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XX年度市级科技计划项目 xx年度市级科技计划项目xx年度市级科技计划项目可行性研究报告可行性研究报告项目名称:两档双速液压绞盘的研究及产业化项目实施周期xx年11月-2018年10月xx年12月10日目录 一、项目实施的背景和意义车用救援绞盘为出绳时能快速放绳都设计了人工自由放绳档，这种绞盘一般通过离合器实现工作档与空档人工自由放绳的转换，即实现绞盘收绳时工作，放绳时人工自由拉出的两种使用状态。 现有的救援绞盘主要为手动机械式离合结构实现两档离合，即利用离合拉杆拉动齿轮箱内的移动齿轮与其中一级轮系啮合，达到离合换档的作用。 离合拉杆拉动移动齿轮与轮系啮合的过程中，其实质是两个齿轮之间的啮合传动，当移动齿轮与轮系齿轮啮合时，经常会遇到齿与齿配合不到位的情况，也就是啮合不到位的情况。 另外由于齿轮移动容易出现卡齿现象，在动力设备无法识别齿轮啮合是否到位的情况下，由于传动轴持续转动，易造成移动齿轮与轮系齿轮的齿面损伤甚至轮齿断裂，降低整个绞盘的使用寿命。 如今，随着绞盘工作环境的不断复杂化，对救援绞盘的功能要求也越来越多，其中对于不同负载所需要的绞盘的牵引力不同，大负载需要较大的牵引力，绞盘以低速保证负载的稳定性；小负载需要的牵引力较小，绞盘以较高转工作即可实现有效的牵引，从而提高绞盘的工作效率，但是现有的两档离合救援绞盘在不同负载状态下只有一种转速，收放效率低。 研究一款不用齿轮离合的、操作方便的高、低速液压绞盘同时又有人工自由放绳的功能对于汽车尤其是需要救援功能的改装车非常有意义。 汽车产业是金华市第一优势主导产业，目前已形成包括整车、零部件和关联产品三大板块在内的完整产业体系。 形成总产值约200亿元，关联产业产值也达到600多亿元的规模。 本项目的研究开发将填补我国液压绞盘高性价比的产品空档，以满足日益增长的用户需求；项目的完成将打造国内特色能够快速响应全球配套市场的专业化、规模化汽车零部件产业集群。 为行业内的同行企业产品结构的转型和升级换代树立示范作用，本项目符合金华发改委公布的“十三五”发展规划纲要中“专业零部件”产业，也符合xx年度金华市科技计划项目申报指南工业领域“ 二、汽车关键零部件产业化及绿色制造技术 二、汽车关键零部件产业化及绿色制造技术”范围。 符合汽车及零部件进一步实现高效、节能、低碳、环保的产业化发展的方向。 项目成功后将对加强金华地区的汽车配件产业水平有一定的促进作用。 2 二、国内外的研究现状和发展趋势目前轮式车辆上安装使用的绞盘有电动绞盘、机械式PTO绞盘、液压绞盘三大种类。 电动绞盘是从汽车蓄电池中获得动力来驱动绞索，这种绞盘有一个优点，使用起来非常方便，即使引擎发动不起来了，只要电池里还有电，就可以操纵绞盘，但是它一般只能用于微型或轻型的沙滩车和全地形车的自救或互救，其功率较小。 机械式PTO绞盘（Power TakeOff）因直接取力于发动机，扭矩较强，韧性与耐用性相对较好，但由于取力器为刚性连接，车载布局受限，很难调节绞盘在不同工况环境下的操作。 液压绞盘的牵拉速度可根据工况需求实现柔式操作，由于绞盘的动力与液压油，所以车载布局不受位置限制，功率相对较大，适合大型特种用途改装车使用，国内特种救援车、清障车、工程车都普遍使用液压绞盘。 部队装备的40吨牵引车和军贸牵引车也都是运用液压绞盘。 国际上著名的绞盘生产厂商，主要以电动绞盘为主，随着客户应用的需求，这些著名厂商也逐渐加大对大功率液压绞盘研制，发展趋势良好。 但从目前生产与销售的情况下看，现有的救援绞盘主要为手动机械式离合结构实现两档离合现有的救援绞盘主要为手动机械式离合结构实现两档离合，在需求较小负载时，往往工作速度不变，功率富余较多，效率低下，不适宜现在救援时的高效率工作环境。 国际上90年代已经有厂家如力士乐、邦飞利等公司特定开发出机械结构的高速、空档、低速三档位离合的液压绞盘，并主要在军队中运用。 国内对该类绞盘的研制起步较国外稍晚，于上世纪90年代末开始仿制国外低端产品，主要走的技术路线是引进消化吸收自主创新，目前对绞盘的研制工作也取得了一定的成果。 在大功率液压绞盘的研制方面还处于研究阶段，生产厂家不多，主要有南京金城集团、宁波意宁液压股份有限公司、江阴中兴工程设备有限公司、金华市润华机电制造有限公司、宁波联达绞盘有限公司、宁波中皇机电有限公司等。 双速液压绞盘已在国内外绞盘行业受到广泛重视，各著名厂商纷纷加大对车载重型液压绞盘的研制力度。 3本项目成功开发使得国内企业可以改进现有的双速液压绞盘的离合方式，利用远程控制压力，轻易控制绞盘的高、低速转换，使得离合顺畅、不易卡死、而且还有过载保护齿轮的功能。 能更好的打破德国，俄罗斯的垄断地位，能够使国产绞盘替代进口绞盘，使得我国军用车辆上使用国产绞盘的比例进一步扩大，无论对我国军事装备和大型车载设备的研制都具有重大的社会和经济意义。 三、项目主要研究内容和关键技术3.1项目主要研究内容 1、 三、项目主要研究内容和关键技术3.1项目主要研究内容 1、两档双速绞盘整体结构布局设计一种双速离合液压绞盘，包括马达、制动器、离合器、减速机和支架卷筒，所述离合器包括活塞、弹簧、传动轴、低速摩擦片组、高速摩擦片组、低速输出轴、高速输出轴，传动轴上设有离合器，减速机包括一级轮系和二级轮系，一级轮系的输入端连接于低速输出轴，二级轮系的输入端连接于高速输出轴，传动轴在离合器压紧低速摩擦片组时依次带动低速摩擦片组、一级轮系、二级轮系和卷筒转动，传动轴在离合器压紧高速摩擦片组时依次带动高速摩擦片组、二级轮系和卷筒转动。 2、离合器的结构研究 2、离合器的结构研究离合器设于制动器与减速机之间，通过活塞带动传动轴的轴向移动使离合器与两组摩擦片中的一个配合，离合器压紧低速摩擦片组带动一级轮系和二级轮系转动，实现卷筒的低速转动，满足绞盘对较大负载的牵引作用，离4合器压紧高速摩擦片组绕过一级轮系直接带动二级轮系转动，减小速比实现卷筒的高速转动，满足绞盘对小负载的牵引，通过离合器与不同摩擦片的离合实现绞盘两种转速的切换，使绞盘针对不同负载采用不同的输出转速，从而绞盘在多种场合使用时能更快的收绳和放绳，提高了整个绞盘的工作效率；其次，离合器压紧低速摩擦片组或高速摩擦片组时，离合器与摩擦片之间的摩擦力带动摩擦片转动，离合器由远到近逐步与摩擦片接触，则摩擦片与离合器的接触为软接触，避免摩擦片与离合器刚性接触时产生较大的振动和噪音，避免了离合器中部件的损伤，离合换档的过程更加顺畅，同时，摩擦片与离合器刚开始接触时存在相对转动，则摩擦片的转速也是逐步变大，对应卷筒的转速也是逐渐变大，稳定性更高；最后，当卷筒超负荷运转时，摩擦片与离合器会发生打滑，有效避免一级轮系和二级轮系过载运转以及马达的超负荷工作，有过载保护的作用。 3、低速连接花键，高速连接花键之间的研究低速连接花键作为低速摩擦片组与一级轮系的连接件，不仅利于低速摩擦片组上动力的传递，而且便于低速摩擦片组的安装和固定。 一级轮系中行星齿轮机构为降传动比的传动连接，降低了卷筒的转速，实现绞盘在负载情况下低速收放绳。 高速连接花键不仅利于高速摩擦片组的传动，而且降低了整个第二连接部的加工难度和安装复杂程度。 二级轮系中第四连接套通过第一行星架与第二齿轮轴连接，降低了第三连接套轴向尺寸和径向尺寸的要求，进一步提高了整个两档双速绞盘的紧凑度。 54、传动轴的研究传动轴的轴向移动通过活塞和弹簧实现，可为传动轴提供一个较大且稳定的轴向力，避免离合器与摩擦片过早打滑，同时此种液压离合结构更加紧凑，利于减小整个绞盘的外廓结构尺寸。 附图标记说明 1、马达； 2、传动轴； 21、第一传动段； 22、第二传动段； 23、第三传动段； 3、离合器； 31、液压缸； 32、弹性件； 33、油封； 34、油路； 35、第一连接套； 36、第二连接套； 37、第三连接套； 38、第四连接套； 4、减速机； 5、卷筒； 51、左机架； 52、右机架； 61、第一太阳轮； 62、第一行星轮； 63、第一行星架； 64、第一内齿圈； 71、第二太阳轮； 72、第二行星轮； 73、第二内齿圈； 8、第一摩擦片； 9、第二摩擦片； 10、压制部； 11、制动器。 第一摩擦片； 9、第二摩擦片； 10、压制部； 11、制动器。 附图标记说明 1、马达； 2、传动轴； 21、第一传动段； 22、第二传动段； 23、第三传动段； 3、离合器； 31、液压缸； 32、弹性件； 33、油封； 34、油路； 35、第一连接套； 36、第二连接套； 37、第三连接套； 38、第四连接套； 4、减速机； 5、卷筒； 51、左机架； 52、右机架； 61、第一太阳轮； 62、第一行星轮； 63、第一行星架； 64、第一内齿圈； 71、第二太阳轮； 72、第二行星轮； 73、第二内齿圈； 8、第一摩擦片； 9、第二摩擦片； 10、压制部； 11、制动器。 第一摩擦片； 9、第二摩擦片； 10、压制部； 11、制动器。 3.2关键技术 1、紧凑型液压绞盘整体结构布局设计双速离合液压绞盘，主要马达、制动器、离合器、减速机和支架卷筒，离合器上设有活塞、弹簧、传动轴、低速摩擦片组、高速摩擦片组、低速输出轴、高速输出轴，弹簧压紧活塞使传动轴压紧低速摩擦片组依靠摩擦力传递扭矩到低速输出轴，当液压油进入离合器，活塞克服弹簧压紧力，带动传动轴压紧高速摩擦片组产生摩擦力从而传动扭矩到高速输出轴。 离合器和减速机分别设于卷筒的两端，两档双速绞盘还包括制动器，制动器一端与马达连接、另一端与离合器连接。 2、离合器优化设计离合器设于传动轴上，通过传动轴的轴向移动使离合器与两组摩擦片中6的一个配合，离合器压紧低速摩擦片组带动一级轮系转动再逐次传动到后面的轮系，实现卷筒的低速转动，满足绞盘对较大负载的牵引作用，离合器压紧高速摩擦片组跨过一级轮系直接带动二级轮系转动，减小速比实现卷筒的高速转动，满足绞盘对小负载的牵引，通过离合器的控制油路实现绞盘两种转速的切换，使绞盘针对不同负载采用不同的输出转速，从而绞盘在多种场合使用时能更快的收绳和放绳，提高了绞盘的工作效率；离合器压紧低速摩擦片组或高速摩擦片组时，离合器与摩擦片之间的摩擦力带动摩擦片转动，离合器由远到近逐步与摩擦片接触，则摩擦片与离合器的接触为软接触，避免摩擦片与离合器刚性接触时产生较大的振动和噪音，降低了离合器中各部件的损伤率，离合的过程更加顺畅，同时，摩擦片与离合器刚开始接触时存在相对转动，摩擦片的转速逐步变大，对应卷筒的转速也是逐渐变大，稳定性更高；当卷筒超负荷运转时，摩擦片与离合器会发生打滑，有效避免一级轮系和二级轮系过载运转以及马达的超负荷工作，有过载保护的作用。 3、两档双速绞盘的紧凑度设计通过低速摩擦片组与高速摩擦片组沿传动轴的轴向分布，离合器位于低速摩擦片组与高速摩擦片组之间，则传动轴的轴向移动即可实现离合器与不同的摩擦片作用，轴向分布减小了摩擦片的占用空间，同时也减小了离合器的外廓尺寸，提高了整个双速离合液压绞盘的紧凑度。 高速连接花键不仅利于高速摩擦片组的传动，而且降低了整个第二连接部的加工难度和安装复杂程度。 二级轮系中第四连接套通过第一行星架与第二齿轮轴连接，降低了第三连接套轴向尺寸和径向尺寸的要求，进一步提高了整个两档双速绞盘的紧凑度。 3.3创新点 1、离合器通过传动轴的轴向移动使离合器与两个摩擦片中的一个配合，离合器压紧低速摩擦片组带动一级轮系和二级轮系转动，实现卷筒的低速转动，满足绞盘对较大负载的牵引作用，离合器压紧高速摩擦片组带动二级轮系转动，实现卷筒的高速转动，满足绞盘对小负载的牵引。 2、离合器成板状结构设于传动轴上，低速摩擦片组与高速摩擦片组沿 1、离合器通过传动轴的轴向移动使离合器与两个摩擦片中的一个配合，离合器压紧低速摩擦片组带动一级轮系和二级轮系转动，实现卷筒的低速转动，满足绞盘对较大负载的牵引作用，离合器压紧高速摩擦片组带动二级轮系转动，实现卷筒的高速转动，满足绞盘对小负载的牵引。 2、离合器成板状结构设于传动轴上，低速摩擦片组与高速摩擦片组沿7传动轴的轴向分布，离合器位于低速摩擦片组与高速摩擦片组之间。 采用离合器与摩擦片之间的摩擦力带动摩擦片转动，离合器由远到近逐步与摩擦片接触，则摩擦片与离合器的接触为软接触，避免摩擦片与离合器刚性接触时产生较大的振动和噪音，避免了离合器中部件的损伤，离合换档的过程更加顺畅，同时，摩擦片与离合器刚开始接触时存在相对转动，则摩擦片的转速也是逐步变大，对应卷筒的转速也是逐渐变大，稳定性更高。 3、高速连接花键不仅利于高速摩擦片组的传动，而且降低了整个第二连接部的加工难度和安装复杂程度。 二级轮系中第四连接套通过第一行星架与第二齿轮轴连接，降低了第三连接套轴向尺寸和径向尺寸的要求，进一步提高了整个两档双速绞盘的紧凑度。 4、传动轴的轴向移动通过活塞和弹簧实现，传动轴提供一个较大且稳定的轴向力，避免离合器与摩擦片过早打滑，使液压离合结构更加紧凑，利于减小整个绞盘的外廓结构尺寸。 传动轴的轴向分布，离合器位于低速摩擦片组与高速摩擦片组之间。 采用离合器与摩擦片之间的摩擦力带动摩擦片转动，离合器由远到近逐步与摩擦片接触，则摩擦片与离合器的接触为软接触，避免摩擦片与离合器刚性接触时产生较大的振动和噪音，避免了离合器中部件的损伤，离合换档的过程更加顺畅，同时，摩擦片与离合器刚开始接触时存在相对转动，则摩擦片的转速也是逐步变大，对应卷筒的转速也是逐渐变大，稳定性更高。 3、高速连接花键不仅利于高速摩擦片组的传动，而且降低了整个第二连接部的加工难度和安装复杂程度。 二级轮系中第四连接套通过第一行星架与第二齿轮轴连接，降低了第三连接套轴向尺寸和径向尺寸的要求，进一步提高了整个两档双速绞盘的紧凑度。 4、传动轴的轴向移动通过活塞和弹簧实现，传动轴提供一个较大且稳定的轴向力，避免离合器与摩擦片过早打滑，使液压离合结构更加紧凑，利于减小整个绞盘的外廓结构尺寸。 本项目经浙江科技信息研究院查新，其查新结论为 四、研究方案、技术路线、组织方式与项目组成员分工84.1研究方案整个项目的实施方案由四个子方案构成，分别是两档双速绞盘结构整体设计方案、离合器设计方案，第一连接部的设计方案，第二连接部的设计方案。 1、两档双速绞盘结构整体设计?设计两档双速绞盘整体结构图纸?按照双速绞盘的设计图纸，选用材料。 ?选用材料。 2、离合器结构设计?设计成板状结构。 ?低速摩擦片组与高速摩擦片组轴向分布设计。 ?低速摩擦片组与高速摩擦片组轴向分布设计。 ?离合器与摩擦片的离合设计。 3、低速连接花键设计?设计低速连接花键与一级轮系的输入端。 ?设计第一安装槽，低速摩擦片组。 ?连接，安装。 4、高速连接花键设计?设计第二连接套，第三连接套及第三连接套与二级轮系的输入端输入端等。 ?设计第二安装槽，高速摩擦片组。 ?连接，安装。 5、性能测试4.2技术路线4.2技术路线94.3组织方式本项目由本公司全面实施，项目负责人全面负责项目实施方案的制定、任务分工与落实、资金分配等工作，并对项目主管部门负责。 4.4项目组成员分工本项目项目组主要成员分工如下Y NYNNY国内外相关技术分析两档双速绞盘方案设计优化离合器设计离合器研究开发采用两档双速绞盘的研究液压系统中工作介质的选择和液压系统密封材设计方案整体确立产业化方案的制定中试生产测试改进批量生产符合？抽检？全面推向市场总结、申报、验收等连接花键设计传动轴的研究10姓名性别出生日期所在单位职务职称从事专业在项目中承担的任务男1964-04-07副高级机电一体化项目负责人男1963-07-05研究所副高级液压主设计男1982-07-29中级机械审核男1962-03-29中级机械设计男1978-02-19中级机械工艺男1989-02-13初级机械校核及工装男1984-10-14中级机械试制4.5课题分解本项目进行分二个子方案进行，具体如下 1、两档双速绞盘的整体结构优化方案包括绞盘材料的配方及制造工艺、离合器、马达驱动传动轴转动结构等； 2、离合器优化方案包括低速摩擦片组与高速摩擦片组沿传动轴的分布，低速连接花键，第二连接套与第三连接套之间的设计，离合换档影响等。 五、现有工作基础和条件5.1申报单位概况 五、现有工作基础和条件5.1申报单位概况本公司系创业中心孵化器毕业的优秀孵化企业，主要从事研发生产车用电动绞盘、电动移车器、电动盖蓬机等的区域重点龙头企业，国家高新技术企业、省级专利示范企业，拥有省级车用绞盘企业研发中心、院士专家工作站和博士后工作站。 产品开发推广面向国际、国内市场。 在开发产品的同时，也对该类产品的检测设备进行了研究开发，并已开发完成大电流低电压直流电源、全自动智能型电绞盘性能综合测试台等。 公司的主要产品有NVD300LBS、10000LBS、15000LBS、16500LBS电动绞盘、NVYC移车器及GPJ盖蓬机等。 公司有科研人员30多人，高级以上职称的7人，博士5人（包括博士后工作站及百博入企的博士），并与国内大院名校建立了产学研合作关系，近几年来承担完成了多个省、市级新产品试制计划，有着较强的研究实力。 根11据公司的发展要求及市场强烈需求，成立了新产品研发中心和测试中心，对ATV/UTV运动车、SUV越野汽车、军用汽车、消防车、清障车、拖车、工程车等车型适用的高性能、高稳定性的电动、液压绞盘进行设计、开发和生产。 公司建立了与生产相适应的组织机构，各种职能机构相互配合，对新品开发、生产、质量、销售、财务等进行有效管理。 产品生产以标准为核心，建立了标准管理体系，建立了一整套完整的产品图样和工艺文件指导产品批量生产。 公司于xx年通过了ISO 90012000、ISO/TS16949xx质量管理体系认证。 本公司目前已授权37项实专利，具体如下表1表1获得知识产权情况表序号专利名称类型授权日期授权号1拉力液压绞盘及其控制方法发明xx1117ZLxx2一种发明xx0816ZLxx3一种单向载荷自制螺旋式发明xx0926ZLxx4绞盘发明xx0515ZLxx5一种重载绞盘发明xx0420ZLxx6多滚筒恒速恒拉力绞盘发明xx0805ZLxx7房车实用新型xx1229ZLxx8一种实用新型xx0320ZLxx9一种大实用新型xx0910ZLxx10器实用新型xx1202ZLxx11电动实用新型xx0121ZLxx12液压实用新型xx0801ZLxx13绞盘的实用新型xx0801ZLxx1214驱动装置实用新型xx1212ZLxx15一种绞盘的钢丝绳实用新型xx1212ZLxx16一种绞盘的实用新型xx1212ZLxx17一种绞盘排绳终了实用新型xx0306ZLxx18一种绞盘实用新型xx0102ZLxx19一种引绳实用新型xx0930ZLxx20一种内藏式实用新型xx0904ZLxx21绞盘自动实用新型xx0115ZLxx22便携式实用新型xx1224ZLxx23一种实用新型xx1231ZLxx24一种绞盘实用新型xx1224ZLxx25一种重载实用新型xx1224ZLxx26一种环链实用新型xx1203ZLxx27一种实用新型xx1104ZLxx5.2主要设备及仪器公司拥有一流的研发环境和研发设备，设备仪器100多台套，投入800多万元，公司主要设备仪器如下表2所示表2公司主要设备仪器一览表序号设备名称型号数量1马达测试台12液压牵引设备智能测试台CS8000-223阀块测试台24耐久测试台15洛氏硬度计HR-150A36弹簧拉力测试台TT-400037齿轮跳动检验仪DD300-8928静态试验设备400015000LB5139齿轮啮合仪210盐雾试验箱AC-90411液压泵站ZD-50N/M312频谱仪AT5010B313HM手动卧式测试台NK-50045.3产学研合作公司于浙江大学，浙江大学，南京大学建立长期的合作战略协议，该项目与研究所合作开发，坚持持续的投入研发和不断地科技创新，走可持续发展之路。 六、计划进度安排从xx年11月开始，预计2018年10月完成，共分五个阶段:时间工作内容xx年11月01日至xx年12月30日国内外查阅资料，市场调查，成立项目组，分工合作xx年1月01日至xx年4月30日两档双速绞盘结构系统关键技术研究开发完成，采用新型换档机构的绞盘关键技术研究完成。 xx年05月01日至xx年12月31日完成全部产品样图和设计文件，试制出样品进行中期检查，按时提交自查报告。 2018年01月01日至2018年07月31日完成工艺定型，工艺设备定型、进行批量试产，市场推广。 2018年08月01日至2018年10月31日申报专利，项目工作总结和技术总结，准备验收。 上述计划将根据具体的研究进展，随时调整相应的顺序。 七、科研经费预算本项目预计总投入250万元，其中企业自筹200万元，申请资助50万元，主要用于设备购置等（详见市级科技计划项目经费概算表）其中已完成投入50.2万元，占投资总额的20.08%。 具体情况如下表3所示表3已完成投资明细表单位万元项目计划投资已完成投入金额25050.2设备费6020材料费525.314测试化验加工费50.4燃料动力费20.3差旅费30.2会议费20合作协作研究与交流费80出版/文献/信息传播/知识产权事务费20.2劳务费9522专家咨询费51管理费60.5其他费用100.3 八、预期目标8.1主要技术指标 八、预期目标8.1主要技术指标项目主要技术指标如下序号技术指标低速档高速档1额定拉力（kN）100152额定线速度（m/min）6353最大流量（l/min）70704最大压力（Mpa）21215钢丝绳有效长度（60m）60608.2经济效益本项目预计在2018年10月31日完成，到项目达成批产时，预计实现销售收入700万元，利润140万元，税金30万元。 2019年预计可实现销售收入1500万元，利润300万元，税金65万元；2020年预计可实现销售收入2500万元，利润500万元，税金100万元，。 可见，本项目实施完成后，具有较好的经济效益。 见附表。 未来三年经济效益分析如下单位万元类别2018年2019年2020年小计销售收入700150025004700利润总额14030050094015税收30651001958.3社会效益本项目的成功开发，主要应用于军用车辆、装甲车、坦克车牵引和工业用途。 之前，这些车辆所配绞盘基本上依懒进口，价格高不用说，维修服务也不方便。 如今，我们的重载液压绞盘的研制成功，满足了国内各方面对重载绞盘的需求，可以替代进口，价格相比较进口而言要低得多，国内用户服务也方便。 基于这些优势，本项目绞盘的社会效益和经济效益不容忽视。 本项目的成功开发，产品开发一是将带动各个装备制造行业的发展，有利于进一步优化企业的产品结构，增强企业的竞争力；二是对全市的经济发展和社会稳定有着深远的现实的意义和作用，