启闭设备的起升机构工作原理及结构设计【含CAD高清图纸和文档资料】
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外文资料翻译PrefaceLong-term since, hydropower engineering fixed roll Yang type hoist (hereinafter referred to hoist) design have been used for experience, not only logic.analog design method for the design cycle longer, and only a few scheme comparison and analysis, no exact evaluation standard to measure have options, there is get judged almost optimal design. With the development and application of the electronic computer, it can establish a design process automatically choose the most effective method of optimal scheme, namely optimization design. This design method is mathematical programming and computer technology, the combination of the solution of complicated design problem can become a tool. However, due to design some factors such as loading properties, material quality is difficult to use mathematical quantity said, leading to the design ambiguity. Ordinary optimization method has not considered these fuzzy factors, lack of treating fuzzy concept means and methods, many factors of artificial as determined to undertake handling, or randomness often missed the real optimization scheme and even contradictory results. This is hoist ordinary optimization design difficult to really be engineering and technical personnel to accept the root causes of the place. Hoist the fuzzy optimization can overcome the shortcomings, it common optimization study of hoist optimization process prevalent ambiguity, using the theory of fuzzy mathematics and systematically analyzing the machine and pulley institutions, hoisting, a transmission mechanism and frame structure, electrical systems and so on various agencies internal and external links, reasonably determine the parameters, calculation and in order to achieve optimization purposes. Using fuzzy optimization design not only can break through the traditional design pattern, overcome experience, is used by many analogy or assumptions and simplify the calculation formula is derived for design, checking, calculation, and many limitations when can overcome ordinary fuzzy optimization design problem, a rigid ignore the constraint conditions of faults, make complex problems, blur variable accurate constraint conditions for fuzzy constraint conditions, make a design more quickly and more accurate, more reliable and more convenient. This method can greatly shorten the design cycle, reduce product material consumption, improve product precision and performance, and access to the huge economic benefits. Therefore, hoist the fuzzy optimization will become the industry many researchers pursuit of the goal.1 fuzzy optimization research reviewed1.1 fuzzy technologyIn 1965, the United States California university professor l. a. zadeh Fuzzy (firstly put forward the concept of Fuzzy) set theory, viaM. Sugeno, based on the efforts, many scholars in the 1970s established a better fuzzy mathematics theory system. In fuzzy mathematics theory developed on the basis of high-tech - fuzzy technology is only 20 years history, but it in mechanical, electrical, chemical industry, light industry, aviation, civil, geology, water conservancy, meteorology, enterprise management and social economic and other fields, the booming its application has created huge economic benefits and social benefits. Japan in order to ensure that the competitiveness of the 21st century, establishing fuzzy basic research, fuzzy computer, machine intelligence, man-machine system, people and social system and natural systems and so on six fuzzy technology key areas for development. The United States unwilling fall behind, mainly discussed the neural network and fuzzy logic, and held the combination of once international fuzzy technology seminar. France to tide neuro-fuzzy institute was established to comprehensive plan to develop fuzzy technology. Germanys electronic and information department has made fuzzy technology, as one of the important research topic. The American market information research company (MIBC) latest survey results show that by the end of this century, fuzzy technology world markets will be 30 times greater than it is now. Fuzzy technology research in Japan, the United States, Germany, France, South Korea and other countries is already achievement. Our country in fuzzy technology research has their own characteristics, main performance in fuzzy mathematics theory research is very strong, but the lack of discipline, the crossover between application background is not obvious, the driving force is not strong, the actual application research is weak links.1.2 fuzzy medicineIn the past 10 years, the domestic and foreign some mechanical science worker is continuous efforts, the fuzzy method used in the machinery science with classic set describing all concept, principle and method, the fuzzy mathematics extended to skinned people to the theory of complex and dynamic mechanical system fuzziness of understanding, gradually formed and improved fuzzy mechanical science and technology theory system, the fuzzy medicine has research or are subjects of study are:(1) artificial intelligence and fuzzy expert system;(2) fuzzy robot technology;(3) fuzzy neural network;(4) the fuzzy control theory and applications.(5) fuzzy identification and fault diagnosis(6) the fuzzy comprehensive evaluation;(7) fuzzy clustering;(8) the fuzzy optimization;(9) fuzzy reliability.All of these research subject all achieved research results and are made important progress.1.3 mechanical fuzzy optimizationIn mechanical parts and mechanical system design, design quality standard, material strength and applicable scope, certain load distribution and properties, especially focusing on the economy and efficiency of optimization, all the indicators are fuzzy, the application of the fuzzy optimization theory can willIn the design of the fuzzy factors and fuzzy information given by reasonable quantitative restraint function, the objective function of the allowable value, expectations and fuzzy distribution function to reflect the experience, views and expert the design criterion of some recognized. Southwest jiaotong university professor HuangHongZhong studied the basic idea of fuzzy optimal machine the fuzzy optimization problem, research into the method of fuzzy optimization problem. Shandong university of technology was studied ChenJu huas fuzzy multi-objective optimization method, the optimum similarity scale, mathematical, the weighting factor and sexual modal analysis, etc. All these studies have made great progress. At present, the mechanical structure of fuzzy optimization has made great achievements, institutions and overall fuzzy optimization still needs further research.1.4 domestic hoist optimization researchHoist the traditional design method to classical mechanics and mathematical basis, using half theory, half the design method and experience of analogyMethod, design process, cycle is long, repeatedly design accuracy is poor. In recent years, with the rapid development of the computer technology, and many crossDisciplines of modem design methods get applications such as limit state design and optimization design, reliable design, CAD, finite element method, the dynamic simulation design, modular design, three design, universal design. These modern design method makes hoister design into the innovation, high quality, and high efficiency of the new stage. Among them, the optimization design research the most widely used. Wuhan university of hydraulic and electric engineering professor LiChun studied the hoister for scheme optimization modeling, optimization methods, hoist CAD; The original electric XueRuiBao professorial senior indo-china survey and design institute studied hoist expert system; China mining university professor SunYouLan studied the structural optimization hoister, all these studies have yielded fruitful results. Unfortunately, so far, these results havent all the practical application engineering design and manufacturing. With fuzzy mechanical science and technology development, hoist the fuzzy optimization research will become the important industry development direction. Because fuzzy optimization reflects intermediary transition widespread fuzziness, reflect the quantitative study from physical fields into one of field must meet fuzzy concepts, reflect the hoist system must involve various fuzzy factors, reflect the quantitative value of fuzzy attribute, which will push the optimization of hoister enter a new climax, thus developed can be engineering of generally accepted new achievements in scientific research.2 hoist fuzzy optimization practical significanceHydropower resources in our country have 37853 million kilowatts, including 90 % for development, hydropower development static 35582 billion yuan, invest about total investment accounts for hoister of 3 %, expected by fuzzy optimization, can save cost 20 %, therefore, can save investment 214 billion yuan.3 hoiste is the development direction of fuzzy optimizationWater conservancy and hydropower engineering system from the current the actual situation, the hoist fuzzy optimization should focus on systematically studied and discussed hoister key technology of fuzzy optimization to obtain system and its institutions of universal model of fuzzy optimization and use these theory and method guiding hoister fuzzy optimization software design, so as to get strong function, moderate scale, and can be effectively applied in engineering practical computer aided analysis tool. These key technology concrete main-showing in:(1) research hoister are fuzzy design, organization of the fuzzy optimization general organization pattern.(2) analysis and realize the computer aided design, process, the prototype system for practical engineering to provide a cheap effective analysis tools, at the same time for further system extension lay a good foundation.Hoist fuzzy optimization development:(1) the hoister, fuzzy design including the design parameters of fuzzy description, design constraints transition improvement.(2) the whole hoister fuzzy optimization strategy, research institutions and son agencies role, fuzzy leading parameters and fuzzy function parameters and fuzzy internal parameter descriptions.(3) to discuss the fuzzy optimization scheme based on hoister of fuzzy decision.(4) research hoister of multi-objective fuzzy optimization model, discusses the solution.(5) research frame structure and hoisting and other important son institutions the fuzzy optimization.(6) research rope drum production process of fuzzy optimization of process parameters.固定卷扬式启闭机的模糊优化前言长期以来,水利水电工程固定卷扬式启闭机(简称启闭机) 的设计一直沿用经验的类比设计方法,不仅所需的设计周期较长,而且只在少数几个方案中进行比较分析,没有精确的评价标准来衡量所选择方案的优劣,一般很难得到近乎最优的设计方案。随着电子计算机的发展与应用,可以建立一种设计过程自动选取最优方案的有效方法,即优化设计。这种设计方法是数学规划与计算机技术相结合的产物,能够成为解决复杂设计问题的一种工具。然而,由于设计中某些因素如载荷性质、材质优劣很难用确定的数学量表示,导致了设计的模糊性。普通优化方法没有考虑这些模糊因素的影响,缺乏处理模糊概念的手段和方法,把许多因素人为地当成确定的或随机性地进行处理,往往漏掉了真正的优化方案,甚至带来矛盾的结果。这就是启闭机普通优化设计难以真正被工程技术人员接受的根本原因所在。启闭机的模糊优化能够克服普通优化的缺点,它研究启闭机优化过程中普遍存在的模糊性,运用模糊数学的原理,系统地分析整机及其滑轮机构、卷扬机构、传动机构、机架结构、电气系统等各机构的内在和外在联系,合理地确定和计算各项参数,以期达到最优化的目的。采用模糊优化设计不仅可以突破传统的设计格局,克服经验的、类比的或采用由许多假设和简化导出的计算公式进行设计、校核、计算时的诸多局限,而且可以克服普通优化设计无视模糊问题,采用刚性的约束条件的缺点,使复杂问题模糊化,变精确的约束条件为模糊约束条件,使设计更快速、更精确、更可靠、更方便。这一方法可以大大缩短设计周期,降低产品材料消耗,提高产品精度和性能,并获得巨大的经济效益。因此,启闭机的模糊优化将成为本行业众多研究人员追求的目标。1 模糊优化研究综述1.1 模糊技术1965年, 美国California 大学L. A. zadeh教授首次提出了Fuzzy (模糊) 集论的概念,经M. Sugeno 、汪培庄等众多学者的努力,于70 年代末建立了比较完善的模糊数学理论体系。在模糊数学理论基础上发展起来的高新技术模糊技术虽只有20 余年的历史,但它在机械、电气、化工、轻工、航空航天、土木、地质、水利、气象、企业管理和社会经济等领域的发展势头迅猛,其应用已创造了巨大的经济效益和社会效益。日本为了确保21 世纪的竞争力,确定了模糊基础研究、模糊计算机、机器智能、人机系统、人与社会系统、自然系统等六个模糊技术的重点发展领域。美国不甘落后,重点讨论模糊逻辑与神经网络的结合问题,并举办过一次国际性的模糊技术研讨会。法国顺应潮流地成立了神经模糊研究所,用以全面地计划开发模糊技术。德国的电子和信息部门也把模糊技术作为重要的研究课题之一。美国市场信息研究公司(MIBC) 最新调查结果表明,到本世纪末,模糊技术的世界市场将比现在大30 倍。模糊技术的研究在日、美、德、法、韩等国已成果累累。我国在模糊技术的研究方面具有自己的特色,主要表现在模糊数学理论研究实力较强,但缺乏学科间的交叉,应用背景不明显,研究的驱动力不强,实际应用研究更是薄弱环节。1.2 模糊机械学近10 年来,国内外一些机械科学工作者正在不断努力,使用模糊方法将机械科学中一切能用经典集合描述的概念、原理和方法加以推广,采用模糊数学理论来刻划人们对复杂的、动态的机械系统的模糊性的认识,逐步形成和完善了模糊机械科学与技术的理论体系,模糊机械学已经研究或正在研究的课题有:(1) 人工智能与模糊专家系统;(2) 模糊机器人技术;(3) 模糊神经网络;(4) 模糊控制理论及应用;(5) 模糊识别与故障诊断(6) 模糊综合评判;(7) 模糊聚类;(8) 模糊优化;(9) 模糊可靠性。所有这些研究课题都取得了研究成果并正在取得重要进展。1.3 机械模糊优化在机械零部件和机械系统设计中,设计的优劣标准、材料强度及适用范围、某些载荷的分布和性质等,尤其是着眼于经济和效益的优化指标,都具有模糊性,应用模糊优化理论能够将设计中的模糊因素和模糊信息定量化,通过合理给定约束函数、目标函数的容许值、期望值及其模糊分布函数来体现专家的经验、观点和某些公认的设计准则。西南交通大学黄洪钟教授研究了模糊机械优化的基本思想,研究把模糊优化问题转化为非模糊优化问题的方法。山东工业大学陈举华博士研究了模糊多目标优化的方法,研究贴近度的寻优、算式、加权因子及性态分析等。所有这些研究都取得了重大进展。目前,机械结构的模糊优化已取得了较大成果,机构及整体模糊优化还有待进一步研究。1.4 国内启闭机的优化研究启闭机传统的设计方法以经典力学和数学为基础,采用半理论、半经验的设计法和类比法,设计过程反复多,周期长,设计精度差。近年来,随着电子计算机技术的迅猛发展,许多跨学科的现代设计方法得到应用,如极限状态设计、优化设计、可靠设计、CAD、有限元法、动态仿真设计、模块化设计、三次设计、通用化设计。这些现代设计方法使启闭机的设计进入了创新、高质量、高效率的新阶段。其中,优化设计研究最为广泛。武汉水利电力大学李纯教授研究了面向方案的启闭机优化建模、优化方法、启闭机CAD ;原电力部中南勘测设计院薛瑞葆教授级高工研究了启闭机专家系统;中国矿业大学孙幼兰教授研究了启闭机的结构优化设计,所有这些研究都取得了丰硕成果。然而遗憾的是,到目前为止,这些成果还没有全部应用到实际工程的设计与制造中去。随着模糊机械科学技术的发展,启闭机的模糊优化研究将成为本行业的重要发展方向。由于模糊优化反映了中介过渡普遍存在的模糊性,反映了定量研究从物理领域进入到事理领域必然遇到的大量的模糊概念,反映了启闭机系统必然要涉及的种种模糊因素,反映了定量值的模糊属性,必将推动启闭机的优化进入一个新高潮,从而研究出能被工程界普遍接受的新成果。2 启闭机模糊优化的现实意义我国水能资源有37853 万千瓦, 其中的90 %待开发,水电开发静态投资约35582 亿元,启闭机约占总投资的3 % ,预计,采用模糊优化可节约成本20 % ,因此,可节约投资214 亿元。3 启闭机模糊优化的发展方向从目前水利水电工程系统的实际情况来看,启闭机模糊优化应着眼于系统地研究和探讨启闭机模糊优化的关键技术,以便获得系统及其机构模糊优化的通用模型,并利用这些理论和方法指导启闭机模糊优化软件设计,以期获得功能强、规模适中、能有效地应用于工程实际的计算机辅助分析工具。这些关键技术具体表现在:(1) 研究启闭机机构的模糊设计,导出机构的模糊优化的一般模式。(2) 分析并实现计算机辅助设计、工艺的原型系统,为实际工程提供一种廉价有效的分析工具,同时为进一步的系统扩展打下良好的基础。启闭机模糊优化的发展方向:(1) 启闭机的模糊设计包括设计参数的模糊描述、设计约束的过渡改良。(2) 启闭机的整体模糊优化策略,研究机构与子机构的作用,模糊主导参数与模糊作用参数及模糊内部参数的描述。(3) 讨论基于启闭机模糊优化方案的模糊判决。(4) 研究启闭机的多目标模糊优化模型,探讨其求解方法。(5) 研究机架结构及卷扬机构等重要子机构的模糊优化。(6) 研究绳鼓制造过程中的工艺参数的模糊优化。8页西安文理学院机械电子工程系本科毕业设计（论文）题 目 启闭设备的起升机构工作原理及 结构设计 专业班级 08机械2班 学 号 08102080229 学生姓名 何 剑 指导教师 戴 君 设计所在单位 西安文理学院 2012年 5 月西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书题 目启闭设备的起升机构工作原理及结构设计学生姓名何 剑学 号08102080229专业班级08机电2班班指导教师戴 君职 称教 授教 研 室机械毕业设计（论文）任务与要求 根据本科阶段所学的专业知识，对一给定工况下的水电站启闭机中的起升机构工作原理进行详细分析并进行结构设计，要求该系统中卷筒机钢丝绳有足够的强度，卷筒在结构上与开式齿轮能有效地连接。要求绘制部分零件图及装配图。最后撰写出论文。设计要求为：起升 速度：2m/min起升 载荷：2x400KN起升 行程：36 m工作 级别; 中级毕业设计（论文）工作进程起止时间工作内容第12周2011.1.102011.2.14第34周2011.2.152011.3.15第56周2011.3.162011.3.30第7周2011.3.312011.4.13第89周2011.4.142011.4.22第10周2011.4.232011.4.30第11周2011.5.12011.5.8第12周2011.5.92011.5.11查（借）阅资料，学习启闭机设计的基础理论和知识，了解所设计的启闭机的结构，撰写开题报告。对启闭机总体设计，拟定启闭机构布置方案及绘制运动简图。对启闭机进行结构设计，对各个装置进行设计计算。用AutoCAD及相关绘图软件绘制启闭机总体设计结构图以及重要部件的零件图。 撰写毕业论文。论文定稿整理资料准备答辩。 答辩。开始日期 2012-1-10 完成日期 2012-5-11 教研室主任（签字） 系主任（签字） 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题 目启闭设备的起升机构工作原理及结构设计学生姓名何 剑学 号08102080229专业名称机械设计制造及其自动化指导教师戴 君开题时间2012-1-10班 级08级（2）班一、 选题目的和意义本课题是研究启闭机的总体设计，完成起升机构的设计，通过对该课题的研究，了解启闭设备的起升机构工作原理及结构的设计。它与通用起重机一样，是一种循环间隔吊运机械是启闭各类闸门的专用设备，适用于农业灌溉、水产养殖、电站水库和航运船闸等工程中。启闭机是水利水电工程中的重要设备之一，用于控制各类大、中型铸铁闸门及钢制闸门的升降达到开启与关闭的目的。起重机主要包括起升机构、运行机构、变幅机构和回转机构等。起升机构是起重机的基本工作机构，起重机械都必有使物体获得升降运动的起升机构。因此，起升机构是起重机械中最主要和最基本的机构，是起重机不可缺少的组成部分。它的工作的好坏对整台起重机的性能有着最直接的影响。启闭机主要有驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置等组成。通过此次毕业设计可以进一步融会所学的专业知识，增强了对本专业应用技术和领域的了解，在本课题中传动装置设计可以用到理论力学，对钢丝绳、卷筒的选择能够用到材料力学和机械制造等一些课本中的知识，使得本课题具有一定的工程意义。二、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势目前启闭机有驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置等组成。在启闭机起升机构的设计中解决起升高度的问题时通常除采用加大卷筒直径或长度和改变（减少）绳系的倍率等方法外，还有种较经济有效的方法就是折线式多层卷绕的卷筒。折线绳槽卷绕技术虽然在诸多领域广泛应用，但在欧美诸国水工启闭机械领域内尚难觅其例，这同这些国家的水工布置特点和机械工程师在水工闸门启闭机的选型上大多宁可选用液压启闭机的选型指导思想有关。所以，在西方的水电站建设中很少见有采用大吨位高扬程卷扬启闭机的工程实例。现在在起重机中广泛采用双联滑轮组，滑轮组是绳索和一定数量的定滑轮和动滑轮的组合体，它的倍率与起重量有关一般30100t时，本课题中起重物为80t所以取其倍率为46。卷扬式启闭机是近几年来随着我国高坝建筑的发展而来的新型非标准大型启闭机械，也是我国水利机械的一大特色。适用于大、中、小型水电站水产养殖邺等水利水电工程，它具有结构紧凑、承载能力大、启闭灵活、运行可靠、操作安全等优点。在国外水闸门的启闭机液压化，几十米乃至上百米的高卷扬式启闭机在国外很难见到的。根据前人的经验，经过初步的假设和反复的校核、计算、综合考虑各种因素才能设计出所需的产品，才能使得我们的启闭机行业进一步的发展，近年来随着我国水利水电工程高坝大库的发展，启闭机出现大型化趋势。三、 主要研究内容1、在启闭设备的起升机构工作原理及结构的设计中要对传动部分的设计中启闭机构的布置方案，优化设计。2、起升机构工作中包含了很多装置如滑轮组装置、卷筒装置、驱动装置等。这些装置的材料和具体的结构、尺寸必须通过强度或刚度等计算和结构设计并校核来确定。 3、对上述装置中包含的机件进行设计计算和工艺计算优化机械设计部分4、绘制机械装配图和零件图5、撰写毕业论文指导教师意见及建议：签字： 年 月 日教研室审核意见：签字： 年 月 日注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题 目启闭设备的起升机构工作原理及结构设计学生姓名何剑学 号08102080229专业名称机械设计制造及其自动化指导教师戴君检查时间2012-4-7班 级08机电2班毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况 通过对启闭设备的起升机构的相关资料的学习，以及对整个设计的了解，现基本完成以下设计工作：1.完成启闭设备的起升机构的结构设计与分析。确定启闭机的总体结构及根据所给任务要求选择合适的机械部件。2.开始设计启闭机的传动部分设计，此对部分先要确定启闭机的电机和减速机部分，其次是两者之间传动部分设计。3.通过分析确定起升机构的传动方案，并计算出主要传动装置的详细参数，主要装置有：驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置等。下一步设计工作内容是启闭机起升机构相关零件的设计以及相关零件图的绘制。指 导 教 师 意 见签字： 年 月 日教研室意见签字： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）指导教师评分表学生姓名何剑学 号08102080229专 业机械设计制造及其自动化班 级08机电2班毕业设计（论文）题目启闭设备的起升机构工作原理及结构设计 设计（论文）起止时间 2011年 1月 10 日至 2012 年 5 月 11 日指导教师评语：建议成绩：指导教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表学生姓名何剑学 号08102080229专 业机械设计制造及其自动化班 级08机电2班毕业设计（论文）题目启闭设备的起升机构工作原理及结构设计 设计（论文）起止时间 2012年 1 月 10 日至 2012年 5 月 11 日评阅教师评语：建议成绩：评阅教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）答辩记录学生姓名何剑学 号08102080229专业名称机械设计制造及其自动化答辩时间12年5月18日答辩地点B0401指导教师戴君题 目启闭设备的起升机构工作原理及结构设计答辩小组成 员姓 名职 称姓 名职 称提问及回答情况记录： 记录人签字： 年 月 日答辩成绩：答辩小组组长签名： 年 月 日毕业论文成绩答辩委员会认定成绩毕业论文等级系（院）答辩委员会意见：负责人签名： 年 月 日注：1、毕业论文成绩=指导教师成绩40%评阅教师成绩20%答辩成绩40%；2、答辩委员会认定成绩是根据该生毕业设计期间的表现及该专业整体论文情况的综合评定成绩。3、论文等级分优秀（90分）、良好（8089分）、中等（7079分）、及格（6069分）、不及格（4时为了不使卷筒中间的光面部分过长应将两根钢丝绳分支引向吊钩组中间两个动滑轮，用平衡梁代替平衡滑轮。为避免钢绳分支在运动中相碰中间两个动滑轮的直径应稍微加大。4.5钢丝绳与卷筒的选择1）起重机上采用的钢丝绳主要有以下几种：1.点接触钢丝绳（图4-3）因单股扰性差又不能承受横向压力，故仅作拉索用。多股性能比单股性能好，故应用稍广泛。图4-3 点接触钢丝绳2. 线接触钢丝绳（图4-4），包括外粗式（X型）、粗细式（W型）及填充式（T型），其优点是：消除了点接触钢丝绳所具有二次弯曲应力，能降低工作时总的弯曲应力，抗疲劳性能好；结构紧密，金属断面利用系数高；使用寿命比普通的点接触钢丝绳要高12。图4-4 线性接触钢丝绳3. 多股不扭转钢丝绳（图4-5），其特点是：因各相邻层股的捻向相反，故钢丝绳受力时其自由端不会发生旋转；在卷筒上的接触表面较大，抗挤压强度高，工作时不易变形；总破断拉力大，寿命比普通的高很多。图4-5 多股不扭转钢丝绳4. 异形股钢丝绳（图4-6），其特点是：接触表面打（比普通的大34倍），耐磨性好不易断丝，寿命比普通的约高3倍；钢丝绳结构密度大（在相同绳径和强度条件下，总破断拉力大于园股钢丝绳）。图4-6 异形股钢丝绳2）钢丝绳的选用1.线接触钢丝绳绳股中各层钢丝的捻距相同，外层钢丝绳位于里层各钢丝之间的沟槽里，内外层钢丝相互接触在一条螺旋线上，使接触情况改善，增长了钢丝绳的使用寿命。同时，线接触也有利于钢丝之间相互滑动，改善可扰性。相同直径的钢丝绳，线接触型比点接触型的金属总横截断面积大，因而破断力大。由于它有这一系列的优点，故采用线接触钢丝绳。纤维芯优点是扰性和弹性较好，缺点是承受横向压力差。本起重机卷绕系统不采用多层卷绕，故绳芯材料选用纤维芯。钢丝绳捻向采用交互捻钢丝绳，由于绳与股的扭转趋势相反，相互抵消，没有扭转打结的趋势，使用方便，没特殊要求一般采用右捻绳。如图4-7图4-7 钢丝绳的捻向（a）右旋、同向捻 （b）左旋、交互捻2.钢丝绳的最大工作静拉力当滑轮组形式和倍率确定之后，绕入卷筒钢丝绳端头的最大工作静拉力，用总起重量Gt按公式计算。式中：Smax钢丝绳最大工作拉力，N；总起重量，为额定起重量，为取物装置的重量m滑轮组倍率；a滑轮组上钢丝绳绕入卷筒上的根数；g重力加速度，g取9.81m/s2；d卷筒装置的传动效率，见表4-2；p滑轮组的传动效率，见表4-3。查起重机械手册初选吊钩组为80t双钩锻造式吊钩组，=1.033kg两滑轮组间的距离为=195mm表4-2筒装置传动效率轴承形式传动效率滚动轴承0.98滑动轴承0.96表4-3滑轮组的传动效率轴承形式轴承钢丝绳支数456789101112滑动0.960.920.910.890.870.850.840.820.81.滚动0.970.980.950.940.930.920.910.910.90根据表4-2得：；根据表4-3得：。则=68209.595N2）按选择系数C确定钢丝绳直径（mm）式中 S钢丝绳的最大工作静拉力（N） C选择系数（mm/）见表3-4表4-4 钢丝绳的选择系数机构工作级别旋转或者轻微旋转的钢丝绳安 全系 数n纤维芯钢丝芯钢丝绳公称抗拉强度N/157016701770157016701770M40.09320.09040.08780.08970.08700.08454.5M50.09820.09530.09250.09460.09460.08915.0M60.10760.10430.10140.10360.10050.09766.0M70.11620.11270.10950.11190.10850.10547.0选用钢丝绳公称抗拉强度为1770N/的纤维芯钢丝绳，工作级别为M5，故C取 0.0925则=，取钢丝绳直径d=24mm所以e=690/24=28.7520根据表4-5钢丝绳初选为6X（19）的纤维芯钢丝绳，见图48 图48 6X（19）钢丝绳表45 钢丝绳的使用场合及其结构形式使用场合常用型号单层卷绕吊钩及抓斗起重机e206X(31) 6X(37) 6X(36) 6T(25) 8T(25)206X(19) 6W(19) 8X(19) 8W(19)起升高度大的起重机多股不扭转 187 1819多层卷绕6X(19) 6W(19) 金属芯2. 卷筒计算1） 卷筒直径选择钢丝绳的最小直径应不小于按经验公式所计算的最小直径：式中：以钢丝绳中心线计算的钢丝绳卷绕直径，卷筒标准直径见表47 h与机构工作级别和钢丝绳结构形式有关的系数，见表46 d机构中实际选用的钢丝绳直径；表46 系数h值工作级别卷筒滑轮旋转钢丝绳不旋转钢丝绳旋转钢丝绳不旋转钢丝绳M111.212.512.514M212.5141416M314161618M416181820M518202022.4M62022.422.425M722.4252528M825282831.5根据工作级别M6，钢丝绳为旋转钢丝绳，选取h=20则表47 卷筒标准直径D(mm)355400450500560630690800900100011201250132014001500160017001800190020002120224023602500因为起升高度为36m，为大起升高度卷绕系统，采用增大卷筒直径的方案根据 表47选取卷筒直径D=690mm2) 卷筒转速计算单层卷绕卷筒转速为：式中：卷筒转速 V起升速度 卷筒卷绕直径 =D+d=0.690+0.028=0.718m。则3） 卷筒长度为：式中：附加安全系数，取=2； 卷筒上缠绕绳圈部分长度； 4t两端绳索的固定和边缘所占长度； 双联卷筒中间不切槽部分长度；查起重机械手册可知钢丝绳为28mm时所选卷筒绳槽槽距t=27mm；由以上两公式的=2.762m卷筒壁厚：+（610）=0.02690+（610）=19.823.8mm3. 卷筒壁压应力验算：选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度=195MPa，许用压应力为：所以 3D,应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图如下：图4-9卷筒弯矩图卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时:卷筒断面系数：式中：D卷筒外径，D=690mm 卷筒内径，=D-2=690-220=650mm则 =所以合成应力：42.76式中许用拉应力卷筒强度验算通过。故选定卷筒直径D=690mm，长度L=2760mm；卷筒槽形半径r=13.5mm，槽距t=27mm；起升高度为H=36m，倍率=6；4.6电动机的选择起升机构的负荷特点是启动时间较短，只占匀速运动时间的很小比例，起动时惯性载荷也很小，只占起升载荷的1020%。根据起升机构的负荷特点和电机的起动转矩特性，电动机功率可以从按吊起的总重量算得的静功率进行选择。1）计算电动机静功率所需电动机的静功率按公式计算：式中：计算的电动机功率 kw 海拔高度系数，与起重机所在地的海拔高度有关，见表4-8 环境温度系数，与起重机的工作环境温度和所采用电动机的绝缘等级有关，见表4-9 机构的操作频繁程度系数，见表4-10 减速装置（含减速器和开式齿轮）的传动效率，可由表3-10得。表4-8 海拔高度系数海拔高度（m）10001500200025003000350040001.001.031.061.111.161.221.30表4-9 环境温度系数绝缘等级E.B.FH环境温度系数（）4050506040505060系数1.001.121.250.901.00表4-10 操作频繁程度系数机构工作级别机构作业持续率JC电动机接电持续率 FC15254060100M3151.000.850.740.620.52M4M5251.181.000.870.730.61M6401.351.151.000.830.70M7M8601.621.381.201.000.841001.931.641.431.191.00表4-11 一对啮合齿轮的传动效率效率计算式 n为啮合齿轮对数减速器形式轴承形式开式齿轮滑动轴承0.930.94滚动轴承0.960.97油浴齿轮滑动轴承0.940.95滚动轴承0.970.98根据表4-8，取=1.00根据表4-9，取=1.00根据表4-10，取=1.00根据表4-11，取=0.97 ； =0.885则 =当前在起重机机构设计中，驱动电机选用高速电机，这是因为其输出功率相同，而售价低，综合后，选用8级电动机，查表412 初选电机为YZP225S8接电续电率为40%，功率。表412 电机技术参数（8级）型号标称功率（kw）额定电流（A）额定转矩（r/min）额定转速（r/min）堵转转矩倍数（3Hz）最大转矩倍数（50Hz）转动惯量（kg）重量（kg）过载倍数YZP200L815351927351.502.80.3392602.5YZP225S822482827351.462.9
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