电动葫芦设计 (1)

摘要电动葫芦简称电葫芦,是一种轻小型起重设备。应用领域：提升、牵移、装卸重物，如各种大中型砼、钢结构及机械设备的安装和移动，适用于建筑安装公司、厂矿的土木建筑工程及桥梁施工、电力、船舶、汽车制造、建筑、公路、桥梁、冶金、矿山、边坡隧道、井道治理防护等基础建设工程的机械设备。关键词：起重 机械 电动葫芦Abstract： Electric hoist is a kind of small lifting equipment .Application areas: promotion, led moving, loading and unloading heavy objects, such as various sized concrete, steel and mechanical equipment installation and mobile, for construction and installation companies, factories and mines in the civil construction and bridge construction, electricity, shipbuilding, automobile manufacturing , Buildings, roads, bridges, metallurgical, mining, slope tunnels, wells and other infrastructure construction management protection of mechanical equipment.Keywords：Lifting Mechanical Electric hoist 朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典详细内容目录0 引言电动葫芦是一种起重设备，安装于天车、龙门吊之上，具有体积小，自重轻，操作简单，使用方便等特点，广泛应用于土木建筑工程及桥梁施工、电力、船舶、汽车制造、建筑、公路、桥梁、冶金、矿山、边坡隧道、井道治理防护等领域，起到提升、牵移、装卸重物，的功能。电动葫芦主要由减速器、起升电机、运行电机、断火器、电缆滑线、卷筒装置、吊钩装置、联轴器、软缆电流引入器等部件构成，可分为环链电动葫芦、钢丝绳电动葫芦（防爆葫芦）、防腐电动葫芦、双卷筒电动葫芦、卷扬机、微型电动葫芦、群吊电动葫芦、多功能提升机等多种类型，是提高劳动效率，改善劳动条件的必备机械。图0 电动葫芦国产电动葫芦是从上世纪50年代以仿造形式开始生产与发展的。1949年7月上海通用机器厂最先试制成功仿德国DEMAG公司K型1.5t和3t一般用途钢丝绳电动葫芦，并投入小批量生产，但该厂于1954年转产汽轮机。从上世纪70年代末到80年代初，葫芦式起重机已进入到一个引进开发的新阶段。天津起重设备厂引进了德国STAHL公司的AS型全系列钢丝绳电动葫芦技术；南京起重机械厂、北京起重设备厂和山海关起重设备厂三家联合引进了德国DEMAG公司的环链葫芦技术；进入80年代中期，以南京起重机械厂为主联合设计开发了H型钢丝绳电动葫芦，重庆起重机厂为主联合设计开发了葫芦门式起重机系列产品。引进的AS型葫芦技术具有80年代世界先进水平，我国的第三代葫芦必将以AS型为代表。 LH型电动葫芦双梁起重机则是在70年代以武汉起重机厂为代表，自行开发设计的HC性电动葫芦作为起升机构的我国第一代电动葫芦双梁起重机。国外的电动葫芦发展相对先进，著名的品牌有日立、鬼头、象印、TOYO、法兰克、科美等。此外，国外的电动葫芦已经具有了一定程度的智能控制能力。电动葫芦部分部件上安装了传感器，比如力传感器，可以进行过载保护，再比如红外传感器，可以感知工人的位置，保护了工人的人身安全。在结构上，尤其是在减速装置上，也采取的新型机构，不仅结构紧凑，更降低了整体质量。联轴器采用摩擦片式离合器，也起到了过载保护作用。外观设计也比较新颖，时尚。1 方案设计1.1 设计参数本设计的原始设计参数如表1.1所示。表1.1 原始设计参数1.2 方案设计综合考虑后，确定的最终方案如下图所示。图1.1 方案原理图1-电动机2-联轴器3-二级斜齿圆柱齿轮减速器4-联轴器5-卷筒6-钢丝绳2 钢丝绳的选取（1）钢丝绳最大拉力Fmax根据设计要求，起重重量为1t，按照构造宜紧凑的原则,选用滑轮组倍率：a=2。k：安全系数；取1.2。（2）钢丝绳直径dC：选择系数；取C=0.089。（3）选取钢丝绳查表，选用钢丝绳的型号为：6x19+IWS，右向捻。图2.1 6x19+IWS钢丝绳3 卷筒的尺寸确定及强度验算（1）卷筒选取图3.1 卷筒结构（2）卷筒直径DD=d(e-1)=7.63(25-1)=183mm，取D=200mm。（3）卷筒上有螺旋槽部分长L0 Hmax：最大起升高度；Hmax=9m。A：滑轮组倍率；a=2。D0：钢丝绳中心算起的卷筒直径；。Z1：安全圈数；，取Z1=6。P：绳槽槽距；取P=12mm。（4）卷筒总长LdL1：无绳槽卷筒端部尺寸；L1=23mm。L2：固定钢绳所需长度；。（5）卷筒壁厚（6）单层卷绕卷筒压应力 故安全。A1：应力减小系数；取0.75。对于HT200,取=1000MPa。4 电动机的选择4.1 工作机所需功率 4.2 电动机至工作机的总效率 联轴器的效率：一对滚动轴承的效率：一对齿轮的效率：4.3 电动机所需的输出功率Pd4.4 确定电动机的额定功率Ped因为，所以取4.5电动机额定转速nw:主动轴转速;。V：因为起升速度为9m/min,所以V=18m/min。D:卷筒直径；200mm。展开式三级圆柱齿轮减速箱传动比，初取。 4.6 选定电动机表4.1 电动机参数电动机型号额定功率kw满载转速r/min额定电流A质量kgY132S-6鼠笼三相异步电动机39607.2665 总传动比的确定及各级传动比的分配5.1 理论总传动比nw:满载转速；960r/min。5.2 各级传动比的分配第一级齿轮的理论传动比，取。第二级齿轮的理论传动比，。6 各轴的转速、输入功率、转矩6.1 各轴的理论转速电机轴：轴：n1=960r/min轴：轴：6.2 各轴的输入功率电机轴：轴：轴：轴：6.3 各轴的理论转矩电机轴：轴：轴：轴：6.4 各轴运动和动力参数汇总表表6.1 各轴运动和动力参数汇总表(理论值)轴号理论转速（）输入功率（）理论转矩（）电机轴轴19602.8528.35轴2193.52.74135.23轴328.72.71901.767 齿轮传动方案及设计计算7.1 第一级齿轮的传动7.1.1 选精度等级、材料及齿数（1） 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮。（2） 电动葫芦为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（3） 材料选择小齿轮：40Cr，调质，HBS1=330接触疲劳强度极限：弯曲疲劳强度极限：大齿轮：40Cr，调质，HBS2=260接触疲劳强度极限：弯曲疲劳强度极限：（4） 选小齿轮齿数：Z1=25，大齿轮齿数：Z2=iZ1=4.9625=124。选取螺旋角。初选螺旋角=8。7.1.2 按齿面接触强度设计（1）确定公式内的各计算值公式：1） Kt：载荷系数；取1.6。2） ZH：区域系数；取2.47。3） 断面重合度：查得则4） 计算许用接触应力确定应力循环次数 小齿轮： 大齿轮：接触疲劳寿命系数 查得，KHN1=1.0；KHN2=1.14。计算许用接触应力 取失效概率为1%，安全系数S=1; 小齿轮： 大齿轮： ， 所以，。5） T1:小齿轮转矩；T1=28.35Nm=28350Nmm。6） ：齿宽系数；查得。7） ZE：材料弹性影响系数；查得Mpa1/2。8） u：传动比；u=3.93。（2）计算1） 试算小齿轮分度圆直径 2）计算圆周速度3）计算齿宽b及模数mntb/h=19.95/2.54=7.854）计算纵向重合度 5） 计算载荷系数公式： KA：使用系数；查得，根据电动机驱动，。 KV：动载系数；查得，KV=1.05。 ：齿间载荷分布系数；查得。 ：齿向载荷分布系数；查得。6） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7）计算模数mn7.1.3 按齿根弯曲强度设计（1） 确定计算参数公式：1） 计算载荷系数：齿向载荷分布系数；查得=1.15。2） 螺旋角影响系数根据纵向重合度，得0.97。3） 计算当量齿数小齿轮：大齿轮：4） 齿形系数查得，。5） 应力校正系数查得，1。6） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4。弯曲疲劳寿命系数：查得，。 7）计算大小齿轮的 并加以比较比较：，故取0.0088。（2） 设计计算 为同时满足两种强度的要求，取=1.5mm。则分度圆直径d1= mZ1=1.525=37.528.50Z2=124。7.1.4 几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为113mm。（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 （3）计算大小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度圆整后B1=30,B2=25。7.2 第二级齿轮的传动7.2.1 选精度等级、材料及齿数（1）为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮。（2）电动葫芦为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（3）材料选择小齿轮：40Cr，调质，HBS1=330接触疲劳强度极限：弯曲疲劳强度极限：大齿轮：40Cr，调质，HBS2=260接触疲劳强度极限：弯曲疲劳强度极限：（4）选小齿轮齿数：Z1=20，大齿轮齿数：Z2=iZ1=6.7560=135。（5）选取螺旋角。初选螺旋角=8。7.2.2 按齿面接触强度设计（1） 确定公式内的各计算值公式：1）Kt：载荷系数；取1.6。2）ZH：区域系数；取2.47。3）断面重合度：查得则4）计算许用接触应力确定应力循环次数小齿轮：大齿轮：接触疲劳寿命系数查得，KHN1=1；KHN2=1。计算许用接触应力取失效概率为1%，安全系数S=1;小齿轮：大齿轮：，所以，。5）T1:小齿轮转矩；T1=135.23Nm=13523Nmm。6）：齿宽系数；查得。7）ZE：材料弹性影响系数；查得Mpa1/2。8）u：传动比；u=6.75。（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径 2）计算圆周速度3）计算齿宽b及模数mntb/h=15.89/2.53=6.284）计算纵向重合度5）计算载荷系数公式： KA：使用系数；查得，根据电动机驱动，。 KV：动载系数；查得，KV=1.04。 ：齿间载荷分布系数；查得。 ：齿向载荷分布系数；查得。6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7）计算模数mn7.2.3 按齿根弯曲强度设计（1）确定计算参数公式：1）计算载荷系数：齿向载荷分布系数；查得=1.15。2）螺旋角影响系数根据纵向重合度，查得0.97。3）计算当量齿数小齿轮：大齿轮：4）齿形系数查得，。5）应力校正系数查得，。6）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4。弯曲疲劳寿命系数：查得，。 7）计算大小齿轮的 并加以比较比较：，故取0.0088。（2）设计计算 为同时满足两种强度的要求，取=1.5mm。分度圆直径d1=mZ1=1.520=3022.41。Z2=135。7.2.4 几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距圆整为118mm。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角（3）计算大小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度圆整后B1=40,B2=35。7.4 减速器齿轮参数汇总表表7.1 减速器齿轮参数汇总表第一级第二级齿轮1234(mm)1.51.520208314895248(mm)1131182512420135(mm)37.518630202.5(mm)40.518933205.5(mm)33.75182.2526.25198.75(mm)30254035旋向左旋右旋右旋左旋精度778 轴的设计和轴承选型8.1 第一轴的设计8.1.1 确定第一轴的最小直径选用材料：40Cr，调质处理。取A 0=105。由于需要考虑轴上的键槽放大5%-7%，d0 =16.00mm，定为20mm。8.1.2 第一轴的结构设计图8.1 第一轴的结构图 另外，此段轴需与联轴器连接，所取的轴径应与所选用的联轴器的轴孔直径相适应。由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移不大。其次为了能够使传送平稳，所以必须使传送装置具有缓冲，吸振的特性。选用弹性柱销联轴器。：工作情况系数；1.5故可选用HL1型弹性柱销联轴器。其公称扭矩为160N.m，许用转速7100r/min。8.1.3 第一轴轴承型号深沟球轴承主要承载径向力，同时也能承受部分轴向力，第一轴存在一个轴向力，但由于螺旋角较小，因此轴向力相对很小，选择的轴承型号为：6104。8.2 第二轴的设计8.2.1确定第二轴的最小直径低速轴选用材料：40Cr，调质处理。取A0=105。由于需要考虑轴上的键槽放大5%-7%，d0=26.93mm，取30mm。8.2.2第二轴的结构设计图8.3 第二轴的结构图8.1.3 第二轴轴承型号第二轴受到两个方向相反的轴向力，抵消了一部分。同样可以选择深沟球轴承，选择的轴承型号为：