【正文】 在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)生徑向彈性變形，使繩圈緊度降低，鋼絲繩拉力減小，一般取 1 ? ； 2A —— 多層卷繞系數(shù)。 由于所設(shè)計(jì)的卷筒直徑 D =200mm， L =200mm， 3LD? 。當(dāng) 3LD? 時(shí)，要考慮彎曲應(yīng)力。 （ 6）、卷筒強(qiáng)度計(jì)算 卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大。 布置卷繞系統(tǒng)時(shí)，鋼絲繩繞進(jìn)或繞出滑輪槽的最大偏角推薦不大于 5186。 對于光面卷筒和多層繞卷筒，鋼絲繩與垂直于卷筒軸的平面的偏角推薦不大于 2186。 （ 4）、卷筒壁厚 ? 初步選定卷筒材料為鑄鐵卷筒，根據(jù)鑄鐵卷筒的計(jì)算式子： 0. 02 ( 6 ~ 10 )D? ??mm 把數(shù)值代入式中有 ? =+8=25mm12mm 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 故選用 ? =25mm。取 1Z? 2； 把數(shù)據(jù)代入式中得 30 2 7 1 0( ) 1 03 2 8L ????? ? ?= 由此可取 0L =30mm。多層繞卷筒兩端應(yīng)設(shè)擋邊，以防止鋼絲繩脫出筒外，檔邊高度應(yīng)比最外層鋼絲繩高出 (1~)d 。光面卷筒極易使鋼絲繩多層卷繞時(shí)雜亂無序，由此導(dǎo)致的鋼絲繩磨損遠(yuǎn)大于有繩槽的卷筒。 多層卷繞卷筒表面以往都推薦做成光面，為了減小鋼絲繩磨損。 （ 3）、繩槽的選擇 單層卷繞卷筒表面通常切出導(dǎo)向螺旋槽，繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種形式，一般情況都采用標(biāo)準(zhǔn)槽。 d— 鋼 絲繩直徑。 多層卷筒可以減小卷筒長度，使機(jī)構(gòu)緊湊，但鋼絲繩磨損加快，工作級別 M5 以上的機(jī)構(gòu)不宜使用。單聯(lián)卷筒可以單層繞或多層繞，雙聯(lián)卷筒一般為單層繞。 由于本山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 設(shè)計(jì)的卷繞層數(shù)為三層，因此采用多層卷筒。 內(nèi)裝行星齒輪式卷筒組輸入軸與卷筒同軸線布置，行星減速器置于卷筒內(nèi)腔，結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕，但制造與裝配精度要求較高，維修不便，常用于結(jié)構(gòu)要求緊湊、工作級別為 M5以下的機(jī)構(gòu)中。 短軸式卷筒組采用分開的短軸代替整根卷筒長軸。缺點(diǎn)是檢修時(shí)需沿軸向外移卷筒。常用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。 代入公式得 d=，取 d=。 查機(jī)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表 8115，取鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度 σ=1850MPa。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 第 3 章 鋼絲繩的選用和卷揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì) 鋼絲繩設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)卷揚(yáng)機(jī)工作狀況和起升載荷確定卷揚(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)的工作級別，根據(jù)表查得汽車、輪胎、履帶、鐵路起重機(jī)，安 裝及裝卸用吊鉤式，利用等級 T5，載荷情況 L2，工作級別 M5。 式中 jM —— 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)載荷勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜阻力矩； maxgM—— 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)的最大慣性阻力矩。 綜上分析可得如下結(jié)論：起升起動(dòng)和下降制動(dòng)是卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)最不利的兩個(gè)工作過程，起升起動(dòng)時(shí)原動(dòng)機(jī)要克服的阻力距 是靜阻力矩與最大慣性阻力矩之和。此時(shí)，慣性為 gP 的方向與載荷 QP 的方向相反，使鋼絲繩拉力減小，即 QgS P P?? （ 4） 、下降制動(dòng)過程 卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)懸吊載荷以勻速下降時(shí)，將制動(dòng)器上閘，使載荷由勻速下降減速到靜止?fàn)顟B(tài)的過程稱為下降制動(dòng)過程（圖 ）。由于減速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力 gP 的方向與起升載荷 QP 的方向相反，故使鋼絲繩拉力減小。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 重物升降過程的動(dòng)力分析 （ a）起升起動(dòng)；（ b）起升制動(dòng)；（ c）下降起動(dòng)；（ d）下降制動(dòng) （ 2）、 起升制動(dòng)過程 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)由勻速運(yùn)動(dòng)制動(dòng)減速到靜止的過程稱為起升制動(dòng)過程。此時(shí)，懸掛載荷的鋼絲繩拉力（圖 ）為： QgS P P?? 式中 QP — 起升載荷； gP — 由加速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 圖 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程曲線 載荷升降過程的動(dòng)力分析 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)帶載作變速運(yùn)動(dòng)（起動(dòng)或制動(dòng)）時(shí)，作用在機(jī)構(gòu)上的載荷除靜力外，還有作加速運(yùn)動(dòng)（或減速運(yùn)動(dòng)）質(zhì)量產(chǎn)生的動(dòng)載荷。載荷由靜止?fàn)顟B(tài)被加速到穩(wěn)定工作速度（穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)）時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間稱為啟動(dòng)時(shí)間，從 a 到 b經(jīng)歷的時(shí)間稱為工作時(shí)間，從 b 點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)減速到靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間成為制動(dòng)時(shí)間。 圖 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程分析 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)是周期性作業(yè)。這種布置具備了體積小，結(jié)構(gòu)較緊湊，對稱性好，易于檢修 調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)。殼轉(zhuǎn)的內(nèi)曲線徑向柱塞式低速大扭矩馬達(dá)，可以裝在卷筒內(nèi)部，由馬達(dá)殼體直接帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于布置。雖然山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 低速馬達(dá)本身體積和重量較大，但不用減速器，使整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量減輕，體積減小。但整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量較重，體積較大。減速器可采用批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)減速器，通常有圓柱齒輪式，蝸輪蝸桿式和行星齒輪式減速器。 液壓傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)可分為下列幾種形式： 由于選用的液壓馬達(dá)的形式不同，液壓起升機(jī)構(gòu)可分為高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)和低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)兩種形式。 （ 4）結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡單，工作安全可靠。 （ 2）優(yōu)先采用減速器輸出端直接驅(qū)動(dòng)卷筒的連接方式，使卷筒軸不傳遞扭矩，盡可能避免卷筒軸收彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，以減少軸的直徑。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 圖 多片式摩擦離合器 液壓馬達(dá) 溢流閥 外控式平衡閥 手動(dòng)向閥 回油過濾器 8冷卻器 油箱 進(jìn)油過濾器 1液壓馬達(dá) 1電機(jī) 1調(diào)速閥開關(guān) 1調(diào)速閥 液壓絞車結(jié)構(gòu)方案的確定 卷筒軸與減速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則 （ 1）盡量避免采用多支點(diǎn)的超靜定軸。另外，為了提高系統(tǒng)工作可靠性，以防污染和過熱造成的故障，在回油路上設(shè)置了回油過濾器 7 及冷卻器 8。在性能上具有安全性高、效率高、啟動(dòng)扭矩大、低速穩(wěn)定性好、噪聲低、操作可靠等特點(diǎn)，在提升、下放過程中工作運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn) ，而且此類絞車操作方便，體積小，重量輕，可以廣泛地應(yīng)用于煤礦井下提升和輸送貨物，并 將大大提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)營成本。 本課題研究的目的和意義 本設(shè)計(jì)是通過對液壓絞車的工作原理、工作環(huán)境和特點(diǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際對液壓絞車的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對液壓泵站，液壓馬達(dá)，絞車等結(jié)構(gòu)主要針對液壓絞車組成的各個(gè)元件進(jìn)行合理選型、計(jì)算和校核?？偟膩砜?，防爆液壓絞車是一種具有良好運(yùn)轉(zhuǎn)特性、適合沼氣煤礦和有煤與沼氣突出危險(xiǎn)礦井使用的防爆絞車。此外，防爆液壓絞車在啟動(dòng)和制動(dòng)以及低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比電控絞車的效率要高，液壓傳動(dòng)裝置要比直流電氣傳動(dòng)裝置要便宜很多。所以采用液壓絞車是解決煤礦井下絞車安全防爆問題的有效途徑。常州科研試制中心研制了牽引 FT 型卡軌車的液壓絞車。的回采面的回采工作面，防止采煤機(jī)因自重下滑而發(fā)生跑車事故。 除上述煤 礦井下提升用的防爆液壓絞車外，國內(nèi)有的單位還研制了其它用途的液壓絞車。由于全國重點(diǎn)煤礦井下需要 ? 絞車較多，為了滿足全國沼氣礦井的急需，從 1981 年末開始，由湖南省煤炭科學(xué)研究所和湖南省煤礦專用機(jī)械廠共同承擔(dān)了煤炭部下達(dá)的重點(diǎn)科研項(xiàng)目“ 型防爆液壓絞車”研制工作，并隨同研制了 NJME16 型內(nèi)曲線低速大扭矩液壓馬達(dá)，于 1984 年 11 月通過部級鑒定定型，轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)，推廣使用。 我國煤礦井下防爆液壓絞車的研制和應(yīng)用比歐美、日本大約晚了約十多年，國內(nèi)防爆液壓絞車的研制工作是為了滿足煤礦安全生產(chǎn)的需要而發(fā)展起來的。南非東特南斯菲爾的新博斯吉私普魯伊特煤礦的副井裝有一臺多繩摩擦式液壓提升機(jī)，采用四臺液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，有效再和達(dá) 35T。 英國是研制液壓絞車較早的國家之一， 60 年代就有礦用液壓絞車問山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 世。近 20 年來液壓絞車發(fā)展很快，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的煤礦現(xiàn)在已廣泛使用液壓絞車。 國內(nèi)外液壓絞車發(fā)展?fàn)顩r 國外在 50 年代中期，新型的軸 向柱塞式和徑向柱塞式液壓馬達(dá)系列產(chǎn)品紛紛問世，后來研制出液壓絞車，在輪船上和建筑機(jī)械上使用。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。 液壓驅(qū)動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。在大型的卷揚(yáng)機(jī)中，常采用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電 機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是卷揚(yáng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動(dòng)，需依靠傳動(dòng)環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和換向，這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難，操縱麻煩，屬于淘汰類型。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個(gè)工作機(jī)構(gòu)，這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源，機(jī)動(dòng)靈活，適用于流動(dòng)作業(yè)。安全保護(hù)裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。 卷揚(yáng)機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。 在一定體積的液體上的任意一點(diǎn)施加的壓力 ,能夠大小相等地向各個(gè)方向傳遞 .這意味著當(dāng)使用多個(gè)液壓缸時(shí) ,每個(gè)液壓缸將按各自的速度拉或推 ,而這些速度取決于移動(dòng)負(fù)載所需的壓力 . 在液壓缸承載能力范圍相同的情況下 ,承載最小載荷的液壓缸會首先移動(dòng) ,承載最大載 荷的液壓缸最后移動(dòng)。 （ 4）、輔助部分－將前面三部分連接在一起，組成一個(gè)系統(tǒng)，起貯油、過濾、測量和密封等作用。例如：液壓缸、液壓馬達(dá) 。 （ 1）、動(dòng)力部分－將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能（液壓能），例如：液壓泵。 5）、故障診斷困難。 3）、工作穩(wěn)定性易受溫度影響。 （ 2）缺點(diǎn) 1）、不能保證定比傳動(dòng)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線上應(yīng)用得很普遍。 8）簡化機(jī)構(gòu) 采用液壓傳動(dòng)可大大地簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少了機(jī)械零部件數(shù)目。 6）液壓元件能夠自動(dòng)潤滑 由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤滑，因此元件的使用壽命較長。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 4）容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速 在液壓傳動(dòng)中，調(diào)節(jié)液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無級凋速，并且凋速范圍很大，可達(dá) 2021： 1，很容易獲得極低的速度。例如我國生產(chǎn)的 1m3 機(jī)在采用液壓 傳動(dòng)后，比采用機(jī)械傳動(dòng)時(shí)的質(zhì)量減輕了 1t。油液有吸振能力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，故不像機(jī)械機(jī)構(gòu)因加工和裝配誤差會引起振動(dòng)扣撞擊，使傳動(dòng)十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向 。 液壓系統(tǒng)的類型 液壓系統(tǒng)可以按多種方式進(jìn)行分類，見表 。 一般而言，能夠?qū)崿F(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合，稱為液壓回路。 液壓系統(tǒng)的組成部分 液壓傳動(dòng)與控制的機(jī)械設(shè)備或裝置中，其液壓系統(tǒng)大部分使用具有連續(xù)流動(dòng)性的液壓油等工作介質(zhì)， 通過液壓泵將驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，經(jīng)過壓力、流量、方向等各種控制閥，送至執(zhí)行機(jī)器（液壓缸、液壓馬達(dá)或擺動(dòng)液壓馬達(dá)）中，轉(zhuǎn)換為機(jī)械能去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。液壓傳動(dòng)則是以受壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)力（或能量）的轉(zhuǎn)換、傳遞、控制與分配的液體傳動(dòng)。 按照傳動(dòng)件（或轉(zhuǎn)速）的不同，有機(jī)械傳動(dòng)、電器傳動(dòng)、流體傳動(dòng)（液體傳動(dòng)和氣體傳動(dòng)）及復(fù)合傳動(dòng)等的要求。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 Abstract This design is to analyze the working principle， the working environment and the working characteristic of the hydraulic winch， and union reality， after the careful observation， I design the overall construction， and choose， pute and examine the various parts of the hydraulic winch. The winch is made up of the import hydraulic motor， import balancing valve， the brake of many pieces， coupling， reel， supporting axle and rack . Also we may design the valve group for the distributor of the motor，like with balancing valve， highpressured shuttle valve， velocity modulation cross valve or oth