應的合理速度和拉力。 遠滕鋼機公司有 60 多年歷史，它是日本唯一生產(chǎn)特殊電動卷揚機的公司。鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型樹脂。其生產(chǎn)的卷揚機品種系列比 較齊全，主要有： 1．動力卷揚機 分 BF、 MF、 DF 三種型式。據(jù)日本通產(chǎn)省機械核計月報載，僅 1977 年單純土建筑卷揚機的產(chǎn)量就達 12 萬臺，產(chǎn)值約 100 億日元。 美國除上述兩家公司外 ，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索主要產(chǎn)品有：氣動鏈式卷揚機 (～ 40t)，防爆拖式氣動卷揚機 (～ 30t)，駁船卷揚機(手動、氣動、電動、液壓， 25～ 75t)，電動鏈式卷揚機 (～ 20t)，電動葫蘆 (～15t)，電動卷揚機 (～ )，手動卷揚機 (～ 75t)，液壓卷揚機 (1～ 10t)，水平卷揚機(～ 9t)，手動鏈式卷揚機 (～ 100t)，棘輪牽引器 (～ )，空中吊運車 (～ 20t)。在西方技術先進的國家中，雖然工業(yè)水平先進，機械化程度不斷提高，起重設備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷揚機這樣的行之有效的簡單 機械設備。因此基本型為一字型布置 ，采用二級或三級圓柱斜齒輪傳動，電制動錐形轉(zhuǎn)子電動機；溜放型采用封閉式二級行星齒輪傳動，普通 Y 系列電動機，用手操作兩條制動帶控制工作和制動。 [3]隨著改革開放逐步深入，生產(chǎn)形勢的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)提到日程上來了，不少生產(chǎn)廠家成 立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷揚機、變速卷揚機、自動限位卷揚機等新產(chǎn)品，以及諧波傳動、擺線針輪傳動、圓弧齒齒輪傳動、圓弧齒圓柱蝸桿傳動等具有新型傳動型式的卷揚機。隨著部標準的頒布，使卷揚機有了大發(fā)展的基礎?？焖倬頁P機的基型采用半開半閉式齒輪傳動，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操作用手板剎車帶制動。為了發(fā)展卷揚機的生產(chǎn)，行業(yè)組織了有關廠家的人員對全國卷揚機的生產(chǎn)和應用情況進行了調(diào)查。原沈陽國泰機器廠等成批仿制了兩種卷揚 機，一種為日本的 JIS8001 型動力卷揚機，它是一種原動機為電動機，傳動形式是開式圓柱齒輪傳動，雙錐體摩擦離合器，操作為手板腳踩的快速卷揚機；另一種是按蘇聯(lián)圖紙制造的 1011 型和 1012 型普通蝸桿傳動、電控慢速卷揚機。 特殊型號的卷揚機 — 液壓卷揚機優(yōu)點 （與 傳統(tǒng)的電動卷揚機 相比較）： 1. 過載保護 2. 沖擊防護 3. 防爆性能。 [1]汽車吊也存在著成本太高的問題，同時由于使用環(huán)境，汽車吊不能廣泛的在工程中應用，所以卷揚機承擔了大多設備的安裝。本設計就傳統(tǒng)的卷揚機說起，一直到現(xiàn)在以及將來的發(fā)展。 關鍵詞 ： 卷揚機，卷筒，卷筒軸，減速器 噸卷揚機設計 THE DESIGN OF TON HOIST Abstract Also known the hoist another name is winch. Vertical lifting transport machinery is an important ponent of the tie in with the derrick, mast, pulley blocks, and auxiliary equipment, used to e