【正文】 JB92674《卷?yè)P(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)》和 JB180376《卷?yè)P(yáng)機(jī)技術(shù)條件》兩個(gè)部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長(zhǎng)沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。在此期間，由于石化工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備很多，都需要吊裝，如一些大型反應(yīng)塔，塔的高度達(dá)七八十米，質(zhì)量達(dá)五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷?yè)P(yáng)機(jī)，因而各廠家相繼生產(chǎn)了20t和 30t卷?yè)P(yáng)機(jī)，滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。 為使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)范化，國(guó)家頒布了 GB195580《建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)》、 JJ383《建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》。為使卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)滿足日益增加的需求和解決中小廠家設(shè)計(jì)力量薄弱的情況， 1988 年卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)組織了九廠一所一校成立了卷?yè)P(yáng)機(jī)系列設(shè)計(jì)組，對(duì)單筒快速建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)起重質(zhì)量從 。設(shè)計(jì)既考慮到技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，又考慮到廠家的生產(chǎn)能力。這兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡(jiǎn)單，操作方便，體積小，重量輕，一般中小企業(yè)均可生產(chǎn)，滿足了生產(chǎn)的需要又實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步。 國(guó) 外卷?yè)P(yáng)機(jī)概況 在國(guó)外，卷?yè)P(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。下面介紹一下幾個(gè)主要國(guó)家生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的狀況。 貝波國(guó)際有限公司成立于 1919 年，有七十多年的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 哲恩有限公司是美國(guó)較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。其中直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)是全封閉行星齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)系河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。藝德公司等。據(jù)日本荷役機(jī)械研究所核計(jì)， 1970～ 1975年間卷?yè)P(yáng)機(jī)的產(chǎn)量增加 %。 日本卷?yè)P(yáng)機(jī) 行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會(huì)、荷役機(jī)械技術(shù)委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)。 北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。功率為 ～ 44kW，鋼絲繩拉力從 5880～ 44100N，有 18個(gè)規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合器操作，因而操作簡(jiǎn)便，易調(diào)整。 2．電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)為 KM型，功率 ～ 11kW，拉力 6000～ 142100N，四種規(guī)格。 3．大型電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 主要用于提升大型重物或設(shè)備，可兩檔機(jī)械變速，設(shè)有電磁鐵制動(dòng)器、手制動(dòng)器和棘輪停止器，以確保安全。 ENDO型卷?yè)P(yáng)機(jī)采用 起重電動(dòng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)可兩檔變速，排繩器裝在上部，是單螺旋軸雙導(dǎo)向桿式結(jié)構(gòu)，機(jī)座全部是焊接結(jié)構(gòu)，所有機(jī)械與電器部分都裝在機(jī)座里。產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是： 1) 采用一軸支撐兩個(gè)卷筒的結(jié)構(gòu)，用一軸齒輪傳動(dòng)裝置可操作兩個(gè)卷筒。 （三） 法國(guó) 法國(guó)生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家很多， 其中包滕 (POTAIN)公司就是生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要廠家之一。 KUSW 型卷?yè)P(yáng)機(jī)輕巧緊湊，效率高，安全可靠，可遙控操作。 LMD 型卷?yè)P(yáng)機(jī)可兩檔變速，采用液壓控制。 LMD型卷?yè)P(yáng)機(jī)綜合了電氣技術(shù) (包括電子技術(shù)系統(tǒng) )和液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，性能比較好。電控齒輪換檔 (采用延時(shí)繼電器 )，起 吊位置精確，運(yùn)動(dòng)緩和，傳動(dòng)件在油池里工作，停車(chē)緩慢，避免磨損電磁剎車(chē)。由兩個(gè)獨(dú)立的裝有電磁剎車(chē)系統(tǒng)的提升電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。 其他國(guó)家，如俄羅斯、英國(guó)、瑞典、加拿大、德國(guó)等業(yè)都生產(chǎn)著不同用途的各種型號(hào)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了 60t卷?yè)P(yáng)機(jī)，日本生產(chǎn)了 32t、 50t、 60t液壓和氣動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，美國(guó)生 產(chǎn)了 136t和 270t卷?yè)P(yáng)機(jī)。對(duì)大型卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對(duì)安全可靠。 4．大力發(fā)展不帶動(dòng)力源裝置的卷?yè)P(yáng)機(jī) 歐美國(guó)家非常重視發(fā)展借助汽車(chē)和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷?yè)P(yáng)機(jī)。 卷?yè)P(yáng)機(jī)使用時(shí)的注意事項(xiàng) ： （ 1） 卷筒上的鋼絲繩應(yīng)排列整齊，如發(fā)現(xiàn)重疊和斜繞時(shí)，應(yīng)停機(jī)重新排列。鋼絲繩不許完全放出，最少應(yīng)保留三圈。 （ 3） 作業(yè)中，任何人不得跨越鋼絲繩，物體（物件）提升后，操作人員不得離開(kāi)卷?yè)P(yáng)機(jī)。 （ 4） 作業(yè)中，司機(jī)、信號(hào)員要同吊起物保持良好的可見(jiàn)度，司機(jī)與信號(hào)員應(yīng)密切配合，服從信號(hào)統(tǒng)一指揮。 （ 6） 工作中要聽(tīng)從指揮人員的信號(hào)，信號(hào)不明或可能引起事故時(shí)應(yīng)暫停操作，待弄清情況后方可繼續(xù)作業(yè)。 （ 8） 作業(yè)完畢、應(yīng)將料盤(pán)落地、關(guān)鎖電箱。 (10)嚴(yán)禁超載使用 (11)使用過(guò)程中要注意不要出現(xiàn)打結(jié) .壓扁 .電弧打傷 .化學(xué)介質(zhì)的侵蝕。 (13)使用過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查所使用的鋼絲繩，達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)立即報(bào) 廢。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 第二章 卷?yè)P(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 本 設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)有： 額定起升重量： 5噸 起升高度： 14米 起升速度： /分 卷?yè)P(yáng)機(jī)用途： 用于 5噸橋式吊車(chē) 起升機(jī)構(gòu) 工作條件： 頻繁啟動(dòng) 粉塵量大 設(shè)計(jì)的主要要求： 本設(shè)計(jì)為有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu) ； 電動(dòng)機(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤(pán)連接 ； 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)。我們將其分為電控卷?yè)P(yáng) 機(jī)和溜放型卷?yè)P(yáng)機(jī)兩類(lèi)。物料的提升或下降由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單方便。此類(lèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)大多是單卷筒的。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 31 圓柱齒輪減速器快速卷?yè)P(yáng)機(jī)簡(jiǎn)圖 1— 電動(dòng)機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 制動(dòng)器 4— 減速器 5— 聯(lián)軸器 6— 卷筒 7— 底座 8— 支架 （ 2） 蝸桿 減速器慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)。 圖 32 圓柱齒輪減速器加開(kāi)式齒輪傳功的卷場(chǎng)機(jī)簡(jiǎn)圖 1— 電動(dòng)機(jī) 2— 聯(lián)軸器 3— 制動(dòng)器 4— 減速器 5— 開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 6— 卷筒 （ 4） 蝸桿減速器加開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力 F＞ 120 kN 的卷?yè)P(yáng)機(jī)上，均應(yīng)安裝排繩器。由于錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)是靠轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)或松開(kāi)的，可省略單獨(dú)的制動(dòng)器，在結(jié)構(gòu)上就要求電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)間能做軸向相對(duì)移動(dòng)。由于此類(lèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)軸線與卷筒軸線為同軸，故習(xí)慣上把這類(lèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)叫做一字型結(jié)構(gòu)卷?yè)P(yáng)機(jī)。 2. 漸開(kāi)線圓柱齒輪行星傳動(dòng) 常見(jiàn)的有封閉型 2K— H型行星輪系和 3K型行星輪系傳動(dòng)的 卷?yè)P(yáng)機(jī)。這種傳動(dòng)可把傳動(dòng)系統(tǒng)放在卷筒里面，可減小卷?yè)P(yáng)機(jī)體積。 上述擺線針輪行星傳動(dòng)和少齒差行星傳動(dòng)的輸出機(jī)構(gòu)是很重要的一環(huán)，可實(shí)現(xiàn)偏心輸出的機(jī)構(gòu)有很多，但考慮到加工和效率的原因，目前采用較多的是銷(xiāo)軸式，但其加工精度及熱處理要求較高，卷?yè)P(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家比較難以達(dá)到。 5. 諧波傳動(dòng) 此傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，嚙合齒數(shù)多，所以承載能力大，故其體積、質(zhì)量可更小。 6. 活齒行星傳動(dòng) 又叫頂桿蠕動(dòng)傳動(dòng)，它的加工相對(duì)比較方便。要在電動(dòng)機(jī)和卷筒之間實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接或分離，通常采用離臺(tái)器或差動(dòng)輪系。 為保證各卷筒的運(yùn)動(dòng)或停止，其離合和制動(dòng)裝置都直接安裝在卷筒上。 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。 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 ； Fi —— 鋼絲繩承受的第 i個(gè)拉力， Fi ＝ F1 ， F2 ， 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。 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 。 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)。 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。 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。要求低速時(shí)可采用三級(jí)大傳動(dòng)比減速器。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。 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。帶制動(dòng)輪的半體應(yīng)安裝在減速器高速軸上。 起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須采用常閉式的。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。 由于 卷筒與減速器低速軸之間的連接型式很多。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。如下圖 34。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。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(chē)兩邊的軌道輪壓不變，這對(duì)橋架和小車(chē)車(chē)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)。 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。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。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)零部件需進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。 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。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。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。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。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。 卷?xiàng)顧C(jī)應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。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。 [M〕的鋼絲繩直徑。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)繩的選擇也推薦采用此方法。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)。 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＝ 。 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—