建筑卷扬机传动设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 摘 要 虽如今工业水平先进，机械化程度不断提高，起重设备不断更新，但仍不能淘汰卷扬机这行之有效的机械设备。本人所研究的是 JM 建筑卷扬机。 JM 系列属慢速卷扬机。在本设计中主要对卷扬机传动部分、工作机构及卷扬机的主体部分进行设计。在传动部分采用的是二级齿轮减速器和开式齿轮传动，工作部分的卷筒采用的是焊接式卷筒。该卷扬机的主要特点是结构简单，操作方便。 此机器的主要功能：在建筑业的冷拉钢筋提升重物，在林业的集材工作，同时在水电、农业等行业均能被采用。 该类机器的发展趋势应该向大型化、采用先进电子控制、手提 式卷扬机、不带电源装置的卷扬机的方向发展。 关键词 ：卷扬机；设计；发展；功能 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 Abstract Although the level of advanced industrial Today, the increasingly mechanized, lifting equipment constantly updated, but still can not hoist it out of effective machinery and equipment. I studied the building is JM winch. JM series is a slow hoist. During the design of the main part of the hoist drive, work and the winch the main part of the design. In part using a transmission gear reducer and two open-gear transmission, the working part of the reel is used in welding-reel. The main characteristics of the hoist structure is simple, easy to operate. The primary function of this machine: the construction industry in the cold-drawn steel weights increase, the skidding in forestry work, while in the water and electricity, agriculture and other industries can be used. The development trend of such machines to be large, the use of advanced electronic control, portable winch, non-power devices in the direction of the winch. Key words: winch design development function 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目 录 1 绪论 . 3 1.1 建筑卷扬机的发展状况 . 3 1.1.1 建筑卷扬机的应用 . 3 1.1.2 建筑卷扬机的发展概况 . 3 1.1.3 国外卷扬机的概况 . 4 1.2 建筑 卷扬机的主要类型 . 5 1.2.1 按钢丝绳额定拉力 F 分 . 5 1.2.2 按钢丝绳额定速度 v 分 . 5 1.2.3 按卷筒数目分 . 5 1.2.4 按动力源分 . 5 1.2.5 按传动形式分 . 5 1.2.6 按控制 方法分 . 6 1.2.7 按用途分 . 6 1.3 建筑卷扬机的计算基础 . 6 1.3.1 建筑卷扬机工作级别与类别 . 6 1.3.2 利用等级 . 6 1.3.3 建筑卷扬机分类 . 7 2 卷扬机的基本结构设计 . 8 2.1 电控卷扬机 . 8 2.2 溜放型建筑卷扬机 . 9 2.3 本设计的总体确定 . 9 2.4 卷扬机的总体结构设计 . 9 3 钢丝绳的选择和卷筒的设计 . 10 3.1 钢丝绳的选择 . 10 3.1.1 钢丝绳的种类和构造 . 10 3.1.2 钢丝绳直径的选择 . 11 3.2 卷筒的设计 . 11 3.2.1 卷筒的材料 . 11 3.2.2 卷筒容绳尺寸计算 . 11 3.2.3 卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算 . 13 3.3 卷筒轴的设计 . 13 减速器和 开式齿轮的设计 . 17 4.1 电动机的选择 . 18 4.1.1 选择电动机类型和机构形式 . 18 4.1.2 功率的计算 . 18 4.1.3 电动机功率的选择 . 18 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 4.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 . 19 4.2.1 总传动比 . 19 4.2.2 分配减速器的各级传动比 . 19 4.3 计算传动装置的运动和动力参数 . 19 4.3.1 各轴转速 . 20 4.3.2 各轴的输入功率 . 20 4.3.3 各轴的输入转矩 . 20 4.4 传动零件的设计计算 . 21 4.4.1 第一级齿轮传动的设计 . 21 4.4.2 第二级齿轮传动的设计 . 23 4.5.3 齿轮轴的校核 . 25 4.5 减速器的结构设计 . 28 4.6 滚动轴承的选择计算 . 29 4.7 减速器的润滑 . 30 4.9 开式齿轮传动的设计 . 32 5 其他零件的设计 . 35 5.1 制动器的设计计算 . 35 5.1.2 制动器制动力矩的确定 . 35 5.1.2 制动器的发热计算 . 36 5.2 联轴器的设计 . 37 5.2.1 联轴器转矩的计算 . 37 5.3 吊钩、滑轮组的设计 . 38 5.3.1 起重吊钩 . 38 5.3.2 滑轮组的设计 . 38 5.3.3 排绳器的设计 . 39 6 本卷扬机的使用与维修简介 . 41 6.1 建筑卷扬机的安装和调试 . 41 6.2 建筑卷扬机的一般操作规程 . 41 6.3 建筑卷扬机的维护 . 42 6.4 建筑卷扬机的安全技术 . 43 结 论 . 44 致 谢 . 45 参 考文献 . 46 附录 . 错误 !未定义书签。 附录 . 错误 !未定义书签。 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 学院毕业设计 (论文 ) 1 学院毕业设计 (论文 ) 2 学院毕业设计 (论文 ) 3 1 绪论 1.1 建筑卷扬机的发展状况 1.1.1建筑卷扬机的应用 建筑卷扬机是一种起重设备，由于具有结构简单、搬运安装灵活、维护保养简单、操作方便、价格低廉和可靠性高等优点，所以被广泛应用于提升重物、打桩、集材、冷拉钢筋、设备安装等工作中。 提升重物是建筑卷扬机的一种主要功能，所以各类卷扬机是根据这一要求为依据的。虽然现在塔吊，汽车吊取代了建筑卷扬机的工作。如塔吊在建筑工地上用于物料和物件的提升工作。由于塔吊成本高一般在大型建筑中使用，而且灵活性较差，也需卷扬机做辅助提升用。建筑 卷扬机还用于林业的集材工作。建筑业的冷拉钢筋，小型矿井的物料提升和打桩等工作。正因为建筑卷扬机具有多种用途，所以不仅用于建筑业，而且在冶金，化工，水电，农业和军事等行业亦被广泛使用。 1.1.2建筑卷扬机的发展概况 我国在古代就知道采用轳辘等来提升重物，以减轻体力劳动的强度和提高生产效率。我国由于旧中国工业落后。使用的卷扬机均为国外生产，至 50 年代我国的卷扬机生产才开始的。从 70 年代起，我国卷扬机的生产才进入了技术提高，品种增加的新阶段。 学院毕业设计 (论文 ) 4 从 70 年代末期开始，中国实行改革开放政策国民经济大力发展，基本建设任 务增多许多，促使卷扬机的大量生产，生产厂家也逐渐增多。至今卷扬机的生产与设计已较为成熟，现如今卷扬机的品种繁多和使用较广泛。虽然现在的工业水平先进机械化程度不断提高，起重设备不断更新，但仍不能淘汰卷扬机的行之有效的机械设备。 1.1.3国外卷扬机的概况 在国外，卷扬机的品种繁多，应用也很广泛。在西方技术先进的国家中，虽然工业水平先进，机械化程度不断提高，起重设备也不断更新，但仍不能淘汰这样的行之有效的简单机械设备。下面介绍一下几个主要国家生产卷扬机的状况。 （一）美国 美国生产卷扬机的厂家有近百家，主要有贝 波 （ BEEBE） 国际有限公司，哲恩 （ THERN）有限公司等。 贝波国际有限公司是美国较大的生产起重设备的公司，主要产品有各种手动卷扬机，电动卷扬机，提升机械及起重机。手动卷扬机重要品种有蜗杆传动系列，直齿圆柱齿轮系列，齿轮蜗杆传动组合系列，直接驱动系列，链传动系列。其中直间驱动式电动卷扬机的传动是全封闭行星齿轮传动，传动系列全部全部安装在卷筒里面，机架和卷筒用高强度钢焊接而成。 （二）日本 日本从明治 30 年开始制造和使用卷扬机。据日本荷役机械研究所核计， 1970 1975年间卷扬机的产量增加 62.5%.据日 本通产省机械核计月报载 ,接年单纯土卷扬机的产量就达 12 万台 ,生产值约 100 亿日元。 日本卷扬机行业由机械技术部会 ,荷役机械技术委员会领导 .主要生产厂家有北川铁工所 ,远藤钢机 ,南星 ,越野总业 ,松岗产业等 80 多个产业。 （三）法国 法国生产卷扬机的厂家很多 ,其中包藤 (POTAIN)公司就是生产卷扬机的主要国家之一。包藤公司主要生产 KUSW 系列卷扬机， LMD 系列卷扬机， PC 系列卷扬机和 RCS 系列卷扬机。 （四）国外卷扬机的发展趋势 1大型化 由于基础工业的发展，大型设备和建筑构件要求整体安装，促进了大型卷扬机 的发展。目前，俄罗斯已生产了 60t 的卷扬机，日本生产了 32t,50t,60t 液压和气动卷扬机，美国生产了 136t 和 270t 卷扬机。 2采用先进电子技术 为了实现自动控制和遥控，国外采用了先进的电子技术。对大型卷扬机安装了电器连锁装置，以保证绝对的安全可靠。 3发展手提式卷扬机 为了提高机械化水平，减轻工人劳动强度，国外发展小型手提式卷扬机，如以汽车蓄电池为动力的直流电动小型卷扬机。 学院毕业设计 (论文 ) 5 4大力发展不带电源装置的卷扬机 欧美国家非常重视发展借助汽车和拖拉机动力的卷扬机。此种卷扬机结构简单，有一个卷筒和 一个变速箱即可。 1.2 建筑卷扬机的主要类型 建筑卷扬机由于应用范围较广，为适应各种不同的使用条件，建筑卷扬机亦制造成各种不同机型的产品。机型的分类方法很多，目前可以按下述方法分类。 1.2.1按钢丝绳额定拉力 F 分 按钢丝绳在基准层上所能承受的最大拉力来区分。按 GB1955 88建筑卷扬机中规定为 5、 7.5 、 10 、 12.5、 16 、 20 、 25、 32 、 50 、 80 、 120 、 160 、 200 、 320 、500KN 共 15 级。此参数为建筑卷扬机的主要 参数。 1.2.2按钢丝绳额定速度 v 分 钢丝绳在基准层上的出绳速度是建筑卷扬机的又一项主要参数。根据钢丝绳的速度可分为： 1 慢速卷扬机 绳速 min159 mv ； 2 中速卷扬机 绳速 m in3015 mv ； 3 快速卷扬机 绳速 m in4530 mv ； 4 高速卷扬机 绳速 min45 mv ； 为适应特殊需要，还有一种变速卷扬机，其变速可调，有双速、三速和多速 几种类型。 1.2.3按卷筒数目分 一台卷扬机上卷筒数目的多少，直接影响到卷扬机的结构。卷扬机按卷筒数目可分为单筒卷扬机、双筒卷扬机、和多筒卷扬机三大类。目前生产的大多数是单筒和双筒卷扬机，其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大都是辅助用卷筒，卷筒相对要小些。 1.2.4按动力源分 由于工作环境不同，所用的动力源亦不同； 1 手动卷扬机 用于无动力来源地区的小型卷扬机； 2电动卷扬机 大多数卷扬机皆属于此类； 3内燃机卷扬机 用于无电源的地方； 4 气动卷扬机 用于不能使用电源的 地方； 5液压卷扬机 与其他设备配合使用而有液压源的场合； 1.2.5按传动形式分 1开式齿轮传动 最早的形式。目前主要用于手动卷扬机； 2闭式圆柱齿轮传动 主要为为快速单筒卷扬机，应用广泛； 学院毕业设计 (论文 ) 6 3圆锥 圆柱齿轮传动减速器 4蜗杆传动减速器 5圆柱齿轮减少速器加开式齿轮传动 6蜗杆减速器加开式齿轮传动 7行星齿轮传动 1.2.6按控制方法分 1手控卷扬机 由人工操作纵闸把控制卷扬机提升或下放重物。 2电控卷扬机 用电控制磁铁制 动器使卷扬机工作。 3液控卷扬机 用压力油控制卷扬机卷筒的离合和制动。 4气控卷扬机 5自动控制卷扬机 用限位器来控制卷扬机的工作。 1.2.7按用途分 卷扬机由于其用途不同，使其条件的差异，其结构设计上也有差异。 1、提升重物 要求有一定的速度，以利于提高生产率，并要求高的安全性，以 防坠落。 2、设备安装 一般设备的质量较大，则要求卷扬机具有较大的提升能 力；以保证安装精度，其速度就不能太高；为防止坠落，其安全性要求更高。 3、 曳引物品 因为此项工作一般是在水平或倾斜方向进行的，为使物品前后 运动，则要求卷扬机的卷筒正反转均能工作。 4、打桩 要求卷扬机把重物提升到一定的高度后，能使重物成自由落体 下降，实现打桩工作，即要求卷扬机具有溜放功能。 建筑卷扬机虽然可以分很多种类，实际上由于应用情况的复杂，很难把他们绝对分清，而且一台卷扬机往往几种工作都要做，所以在建筑卷扬机的设计上对用途分得并不清楚，而是要求高的来设计。这样能使卷扬机实现一机多用，得到更广泛的应用。 1.3 建筑卷扬机的计算基础 1.3.1建筑卷 扬机工作级别与类别 为了合理的设计、制造、使用及提高零件三化标准，建筑卷扬机根据利用等级与载荷状态划分为： A1、 A2、 A3、 A4、 A5、 A6、 A7、 A8 八个等级。 1.3.2利用等级 利用等级是表示建筑卷扬机使用的频繁程度，以其在设计寿命期内应完成的总工作循环系数tN表示。 学院毕业设计 (论文 ) 7 而一个工作循环是指从一个载荷准备提拉时开始到下一个载荷准备提拉时为止的全过程。 建筑卷扬机的寿命一般不少于 5 年，在这个期间内根据工作频繁程度的不同，总工作的循环数可分为 8 个等级，见下表（ 1-1）。 表 1-1 建筑卷扬机的利用等级 利用等级 总工作循环次数tN说明 U0 4106.1 不经常使用 U1 4102.3 U2 4103.6 U3 51025.1 U4 5105.2 经常的清闲的使用 U5 5105 经常的中等使用 U6 6101 有时频繁的使用 U7 6102 频繁的使用 1.3.3建筑卷扬机分类 建筑卷扬机按工作级别和用途可分为四种类型，（见表 1-2）。 表 1-2 建筑卷扬机工作级别和用途 类别 工作级别 说明 举例 I A1A4 不经常使用，轻或中等载荷状态的快速和慢速建筑卷扬机 工程安装 II A3A5 经常中等使用，中等载荷状态的快速建筑卷扬机 经常频繁使用，重级载荷 状态的快速和慢速建筑卷扬机 II A4A6 有时经常频 繁使用，中等载荷状态的快速卷扬机 与井字架，人字架等配合使垂直吊运 IV A6A8 经常频繁使用，重级载荷状态的快速和慢速建筑卷扬机 斜坡曳引、牵引、冷拉钢筋、冲爪、拉桩 学院毕业设计 (论文 ) 8 2 卷扬机的基本结构设计 电动卷扬机由于操作方法的不同，其结构相差很大。我们将其分为电控卷扬机和溜放卷扬机两类。 2.1 电控卷扬机 此类建筑卷扬机通过通电和断 电以实现卷扬机的工作和制动。物料的提升或下降由电动机的正反转来实现，操作简单方便。其制动形式主要有电磁铁制动器和锥型转子电动机两类。此类卷扬机大多是单卷筒的。 1） 有电磁铁制动器的卷扬机 1.圆柱齿轮减速器快速建筑卷扬机； 2.蜗杆减速器慢速建筑卷扬机； 3.圆柱齿轮减速器和开式齿轮传动的建筑卷扬机； 4.蜗杆减速器加开式齿轮传动的建筑卷扬机； 对一些起重量大的建筑卷扬机，为使钢丝绳在卷筒上排列整齐，需要安排排绳器。按设计规范要求，在钢丝绳拉力 KNF 120 的建筑卷扬机上，均应安 装排绳器。 （一） 锥形转子电动机的建筑卷扬机 此类卷扬机采用锥形转子电动机本身所具有的制动性能来实现卷扬机的制动。由于锥形转子电动机是靠转子轴来实现制动和分开的，可省略单独的制动器，在结构上就要求电动机与传动系统间能做轴向相对移动。一般，轴向移动是通过可移式联轴器把电动机轴的运动传递到传递传动系统来实现的。由于此类卷扬机的电动机轴线与卷筒轴线为同轴，故学院毕业设计 (论文 ) 9 习惯上把这类卷扬机叫作一字型结构卷扬机。根据传动系统的不同，其可分为： 1）定轴轮系传动 这是 1988 年行业组织的 系列设计的一种机型。 2）渐开线 齿轮行星传动 常见的有封闭形 2K-H 型行星轮系和 3K 型行星轮系传动的建筑卷扬机。 3）摆线针轮传动 由于摆线针轮传动一级减速的减速比比较大，故采用一级减速即可，这种传动可把传动系统放在卷筒里面，可减小卷扬机体积。 4）少齿差行星传动 少齿差传动可得到大的传动比，并可把传动系统放在卷筒内，使结构紧凑。 5）谐波传动 此传动的传动比大，啮合齿数多，所以承载能力大，故其体积、质量可更小。但其柔韧的要求较高，生产较为困难。 6）活齿行星传动 又 叫顶杆挪动传动，它的加工相对比较方便。 2.2 溜放型建筑卷扬机 此类建筑卷扬机提升重物的下降不是利用电动机的反转来是实现，而是靠重物的重力下降的，并带动卷筒反转，此时电动机不转。要在电动机和卷筒之间实现其运动的连接或分离，通常采用离合器和差动轮系。由于电动机和卷筒可分可合，因此卷筒的数目可以增多，而各卷筒又可各自完成自己的运动，则此类卷扬机可设计成单卷筒、双卷筒和多卷筒的形式。 为保证各卷筒的运动或停止，其离合器和制动装置都直接安装在卷筒上。 2.3 本设计的总体确定 本卷扬机设计的主要参数： 1）钢丝绳的拉力 KNFN 50 2）钢丝绳的速度 smV 18 由于钢丝绳的速度 smV 18 ，由建筑卷扬机设计查得该卷扬机为中速卷扬机。 按动力源分该卷扬机设计为电动卷扬机。 按传动形式分该卷扬机设计为二级圆柱齿轮减速器和开式齿轮传动卷扬机。 按控制方法分该卷扬机设计为电控卷扬机（用电钮控制电磁铁制动器使卷扬机工作）。 2.4 卷扬机的总体结构设计 由于卷扬机是二级圆柱齿轮减速器和开式 齿轮传动卷扬机故简易示图如下图： 学院毕业设计 (论文 ) 10 图 2-1 卷扬机的简易示图 3 钢丝绳的选择和卷筒的设计 建筑卷扬机通过钢丝绳升降、牵引重物。工作时钢丝绳所所应力十分复杂，加之对外界影响因素比较敏感，一旦失败，后果十分严重。因此，应特别重视选择与使用。 3.1 钢丝绳的选择 3.1.1钢丝绳的种类和构造 钢丝绳是由许多高强度钢上编绕而成，可单捻、也可双捻成行。绳芯采用天然纤维芯（ NF）、合成纤维芯（ SF）、金属纤维芯（ IWR）和金属丝股芯（ IWS）。 纤维芯钢丝具有较高的扰性和弹性，缠绕时弯曲应 力较小。但不能承受横向压力；金属丝芯钢丝绳强度较高，能承受高温和横向压力，但扰性较差。建筑卷扬机系多层缠绕，更合适选用双捻制金属丝芯钢丝绳。 钢丝绳的种类，根据钢丝绳绕成股和股绕成绳的互相方向可分：（ 1）顺捻钢丝绳 、（ 2）交捻钢丝绳。 因为交捻钢丝绳在卷扬机设计中应优先考虑，故在本设计上钢丝绳的选取是双捻制金属丝芯钢丝绳。 1 . 电 动 机 2 . 制 动 器 3 . 减 速 器 4 . 联 轴 器 5 . 卷 筒学院毕业设计 (论文 ) 11 3.1.2钢丝绳直径的选择 钢丝绳的安全系数按下式计算： nfsnepgs 式（ 2.1） 式中ps 整条钢丝绳的破短拉力 （ N） ； ef 钢丝绳的额定拉力； n 卷扬机工作级别规定的最小安全系数； 机械手册查表得卷扬机的工作级别为 A6，则选取安全系数 n=5； nsefp 300psKN 钢丝绳不应小于下式计算的最小值： scd min 7 6 9.23501 0 3 6.0m i n d 式中 S 钢丝绳的最大工作拉力（ KN） c 钢丝绳的选取系数，经查表 =0.1036 机械手册查表得 d=24(mm),钢丝绳的抗拉强度为 1570MP，使用双捻制金属丝芯钢丝绳。 3.2 卷筒的设计 建筑卷扬机卷筒系钢丝绳多层缠绕，所受应力非常复杂。它作为卷扬机的重要零件，对卷扬机安全、可靠的工作至关重要，应合理的进行设计。 3.2.1卷筒的材料 由于考虑到卷筒材料具有良好的铸造性和焊接工艺性，且货源广泛，在本设计中选取材料 Q235. 3.2.2卷筒容绳尺寸计算 卷筒容绳尺寸参数意义及表示方法应符合国家标准规定。 a) 卷筒节径 D 卷筒节径 D 应满足下式 dKDe式 （ 2.2） 式中 eK 筒绳直径比，由建筑卷扬机设计查表得 19eK d 钢丝绳直径 （ mm） 则 4562419 d 取 mmd 459 mmdDD 4 3 5244 5 90 b) 卷筒容绳宽度 tB 卷筒容绳宽度 tB ，一般可以由下式确定 学院毕业设计 (论文 ) 12 03DBt 式 （ 2.3） 式中 0D 卷筒直径 （ mm） 则 4353tB 取 800tB c) 卷筒边缘直径 kD 卷筒边缘直径即卷筒端侧板直径端侧板直径用下式计算 dDD sk 4 式 （ 2.4） 式中 sD 最外层钢丝绳直径，由下式确定 dSDD s 120 S 钢丝绳缠绕层数 则 96603 kD 取 700KD d) 缠绕层数 S 缠绕层数 S 按下式计算 d mDDS KK 2 20式 （ 2.5） 式中 Km 为保证钢丝绳不越出端侧板外圆的的安全高度（ mm） 计算得 mmdm K 365.1245.1 则 52.4242 3624 357 00 S取 4S e)卷筒容绳量 L 卷筒容绳量是指钢丝绳在卷筒上顺序紧密排练时，达到规定的缠绕层数所能 容纳的钢丝绳工作长度的最大值 卷筒容绳量按下式计算 : 第 i 层钢丝绳绳芯直径为 dSDD ii 120 式 （ 2.6） 式中的 iS 第 i 层， Si ,3,2,1 则 mmD 45924124351 mmD 4 8 324144 3 52 mmD 5 0 724164 3 53 mmD 5 3 124184 3 54 第 i 层钢丝绳长度为 : 30 1012)1( dSDdBL iti 式 （ 2.7） mmL 60.46102412435)124800( 31 mmL 47.511024144 3 5)1248 0 0( 32 mmL 35.56102416435)124800( 33 mmL 22.61102418435)124800( 34 卷筒容绳量为 : iLLLL 21 22.6135.5635.5647.510.46 L mmL 215 学院毕业设计 (论文 ) 13 3.2.3卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算 a)多层缠绕系数 sA 的确定 多层缠绕系数 sA 的理论计算 111111111222SSSsA式 （ 2.8） 式中 S 钢丝绳的缠绕层数 EtFE 180 dDe 20EDFE 其中 t 钢丝绳的缠绕节距 mmdt 24.001.0 卷筒壁厚 )(mm 0D 卷筒直径 )