15吨液压绞车设计

1、15吨液压绞车设计目 录摘要Abstract 第1章 绪论11.1液压传动系统概论11.1.1传动类型及液压传动的定义1 1.1.2液压系统的组成部分11.1.3液压系统的类型1 1.1.4液压技术的特点11.2绞车的简介21.3拟定绞车液压系统图3第2章绞车结构方案设计 52.1 常见绞车构方案及分析 5 2.1.1 非液压式绞车构方案比较 5 2.1.2卷筒轴及件速器输出轴连接方式设计的基本原则6 2.1.3液压绞车构的分类7 2.1.4液压式行星齿轮传动绞车构布置方案82.2本设计所采用的方案102.3绞车构方案设计注意事宜10第3章绞车结构组成及工作过程分析12 3.1绞车构的组成12

2、 3.2绞车构工作过程分析12 3.2.1绞车构的工作周期12 3.2.2载荷升降过程的动力分析12第4章绞车卷筒的设计和钢丝绳的选用154.1绞车卷筒的设计154.1.1绞车卷筒组的分类和特点154.1.2卷筒设计计算154.2钢丝绳的选择19第5章液压马达和平衡阀的选择205.1液压马达的选用与验算205.1.1液压马达的分类及特点205.1.2液压马达的选用20 5.1.3马达的验算205.2平衡阀的计算与选用235.2.1平衡阀的功能简介235.2.2平衡阀的选用23第6章制动器的设计与选用256.1制动器的作用、特点及动作方式256.2制动器的设计计算266.2.1制动转矩的计算26

3、6.2.2制动盘的设计选用266.2.3制动盘有效摩擦直径计算266.2.4制动器散热的验算276.2.5全盘式制动器设计计算30第7章离合器的设计与选用317.1离合器的功用、特点与分类317.2圆盘离合器主要性能参数的计算327.2.1离合器的计算转矩327.2.2圆盘摩擦片的主要尺寸关系327.2.3摩擦式离合器的摩擦转矩337.2.4圆盘摩擦离合器压力的计算34第8章轴的设计368.1轴的材料368.2轴的工作能力的计算368.3轴的结构设计398.3.1拟定轴上零件的装配方案398.3.2根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度408.3.3轴上零件的周向定位40结论33参考文献 36

4、致谢38摘 要 在对15吨液压绞车具体方案进行设计之前，对其工作原理。工作环境以及工作特点展开了综合的考虑以及分析，并且结合工作实际和实物考察，在经过了充分的准备之后，逐步开展对液压绞车整体的设计，对其需要使用到的各项元件进行比较后甄选，并且经过精密计算之后加以校核。在本设计方案之中，绞车整个设计框架由平衡阀，液压马达，制动器，承轴，卷筒跟机架外加一些其它的零部件构建而成。或者根据具体的需求，在设计中将阀组直接集成于马达配油器上。若设计中加上平衡阀门，高压梭阀，调速换向阀或者其他阀组，则结构在整体设计更为紧凑，并且还同时具备更小面积以及更轻重量等优点，此外从外观上也更具美感。从整体运行上看，具

5、备优良性能的同时还有较好的安全保障，具备较高的工作效率，在启动之时扭矩较大，地速性好，并且不会产生较大噪音，操作上也更加的简洁。因此能够在铁道火车和汽车起重器，船油田钻采等各种起重设备中被广泛的应用到。 关键词：液压绞车；计算测量；校核。AbstractThe design of 15 ton hydraulic winch is based on the analysis of the working principle, working environment and characteristics of the hydraulic winch, and combined with the

6、 actual work, after careful observation, the structure of the hydraulic winch is designed as a whole, the components are selected and checked after calculation. The winch consists of balance valve, brake, hydraulic motor, drum, bearing shaft and frame, etc. Or design valves directly integrated into

7、motor oil distributor according to needs. If with balance valve, high pressure shuttle valve, speed control reversing valve or other valve groups. It has the advantages of compact structure, small area, weight reduction, beautiful shape, good safety in performance, high working efficiency, high star

8、ting torque, good ground speed, low noise, simple, convenient and reliable operation, etc. It is widely used in railway train and automobile crane, drilling and mining of ship and oil field, geological exploration, mining, coal, and other lifting equipment. Key words: hydraulic winch; calculation an

9、d measurement; check.第一章 绪 论1.1液压传动系统概论1.1.1传动类型及液压传动的定义一般来说，一台能够正常工作的机器都需要传动装置，原动机和工作机相互组合，原动机通常可分作两类电动机和内燃机，它们的存在为机器提供源源不断的动力，而工作机则是利用原动机提供的能量来完成对外做工的部分，传动装置则是位于原动机和工作机之间，为两者能量之间的转化提供介质，从而满足工作机的力矩，速度以及位置的要求。根据传动件或转速的不同，有机械、流体、电器、液体和气体符合传递等要求。液体传动通常可分为液力传动和液压传动这两种模式，这两种传动方式均是通过利用动力能来开展相关工作。具体原理都是通过

10、能量之间的转化，在机械内部分配液体从而达到传动的目的。该传动模式因其自身的各项优点，已经成为目前机械设备传动中的关键一环。1.1.2 液压系统的组成 在液压系统中，基本上所有的系统都含有连续流动性的液压油或者另外一些介质。简单来说，其具体的工作原理就是通过液压泵原动机中释放出的能量转化为压力能。然后将此能量通过压力、方向、流量等各方面阀的控制转移至液压缸、液压马达等机器中，通过这些机器又将压力能转化为机械能，从而完成目标操作，此套系统通常是由动力源，执行器，控制阀等组装而成。 通常来讲，液压回路指的是可以完成某种特殊功能的液压元件组合。而液压系统就是在前者这些基本回路的基础上进行连接符合而成，

11、可以完成诸多机械的工作要求。1.1.3 液压系统的类型液压系统能够根据不同的方式进行分类，见表1.1。1.1.4 液压技术的特点相较于一些其它的传动控制方式，液压传动与控制技术具有以下特点。（1）优点1）、功率的重量轻。2）、便与布局。表1-1 液压系统的分类 3）、具有较为宽泛的调速范围。4）、具有优良的工作快速性，整体运行稳定。5）、具备自动过载保护。6）、易于自动化。7）、方便控制。8）、系统设计、制造和使用方便。（2）缺点1）、在传动方面缺乏保障。2）、传动慢。3）、较差的稳定性。4）、花费较大。5）、若出现故障，难以进行维修。1.2绞车的简介起升器在起重机械领域通常是指用于上下运输货

12、物的机械，通常情况下，采用的都是绞车式，因此，也将这样的机械称之为绞车。一般来说，绞车都是由驱动器、钢丝绳卷绕系统、取物装置和安全保护装置等组成。驱动装置包括电动机、制动器、联轴器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动三种。若起升机采用的驱动方式为内燃机驱动，那么由其产生的能量首先传输到机械传动装置，随后转化为机械能传递到起升结构以及一些其它的工作单元，采用该种类型驱动的优势之处在于其作业的灵活性，因为自带能源供应。总体来说，整机的传动是较为复杂的，因为在设计上需要保证上述的一些机械单元能够独立运行。燃机不能逆转，也无法在负载的情

13、况下启动，因此若想要完成动态换向这一目标，则传动环节的离合装置也是不可或缺的，通常很难对速度以及驱动方式进行相应的调节，而且操作较为繁杂，整体以及处于淘汰的边缘，因此，在时下已经鲜为人用。若在设计中采用电动机来作为内在驱动方式。直流电动机能够与机械所需要完成的起升工作具有一个良好的适配性，并且其整体会获得一个较好的调速性能，但是缺点就是直流电源的获取不方便，若使用交流电动机则能弥补这一缺陷，因为该电动机可由电网进行供能，并且易于操作，方便维护，整机重量也有所减少，具有较高的稳定性，因此广泛应用于电动绞车之中。1.3拟定绞车液压系统图系统的工作原理及其特点简要说明如下：（见图1.1）在设计上采用

14、二位四通电磁换向阀5来完成液压马达9的排量切换，控制压力方面则来源于液压马达9。在马达回油路上安装了外控式平衡阀4，这样的设计是为了避免出现因超载而出现失速等危险的状况。除此之外也在回油路上安装了回油过滤器7和冷却器8，此举能够在一定程度上避免污染和过热所引发的护长，从而使整机在工作时具有较好的安全性和稳定性。三位四通电磁换向阀9的中位机能为K型，因此，一旦绞车退出待命状态，那么此时可通过液压泵进行中位低压卸荷，这能在一定程度上节省能耗。表1.2绞车液压系统电磁铁动作顺序根据表1.2可知：当电磁铁通电时，三位四通电磁换向阀5切换至右位，液压油在流经单向阀之后进入到液压马达2，从而使得滚筒绞车能

15、够完成方向旋转。当电磁铁通电时，负载由平衡阀支撑的同时快速下放，一旦要进行制动操作，则此时电磁铁通电，驱动制动器完成制动。图1.1多片式摩擦离合器2、液压马达3、6、溢流阀4、外控式平衡阀5、三位四通电磁换向阀7、回油过滤器8冷却器9、液压马达10、油箱第二章 绞车结构方案设计在进行绞车方案设计的过程中，需要对整机构架的驱动方式进行深入了解，此外，一些设备安装位置的限制条件也要了然于胸，并且对机型种类以及各项参数之间的匹配等等问题都要进行了解。2.1 常见绞车构结构方案及分析2.1.1 非液压式绞车构方案比较在对绞车构结构布置进行设计的过程中通常有并轴式和同轴式这两种不同的布局方式，这是根据原

16、动机和卷筒组所处的相对位置的不同进行划分的。在这两种基本型的基础上，仍然可根据卷筒的差异划分为单卷筒和双卷筒这两种不同的型号。下面介绍几种常见的绞车构结构方案。图2.1 并轴布置单卷筒绞车构图2.1所示为并轴式单卷筒绞车构，在此架构之中，卷筒轴与原动机之间的布置成纤维并列平行的状态，这样的结构相对来说更为精简，布局紧密。 可通过安装重力下降装置来提升取物装置在空载或轻载时的下降速度（图2.1b）。卷筒上可配备带式制动器和内涨式摩擦离合器，一旦离合器实现分离，则卷筒失去了动力来源，这会导致卷筒处于浮动状态，此时就可以通过利用卷筒上安装的带式制动器去控制取物装置来完成重力快速下降。 在设计绞车过程

17、中，需要解决的一个重要问题就是采取何种方式来连接卷筒轴与减速器输出轴。图2.1（a）、（b）的设计方案中采取的都是选择在将减速器输出轴的延长部分去安装卷筒，如果从力学的角度来看，这是典型的三支点超静定轴，这种设计能够让轴承受的弯矩得到较好的缩减。但是这种设计存在一定缺陷，例如卷筒组和减速器在安装之时会比较困难，而且轴承也很难进行更换，并且整机对于安装精度具有极为苛刻的要求。然而优点也是显著的，比如整体体型较小，没有复杂结构，可以很好的应用于中小型建筑机械的绞车构。 图2.1（c）、（d）的设计方案中采用补偿式连接来连接卷筒轴与减速器输出轴。图2.1（c）的设计中，减速器的输出轴与卷筒之间的连接

18、是通过齿轮连轴节来完成的，从而能够将动力直接传递到卷筒上。图2.1（d）的设计方案是通过是十字滑块联轴节进行连接的，输出轴和卷筒轴的结构都是筒支型的，整体布局紧密。 如图2.2所示的是并轴布置双卷筒绞车构，主体构造是利用1台液压马达通过二级齿轮减速器来完成主、副卷筒的驱动运行。这两个卷筒都分别配备了离合器和制动器。能够直接利用液压操纵系统来操控主、副卷筒进行独立的作业，也可以完成重力下降。图2.2 并轴布置双卷筒绞车构 采取双卷筒集中驱动的模式能够节省一套液压马达及传动装置。2.1.2 卷筒轴与减速器输出轴连接方式设计的基本原则 综上，在选择卷筒轴与减速器输出轴之间的连接方式是，需要参考的具体

19、原则如下：1 在设计超静定轴支点时，最好不要选择多支点类型，因为支点越多，承受力也就更加复杂，轴的安装精度也更加难以得到保障。2 优先考虑使用减速器输出端直接驱动卷筒的方式，从而使得卷筒轴可以不用传递扭距，从而减少其磨损，延长使用寿命。3 整体设计需要具备优异的总成分组行，这无论对于制造和安装，还是今后的维护都是大有裨益的。4 整体布局要紧密，避免复杂化，安全方面要有保障。5 在卷筒组与减速器输出轴之间的连接方式方面，推荐使用补偿式连接2.1.3 液压绞车构的分类液压传动的起升机构能够大体划分成以下几类： 根据液压马达不同的类型可将液压起升机构划分成高速液压马达传动和低速大扭矩马达传动这两种类

20、型。 若采用高速液压马达传动这一类型，则驱动升卷筒的操作需要通过减速器来完成。在减速器的选择上， 通产可以选择普通的标准减速器，减速器也具有不同的类型，圆柱齿轮式、蜗轮蜗杆式和行星齿轮式减速器都属于较为常见的类型。采取这种传动形式的优势之处在于液压马达其不仅体积小、重量轻，并且还具备较高的容积效率，并且价格比较便宜，但是从整体来看，起升机构具有较大的体积，并且较重。 若选择低速大扭矩马达传动，则驱动升卷筒能够直接依靠一级开式圆柱齿轮来完成。虽然单独来看低速马达具有较重的重量和更大的体积，但是由于省去了减速器反而使得整体重量以及体积均有所下降，并且传动结构简易、所需要的零配件较少，具有优良的起动

21、、制动性能。图2.3 液压绞车构布置方案(一)2.1.4 液压式行星齿轮传动绞车构布置方案液压多速绞车构的设计方案有以下几种：1、在卷筒两侧对液压马达、制动器和行星减速器进行合理的安装配置。2、在卷筒的两边来安装液压马达和制动器，行星减速器则在卷筒内部进行安装（图2.4）。图2.4 液压绞车构布置方案(二) 图2.5 液压绞车构布置方案(三)3、 在卷筒的同一侧对液压马达、制动器进行安装，置于行星减速器则在卷筒内部进行安装（图2.5）。4、液压马达、制动器和行星减速器均装入卷筒内部（图2.6）。 图2.6 液压绞车构布置方案(四) 2、3在类型上属于同一种，在这两种方案中，行星减速器都是安装在

22、卷筒之中，这样安排的优点就是整体体积较小，布局紧密，但是缺点也很明显，那就是卷筒内部的空间大小有限，因此在进行安装时需要更高的精度来完成，对于零部件也会有更为严格的要求，并且轴承也较难选择，不便于后期进行相关维护工作。二者之间的差异之处在于它们各自的制动器安装位置有所不同，方案二中具备较好的对称性。 与方案二、三进行比较能够明显发现方案四的设计具有更小的整体构造，并且结构布局上也更为紧密。然而此方案不仅存在上述两种方案中所存在的缺陷，并且其制动器和液压马达散热性还差，整体后期维护也更加麻烦。 图2.7 液压绞车构布置方案(五) 二、三、四方案在布局方式上均采用的同轴式，简单来说就是液压马达和卷

23、筒轴位于同一轴线之上，总成组装时需要满足规定的同心度。 5液压马达、制动器和行星减速器都布置在卷筒的同一侧（图2.7）。该方案会导致机构具有较大轴向尺寸，因此对于后期维护而言是比较麻烦的，但是其优点在于加工和装配更加容易操作，并且具备优异的总成分组性。2.2 本设计所采用的方案本设计给出的马达的排量为，工作压力为，所以最终采用低速大扭矩马达，由于采用的是低速方案，因而省去了选择减速器的麻烦。传动方案选用如（图2.8）所示，多片盘式制动器安装在马达上，联轴器安装于卷筒之中。该设计方案整体具备较小的体积，因此结构之间更为的紧密。图2.8 本设计所采用的方案2.3 绞车构方案设计注意事宜 在设计绞车

24、构的方案是，不仅要充分考虑到上述的各种因素，对于以下几点也要做适当的斟酌。 1、在对机构总传动比进行分配时，要控制之间的级差，避免过大的情况发生，通常采用的分配方法为从原动机至卷筒逐级降低传动比。 2、选择卷筒时，最好在条件允许的范围内选择最小直径的卷筒，因为扭矩和传动比会随着卷筒直径的增加而之间升高，从而容易导致整体尺寸的过大。但是如果要求的起升高度较大，为了控制卷筒的整体长度，此时可以通过选取更大直径的卷筒来提升容绳量。 3、具体到某一种机械上，若该机械能够根据实际情况进行相应的踢馆，则此时选择的卷筒也应当可以进行快速的更换操作，例如制成剖分组合式卷筒等。4、滑轮组的倍率能够较为显著的影响

25、整体机构。多以尽量避免选择倍率较大的滑轮组。通常来讲，若起升载荷，则此时滑轮组的倍率最好达到2，当时，倍率取，如果要求具备较大的载荷量，可选择8以上的倍率。 5、在绞车构的设计中，制动器的存在能够显著提升作业时的安全性。而制动器安装的位置通常位于扭矩最小的驱动轴上，这样的设计能够有效缩减制动器的大小。但是如果采用的是钳盘式制动器，由于其制动力矩大、体积小结构简单，因此可考虑在卷筒的侧板上进行安装，这样可以提升绞车构运行的稳定性。 若绞车构常用于弃掉一些危险系数较高的物品时，应当选择两套制动装置。 第三章 绞车机构组成及工作过程分析3.1 绞车机构的组成由于设计方案采取的为低速方案，因此绞车将由

26、液压马达、长闭多片盘式制动器、离、合器、卷筒、支承轴、平衡阀和机架等部件组成。3.2 绞车机构工作过程分析3.2.1 绞车机构的工作周期绞车构的工作性质属于周期性工作。通常是由启动加速（）、稳定运动（）和制动减速（）三个过程组成一个完整的工作周期（图2.1）。这三个过程所耗费的时长分别被称为启动时间，工作时间以及制动时间。而这三种时间过程中，能够直接影响到绞车工作进程的为启动时间以及制动时间，因此，在进行方案设计时需要进行精确地计算来选择合适的时长。图3.1 绞车构工作过程曲线3.2.2 载荷升降过程的动力分析对于整体机构来说，绞车构在有负载情况下进行变速运动（起动或制动）时，作用在机构上的载

27、荷除不仅包括静力，还包括加速/减速运动时所产生的的动载荷。1起升起动过程 绞车构负载提升时，载荷从静止状态逐渐转化为以稳定速度v上升的过程称为起升起动过程。在这一过程中，悬挂载荷的钢丝绳拉力（图3.2a）为： 式中 起升载荷； 由加速运动质量产生的惯性力。 在起升起动时，惯性力与起升载荷具有相同的方向，从而使得钢丝绳拉力有所上升。图3.2 重物升降过程的动力分析（a）起升起动；（b）起升制动；（c）下降起动；（d）下降制动 2、起升制动过程 起升制动过程，顾名思义就是绞车构由匀速运动制动减速到静止过程。在这一过程中，悬挂重物的钢丝绳拉力（图3.2b）。与起升启动过程不同的是，此时由于减速运动的

28、缘故，惯性力与起升载荷具有相反的方向，因而钢丝绳拉力有所减小。 3、下降启动过程 下降起动过程指的是处于静止状态之下的载荷逐渐加速下降到匀速的过程（图3.2c）。在这一过程中，惯性力与载荷具有相反的方向，因而，钢丝绳拉力有所下降，即4.下降制动过程 下降制动过程指的是载荷由匀速下降逐渐恢复到静止状态的过程（图3.2d）。在此过程中，惯性力与起升载荷具有相同的方向，因此钢丝绳拉力有所上升，即。 综上可知：对于绞车构来讲，起升起动和下降制动这两个过程都可能对其带来不好的影响，在进行起升起动的工作室，由于原动机要克服的阻力矩是静阻力矩与最大惯性阻力距之和。所以原动机的起动力矩需要满足下式中的要求，即

29、 而下降制动这一过程对于制动器会产生不理的影响，因此制动器的制动力矩需要满足下式的要求，即 只有满足这一条件，才能允许在规定时间内及时恢复静止状态。式中 绞车构驱动载荷匀速运动时的静阻力矩； 绞车构起、制动时的最大惯性阻力矩。 第四章 绞车的设计和钢丝绳的选用4.1 绞车的设计滚筒负载:钢丝绳最大拉力为15吨。 滚筒速度:最大收、放线速度为40m/min左右。 滚筒恒张力:绞车具有15吨的恒张力功能。 滚筒直径与形式:670mm。 钢丝绳直径: 36mm。 容绳层数:470m/5层。 电源:交流220v，55Hz，单相4.1.1 绞车卷筒组的分类和特点在起升结构中，需要钢丝绳来完成升降过程，而

30、这些钢丝绳就缠绕在卷筒之上。长用卷筒组类型有齿轮连接盘式、短轴式、周边大齿轮式和内装行星齿轮式。 首先简单介绍一下齿轮连接盘式卷筒组，该型号卷筒为封闭式传动，具有良好的分组性，并且它不需要承受扭矩。但是安装该类型卷筒的绞车在进行检修时需要移动卷筒，操作比较繁杂。 当使用要求中需要较大的传动速比并且保持低转速时，可使用周边大齿轮式卷筒，该类型转筒通常采取的是开式传动，并且仅需要承受弯矩。 短轴式卷筒组在设计上摒弃了整根卷筒长轴，而采取了分开式的短轴设计。这种设计的优势之处在于其整体构造较为简洁，无论是安装还是今后的检修都极为的方便。 内装行星齿轮式卷筒组输入轴与卷筒安装在同一条轴线之上，且行星减

31、速器在布局中安装于卷筒内部，从而整体结构紧密，且重量轻，但是需要有具备较高的安装精度，并且不易于后期检修，常在结构要求紧凑、工作级别为M5以下的机构中使用。 卷筒的分类也可以按照钢丝绳缠绕的层数不同划分为单层绕卷筒和多层绕卷筒。由于本设计方案中设定了三层缠绕，所以最终选择了多层卷筒。根据钢丝绳卷入卷筒的情况分单联卷筒（一根钢丝绳分支绕入卷筒）和双卷筒（两根钢丝绳分支同时绕入卷筒）。二者的另一个不同点在于单联卷筒既能单层绕也能多层绕，但是双联卷筒通常只进行单层缠绕。若安装多层卷筒能够使卷筒长度取得一定程度上的缩减，并且还能让整体布局更为紧密，缺点就是钢丝绳更容易损坏，因此尽量避免在工作级别M5以

32、上的机构中使用。4.1.2 卷筒设计计算 首先需要对绞车的工作级别进行评估，评估的依据就是根据其工作状况以及起升载荷来进行，最终确认其利用等级，载荷情况，工作级别。1 卷筒名义直径D 式中卷筒直径比; 卷筒名义直径（卷筒槽底直径）（）; 钢丝绳直径(); 由于工作级别为M5 ，因此=，根据已知得=,把数值代入式中得 =因此选卷筒名义直径=。 卷筒最小直径的计算： 式中 Dmin按钢丝绳中心计算的滑轮的最小直径； d钢丝绳直径; h系数值； 根据机构工作级别为F 所以卷筒直径符合条件。2 卷筒长度L确定因为采用的是多层卷绕卷筒L，由下式 式中多层卷绕钢绳总长度（）；根据已知卷筒容绳量为27m，即

33、=27m，代入下式 =取多层卷绕卷筒长度=。 3、绳槽的选择 绳槽按形式可分为标准槽和深槽两种，通常来说使用比较多的是标准槽。 但是钢绳一旦在使用过程中存在脱槽的风险时，建议选择深槽。 以往为了避免钢丝绳的快速磨损导致毁坏，多层卷绕卷筒表面都会特意制成光面。但是在实际使用的过程中发现光面卷筒在进行多层缠绕的时候很容易就会出现杂乱的情形，相比于具有绳槽的卷筒，这样的设计会是的钢丝绳更容易损坏而带螺旋槽的卷筒不会发生这种情况。 （1）绳槽半径：圆整：代入 节距：取深度取图4.1绳槽的放大示意图 （2）螺旋槽部分长 式中：=，计算直径； 1.5，安全圈数。取2；代入得 =167.8mm取 =170m

34、m。 （3）绳槽精度：2级值12.5。 4、壁厚 壁厚： mm代入=0.02D+8=12mm选用=12mm。 5、钢丝绳允许偏角偏离螺旋槽两侧的角度不应大于3.5。对于光面卷筒偏角不应大于 2，以避免乱绳。 布置卷绕系统时，钢丝绳最大偏角不应大于5。 6、卷筒强度计算 在钢丝绳拉力作用下会产生弯曲应力和扭转切应力等，其中压缩应力最大，当时，弯扭合成应力是压缩应力的，因此此处只计算压应力。当时，考虑弯曲应力。对于尺寸较大的构件要进行抗压稳定性验算。 设计卷筒直径=200mm，=200mm， 。此处计算压应力。 按照最大压应力计算： 式中压应力（MPa）；最大静拉力（N）；应力减小系数，一般取；多

35、层卷绕系数，按表取值；许用压应力；屈服极限。取，按表取，已知卷筒底层拉力1100kgf，将上述参数代入可计算，将数值代入下式： =121.36MP按照计算结果进行查表，所选取的材料球墨铸铁，其抗压强度极限，=121.36MP8。因此，。 代入：=21575.4N提升速度： 式中线速度计算可得=60m/min，代入：=0.5m/s取=1.3，=0.85，=0.97，=0.5m/s， =21575.4N，代入得：=17.009kw（2） 起升输出扭矩 式中减速器传动比； 钢绳卷绕层数。根据实际工作情况选用低速方案。低速方案未配置减速器所以=1。=3。代入：=1004.845因此=1440，因为 ，

36、转矩符合要求。（3） 计算转速和输入油量根据： 符号同前式。代入：=176.43 r/min输入油量式中排量；容积效率。根据已知得=520 ml/r， 可依下式予以计算： 式中总效率；机械效率。表查取0.85，取0.9。代入：=0.95代入：=转速范围为r/min，=88.5 r/min，因此转速符合要求。5.2 平衡阀的计算与选用5.2.1 平衡阀的功能简介 平衡阀的主要功能是在系统中承受执行元件重力，在物体处于下降状态时，重力会形成动力性负载，反驱动液压执行元件按照重力方向会形成力矩运动方向平衡阀此时会在执行元件排油腔产生背压力，进而形成制动力或力矩，使执行元件匀速运动，防止负载加速坠落。

37、5.2.2 平衡阀的选用 已知马达排量、工作压力等数据可选用型平衡阀，其型号所代码的意义如下图所示。图5.1 型号所代表的意义图5.2 平衡阀的外型结构1控制口；2监测口；3法兰固定螺钉；4盖板；5可选择的B孔；6标牌；7O型圈第六章 制动器的设计与选用6.1 制动器的作用、特点及动作方式 制动器的主要作用就是让机械由运动状态恢复到静止状态的装置，除此之外，也可用于对机械运动速度进行调节或限制，这一装置对于机械工作的安全性有一个很好的保障。一般来说，制动器安装的位置位于高速轴或减速器的输入轴上，这样的设置能够有效减小制动力矩，并且制动器的体积也能够得到一定程度的缩小。制动器的选择通常也需要根据

38、实际情况选择相适应的型号，例如，起重单元以及变幅等结构一般都会选择常闭式制动器。因此，绞车一般也会选择该型号制动器。 考虑到绞车实际运用的具体场合，并且其内部安装的空间也受到了其它装置的限制，因此综合考虑之后采用盘式制动器。该类型制动器是通过轴向压力来压紧摩擦面，从而完成制动操作。其优点是：1 具有较大的制动转矩，并且能够在较大范围内进行调节，制动效果稳定，后期维修起来也很方便。2 即使短时间内进行多次制动操作也不会产生冲击。具有较强的散热能力，尤其是某些制动盘还专门设计了通风道，将散热性能又提高了一档。制动效果较为稳定，因此，盘式制动器能够带来更好的安全性。3 具有良好的防尘、防水性能，短暂

39、停留的污染物很快就会被制动盘甩出，浸水后会在短时间内影响到制动效果，但是出水后进行制动12此即可恢复正常水平。4 相比于制动轮径，制动盘沿厚度方向变形量要更小，因此当存在小间隙或出现磨损后，能够及时进行制动不畅。5 具有较小的转动惯量，并且不会占用较多空间，质量也较小。其主要缺点有：1. 制动衬块（片）的摩擦面积小，比压大；2. 对制动衬块（片）材质要求较高；3. 径向（或轴向）尺寸稍大；4. 成本高；制动器可以根据动作方式的不同分为自动作用式、操纵式和综合式。在本文的设计中，考虑到绞车自身大小以及成本等因素，最终选择自动作用式制动器。该类型制动器具备在一些突发情况下自行制动而不需要人为操作，

40、如机械断电或燃油耗尽等情形，因此应用自动作用式制动器能够带来更好安全保障。在设置好制动转矩后基本上不会再发生变化，但如果载荷增大，可能会出现制动不稳定的现象。6.2 制动器的设计计算6.2.1 制动转矩的计算 制动转距：式中;制动安全系数；卷筒卷绕直径。机械效率；=1.75，得 =208mm，代入得：=1430.45由此可知制动转矩应大于1430.45。6.2.2 制动盘的设计选用1 选标准制动盘按照主机的具体要求以及制动器的类型来完成制动盘标准直径和结构形式的选择，根据已有的数据选择制动盘型号为：型制动盘220外径30厚度80轴孔直径50轮毂长度6.2.3 制动盘有效摩擦直径计算 根据配套主

41、机负载，按照下式校核有效摩擦直径：式中有效摩擦直径；制动块的数目，取2；A制动衬块设计面积；p许用比压力；动摩擦系数；K安全系数。按照实际工作情况来完成摩擦材料的U型安泽，选用摩擦材料为油浸石棉带，脂润滑等，具有良好的润滑效果，按表取=0.1，p=0.6，K=1.5，综合上述条件Z=12，制动片设计面积可依照下式予以计算： 式中摩擦盘外径；摩擦盘内径。根据选用标准制动盘尺寸，将数值代入可得设计面积为 =0.013。代入得：=90.76mm 6.2.4 制动器散热的验算当制动器摩擦表面温度过高可能引起摩擦系数降低，难以保持稳定制动力矩。制动器发热验算的主要目的是校验制动器在最高需用温度下散热量与

42、制动器产生的热量之间的大小，即式中单位时间散热量；单位时间产热量。 1、单位时间散热量可依照下式予以计算 式中制动轮辐射系数，；其他表面辐射系数，；制动轮、制动衬片的面积之差；除制动轮之外的其他表面表面积；衬片许用温度（）；周围环境温度，取；散热系数，；制动轮（盘）外露面积；接电持续率；、强迫散热系数，；、对应制动轮面积；散热面圆周速度（m/s）。2 制动器单位时间产热量 停止式制动器单位时间产热量 当上升制动时由于物品和吊具会起到制动作用，一次你制动器发热量较小，因而对于此部分可略去不计。 在下降制动时，机构所有动能和吊具减小势能会转变为热能：式中机构转动惯量；制动轮轴在角速度；P起升重量；

43、S制动距离；传动效率；单位时间下降制动次数；热功当量。代入后得：=170.435=156.768验证发热量合格。图6.1 盘式制动器制动盘受力图6.2.5 全盘式制动器设计计算根据公式： 轴向推力有效面直径当时，取式中制动转矩 ；、摩擦面的外、内半径，取；轴向推力；摩擦副数目；摩擦系数。根据=84mm，=56mm，取=7.47cm把数值代入前式得：=8.5KN按照轴向推力来选用电磁铁和弹簧。第七章 离合器的设计与选用7.1 离合器的功用、特点与分类离合器是一种实现主从传动分离和结合的装置，按照主从传动之间机械部件的工作要求，可通过离合器来实现相对运动或停止，进而改变离合器的工作状态，进而改变传

44、动比，实现传动部件之间的同步运动，除此之外，离合器还具有控制转矩，实现安全保护等功能。根据离合器的工作原理可将其分为摩擦式离合器和嵌合式离合器等，根据离合器工作过程中离合动作过程的差异可将其分为操纵式和自控制式；不仅如此，还可根据离操纵方式分为机械式、气压式、液压式和电磁式等。1 在机械传动中对离合器基本要求如下：（1） 离合过程平稳无冲击、动作可靠。（2） 整体结构形式应当简单，惯性效且需满足设定的工作效率。（3） 寿命长，且具有良好的散热条件。（4） 操纵起来较为方便，可实现快速维护。2 影响离合器选择的因素a 原动机启动性能b 受载特性c 接合元件性质d 操纵方式e 环境条件3 工作性能参数a 型式b 工作容量c 温升d 使用寿命e 转速根据要求在本设计中选用机械操纵式多片圆盘摩擦离合器。7.2 圆盘离合器主要性能参数的计算7.2.1 离合器的计算转矩计算转矩：式中； 离合器的理论转矩； 工作情况系数； 接合频率系数； 滑动速度系数。求得=1004.85，取，=1，=1.35，代入得：=930.