钢丝绳电动葫芦提升系统设计

1、06届本科毕业论文论文题目：钢丝绳电动葫芦提升系统设计学生姓名：所在院系：机械与动力工程学院所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：完成时间：2010年6月2号摘要电动葫芦是起重设备的主要型号之一。它主要由减速器，运行机构，卷筒装置，吊钩装置，联轴器，限位器，锥形转子电动机等部分组成。本文根据设计任务书要求，主要对3t单钩移动电动葫芦的总体方案选择和确定，然后对传动系统进行设计。根据设计要求和目的，参考CD型电动葫芦首先对3t单钩移动电动葫芦进行工艺分析，选择合理机构及装配方案，然后对减速器和电动机进行外形设计，钢丝绳的选用及强度验算，卷筒的参数计算及验算，再计算齿轮的传动比，确定各个齿轮的

2、参数，进行强度计算,选择合理的轴承、键、轴套等各种零部件，画出总体装配图。最后对齿式弹性联轴器作了一些简明的阐述。关键词：电动葫芦，卷筒装置，吊钩Abstract Electric hoist is one of the main models of lifting equipment. It is mainly formed by the reducer, running organizations, drum installation, hook device, the coupling stopper, conical rotor motor and other components.

3、According to the design task demands, this book mainly Against to 3t mobile electric hoist single hook selection and determination of the overall program, and then design the transmission system.According to the requirements and objectives of the design, reference CD-type electric hoist on the first

4、 take the 3t mobile electric hoist with the single hook for the process analysis, select reasonable organization and assembly programs, then design the shape of the reducer and electric motor, selection of wire rope and strength checking, reel The parameter calculation and checking, and calculate th

5、e gear transmission ratio, to determine the parameters of each gear, the strength calculation, select a reasonable bearings, keys, bushings and other components, to draw general assembly drawing. Finally, the tire type flexible coupling made some brief elaboration.Key words: lifting equipment;Electr

6、ic hoist;Rope drum;Reducer 目录一、 绪论 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7二、 机构工作级别及钢丝绳的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 92.1机构利用等级- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

7、- - - - - - - - - - - 92.2机构载荷状态- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 92.3机构工作级别- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 92.4钢丝绳的选用- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

8、- - - - - - - - 9 2.4.1钢丝绳的特点及用途- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 2.4.2钢丝绳的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 2.4.3钢丝绳直径的计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 2.4.4钢丝绳的安装-

9、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 2.4.5钢丝绳的维护保养 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 2.4.6钢丝绳的失效分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 2.4.7钢丝绳用压绳板的设计- - - - - - - - - - -

10、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 2.4.8压绳板材料的选用与机构设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 2.4.9导绳器的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -16三、卷筒的设计与吊钩的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

11、- - - - - - - - -193.1卷筒的几何尺寸 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 193.2卷筒强度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -213.3卷筒支撑的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

12、- - - - - - - - 223.4套筒 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -223.5吊钩的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25四、起升电动机及联轴器的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

13、- - - - - - - - - - - -264.1计算电动机的功率 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 264.2确定电动机的转速 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 264.3联轴器的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

14、 - - - - - - - -27五、传动比及传动装置参数的计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29 5.1计算总传动比- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -29 5.2分配减速器的各级传动比- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29 5

15、.3传动装置的运动和动力参数- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29 5.3.1各轴转速- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -29 5.3.2各轴的输入功率- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -29 5.3.3各轴的转矩- - - - - - -

16、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -30六、齿轮参数设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 31 6.1第一级齿轮的参数设计计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 31 6.2第二级齿轮的参数设计计算 - - - - - - - - - - - - - -

17、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 35 6.3第三级齿轮的参数设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 38七、轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

18、 - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.1求轴的功率P，转速n和转矩T - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.2求作用在齿轮上的力- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.3初步确定轴的最小直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.4轴的结构设计- - - - - - - - - - - - -

19、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43 7.1.5轴的强度校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 44 7.1.6按弯扭合成应力校核轴的强度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -45 7.2轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

20、- - - - - - - - - - - - -46 7.2.1求轴的功率P，转速n和转矩T- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -46 7.2.2求作用在齿轮上的力- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 46 7.2.3初步确定轴的最小直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 47 7.2.4轴的结构设计- - - - - - - - - - - -

21、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 47 7.2.5轴的强度校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -49 7.2.6按弯扭合成应力校核轴的强度- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -50 7.3轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

22、- - - - - - - - - - - - - - 50 7.3.1求轴的功率P，转速n和转矩T- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -50 7.3.2求作用在齿轮上的力- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 50 7.3.3初步确定轴的最小直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -51 7.3.4轴的结构设计- - - - - - - - -

23、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -51 7.3.5轴的强度校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -52 7.3.6按弯扭合成应力校核轴的强度- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -54 7.1轴的设计计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

24、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 54 7.4.1求轴的功率P，转速n和转矩T- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 54 7.4.2求作用在齿轮上的力- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 54 7.4.3初步确定轴的最小直径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -55 7.4.4轴的结构设计- - - - - -

25、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -55 7.4.5轴的强度校核- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -56 7.4.6按弯扭合成应力校核轴的强度- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -57 7.5密封与润滑- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

26、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -58 7.5.1密封- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -58 7.5.2润滑- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -58八、小结- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

27、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -59 致谢- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -60参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

28、- - 61 一、绪论以电动葫芦作为起升机构的起重机统称为葫芦式起重机。这种起重机的核心是电动葫芦，并多为钢丝绳电动葫芦和环链式电动葫芦，以往电动葫芦除了作为单轨架空悬挂轨道起重运输设备用之外，多用来与电动单梁起重机和电动单梁悬挂起重机配套，用于车间，仓库等场所，随着电动葫芦性能参数的扩展，从80年代开始，这种葫芦式起重机已不再局限于作为轻小起重设备，大起重量的电动葫芦桥式起重机有代替起重量100t以下的轻，中工作级别的普通桥式起重机的趋势，因为这种起重机自重轻，建筑高度低。随着电动葫芦结构形式的更新，特别是电动葫芦运行小车出现了多种形式的支撑和悬挂方式，大大促进了葫芦式起重机的品种类型的增多

29、与应用范围的扩大，80 年代在国外，特别是德国，芬兰，日本，英国，法国及保加利亚等国家的厂家，不禁相继研制生产出性能新进的电动单梁，悬挂和电动葫芦桥式起重机，还派生出先进适用的葫芦门式起重机，葫芦式抓斗起重机，葫芦吊钩抓斗两用起重机，葫芦吊钩抓斗电磁三用起重机，葫芦式旋臂起重机葫芦式壁行起重机，葫芦桥式堆垛起重机及立体仓库用葫芦式巷道堆垛起重机。葫芦式起重机品种，类型，规格的不断扩展及在起重运输设备中所占比例的增加，将使各种类型的葫芦式起重机形成一种独立而重的起重运输设备体系。钢丝绳电动葫芦作为一种轻小型的起重设备，广泛用于国名经济的各个领域，而国内钢丝绳电动葫芦近几年的发展却十分缓慢。上世纪

30、60年代到70年代初，我国从前苏联引进TV型钢丝绳电动葫芦，70年代初我国自行设计了CD1型钢丝绳电动葫芦取代TV型钢丝绳电动葫芦，至目前为止CD1型电动葫芦在国内生产制造，使用已达30多年历史，期间，曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术，但均未获得广泛的推广应用。电动葫芦主要分为：微型电动葫芦，HHXG型环链电动葫芦，HC型电动葫芦，DHP型环链电动葫芦，CD1、MD1型钢丝绳电动葫芦等。钢丝绳电动葫芦技术水平在国内发展迟缓，其原因是多方面的：(1)国内钢丝绳电动葫芦企业生产、制造水平及配套的机械、电气及标准件技术基础较低； (2)近20年来，国内经济体制由计划经济转向市场经济，许多国营企

31、业在转制初期不可能将大量的资金投入到产品开发上；(3)CDl型钢丝绳电动葫芦目前仍有一定的市场占有率。 近年来，国外的钢丝绳电动葫芦技术水平发展很快。随着我国加入WTO，外资企业纷纷打进中国市场，国外钢丝绳电动葫芦对国内产品的冲击将越来越大。国内低价、低档次的产品，已不再有广泛的市场，用户对产品的性价比越来越重视。所以，国内钢丝绳电动葫芦如不很快地适应国内、国际市场的要求进行产品更新换代，将很快被淘汰。CDl型钢丝绳电动葫芦能在国内市场使用近30多年，有其成功的方面，但是在其使用过程中也暴露了一些亟待改进的不足。钢丝绳电动葫芦是我国电动葫芦行业的主导产品，目前生产批量之大品种规格之多是其他形式

32、的电动葫芦还无法替代的产品，近年来，国内钢丝绳电动葫芦发展也较快，不断有新的品种规格问世，以适应市场发展的需求，多功能钢丝绳电动葫芦相对于常规的钢丝绳电动葫芦而言，功能上有多种特殊要求，例如：（1）超高起升高度，超大起重量。（2）双速起升，双速运行，快慢速速比有1：3，1：4，1：10之分。（3）起升机构具有双制动系统。（4）安全闸装置。（5）超，欠载保护装置（6）超速保护装置。（7）双限位装置（8）高度数显装置（9）电动小车锚定装置。（10）遥控操纵与手控操纵并用。二、 机构工作级别及钢丝绳的选择机构工作级别按机构的利用等级和载荷状态选择，本设计的基本参数为：提升高度：6m，提升速度：8m/

33、min,提升重量：3t。2.1机构利用等级 机构利用等级按机构总设计寿命分为十级，总设计寿命规定为机构假定约使用年数内处于运转的总小时数，它仅作为零件的设计基础，而不能视为保用期，电动葫芦一般处于清闲的使用状态，根据GB/T3811-1983,机构利用等级如下：机构利用等级 T4，总设计寿命/h 32002.2机构载荷状态 载荷状态是表明机构承受最大载荷及载荷变化程度，电动葫芦一般在低于额定载荷的状态下工作，并且也不经常的使用，根据GB/T3811-1983,由于电动葫芦经常工作在中等载荷，较少承受最大的载荷，所以机构载荷状态选为L2-中。2.3机构工作级别 根据机构利用等级和机构载荷状态，依

34、据GB/T3811-1983，机构的工作级别选为M32.4钢丝绳的选用 钢丝绳是起重设备不可缺少的关键件，也是易损件，正确选择及合理使用，按要求进行维护、保养。可提高钢丝绳的使用寿命，避免事故发生。2.4.1钢丝绳的特点及用途 钢丝绳的特点是强度高，弹性大，能承受冲击载荷；挠性好，便于缠绕，使用灵活；在高速运行时运转平稳，无噪音；耐磨损，耐疲劳；钢丝绳破断前有断丝预兆，使用过程中不会立即折断，容易事先检查和预防，钢丝绳可广泛用于各种起重设备和机械传动机构，成为起重机械的组成部分，又可以单独用作起重索具，缆风拉绳，穿绕滑轮组和构件绑扎等。钢丝绳的使用和定期检查，运输，保管十分的重要。2.4.2钢

35、丝绳的选择钢丝绳是起重机械及起重运输、吊装捆绑作业不可缺少的主要零部件，被广泛的应用作为起升绳、变幅绳、牵引绳、吊装绳等不论作为哪一种用途的钢丝绳，如果选用类型不当，使用方法不合理，缺乏安全检查，又不重视保养，更为重要的是已达报废还继续使用，都有可能发生因钢丝绳的损伤或破断而产生的重大事故。2.4.3钢丝绳直径的计算钢丝绳直径可由钢丝绳最大工作静压力按式d=c确定式中d-钢丝绳最小直径 mmc-选择系数 mm/Ns-钢丝绳最大工作静压力钢丝绳最大静压力：在起升机构中，钢丝绳最大工作静拉力是由起升载荷考虑滑轮组效率和承载分支最后确定，起升载荷是指起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最大有效物品

36、，取物装置（下滑轮组，吊钩，吊梁，抓斗，容器，起重机磁铁等），悬挂挠性件及其他在升降中的设备质量。起升高度小于50m的起升钢丝绳的重量可以不计。3t电动葫芦的起升载荷可以只考虑起升的最大有效物品，其他的忽略不计，所以S=（3t1000kg/t9.8N/kg）/2=14700N选择系数c选择系数c的取值与机构的工作级别有关，依据GB/T38111983,选取c=0.093.由钢丝绳最大静拉力s和选择系数c得：d=0.093=11.276mm11mm根据GB/T89181996.钢丝绳规格选择62.4.4钢丝绳的安装 （1）解卷。当从卷轴和钢丝绳卷上抽出钢丝绳时，应将绳盘置放在专用的支架上，也可用

37、铁管穿入盘孔，两端套上绳索，将绳盘吊起，缓缓转动，并应采取措施防止钢丝绳打环，扭结，弯折或粘上杂物，如图： 图2-1解卷方法 (2)截断。熔断：采用熔断机熔断，不损坏钢丝绳，端部不松散，便于安全操作，这是理想的断绳 切断：钢丝绳在切断前，应在切断两端各相距10mm20mm处用铁丝扎紧，捆扎长度为绳径14倍，再用切割工具切断，以防切断处引起钢丝绳松散。 （3）卷绕。钢丝绳在卷筒上的缠绕方向与钢丝绳的捻向及出绳方向有关，见下图。右捻上出绳出绳从左到右排列（下图a），左捻上出绳从右到左排列（下图b）右捻下出绳从右到左排列（下图c），左捻下出绳从左到右排列（下图d），并应排列整齐，避免出现偏绕或挤压现

38、象，错误卷绕会造成乱绳，松股和打环。 图2-2钢丝绳的缠绕方向 （4）绳槽、卷筒。滑轮上的槽型应符合有关规定，滑轮绳槽底部半径尺寸=（0.53-0.6）d。滑轮绳槽底部半径过大，过小都将影响钢丝与滑轮绳槽底部的接触面积，使之过度磨损，而降低钢丝绳和滑轮的使用寿命，也会影响传动效率。如下图所示，绳与滑轮槽的接触角a130，图b绳径过大，图c绳径过小，图d为与槽径像匹配的绳径。 图2-3绳槽 （5）钢丝绳允许偏角。钢丝绳绕进或绕出卷筒，滑轮槽时偏斜的最大角度(即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面之间的角度)推荐不大于5，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，对于光卷筒和

39、多层缠绕卷筒，钢丝绳偏离与卷筒轴垂直的平面的角度推荐不大于2（6）钢丝绳走向。钢丝绳走向反复弯曲易造成疲劳，产生断丝（见下图），因此安装时应尽量避免反复弯折。 图2-4钢丝绳走向2.4.5钢丝绳的维护保养 钢丝绳的维护保养应根据用途，工作环境和钢丝绳的种类而定，在可能的情况下对钢丝绳应进行适时的清洗并涂以润滑油或润滑脂，特别是那些绕过滑轮时经受弯曲的部位，机械在腐蚀性环境中工作以及在某些由于与工作有关的原因而不能润滑的情况下运转时更应如此，涂刷的润滑油，润滑脂品种应与钢丝绳厂使用的相适应。检验 日常观察。每个工作日都要经常对钢丝绳的任何可见部分进行观察，以便发现损坏与变形的情况，特别应留心钢丝

40、绳的固定部位，当检查发现有断丝，磨损，腐蚀和变形等缺陷时，应按GB/T 5972起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范的规定判定。 定期检查。定期检查周期应考虑以下各点：1、国家的法规要求；2机械的类型和工作环境；3机械的工作级别；4前几次检验的结果及出现缺陷的情况；5钢丝绳已经使用的时间。 一般起重用钢丝绳应保证每周至少检查一次。 在所有情况下，每当发生任一事故后或钢丝绳经拆卸后重新安装投入使用前均应进行一次检验。 检验部位。1、一般部位：对钢丝绳应做全长检查，但要特别留心下列部位：钢丝绳运动和固定的始末端部位；通过滑轮组或绕过滑轮的绳段，在机构进行重复工作的情况下，应特别注意机构吊载期间绕过滑轮的任何部位；位于平衡滑轮的绳段；由于外部因素可能引起磨损的绳段；腐蚀及疲劳的内部检验。2、绳端部位。应对从固结端引出的那段钢丝绳进行检验，因为这个部位发生