电动绞车刹车装置的设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 学习好资料，毕设专用，答辩优秀 电动绞车刹车装置的设计 摘 要 机械是人类生产和生活的基本工具要素之一，是人类物质文明最重要的一个组成部分。机械工业担负着向国民经济各部门，包括工业、农业和社会生活各个方面提供各种性能先进、使用安全可靠的技术装备的任务，在国家现代化的建设中占有举足轻重的地位。20 世纪 80 年代以来，以微电子、信息、新材料、系统科学为代表的新一代科学技术的发展及其在机械工程领域中广泛渗透、应用和衍生，极大的拓展了机械产品设计制造活动的深度和广度，改变了现代制造业的产品设计方法、产品结构、生产方法、生产工艺和设备以及生产组织模 式，产生了一大批新的机械设计制造方法和制造系统。 电动绞车作为一种机械产品，有着理论基础不在局限于力学，制造过程的基础也不只是设计与制造经验及技艺的总结。本设计涉及到了电动机的选取，齿轮与传动装置的设计，还有制动装置的选用以及减速器的计算，最后通过对零件的设计达到最后电动绞车的总装要求。总之，本设计注意到了调整结构，加强科学基础，反映在大学期间学习到的知识的联系和衔接，内容分配合理，即相互联系又避免不必要的重复，在设计中形成自己的特色，对自己以后工作垫下坚实的基础。 关键词： 电动机；联轴器；传动装置；减速器 ；制动装置 Abstract Machinery is the basic tool of human production and life of human material civilization, is one of the most important part of. Machinery industry is responsible for the national economic sectors, including industrial, agricultural and each aspect of social life with a variety of advanced performance, safe and reliable use of the technology and equipment of the task, in the national modernization construction occupies the position of play a decisive role. Since the nineteen eighties, microelectronics, information, new material, system science as the representative of the new generation of the development of science and technology and in the mechanical engineering field widely, application and derivative, greatly expanding the product design and manufacture of mechanical activity of the depth and breadth of modern manufacturing industry, changed the method of product design, product structure, production methods, production technology and equipment and the production organization pattern, resulting in a large number of new mechanical design manufacturing method and system. Electric winch is a mechanical product, a theoretical basis is not limited to mechanical, manufacturing process based not only design and manufacturing experience and technology summary. This design involves the selection of electric motor, gear and gear design, and the braking device selection and the speed reducer are calculated, finally through to reach the final parts of the design of electric winch assembly requirements. In short, this design pay attention to adjust a structure, strengthen the scientific basis, reflected in the university period to learn knowledge of contact and connection, content distribution is reasonable, namely the interrelated and avoid unnecessary duplication, in the design of forming its own characteristics, to their later work mat foundation. Key words： Motor； Coupling； Gear； Reducer； Braking device 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 学习好资料，毕设专用，答辩优秀 目 录 摘 要 . 1 1 绪论 . 1 1.1 绞车的研究现状 . 1 1.2 绞车的种类 . 4 1.3 绞车的应用 . 5 1.4 绞车设计的主要内容 . 5 2 电动机的选取 . 6 2.1 电动机的功能 . 6 2.2 电动机的种类 . 7 2.3 电动机选取与计算 . 10 3 制动系统 . 12 3.1 离合器的设计 . 12 3.2 制动器的设计计算 . 14 3.2.1 制动器的外形 . 14 3.2.2 制动器系数的分析 . 16 3.2.3 制动器制动力矩的确定 . 16 3.3 制动器主要零部件 . 17 3.4 摩擦衬片的磨损特性计算 . 18 4 减速器的设计 . 20 4.1 传动参数的设计 . 20 4.2 减速器齿轮选择和计算 . 21 4.3 轴的计算和校核 . 28 5 联轴器的设计 . 30 5.1 联轴器的种类和选用因素 . 30 5.2 联轴器的功能用途 . 32 5.3 联轴器的材料 . 33 6其他附件的设计 . 33 7结语 . 35 参考文献 . 36 致 谢 . 37 全套资料带 CAD 图， QQ 联系 414951605 或 1304139763 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 1 1 绪论 1.1 绞车的研究现状 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 2 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 3 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 4 绞车又称为卷扬机，主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物 料升降或平拖。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 。 绞车具有以下特点：通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大。使用转移方便，被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖，还可作现代化电控自动作业线的配套设备。有 0.5350 吨，分为快速和慢速两种。其中高于 20吨的为大吨位绞车 ,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。绞车主要技术指标有额定负载、支持负载、绳速、容绳量等。 使用转移方便，被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖，还可作现代化电控自动作业线的配套设备。有 0.5 吨 350 吨，分为快速和慢速两种。其中高于 20 吨的为大吨位绞车 ,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。绞车主要技术指标有额定负载、支持负载、绳速、容绳量 等。 1.2 绞车的种类 绞车按照动力分为手动、电动、液压三类。从用途上分类可分为建筑用绞车和船用绞车。绞车按照功能可以分为：船用绞车、工 程绞车、矿用绞车、电缆绞车等等。按照卷筒形式分为单卷筒和和双卷筒 。 按照卷筒的分布形式有并列双卷筒和前后双卷筒，特殊符号的绞车有变频绞车，双筒绞车，手刹杠杆式双制动绞车，带限位器绞车，电控绞车，电控手刹离合绞车，大型双筒双制动绞车，大型外齿轮绞车，大型液压绞车，大型外齿轮带排绳器绞车，双曳引轮绞车，大型液压双筒双制动绞车，变频带限位器绞车。 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。电动绞车广泛用于工作繁重和所需牵引力较大的场所。单卷筒电动绞车的电动机经 减速器 带动卷筒， 电动机 与减速器输入轴之间装有制动器。为适应提升、牵引和 回转 等作业的需要，还有双卷筒和多卷筒装置的绞车。一般额定载荷低于 10T 的绞车可以设计成电动绞车。 液压绞车主要是额定载荷较大的绞车，一般情况下 10T 以上到 5000T 的绞车设计成液压绞车。其结构主要由液压马达（低速或高速马达）、液压常闭多片式制动器、行星齿轮箱、离合器 (选配 )、卷筒、支撑轴、机架、压绳器 (选配 )等组成。液压马达具有很高的机械效率，起动扭矩大，并可根据工况要求带不同的配流器，还可根据用户需要设计阀组直接集成于马达配油 器上，如带平衡阀、过载阀、高压梭阀、调速换向阀或其他性能的阀组，制动器、行星齿轮箱等直接安装于卷筒内，卷筒、支撑轴、机架根据力学要求设计，整体结构简洁合理并具有足够的强度和刚性。因而该系列绞车在结构上具有紧凑、体积小、重量轻、外形美观等特点，在性能上则具有安全性好、效率高、起动扭矩大、低速稳定性好、噪音小、操作可靠等特点。值得一提的是液压马达高的容积效率和美国 SUN 公司优质的平衡阀解决了一般绞车都存在的二次下滑中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 5 和空钩抖动现象，使得该系列液压绞车的提升、下放和制动过程平稳，带离合器的绞车还可实现自由下放。安装 于配流盘上的集成阀组则有效地简化了用户的液压系统。由于该系列绞车具备上述优点，使其广泛应用于船舶、铁路、工程机械、石油、地质勘探、冶金等行业，其优良性能得到了用户的认可。例：安装在直升机上的救援设备，主要功用是将人或物吊起、放下，自有动力，可控制，直升机在保持高度悬停时，通过绞车手的控制可收放钢索将人或物吊起放下。 1.3 绞车的应用 电动绞车是一种起重设备，由于具有结构简单、搬运安装灵活、维护保养简单、操作力便、价格低廉和可靠性高等优点，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。 提升重物是电动绞车的一种主要功能，所以各类绞车的设计都是根据这一要求为依据的。虽然目前塔吊、汽车吊等取代了绞车的部分工作，如塔吊在建筑工地上用于物料和构件的提升工作，但由于塔吊成本高，一般在大型建筑中使用，而且灵活性较差，故一般中小型建筑仍然广泛应用电动绞车，就是大型建筑中虽有塔吊，也还需用电动绞车作辅助提升用；汽车吊升虽然灵活方便，但也因为成本太高，而不能在建筑业中被广泛应用，所以大型设备的安装仍然是由电动绞车承担的。绞车除在建筑工地、设备安装等方面被广泛应用外，在冶金、矿山等行业中亦 广泛应用，如高炉料钟和物料的提升，小型矿井的物料提升，船舶上做模的提升等。电动绞车用于提升重物时，需要有门字架、桅杆等配套设备方能实现。 电动绞车还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、倾斜运输等水平或职曳引置物的工作和打桩等工作。正因为电动绞车具有多种用途，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亦被广泛应用。 在国外，绞车的品种繁多，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，起重设备也在不断更新，但仍不能完全淘汰绞车 这样的行之有效的简单机械设备。 美国生产电动绞车的厂家有近百家，主要有贝波国际有限公司、哲恩有限公司等，日本从明治 30 年开始制造和使用绞车，北川铁工所是一家大型生产厂，其生产的绞车品种系列比较齐全，法国生产绞车的厂家很多，其中包藤公司就是生产绞车的主要厂家之一。其他国家，如俄罗斯、英国、挪威、瑞典、加拿大、德国等也都生产着不同用途的各种型号的绞车。 1.4 绞车设计的主要内容 本次设计的题目是电动绞车的刹车装置，即制动器的设计，绞车由于结构简单、重量中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 6 不大、移动方便，而被广泛应用于矿山地面、冶金矿场或建筑 工地等进行调度和其它的运输工作。 鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前 ，它已经广泛用干各类汽车上。鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半袖套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮鼓上。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦路片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外因柱 表面与制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作一些汽车的中央制动器，但现代汽车已很少采用。所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，通常所说的鼓式制动器就是指这种内张型鼓式结构。 我所设计的刹车装置的名字叫做 电力液压鼓式制动器，它则用于各种起重，皮带运输，港口装卸，冶金及建筑机械中各种机构减速和停车制动。它和电动机是一个电源，当刹车时，电动机和制动器断电，制动器由于断电则迅速抱紧电动机的轴，使电动机迅速停止，达到绞车刹车的作用， 通电以后，制动器则松开电动机的轴，使其正常的运转。该设计采用连锁式退距均等装置，在使用过程中可始终保持俩测瓦片退距均等且无需调节，这样可完全避免因退距不均使一侧制动衬垫伏贴制动轮的现象，并设有瓦片自动随位装置，而且主要摆动绞点均设有润滑轴承，传动效率高，寿命长，在使用过程中无需润滑，制动弹簧在方管内部在一侧设有标尺，用户十分方便的读出制动力矩值，免去计算和测量的麻烦。制动衬垫为卡装式整体成型结构，更换十分方便，快捷，并备有半金属硬质和半硬质，软质等不同材料的制动衬垫供用户选择，而且它还可以手动释放，释放开闸 和闭闸限位开关，可实现制动器是否正常释放或闭合的信号显示。还带有下降延迟阀，可实现制动器的延时闭合。 2 电动机的选取 2.1 电动机的功能 电动机的功能主要表现在能量转换和输出量的控制俩方面，所谓电动机是一种旋转的中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 7 电动机，它从电网输出电能，转化成轴上输出的机械能，从而实现电能到机械能的转化，之所以称之为旋转电动机是因为机械能的输出是以转轴旋转的形式出现的，然而电动机并不都是旋转电动机，例如直线电动机，它可以直接把电能转化成直线运动的机械能输出，当然绝大多数的电动机是旋转电动机。 电动机的另一个功能 就是可以对输出量进行控制，即可以对电动机的转速和转矩的状态进行调节，对于调速电动机，伺服电动机等作为控制系统中的执行部件而使用的电动机，这种输出量控制功能十分重要。显然，这种场合，电动机除了完成能量的转换的功能之外，其控制功能也应满足系统的要求。 电动机与半导体装置等各种控制装置的组合就是电动机成套装置，电动机成套装置能完成各种各样的控制功能，这些控制功能仅仅依靠电动机本身是无法实现的，这种情况下，究竟是一台电动机还是一套装置，有时难以区分，实用上，可把这种成套装置作为一个单元来考虑，与单体电动机并列，以便 对其性能有一个更清楚的比较。 2.2 电动机的种类 电动机 主要包括一个用以产生 磁场 的电磁铁绕组或分布的 定子绕组 和一个旋转 电枢或转子，其导线中有 电流 通过并受磁场的作用而使转动，这些机器中有些类型可作电动机用，也可作 发电机 用。它是将电能转变为机械能的一种 机器 。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的 功率 范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动 、加速 、制动、反转、掣住等能力，能满足各种 运行要求；电动机的 工作效率 较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、 国防 、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。 图 2-1 电动机内部结构 电动机使用了电流的 磁效应 原理，发明这一原理的的是丹麦 物理学家 奥斯特 1777 年 8月 14 日生于兰格朗岛 鲁德 乔宾的一个药剂师家庭。 1794 年考入 哥本哈根大学 ， 1799 年获博士 学位。 1801 1803 年去德、法等国访问，结识了许多物理学家及化学家。 1806 年起中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 8 任哥本哈根大学 物理学 教授， 1815 年起任丹麦皇家学会常务秘书。 1820 年因 电流磁效应这一杰出发现获 英国 皇家学会科普利奖章。 1829 年起任 哥本哈根 工学院院长。 1851 年 3月 9 日在哥本哈根逝世。他曾对物理学、化学和哲学进行过多方面的研究。由于受 康德哲学 与 谢林 的 自然哲学 的影响，坚信自然力是可以相互转化的，长期探索电与磁之间的联系。1820 年 4 月终于发现了电流对磁针的作用，即电流的磁效应。同年 7月 21 日以关于磁针上电冲突作用的实验为题发表了他的发现。这篇短短的论文使 欧洲 物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，由此开辟了物理学的新领域 电磁学 。 1812 年他最先提出了光与 电磁 之间联系的思想。 1822 年他对 液体 和气体的压缩性进行了实验研究。 1825 年提炼出 铝 ，但纯度不高。在声学研究中，他试图发现声所引起的电现象。他的最后一次研究工作是抗磁性。他是一位热情洋溢重视科研和实验的教师，他说：“ 我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实验开始的 ” 。因此受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者， 1824 年倡议成立 丹麦 科学促进 协会 ，创建了丹麦第一个物理实验室。 1908 年丹麦自然科学促进协会建立 “ 奥斯特奖章 ” ，以表彰做出重大贡献的物理学家。 1934年以 “ 奥斯特 ” 命名 CGS单位制中的 磁场强度 单位。1937 年 美国 物理教师协会设立 “ 奥斯特奖章 ” ，奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。 电动机根据用户需要也可以制成带串励绕组。中心高 100 280mm 的电动机无 补偿绕组 ，但中心高 250mm、 280mm 的电动机根据具体情况和需要可以制成带补偿绕组，中心高315 450mm 的电动机带有补偿绕 组。中心高 500 710mm 的电动机外形安装尺寸及技术要求均符合 IEC 国际标准， 电机 的机械尺寸公差符合 ISO 国际标准。 冷却方式和结构、安装形式 IC06：自带 鼓风机 的外通风； ICl7：冷却空气进口为管道，出口为 百叶窗 排风；IC37：即冷却空气进出口均为管道； IC611：全封闭带空气 /空气冷却器 ； ICW37A86：全封闭带空气 /水冷却器。并有多种派生形式，如 自通风型、带轴向风机型、封闭型、空空冷却器型等。 电动机当中的 同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于 电网 频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的 场合 多用直流电动机。但它有 换向器 ，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。 20 世纪 70 年代以后，随着 电力电子技术 的发展， 交流电动机 的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用 。电动 机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出 机械 功率称为它的 额定功率 ，使用时需注意 铭牌 上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。 电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有 烟尘 、气味，不污染环境， 噪声 也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。一般 电动机调速 时其输出功率会随转速而变化。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 9 图 2-2 电动机结构 电动机 从能量消耗的 角度 看，调速大致可分两种 ： （ 1） 保持 输入功率 不变 。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。 （ 2） 控制电动机输入功率以调节电动机的 转速 。 电机、电动机、制动电机、 变频电机 、调速电机、三相异步电动机、 高压电机 、多速电机、 双速电机 和防爆电机。 Y(IP44)系列异步电动机容量从 0.55 200kW， B 级绝缘，防护等级 IP44，达到国际电工委员会 (IEC)标准，产品达到 20 世纪 70 年代末国际水平，全系列加权平均 效率 比 JO2系列提高 0.43%，年产量约 2000 万 kW。 Yx 系列高效电动机 该类电机由上海电器科学研究所组织电机行业研制成功，容量 1.5 90kW，有 2， 4，6 等 3 种极数。全系列电动机效率平均比 Y(IP44)系列 高 3%左右，接近国际先进水平。适用于单方向运行，年工作时间在 3000h 以上。负载率大于 50%的场合，节电效果显著。该系列电动机 产量 不高，年产量约 1 万 kW。 变极调速电机 ， 主要产品有在国内已批量生产的 YD(90.45 160kW)， YDT(0.17160kW)， YDB(0.35 82kW)， YD(0.2 24kW)， YDFW(630 4000kW)等 8 个系列产品，达到国际 平均应用水平。电磁滑差调速电机 ， 中国 已批量生产 YCT(0.55 90kW)， YCT2(15250kW)， YCTD(0.55 90kW)， YCTE(5.5 630kW)， YCTJ(0.55 15kW)等 8个系列产品，达到国际平均应用水平，其中 YCTE 系列的技术水平最高，最有发展前途。 （ 1） 按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为 直流电动机 和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 （ 2） 按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和 同步电动机 。同步电动机还可分为 永磁同步电动机 、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单电动机 ， 相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 （ 3）按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为 电容 起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 10 机、电容起动运转式 单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 (4)按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为 电动工具 （包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括 洗衣机 、 电风扇 、 电冰箱 、空调器、 录音机 、录像机、影碟机、 吸尘器 、照相机、 电吹风 、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型 机床 、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为 步进电动机 和伺服电动机等。 (5)按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为 笼型感应电动机 （旧标准称为鼠笼型异步电动机）和 绕线转子感应电动机 （旧标准称为绕线型异步电动机）。 (6)按运转速度 分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、 调速电动机 。 2.3 电动机选取与计算 电动机选择的原则：在电动机能够满足机械负载要求的前提下，最为经济合理地决定电动机功率。 建筑绞车属于非连续制工作机械，而且起动、制动频繁。因此，选择电动机应与其工作特点相适应。 建筑绞车主要采用三相交流异步电动机。根据建筑行业的工作特点，电动机工作制应考虑选择短时重复工作 制和短时工作制并优先选用冶金及起重用异步电动机 YZR(绕线转子 ) 、 YZ(笼型转子 )系列专用电动机。其特点示有良好的密封性，其防护等级为 IP54。 电动机功率的选择，建筑绞车电动机功率的初选可以按所需的静功率计算，然后根据其工作方式进一步确定并校核。 计算公式为 P= 6000eeVF = 3 2 0 0 0 3 0 1 7 . 7 86 0 0 0 0 0 . 9 0 KW （ 2-1） 式中eF钢丝绳额定拉力 32KN；eV钢丝绳额定速度 30m/min； 建筑绞车整机传动效率。这里包括传动装置，轴承，连轴器，离合器，卷筒缠绕等总的效率。在这里初步取 90 电动机工作制的选择，电动机工作时，负载持续时间的长短对电动机的发热情况影响很大，因而对决定电动机的功率也有很大影响。按电动机发热的不同情况，电动机分三种工作制，即连续工作制、短时工作制和短时重复工作制。建筑绞车所用电动机工时间短，电动机温升来不及达到稳定值；停车时间亦 短，电动机也来不及完全冷却到周圈环境温度，所以稳定温升为一温度区间，在这种情况下。一般都选择短时重复工作制。 我国专门生产了标准短时重复工作制电动机，标准负载持续 Fc 别为： 15， 25，40， 60。而且同一台电动机 Fc 不同，担负的负载也不同。对于短时重复工作制，应尽量选择此类电动机。 通过对功率的计算和工作制的选择，本次设计选取的电动机为 YZR 系列绕线转子电动机，其有较高的机械强度和过载能力，并且转动惯量小，适合频繁启动。所选具体型号为YZR 200L。 其基本参数为： 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 11 表 2-1 电动机参数 机座号 功 率 /KW 转速 r/min 转动惯量 kg2m 转子绕线开路电压 /V 200L 22 964 0.67 200 电动机的校核，电动机校验主要是指电动机热功率的校验。一般按发热校验电动机的功率，并根据负载性质、电动机类型作过载能力校验，如果采用笼型异步电动机，则还需作起动能力校验。校验的结果应满足：在额定负载工况工作时，电动机不出现过热现象；在设计极限要求情况下，电动机的最大转矩或起动转矩应保证建筑绞车负载顺利起动，特别是悬空重物的再次起动。 在校验时，建 筑绞车要求的负载持续率 Fc 值和每小时起动次数 Z 值应根据实际工作情况进行计算。具体的电动机发热验算，按系数法进行电动机发热计算 。 NNkN jx 25（ 2-2） 式中xN电动机的发热功率，jN机构的静载荷功率，参考文献倪庆兴，王焕勇主编起重机械上海交通大学出版社， 1900 年电动机静功率电KNN j /取电K1.5，则jN 14.67KW；25k考虑工作级别不同条件下换算时的换算系数。得25k0.75； 考虑其电动机工作时间对发热影响得系数。得 取 1.2。将数值代入上式得 kw22Nkw2.13NkN j25x 故所选电动机发热条件通过。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 12 3 制动系统 3.1 离合器的设计 手控绞车常使用圆锥摩擦离合器，并配以带式制动器进行工作。圆锥摩擦离合器分单锥式和双锥式，见图 3-1。绞车以使用单锥式为多。绞车亦有使用涨圈摩擦离合器的，但目前使用较少。 圆锥摩擦离合器的结构简单，接合比较平稳，脱开后能保持摩擦面完全分离。但对轴的偏心比较敏感，锥体加工要求高。由于圆锥摩擦离合器的接触面积小，在传递大转矩时，外形尺寸较大，结构不紧凑，接合平稳性降低。因此，仅适用于中小吨位的绞车。 图 3-1 圆锥 摩擦离合器 （一）圆锥摩擦离合器的结构及工作原理 如图 3-1所示，卷筒左端是摩擦离合器和制动器，右端是棘轮停止器。摩擦离合器的圆锥面和制动器的摩擦面就是卷筒凸缘的内外表面。摩擦块与开式传动的大齿轮联为一体。通过操纵手柄 2（图 3-2）使多线螺旋 12（图 3-2）旋转，带动顶杆 10（图 3-2）作轴向运动，推动推进板 9 和垫圈 8，使卷筒沿轴向向左移动与锥形摩擦面紧密结合，从而使卷筒转动。制动前，必须先打开离合器，此时需按相反方向转动离合器操纵手柄 2，通过弹簧 5的反作用力使卷筒与大齿轮脱离接触。几乎同时，带式制动器上闸 进行制动。为使制动更加可靠，又使用了棘轮停止器。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 13 图 3-2 离合器、制动器、停止器组合系统 1 主轴 2 齿轮 3 制动轮 4 摩擦木 5 弹簧 6 卷筒 7 棘轮 8 垫圈 9 推进板 10 顶杆 11 顶丝箱 12 顶丝 13 摆动臂 14 连杆 15 推力球轴承 16 弹簧压盖 17 调整螺栓 图 3-3 离合器、制动器操纵系统简图 1 制动器操纵手柄 2 离合器操纵手柄 3 连接头 4 连接杆 5 连接螺杆 6 制动闸带 7 弹簧 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 14 （二）圆锥摩擦离合器的参数确定 圆锥摩擦离合器的主要尺寸 （ 1）摩擦面的平均直径摩擦面的平均直径用下式计算 Dm=(D1+D2)/2=(46)d (mm) （ 3-1） 式中 D2、 D1 圆锥工作面的大端和小端直径（ mm）； d 离合器轴径（ mm）。 Dm 值也可根据具体结构确定。 （ 2）摩擦面的工作宽度 圆锥面母线工作部分宽度用下式计算 b=（ 0.150.25） Dm(mm) （ 3）摩擦锥的半锥角 为 避免离合器接合后锥面自锁不易脱开，通常取摩擦锥半角 arctan 式中 u 离合器接合面的摩擦系数； 摩擦锥半锥角。上述参数，是离合器设计的重要几何参数。 3.2 制动器的设计计算 3.2.1 制动器的外形 为了确保绞车安全，可靠地工作，必须装设制动器。 制动器分类、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中午悬挂在空中的作用；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，可利用人力、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。 按照制动器结构特征，又分为带式制动器、块式制动器、蹄式制动器和盘式制动器四种。 绞车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，小吨位绞车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。 带式制动器，带式制动器主要适合中小吨位的绞车。因其结构 简单，常将制动轮与卷筒做成一体。带式制动器的类型及工作原理。 带式制动器是用挠性钢带包围制动轮，而带的一端或两端固接在杠杆上，操纵杠杆使带压紧制动轮产生摩擦力，从而达到制动轮的目的，见图 3-4。 带式制动器常见有简单式、综合式和差动式三种类型。为了增加摩擦系数，在带的工作表面上装有摩擦材料，如皮革、石棉和辊压带等。当制动器松闸时，应使制动带与带轮间形成 11.5mm 的径向间隙。为了使制动带均匀脱开，沿制动带包角圆段上装设若干弹簧，通过弹簧的径向拉力，使制动闸带均匀脱离制动轮。拧动调整螺栓来调节带与轮的径向间中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 15 隙主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序等部分。 制动带与杠杆的联接是依靠制动带的两端采用专门的联接件与杠杆联接，见图 3-5。其中一端作刚性固接，见图 3-5a；另一端利用螺纹联接，见图 3-5b。 联接处的铆钉应按剪切强度验算，对于材料 Q215A、 Q235A 的铆钉，杠杆与制动带联接结构处的螺栓应进行疲劳强度计算。必要时，还需对传力杠杆刚度进行校核。 当松闸时，带与制动轮摩擦面之间的退距大小应能根据制动状态随时进行调节。制动过程应力求平稳，但退距过大，制动灵敏性差，制动器容易发热或制动操 作困难。 对较大吨位的绞车，其制动力用手进行控制比较困难，可靠性也较差，这时可采用机械或电液控制的方法。 图 3-4 制动操纵装置 1 制动操纵手柄 2 制动器手柄座 3 棘爪操纵拉杆 4 棘爪操纵座 5 制动闸带 6 操纵制动连杆 7 操纵离合连杆 8 棘爪 9 棘轮 10 弹簧 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 16 图 3-5 制动带与杠杆的联接型式 a) 刚性联接 b) 螺纹联接 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。这类制动器在电控绞车上应用普遍，可根据计算制动力矩初 选型号，然后进行发热校核计算。在这就不具体阐述了。 3.2.2 制动器系数的分析 (1)当 0时：制动时总是先抱死，这是一种稳定工况，但丧失了转向能力； (2)当 0时：制动器则打开使电机带动高速轴转动，这时绞车趋于工作稳定性； (3)当 0时：制动时电机转动时抱死，使绞车成为制动状态，这是一种稳定工况，但也丧失了转向能力。 分析表明，绞车在同步附着系数为 制动时，其制动减速度为 gqgdtdu 0 即0q， q 为制动强度。而在其他附着系数 的制动时，达到即将抱死的制动强度 q 这表明只有在 0上，制动的附着条件才可以得到充分利用。根据相关资料查出绞车0 0.6，故取0=0.6。 3.2.3 制动器制动力矩的确定 力矩分配系数计算： 根据公式：LhL g02 （ 3-1） 得： 67.06.2 85.06.025.1 中国地质大学长城学院 2012 届毕业 设计 17 制动器轴最大附着力矩 ： eg rqhLLGM )( 1m a x1 （ 3-2） 式中： 该绞车所能遇到的最大附着系数； q 制动强度； er 有效半径；max1M 轴最大制动力矩； L 轴距； q=ghaa )( 0 = 85.0)6.07.0(35.1 7.035.1 =0.66 （ 3-3） 故轴maxM= 3707.0)85.066.035.1(6.220000 =1.57 610 Nmm 制动力矩为 2/1057.1 6 =0.785 610 Nmm 轴max1M= Tmax1f=max21 fT =0.67/(1-0.67) 1.57 610 =3.2 610 Nmm 3.3 制动器主要零部件 （ 1）制动鼓 ：制动鼓应具有非常好的刚性和大的热容量，制动时温升不应超过极限值。制动鼓材料应与摩擦衬片相匹配，以保证具有高的摩擦系数并使工作表面磨损均匀。制动鼓相对于轮毂的对中是圆柱表面的配合来定位，并在两者装配紧固后精加工制动鼓内工作表面，以保证两者的轴线重合。两者装配后还需进行动平衡。其许用不平衡度对绞车为15N cm 20 N cm；对货车为 30 N cm 40 N cm。绞车要求其制动鼓工作表面的圆度和同轴度公差 0.03mm，径向跳动量 0 O 5mm，静不平衡度 1 5N.cm。 制动鼓壁厚的选取主要是从其刚度和强度方面考虑。壁厚取大些也有利于增大其热容量，但试验表明，壁厚由 11 mm 增至 20 mm 时，摩擦表面的平均最高温度变化并不大。一般铸造制动鼓的壁厚：制动鼓在闭口一侧外缘可开小孔，用于检查制动器间隙。本次设计采用的材料是 HT20-40。 （ 2）制动蹄：制动蹄腹板和翼缘的厚度，摩擦衬片的厚度，绞车 多为 4.5mm 5mm。衬片可铆接或粘贴在制动蹄上，粘贴的允许其磨损厚度较大，使用寿命增长，但不易更换衬片；铆接的噪声较小。本次制动蹄采用的材料为 HT200。 （ 3）制动底板：制动底板是除制动鼓外制动器各零件的安装基体，应保证各安装零件相互间的正确位置。制功底板承受着制动器工作时的制动反力矩，因此它应有足够的刚度。为此，由钢板冲压成形的制动底板均只有凹凸起伏的形状。重型绞车则采用可联铸铁KTH370 12 的制动底板。刚度不足会使制动力矩减小，踏板行程加大，衬片磨损也不均匀。本次设计采用 45 号钢。 （ 4）制动 蹄的支承：自由度制动筛的支承，结构简单，并能使制动蹄相对