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毕业设计论文JK型建筑卷扬机设计THEDESIGNOFJKSTRUCTURALWINDLASS学生姓名学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师I目录第1章绪论111建筑卷扬机的发展状况1111建筑卷扬机的应用1112建筑卷扬机的发展概况1113国外卷扬机的概况112建筑卷扬机的主要类型2第2章卷扬机的基本结构设计521本设计的总体确定522卷扬机的总体结构设计5第3章钢丝绳的选择和卷筒的设计631钢丝绳的选择6311钢丝绳的种类和构造6312钢丝绳直径的选择632卷筒的设计7321卷筒的材料7322卷筒容绳尺寸计算7卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算933卷筒轴的设计10第章减速器的设计15电动机的选择15选择电动机类型和机构形式15功率的计算15413电动机功率的选择1542确定传动装置的总传动比和分配传动比16421总传动比174分配减速器的各级传动比17计算传动装置的运动和动力参数17各轴转速18各轴的输入功率18433各轴的输入转矩1844减速器的结构设计19传动零件的设计计算194第一级齿轮传动的设计19第二级齿轮传动的设计22453齿轮轴的校核24454滚动轴承的选择计算28标准件表30第5章其他零件的设计31II51制动器的分类、特点及其选择3152制动器的设计计算3252制动器制动力矩的确定322制动器的发热计算3353联轴器的设计34531联轴器转矩的计算34第六章排绳器的设计36第七章建筑卷扬机使用与维护简介3771建筑卷扬机使用37711建筑卷扬机的安装与调试37712建筑卷扬机一般操作规程3772建筑卷扬机的维护与安全技术38721建筑卷扬机的维护38722建筑卷扬机的安全技术39结论40参考文献41致谢42III摘要随着人类文明发展，建筑工作愈来愈频繁，古老的起重装置已不能满足现代话作业的需要，大型塔吊和汽吊又有其相对的局限性，于是卷扬机以起灵活方便，成本相对小等特点孕育而生了。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，所以被广泛应用于诸多工作中。提升重物是其主要功能提升重物。本课题简要介绍了建筑卷扬机的结构和特点，给出了建筑卷扬机的设计，并对卷筒的设计要点进行了说明。本课题重点在于一控制方便和节省资源为主要设计特点对建筑卷扬机制动和传动部分进行了设计和校核。本课题主要设计齿轮和轴还有卷筒的结构尺寸，确定了齿轮传动的各主要参数,对驱动机构中的各部件进行了选型,设计,校核。关键词卷扬机；减速器；轴；齿轮；设计IVABSTRACTALONGWITHTHEDEVELOPMENTOFHUMANCIVILIZATION,CONSTRUCTIONWORKHAVEBECOMEMOREANDMOREFREQUENT,LIFTINGTHEANCIENTDEVICEHASBEENUNABLETOMEETTHEMODERNNEEDSOFTHEOPERATIONSOLARGETOWERCRANEHOISTSANDSTEAMHASITSLIMITATIONSRELATIVE,SOHOISTTOTAKEFLEXIBLE,COSTISRELATIVELYSMALLANDBREEDCHARACTERISTICSOFHEALTHWINCHISACONSTRUCTIONLIFTINGEQUIPMENT,THESTRUCTUREISSIMPLE,FLEXIBLEHANDLINGINSTALLATION,MAINTENANCEISSIMPLEANDCONVENIENTTOOPERATE,LOWPRICEANDHIGHRELIABILITY,WHICHISWIDELYUSEDINMANYWORKUPGRADEHEAVYITSMAINFUNCTIONISTOUPGRADEHEAVYLOADSTHISPAPERDESCRIBESTHECONSTRUCTIONHOISTTHESTRUCTUREANDCHARACTERISTICSOFAGIVENCONSTRUCTIONHOISTTHEDESIGN,REELALSOTHEDESIGNFEATURESASUMMARYSTATEMENTTHISPAPERFOCUSISACONVENIENTCONTROLANDSAVERESOURCESASTHEMAINDESIGNFEATURESOFTHECONSTRUCTIONHOISTTHEPARTOFTHEDESIGNANDVERIFICATIONTHEDESIGNOFTHEMAINGEARANDSHAFTDESIGNSTILLREELSIZEOFTHESTRUCTURETODETERMINETHEGEARTRANSMISSIONOFTHEMAINPARAMETERS,TODRIVETHEVARIOUSCOMPONENTSOFTHESELECTION,DESIGNANDVERIFICATIONKEYWORDSWINDLASSSHAFTGEARREDUCERDESIGN徐州工程学院毕业设计（论文）5第1章绪论11建筑卷扬机的发展状况111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。112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。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。113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。徐州工程学院毕业设计（论文）6（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，19701975年间卷扬机的产量增加625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。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。12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。121按钢丝绳额定拉力分F按钢丝绳在基准层上所能承受的最大拉力来区分。按GB195588建筑卷扬机中规定为5、75、10、125、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。122按钢丝绳额定速度分V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；MIN159V2中速卷扬机绳速；303快速卷扬机绳速；I4徐州工程学院毕业设计（论文）74高速卷扬机绳速；MIN45V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。123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。124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。125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。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126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。127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。徐州工程学院毕业设计（论文）82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。徐州工程学院毕业设计（论文）9第2章卷扬机的基本结构设计建筑卷扬机由于应用广泛，为适应各种不同使用条件，建筑卷扬机亦制造各种不同的机型的产品。21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KNF30（2）钢丝绳的速度1MINV由于钢丝绳的速度，由建筑卷扬机设计查得该卷扬机为快速卷扬机。S3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。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）。22卷扬机的总体结构设计由于卷扬机是二级圆柱斜齿轮减速器传动卷扬机故简易图如下图（图21）12345图21传动装置简图徐州工程学院毕业设计（论文）101电动机2联轴器3减速器4制动器5卷筒第3章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。31钢丝绳的选择311钢丝绳的种类和构造钢丝绳是由许多高强度刚上编绕而成，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。312钢丝绳直径的选择钢丝绳的安全系数按下式计算式（31）NFSNEPGS式中整条钢丝绳的破短拉力（N）PS钢丝绳的额定拉力EF卷扬机工作级别规定的最小安全系数N机械手册查表得卷扬机的工作级别为A6，则选取安全系数6NKNNSEFP30PS钢丝绳不应小于下式计算的最小值徐州工程学院毕业设计（论文）11式（32）SCDMINMD418306MIN式中钢丝绳的最大工作拉力（KN）S钢丝绳的选取系数，经查表01036C机械手册查表得D19MM,钢丝绳的抗拉强度为1770MPA，使用双捻制金属丝芯钢丝绳。32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。321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极限应力、MPAB349PAS5267322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卷筒节径应满足下式式（33）DKE式中筒绳直径比，由建筑卷扬机设计查表得EK19E钢丝绳直径（MM）D则取3619M36DD420B卷筒容绳宽度TB卷筒容绳宽度，一般可以由下式确定式3403T式中卷筒直径（MM）0D则取361TMBT60C卷筒边缘直径K卷筒边缘直径即卷筒端侧板直径端侧板直径用下式计算徐州工程学院毕业设计（论文）12式35DDSK4式中最外层钢丝绳直径，由下式确定SD021SSD钢丝绳缠绕层数S则取47519KMK6D缠绕层数缠绕层数按下式计算式36DDSKK20式中为保证钢丝绳不越出端侧板外圆的的安全高度（MM）KM计算得MK3819则取7423460S4SE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层钢丝绳绳芯直径为I式37DSDII120式中的第层，。IS13、则M69421D36143742895第层钢丝绳长度为I式38301210ITILBDDSD26019342981LM336495徐州工程学院毕业设计（论文）1334601934281904568LM卷筒容绳量为式3912ILL34625834958605109M卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算A多层缠绕系数的确定SA多层缠绕系数的理论计算式31011222SSSS式中钢丝绳的缠绕层数S式311ETF式312180DDE式31320其中钢丝绳的缠绕节距T109TDM卷筒壁厚M卷筒直径0D0342D钢丝绳直径D钢丝绳纵向弹性模量EMPA1EGPA钢丝绳横向弹性模量6卷筒材料的弹性模量20钢丝绳的断面积F2M则15SAB卷筒的厚度设计徐州工程学院毕业设计（论文）14卷筒厚度为式314ESCFAT式中钢丝绳的额定拉力EFN建筑卷扬机设计查得C138CMPA则30159184MC卷筒壁的强度计算式315ECSCFAT301512849MPA经强度计算较合适无需调整。33卷筒轴的设计由于卷筒轴的可靠性对卷扬机的的安全，可靠性非常重要，因此十分重视卷筒轴的结构设计和强度，刚性计算。卷筒轴的结构，应力求简单，合理，应力集中应尽可能小。卷筒轴不仅要计算疲劳强度，而且还要计算静强度；次外，对较长的轴还需校核轴的刚度。在卷筒轴的设计上轴的材料采用钢，调质处理45由机械设计手册查得60BMPA360SPA135BM已知钢丝绳的额定拉力为，卷筒的直径，钢丝绳的直径EFKN042DM19DM轴径的估算63395102TPDCNN式中C与轴材料有关的系数；P轴传递的功率；N轴的转速徐州工程学院毕业设计（论文）15315928DM徐州工程学院毕业设计（论文）16扭距合成弯距平面平面当量弯矩图21卷筒轴受力分析徐州工程学院毕业设计（论文）17A作用力的计算025342197ETADDFKN317RTKN将轴上的所有的作用力分解为垂直平面的力和水平平面的力，如图21所示B垂直面支承反力及弯矩支反力，见图2149021358ETDVFRKNTEC弯矩，见图（21）9021397AYCYMRKNM80BDC水平面支承反力及弯矩支反力，见图21904858RDZCZFRKN弯矩计算,见图2132AZBCHMMD合成弯矩,见图2122219741965AYAZKN302BBF应力校核系数10465B当量转矩04629TNM当量弯矩徐州工程学院毕业设计（论文）18222211965490317MTKNM238KNM校核轴径31331472107065MD3233218601经校核较合适无需调整。G轴疲劳强度计算卷筒轴的疲劳强度,应该为钢丝绳的当量拉力进行计算,既式316EDFK式中钢丝绳的当量拉力DFN当量拉力系数，由建筑卷扬机设计查得K175DK175342D平均应力和应力幅MBAM33069401DBBBKMMPA172AM疲劳强度计算安全系数130051189741973072AMSK由机械手册查得应力集中系数8K表面状态系数02绝对尺寸系数7等效系数34一般轴的疲劳强度安全系数，经校核轴的强度够用。158S徐州工程学院毕业设计（论文）19H轴强度校核计算卷筒轴的静强度计算，需要用静强度计算拉力，可按下式求得式317EJFMAX式中静强度计算最大拉力MAXJFN动载系数，有建筑卷扬机设计查得135静强度计算安全系数26013527815164SSBMW当时，所以经校核轴的强度足够。06SB2S徐州工程学院毕业设计（论文）20第章减速器的设计减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动，蜗轮传动或齿轮蜗轮传动所组合的独立部件，常在动力机与工作机之间为减速的传动装置；在少数情况下也用作增速的传动装置减速器由于结构紧凑，效率教高，传递运动正确可靠，使用维修简单，并可成批生产，故在现代机械中应用最光减速器类型很多，有圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器，蜗杆减速器等最常用的卷扬机主减速器有蜗杆减速器或一级和二级齿轮减速器由于考虑到所传递的功率和传动比在本卷扬机设计课题中采用的是二级圆柱齿轮减速器电动机的选择选择电动机类型和机构形式电动机是常用的原动机，并且是系列化和标准化的产品机械设计中需要根据工作机的工作情况和运动，动力参数，合理选择电动机类型，结构形式，传递的功率和转速，确定电动机的型号电动机有交流电动机和直流电动机之分，工业上采用交流电动机交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最广泛如无特殊需要，一般忧先选用型笼型三相异步电动机，因其具有高效，节能，噪音小，振动小，安全可靠的特点，且安装尺寸和功率等级符合国际标准，适用于无特殊要求的各种机械设备建筑卷扬机属于非连续工作机械，而且启动，制动频繁多数情况下选用（绕线转子）电动机在本设计中选择电动机为系列的三相绕线型电动机功率的计算电动机的功率选择是否合适将直间影响到电动机的工作性能和经济性能。如果选用额定功率小于工作机所需要的功率，就不能保证工作机正常工作，甚至使电动机长期过载过早损害，如果选用额定功率大于工作机所需要的功率，则电动机的价格高，功率未得到充分的利用。从而增加电能的消耗，造成浪费。413电动机功率的选择1建筑卷扬机电动机的功率按所需的静功率计算，静功率（单位KW）计算公式为徐州工程学院毕业设计（论文）21式（41）WPD式中工作机所需工作效率。WP由电动机到工作机的总效率。工作机所需工作效率，应由工作阻力和运动参数计算求得式（42）1030518WFVWPKW式中工作机的阻力（N）。工作机的线速度（M/S）。V工作机的效率。其中34120851W、分别为联轴器、卷筒、齿轮传动和轴承的传动效率。34取099，096，097（齿轮的精度为8级），098（滚动轴承）。12342确定电动机的转速卷筒轴的工作转速为式（43）6016015287MIN34VRND经查表二级圆拄齿轮减速器的传动比，故电动机的转速的可选范围为I0式（44）IN81392749280RNIAD根据工况和计算所选电动机为表41电动机参数型号额定功率KW转速R/MINYZR200L2296042确定传动装置的总传动比和分配传动比徐州工程学院毕业设计（论文）221轴23轴图41减速器简图421总传动比由电动机的转速和工作机的主动轴的转速，可得到传动装置的总传动比为式（45）NIMA式中电动机的转速MN卷筒的主轴转速960IN325287MMARNI总传动比为各级传动比的乘积，既10、式（46）II4分配减速器的各级传动比使减速器高速轴不至于过大初步取则052I03256AI计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率）如将传动装置各轴由高速至低速依次定为1、2、3、4轴。相邻两轴间传动比021I、相邻两轴间传动效率、徐州工程学院毕业设计（论文）23轴的输入功率（）012T、各轴之间的输入转矩（）P、各轴的转速（R/MIN）012N、则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和参数各轴转速1轴1960/MINNR2轴212/I5RI3轴23987/IN6NI各轴的输入功率1轴4轴的输入功率1轴118620971864DPKW2轴2237523轴359K4轴42316901PW式中电动机的出功率（KW）D联轴器的传动效率11轴承的传动效率22098齿轮的传动效率337同一根轴的输出功率与输入功率的数值不同，需要精确计算时取不同的数值。433各轴的输入转矩电动机的输出转矩式（47DP186295055390DMTNMN）1轴4轴的输入转矩徐州工程学院毕业设计（论文）24101852309716DTINM2297682753334I44180910TNM运动和动力参数计算结果整理于下表表42减速器运动和动力参数效率P（KW）转矩T（NM）轴名输入输出输入输出转速N（R/MIN）传动比效率电动机轴18621852396010971轴1806178817967177979606650972轴175217341211491199372008450973轴169916825618385562192889卷筒轴159915835286335233472889109644减速器的结构设计减速器的机体是用于支持和固定轴系的零件，是保证传动零件的啮合精度，良好的润滑和密封的重要零件，其重量约占减速器总重量的50。因此，机体结构对减速器的工作性能，加工工艺，材料消耗，重量及成本等有很大的影响。机体材料采用灰铁（HT150或HT200）制造。传动零件的设计计算传动装置包括各种类型的零件，其中决定其工作性能，结构简单和尺寸大小的主要是传动零件。支撑零件和联接零件都是要根据零件的要求来设计，因此一般应先设计计算传动零件，确定其尺寸，参数，材料和结构。为了使设计减速器时的原始条件比较准确，应该先设计减速器外的传动零件，如联轴器等。4第一级齿轮传动的设计徐州工程学院毕业设计（论文）251材料的选择应传动尺寸和批量较小,故小齿轮选择40CR，调质处理,硬度为241HB286HB,平均值为260HB,大齿轮用45钢，调质处理，硬度为229HB286GB,平均取为240HB2轮传动的计算转矩式（8）MNNPTMDK852196059501齿宽系数由机械手册查表得DD接触疲劳极限由机械手册查表得LIHMPAHLIM初步计算的许用接触应力H45090为综合系数由机械手册查表得K2K3初步计算小齿轮分度圆直径式49MDUKTHD710271450827199133LI21取5初步取齿宽圆整为110854DBM1B4校核计算A确定中心距式41010513522DAIMB圆周速度式41112059628/601DNVSC计算齿数和模数和螺旋角1Z、M1初选。、则2152015I模数则取标准模数12COS3COS49AMZ。51M则11215012Z。取4Z徐州工程学院毕业设计（论文）26所以124195ZI取则取105102Z齿数比与的要求相比误差率0,52Z1I可用521Z、2螺旋角的计算式41211211520COSCOS123MZA。D齿轮的传动的载荷计算1工作载荷式（413）NDTFT35016178921式（414）1211COSZA604038。齿向载荷分布系数由机械设计手册查得取HK式（415）231110HBABCBD23706840856载荷系数HVAKK191135重合度系106Z螺旋角系数11COS29Z。弹性系数由机械设计手册查得EMPAE8节点区域系数由机械设计手册查得H45HZ徐州工程学院毕业设计（论文）27接触最小安全系数由机械设计手册查得LIMHSLIM105HS接触寿命系数由机械设计手册查得NZ6NZ许用接触应力计算式（416）LIM50179HMPAS验算式（417）21TCHEFUZDB251803968452HHMPA91计算结果表明，接触疲劳强度比较合适，无须调整。根据，Y为齿根圆到配合轴的距离，NMY52MDF37520因Y225M，所以1轴可以设计成齿轮轴。第二级齿轮传动的设计由建筑卷扬机设计中查表得AA765403521、1）确定中心距240M2）选定模数和齿数和螺旋角Z、初选、3Z2。则取4631I4126Z模数式（418）234COS50COS07AZ。则取标准模数26M则342COS50COS1476AZ。取18所以342016ZI徐州工程学院毕业设计（论文）28取则203Z41827Z齿数比4317635与的要求相比误差率为07,所以可用26I34217Z、3螺旋角的设计式（419）112346COSCOS9350MZA。4）工作载荷2385137420TTFND式（42022341COSAZ）1832COS93617057。齿向载荷分布系数由机械设计手册查得取HK式（421）3232BCDBBA231706107514载荷系数式（422）HVAKK59重合度系22417083AZ螺旋角系数22COSS69。弹性系数由机械设计手册查得EZ18EZMPA节点区域系数由机械设计手册查得H25H接触最小安全系数由机械设计手册查得LIMSLIM10S接触寿命系数由机械设计手册查得N8NZ徐州工程学院毕业设计（论文）29许用接触应力计算H式423LIM4018495NHZMPAS验算式42423HEKTUZDB28143125189079057HHMPA计算结果表明，接触疲劳强度比较合适，无须调整。表43各齿轮主要参数名称符号单位1Z23Z4螺旋角度0。97。法向模数NM56法向压力角度2。0。2。0。分度圆直径D91575齿数Z个1齿宽BMM80857598453齿轮轴的校核在二级齿轮减速器传动中，中间轴所受的力较复杂因此对中间轴进行校核,如能满足要求,减速器中的轴均能满足要求减速器的轴采用45钢,调质处理由机械手册查表得650BMPA360SPA135B已知中间轴的输出功率为1928KW，转速为16696R/MIN根据轴径估算公式得3PDCNA徐州工程学院毕业设计（论文）3031928546DMA作用力的计算式425666173495109500821PTNN齿轮的圆周力2Z628293TFD齿轮的径向力22TAN014COSRN齿轮的轴向力2Z2T567XF齿轮的圆周力3308213TTD齿轮的径向力3Z3TAN54COS96RFN齿轮的轴向力3T27X水平面支承反力及弯矩（见图42）徐州工程学院毕业设计（论文）31扭矩合成弯矩平面当量弯矩图422轴的受力简图143567587605412682120CYRN2318495DY弯矩见图30504AYMNM126B徐州工程学院毕业设计（论文）321435893CYMNM装置减速器由于结构紧凑，效率教高，02614D传递运动正确可靠，使用维修简单，并可成批生产。B垂直面支承反力及弯矩（见图42）支反力23516102868TTCHFRN32657TTD弯矩计算510328686AHMNM79152BC合成弯矩，见图4222150467586A37952BMNM2258396058CD64412D应力校核系数式42610365BE当量转矩式427648213720TNMF当量弯矩在大齿轮轴劲中间截面处22221739570870MTNM在右轴劲中间截面处徐州工程学院毕业设计（论文）33222226354707389MTNMG校核轴颈1331270340651DM804323321890M1267经校核较合适无需调整。454滚动轴承的选择计算建筑卷扬机所用的各类减速器大量使用滚动轴承。滚动轴承是一种标准件设计者应按照国家标准规定的方法，根据具体情况正确地选用。选取轴承代号6010深沟球轴承。（中间轴）基本额定动载荷为22KN滚动轴承疲劳寿命的基本计算公式为式428PCL10式中为转速表示的基本额定寿命；10L6R寿命系数。球轴承，滚子轴承；3103当量动载荷（N）。对于向心轴承用“径向当量动负荷”表示，对于PRP推力轴承用“轴向当量动负荷”表示；AP基本额定动负荷（N）。对于向心轴承用“径向基本额定动负荷“CRC表示,对于推力轴承用“轴向基本额定动负荷”表示,A22KNR由上述可知左端受力,143,567CCAFF右端受力；由,式429502NDRDNRAPXFYA查建筑卷扬机设计手册得X056,Y1左端1436719758P右端4250所以左端轴承疲劳寿命361010LR徐州工程学院毕业设计（论文）34右端轴承疲劳寿命36102107210584LR徐州工程学院毕业设计（论文）35标准件表名称数量国标备注销2GB11786A1235键1GB1096791870轴套1GB/ZQ461386CUA19FENI4MN2轴承2GB/T276936012键1GB10967910100轴承2GB/T276936010螺钉1GB578086M835调整垫片3组GB958508F键1GB1096791456键1GB10967914100螺栓4GB578086M3250弹簧垫圈1GB938765MN螺栓8GB578086M12120弹簧垫圈8GB938765MN螺母8GB617086M12螺钉36GB578186M835螺钉6GB6585M612徐州工程学院毕业设计（论文）36第5章其他零件的设计为了确保卷扬机的安全，可靠地工作，必须装设制动器。建筑卷扬机至少要装一套常闭式的支持制动器，并常采用带式制动器和外抱式制动器。在本设计中才用块式制动器。51制动器的分类、特点及其选择制动器按用途可分为停止制动、支持制动和下降制动三种。停止和支持式制动器具有停止和支持重物悬挂在空中的作用；而下降式制动器除具有前者停止运动的作用外，还具有调节机构运动的作用。按照工作状态，制动器又可分为常闭式和常开式。常闭式制动器经常处于合闸状态，当机构运转时，可用人力、电磁力等外力使制动器松闸。而常开式与此相反，它经常处于松闸状态，只有施加外力时才能合闸。按照制动器构造特征，又可分为带式制动器、块式制动器、蹄式制动器和盘式制动器四种。常用制动器的特点及应用，见下表常用制动器的特点及应用制动器的种类特点及应用块式制动器结构简单、工作可靠，散热好，瓦块有充分和较均匀的退距，调整间隙方便，对直形制动臂，制动转矩的大小与转向无关，制动轮轴不受弯矩。但包角和制动转矩较小，制造比带式复杂，外形尺寸大，适用于工作频繁及空间较大的场合，应用较广蹄式制动器结构紧凑，散热性好，密封容易，可用于空间受限制的场合。广泛用于各种车辆及轮式起重机带式制动器构造简单、结构紧凑，包角大（可接近2），制动转矩大，但制动；轮轴受弯矩大，制动带的压强和磨损不均。简单和差动带式制动器的制动转矩的大小与旋转方向有关。散热性差，限制了应用范围。可用于移动式起重机和建筑卷扬机中盘式制动器利用轴向压力使圆盘或圆锥型摩擦表面压紧以实现制动，制动轴不受弯矩。构造紧凑，比带式制动器磨损均匀，制动转矩大小与转向无关，可制成封闭式。散热条件次于块式及带式，工作温度较高。适用于紧凑性要求高的场合，如车辆车徐州工程学院毕业设计（论文）37轮及电动葫芦中建筑卷扬机至少要装一套常闭式的支持制动器，并常采用带式制动器和外抱块式制动器，小吨位卷扬机亦可采用蹄式制动器。在设计或选择制动器时，主要依据是制动力矩。无论是标准制动器，还是自行设计的制动器都要做必要的发热验算。此处我们选取外抱块式制动器。常用的外抱块式制动器已经标准化，已有多种类型产品可供选用。这类制动器在电控卷扬机上应用普遍，可根据计算制动力矩初选型号，然后进行发热校核计算。52制动器的设计计算常用的外抱块式制动器已经标准化，已有多种产品可以选用。这类产品在电控卷扬机上应用普通，可根据计算制动力矩初选型号，然后进行发热校核计算。在制动器的选用上选择TJ块式制动器，TJ块式制动器的主要应用特点是动作平稳，无噪声，寿命长，尺寸小，重量轻；动作快，每小时可以接触2000次，补偿型单推杆能自动补偿闸瓦磨损，不需经常调整和维修；可调型单推杆，上升下降时间可调，其范围为0510S安全可靠，用于较高的制动器，起升,运行及旋转机构均适用。52制动器制动力矩的确定A制动器制动力矩根据下式确定式（51）TJZKT175940316825JZTNM式中换算到制动轮上的载荷转矩T式（52）IT1039682549325TTNM式中垂直载荷对其轴的转矩；制动轴到载荷轴间的传动比；I325I从制动轴到载荷轴之间的机械效率；094制动安全系数，由建筑卷扬机设计查得K17KB制动器型号的选择由于常用的制动器已经标准化因此它的设计型号选择后的校核设计应保证计算出的制动器的制动力矩公式徐州工程学院毕业设计（论文）38式（53）EJZT式中为由标准系列表中所选制动器的额定制动力矩；ET上式所得，有离合器制动器选用手册查得该卷扬机的制动器选用2935JZNM型号的制动器0/J制动轮直径30DM140BM2制动器的发热计算A下降控制用制动器对于下降制动器或在温度较高环境中频繁使用的制动器需进行热平衡计算，使制动时产生的热量通过辐射和对流散发到周围的空气中，以保证制动装置的正常工作1制动时制动轮每小时能发出的中热量制动时间产生的热量应由制动轮全部散发，即式（54）123W散式中制动时制动轮每小时散发的热量；W散KJH（制动时制动轮每小时通过辐射散发的热量；1（制动轮时停止时每小时通过自然对流散发的热量；2JH（制动轮旋转时每小时通过强迫对流散发的热量。3K（式（55）441212737300TTWCS式中制动器摩擦复面材料的温度；由建筑卷扬机设计查表得；1T01TC环境温度；202T光亮面的辐射系数；1C2154KJCHCM黑暗面的辐射系数；228制动轮的光亮面面积；1S制动轮的黑暗面面积；22式（56）13CWSTF式中自然对流散热系数；取12KJHM12093徐州工程学院毕业设计（论文）39制动轮总面积（被摩擦复面材料覆盖的面积不计在内）；3S2M电动机负载持续率。CF式（57）32412CWSTFKJH式中强迫对流散热系数；2KJHM07825V制动轮外圆周表面线速度；VS制动轮缘的内外圆柱表面积。4S22下降控制制动器每小时制动产生的热量式（58）310DWQHZ制式中当量载荷；DQN到制动停止时的载荷下降平均高度；HM从载荷轴到制动轮轴的机械传动效率；每小时下降控制制动次数。Z3热平衡条件制动过程中产生的热量应小于制动轮散发的热量，即制式（59）123W制散53联轴器的设计联轴器为机械式联轴器的简称，它主要用来作为传动系的轴向联接，也可用作回转件间的相互联接，是机械设备的重要部件，应用广泛。联轴器的种类很多，根据不同的情况正确选用联轴器将会对机械设备的良好工作状况及性能具有重要的影响。531联轴器转矩的计算联轴器的选用是根据负荷情况，计算转矩轴端直径，工作转速及工作条件和环境等因素进行考虑。联轴器的计算转矩公式式（510）950720WHCNPTKKTN式中联轴器的计算转矩；CTMN联轴器的理论转矩；联轴器的公称转矩；N驱动功率；WPKW176WPK驱动功率；H联轴器的工作转速度；INR90INR联轴器的工作情况系数。K25徐州工程学院毕业设计（论文）401769502950289WCPTKNMN由选用的电磁块式制动器可知道制动轮的直径230/J03D故在本卷扬机设计中选用型带制动轮弹性套柱销联轴器。4LZ型带制动轮弹性柱销联轴器的主要尺寸和基本参数见下图4LTZ表51联轴器主要尺寸与参数型号公称转矩NNM许用转速INR0DMB转动惯量2KGM质量4LTZ7102431524130461783徐州工程学院毕业设计（论文）41第六章排绳器的设计大容绳量、大吨位的建筑卷扬机（一般FE120KN以及安装使用的卷扬机，为确保钢丝绳排列整齐，工作可靠，应设置排绳装置，即排绳器。排绳器主要由离合器、转速调整箱、双向传动丝杠、支承光杠、排绳器导辊等组成。排绳器的工作过程见P186（建筑卷扬机设计指导书）图3120所示。电机的旋转运动经三级圆锥圆柱齿轮减速器、联轴器、开式齿轮传动驱使卷筒转动。链轮与卷筒固连一起随之转动，经链传动把运动传至调整箱，推上离合器，传动双向丝杠开始作回转运动，迫使排绳器导辊作往复直线运动进行均匀地排绳。爪型离合器在停车的情况下，用来调节钢丝绳与卷筒的相对位置，可保证钢丝绳均匀地缠绕在卷筒上。显然，若使钢丝绳在卷筒上均匀缠绕，卷筒转一转时，钢丝绳应能移动一个缠绕节距。因此，必须保证卷筒与调整箱出轴（丝杠轴）之间具有准确的传动比，以使排绳导辊在双向丝杠走过的距离与钢丝绳实际的缠绕距离相匹配。建筑卷扬机系钢丝绳多层缠绕，钢丝绳工作时被挤压，缠绕卷筒时排列的绳距比钢丝绳直径略大一些，设计排绳器时，其绳距绳D0205MM,或更大一些。双向丝杠总行程按下式计算LBDK（3172A）式中B卷筒容绳宽度（MM）；B600MM；D钢丝绳直径（MM）；D19MM则LBDK19581MM在确定此行程时应注意的问题是当第S层钢丝绳缠绕到卷筒一端极限位置时，由于第S层钢丝绳排列造成的斜角，使最后一个完整圈与卷筒端侧板间留有一个楔形间隙。这样钢丝绳不能立即爬至第S1层，而当卷筒继续转过大约120180时，方能爬上S1层。为此，需要驱动钢丝绳的装置在原位停留相应的时间。徐州工程学院毕业设计（论文）42第七章建筑卷扬机使用与维护简介71建筑卷扬机使用建筑卷扬机的正确使用与维护对于保证生产安全与机器使用寿命具有重要意义。711建筑卷扬机的安装与调试建筑卷扬机在安装，拆卸和搬运时，不得过分倾斜，必须平稳地起动，更不得发生冲击和猛烈震动。建筑卷扬机在安装中可作为移动使用或固定使用。做移动使用的须将建筑卷扬机固定在方枕木上，并将木排与底架用钢索与地锚连接牢固，不得有松动现象。固定使用的可作混凝土地基，用水平仪找好水平线，在灌注水泥时须预先留出截面为（BA）方孔，A，B尺寸及孔数视地脚螺栓定，当装好地脚螺栓后，再将水泥注入孔中，2M待硬化后再缓慢均匀地旋紧螺母。地基孔深H亦可视当地土壤情况决定。在建筑卷扬机安装后使用前要做好以下各项检查和调整工作。检查与观察轴承，减速器箱内的齿轮啮合面是否清洁，清除赃物，润滑油应当充足，建筑卷扬机工作应安全可靠，这主要取决于制动装置以及其他相关机件的正确动作，因此在使用前，必须做好检查和调试工作检查制动闸瓦与制动轮的接触面积不应小于总面积的80，松闸时制动闸瓦全部脱离制动，并保证一定的径向间隙，不同类型卷扬机的间隙大小不一，按技术要求决定。制动器的调正应以连接杆忽然调节螺钉来进行。建筑卷扬机在开动使用前，应首先作好空载运转和负载运转工作，并满足下列要求后才能正常工作（1）制动器平稳安全可靠，动作准确灵活。（2）
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