卷扬机论文39190.doc

目录摘要2前 言31卷扬机的工作级别4卷扬机的利用等级4卷扬机的载荷状态5工作级别52选择减速器73卷筒的设计83.1卷筒的结构83.2卷筒容蝇尺寸参数83.3卷筒扭矩的计算113.4卷筒强度的计算11四 选择电动机12五 钢丝绳的选择17六 卷筒轴的设计19七 制动器的选用22八 卷扬机使用安全常识23致谢26参考文献26摘要垂直提升机的重要组成部件是卷扬机。而垂直提升机是在大批量提升重物时使用的机器。建筑卷扬机是一种超重设备，由于具有结构简单、搬运安装灵活、维护保养简单、操作方便、价格低和可靠性高等优点，所以被广泛应用于物料提升、水平或倾斜曳引重物、打桩、集材冷拉钢筋、设备安装等工作中。建筑卷扬机可应用于林区的集材工作，建筑业的冷拉钢筋，小型矿井的水平、倾斜运输等水平或倾斜曳引重物的工作和打桩等工作。正因为建筑卷扬机具有多种用途，所以它已不仅用于建筑业，而且在冶金、化工、水电、农业、军事及交通运输等行业中也广泛应用。建筑卷扬机除了在建筑工地、设备安装等方面被广泛应用外，在冶金、矿山等行业中也广泛应用，如高炉料钟和物料的提升，小型矿井的物料提升等。建筑卷扬机用于提升重物时，需要门字架、桅杆等配套设备方能实现。本文从标准件电动机、减速器、联轴器、制动器等的选择，卷筒设计及其加工工艺等多方面，阐述了垂直提升机设计与制造的全过程。尤其在工艺规程设计中，我们运用了大量的科学的加工理论及计算公式，选择了基面，制定了工艺路线确定了机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸，最后确定了切削用量及基本工时。关键词：卷扬机 卷筒 工序尺寸 前 言毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及专业课之后进行的。它是一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。毕业设计的主要目的是培养我们综合运用所掌握的基础理论课，技术理论知识和基本技能来分析和解决工程技术问题的能力，使我们建立正确的工程设计思想。通过毕业设计我们把理论与实践相结合，初步学会了如何编写技术文件、正确使用技术资料手册及相关的工具书，培养了我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，进一步巩固和提高自己所掌握的基础知识、基本理论和基本技能，提高自己的设计、计算、制图以及计算机绘图的能力。从一名学生向一名工程技术人员转变的过渡过程。本次设计的题目为活塞杆零件制造工艺规程的制订，是理论性、应用性、实践性、综合性的设计过程。本设计得到孙海燕老师的悉心指导，并提出了许多宝贵意见和建议，在此深表谢意。由于实践经验不足，设计能力有限，设计中错误难免，敬请批评、指正。1 卷扬机的工作级别1.1卷扬机的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次数nt表征。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，在这个期间内依据工作频率程度的不同，总工作循环nt可分为8个等级。因卷扬机的实际使用情况无法统计确定，则假定jk3.2吨卷扬机的使用情况为:每日平均使用时间为46小时，使用寿命期限内总使用时间为32006400小时，则总的使用寿命为5年；设计寿命期内总工作循环次数ni=250000次，属于经常轻闲使用情况，由此确定jk3.2吨卷扬机的利用等级为u4。建筑卷扬机利用等级利用等级总工作循环次数n2利用等级总工作循环次数nt 说明u01.6x10u42.5x10经常地轻闲地使用u13.2x10u55x10经常地中地使用u26.3x10u61x10有时频繁地使用u31.25x10u72x10频繁地使用1.2卷扬机的载荷状态载荷状态表明卷扬机钢丝绳承受拉力的大小与频繁程度，它于整个使用寿命期限内钢丝绳每次承受的拉力fi额定拉力fe 之比（fi/fe）和钢丝绳每次承受拉力fi 作用f的工作循环次数ni，与总工作循环次数nt之比（ni/nt）有关。因设计时不知其实际载荷状态，则假定jk3.2卷扬机通常承受1/32/3的额定载荷，载荷谱系数kp=0.25,当量拉力系数kp=0.6,jk3.2卷扬机的载荷状态为中级q2。1.3工作级别按利用等级和载荷状态的不同，可将建筑卷扬机分为a1a8，八个工作级别。 jk3.2吨卷扬机利用等级u4,载荷状态q2则根据gb/t5031-93建筑卷扬机设计规范该jk3.2吨卷扬机的工作级别为a5级.计算拉力计算拉力是指作用在基准层上钢丝绳拉力,分为疲劳计算拉力、静强度计算拉力和实验拉力。 疲劳计算拉力fd疲劳计算拉力采用当量拉力，考虑的工况是卷扬机在正常工作情况下钢丝绳承的拉力。fd=kd*fe=0.9*32kn=28.8kn 静强度计算拉力fjmax静强度计算拉力是考虑卷扬机作业可能出现的最大拉力，此时零件的强度不得超过材料的许用拉力。动载系数按规范取=1.6fjmax=fe=1.6*32kn=51.2kn 试验拉力卷扬机的强度用试验拉力进行验算,取下面两种情况的计算.静载试验拉力fsjfsj=1.25fe=1.25*32kn=40kn动载荷试验拉力fsdfsd=1.1fe=1.1*32kn=35.2kn1电机2弹性联轴器3减速器4过轮 5主轴装置6离合螺旋7带式制动器 图1原传动及工作原理图- 10 -2 选择减速器由于本减速器用于各种起重运输机械及其它各种机械中作为减速之用。所以选择其型号为zq350。该系列圆柱齿轮减速机是两级三轴圆柱渐开线齿轮传动，箱体结构为水平分割全封闭式，机械性能好，工作可靠，维护方便。本机还具有过载能力强，耐冲击、惯性力矩小，适用于起重频繁和正、反向运转的特点。其联动方式可用联轴器直接联动，也可用链条、皮带挠性联动。zq型两级传动的外啮合渐开线圆柱齿轮减速器。主要用于起重机械、矿山、冶金、建筑，也可以用于运输、通用、化工和轻工等机械行业。（具体参数计算如下）卷筒转速nj(r/min)nj=26.54(r/min)卷扬机总传动比ii=ne/nj=940/26.54=35.42取减速器的速比ij=35.42考虑是普通减速器，无特殊的要求帮采用软齿轮转动，由表知选大、小齿轮材料为45号钢小齿轮调制处理，硬度为240hbs，大齿轮正火处理200hbs。由于本卷扬机主要用于起重机械、矿山、冶金、建筑，也可以用于运输、通用、化工和轻工等机械行业。减速器的型号为zq35035.42。3 卷筒的设计建筑卷扬机的重要零件，对建筑卷扬机安全、可靠的工作至关重要，应该合理地进行设计。3.1卷筒的结构按照结构形式较多，可按下述方法分类：按照制造方式不同可分为铸造卷筒和焊接卷筒。铸造卷筒应用广泛。建筑卷扬机卷筒大多数为铸铁卷筒，成本低，工艺性好。大吨位建筑卷扬机一般采用铸钢卷筒，铸钢卷筒虽然承载能力较大，但成本较高，若工艺允许，可改用钢板焊接结构。按照卷筒绕线层数的不同可分为单层缠绕卷筒和多层缠绕卷筒。建筑卷扬机主要使用多层缠绕卷筒。按照卷筒内部是否有筋板，可分为带筋板卷筒和不带筋板卷筒。无论是卷筒内的环向筋还是纵向筋，均增加了制造难度，同时在筒壁的连接处还会引起应力集中。目前的设计趋势，主张取消纵向盘和环向筋。按照结构的整体性，卷筒可分整体式卷筒和分体装配式卷筒。卷扬机吨位比较小时，卷筒常采用整体结构。对吨位较大的卷筒，常做成分体装配形式，这样可简化工艺，减轻重量。按照转矩的传递方式来分，常采用端侧板周边大齿轮外啮合式和筒或筒内齿轮内啮合式。3.2卷筒容蝇尺寸参数卷筒容蝇尺寸参数意义及表示方法应符合国家标准规定，参见下图： 卷筒节径d卷筒节径d应满足下式 dked式中 ke筒绳直径比，是与卷扬机工作级别有关的系数。 d钢丝绳直径卷筒节径d对筒壁和端侧板的设计具有重要意义，也影响钢丝绳直径的选择。d值小结构自然紧凑，但单位长度上的力较大，钢丝绳寿命低。对于jk3.2吨卷扬机的工作级别为a5级,卷筒节径系数ke19。取卷筒直径d0=250mm,则卷筒节径d=d0+d=250+13=263mm.dked符合规范要求。卷筒容绳宽度bt卷筒容绳宽度bt，一般可按下述关系式确定 btk卷扬机所选钢丝绳的安全系数符合规范要求。钢丝绳固定端部的计算拉力fg钢丝绳与卷筒表面磨擦系数=0.16钢丝绳在卷筒上的包角a=4fg=fmax/e=0.167fe=0.167*32=5.33(kn)固定端承载能力的的验算钢丝绳螺栓采用m12，性能等级s=315mpa级，螺栓预紧力为f0f0=0.7*s*as=0.7*315*84.3=18.6(kn)压板处磨擦力fyfy=f0=0.16*18.6=2.97(kn)fyfg因此,固定端承载能力满足要求.钢丝绳出绳方向及其卷放偏斜角 卷扬机钢丝绳的出绳方向为水平方向,并且从卷扬机卷筒下方出绳,钢丝的卷放偏斜角2。如图所示ld*10=*10=9.5(m)应保证导向滑轮中心线到卷筒轴线的距离大于9.5米,即可保证卷放偏斜角2.钢丝绳使用时应注意的问题：1、为保证钢丝绳在绳筒上平滑缠绕，避免各圈钢丝绳间相互磨擦及多层缠绕锤击和堆绕现象，延长钢丝绳的使用寿命，钢丝绳在卷 筒及绳轮上的偏角必须保持在一定的限度之内，一般在0.5-2之间。2、良好的周期性润滑是提高钢丝绳使用寿命的一需重要因素。它可以防止锈蚀，减少钢丝绳内外磨损。一般常用中、低粘度润滑油和滤青质化合物。目前我国生产的“钢丝绳油”属于中等粘度油，适用于各种股捻钢丝绳的润滑，其附着力大，不易滑落或与水起作用，且含有防锈剂，是一种良好的润滑剂。3、在室外、潮湿或腐蚀介质存在的环境里，应选用镀锌钢丝绳。4、经常检查钢丝绳是否与别的机件磨擦，重新更新更换新绳时必须核对新绳与原绳的型式、直径是否相同；经常检查钢丝绳表面的磨损及断丝，遇到问题及时解决。5、使用中，应尽量减少钢丝绳的弯折次数并尽量避免反向弯折。6、国家标准规定，建筑卷扬机钢丝绳在卷筒上安全圈数不得小于3圈。在保留两圈的情况下，应承受1.25倍的钢丝绳额定拉力。六、卷筒轴的设计如图卷筒轴系结构及心轴受力及弯矩 已知参数额定拉力fe=32kn；轴材料45号调质处理；b=650mpa;s=360mpa;=300mpa;b=100mpa 作用力的计算由图可知，轴左端为调心轴承，右端通过减速机外齿轮内的调心轴承支承，并通过健将轴的转矩传到卷筒，此轴为不等径轴，此处轴端直径较小，且有键槽，因此右端受力最大，此轴系转轴，工作时同时承受弯矩和转矩作用，应按弯扭合成进行轴的强度计算，因为此轴与减速机低速轴系同一根轴，轴中弯曲应力，应按对称循环变应力处理，而扭转剪应力，由于转矩方向不变，可认为是脉动循环应力，为此根据第三强度理论，可直接求得当量弯矩，计算时，卷筒作用到转轴的力可简化为作用于支承面宽度中点的集中力，并且把它简化为受集中力的简支梁，左端支承点750mm,右端支承点85mm,求支反力：静强度计算拉力fj=19.7(kn)rc=2(kn)rd=17.7(kn)mj=rax(0xa)=2*x=2*750=1500(n.mm)见图4cm2=rb(1-x) (ax1)当x=e时，m2=0轴端平键传递的转矩为：t=9550*=9550*=2947（n.m）见图4d弯扭合成弯矩m合=3306(n.m)见图4e 计算卷筒直径:按弯扭合成强度计算卷筒轴径:从图中看出危险断面为bdb=21.68=21.68查表得=1 =21.68*=59.5mm考虑到此处有一个增键槽,应增大5%,取db=65mm. 卷筒轴的疲劳强度计算:卷筒轴弯曲应力为对称循环,平均应力m=0 =0bb=max=63.3mpa查表得z=23.7cm,zp=50.7cm.a=bb=63.3mpa查得有效应力集中系数k=1.8,表面状态系数=0.92,绝对尺寸影响系数=0.78。s=1因为m=0一般轴疲劳强度安全系数sp=1.5-1.8,所以该轴疲劳强度足够. 卷筒轴的静强度计算ss=sspss=5.7ss=3ss=3.14静强度的许用安全系数ssp在s/b=0.55-0.7时，ssp=1.2-1.8。故该轴静强度足够。七、制动器的选用为了确保卷扬机安全，可靠地工作，必须装设制动器。对于jk3.2吨卷扬机采用常闭式的支持制动器,制动轮装在减速机高速轴上。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。jk3.2吨卷扬机高速轴额定静载力矩tt=70.5(nm)采用ywzb-200/25液压制动器,额定制动力矩teztez=200n.mtez/t=200/66.4=31八、卷扬机使用安全常识安全使用卷扬机不仅能防止事故，延长使用寿命，还可以提高工效。 （1）卷扬机应安放在地势稍高、视线良好、地脚基坚定、距离起吊处15m以外的地方，若为临时使用，可将钢丝绳拉住机座上的座孔通过地锚固定；若是长期使用，则通过地脚螺栓将机座固定在混凝土基础上。地锚或混凝土地基必须按卷扬机额定牵引力的大小来埋没并与机座可靠连接，以防使用中产生滑动、位移，甚至拉翻卷扬机，导致重物坠落等重大事故。卷扬机在室外装用时，上方应设有遮阳挡雨的工棚，但不得妨碍机手操作，或影响机手对指挥人员及提升物的视线。 （2）钢绳应从卷筒下方引出，出绳方向尽量同地面平行，当钢绳处于卷筒中间位置时，要与前面第一个导向滑轮的中心线垂直，卷扬机不可离滑轮太近，以免引起钢绳与导向滑轮或卷筒槽缘的过分磨损。当重物落至最低位置时，钢丝绳应在卷扬机卷筒上保留3圈以上。 （3）卷筒上的钢丝绳应按顺序排列整齐，不能发生乱层现象，也不可高于卷筒的侧边，以防受力后引起跳绳或滑出，从而造成联轴器损伤、钢丝绳断裂等故障。当钢丝绳断丝超过10%时必须更换，新换钢丝绳的安全系数应大于5，并注意质量要合格，卷扬机工作时，不可让钢丝绳在地面拖曳，以防泥沙沾污而加剧磨损，为此可设绳槽或托辊。另外，卷扬机运转时，不准用手或脚去拉、踩钢丝绳；不准任何人跨越钢丝绳或在提升物下穿越、停留。 (4）电动机要有单独的操作开关，并加装过载与短路保护装置；其金属外壳应可靠接地，以保安全，若电动机可以正、反转来驱动卷扬机，则卷筒的旋转方向必须与操纵开关上的指向一致。 （5）卷扬机的制动器大都为短行程常闭电磁式结构。合闸时制动电磁铁与电动机同时通电，于是磁铁吸合、制动瓦张开，电动机便通过减速器带着卷筒旋转，从而卷入或放出钢丝绳。拉闸断电时，制动瓦抱住制动轮，使卷筒可靠地停住。为此，试机前应先检查电磁制动器，要求制动瓦与制动轮之间的间隙为0.5-0.6mm，且两瓦的间隙相等、开闭灵活；然后，先空载试运转，让卷扬机正、反向各转15min，若无异常噪声，振动或冲击，才可投入全载试运转，最后，做超载10%试验，此时将重物提至2.5m高度，制动后观其下滑量，下滑量小于6cm时为合格。否则应重新调整电磁制动器，必要时更换磨损超限的制动瓦或制动轮。 （6）采用胶带或开式齿轮传动的卷扬机，其传动部位应加装防护罩，以防卷扬机运转时将人员或物料卷入。 （7）操作时，机手要集中精力、看清信号、听从指挥。卷扬机运转中，机手不准离岗。提升重物时操作应柔和平稳，不可急速升起或飞速下降，尽量避免空中紧急制动。若被吊物需要空中临时停留，除使用制动器外，还要用保险棘轮卡牢。 （8）若遇上工作中突然停电，应先将开关扳到断电位置，接着将吊笼降至地面或将牵引重物落到坡底。卷扬机用于建筑工地的龙门提升架，若遇雷雨、浓雾或6级以上大风气候，应立即停止工作。另外，严禁用龙门提升架载人上人下。 （9）卷扬机运转中，若出现声响异常、制动失灵、减速器轴承部位温升过高等情况，应停机检查，排除故障；切忌带“病”作业，以免发生机械或人身事故。 （10）卷扬机虽不复杂，但若对其不能认真进行维护修理，就会故障频发，使用寿命缩短。因此除做好日常保养外，每年冬闲时应拆开全机，将各零部件按报废、修复、堪用3类分别处理。有的零件若一时买不到，自制时应掌握以下原则： 1、卷筒心轴、传动轴要用45号钢加工制造，并进行热处理，使用旧轴时，当其轴径大于150mm时，要做探伤检查；对不合格者，必须更换。 2、卷筒应根据负荷大小，分别采用铸钢zg35或灰铁ht20-40铸造，并进行有效处理。 3、对于直径大于30mm的制动轮，要用铸钢制造；对于直径小于30mm的，才允许用灰铁ht20-40制造。 4、对于轴承衬套，要用铸铜制作，不可用铸铁代替。 5、若钢丝绳还可使用，应取下作油浸蒸煮处理，并在表面涂以保护油脂。(11)卷扬机作业人员须经培训，熟悉井字架和卷扬机技术性能、机械性能、安全知识和管理制度，考核合格后，持证上岗。不准将机交给无证人员操作。 (12)卷扬机操作棚必须符合防雨、防火和抗冲击的要求，控制台、井架、卷扬机和开关箱及接电源线安装完毕后，必须经验收合格挂牌，方可作用。 (13)操作前必须认真检查卷扬机制动、升高限位、停层、防断绳、联络信号等十二项安全装置是否灵敏有效，钢丝绳是否完好，井架垂直度是否符合要求，传动位的钢丝绳不准有接头，缆风绳或架体与结构拉结是否牢固，并空载试运行，确认正常，才可操作。 (14)操作时精神集中，不得离开岗位。在开机中，要密切注意平台口、通道口等处是否有装运工人员将头手伸入井架架体内或爬架或穿过吊笼底部，防止意外事故。有人在吊笼内未离开前，不准开机。 (15)遇六级及其以上大风或大雨时，应停止作业。 (16)发生故障或停电，必须采用按动卷扬机刹车吸铁慢速地将吊笼放因地面。 (17)卷扬机放尽钢丝绳时必须保持不少于三圈在卷筒上，上升吊笼收卷钢丝绳应保持排列整齐。运行中严禁用手或脚去调整排列或检修、保养。 (18)井架上的平撑拉结、斜撑、缆风绳、各种安全装置安全防护和标志等严禁随意拆除，施工需要拆除井架内侧斜撑，应经工长批准，也不准连续拆除三个标准节内侧的斜撑。 (19)井架三向外侧的安全网防护，必须随井架升高及时满挂。井架必须高于顶层作业层平台口6m8m，确保吊笼升高的余位。 (20)高速组合井架必须层层与建筑结构边梁附着，在无附着装置情况下的自由高度应符合产品说明书。 (21)工作中要听从指挥人员的信号，当信号不明或可能引起事故时，应先停机待信号明确后方可继续作业。 (22)井架在运转中，不得进行任何维修保养、调整工作。 (23)作业完毕应切断电源，锁好