輪軌式移動(dòng)提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及車架部件設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1本課題研究背景</p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，自動(dòng)化生產(chǎn)的不斷普及，對(duì)于機(jī)械工作運(yùn)轉(zhuǎn)效率也有了更高的要求。這其中就包括廣泛用于建筑、水利、電力、道路、礦山、港口和國(guó)防等工程領(lǐng)域的提升機(jī)構(gòu)。提升機(jī)構(gòu)，顧名思義即利用外界動(dòng)力，將重物提升至一定高度的機(jī)構(gòu)。其在一些常

2、用機(jī)械中也起著舉足輕重的作用，其作用是不能被取代的。本設(shè)計(jì)研究的課題是--輪軌式移動(dòng)提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及車架部件設(shè)計(jì)。提升設(shè)備除了要對(duì)其精心設(shè)計(jì)制造，提高安裝質(zhì)量以及合理的使用和維護(hù)設(shè)備外，確保其可靠安全的運(yùn)行，預(yù)防、杜絕事故的發(fā)生也有著極其重要的意義。而輪軌式移動(dòng)提升機(jī)有著運(yùn)動(dòng)阻力小，快捷，方便高效的移動(dòng)能力，能夠大大的節(jié)約時(shí)間；通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程中的可靠性計(jì)算，能夠保證其運(yùn)轉(zhuǎn)的正常，從而確保工作過(guò)程的順利進(jìn)行；且本課題設(shè)計(jì)的輪軌式提升機(jī)能

3、在包括室內(nèi)、室外等不同環(huán)境作業(yè)，得到廣泛的應(yīng)用。本課題《輪軌式移動(dòng)提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及車架部件設(shè)計(jì)》是一門實(shí)踐性與綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)，需綜合運(yùn)用到各門學(xué)科知識(shí)。本次設(shè)計(jì)將使我們?cè)诶碚摲矫婧蛯?shí)踐方面得到綜合提高。鍛煉我們獨(dú)立思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、提出創(chuàng)新的能力。而且，提升機(jī)構(gòu)，在其廣泛地運(yùn)用背景之</p><p>　　礦井提升機(jī)的工作特點(diǎn)是在一定的距離內(nèi)，以一定的速度往復(fù)運(yùn)行。為保證提升工作高效率和安全可靠，提升

4、機(jī)應(yīng)具有良好的控制設(shè)備和完善的保護(hù)裝置。提升機(jī)在工作中一旦發(fā)生機(jī)械或電氣故障，就會(huì)嚴(yán)重地影響到正常的生產(chǎn)，甚至造成人身傷亡。所以熟悉提升機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理，提高安裝質(zhì)量，合理使用設(shè)備加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，對(duì)于確保提升工作高效率和安全可靠，防止和杜絕故障及事故的發(fā)生，具有重大意義。</p><p>　　1.2提升設(shè)備工作原理</p><p>　　我國(guó)把纏繞直徑在2m以上的提升設(shè)備稱之為提升機(jī)械

5、；纏繞直徑在2m以下（不包括2m）的稱為絞車（盡管這兩者的結(jié)構(gòu)基本相同）。有的國(guó)家（例如德國(guó)），把最大提升速度大于4m/s的提升設(shè)備稱之為提升機(jī)械；小于4m/s的稱為絞車；這些說(shuō)法，都從一個(gè)側(cè)面或一定程度上說(shuō)明了提升機(jī)械的功能和特征。</p><p>　　提升機(jī)按工作原理的不同,可分為兩大類,如下圖所示。</p><p>　　一般的單繩纏繞式提升機(jī)，單繩纏繞式提升機(jī)的工作原理如圖1.1。&

6、lt;/p><p>　　圖1.1 提升機(jī)工作示意圖</p><p>　　簡(jiǎn)單地說(shuō)就是用一根較粗的鋼絲繩在卷筒上纏上和纏下來(lái)實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放運(yùn)動(dòng)。圖1.1所示為單繩纏繞式單卷筒提升機(jī)，卷簡(jiǎn)上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每根鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的纏繞方向相反。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩根鋼絲繩便經(jīng)過(guò)天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里上下運(yùn)動(dòng)。不難看出，單繩纏繞式提升機(jī)的一個(gè)根

7、本特點(diǎn)和缺點(diǎn)是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要求卷筒必須具備一定的纏繞表面積，以便能容納下根據(jù)井深或提升高度所確定的鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度。單繩纏繞式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍及機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點(diǎn)來(lái)確定的。它的最大提升高度和最大載荷等，受現(xiàn)有鋼絲繩的承載能力和卷筒的容繩量的限制。一般而言，當(dāng)鋼絲繩直徑大于60mm，鋼絲強(qiáng)度超過(guò)1700MPa時(shí)，制造較困難。同時(shí)，也會(huì)使提升機(jī)械龐大。因此，一般載重量不超過(guò)20t，一層纏繞時(shí)的提升高度

8、不超過(guò)600m。</p><p>　　移動(dòng)式提升機(jī)是在單繩纏繞式提升機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，它是將提升設(shè)備安裝在一移動(dòng)平臺(tái)――車架上而改裝成?？捎善渌\(yùn)輸設(shè)備拖動(dòng)，在礦井軌道上移動(dòng)。移動(dòng)式提升機(jī)又類似于汽車起重機(jī)，在工作時(shí)可放下支腳，駐鋤，及上頂（用于支承礦井頂部）等輔助支承部件，在非工作狀態(tài)下，可收起支腳，上頂，在其他設(shè)備幫助下移動(dòng)到別處。這樣做極大節(jié)省了礦井內(nèi)，尤其是礦井口的有限空間，同時(shí)也可用一臺(tái)提升機(jī)工作于

9、多個(gè)礦井口。移動(dòng)式提升機(jī)的主要單元可分為：電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、卷筒、鋼絲繩、車架等等。</p><p>　　1.3礦井提升設(shè)備的分類及基本組成</p><p>　　1.3.1礦井提升設(shè)備的分類</p><p><b>　　1．按用途分類</b></p><p>　?。?）主井提升設(shè)備：專門用于提升礦石。</p&

10、gt;<p>　　（2）副井提升設(shè)備：專門用于提升矸石、升降人員、運(yùn)送材料和設(shè)備等。</p><p>　　2．按提長(zhǎng)機(jī)類型分類</p><p>　?。?）纏繞式提升設(shè)備：?jiǎn)卫K式和多繩式。</p><p>　　（2）摩擦式提升設(shè)備：?jiǎn)卫K式和多繩式。</p><p><b>　　3．按井筒斜角分類</b><

11、;/p><p>　?。?）豎井提升設(shè)備。</p><p>　?。?）斜井提升設(shè)備。</p><p><b>　　4．按提升容器分類</b></p><p>　?。?）罐籠提升設(shè)備。</p><p>　?。?）箕斗提升設(shè)備。</p><p>　?。?）礦車組提升設(shè)備（只用于斜井提

12、升）。</p><p>　?。?）吊桶提升設(shè)備（只用于豎井提升）。</p><p><b>　　5．按拖動(dòng)裝置分類</b></p><p>　?。?）交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)提升設(shè)備。</p><p>　?。?）直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)提升設(shè)備。</p><p>　　6．按提升系統(tǒng)的平衡分類</p>

13、<p>　　（1）不平衡提升設(shè)備。</p><p>　　（2）提升平衡設(shè)備。</p><p>　　本課題所設(shè)計(jì)的移動(dòng)式提升機(jī)的工作原理同于一般的單繩纏繞式提升機(jī)。</p><p>　　1.3.2礦井提升設(shè)備的組成</p><p>　　礦井提升設(shè)備主要由提升容器、提升鋼絲繩、提升機(jī)、井架和天輪以及裝卸載附屬裝置組成。</p&g

14、t;<p><b>　　提升機(jī)的組成</b></p><p>　　工作機(jī)構(gòu)——主軸裝置</p><p><b>　　減速器</b></p><p><b>　　傳動(dòng)系統(tǒng) 聯(lián)軸器</b></p><p>　　機(jī) 制動(dòng)器——主制動(dòng)器和輔助制

15、動(dòng)器</p><p>　　械 制動(dòng)系統(tǒng) </p><p>　　提 部 制動(dòng)器控制裝置——液壓站和氣壓站</p><p>　　分 測(cè)速發(fā)電機(jī)裝置</p><p>　　升 保護(hù)系統(tǒng)</p><p>　　護(hù)板、護(hù)柵、護(hù)罩 </

16、p><p>　　機(jī) 主電機(jī) </p><p>　　電氣 電氣控制裝置</p><p>　　部分 電氣保護(hù)系統(tǒng) </p><p>　　1.4 提升機(jī)發(fā)展概況</p><p>　　從提升機(jī)的結(jié)構(gòu)和品種方面的發(fā)展來(lái)看，首先出現(xiàn)的是單繩纏繞式圓柱形單筒提升機(jī)。1876年德國(guó)人

17、戈培利用摩擦原理，制造出單繩摩擦式提升機(jī)。這種提升機(jī)利用一根提升鋼絲繩，繩的兩端分別各聯(lián)一個(gè)提升容器，而提升鋼絲繩則掛在摩擦輪上，摩擦輪傳動(dòng)時(shí)，輪上的提升鋼絲繩因摩擦力而隨輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使繩上的兩個(gè)提升容器一個(gè)上升，一個(gè)下降。由于摩擦輪提升鋼絲繩不纏繞在輪上，提升高度與摩擦輪尺寸無(wú)直接關(guān)系。所以摩擦提升機(jī)特別適合用于較深的礦井中。</p><p>　　以后，隨著礦井生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，纏繞式卷筒提升機(jī)和摩擦輪式

18、提升機(jī)又各有其不同的發(fā)展。</p><p>　　纏繞式提升機(jī)由單筒發(fā)展到雙筒，為適應(yīng)提升距離增加和節(jié)省電能的需要，又發(fā)展了圓錐形、圓柱形圓錐型、雙圓柱圓柱錐形及單筒可分離式卷筒提升機(jī)等不同結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　1938年又出現(xiàn)了多繩摩擦式礦井提升機(jī)，這不僅擴(kuò)大了摩擦提升機(jī)的應(yīng)用范圍，而且使提升機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸和提升能力大幅度提高，從而為采用大提升量容器創(chuàng)造了條件，并提高了安全可靠性。

19、但這種提升機(jī)真正在世界各國(guó)推廣使用還是在60年代后。目前多繩摩擦輪式提升機(jī)的繩數(shù)已達(dá)到14根，最大一次提升量達(dá)到65噸，最大直徑一般達(dá)到9米，繩速達(dá)35m/s。</p><p>　　隨著世界采礦業(yè)的發(fā)展，開(kāi)采深度不斷提高。在南非的金礦開(kāi)采中，一次提升高度已達(dá)2600m，這對(duì)于一般單繩纏繞式提升機(jī)來(lái)說(shuō)是不能勝任的。即使采用多繩摩擦式提升 機(jī)，也出現(xiàn)過(guò)不少尾繩事故。后來(lái)又出現(xiàn)了適合超深井的雙繩纏繞的布雷爾式提升機(jī)。2

20、0世紀(jì)70年代后，礦井提升機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式等都在日新月異地向前發(fā)展，目前，國(guó)外的提升機(jī)正向體積小、重量輕和自動(dòng)化的方向發(fā)展，以適應(yīng)深井和大產(chǎn)量的需要。</p><p><b>　　2傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本課題設(shè)計(jì)題目：輪軌式移動(dòng)提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及車架部件設(shè)計(jì)</p><p>　　初始設(shè)計(jì)參數(shù)： 提升重量： G=400

21、0KG</p><p>　　提升高度： H=120m</p><p>　　提升速度： VQ=8m/min</p><p><b>　　工作類型： 中級(jí)</b></p><p>　　軌 距： L=600mm</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p>

22、;<p>　　1、進(jìn)行輪軌式移動(dòng)提升機(jī)的整體設(shè)計(jì)，包括主要參數(shù)尺寸的確定，傳動(dòng)系統(tǒng)的選型及設(shè)計(jì)、計(jì)算。</p><p>　　2、對(duì)車架部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　3、對(duì)一些零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)算。</p><p>　　滑輪組提升設(shè)計(jì)：本課題采用定滑輪傳動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，制造成本低等優(yōu)點(diǎn),如下圖所示</p><p>

23、;　　圖2.1 滑輪組布局圖</p><p>　　其中提升機(jī)主體部分，經(jīng)過(guò)分析，最終確定減速器部分第一級(jí)采用2K-H行星傳動(dòng)，第二級(jí)采用K-H-V傳動(dòng)。即減速器部分設(shè)計(jì)方案如下圖所示：</p><p>　　圖2.2 減速器設(shè)計(jì)傳動(dòng)示意圖</p><p>　　其中 為行星輪，銷軸固定，通過(guò)偏心結(jié)構(gòu)即H結(jié)構(gòu)帶動(dòng)行星輪做小半徑的公轉(zhuǎn)，以此跟與卷筒固定的內(nèi)齒輪嚙合，并帶

24、動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　3工作裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　3.1 鋼絲繩</b></p><p>　　3.1.1鋼絲繩的材料及制造 </p><p>　　鋼絲繩是起重機(jī)械中使用最為廣泛的傳動(dòng)撓性件。其優(yōu)點(diǎn)是：卷繞性好、承載能力大、自重輕、運(yùn)行時(shí)平穩(wěn)無(wú)噪音，適于高速傳動(dòng)；彈性好、強(qiáng)度高、過(guò)載能力強(qiáng)

25、，工作時(shí)一般不會(huì)發(fā)生突然斷裂，比較可靠。因而，獲得廣泛應(yīng)用。</p><p>　　鋼絲繩是由許多直徑為0.5～2mm高強(qiáng)鋼絲繞編而成。鋼絲的材料通常采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其含碳量約為0.15%～0.18%，含硫磷量不大于0.03%，拉伸強(qiáng)度極限通常為1400～2000N/,特殊情況下可達(dá)2400N/。起重機(jī)中使用1600～1800N/的較適宜。鋼絲的品質(zhì)根據(jù)內(nèi)彎次數(shù)的多少分為特級(jí)、Ⅰ級(jí)及Ⅱ級(jí)。起重機(jī)采用Ⅰ級(jí)，特級(jí)用于載

26、客電梯，Ⅱ級(jí)用于系物等次要用途。</p><p>　　根據(jù)不同的使用目的，其結(jié)構(gòu)和繞編方式各不相同，起重機(jī)采用雙重繞鋼絲繩。</p><p>　　3.1.2鋼絲繩的種類 </p><p>　　鋼絲繩根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)和編繞方式而有不同種類。</p><p>　　1.鋼絲繩的捻繞次數(shù)</p><p>　?。?）單繞繩

27、圖3-1所示，單繞繩是由若干層鋼絲繩依次圍繞一根鋼芯繞制而成。這種鋼絲繩的構(gòu)造最簡(jiǎn)單，其特點(diǎn)是剛性大，撓曲性差，不宜用作起重繩，可用作起重機(jī)的桅索、拉索和架空索道的承載索等。</p><p>　?。?）雙繞繩 圖3-2所示，雙繞繩是先由鋼絲擰成股，然后再將股擰成繩。這種鋼絲繩撓性較好，是起重機(jī)常用繩。 </p><p>　?。?）三繞繩 圖3-3所示，三繞繩是把雙繞繩作為股，再由幾股擰

28、成繩。這種鋼絲繩撓性特別好，但由于制造復(fù)雜，并且鋼絲較細(xì)，容易磨損折斷，起重機(jī)中一般不用。</p><p>　　圖3.1 點(diǎn)接觸股 圖3.2 雙繞繩 圖3.3 三繞繩</p><p>　　2.鋼絲繩的捻制方法</p><p>　?。?）順繞繩 圖3.4a所示，鋼絲繩繞成股與股繞成繩的方向相同。這種鋼絲繩撓性好，表

29、面光滑，使用壽命長(zhǎng)，但容易自行松散和扭轉(zhuǎn)。因此它只能用于經(jīng)常保持張緊狀態(tài)的地方，如小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的牽引繩。</p><p>　?。?）交繞繩 圖3.4b所示，鋼絲繩繞成股與股繞成繩的方向相反。其撓性與使用壽命都較順繞繩差。但由于股與繩的扭轉(zhuǎn)趨勢(shì)相反，克服了扭轉(zhuǎn)和易松散的缺陷，故在起重機(jī)中使用較廣。</p><p>　?。?）混繞繩 圖3.4c所示，即一半順繞，一半交繞。因工藝復(fù)雜，極少應(yīng)

30、用。</p><p>　　圖3.4 鋼絲繩的繞向</p><p>　　a．順繞繩；b.交繞繩；c.混繞繩</p><p><b>　　3.股的形狀</b></p><p>　　（1）圓股繩 圖3.3所示，鋼絲繩中的股為圓形。制造方便，一般常用。</p><p>　?。?）異形股繩 圖3.5所

31、示，鋼絲繩中的股呈三角形、橢圓形及扁圓形等。這種鋼絲繩與滑輪槽和卷筒槽接觸良好，使用壽命長(zhǎng)，但制造復(fù)雜。 </p><p>　　圖3.5 異型股鋼絲繩</p><p>　　a．三角股鋼絲繩；b.橢圓股鋼絲繩；c.扁股鋼絲繩</p><p>　　（3）多股不扭轉(zhuǎn)繩 圖3.6所示，鋼絲繩中各相鄰層股的捻向相反。這種鋼絲繩在卷筒上接觸表面較大，抗擠壓強(qiáng)度

32、高，壽命長(zhǎng)，而且受力時(shí)其自由端不會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。特別適宜于用作起升高度特大的自升式塔式起重機(jī)的起升鋼絲繩。</p><p>　　圖3.6 不扭轉(zhuǎn)鋼絲繩的構(gòu)造與抗扭機(jī)理</p><p>　　a.4種多層不扭轉(zhuǎn)鋼絲繩構(gòu)造示意圖</p><p>　　b.不扭轉(zhuǎn)鋼絲繩內(nèi)外層繩股的捻向及其抗扭特性形成的機(jī)理示意圖</p><p>　　4.鋼絲繩中鋼絲與鋼

33、絲的接觸狀態(tài)</p><p>　?。?）點(diǎn)接觸鋼絲繩 圖3.7a所示，繩股中各層鋼絲直徑均相同，而內(nèi)外各層鋼絲的節(jié)距不同，因而相互交叉形成點(diǎn)接觸。缺點(diǎn)是接觸應(yīng)力高，表面粗糙，易破斷，使用壽命低。但因其制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，曾廣泛用于起重機(jī)中，先逐漸被線接觸鋼絲繩索代替。</p><p>　　圖3.7 二種接觸的鋼絲繩</p><p>　　a.點(diǎn)接觸； b.線接觸

34、</p><p>　　（2）線接觸鋼絲繩 圖3.7b所示，繩股由不同直徑的鋼絲繞制而成。通過(guò)斷面幾個(gè)尺寸的適當(dāng)配置，使每一層鋼絲的節(jié)距均相等，并使外層鋼絲位于內(nèi)層鋼絲繩之間的溝槽內(nèi)，內(nèi)外層鋼絲互相接觸在一條螺旋線上，形成線接觸。這種鋼絲繩消除了點(diǎn)接觸鋼絲繩所具有的二次彎曲應(yīng)力，可降低工作時(shí)總的彎曲應(yīng)力，承載能力高，而且撓性好，耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，在起重機(jī)得到了日益廣泛的應(yīng)用。</p><p&

35、gt;　　線接觸鋼絲繩根據(jù)繩股斷面的結(jié)構(gòu)又可分為三種形式：</p><p>　?、傥鳡栃?圖3.8a所示，又稱外粗式，代號(hào)為X。這種鋼絲繩股中，外層鋼絲粗，內(nèi)層鋼絲細(xì)，同一層鋼絲的直徑相同。其特點(diǎn)是耐磨性好，但撓性較差。</p><p>　?、谕吡滞绦?圖3.8b所示，又稱粗細(xì)式，代號(hào)為W。這種鋼絲繩股的外層由不同直徑的鋼絲組成，配置的細(xì)鋼絲同時(shí)保持與三根相鄰鋼絲接觸，其斷面填充系數(shù)高

36、，撓性好，承載能力大，是起重機(jī)常用的形式。</p><p>　?、厶畛湫?圖3.8c所示，代號(hào)為T。在股中內(nèi)外層鋼絲形成的溝槽中填充細(xì)鋼絲，斷面填充系數(shù)高，增加了承載能力。</p><p>　　（3）點(diǎn)、線接觸鋼絲繩 圖3.9所示，這是一種混合結(jié)構(gòu)的鋼絲繩。如圖所示其外面為西爾型，里面是是點(diǎn)接觸。</p><p>　　圖3.8 線接觸股

37、 圖3.9 點(diǎn)、線接觸繩</p><p>　　a．西爾型；b.瓦林吞型；c.填充式鋼絲繩</p><p>　　3.1.3 鋼絲繩的選用</p><p>　　鋼絲繩的選擇包括鋼絲繩結(jié)構(gòu)型式的選擇和鋼絲繩直徑的確定。</p><p>　　1.鋼絲繩結(jié)構(gòu)型式的選擇</p><p>　　繞經(jīng)滑輪組和

38、卷筒的機(jī)構(gòu)工作鋼絲繩應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。在腐蝕性環(huán)境中應(yīng)采用鍍鋅鋼絲繩。鋼絲繩的性能和強(qiáng)度應(yīng)滿足機(jī)構(gòu)安全工作的要求。</p><p>　　一般情況下，單根的鋼絲繩右捻和左捻在使用上并無(wú)區(qū)別，但由于穿繞雙聯(lián)滑輪組時(shí)要求使用右捻，以使之正確的卷繞于同一卷筒上。順向捻的鋼絲繩表面較平整，也較柔軟，具有良好的抗彎曲疲勞性能，因此比較耐用。其缺點(diǎn)是：繩股容易松開(kāi)，繩頭必須扎緊；懸吊重物時(shí)容易旋轉(zhuǎn)，極易卷曲扭結(jié)，故在吊裝

39、中不宜采用。交互捻鋼絲繩與順向捻鋼絲繩相反，雖耐用程度較差，但是使用方便。一般采用W型，耐磨性能較高。</p><p>　　由于鋼絲繩捻繞方向的不同，其特點(diǎn)和采用范圍也有所不同，為了使用上的方便，避免使用過(guò)程中鋼絲繩扭轉(zhuǎn)糾纏，故在起重機(jī)、滑輪組等起吊裝置中，多采用交互捻的鋼絲繩為合適。</p><p>　　2.鋼絲繩直徑的確定</p><p><b>　　

40、據(jù)已知：</b></p><p>　　= G = 4000 Kg 9.8 N/Kg</p><p>　　查《起重運(yùn)輸機(jī)械》表2-2初選定多層卷繞、圓股線接觸鋼芯鋼絲繩。其結(jié)構(gòu)形6W（19）+7X7。</p><p>　　根據(jù)GB/T3811-1983計(jì)算：</p><p>　?。?）、按選擇系數(shù)C確定鋼絲繩直徑d(mm)</

41、p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中 d —鋼絲繩的最小直徑</p><p>　　C—選擇系數(shù)(m m／)。</p><p>　　—鋼絲繩最大工作靜拉力(N)。</p><p>　　選擇系數(shù)C的取值計(jì)算：</p><p><b>　　

42、（3.2）</b></p><p>　　式中：n —安全系數(shù)．按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-2》表8.1-8選取。</p><p>　　K —鋼絲繩捻制折減系數(shù)，按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-2》表8.1-9~表8.1-33選??；</p><p><b>　　—鋼絲繩充滿系數(shù)。</b></p><p>　　—鋼絲的公稱抗拉強(qiáng)度（N/

43、）,按<<機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-2>>表8.1-9~表8.1-33選取</p><p>　　有設(shè)計(jì)要求，工作等級(jí)為中級(jí)，取M7，繼而查表得：</p><p>　　n = 7 K = 0.92 = 0.46 =1470MPa</p><p>　　帶入式（3.2） </p><p><b>　　

44、則據(jù)式（3.1）得</b></p><p>　　圓整取d為26mm。</p><p>　　3.鋼絲繩強(qiáng)度校核：</p><p>　　本課題所設(shè)計(jì)裝置中鋼絲繩所受最大拉力為： （3.3）</p><p>　　有所選鋼絲繩的類型及工作等級(jí)，確定 k = 6， = 0.8</p><p><b&g

45、t;　　代入式（3.3）得</b></p><p>　　查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-2》表8.1-10，當(dāng)取d=26，公稱抗拉強(qiáng)度為1470MPa 鋼 絲繩的所受最小破斷拉力為3.53 N。由于2.77 N 3.53 N ，因此，強(qiáng)度滿足。</p><p><b>　　故鋼絲繩的標(biāo)記為</b></p><p>

46、　　鋼絲繩 6×19W+-26-Ⅰ-光-右交 GB1102-74</p><p>　　3.1.4 延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命的途徑</p><p>　　所謂鋼絲繩的壽命，就是達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)的使用期限。鋼絲繩在使用一段時(shí)間之后，首先是表面的鋼絲被磨損及產(chǎn)生疲勞破斷。根據(jù)使用規(guī)范規(guī)定，鋼絲繩任何一股的捻距破斷鋼絲達(dá)到規(guī)定的數(shù)值時(shí)，鋼絲繩就應(yīng)該報(bào)廢，換用新的鋼絲繩。</p>&l

47、t;p>　　為了延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命，除了選用合適的鋼絲繩構(gòu)造型式外，可以采取下述幾方面的措施：</p><p>　　(1).提高安全系數(shù)n，也就是降低鋼絲繩的應(yīng)力；</p><p>　　(2).選用較大的滑輪與卷筒直徑；</p><p>　　(3).滑輪槽的尺寸與材料對(duì)于鋼絲繩的壽命有很大的影響。理想的滑輪槽半徑約為R=0.53d，R太大使鋼絲繩與滑輪槽接觸

48、面積減小，R太小有將鋼絲繩卡死的毛病?；喖熬硗驳牟牧嫌捕冗^(guò)高，對(duì)于鋼絲繩壽命不利。鑄鐵較鑄鋼有利，但用硬度過(guò)低的鑄鐵又會(huì)使滑輪或卷筒容易磨損，磨損下來(lái)的粉末會(huì)使鋼絲繩受到研磨，縮短鋼絲繩的壽命。近年來(lái)有在滑輪槽底鑲以鋁或卡普龍襯墊的，據(jù)說(shuō)可以大大延長(zhǎng)鋼絲繩壽命；</p><p>　　(4).盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)，即不要使鋼絲繩通過(guò)太多的滑輪（在選用滑輪組的型式及倍率時(shí)予以考慮），并且盡量避免使鋼絲繩反向彎曲

49、，因?yàn)榉聪驈澢鷮?duì)鋼絲繩壽命更為不利。</p><p>　　此外，仔細(xì)的維護(hù)保養(yǎng)，例如定期潤(rùn)滑，對(duì)于延長(zhǎng)鋼絲繩的壽命（石墨和凡士林的混合物）。潤(rùn)滑前需用鋼絲刷去繩上污物，并用煤油清洗，潤(rùn)滑時(shí)要將潤(rùn)滑油加熱到80攝氏度以上，使油容易滲到鋼絲繩的內(nèi)部。一般情況下，禁止將兩根鋼絲繩接起來(lái)使用。</p><p>　　3.1.5鋼絲繩端頭的固結(jié)方法</p><p>　　鋼絲繩在

50、使用時(shí)必須與其他零件聯(lián)接才能傳遞載荷，常用的聯(lián)接方法有如下幾種：</p><p>　　(1).編結(jié)法 圖3.10a所示，將鋼絲繩末端繞過(guò)心形套環(huán)后，繩頭打散，分別編插入工作分支各股中，然后用細(xì)鋼絲繩扎緊。捆扎長(zhǎng)度l=（20～25）d，d為鋼絲繩直徑。同時(shí)不應(yīng)小于300mm。這種方法對(duì)直徑大的鋼絲繩效果較好。聯(lián)接處的強(qiáng)度約為鋼絲繩自身高度的75%～90%。</p><p>　　(2).楔形

51、套筒法 圖3.10b所示，用特制的鋼絲繩斜楔塊固定，方法簡(jiǎn)便。聯(lián)接處的強(qiáng)度約為鋼絲繩自身強(qiáng)度的75%～85%。</p><p>　　(3).灌鉛法 圖3.10c、d所示，將鋼絲繩末端拆散，穿入錐形襯套內(nèi)后彎成鉤狀，然后灌鉛固結(jié)。此法聯(lián)接強(qiáng)度高，與自身強(qiáng)度大致相同，但操作復(fù)雜，較少采用。</p><p>　　(4).繩卡固定法 圖3.10e所示，鋼絲繩繞過(guò)心形套環(huán)后用專用的鋼絲繩卡固定

52、。繩卡底板須扣在鋼絲繩的工作段上，U形螺栓扣在鋼絲繩的尾段上，聯(lián)接處得強(qiáng)度約為鋼絲繩自身強(qiáng)度的80%～90%。當(dāng)d15mm時(shí)，可用三個(gè)繩卡；16d20時(shí)用四個(gè)；20時(shí)用五個(gè)；d26時(shí)用六個(gè)。繩卡的型號(hào)及安裝間距可查閱有關(guān)手冊(cè)。</p><p>　　(5).鋁合金壓頭法 圖3.10f所示，將鋼絲繩端頭拆散后分為六股，各股留頭錯(cuò)開(kāi)，留頭長(zhǎng)度不超過(guò)鋁套長(zhǎng)度，并切去繩芯，彎轉(zhuǎn)后將其插入主索中。然后套入鋁套，在氣錘上壓成

53、了橢圓形，再用壓模壓制成型。此法加工工藝好，重量輕，安裝方便，一般常做起重機(jī)固定拉索用。</p><p>　　圖3.10 鋼絲繩端頭的固定方法</p><p>　　a.編結(jié)法；b.楔形套筒法；c、d.錐套灌鉛法；</p><p>　　e.繩卡固定法；f.鋁合金壓頭法</p><p><b>　　3.2 滑輪</b>

54、</p><p>　　滑輪是用來(lái)改變撓性件（鋼絲繩）運(yùn)動(dòng)方向并平衡撓性件（鋼絲繩）分支拉力的承載零件。其作用是：用來(lái)導(dǎo)向和支承，以改變鋼絲繩的走向；組成滑輪組，達(dá)到省力或增速的目的。</p><p>　　3.2.1滑輪的種類</p><p>　　在起重機(jī)中滑輪按用途分類，一般可分為定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組、導(dǎo)向滑輪和均衡滑輪等。</p><p>

55、;　　圖3.11 各式滑輪及滑輪組 </p><p>　?。?）定滑輪（圖3.11a）裝在固定心軸上的滑輪。主要用以改變鋼絲繩作用力方向，亦可用作平衡滑</p><p>　　（2）動(dòng)滑輪（圖3.11b）裝在移動(dòng)心軸上的滑輪。工作時(shí)隨載荷的起落而升降，同時(shí)又繞自身的心軸移動(dòng)。用以達(dá)到省力的目的，但不改變鋼絲繩作用力方向。</p><p&g

56、t;　?。?）滑輪組（圖3.11c）鋼絲繩依次繞過(guò)若干定滑輪和動(dòng)滑輪組成的裝置稱滑輪組。用來(lái)改變倍率，達(dá)到省力及減速的目的。</p><p>　?。?）導(dǎo)向滑輪（圖3.11d）用以改變鋼絲繩方向并可沿心軸滑動(dòng)的滑輪?？善鸬脚爬K器的作用。</p><p>　?。?）平衡滑輪（圖3.11e）平衡兩支鋼絲繩拉力的滑輪?？墒垢麂摻z繩</p><p><b>　　受

57、力相同。</b></p><p>　　3.2.2滑輪的材料</p><p>　　根據(jù)加工方法的不同，可分為鑄造滑輪和焊接滑輪?；喴话阌奢喚?、輪輻和輪轂三部分組成，其構(gòu)造如圖3.12所示。</p><p>　　滑輪的材質(zhì)影響鋼絲繩的壽命，如果滑輪急速磨損在繩槽上產(chǎn)生壓痕就表明鋼絲繩壓在滑輪上接觸壓力過(guò)大，滑輪上一旦產(chǎn)生壓痕，將會(huì)加劇別處繩的磨損，為了防止

58、產(chǎn)生壓痕，可通過(guò)加大滑輪直徑、增加滑輪數(shù)目、采用較硬的耐磨件及性能較好</p><p>　　的金屬制造的滑輪來(lái)改善其工作狀況，滑輪材料一般有以下幾種：</p><p>　　圖3.12 滑輪的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　a.鑄造滑輪；b.焊接滑輪</p><p>　　1.鑄鐵（如HT150）滑輪 價(jià)格便宜，易于加工，并且由于它的彈性模數(shù)較

59、低，使擠壓應(yīng)力較小，有利于延長(zhǎng)鋼絲繩壽命。主要缺點(diǎn)是輪緣易破碎，壽命短。因此在工作繁重、沖擊大及不便檢修的地方不宜采用。</p><p>　　2．鑄鋼滑輪 目前多用，常用材料有ZG230～450和ZG270～500等，強(qiáng)度和沖擊韌性都很高。</p><p>　　3.球墨鑄鐵（如QT1400～15）滑輪 有一定的強(qiáng)度和韌性，不易脆裂，有利于提高鋼絲繩使用壽命，可用來(lái)代替鑄鋼，但鑄造質(zhì)量不

60、易保證。</p><p>　　4.焊接滑輪 鋼材可選用焊接性能浩的Q235鋼。焊接滑輪重量輕，僅為鑄造滑輪的1/4.近年來(lái)，大尺寸單件生產(chǎn)的滑輪愈來(lái)愈多的采用焊接代替鑄造，焊接滑輪輪緣可用扁鋼或角鋼壓成，由兩塊或幾塊拼接。</p><p>　　5.鋁合金滑輪 重量輕，硬度低，有利于延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命，但是價(jià)格較貴，用在要求滑輪重量很輕的地方，如臂端滑輪采用鋁合金還是比較經(jīng)濟(jì)的。<

61、/p><p>　　6.塑料滑輪 目前國(guó)外已采用多種不同材質(zhì)的聚合材料制造滑輪，形成了系列標(biāo)注。這種滑輪重量輕、耐磨性好，制造工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，很有發(fā)展前途，其缺點(diǎn)是受溫度影響，硬度、剛度較小，剛度變化比較大，容易變形。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用鑄鋼滑輪。</p><p>　　3.2.3滑輪主要尺寸的確定</p><p>　　滑輪的主要

62、尺寸為滑輪槽底部直徑D（即滑輪的名義直徑），如圖3.13所示，D值的大小直接影響鋼絲繩的使用壽命，因而設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理選用。一般情況下滑輪直徑不應(yīng)小于允許的最小值。即：</p><p>　　圖3.13 滑輪主要尺寸</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　式中: —按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪（或卷筒）的最小卷繞直徑,單位(

63、mm)</p><p>　　h—與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，按表3-1選取</p><p>　　d—鋼絲繩的直徑，單位(mm)</p><p>　　表3.1 系數(shù)h（GB/T3811-1983）</p><p>　　代入數(shù)據(jù)有 （20-1）26 = 494 mm</p><p>　　根據(jù)《非

64、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-7，滑輪代號(hào)可選WJ06201，具體尺寸如表3-3所示：</p><p>　　表3-3 滑輪的主要尺寸</p><p><b>　　3.3 卷筒</b></p><p>　　3.3.1卷筒的構(gòu)造</p><p>　　卷筒是卷繞和容納鋼絲繩的部件。通過(guò)對(duì)鋼絲繩的收放，可把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼

65、絲繩，并將原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。卷筒一般由三部分組成，即筒殼、支輪及支環(huán)。筒殼是卷筒的直接承載部件；支輪是支撐筒殼和傳力的部件；支環(huán)是為了增加筒殼的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　1．卷筒的形式</b></p><p>　　卷筒的形狀一般為圓柱形，特殊要求的卷筒也有制成圓錐形或曲線形的。在起重機(jī)械中主要是采用圓柱形的鋼絲繩卷筒。</p>&

66、lt;p>　　按鋼絲繩在卷筒上卷繞層數(shù)可分為單層卷繞卷筒和多層卷繞卷筒。</p><p>　　單層卷繞卷筒表面通常切有螺旋形繩槽，鋼絲繩依次排列其內(nèi)（圖3.14a）。繩槽節(jié)距比鋼絲繩直徑稍大，繩槽半徑也比鋼絲繩半徑稍大，這樣既增加了鋼絲繩與卷筒的接觸面積，又可防止在卷繞過(guò)程中相鄰鋼絲繩間的相互摩擦，從而延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。卷筒繩槽尺寸已有標(biāo)準(zhǔn)，可查閱相關(guān)手冊(cè)。</p><p>　　

67、多層卷繞卷筒（圖3.14b）容繩量大。主要用于起升高度很大，卷筒長(zhǎng)度又受到限制的提升機(jī)構(gòu)。采用尺寸較小的多層卷繞卷筒對(duì)于減小機(jī)構(gòu)尺寸十分有利。多層卷繞的卷筒多采用不帶螺旋槽的光面卷筒，卷筒的兩端必須帶有側(cè)板，以防鋼絲繩側(cè)向滑移。側(cè)板的高度應(yīng)比最外層鋼絲繩高出1～2.5d。但多層卷繞卷筒的鋼絲繩所受的擠壓力大，相互間摩擦力大，鋼絲繩壽命降低，也容易產(chǎn)生亂繩現(xiàn)象。此外，當(dāng)卷繞層數(shù)較多時(shí)，在繩索張力不變的情況下，卷筒的載荷力矩將隨卷筒上鋼絲繩

68、層數(shù)的多少而變化，從而使機(jī)構(gòu)載荷力矩不穩(wěn)定。</p><p>　　圖3.14 鋼絲繩卷筒 圖3.15 焊接卷筒</p><p>　　a.螺旋槽卷筒；b.光面卷筒</p><p>　　按制作方式可分為鑄造卷筒（圖3.14）和焊接卷筒（圖3.15）。</p><p>　　2．卷筒的材料和制造&

69、lt;/p><p>　　鑄造卷筒一般采用不低于HT200的灰鑄鐵鑄造，重要的卷筒可用不低于QT450-10的球墨鑄鐵鑄造。采用鑄鋼時(shí)應(yīng)不低于ZG230-450，鑄鋼卷筒并不能使壁厚減少很多，且工藝復(fù)雜成本高，因而較少采用。</p><p>　　焊接卷筒主要用于大直徑的卷筒，多用Q235鋼板彎成筒形焊接而成。小直徑的卷筒也可采用無(wú)縫鋼管制造。焊接卷筒與鑄造卷筒相比，自重可以大大減輕，也適用于單件

70、生產(chǎn)。</p><p>　　3.3.2卷筒的失效形式及其原因</p><p>　　卷筒筒殼的損壞是礦井提升機(jī)普遍存在的問(wèn)題。卷筒的失效形式主要有：</p><p>　　卷筒筒殼的損壞是指筒殼在工作過(guò)程中產(chǎn)生較大的變形，并在局部地方開(kāi)裂，以致不能正常工作。卷筒筒殼的開(kāi)裂形式有(見(jiàn)圖3.16)</p><p>　　沿筒殼圓周方向局部開(kāi)裂(占多數(shù))

71、；沿卷筒的法蘭盤(pán)(也稱丈輪)或支環(huán)處局部開(kāi)裂(占多數(shù))；沿焊縫開(kāi)裂或開(kāi)焊；沿筒殼上螺釘孔周圍開(kāi)裂；沿筒殼軸線方向局部開(kāi)裂(占少數(shù))等等。</p><p>　　圖3.16 筒殼的裂紋形式（示意圖）</p><p>　　沿筒殼圓周方向局部開(kāi)裂</p><p>　　沿焊縫或支環(huán)外局部開(kāi)裂</p><p>　　造成筒殼變形和開(kāi)裂的主要原因有：<

72、/p><p>　　理論計(jì)算中的誤差過(guò)大；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的某些不合理，加工裝配上的缺陷；使用利維護(hù)上的不合理，鋼板材質(zhì)上的缺陷等等。所以，對(duì)于每一個(gè)具體的筒殼開(kāi)裂問(wèn)題，應(yīng)對(duì)下列情況進(jìn)行分析：</p><p>　?、佼a(chǎn)品的技術(shù)性能、結(jié)構(gòu)形式和有關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算資料；</p><p>　　②加工裝配質(zhì)量和安裝質(zhì)量；</p><p>　?、郛a(chǎn)品使用的歷史情況和現(xiàn)

73、狀，特別是使用過(guò)程中的負(fù)荷變化情況，如未滿負(fù)荷使用的時(shí)間，滿負(fù)荷使用的時(shí)間，是否有超負(fù)荷使用的現(xiàn)象，超負(fù)荷程度和使用時(shí)間的長(zhǎng)短，非常載荷出現(xiàn)的次數(shù)；</p><p>　?、茉O(shè)備在使用過(guò)程中的維護(hù)情況；</p><p>　?、萃矚ぴ陂_(kāi)裂前的征兆(如變形和發(fā)響等)和開(kāi)裂過(guò)程，等等。</p><p>　　3.3.3卷筒的計(jì)算</p><p><

74、;b>　　1、卷筒的幾何尺寸</b></p><p>　　單層繞卷筒表面通常切出導(dǎo)向螺旋槽，繩槽分標(biāo)準(zhǔn)槽與深槽兩種形式。一般情況都采用標(biāo)準(zhǔn)槽。當(dāng)鋼絲繩有脫槽危險(xiǎn)（例如抓斗起升機(jī)構(gòu)卷筒，鋼絲繩向上引出的卷筒）以及高速機(jī)構(gòu)中，采用深槽。</p><p><b>　　圖3.17卷筒槽形</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用光筒，

75、不用開(kāi)槽。</p><p><b>　　卷筒的名義直徑D</b></p><p>　　D=(h-1)d (3.5)</p><p>　　式中 D——卷筒名義直徑</p><p><b>　　d——鋼絲繩直徑</b></p><p>

76、;　　h——與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)相關(guān)的系數(shù)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選取h =20</p><p>　　則有： D=(20-1)×26= 494mm</p><p>　　類型 A型，據(jù)最小直徑D，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-2》表8.1-50，取標(biāo)準(zhǔn)值630mm.</p><p><b>　　卷筒的長(zhǎng)度L&l

77、t;/b></p><p>　　圖3.18 卷筒長(zhǎng)度示意圖</p><p>　?、賳螌訂温?lián)卷筒 （3.6）</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　H—起重機(jī)最大起升高度；</p><p><b>　　m—為滑輪組

78、倍率；</b></p><p>　　—鋼絲繩附加安全圈數(shù)，一般取1.5～3圈；</p><p>　　—卷筒的計(jì)算直徑（鋼絲繩截面中心距），即 =D+d。</p><p>　?、诙鄬泳砝@卷筒 （《礦井提升機(jī)械設(shè)備》公式3-7）</p><p>　　式中——無(wú)繩槽的卷筒端部尺寸，按需要定；</p><p>　　

79、——固定繩尾所需長(zhǎng)度，≈3P；</p><p>　　——中間光滑部分長(zhǎng)度；</p><p><b>　　n——卷繞層數(shù)；</b></p><p>　　——錯(cuò)繩圈數(shù)，取2~4圈； </p><p>　　——平均纏繞直徑，= （3.7）</p><p>　　——繩圈間的間隙，

80、取2~3mm,但應(yīng)保證不咬繩。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)針對(duì)的是工作于礦井的提升機(jī),工作環(huán)境狹小,必須盡量減小自身的體積,故采用多層卷繞。</p><p>　　所以初選n=3層，計(jì)算和L</p><p>　　= = = 681.68 mm</p><p><b>　?。?.8）</b></p><

81、p>　　==394.1 mm</p><p>　　考慮到鋼絲繩在卷筒上排列可能不均勻，應(yīng)將卷筒長(zhǎng)度增加</p><p>　　則取L=490 mm</p><p><b>　　3）卷筒的厚度</b></p><p><b>　　鋼卷筒≈dmm</b></p><p>　　

82、鑄造卷筒≈0.02D+（6~10）≥12mm</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用鑄造卷筒，故有=0.02×710+6=20.2mm ≥12mm</p><p>　　卷筒標(biāo)記 A 630490-15-240 JB/T9006.2-1999</p><p><b>　　2、卷筒的強(qiáng)度校核</b></p><p>

83、　　卷筒強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)受力情況來(lái)具體決定，卷筒壁主要承受鋼絲繩纏繞所產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力。此外，還承受扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力。當(dāng)L≤3D時(shí)，彎曲與扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的合成應(yīng)力不超過(guò)壓縮應(yīng)力的10～15％，故可以只按照壓縮應(yīng)力計(jì)算。</p><p>　　=A≤[]（MPa）</p><p>　　式中 A—與卷筒有關(guān)的系數(shù)；</p><p>　　表3-4 系數(shù)A的選擇</p>&l

84、t;p>　　——鋼絲繩最大靜拉力，單位N；</p><p>　　P——卷筒繩的繩距，單位mm；（無(wú)槽P =d）</p><p>　　——卷筒的壁厚，單位mm；</p><p>　　——許用壓應(yīng)力，單位MPa；</p><p>　　其中，鋼：=，—屈服強(qiáng)度；</p><p>　　鑄鐵：=，—抗壓強(qiáng)度。</p&

85、gt;<p>　　= A= 1.8 =74.64(MPa)</p><p>　　===333.33MPa</p><p>　　故有≤ 卷筒強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　3.3.4鋼絲繩在卷筒上的固定</p><p>　　綱絲繩在卷筒上的固定必須十分可靠，便于檢查和裝拆，避免在固定處使鋼絲繩受到過(guò)分的彎曲，目前采用的固

86、定方法有以下幾種。</p><p><b>　　用壓板固定</b></p><p>　　利用壓板和螺栓同定繩尾，這種方法構(gòu)造簡(jiǎn)單，裝拆方便，便了觀察和檢查，安全可靠，目前最常用，在用于多層繞時(shí)，一般采用圖（3-17a）的形式。</p><p>　　用長(zhǎng)板條固定(圖3.17c)</p><p>　　在鑄造卷筒的筒體上留有固

87、定鋼絲繩繩尾用的穿孔，在孔內(nèi)裝上凸頭板條，板條下面有縱向繩槽，板條用螺釘壓緊。這種方法可使卷筒縮短，但是卷筒構(gòu)造復(fù)雜。</p><p>　　用楔子固定（圖3.17 d)</p><p>　　鋼絲繩繞在楔子上，并與楔子一起裝入卷筒的楔孔內(nèi)，在鋼絲繩拉力作用下被楔緊。楔子的斜度—般為1：4~1：5，以滿足自鎖條件。這種方法卷筒構(gòu)造復(fù)雜。不便于鋼絲繩更換，但可以用于多層繞。 </p>

88、<p>　　圖3.19 鋼絲繩在卷筒上的固定</p><p>　　4 動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)是用于驅(qū)動(dòng)各種形式的起重機(jī)械和冶金設(shè)備中的輔助機(jī)械的專用系列產(chǎn)品，它具有較大的過(guò)載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度，特別適用于短時(shí)或斷續(xù)周期運(yùn)行、頻繁起動(dòng)和制動(dòng)、有時(shí)過(guò)負(fù)荷及有顯著的振動(dòng)與沖擊的設(shè)備。</p><p>　　YZ系列

89、為籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，YZR系列為繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。起重及冶金用電動(dòng)機(jī)大多采用繞線轉(zhuǎn)子，但對(duì)于30kW以下的電動(dòng)機(jī)以及在起動(dòng)不是很頻繁而電網(wǎng)容量又許可滿壓起動(dòng)的場(chǎng)所，也可采用籠型轉(zhuǎn)子。</p><p>　　4.1 電動(dòng)機(jī)的工作制</p><p>　　根據(jù)負(fù)荷的不同性質(zhì)，電動(dòng)機(jī)常用的工作制分為S2（短時(shí)工作制）、S3（斷續(xù)周期工作制）、S4（包括起動(dòng)的斷續(xù)周期性工作制）、S5（包括電制動(dòng)的斷續(xù)周期

90、工作制）四種。電動(dòng)機(jī)的額定工作制為S3，第一個(gè)工作周期為20min。電動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率JC為40%。這4種工作制簡(jiǎn)要特性如下：</p><p>　?、?連續(xù)工作制（S1） 電動(dòng)機(jī)在恒定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行至繞組達(dá)到穩(wěn)定溫升，這種工作狀態(tài)稱為電動(dòng)機(jī)的連續(xù)工作制，發(fā)熱曲線見(jiàn)圖4-1a的曲線。從圖可見(jiàn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電之后繞組溫升按指數(shù)曲線上升，隨著電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增加，溫升逐步接近于穩(wěn)定溫升，在穩(wěn)定溫升下電動(dòng)機(jī)發(fā)出的熱量

91、基本上等于電動(dòng)機(jī)向周圍介質(zhì)中散出的熱量。對(duì)同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，負(fù)荷越大，穩(wěn)定溫升就越高。穩(wěn)定溫升不應(yīng)高于該電動(dòng)機(jī)繞組允許的溫升，這就是這種電動(dòng)機(jī)熱容量選擇的依據(jù)。</p><p>　　圖4.1 各工作制下的溫升曲線</p><p>　?、?短時(shí)工作制（S2） 圖1.1a的三條曲線表示同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)在不同功率下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)的溫升曲線，，若電動(dòng)機(jī)的允許溫升為，那么從圖可見(jiàn)，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)能夠以功率長(zhǎng)期連

92、續(xù)運(yùn)行；若電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間達(dá)之后長(zhǎng)時(shí)間停歇，以使電動(dòng)機(jī)繞組的溫度能降到與周圍介質(zhì)溫度相同，那么同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的允許功率為，；若運(yùn)行時(shí)間縮短為，允許功率可提高到。以上情況說(shuō)明了短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)。顯然，同一規(guī)格電動(dòng)機(jī)在短時(shí)工作制下運(yùn)行時(shí)允許的功率比長(zhǎng)期連續(xù)工作制時(shí)大，運(yùn)行時(shí)間越短，允許功率越大。短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)的選擇也很簡(jiǎn)單，只要使實(shí)際需要的功率小于電動(dòng)機(jī)在規(guī)定短期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間下的允許功率即可。短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)允許功率在電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄上也

93、有標(biāo)注（在一定時(shí)間下）。和連續(xù)工作電動(dòng)機(jī)一樣，這種電動(dòng)機(jī)的允許功率是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的。短期工作制的發(fā)熱和冷卻曲線示于圖4-1b。</p><p>　?、?斷續(xù)周期工作制（S3） 這種運(yùn)行方式的特點(diǎn)是，電動(dòng)機(jī)較短時(shí)間恒負(fù)荷運(yùn)行后，有一段停歇時(shí)間，但停歇時(shí)間不長(zhǎng)，以至于繞組還為冷卻至周圍截至二溫度，電動(dòng)機(jī)又開(kāi)始恒負(fù)荷運(yùn)行，以后就周而復(fù)始重復(fù)這種斷斷續(xù)續(xù)的運(yùn)行。在這種運(yùn)行方式下，設(shè)啟動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組的溫升無(wú)明顯的影響

94、，則電動(dòng)機(jī)溫升曲線如圖1.1c表示。從圖可見(jiàn)，這種電動(dòng)機(jī)允許功率在連續(xù)工作制和短時(shí)工作制之間。</p><p>　　⑷ 考慮啟動(dòng)電流影響的斷續(xù)工作制（S4）， 這種方式與S3類似，但在每段負(fù)荷運(yùn)行的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，啟動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)溫升有較大影響，必須給予考慮。這一工作制的溫升曲線見(jiàn)圖1.1d。</p><p>　　S3，S4工作制的電動(dòng)機(jī)，一個(gè)循環(huán)時(shí)間包括一次運(yùn)行和一次停歇，時(shí)間一般在10m

95、in以內(nèi)。顯然，在相同循環(huán)時(shí)間下，運(yùn)行時(shí)間占循環(huán)時(shí)間的比率較大，同一電動(dòng)機(jī)的允許功率小。這個(gè)時(shí)間比率稱為接電持續(xù)率，通常用百分?jǐn)?shù)表示，符號(hào)為JC（%）；當(dāng)用小數(shù)表示接電持續(xù)率時(shí)，為書(shū)寫(xiě)方便可記為。</p><p>　　提升機(jī)構(gòu)的負(fù)荷特點(diǎn)是，啟動(dòng)時(shí)間較短（約1s左右），只占等速運(yùn)動(dòng)時(shí)間很小的比例，啟動(dòng)時(shí)慣性載荷較小，只有滿載起升靜轉(zhuǎn)矩的10%～20%，電動(dòng)機(jī)平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩約為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.3～1.6倍，而且遠(yuǎn)小

96、于電動(dòng)機(jī)的傾覆轉(zhuǎn)矩，因此提升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)可以認(rèn)為是S3工作制。</p><p>　　4.2電動(dòng)機(jī)的選擇與校驗(yàn)</p><p>　?、盘嵘龣C(jī)所需的穩(wěn)態(tài)功率，即靜功率按下式計(jì)算： </p><p><b>　　（4.1）</b></p><p>　　式中 —電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率，單位kW；</p><p>

97、;　　—提升物的最大重量, 單位N；</p><p>　　—提升速度，單位m/min；</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，可得：</b></p><p>　　提升總重為： =+=（4000+328.8）9.8 N = 42422.24 N</p><p>　　= =5.66 kw</p><p&

98、gt;　　根據(jù)工作條件，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2》初選YR系列的電動(dòng)機(jī)，型號(hào)YR160M-4</p><p>　　由于額定工作制（即JC=40%）下工作，功率選為為7.5KW，轉(zhuǎn)速1460r/min。</p><p>　?、?電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校驗(yàn)：</p><p>　　由于起重機(jī)并不總是在滿載狀態(tài)下工作，各種起重機(jī)的載荷情況又各不相同，國(guó)內(nèi)選擇起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)容量時(shí)，對(duì)工

99、作級(jí)別較低的機(jī)構(gòu)，有時(shí)選擇電動(dòng)機(jī)S3時(shí)額定輸出功率略小于滿載提升所需功率。實(shí)踐證明這樣選擇是正確的。</p><p>　　現(xiàn)對(duì)所選電動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn): </p><p>　　= (4.2) </p><p>　　式中 —穩(wěn)態(tài)平均功率(KW)；</p><p>　　—穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，查手冊(cè)選取

100、0.8；</p><p>　　—提升速度，單位m/s;</p><p>　　Q—提升重量，單位N；</p><p><b>　　m—電動(dòng)機(jī)數(shù)量；</b></p><p><b>　　—機(jī)構(gòu)總效率.</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)有：</b>

101、</p><p>　　= ==5.32（kw）≤，</p><p><b>　　證明校驗(yàn)通過(guò).</b></p><p>　?、请妱?dòng)機(jī)過(guò)載能力校驗(yàn)</p><p><b>　　(4.3)</b></p><p>　　式中 —電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過(guò)載倍數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》<

102、/p><p>　　—考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差及靜在試驗(yàn)超載的系數(shù)，繞線異步電機(jī)為2.1；籠型電動(dòng)機(jī)為2.2；直流電動(dòng)機(jī)為1.4</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)有 </b></p><p>　　==4.99KW≤P ，校驗(yàn)通過(guò)。</p><p>　　故所選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YR160M-4，其主要參數(shù)如下</p>

103、<p>　　表4.1 所選電動(dòng)機(jī)參數(shù)</p><p>　　5 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　減速器作為獨(dú)立部件裝在卷筒的內(nèi)部，減速器的輸入軸經(jīng)多片盤(pán)式制動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)相連。減速器的輸出軸與卷筒固接。</p><p>　　5．1 確定總的傳動(dòng)比</p><p>　　由公式：

104、 i=</p><p>　　其中：為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；為卷筒轉(zhuǎn)速。</p><p>　　有： =1460r/min</p><p>　　= ==4.04r/min</p><p>　　式中 D—卷筒直徑</p><p><b>　　—提升速度</b>

105、;</p><p>　　故提升裝置總的傳動(dòng)比： </p><p>　　i===361.39 </p><p>　　經(jīng)分析擬選用二級(jí)減速：第一級(jí)采用2K-H（A）型行星傳動(dòng),如圖5-1所示；第</p><p>　　二級(jí)采用K-H-v少齒差行星齒輪傳動(dòng)。如下圖：</p><p>　　第一級(jí)2K-H

106、 第二級(jí)K-H-V</p><p>　　圖5.1 一、二級(jí)減速器形式 </p><p>　　5．2 多級(jí)復(fù)合輪系減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　5.2.1 確定2K-H（A）型傳動(dòng)的基本參數(shù)</p><p>　　1. 2K-H（A）型傳動(dòng)比的計(jì)算</p><p>　　初

107、定第一級(jí)2K-H（A）型傳動(dòng)比=9, 采用非變位行星齒輪傳動(dòng)。根據(jù)總的傳動(dòng)比，則第二級(jí)K-H-v型少齒差行星齒輪傳動(dòng)比能達(dá)到較大減速作用，為=40.15。查取《行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)設(shè)計(jì)》，采用角度變位齒輪傳動(dòng)中的正傳動(dòng)，可以湊合中心距、避免輪齒根切，減少齒輪機(jī)構(gòu)的尺寸；減少齒面磨損和提高壽命，以及提高其承載能力。</p><p>　　經(jīng)分析圖5-1減速器傳動(dòng)示意圖，可知第一級(jí)采用2K-H（A）型行星齒輪傳動(dòng)，內(nèi)齒輪3固定

108、不動(dòng)，齒輪1輸入時(shí)，轉(zhuǎn)臂H輸出，則有：</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　　③</b></p><p>　　式中：—齒輪1的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；</p><p>　　—行星架的轉(zhuǎn)

109、速，單位r/min； </p><p>　　—齒輪3的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)，由①②③算得： </p><p>　　==1+P ④ </p><p>　　上式④中P為A型行星機(jī)構(gòu)的特性參數(shù)（也稱內(nèi)傳動(dòng)比），當(dāng)給定傳動(dòng)比=值，那么 </p><p>　　P=

110、=-1=9-1=8 ⑤</p><p>　　特性參數(shù)P值應(yīng)合理地進(jìn)行選取，P值太大或者太小都是不合理的。如果P值太大，或使得Z值很大；或使得Z值很小。通常內(nèi)齒圈3的尺寸是受到減速器總體尺寸的限制。為了不過(guò)分地增大其外形尺寸，故Z值不能很大。而中心輪1的尺寸應(yīng)考慮到其齒數(shù)Z受到最少齒數(shù)Z的限制，以及轉(zhuǎn)軸裝入齒輪1內(nèi)的可能性，故Z值不能很小。另外，P值接近于1也是不允許的，因?yàn)?/p>

111、這樣會(huì)使得行星輪2的尺寸太小。一般，應(yīng)選取P=3～8。本次取P等于8，在其范圍內(nèi)。</p><p>　　2.選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>　　1）按如圖6-1所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　2）提升機(jī)為一般的工作機(jī)器，速度較低，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。</p><p><

112、;b>　　3）材料的選擇</b></p><p>　　由表10-1選擇齒輪1材料為40（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為280HBS。齒輪2材料為45鋼（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為240HBS；內(nèi)齒輪的為45鋼（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為200HBS，二者材料相差20～40HBS。</p><p>　　4）在行星齒輪傳動(dòng)中,初選齒輪齒數(shù)=22</p><p>

113、　　3.確定內(nèi)齒圈、行星輪的齒數(shù)和驗(yàn)算傳動(dòng)比的誤差</p><p><b>　　由⑤式可得</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　由上式可知，當(dāng)選定最小齒數(shù)時(shí)，便容易求得內(nèi)齒輪3的齒數(shù)值。 </p><p><b>　　=822≈176</b>&

114、lt;/p><p>　　其傳動(dòng)比誤差為0，所以，=176。</p><p>　　據(jù)同心條件可求得行星輪2的齒數(shù)為</p><p><b>　　=77</b></p><p>　　齒輪2 =77</p><p>　　4. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p>&l

115、t;b>　　1）各軸轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　1軸轉(zhuǎn)速 1460 （r/min） </p><p>　　2軸轉(zhuǎn)速 162.22(r/min)</p><p><b>　　2）各軸功率</b></p><p>　　1軸功率

116、 =7.35（KW）</p><p><b>　　3）各軸轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩 4.91（N.mm）</p><p>　　1軸轉(zhuǎn)矩 2.04（N.mm）</p><p>　　上式中 ——為行星輪的個(gè)數(shù)；</p><p>　　——為運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)系數(shù)。&

117、lt;/p><p>　　5.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由設(shè)計(jì)計(jì)算《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 公式（10-9a）進(jìn)行試算，即</p><p>　　1）試選載荷系數(shù)（1.2～1.4）</p><p>　　2）計(jì)算小齒輪1傳遞的轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　由上可知：</b></p>

118、<p>　　2.04（N.mm）</p><p>　　3）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-7選取齒寬系數(shù)=0.6懸臂布置）</p><p>　　4）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 表10-6查得材料的彈性模量=189.8</p><p>　　5）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 圖10-21d按齒面硬度查得齒輪1的接觸疲勞強(qiáng)度極限600；齒輪2的接觸疲勞強(qiáng)度極限550；齒輪3的接