机械毕业设计（论文）-液压绞车设计4【全套图纸】.doc

哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文摘要本设计是通过对液压绞车工作原理、工作的环境和工作的特点进行分析，并结合实际，在进行细致观察后，对液压绞车的整体结构进行了设计，对组成的各元件进行了选型、计算和校核。本绞车由进口液压马达、进口平衡阀、常闭多片式制动器、离合器、卷筒、支承轴和机架等部件组成，还可根据需要设计阀组直接集成于马达配油器上，如带平衡阀、高压梭阀、调速换向阀或其它性能的阀组。在结构上具有紧凑、体积小、重量轻、外型美观等特点，在性能上则具有安全性好、效率高、启动扭矩大、低速稳定性好、噪音低、操作可靠等特点，在提升和下放工作中运转相当平稳，带离合器的绞车可实现自由下放工况，广泛适用于铁道机车和汽车起重机、船舶、油田钻采、地质勘探、煤矿、港口等各种起重设备中。关键词：液压；设计；阀组；绞车全套图纸，加全套图纸，加153893706哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文AbstractThisdesignistoanalyzetheworkingprinciple，theworkingenvironmentandtheworkingcharacteristicofthehydraulicwinch，andunionreality，afterthecarefulobservation，Idesigntheoverallconstruction，andchoose，computeandexaminethevariouspartsofthehydraulicwinch.Thewinchismadeupoftheimporthydraulicmotor，importbalancingvalve，thebrakeofmanypieces，coupling，reel，supportingaxleandrack.Alsowemaydesignthvegroupforthedistributorofthemotor，likewithbalancingvalve，high-pressuredshuttlve，velocitymodulationcrossvalveorotherperancvegroups.Thecharacteristicoftheconstructioniscompact，small，light，beautifulandsoon，thecharacteristicoftheperanceissafe，thehighefficiency，thebigstarttorque，thebestlow-speedstabilitycharacteristic，thelownoise，thereliableoperation.Thewinchisquitesteadilyintheworkofpromotionandrelaxation，Thewinchwiththecouplingalsomayreleasethethingsfree，Itispopulartotherailroadlocomotive，theautohoist，theships，theoilfieldofdrillspicks，thegeologicalprospecting，thecoalmine，theharborandtheeachkindofhoistingequipment.Keywords：Hydraulicvalvegroupwinchdesign哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文目录第1章概述.11.1绞车概念.11.2绞车的一般结构.11.3绞车的驱动方式及特点.11.4国内外发展现状及对比.21.5设计意义.21.6本章小结.2第2章液压传动系统概论及拟定.12.1液压系统简介及拟定.12.2液压马达的选用与验算.42.3平衡阀的计算与选用.62.4本章小结.7第3章卷扬机工作过程分析及机构设计.83.1卷扬机构工作过程分析.83.2卷扬机构的方案设计.103.3卷扬机卷筒的设计.153.4钢丝绳的选择.183.5轴的设计.193.6本章小结.23第4章制动器与离合器的设计与选用制动器与离合器的设计与选用.244.1离合器设计与选用.244.2制动器的设计与选用.274.3本章小结.32结论.33致谢.2参考文献参考文献.3哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文1第1章概述1.1绞车概念绞车是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的轻小型起重设备，又称卷扬机。绞车可以单独使用，也可作为起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。1.2绞车的一般结构绞车一般由驱动装置、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、联轴器、制动器、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。取物装置有吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具挂梁等多种形式。安全保护装置有超负载限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关等，根据实际需要配用。1.3绞车的驱动方式及特点绞车的驱动方式有四种，分别为手动驱动、内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动。手动绞车的手柄回转的传动机构上装有停止器(棘轮和棘爪)，可使重物保持在需要的位置。装配或提升重物用的手动绞车还应设置安全手柄和制动器。手动绞车一般用在起重量小、设施条件较差或无电源的地方。内燃机驱动的起升机构，其动力由内燃机经机械传动装置集中传给包括起升机构在内的各个工作机构，这种驱动方式的优点是具有自身独立的能源，机动灵活，适用于流动作业。为保证各机构的独立运动，整机的传动系统复杂笨重。由于内燃机不能逆转，不能带载起动，需依靠传动环节的离合实现起动和换向，这种驱动方式调速困难，操纵麻烦，属于淘汰类型。目前只有少数地方应用。电动机驱动是卷扬机的主要驱动方式。直流电动机的机械特性适合起升机构的工作要求，调速性能好，但获得直流电源较为困难。在大型的卷扬机中，常采用内燃机和直流发电机实现直流传动。交流电动机驱动能直接从电网取得电能，操纵简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠，在电动卷扬机中应用广泛。液压驱动的卷扬机，由原动机带动液压泵，将工作油液输入执行构件（液压缸或液压马达）使机构动作，通过控制输入执行构件的液体流量实现调速。液压驱动的优点是传动比大，可以实现大范围的无级调速，结构紧凑，运转平稳，操作方便，过载保护性能好。缺点是液压传动元件的制造精度要求高，液体容易泄漏。目前液压驱动在建筑卷哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文2扬机中获得日益广泛的应用。尽管绞车的种类和应用场合不同，但是在工程应用中绞车应具有如下一些特点：负载时变、驱动力矩范围大、自动排缆、对安全可靠性要求较高、具有良好的可操作性。1.4国内外发展现状及对比国外制造商德国Wirth公司、Bentec公司以及美国Varco公司先进的绞车控制技术、电动机四象限传动技术以及电子(自动)控制技术。这些绞车控制系统能根据绞车负载、转盘转速和扭矩等参数控制钢丝绳的连续递送以保持稳定的状态。这些公司都以电脑控制，远程控制，自动化控制等为发展方向，减少或代替人的劳动，进而大大提高工作效率，节省生产成本，降低事故率，保护操作者的安全。国内绞车与国外同类型相比，具有非常高的价格优势，且机械结构原理方面基本相似，通用件多，容易修护。但在控制方面，尤其是在电子控制上与国外同类技术相差很大，主要体现在功能、精度、稳定性、易用性、人性化等方面。1.5设计意义绞车广泛的应用于各种各样的场合，发挥着不同的作用，尤其是液压绞车在吊装工程中有特殊地位，结合实际工作，对液压绞车进行原理分析、机构设计，对今后的工作有特别重要的意义。1.6本章小结本章主要介绍了一般绞车的概念和技术特点以及国内外发展对比以及设计意义。绞车是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的轻小型起重设备，又称卷扬机。车一般由驱动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置和安全保护装置等组成。绞车的驱动方式有四种，分别为手动驱动、内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动。哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文1第2章液压传动系统概论及拟定2.1液压系统简介及拟定2.1.1液压传动的定义液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制与分配的液体传动方式。由于其独特的技术优势，以成为现代机械设备与装置实现传动及控制的重要技术手段之一。2.1.2液压系统的组成部分液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。1动力元件（油泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。2执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。3控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。4辅助元件除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。5工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。一般而言，能够实现某种特定功能的液压元件的组合，称为液压回路。为了实现对某一机器或装置的工作要求，将若干特定的基本回路连接或复合而成的总体称为液压系统。2.1.3液压系统的类型及技术的特点液压系统可以按多种方式进行分类，如图2-1所示。与其它传动控制方式相比较，液压传动与控制技术的优点如下：哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文2图2-1液压系统的分类(1)体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的1020%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；(2)能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100）。(3)换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；(4)液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；(5)由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；(6)操纵控制简便，自动化程度高；(7)容易实现过载保护。(8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。液压传动与控制技术的缺点如下：(1)使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；(2)对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；(3)液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；(4)液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。(5)液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。2.1.4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图2-2所示。当电磁阀2YA打开时，液压油在7液压泵的作用下进入1液压马达，此时卷扬系统提升功能工作；当电磁阀1YA打开时，工作油不能驱动液压马达，而在4溢流阀流出，此时卷扬系统停止，保持高度；此时，当2外控式平衡阀上调整外部输入压力，使其通路，则液压马达反转，卷扬系统下放。哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文3图2-2系统的工作原理及其特点1-液压马达；2-外控式平衡阀；3-三位四通电磁换向阀；4-溢流阀5-过滤器；7-液压泵；8-油箱由表2-1可知：当电磁铁2YA通电时，三位四通电磁换向阀3切换至右位，液压油经过单向阀进入液压马达1，驱动滚筒卷扬方向旋转。当需要保持一定高度时，电磁铁1YA通电，三位四通电磁换向阀3切换至右位。表2-1绞车液压系统电磁铁动作顺序工况电磁铁2YA1YA满载卷扬上升+-空包下放-停止-+哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文42.2液压马达的选用与验算2.2.1液压马达的分类及特点起重机的常用液压马达分为高速液压马达和低速液压马达。高速液压马达的主要性能特点是负载速度低、扭矩小、体积紧凑、重量轻，但在机构传动中需与相应的减速器配套使用，以满足机构工作的低速重载要求，其他的特点与同类的液压泵相同，较多应用的有摆线齿轮马达，轴向柱塞马达。低速液压马达的负载扭矩大、转速较低、平稳性较好，可直接或只需一级减速驱动机构，但体积和重量较大。内曲线径向柱塞或球塞马达和轴向球塞式马达是较常用的型式。液压马达在使用中并不是泵的逆运转，它的效率较高，转速范围更大，可正、反向运转，能长期承受频繁冲击，有时还承受较大的径向负载。因此，应根据液压马达的负载扭矩、速度、布置型式和工作条件等选择液压马达的结构型式、规格和连接型式等。2.2.2液压马达的选用根据已知液压马达的工作压力为16.5MP，总排量520mlr，初选液压马达的型号为JMQ23型低速大扭矩叶片马达，参数如表3-1所示。表2-2液压马达参数型号压力（Mp）转速（rmin）效率转矩（Nm）JMQ23额定最高额定最高容积效率总效率14401620754000.950.852.2.3马达的验算满载起升时液压马达的输出功率：mPkw(2-1)21000mQvP式中：起升载荷动载系数，因液压马达不具有电动机的过载能力而马达工作2压力又受系统压力限制，一般取=1.151.3额定起升载荷N；Q物品起升速度ms；v机械总效率，初步计算时，取0.80.85额定起升载荷根据下式计算：(2-2)QSm式中：钢丝绳自由端拉力（N）；S滑轮组倍率。m哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文5根据已知=10787.7N。一般当起升载荷时，滑轮组倍率宜取2，S50kNQP时，倍率取36，载荷量更大时，倍率可取8以上。因此，。250kNQP2m把数值代入到式子中得：=21575.4N10787.72Q物品提升速度按下式计算：0vvm式中：钢丝绳线速度mmin0v由已知得=60mmin，把数值代入得：=0.5ms0v12v根据需要选取=1.3，机械总效率取=0.85，卷筒机械效率2=0.97，=0.5ms，=21575.4N，把数据代入式中得：m12vQ=17.009kw1.321575.40.510000.970.85mP满载起升时液压马达输出扭矩：mTNm(2-3)2(21)2mQDzdTmi式中：减速器传动比；i钢绳在卷筒上的卷绕层数。z其余符号同以前式子。由于已知为大排量马达，选用低速方案。因此不采用减速器，所以=1。又由已知i卷筒钢丝绳卷绕三层，故=3。z把所有数值代入式子中得：=1004.845Nm1.321575.40.2(231)0.008220.970.85mT所选用的马达的额定转矩为=1440（Nm），所以选用的马达转矩符合要求。T计算液压马达的转速和输入油量：mnmQ(2-4)60(1)mmivnDzd式中各符号同以前的式子。把数值代入式中得：=176.43rmin60210.50.220.08mn计算马达的输入油量用下式：(2-5)mmmmvqnQ哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文6式中：液压马达的排量（mlr）；mq液压马达容积效率。mv马达的排量根据已知得=520mlr，根据下式计算：mq(2-6)mmvmm式中：液压马达总效率；m液压马达机械效率。mm根据表查得取0.85，取0.9。mmm把数代入式中得：=0.950.850.9mv把所计算的数据代入式中得：=65201088.50.95mQ24.82103mr选用的液压马达转速范围为rmin，由于计算得=88.5rmin，所以马达的转2400mn速符合要求。2.3平衡阀的计算与选用2.3.1平衡阀的选用根据已知的马达的排量、工作压力和计算所得的泵的流量选用外控型平衡阀，所代表的意义和阀的外型结构如图3-1和图3-2所示。图3-1型号所代表的意义哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文7图3-2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；7-O型圈2.4本章小结本章主要介绍了液压系统的概念、液压绞车的技术特点，拟定了液压系统图，以及液压马达的选用与计算和平衡阀的选用。液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制与分配的液体传动方式。应根据液压马达的负载扭矩、速度、布置型式和工作条件等选择液压马达的结构型式、规格和连接型式哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文8第3章卷扬机工作过程分析及机构设计3.1卷扬机构工作过程分析3.1.1卷扬机构的工作周期卷扬机构是周期性作业。如图3-1所示，一个工作周期为：启动加速（0a）、稳定运动（ab）和制动减速（bc）三个过程。载荷由静止状态被加速到稳定工作速度（稳定运动）时，所经历的时间称为启动时间，从a到b经历的时间称为工作时间，从b点的稳定运动减速到静止状态时所经历的时间成为制动时间。起动和制动时间直接影响卷扬机的工作过程，设计时可通过计算选取较为适合的时间。图3-1卷扬机构工作过程曲线3.1.2载荷升降过程的动力分析卷扬机构负载作变速运动（起动或制动）时，作用在机构上的载荷除静力外，还有作加速运动（或减速运动）质量产生的动载荷。起升起动过程：卷扬机构带载提升时，载荷从静止状态加速到稳定运动速度v的瞬时过程称为起升起动过程。此时，悬挂载荷的钢丝绳拉力如图3-2a所示为：（3-1）QgSPP哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文9式中：起升载荷；QP由加速运动质量产生的惯性力。gP在起升起动时，惯性力方向与起升载荷方向相同，使钢丝绳拉力增加。起升制动过程：卷扬机构由匀速运动制动减速到静止的过程称为起升制动过程。此时，悬挂重物的钢丝绳拉力如图3-2b所示。由于减速运动质量产生的惯性力的方向与起升QgSPPgP载荷的方向相反，故使钢丝绳拉力减小。QP下降启动过程：将载荷从静止状态加速下降到匀速的过程称为下降起动过程如图3-2c所示。此时，惯性为的方向与载荷的方向相反，使钢丝绳拉力减小，即。gPQPQgSPP下降制动过程：卷扬机驱动悬吊载荷以匀速下降时，将制动器上闸，使载荷由匀速下降减速到静止状态的过程称为下降制动过程如图3-2d所示。此时因惯性力的方向与起升载荷的方gPQP向一致，故使钢丝绳拉力增加，即。QgSPP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）下降制动综上分析可得如下结论：起升起动和下降制动是卷扬机构最不利的两个工作过程，起升起动时原动机要克服的阻力距是静阻力矩与最大惯性阻力距之和。因此，原动机的起动力矩必须满足qMmaxqjgMMM哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文10下降制动是制动器最不利的工作过程，所以，卷扬机构支持制动器的制动力矩应ZM满足下面条件：maxZjgMMM才能将运动的物品在规定的时间内平稳的停住。式中：卷扬机构驱动载荷匀速运动时的静阻力矩；jM卷扬机构起、制动时的最大惯性阻力矩。maxgM显然，上述两种工作过程是决定卷扬机原动机和制动器性能以及对机构的零部件进行强度计算的依据。3.2卷扬机构的方案设计卷扬机方案设计的主要依据：机构的驱动方式；安装位置的限制条件和机型种类与参数匹配等。3.2.1常见卷扬机构结构方案及分析根据卷扬机构原动机和卷筒组安装相对位置不同，卷扬机构结构布置。方案的基本型有并轴式和同轴式两种。而这两种基本型中又有单卷筒和双卷筒之分。下面介绍几种常见的卷扬机构结构方案。如图3-3所示为并轴式单卷筒卷扬机构，他们的卷筒轴与原动机轴线并列平行布置，结构简单、紧凑。为了提高取物装置在空载或轻载时的下降速度，有的卷扬机构设置了重力下降装置如图3-3（b）所示。在卷筒上装有带式制动器和内涨式摩擦离合器。当离合器分离时，驱动卷筒的动力源被切断，卷筒处于浮动状态，这时可利用装在卷筒上的带式制动器控制取物装置以重力快速下降。卷扬机构方案设计中一个重要问题是卷筒轴与减速器输出轴的连接方式。图3-3（a）、（b）所示方案，它们是把卷筒安装在减速器输出轴的延长部分上，从力学观点看，属于三支点的超静定轴，减小了轴承受的弯矩。但是，这种结构对安装精度要求很高，而且使的卷筒组和减速器的装配很不方便，减速器也不能独立进行装配和试运转，更换轴承也较困难。然而，它的外形尺寸小，结构简单，适用于中小型建筑机械的卷扬机构。图3-3（c）、（d）所示方案，卷筒组与减速器输出端均采用了补偿式连接。图3-3（c）减速器的输出轴利用齿轮连轴节与卷筒连接，且直接把动力传递给卷筒。图3-1（d）是采用十字滑块联轴节将卷筒和减速器输出轴连成一体，卷筒轴的右端伸入到减速器输出轴上的联轴节半体中心孔内，构成了轴的一个支点，输出轴和卷筒轴均为筒支结构，构造紧凑，制造、安装均有良好的分组性。哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文11图3-3并轴布置单卷筒卷扬机构并轴布置双卷筒卷扬机构如图3-4所示，由一台液压马达通过二级齿轮减速器分别驱动装在两根平行轴上的主、副卷筒。在这两个卷筒上分别装有离合器和制动器。通过液压操纵系统的控制可使主、副卷筒独立动作，并能实现重力下降。双卷筒集中驱动，可减少一套液压马达及传动装置。图3-4并轴布置双卷筒卷扬机构3.2.2卷筒轴与减速器输出轴连接方式设计的基本原则综上所述，卷筒轴与减速器输出轴连接方式设计的基本原则是：1尽量避免采用多支点的超静定轴。因为多支承点受力复杂且轴安装精度不易保证。哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文122优先采用减速器输出端直接驱动卷筒的连接方式，使卷筒轴不传递扭距，尽可能避免卷筒轴收弯曲和扭转的复合作用，以减少轴的直径。3使机构有良好的总成分组行，以利制造、安装、调试和维修。4结构紧凑、构造简单，工作安全可靠。5卷筒组与减速器输出轴优先采用补偿式连接，这样，在安装时允许总成间有小量的轴向、径向和角度位移，以补偿安装位置误差和机件的变形。3.2.3液压卷扬机构的分类近年来普遍采用了行星齿轮传动的多速卷扬机构，利用控制多泵合流和液压马达的串并联或采用变量液压马达实现卷扬机构的多种工作速度，从而实现轻载高速、重载低速，提高工作效率，以满足各种使用要求。由于选用的液压马达的形式不同，液压起升机构可分为高速液压马达传动和低速大扭矩马达传动两种形式。高速液压马达传动需要通过减速器带动起升卷筒。减速器可采用批量生产的标准减速器，通常有圆柱齿轮式，蜗轮蜗杆式和行星齿轮式减速器。这种传动形式的特点是液压马达本身重量轻、体积小，容积效率高，生产成本较低。但整个液压起升机构重量较重，体积较大。低速大扭矩马达传动可直接或通过一级开式圆柱齿轮带动起升卷筒。虽然低速马达本身体积和重量较大，但不用减速器，使整个液压起升机构重量减轻，体积减小。并使传动简单、零件少，起动性能和制动性能好，对液压油的污染敏感性小。壳转的内曲线径向柱塞式低速大扭矩马达，可以装在卷筒内部，由马达壳体直接带动卷筒转动，结构简单紧凑，便于布置。3.2.4液压式行星齿轮传动卷扬机构布置方案液压多速卷扬机构有多种布置方案，如：1液压马达、制动器和行星减速器分别布置在卷筒的两侧，即对称布置如图3-5（a）。图3-5（a）液压卷扬机构布置方案一2液压马达和制动器分别布置在卷筒的两侧，行星减速器装在卷筒内部如图3-5（b）。哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文13图3-5（b）液压卷扬机构布置方案二3液压马达、制动器布置在卷筒同一侧，行星减速器装在卷筒内部如图3-5（c）。图3-5（c）液压卷扬机构布置方案三4液压马达、制动器和行星减速器均装入卷筒内部如图3-5（d）所示。图3-6（d）液压卷扬机构布置方案四二三方案属于同一类型，由于行星减速器装在卷筒内，所以体积小，结构较紧凑，但由于卷筒内的空间位置受到限制，要求安装精度高，零件加工工艺复杂，轴承的选择哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文14较困难，维修不方便。它们的不同处是制动器的安装位置，方案二显得对称性好。方案四显然较方案二、方案三的外形尺寸更小，结构更加紧凑。但是它除了有二、三方案中的问题外，还存在制动器和液压马达的散热性极差，检修调试也很不方便。二、三、四方案均属同轴式布置，即使液压马达和卷筒轴在同一中心线上，总成组装时要保证规定的同心度。3.2.5本设计所采用的方案本设计给出的马达的排量为520mlr，工作压力为16.5MP，因此选用低速大扭矩马达，采用低速方案，不选用减速器。传动方案根据比较选用如图3-6所示，多片盘式制动器安装在马达上，联轴器内置于卷筒内。此方案整体体积小，结构较紧凑。图3-6本设计所采用的方案3.2.6卷扬机构方案设计注意事宜卷扬机构的方案的设计除认真考虑以上问题外，还要酌情处理好以下事宜。1分配机构总传动比时，级差不宜过大，一般可采取从原动机至卷筒逐级降低传动比的分配方法。2卷筒直径尽量选取最小许用值，因为随着卷筒直径的增加，扭矩和传动比也随之增大，引起整个机构的尺寸膨胀。但在起升高度大的情况下，为了不使卷筒长度过大，有时采用加大直径的办法来增加卷筒的容绳量。3于具有多种替换工作装置的机械，卷筒的构造应能提供快速换装的措施，如制成剖分组合式卷筒等。4倍率对机构的影响较大。因此，滑轮组的倍率不宜取得过大。一般当起升载荷时，滑轮组的倍率宜取2，时，倍率取36，载荷量更大时，倍率50kNQP250kNQP可取8以上。5卷扬机构的制动器是确保工作安全可靠的关键部件。制动器一般应装在扭矩最小的驱动轴上，这样可减少制动器的尺寸。但是若采用制动力矩大、体积小结构简单的钳盘式制动器时，可将其装在卷筒的侧板上，以提高卷扬机构的可靠性。6于起吊危险物品的卷扬机构应设置两套制动装置。哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文153.3卷扬机卷筒的设计3.3.1卷扬机卷筒组的分类和特点卷筒是起升机构中卷绕钢丝绳的部件。常用卷筒组类型有齿轮连接盘式、周边大齿轮式、短轴式和内装行星齿轮式。齿轮连接盘式卷筒组为封闭式传动，分组性好，卷筒轴不承受扭矩，是目前桥式起重机卷筒组的典型结构。缺点是检修时需沿轴向外移卷筒。周边大齿轮式卷筒组多用于传动速比大、转速低的场合，一般为开式传动，卷筒轴只承受弯矩。短轴式卷筒组采用分开的短轴代替整根卷筒长轴。减速器侧短轴采用键与过盈配合与卷筒法兰盘刚性连接，减速器通过钢球或圆柱销与底架铰接；支座侧采用定轴式或转轴式短轴，其优点是构造简单，调整安装比较方便。内装行星齿轮式卷筒组输入轴与卷筒同轴线布置，行星减速器置于卷筒内腔，结构紧凑，重量较轻，但制造与装配精度要求较高，维修不便，常用于结构要求紧凑、工作级别为M5以下的机构中。根据钢丝绳在卷筒上卷绕的层数分单层绕卷筒和多层绕卷筒。由于本设计的卷绕层数为三层，因此采用多层卷筒。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）。单联卷筒可以单层绕或多层绕，双联卷筒一般为单层绕。起升高度大时，为了减小双联卷筒长度，有将两个多层绕卷筒同轴布置，或平行布置外加同步装置的实例。多层卷筒可以减小卷筒长度，使机构紧凑，但钢丝绳磨损加快，工作级别M5以上的机构不宜使用。3.3.2卷筒设计计算根据卷扬机工作状况和起升载荷确定卷扬机起升机构的工作级别，根据表查得汽车、轮胎、履带、铁路起重机，安装及装卸用吊钩式，利用等级T5，载荷情况L2，工作级别M5。卷筒名义直径D：（3-2）(1)Ded式中：卷筒直径比，由表选取e卷筒名义直径（卷筒槽底直径）（mm）D钢丝绳直径(mm)d根据卷扬机工作级别M5选用=25，根据已知得=8mm把数值代入式中得:ed=（25-1）8=192mmD根据所得的数据选卷筒名义直径=200mm。D卷筒最小直径的计算：min=hdD哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文16式中：min按钢丝绳中心计算的滑轮的最小直径mm:Dd钢丝绳直径mmh系数值；根据机构工作级别为Fmin=188=144DminDD所以卷筒直径符合条件。卷筒长度L确定：由于采用多层卷绕卷筒L，由下式：（3-3）1.1()lpLnDnd(1.11.2)pd式中多层卷绕钢绳总长度（mm）；l根据已知卷筒容绳量为27m，所以=27m，l把数据代入式中得：=195.52mm31.127109.63(2008)L取多层卷绕卷筒长度=200mm。L绳槽的选择：单层卷绕卷筒表面通常切出导向螺旋槽，绳槽分为标准槽和深槽两种形式，一般情况都采用标准槽。当钢丝绳有脱槽危险时（例如起升机构卷筒，钢丝绳向上引出的卷筒）以及高速机构中，采用深槽。多层卷绕卷筒表面以往都推荐做成光面，为了减小钢丝绳磨损。但实践证明，带螺旋槽的卷筒多层卷绕时，由于绳槽保证第一层钢丝绳排列整齐，有利于以后各层钢丝绳的整齐卷绕。光面卷筒极易使钢丝绳多层卷绕时杂乱无序，由此导致的钢丝绳磨损远大于有绳槽的卷筒。带绳槽单层绕双联卷筒，可以不设挡边，因为钢丝绳的两头固定在卷筒的两端。多层绕卷筒两端应设挡边，以防止钢丝绳脱出筒外，档边高度应比最外层钢丝绳高出。(11.5)d如图3-7所示，绳槽半径根据下式：R（3-4）(0.530.56)Rd取R=0.5d把数值代入得：R=0.58=4.4mm绳槽节距P=d+（24）mm取P=8+2=10mm绳槽深度h=（0.250.4）d哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文17取h=0.35d=0.358=2.8图3-7槽的放大示意图卷筒上有螺旋槽部分长：0L（3-5）01()3lLpZd式中：=，卷筒计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径（mm）；0D0DDd1.5，为固定钢丝绳的安全圈数。取2；1z1z1Z把数据代入式中得=167.8mm302710()10328L由此可取=170mm。0L（3）绳槽表面精度：2级值12.5。aR卷筒壁厚:初步选定卷筒材料为铸铁卷筒，根据铸铁卷筒的计算式子：mm（3-6）0.02(610)D把数值代入式中有=0.02D+8=12mm故选用=12mm。钢丝绳允许偏角：钢丝绳绕进或绕出卷筒时，钢丝绳偏离螺旋槽两侧的角度推荐不大于3.5。对于光面卷筒和多层绕卷筒，钢丝绳与垂直于卷筒轴的平面的偏角推荐不大于2，以避免乱绳。布置卷绕系统，钢丝绳绕进或绕出滑轮槽的最大偏角推荐不大于5，以避免槽口损哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文18坏和钢绳脱槽。卷筒强度计算卷筒在钢丝绳拉力作用下，产生压缩，弯曲和扭转剪应力，其中压缩应力最大。当时，弯曲和扭转的合成应力不超过压缩应力的，只计算压应力即可。3LD10%15%当时，要考虑弯曲应力。对尺寸较大，壁厚较薄的卷筒还需对筒壁进行抗压稳定3LD性验算。由于所设计的卷筒直径=200mm，=200mm，。所以只计算压应力即可。DL3LD卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面压应力按下式计算：c（3-7）max12ccSAAp式中：卷筒壁压应力（MPa）；c钢丝绳最大静拉力（N）；maxS应力减小系数，在绳圈拉力作用下，筒壁产生径向弹性变形，使绳圈紧度降1A低，钢丝绳拉力减小，一般取；10.75A多层卷绕系数。多层卷绕时，卷筒外层绳圈的箍紧力压缩下层钢丝绳，使各2A层绳圈的紧度降低，钢丝绳拉力减小，筒壁压应力不与卷绕层数成正比按表取值；2A许用压应力，对铸铁，为铸铁抗压强度极限，对钢cc5bcc，为钢的屈服极限。2ss取，按表取，根据已知卷筒底层拉力1100kgf，可算得10.75A2A21.8A，把各数代入式中：max11009.80710787.7NS=121.36MPa10787.70.751.81210c根据所计算的结果查得卷筒的材料为球墨铸铁，其抗压强度极限8002QTb，=121.36MPsQzhQ验证发热量合格4.2.5全盘式制动器设计计算全盘式制动器设计计算如图4-3所示根据公式：（4-10）210jaeTFnR可知轴向推力aF图4-3盘式制动器制动盘受力分析摩擦盘有效面直径eR（4-11）332223yneynRRRRR当时，可取1.8ynRR2yneRRR式中：计算制动转矩Nm；jT、摩擦面的外、内半径cm全盘式取；yRnR(1.22.5)ynRR轴向推力；aFN摩擦副数目；n摩擦系数。根据前面的计算=84mm，=56mm，所以取yRnR1.8ynRR哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文32=7.47cm332223yneynRRRRR332228.45.638.45.6把数值代入前式得：=8.5KN21430.451050.457.47aF根据所计算的轴向推力来取制动所用的电磁铁和弹簧。aF4.3本章小结本章主