【正文】 ......................... 27 制動(dòng)器，聯(lián)軸器的選擇 .......................................................................... 28 制動(dòng)器的分類及選擇 ................................................................... 28 聯(lián)軸器的選擇 ............................................................................... 28 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................................. 29 卷揚(yáng)機(jī)總傳動(dòng)比計(jì)算 ................................................................... 29 減速器的計(jì)算 ............................................................................... 29 分配減速器的各級傳動(dòng)比 ........................................................... 29 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ............................................... 30 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................... 31 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) ............................................................................... 32 齒輪軸參數(shù)設(shè)計(jì) ........................................................................... 37 第四章 總結(jié) ......................................................................................................... 39 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 40 致謝 ......................................................................................................................... 41 噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 45 頁 第一章 緒 論 卷揚(yáng)機(jī)的應(yīng)用 卷揚(yáng)機(jī)又稱絞車，是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，一般配合著一些輔助設(shè)備如井架、桅桿、滑輪組等，他的作用是用來提升物料、安裝設(shè)備。本設(shè)計(jì)就傳統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)說起，一直到現(xiàn)在以及將來的發(fā)展。盡管目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚(yáng)機(jī)的部分工作，但是塔吊成本高，一般只有在大型工程中才使用，其次，塔吊的靈活性較差，故卷揚(yáng)機(jī)廣泛使用與一般中小型工程。 [1]汽車吊也存在著成本太高的問題，同時(shí)由于使用環(huán)境，汽車吊不能廣泛的在工程中應(yīng)用，所以卷揚(yáng)機(jī)承擔(dān)了大多設(shè)備的安裝。 卷揚(yáng)機(jī)的常見類型： 常見的卷揚(yáng)機(jī)噸位 有： 卷揚(yáng)機(jī) 卷揚(yáng)機(jī) 1T 卷揚(yáng)機(jī) 卷揚(yáng)機(jī) 2T卷揚(yáng)機(jī) 3T 卷揚(yáng)機(jī) 5T 卷揚(yáng)機(jī) 6T 卷揚(yáng)機(jī) 8T 卷揚(yáng)機(jī) 10T 卷揚(yáng)機(jī) 15T 卷揚(yáng)機(jī) 20T卷揚(yáng)機(jī) 25T 卷揚(yáng)機(jī) 30T 卷揚(yáng)機(jī)。 特殊型號的卷揚(yáng)機(jī) — 液壓卷揚(yáng)機(jī)優(yōu)點(diǎn) （與 傳統(tǒng)的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 相比較）： 1. 過載保護(hù) 2. 沖擊防護(hù) 3. 防爆性能。 國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展概況 我國卷揚(yáng)機(jī)的生 產(chǎn)開始于解放后。原沈陽國泰機(jī)器廠等成批仿制了兩種卷揚(yáng) 機(jī)，一種為日本的 JIS8001 型動(dòng)力卷揚(yáng)機(jī)，它是一種原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)形式是開式圓柱齒輪傳動(dòng)，雙錐體摩擦離合器，操作為手板腳踩的快速卷揚(yáng)機(jī)；另一種是按蘇聯(lián)圖紙制造的 1011 型和 1012 型普通蝸桿傳動(dòng)、電控慢速卷揚(yáng)機(jī)。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，到了 60 年代，卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和使用越來越多了。為了發(fā)展卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)，行業(yè)組織了有關(guān)廠家的人員對全國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。 從 70 年代起，我國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。快速卷揚(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動(dòng)，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(dòng)。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。 末期開始，中國實(shí)行了改革開放政策，使國民經(jīng)濟(jì)得到了大發(fā)展，基本建設(shè)任務(wù)增加了很多，促使建筑機(jī)械的使用大量增加，生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家亦隨之大量增加。 [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(yáng)機(jī)、變速卷揚(yáng)機(jī)、自動(dòng)限位卷揚(yáng)機(jī)等新產(chǎn)品，以及諧波傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、圓弧齒齒輪傳動(dòng)、圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)等具有新型傳動(dòng)型式的卷揚(yáng)機(jī)。這次設(shè)計(jì)分兩種機(jī)型，一種為基本型（電控卷揚(yáng)機(jī)），一種為溜放型（手控卷揚(yáng)機(jī)）。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(dòng)，電制動(dòng)錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；溜放型采用封閉式二級行星齒輪傳動(dòng)，普通 Y 系列電動(dòng)機(jī)，用手操作兩條制動(dòng)帶控制工作和制動(dòng)。為使卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展規(guī)范化，又相繼頒布了一系列有關(guān)卷揚(yáng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn) [4]。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，雖然工業(yè)水平先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷揚(yáng)機(jī)這樣的行之有效的簡單 機(jī)械設(shè)備。 （一） 美國 美國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家有近百家，主要有貝波（ BEEBE）國際有限公司、哲恩（ THERN）有限公司等。主要產(chǎn)品有：氣動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī) (～ 40t)，防爆拖式氣動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) (～ 30t)，駁船卷揚(yáng)機(jī)(手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓， 25～ 75t)，電動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī) (～ 20t)，電動(dòng)葫蘆 (～15t)，電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) (～ )，手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) (～ 75t)，液壓卷揚(yáng)機(jī) (1～ 10t)，水平卷揚(yáng)機(jī)(～ 9t)，手動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī) (～ 100t)，棘輪牽引器 (～ )，空中吊運(yùn)車 (～ 20t)。手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：直齒傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、蝸桿傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)；電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動(dòng)系列、直齒齒輪傳動(dòng)系列、齒輪蝸桿傳動(dòng)組合系列、直接驅(qū)動(dòng)系列、鏈傳動(dòng)系列。 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 （二） 日本 日本從明治 30 年開始制造和使用卷揚(yáng)機(jī)。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計(jì)月報(bào)載，僅 1977 年單純土建筑卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá) 12 萬臺，產(chǎn)值約 100 億日元。主要生產(chǎn)廠家 噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 45 頁 有北川鐵工所、遠(yuǎn)滕鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等 80 多個(gè)廠家。其生產(chǎn)的卷揚(yáng)機(jī)品種系列比 較齊全，主要有： 1．動(dòng)力卷揚(yáng)機(jī) 分 BF、 MF、 DF 三種型式。 BF 型是 V 型帶傳動(dòng)， MF 型是單筒開式齒輪傳動(dòng)， DF 型式雙筒開式齒輪傳動(dòng)。鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型樹脂。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：全封閉內(nèi)齒輪傳動(dòng)；電動(dòng)機(jī)在一端，減速器、制動(dòng)器和 操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置；按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點(diǎn)是卷筒可纏繞 8～ 9 層，容繩量大，適于高層建筑使用。 遠(yuǎn)滕鋼機(jī)公司有 60 多年歷史，它是日本唯一生產(chǎn)特殊電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的公司。 南星株式會社是一個(gè)專業(yè)化生產(chǎn)各種類型卷揚(yáng)機(jī)的廠家 ，創(chuàng)業(yè)于 1948 年，生產(chǎn)各種從 ～ 10t 的建筑用卷揚(yáng)機(jī)和 15～ 20t 的各種拖曳式卷揚(yáng)機(jī)。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(fù)荷相適應(yīng)的合理速度和拉力。包滕公司主要生產(chǎn) KUSW 系列卷揚(yáng)機(jī)、 LMD 系列卷揚(yáng)機(jī)、 PC 系列卷揚(yáng)機(jī)和 RCS 系列卷揚(yáng)機(jī)。這種卷揚(yáng)機(jī)能夠比較理想地與各種建筑機(jī)械配套。液壓系統(tǒng)可同時(shí)控制兩個(gè)機(jī)械制動(dòng)器。 PC 型卷揚(yáng)機(jī)是三速電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，遠(yuǎn)距離遙控操作，空載高速下降，提高了生產(chǎn)率。 RCS 型卷揚(yáng)機(jī)可五檔變速，三個(gè)低速檔和兩個(gè)高速檔。 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直齒減速器，用錐齒輪帶動(dòng)卷筒。 （四） 國外卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢 1．大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。 2．采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動(dòng)控制和遙控，國外廣泛采用了先進(jìn)電子技術(shù)。 3． 發(fā)展手提式卷揚(yáng)機(jī) 為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷揚(yáng)機(jī)，其電壓為 12V，質(zhì)量為 ～ ，拉力為 3336～ 13344N。此種卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，有一個(gè)卷筒和一個(gè)變速箱即可。物料的提升或下降由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí) 現(xiàn)，操作簡單方便 【 5】 。此類卷揚(yáng)機(jī)大多是單卷筒的。 圖 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳功的卷場機(jī)簡圖 1— 電動(dòng)機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 制動(dòng)器 4— 減速器 5— 開式齒輪傳動(dòng) 6— 卷筒 噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 45 頁 方案二：蝸桿減速器加開式齒輪傳動(dòng)的建筑卷揚(yáng)機(jī)如圖 圖 蝸桿減速器加開式齒輪傳動(dòng)的建筑卷揚(yáng)機(jī)簡圖 1— 電動(dòng)機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 制動(dòng)器 4— 蝸桿減速器 5— 開式齒輪傳動(dòng) 6— 卷筒 方案對比 方案一：此方案由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、圓柱齒輪減速器、開式齒輪傳動(dòng)、卷筒等構(gòu)件組成。此種減速器不適應(yīng)高速 重載的工況要求，而且直齒圓柱齒輪占據(jù)空間較大。該方案采用蝸桿齒輪減速器 傳動(dòng)效率低，空間布置困難，占用空間大。而減速器的 選擇差別導(dǎo)致了卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的差別。同時(shí)，圓柱齒輪傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)適用于卷揚(yáng)機(jī)的工作環(huán)境。 噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 45 頁 卷揚(yáng)機(jī)工作級別與類別 為了合理設(shè)計(jì)、制造、使用及提高零件三化水平，卷揚(yáng)機(jī)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(gè)工作級別 【 6】 。 而一個(gè)工作循環(huán)是指從一個(gè)載荷準(zhǔn)備提拉時(shí)開始到下一個(gè)載荷準(zhǔn)備提拉時(shí)為止的全過程。 載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài) 表示建筑卷揚(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) 噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 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(guān) 【 9】 。 nn ； Nt —— 總的工作循環(huán)次數(shù)， Nt ＝∑ ni ＝ n1 ＋ n2 ＋ Fn （ N）； Fe —— 鋼絲繩承受的額定拉力（ N）； 卷揚(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，見表 22。 噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 45 頁 Kd ＝mninnii tttt tFtFtFtF ?????????? ???????????2133232131 (21) 式中 Kd —— 當(dāng)量拉力系數(shù)； ti —— Fi 作用下的時(shí)間； ti ＝ t1 ， t2 ， 根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求確定建筑卷揚(yáng)機(jī)的載荷狀態(tài)為 Q2（中）， Kf ＝ ， Kd ＝ 。此次設(shè)計(jì)的電動(dòng) 5 噸卷揚(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 所示。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， 噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 45 頁 使懸吊的重物停止在空中 【 10】 。 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