〔大学论文〕DTIID71绞车的设计（含word文档） .pdf

摘要 绞车作为矿山采矿运输系统中的关键机械设备，其性能技术水平的高低直接影响到生 产效率。绞车由于其安全可靠，易于实现无级调速，换向平稳，低速运转性能良好等优点。 dtiid71 绞车由底座、电动机、制动器、减速器，绞车滚筒、轴承等构成。 随着绞车技术的发展，应用绞车在经济性、技术性、安全性和可靠性都显示出独特的 优势。本文通过对绞车关键部件的分析研究，建立绞车设计计算的模型，为进一步绞车的 设计制造水平奠定基础；通过对主要零部件如主轴、减速器、制动阀的设计制造的研究， 为绞车的整体性能的提高提供保证。 本文主要工作如下：卷筒轴的设计研究。根据材料力学的相关理论，对绞车卷筒轴的 关键部件进行分析，建立卷筒分析的力学模型并在此基础上说明卷筒强度校核的计算方 法；提出卷筒轴设计的主要方法；根据传动方案，合理选择减速器，制动器等。 关键词关键词 绞车；卷筒；行星轮减速器 abstractabstractabstractabstract as the important mechanical equipment of the transport systems in mine mining , the performance parameter of the winch directly affect the productivity. because of safety and reliable, winch is prone to realize stepless timing , and it changes direction smoothly and has a goodperformanceinlow-speedoperation.thewinchofdtiid71ismadeof foundation ,electromotor , arrester , reducer ,winch platen and bearing . with the development of the technology of the winch . winch performs the unique advantage in economic , technic , safety and reliability the thesis establishes the model of the winch according to the analysis of the key components of the winch which establish the foundation for further design . andthe improvement ofthe overall performance is guaranteed according tothe study of the production of the key components ,such as the principal axis ,reducer ,brake valve . the thesis task ,as follows: the design of the reel . according to the theory in material mechanics , it analyses the key components of the winch , and build the mechanical model to explain the calculate method of the check ofintensity ; it brings forward the way of the design of reel, and reducer and arresrer are choosed in reason according to the project of the transport system . keywordskeywordskeywordskeywordswinchreelplanetary gear reducer 目目目目录录录录 1 绪论.1 1.1 简介.1 1.1.1 课题背景1 1.1.2 绞车功能与结构1 1.1.3 国内外绞车的发展概况2 1.1.4 采取措施4 1.2 dtiid71 绞车 4 1.2.1 绞车设计方案4 1.2.2 dtiid71 绞车技术特性与参数 5 2 电动机.6 2.1 选择电动机.6 2.1.1 选择电动机类型和结构型式6 2.1.2 选择电动机的容量6 2.1.3 确定电动机转速6 2.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比.8 2.3 计算传动装置的运动和动力参数.8 3 制动器.10 3.1 制动器的概述10 3.2 电力液压块式制动器.10 3.2.1 概述10 3.2.2 使用条件10 3.2.3 产品型号及意义10 3.2.4 外形尺寸图10 3.2.5 工作原理与结构特征 11 3.3 制动器的计算.12 3.3.1 制动器制动力矩的确定12 4 联轴器.13 4.1 联轴器概述.13 4.1.1 联轴器的类型特点13 4.1.2 联轴器的功用14 4.2 选择联轴器.14 4.2.1 选择联轴器的类型14 4.2.2 计算联轴器的计算转矩15 4.2.3 确定联轴器的型号15 4.2.4 校核最大转速15 4.2.5 协调轴孔直径15 4.2.6 规定部件相应的安装精度16 5 减速器.17 5.1 减速器的主要型式及其特征.17 5.2 ngw 型行星减速器.17 5.2.1 行星减速机介绍17 5.2.2 结构特点.17 5.2.3 用途和使用条件17 5.3 行星减速机的选择.18 5.3.1 行星减速机选择步骤18 5.3.2 行星减速机的几个重要概念.19 6 轴.20 6.1 轴的概述.20 6.1.1 轴的分类和应用20 6.1.2 轴设计的主要内容20 6.1.3 轴的材料20 6.1.4 轴的结构设计21 6.2 轴的强度计算.21 6.3 卷筒轴的设计.23 7 键联接.26 7.1 键联接的功能与分类.26 7.1.1 平键联接26 7.2 键的选择.26 7.3 平键的校核.27 8 钢丝绳的选择和卷筒的设计.28 8.1 钢丝绳的选择.28 8.1.1 钢丝绳的种类和构造28 8.1.2 钢丝绳直径的选择28 8.2 卷筒的设计.28 8.2.1 卷筒的材料29 8.2.2 卷筒容绳尺寸计算29 8.2.3 卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算30 9 滚动轴承.32 9.1 滚动轴承概述.32 9.1.1 滚动轴承的组成及分类32 9.1.2 滚动轴承的类型和代号32 9.2 滚动轴承的选用.33 9.3 轴承游隙选择.34 9.4 轴承的润滑及密封方法.34 9.4.1 润滑的作用35 9.4.2 润滑剂的选用原则35 9.4.3 密封结构.36 结论.37 致谢.38 参考文献.39 附录.40 附录 1.40 附录 2.51 1 绪论 1.1 简介 1.1.1 课题背景 绞车是工业生产过程中一种常见的机械，具有悠久的发展历史和比较成熟的设计制造 技术。 随着绞车制造技术的不断提高、 加工材料的不断改进以及电子控制技术的不断发展， 绞车在动力、节能和安全性等方面取得了很大的进步。目前，绞车正被广泛地运用十矿山、 港口、工厂、建筑和海洋等诸多领域。 在矿山采掘和运输场合，绞车作为重要辅助设备被大量广泛地运用着，例如矿用提升 绞车、调度绞车、耙矿绞车和凿井绞车等。提升绞车可用十矿山竖井或斜井中物品与人员 的调度，具有较大的牵引功率和很好的安全性，是矿山生产中不可缺少的设备之一。 绞车的另一个重要用途是港口机械，常见的有集装箱起重机、港口装卸门座起重机、 塔式起重机以及轻小型的电葫芦等起重机械，其主要执行机构都是各种形式和结构的绞 车。对十这种用途的绞车，要求具备较好的调速性能和很高的安全性能。另外，绞车还被 运用十各种线缆的存储、制造和运输，例如纺织机械中的用十存放丝线的线招和电缆制 造中用十存放各种直径缆绳的缆盘。这种情况下，绞车不光要具有一定的调速能力，并还 能够使不同直径的缆绳排列整齐，从而保证生产的顺利进行。在船用甲板机械和海洋开发 领域，绞车也具有悠久的使用历史和多种多样的用途。 可以说，绞车广泛地运用十各种各样的场合，发挥着不同的作用，也具有各种各样的 结构组成。 为了更好地研究绞车的结构和性能， 需要对绞车的组成和绞车的分类展开探讨。 1.1.2 绞车功能与结构 绞车设计采用滚筒盘绞或夹钳拉拔缆绳方式来水平或垂直拖曳、提升、下放负载，绞 车一般包括驱动部分、工作装置、辅助装置等几部分。 1.驱动部分：用于驱动绞车工作装置盘绞、释放缆绳，包含动力及传动装置与控制装 置。绞车可以采用多种驱动方式，包括电动机、蒸汽机、柴油发动机、汽油发动机、液压 马达、气动马达等等。无论采用何种驱动方式，在绞车的驱动部分设计中都应包含以下设 计准则： 无级均匀变速，调速范围宽广； 在有负载情况下，良好的启动特性和低速特性，总效率高； 双向旋转，并且容易改变旋转方向； 维护保养相对容易，对周围工作环境不敏感； 制动系统工作可靠； 设计紧凑，结构简单，安装布置容易，重量轻； 在有负载情况下，能长时间安全带载静止而不至于损坏驱动系统。 对于小型绞车，为了保证结构紧凑，绞车驱动部分一般与绞车工作装置联接在一起， 直接驱动工作装置；对于大型绞车或应用现场空间相对狭小的绞车，绞车驱动部分与绞车 工作装置可以设计成独立放置，两者间通过液压管线、气动管线或电缆管线相联系，绞车 的布置和操纵均很方便。 2.工作装置：在驱动部分作用下，通过滚筒回转或夹钳直线拉拔等方式拖曳或释放缆 绳以完成对负载的收放控制，并含有对缆绳的容绳和排缆装置。 3.辅助装置：辅助工作装置完成拖曳作业，包含滑轮组、导向装置以及速度测量、长 度距离测量、张力测量等装置部分;绞车可以使用钢丝绳、尼龙缆绳等多种材质缆绳。 绞车的特点和性能要求 通过对绞车应用场合的探讨和绞车结构的分析，可以得知，在工程应用中绞车会具有如下 一些特点: 1.负载时变 绞车用于海洋拖曳、电梯轿厢提升、矿山调度等场合时，由于外界环境因素的影响， 例如海浪、海流、货物重量等的不断变化，它的负载也在不断变化。这就对绞车的稳定运 行造成了很大干扰。如果不采取有效的控制手段，绞车的收放速度就不可能稳定，有时甚 至无法正常工作。 2.驱动力矩范围大 这也是由绞车的工作环境决定的，其驱动力范围从几公斤到上百吨不等。 3.要求调速方便，高低速运行稳定 由十收放工作的需要，现在许多绞车都需要能够方便连续地调整收放速度。在高速运 行的时候，不能出现飞车的情况；在低速运行的时候，不能出现爬行现象，要保持一定的 输出力矩。 4.对安全可靠性要求较高 由十绞车一旦出现事故，就有可能对人的生命或财产造成很大的伤害，加上绞车的工 作环境大多比较恶劣，所以就要求绞车具有很高的可靠性。因此在设计绞车时设计人员应 考虑到绞车的最大负载能力、绞车的防爆性、兀件的可靠性等因素。 5.要求具有较好的可操作性 随着对绞车使用要求的不断提高以及自动化技术的发展，绞车的自动化程度也在不断 提高。一些先进的电子控制技术、通讯技术的运用，使得现在的绞车能够具有很好的人机 接口和远程通信能力，极大地提高了绞车的操作性能。 1.1.3 国内外绞车的发展概况 我国的绞车主要调度绞车和回柱绞车，它经历了仿制，自行设计两个阶段。解放初期 使用的矿用小绞车有日本的，苏联的，因此当时生产的矿用小绞车也是测绘仿制日本和苏 联的产品。1958 年后这些产品相继被淘汰，并对苏联绞车进行了改进，于 1964 年进入自 行设计阶段。淮南煤机厂曾设计了摆线齿轮绞车和少齿差传动绞车。徐州矿山设备制造厂 也曾设计制造了摆线和行星齿轮传动的绞车，一些厂还设计试制了 25kw 的绞车，徐州， 淮南，锦州矿山机械厂又相继设计试制了功率为 40kw，55kw 的绞车。绞车大体上也是经 历了仿制和自行设计的两个阶段，八十年代以前一直使用的是仿制老产品，八十年代中期 才开始设计新型的绞车，主要针对效率极低的球面蜗轮副，慢速工作和快速回绳的等环节 进行根本的改进。 矿用小绞车标准方面，1967 年制定了绞车部标准。1971 年制定了绞车部标准。1982 年对上述两个标准进行了修订，其标准为 jb965-83，jb1409-83。 国外矿用小绞车使用很普遍，生产厂家也很多。苏联，日本，美国，瑞典等国都制造 矿用小绞车。 国外矿用小绞车的种类和规格的比较多。比如绞车牵引力从 100kg.f 到 3600kg.f 动 力有电动的液动的和风动的。工作机构有单筒，双筒和摩擦式。传动形式有皮带传动，链 式传动，齿轮传动，蜗轮传动，液压传动，行星齿轮传动和摆线齿轮传动等。其中采用行 星齿轮传动的比较多。 发展趋势向标准化系列方向发展，向体积小，重量轻，结构紧凑方向发展；向高效， 节能，寿命长，低噪音，一机多能通用化，大功率，外形简单，美观，大方方向发展。 国内外水平比较 1.品种 国外矿用小绞车规格比较多，适用不同场合，我国矿用小绞车规格较少，品种多而乱， 也较繁杂，没有统一标准。 2.型式 从工作机构上分，国外有单筒，双筒以及摩擦式三种，我国只有单筒一种形式。从原 动力上分国外有电动的，风动的以及液压驱动的，我国只有电动的和少量风动的。 3.结构 我国及国外的绞车大多数采用行星齿轮传动，其传动系统结构简单，使用维修方便。 但由于其牵引力较小，特别是上下山的工作情况下很难实现较大设备的搬运工作。还有苏 联的产品比我国同等规格的产品要小。例如苏联规定，国家标准规定的调度绞车的轴向尺 寸不大于 1m，而我国现有的牵引力 1000kg.f 产品轴向尺寸均远远大于 1m 以上。 4.产品性能 主要寿命，噪音，可靠性等综合指标与苏联有差距。苏联矿用小绞车使用寿命规定在 5 年以上，而我国目前不具备测试手段寿命无法考核，但从对客户的访问中得知，寿命达 不到 5 年，噪音也稍大。 5.三化水平 虽然我国矿用小绞车参数系列水平优于国外，但在标准化和通用化方面远不如发达采 煤机械制造的国家。苏联把调度绞车运输绞车等统一为一个标准中，主机相同，只是制造 和操作部分有所不同，而我国即使是同一规格产品，不同厂家生产的其结构各不相同，零 件无通用之处，给使用和选型带来不便。 6.技术经济指标 我国矿用小绞车的技术经济指标与国外特别是苏联对比还有一定差距。苏联产品的单 位重量的牵引力和单位体积牵引力两项技术经济指标都高于我国的产品。 1.1.4 采取措施 1. 采用国外先进技术，国家标准，制定出我国的矿用小绞车型式和参数系类标准和 国家标准，把我国矿用小绞车的标准水平提高一步，进而进行产品的更新改造和提高产品 性能，争取在较短的时间内达到先进国家的水平。 2. 完善测试手段。我国产品水平提高得慢的一个重要原因是不具备检测手段，很多 项目及整机性能无法测定，心中无数。设计凭经验及类比法，因此在提高产品质量上有时 陷入盲目性。在完善测试手段过程中，当前应重点放在产品性能检测，如寿命，噪音，效 率，可靠性等。 3. 技术引进与产品更新换代相结合。更新换代光靠自己搞科研攻关，不仅力量不足， 速度太慢，可先购买国外样机，经过使用后再考虑技术引进问题。 4. 组织专业化生产，按照标准对产品的要求，组织专业化生产，以提高质量和生产 效率。 1.2 dtiid71 绞车 1.2.1 绞车设计方案 根据设计方案提供的技术规格和设计参数（要求电机减速机及钢丝绳卷筒成一条线布 置） ，提供了绞车的总体设计方案（见图 1-1） 。通过设计计算，确定了以 ngw 行星齿轮减 速器以及卷筒机构的各部分结构尺寸，对其主要部件的强度进行了校核。 图 1-1 绞车的传动方案示意图 1-电动机2-制动器3、5-联轴器4-行星齿轮减速器6-卷筒7-轴承 绞车的工作原理为： dtiid71 绞车，通过联轴器联接电动机的轴和减速器的输入轴，通过行星齿轮减速器 的传动比达到此绞车需要的传动比，最后通过联轴器联接减速器的输出轴与卷筒轴，使动 力传递给滚筒使得滚筒按照需要的速度牵引小车，达到绞车的功能这即为绞车的工作原 理。 1.2.2 dtiid71 绞车技术特性与参数 dtiid71 绞车主要由以下 5 个部分组成：1、电动机； 2、底座； 3、ngw 行星齿轮 减速器； 4、工作装置； 5、紧急制动装置； 表 1-1 dtd71 绞车技术特性与参数 卷筒直径350mm 卷筒宽度340mm 容绳量90m 绳的直径9.4mm 牵引速度0.290.44m/s 额定牵引力5kn 电动机 型号y100l1-4 功率2.2kw 转速1400r/min 减速器 型号ngw42-12 速比50 制动器 型号ywz3-160/18 制动力矩140nm 2 电动机 2.1 选择电动机 电动机式专门工厂批量生产的标准部件，设计时要选出具体型号以便购置。选择电 动机包括确定类型，结构，容量（功率）和转速，并在产品目录中查出其型号和尺寸。 2.1.1 选择电动机类型和结构型式 电动机有交流电动机和直流电动机两种。 由于直流电动机需要直流电源， 结构较复杂， 价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求时不宜采用。 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。 2.1.2 选择电动机的容量 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。 电动机的容量主要根据电动机运行时发热条件来决定。运行状态有三类，即长期连续 运行，短时运行和重复短时运行。 2.1.3 确定电动机转速 y 系列电动机的型号表示方法，例如： 1 1004yl 的电动机表示异步电动机，机座中心 高为 100mm，长机座，功率序号为 1（功率为 2.2kw）,4 极。 例：dtiid71 绞车是带式输送机输送带的张紧绞车，通过在张紧滚筒上缠绕钢丝绳， 钢丝绳的另一端牵引张紧小车，从而达到张紧输送带的目的，要求电机减速机及钢丝绳卷 筒成一条直线布置。主要参数：牵引力：5000n；牵引速度：0.3m/s 左右；卷筒最小直径： 200mm； 解： （1）选择电动机类型 按工作要求和条件，选用三相异步电动机，电压 380v，y 型。 （2）选择电动机的容量 电动机所需工作功率 1.78 1000 d a fv pkw = 式中 pd- 工作机所需工作效率； a-由电动机到工作机的总效率。 电动机至卷筒的传动总效率为 22 1234 .0.84 a = 1234 、分别为联轴器，减速器，卷筒，轴承的传动效率。 34 2 0.98,0.95,0.96,0.98= 1 （3）确定电动机的转速 卷筒轴的工作转速为 60 100060 1000 0.3 28.66 /min 3.14 200 v nr d = 经查表：ngw 行星减速器的传动比 1 10 60i= 故电动机的转速的可选范围为： 1 (10 60) 28.66286.6 1719.6 /min da nininr =gg 符合这一范围的 同步转速有 750，1000 和 1500r/min 根据容量和转速，由有关手册查出适用的电动机型号。 综合考虑电动机的传动装置的尺寸，重量，价格和减速器，卷筒的传动比，因此选定电动 机型号为 y100l1-4，其主要性能见图表 2-1 所示： 表 2-1 y100l1-4 主要性能 型号 功率 电压 （v） 电流 （a） 转速 （r/min） 功率 （%） 功率 因素 堵转 转矩 额定 功率 堵 转 电 流 额 定 功率 最大 转矩 额定 功率 hpkw y100l1-432.238051430810.822.272.3 电动机主要外形见图 2-1 和安装尺寸见表 2-2 列于下表： 图 2-1 电动机主要外形 表 2-2 电动机安装尺寸 单位： （mm） 中心高 h 外形尺寸 l（ac/2+ad） hd 底脚安装尺 寸 ab 地脚螺栓孔 直径 k 轴伸尺寸 de 装键部位尺 寸 fg 100 380(215/2+180) 245 160140122860824 2.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 由选定的电动机的满载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 m a n i n =式（2.1） 式中 m n 电动机的转速； n卷筒的主轴转速。 总传动比为各级传动比的乘积，即 123an ii iii= 。 分配总传动比，即各级传动比如何取值。传动比分配得合理，可使传动装置得到较小的外 廓尺寸或较轻的重量，以实现降低成本和结构紧凑的目的；也可以使传动零件获得较低的 圆周速度以减小动载荷或降低传动精度等级；还可以得到较好的润滑条件。 例：电动机型号为 1 1004yl,满载转速1430 /min m nr= 1430 48.89 28.66 m a n i n = 分配传动装置传动比，则减速器传动比为：48.89 a ii=取50i=。 2.3 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、轴。 01 , ,i i相邻两轴间传动比； 0112 ,相邻两轴间传动效率； , iii pp轴的输入功率（kw） ； , iii t t各轴之间的输入转矩（nm） ； , iii n n各轴的转速（r/min） 。 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。 例：计算传动装置各轴的运动和动力参数。 解： （1）各轴转速 轴 1 1400 /minnnr= 电动机 轴 1 2 1400 28 /min 50 n nr i = 卷筒轴 32 28 /minnnr= （2）各轴输入功率 i 轴 11 1.78 0.981.74 d ppkw= ii 轴 212 1.74 0.951.65ppkw= 卷筒轴 323 1.65 0.961.58ppkw= 式中 d p 电动机的出功率（kw） ； 1 联轴器的传动效率； 0.98= 1 2 轴承的传动效率； 2 0.95= 3 齿轮的传动效率； 3 0.96= （3）各轴输入转矩 电动机轴输入转矩 1.78 9550955012.14 1400 d d m p tn m n =g i 轴 11 12.14 0.9811.9 d ttn m=g ii 轴 212 11.9 50 0.95565.25tt in m= =g 卷筒轴输入转矩 3224 565.25 0.98 0.98531.8ttn m =g 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率 0.98。 运动和动力参数计算结果整理于下表 2-3： 表 2-3 各轴的运动和动力参数 轴名 效率 p（kw） 转矩 t（n.m） 转速 n（r/min） 传动比 效率 输入输出输入输出 电动机 轴 1.7812.141400 10.81 轴1.741.7111.911.671400 500.95 轴1.651.62565.25553.9528 10.96 卷筒轴1.581.55531.8521.1628 3 制动器 3.1 制动器的概述 制动器是利用摩擦力矩降低机器运动部件的转速或使其停止回转的装置。 制动器必须满足以下要求： (1)能产生足够的制动力矩。 (2)结构简单，外形紧凑。 (3)制动迅速，平稳，可靠。 (4)制动器零件有足够的强度和刚度，制动带，鼓应具有较高的耐磨性和耐热性。 (5)调整，维修方便。 为了减小制动力矩，缩小制动器尺寸，通常将制动器装在机构的高速轴上，或减速器 的输入轴上。 按所需应用制动器的机构的工作性质和条件， 应用的场合， 因此选用电力液压块式制动器。 3.2 电力液压块式制动器 3.2.1 概述 ywz 系列液压块式制动器主要用于起重、运输、冶金、矿山、港口、建筑机械驱动装 置的机械制动，具有制动平稳，安全可靠、维修方便、耗电少、寿命长、无噪音等优点。 ywz3 系列操作每小时可达 720 次，符合 gb6333-86 标准； 3.2.2 使用条件 1、环境温度-20+50%（低于推动器改为 yh-10 航空液压油） ； 2、空气相对湿度不大于 90%； 3、一般用于三相交流电源，50hz，380v； 4、海高度符合 gb755-87 标准； 5、在无爆炸危险，且介质中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及放电尘埃中； 6、yzw、yzw3 使用 yti 系列推动器，一般适用于垂直工作，倾斜度不超过去 15； 3.2.3 产品型号及意义 3.2.4 外形尺寸图 图 3-1 电力液压块式制动器外形尺寸 表 3-2 电力液压块式制动器技术数据、外形尺寸表 ywz3 技术数据、外形尺寸表（毫米） 注：8，10，12.5，16 为制动器的杠杆比。 3.2.5 工作原理与结构特征 1、结构特征 制动器主要由底座 、 制动臂、 制动瓦、 弹簧、 杠杆、推动器等部分组成。推动器主要由两部分 组成，驱动电机及器身(离心泵)，器身部分由盖、 缸、活塞、叶轮及转达轴组成。 2、工作原理 当制动器通电时，电动机带动转轴及转轴上的叶轮旋转，在活塞内产生压力，使固定在活 塞的推杆迅速上升，推动连接杠杆压缩主弹簧使制动瓦张开，机构得以运动。制动器断电 时，主弹簧的力将制动瓦压紧于机构的制动轮上使机构停止运动。 3.3 制动器的计算 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。这类产品在绞车上应用 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 ywz 推杆制动器，ywz 推杆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 0.51.0s;安全可靠，用于较高的制动器，起升,运行及旋转机构均适用。 3.3.1 制动器制动力矩的确定 a)制动器制动力矩根据下式确定 tjz ktt=式（3.1） 式中 t t换算到制动轮上的载荷转矩)(mmn i t tt=式（3.2） 式中t垂直载荷对其轴的转矩)(mmn； i制动轴到载荷轴间的传动比； 从制动轴到载荷轴之间的机械效率；0.94= k制动安全系数，由绞车设计查得1.5k= b)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 ejz tt式（3.3） 式中 e t为由标准系列表中所选制动器的额定制动力矩； 有计算所得11.4 jz tn m=，有离合器制动器选用手册查得该绞车的制动器选用 3 160/18ywz型号的制动器。 制动轮直径160dmm= 1 70bmm= 4 联轴器 4.1 联轴器概述 联轴器用来连接两根轴或轴和回转件，使它们一起回转，传递转矩和运动，在机器运 转过程中，两轴或轴和回转件不能分开，只有在机器停止转动后用拆卸的方法才能将它们 分开。有的联轴器还可以用做安全装置，保护被连接的机械零件不因过载而损坏。 机械式联轴器分刚性联轴器，饶性联轴器和安全联轴器三大类。 刚性联轴器是不能补偿两轴有相对位移的联轴器，常用的有凸缘联轴器，套筒联轴器 等。饶性联轴器是能补偿两轴相对位移的联轴器，又分为无弹性元件饶性联轴器和弹性联 轴器（包括金属弹性元件弹性联轴器和非金属弹性元件弹性联轴器）两类。安全联轴器是 具有过载安全保护功能的联轴器，又分为饶性安全联轴器和刚性安全联轴器两类。 4.1.1 联轴器的类型特点 刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减 震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对 偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。属于刚性联轴器的有套筒联轴器、夹壳联轴器 和凸缘联轴器等。 挠性联轴器： 具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力， 最大量随型号不同而异。 凡被联两轴的同轴度不易保证的场合，都应选用挠性联轴器。 无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不 稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。 金属弹性元件的挠性联轴器：除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较大，适用 于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。 安全联轴器：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等） ，其只能 承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动 力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。 销钉剪断式安全联轴器， 它的结构类似凸缘联轴器， 只是用特定的销钉代替联接螺栓。 当载荷超过限定值时，销钉被剪断，扭矩的传递被截止。为了销钉剪断时不损坏机器的其 它部分，常在每个销钉外套上两个硬质的剪切钢套。这种安全联轴器结构简单，但在更换 销钉时必须停机操作，也不能补偿被联两轴的相对偏移。所以，这种安全联轴器不宜用在 经常发生过载而需频繁更换销钉的场合，也不宜用在被联两轴对中不易保证的场合。 起动安全联轴器除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似 空载起动的作用。许多机器，如球蘑机、搅拌机、输送机、空压机、鼓风机、离心水泵、 油田抽油机、矿粉烧结机以及各种车船都是带载起动。通常为了克服工作机的负荷和传动 系统的转动惯量而顺利起动，必须匹配比稳定运转所需功率大得多的电动机，但起动完毕 进入稳定运转时，所匹配的电动机的功率又远大于所需功率。这种状况降低了电网的功率 因数和电机效率，增大了电能的无功损耗，造成能源浪费，而采用起动安全联轴器则可解 决这种不和理状况。 非金属弹性元件的挠性联轴器： 在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能； 但由于非金属 （橡 胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温，故适用于高速、 轻载和常温的场合。 4.1.2 联轴器的功用 由于制造和安装不可能绝对精确，以及工作受载时基础、机架和其它部件的弹性变形 与温差变形，联轴器所联接的两轴线不可避免的要产生相对偏移被联两轴可能出现的相对 偏移有： 轴向偏移、径向偏移和角向偏移，以及三种偏移同时出现的组合偏移。 两轴相对偏移的出现，将在轴、轴承和联轴器上引起附加载荷，甚至出现剧烈振动。 因此，联轴器还应具有一定的补偿两轴偏移的能力，以消除或降低被联两轴相对偏移引起 的附加载荷，改善传动性能，延长机器寿命。为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖 峰载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。 4.2 选择联轴器 4.2.1 选择联轴器的类型 绝大多数联轴器均已标准化或规格化(见有关手册)。设计者的任务是选用，而不是设 计。选用联轴器的基本步骤如下： 根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被联接两部件的安装精度等，参考各类联轴器特性， 选择一种合用的联轴器类型。具体选择时可考虑以下几点： 1 所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如，对大功率的重载传 动，可选用齿式联轴器；对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动，可选用轮胎式 联轴器等具有高弹性的联轴器。 2 联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴，应选用平衡精度高 的联轴器，例如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。 3 两轴相对位移的大小和方向。当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作 过程中两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。例如当径向位移较大时， 可选滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。 4 联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器此较可靠； 需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境。含有橡胶等非金 属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感，而且容易老化。 5 联轴器的制造、安装、维护和成本。在满足便用性能的前提下，应选用装拆方便、 维护简单、成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单，而且装拆方便，可用于低速、 刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器(例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴 器、梅花形弹性联轴器等)，由于具有良好的综合能力，广泛适用于一般的中、小功率传 动。 4.2.2 计算联轴器的计算转矩 由于机器起动时的动载荷和运转中可能出现过载，所以应当按轴可能传递的最大转矩 作为计算转矩 tca。计算转矩按下式计算： 式中 t-公称转矩，nm； ka-工作情况系数，见表 4-1。 表 4-1 工作情况系数 ka 工作机 ka 原动机 分类工作情况及举例 电动机， 汽轮机 四缸和四 缸以上内 燃机 双缸内燃 机 单缸内 燃机 i 转矩变化很小，如发电机，小型通风机，小型 离心泵 1.31.51.82.2 ii 转矩变化小，如透平压缩机，木工机床，运输 机 1.51.72.02.4 iii 转矩变化中等，如搅拌机，增压泵，有飞轮的 压缩机，冲床 1.71.92.22.6 iv 转矩变化和冲击载荷中等， 如织布机， 水泥搅 拌机，拖拉机 1.92.12.42.8 v 转矩变化和冲击载荷大，如造纸机，挖掘机， 起重机，碎石机 2.32.52.83.2 vi 转矩变化大并有极强烈冲击载荷，如压延机， 无飞轮的活塞泵，重型初轧机 3.13.33.64.0 4.2.3 确定联轴器的型号 根据计算转矩及所选的联轴器类型，按照： tcat 的条件由联轴器标准中选定该联轴器型号。上式中的t为该型号联轴器的许用转矩。 4.2.4 校核最大转速 被联接轴的转速 n 不应超过所选联轴器允许的最高转速 nmax，即: nnmax 4.2.5 协调轴孔直径 多数情况下，每一型号联轴器适用的轴的直径均有一个范围。标准中或者给出轴直径 的最大和最小值，或者给出适用直径的尺寸系列，被联接两铀的直径应当在此范围之内。 一般情况下被联接两轴的直径是不同的，两个轴端的形状也可能是不同的，如主动轴轴端 为圆柱形，所联接 的从动轴轴端为圆锥形。 4.2.6 规定部件相应的安装精度 根据所选联轴器允许轴的相对位移偏差，规定部件相应的安装精度。通常标准中只给 出单项位移偏差的允许值。如果有多项位移偏差存在，则必须根据联轴器的尺寸大小计算 出相互影响的关系，以此作为规定部件安装精度的依据。 进行必要的校核。 如有必要，应对联轴器的主要传动零件进行强度校核。使用有非金属弹性元件的联轴 器时，还应注意联轴器所在部位的工作温度不要超过该弹性元件材料允许的最高温度。 例：根据工作要求选用一电动机，其功率 p=2.2kw，转速 n=1400r/min，电动机轴伸的直 径 d=28mm，试选择所需的联轴器。 解: 1类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性联轴器。 2载荷计算 2.2 9550955015 1400 p tn m n =g 由表 4-1 查得工作情况系数 ka，查得 ka=1.5。故计算转矩为 1.5 1522.5 caa tk tn m=g 3型号选择 查表 4-2 得 mll-i 型分体式制动轮梅花形弹性联轴器 （gb5272-85） 的许用转矩为 140nm， 许用最大转速为 4750r/min，轴径为 2542mm 之间，故合用。 表 4-2 mll-i 型分体式制动轮梅花形弹性联轴器主要技术参数 5 减速器 5.1 减速器的主要型式及其特征 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-蜗杆传动所组成的 独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下用作增速的传 动装置，这时就成为增速器。减速器由于结构紧凑，效率较高，传递运动准确可靠，使用 维护简单，并可成批生产，故在现代及其中应用很广。 减速器的基本结构由传动零件（齿轮或蜗杆，蜗轮等） ，轴和轴承，箱体，润滑和密 封装置以及减速器附件等组成。减速器类型很多，主要形式有：齿轮减速器，蜗杆减速器， 齿轮-蜗杆减速器，行星齿轮减速器。齿轮减速器又分为单级减速器，二级减速器，三级 减速器。 5.2 ngw 型行星减速器 5.2.1 行星减速机介绍 行星减速机包括单级、双级和三级传动，计有 12 个机座，27 个型号，58 种速比， 可组成 498 台不同规格的减速机。 本减速机主要用于冶金、矿山、起重运输、石油化工、煤炭能源、水泥建材、工程建 材、工程建筑等行业。亦可用于轻工纺织、水利水电等部门作减速或增速传动。 适用条件： 减速机齿轮传动圆周速度不超过 10 米/秒。 输入轴转速不高于 1500 转/分。 减速机工作环境温度-40- +45。 减速机可用于正、反两向运转。 5.2.2 结构特点 1.体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高 。 2.传动效率高，工作高 。 3.传动比大 。 5.2.3 用途和使用条件 ngw 型行星齿轮减速器主要用于冶金、矿山。起重运输等机械设备的减速，其高速轴 转速不超过 1500r/min；齿轮圆周速度不超过 10m/s；工作环境温度为-4045，可正、 反两向运传。 表 5-1 ngw 行星减速器技术参数 型号规格速比范围输入轴转速 (rpm) 输入功率 （kw） 输出扭矩 (n.m) 两 级ngw42-ngw12214-160750-15000.7-517902-47305 图 5-1 ngw 行星减速器外形尺寸 表 5-2 ngw 行星减速器安装尺寸 型号规 格 公 称 传 动比 i0 外形及中心高轴伸 lbhh0rddl1l2t1b1t2b2 ngw42 14-22.5687 380425.5180 0 -0.5 180 35 80 55 105 28.510 8724 25-1606873055338 地脚尺寸质 量 /kg l1l2l3l0b1d1h 2902303072380m2430 128 130 5.3 行星减速机的选择 在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围宽，精度高，而被 广泛应用于伺服、步进、直流等传动系统中。在保证精密传动的前提下，主要被用来降低 转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。 5.3.1 行星减速机选择步骤 1.在选择行星减速机时，首先要明确减速比。 2.确定减速比后，选用的伺服电机额定扭矩乘上减速比，得到的数值原则上要小于产 品样本提供的相近减速机的额定输出扭矩，同时还要考虑其驱动电机的过载能力及实际中 所需最大工作扭矩。所需最大工作扭矩要小于额定输出扭矩的 2 倍。 满足上面条件后请选择体积最小的减速机，体积小的减速机成本相对低一些。如果您 的空间不够电机减速机直线连接，您还可以选择拐角型减速机，它可以使扭矩转 90 度。 3.接下来要考虑行星减速机的回程间隙。回程间隙越小其精度越高，成本也越高。用 户要选择满足其精度要求系列的减速机就可以。产品说明书中给出的回程间隙指标是以同 型号批量生产中回程间隙最大的一台做标准，而实际中 98%以上的行星减速机实际回程间 隙小于给定指标的 50%。 4.还要考虑横向/径向受力和平均寿命。横向/径向受力大的减速机在安装和使用中可 靠性高，不易出问题。而实际寿命可按厂家给出的软件来计算。通常其平均寿命远超过所 配伺服电机的寿命。 在满足了上述指标后， 选择在安装尺寸， 轴径和输入法兰与您电机相适配的减速机了。 最后您还要考虑所配电机的重量。一种减速机只允许与小于一定重量的电机配套，电 机太重，长时间运转会损坏减速机的输出发兰。 5.3.2 行星减速机的几个重要概念 衡量行星减速机性能的几个关键技术参数是：减速比，平均寿命，额定输出扭矩，回 程间隙，满载效率，噪音，横向/径向受力和工作温度。 减 速 比： 输出转速与输入转速的比值。 级 数： 太阳轮及其周围的行星轮构成独立的减速轮系，如减速机内只此一个轮系， 我们称为“一级” 。为得到较大减速比，需多级传动， neugart 公司减速机分三级，减速 比从 3 到 512。 平均寿命： 指减速机在额定负载下，最高输入转速时的连续工作时间。 额定输出扭矩： 指在额定负载下长期工作时允许输出扭矩。最大输出扭矩是该值的 两倍。 回程间隙： 将输出端固定，输入端顺时针和逆时针方向旋转，使输出端产生额定扭 矩的2%扭矩时， 减速机输入端有一个微小的角位移， 此角位移即为回程间隙。 单位是 “弧 分” 。 润滑方式： 行星减速机在整个使用期间无需润滑。 满载效率： 指在最大负载情况下，减速机的传输效率。它是衡量减速机的一关键指 标, 满载效率高的减速机发热少，整体性能好。 噪 音： 单位是分贝（db）a。此数值是在输入转速为 3000 转/分钟时，不带负载， 距离减速机一米距离时测量的。 工作温度： 是指减速机在连续工作和周期工作状态下，所能允许的温度。目前，军 用系列的减速机能在-50+100 度环境下工作。 6 轴 6.1 轴的概述 6.1.1 轴的分类和应用 轴是机械产品中的重要零件之一，用来支承作回转运动的传动零件（如齿轮，带轮， 链轮等） ，传递运动和转矩，承受载荷，以及保证装在轴上的零件具有确定的工作位置和 具有一定的回转精度。 按照轴的轴线形状不同，轴可以分为曲轴和直轴两大类。曲轴用来将回转运动转变为 直线往复运动或将直线往复运动转变为回转运动，是往复式机械中的专用零件。直轴按其 外形不同，分为光轴和阶台轴两种。光轴形状简单，加工方便，但轴上零件不易定位和装 配；阶台轴各截面直径不等，便于零件的安装和固定，因此应用广泛。轴一般制成实心的， 只有当机器结构要求在轴内装设其他零件或减轻轴的质量有特别重要的意义时，才将轴制 成空心的，如车床的主轴等。 根据所受载荷不同，又可将直轴分为心轴，转轴，和传动轴三类。 （1） 心轴 用来支承回转零件，只受弯曲作用而不传递动力的轴称为心轴。心轴可 以是转动的，如车轴；也可以是固定不动的，滑轮支承轴。 （2） 转轴 既支承回转零件又传递动力，同时承受