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电动
卷扬机
设计
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电动卷扬机的设计,电动,卷扬机,设计
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摘要卷扬机在社会的生产建设中越来越重要，它主要是在一些修建，钻井，起重以及运输行业进行重物的起升下降或者是拖拉，有较为广泛的应用。在当前社会，我国重工业飞速发展，卷扬机的出现减轻了我们的工作负担，现国家各项工程项目的建设，还有一些新农村建设都离不开卷扬机，市场需求也越来越多，为了满足当前社会建设的产品需要，决定设计一批具有高效益，安全系数更为稳定的电动卷扬机。本次的设计在国内当前的基础上进行了一些机构的改动和设计，在便利高效的同时还可以实现重物的起升下降。电动卷扬机是通过通电或断电以实现卷扬机的工作或制动。物料的提升或下降由电动机的正反转来实现，操作简单方便。通过对国内卷扬机发展现状的分析，设计电动卷扬机并进行工作参数的设计。本设计中原动机为电动机,设计采用的是YZ系列冶金起重专用三项异步电机，其型号：YZ160L8，额定电压为380V，额定功率为7.5KW，转速为750转/分，效率为82.4%。传动方案采用了两级圆柱齿轮传动,电动机轴到减速器高速轴由齿轮链接盘连接，卷筒与低速轴的连接为带齿轮接盘的结构型式，通过减速器与卷筒连接，带动卷筒实现重物的起升和下降。这次设计的执行部分内容主要包括提升机构，起重吊钩的设计，钢丝绳的使用校核以及卷筒结构尺寸以及壁厚的设计分析。本次设计的起升机构采用了双联滑轮组，在省力的同时，保证了起升装置的平稳运行；通过计算，本次设计钢丝绳的规格型号为：18*7，多层股不旋转钢丝绳吊钩采用旋转形式的单钩，旋转形式便于重物的灵活旋转起吊；在卷筒的设计上，出于安全考虑，卷筒表面采用深槽设计，防止脱槽情况的发生，而卷筒的设计类型，参考当前国内常用结构，减速器输出轴与卷筒相连接，卷筒转动缠绕或释放钢丝绳实现将重物起升或下降。关键词：电动卷扬机；二级圆柱齿轮减速器； 目录1. 前言.22.技术任务书.32.1主要参数.32.2主要要求.42.3主要内容.43. 设计计算说明书.4 3.1 总体方案设计.4 3.2 电动机的选择.63.3 传动部分的设计.7 3.3.1 齿轮传动的设计.14 3.3.2 轴的参数设计.15 3.3.3 轴承的设计.153.3.4 离合器、联轴器的选择.183.4 执行部分的设计.20 3.4.1 起升机构的设计.20 3.4.2 起重吊钩的选择和设计.22 3.4.3 钢丝绳的筛选.23 3.4.4 卷筒结构以及尺寸设计.25 3.4.5 卷筒壁厚设计.293.5 机架小车行走机构的设计.334.标准化审查报告.345.使用说明书.36 结论.37 参考文献.38一、前 言随着社会的发展，机械将会越来越取代人力，这也是机械行业飞速发展的后果，在机械的发展历史中，新机械的发明也会给社会带来日新月异的变化。但是，那些很久以前就被利用生产并一直延续到当前的机械设备，其有突出的作用。其中，卷扬机就是一例，它的出现让一些建筑行业飞速发展。卷扬机也被人们称作是绞车，在进行垂直机械的运输上，其有突出的作用发挥。在系统工作上，通过井架、桅杆、滑轮组的配合，可以出色进行物料的提升和安装。在应用上，卷扬机有简单的结构布局，有灵活的搬运安装表现，有相对容易的操作，而且后续维修保养容易，有较低的使用成本，且可以出色实现环境的适应，所以在应用上有出色的价值和意义。在目前的水利、起重以及建筑等多个领域，其有出色的应用。本文在设计分析上，是立足传统卷扬机展开观点的分析和阐释。结合现状以及未来趋势，做出相应的评价研究。在系统的具体设计上，卷扬机的作用主要是满足当前大型机械设备垂直运输需求。通过不同零部件的搭载和配合，确保物料得以出色的提升，科学进行设备的安装。其在应用上有简单的结构布局，而且使用十分方便，制造的成本也不高，且具备安全性比较高等优点。在具体的应用上，对于卷扬机而言，其核心功能之一就是进行重物的提升。所以在进行具体设计上，结合重物提升要求完成卷扬机机构的具体设计。随着技术的升级和发展，也有不少设备实现对传统卷扬机功能的取代，比如塔吊等，但是在应用上，考虑到塔吊一般有较高的使用成本，所以通常是在很多大型工程里才进行这种设备的引入。而且塔吊在使用上，不具备出色的灵活性。汽车吊在使用上虽然有出色的灵活性，但是由于其有较高的使用成本，所以在应用上，也不及卷扬机使用出色。当前在很多工程领域，卷扬机有出色的额应用表现，其不仅在工程以及设备安装等方面有较为出色的应用意义，而且在很多农业、军事等领域也有出色的应用。电工卷扬机的具体的发展趋势是：1. 大型化 随着基础工业的不断发展，目前在很多设备以及机械研发上，整体化成为必然的趋势。所以在这种情况下，也促使卷扬机在研发上开始呈现出整体化、一体化的发展趋势。当前来说，俄罗斯以及日本、美国等国家也都有较大型的卷扬机研发。 2.搭载先进技术为有效确保在卷扬机的研发上，能够出色达成自动化控制目的，确保遥控容易，国外在设备研发上，十分重视先进技术的引入，同时将电气连锁装置也引入到卷扬机的研发过程中，确保设备在研发以及运行上有较为出色的可靠保障。 3. 手提式卷扬机出现 为确保能够通过卷扬机的引入进一步释放人工，实现较为出色的机械化运作，国内也进行了一些小型卷扬机的研发，这些设备仅需12V电源就能够轻松工作，单台设备的质量较轻，一般是7.715.4 kg，可以实现3336-13344 N的垃圾。 4. 无动力源装置卷扬机出现 目前，欧美一些国家也十分重视不带重力卷扬机的研发的，这些卷扬机在研发上有简单的结构布局，在设计上，往往仅需要一个卷筒以及一个变速箱就可以满足系统工作要求。二、设计任务书2.1 本设计电动卷扬机设计的主要参数有：额定起升重量： 5吨最大起升高度： 60米起升速度： 30米/分卷扬机的作用：负责进行5吨桥式吊车的起升操作工作条件：过程中会有频繁的启动表现，而且会有较高的粉尘量。2.2 设计的主要要求：本文在设计卷扬机的过程中，采取的是有轨运行；对于电动机轴而言，在进行连接上，其采取的是齿轮链接盘；在设计制动器的过程中，一般采取常闭起升机构；在设计制动力矩上，也要确保和相应的参数标准保持一致。2.3 设计的主要内容：1、电动卷扬机的原动部分；2、电动卷扬机的传动装置；3、电动卷扬机的起升机构；4、电动卷卷扬机的卷筒设计；5、电动卷扬机制动器的选择。三、设计计算说明书3.1 总体方案设计在进行系统的设计上，考虑到操作方式差异，为此在进行电动卷扬机的设计上，也存在较为突出的额结构差异。在进行具体类别划分上，主要是电动以及溜放型两种不同类别的卷扬机。 3.1.1 电动卷扬机 对于这种卷扬机而言，其要想工作，必须有电源的接入。此类卷扬机是基于电动机正反转实现对物料提升或是下降的针对性控制，在进行系统工作上，其有非常简单的操作。在进行具体的设计上，在卷扬机筛选上主要是电磁制动不同传动类别的电动机，具体介绍如下： 带有电磁铁制动器卷扬机：1. 图2-1所展示的为一台圆柱齿轮减速器快速卷扬机。图2-1 圆柱齿轮减速器快速卷扬机简图1电动机 2联轴器 3制动器 4减速器5联轴器 6卷筒 7底座 8支架2. 蜗杆减速器慢速卷扬机。3. 圆柱齿轮减速器半开式齿轮传动的卷扬机，在下图图2-2里做出了对应的展示和分析。 图2-2 圆柱齿轮减速器半开式齿轮传功的卷场机简图 1电动机 2联轴器 3制动器4减速器 5开式齿轮传动6卷筒 4. 蜗杆减速器半开式齿轮传动完成设计的卷扬机。在进行卷扬机的研发上，若是有较大的起重重量，为了确保卷筒上会有整齐的钢丝排列，为此在进行系统的设计上，通常要同步设计绳器。结合设计标准，要求若是所设计的卷扬机，钢丝绳对应的拉力必须超过120 kN，必须要有排绳器的相应安装。3.1.2 溜放型卷扬机若是运用此类卷扬机进行重物提升或是下降操作，一般是基于重物的重力作用带动卷筒反转，基于此实现对重物提取操作。在过程中，电动机以及卷筒之间会有运动的分离以及联接等情况。所以在系统规划上，常用的是离台器或差动轮系。在使用过程中，考虑到电动机和卷筒可分可合，所以可以适当进行卷筒数量的增长，不同卷筒则可以同步实现其自身运动的实现。在进行设计上，一般被设定是不同的方式，诸如单卷筒、双卷筒和多卷筒等。这类卷扬机主要适用于中小型重物的提升和下降操纵，且灵活性较差，不便调节起升重物的位置，并精准降落，而本次的设计为5吨的重型工业机器，有较大的灵活性，因此此类卷扬机并不适用。综上，在本次设计中，由于电动卷扬机的工作条件较为特殊，周边可能会有大量的粉尘，为了防止外界杂物的侵入，并保持润滑性能的持久性，故放弃采用圆柱齿轮减速器半开式齿轮传动和蜗杆减速器半开式齿轮传动的卷扬机。在本次的工作中，会有频繁启动的现象，而且长时间处于高强度的运作状态，根据齿轮传动平稳，传动速度和传动功率大，而蜗杆传动效率较低，不宜在大功率下长期工作，为了减少机械磨损，保证卷扬机的长期使用，最终决定采用圆柱齿轮减速器快速卷扬机的方案。3.2 电动机的选择在进行电动机筛选上，对于额定功率界定，要求确保经济、实用。本文设计的是5吨桥式吊车卷扬机，其不需要连续工作，但是有频繁的制动以及起动操作，所以在进行电动机筛选上，要考虑到设备特点。综合分析，系统综合评估，最终选择三相交流异步电动机，在工作制界定上，有重复以及短时两种工作制、以供选择，所以在筛选上，最佳选择是YZR、YZ系列电动机。在电动机工作实现上，采取断时工作制，所以忽略发热因素导致影响，无需展开相应计算。 对于机构运转的静功率计算，对应公式是： 、对应表述的是额定起升载荷，吊具自重，、是起升速度、机构总效率。取值空间一般是0.85-0.9。 为此，6.311 kW电动机功率 =0.8， 0.86.309=5.048则选用：YZ系列冶金起重专用三项异步电机，型号：YZ160L8，额定电压：380V,额定功率：7.5KW转速：750转/分效率：82.4%基准工作制为40%3.3传动部分的设计3.3.1 齿轮传动设计1.卷扬机总传动比计算初定总传动比通过计算获取： 、为总传动比、电动机的额定以及卷筒对应转速。 所以i=12.4752. 减速器的计算 =1，为此i=12.475。本文系统在设计上，使用的是二级圆柱齿轮减速器。3. 分配减速器各级传动比=1.4，是低速级传动传动比。 =1.4 =4.06 =3.134. 计算传动装置运动及动力参数式中：=0.99（齿形联轴器）=0.98（滚子轴承）=0.97（齿轮精度为8级）=0.99（齿形联轴器）为此=0.99=0.88卷筒轴所得到的功率为0.88=0.887.5=6.61 kW6.311 kW综合分析，参数设定满足标准。(1) 计算各轴转速轴 r/min 轴 r/min 轴 r/min 卷筒轴 r/min (2) 计算各轴功率轴 kW 轴 kW 轴 kW 卷筒轴 kW (3) 计算各轴转矩电动机轴输出转矩为： N.m轴 N.m 轴 N.m 轴 N.m 卷筒轴 N.m 将计算数值列表如下表3-1：轴号功率P（KW）转矩T(N.m)转速传动比i效率电机轴7.5101.670510.99轴7.425100.67057.040.97轴7.1673.1100.145.030.97轴6.73128.519.910.99卷筒轴6.633122.519.9表3-1 传动装置的运动及动力参数表3-1 传动装置的运动及动力参数5.圆柱齿轮传动计算齿轮隶属一般零件，无其它要求，选择标准上有最低成本，实用。小齿轮 45钢，调质，齿面硬度217255 HBS大齿轮 45钢，正火，齿面硬度169217 HBS1. 许用接触应力查通过资料查阅，对应小、大齿轮的接触疲劳极限应该是：小齿轮 （217255HBS） =580 MPa大齿轮 （169217HBS） =540 MPa循环次数： N1=60njLn=1.76 N2 =2.5 基于资料查阅可知， ZN1=1.0 ZN2=1.08 SH=1.1齿面接触应力计算方式是：=526.5 Mpa =529.1Mpa 然后可以取=526.5 MPa2. 计算许用弯曲应力小、大齿轮对应弯曲疲劳极限如下所示：小齿轮（217255HBS）对应的疲劳极限为： =440 MPa大齿轮（169217HBS）对应的疲劳极限为： =420 MPa还有，YN1= YN2=1 SF=1.4齿轮弯曲应力对应的计算方式是： = =314.3 Mpa =300 Mpa 齿轮参数设计1. 第一级传动（1）初选参数小齿轮齿数=28大齿轮齿数=284.06=115螺旋角（2）按接触强度结算 所以 载荷系数K=1.2 弹性系数=189.8 =2.459 =0.781 螺旋角系数=0.992 取=1 所以 =60 mm（3）主要尺寸计算 mm 取整数 mm中心距 mm 取整数 mm计算实际螺旋角： = 螺旋角没有较为显著的改变，所以不用进行、修正。分度圆直径d =57.57 mm =236.43 mm 齿顶圆直径da mm mm 齿根圆直径 mm mm 齿宽b mm =+ 5=65mm 通过分析，本文设计系统齿根弯曲强度和标准符合。再决定大齿轮和小齿轮的精度等级还有侧隙为：小齿轮：8GJ大齿轮：8FH计算结果见下表3-2： 表3-2 一级传动两个齿轮的基本参数及主要尺寸 项目小齿轮大齿轮材料及热处理45钢调质45钢正火基本参数齿数28115法面模数（mm）2螺旋角及方向左右法面齿顶高系数11法面齿隙系数0.250.25主要尺寸中心距147齿宽6560分度圆直径57.57236.43齿顶圆直径61.57240.43齿根圆直径52.57231.452. 第二级传动（1）初选参数小齿轮齿数=30大齿轮齿数=螺旋角（2）按接触强度结算 查教材 载荷系数K=1.2 弹性系数=189.8 =2.459 =0.781 螺旋角系数=0.992 取=1 所以 =94.46 mm 取整=95mm（3）主要尺寸计算 mm 取整数（mm） mm 取整数 mm计算实际螺旋角：= 螺旋角没有较为显著的改变，所以不用进行、修正。分度圆直径d=92.23 mm =279.77 mm 齿顶圆直径da mm mm 齿根圆直径 mm mm 齿宽b mm mm 通过综合分析，齿根能够和弯曲强度标准保持一致。再决定大齿轮和小齿轮的精度等级还有侧隙为：小齿轮：8GJ大齿轮：8FH计算结果见下表3-3：表3-3 二级传动的两个齿轮的基本参数及主要尺寸项目小齿轮大齿轮材料及热处理45钢调质45钢正火基本参数齿数3091法面模数（mm）3螺旋角及方向法面齿顶高系数11法面齿隙系数0.250.25主要尺寸中心距186齿宽10095分度圆直径92.23279.77齿顶圆直径98.23285.77齿根圆直径84.73272.273.3.2 轴的参数设计 起重机减速器齿轮是一般零件，所以其没有特殊的筛选要求。在进行材料筛选上，本文使用的是45钢，经过简单的粗加工处理即可用来进行零件制备。完成调质处理后，材料对应可以实现的硬度是217255HBS。所以可得 1. 在轴直径计算上基于扭转强度完成轴的最小直径公式为： (3-66)其中系数A=118107轴 =25.8723.45 mm (3-67a)轴 =48.844.3 mm (3-67b)轴 =82.174.4 mm (3-67c)由于第一级别传动没有太大的小齿轮直径。在设计上，如果键以及轴之间没有出色的连接齿轮强度支持，一般在进行设计上，要求轴应该是一个齿轮轴，其对应的轴头会进行对应联轴器的搭载，所以在轴直径的设计上，要有5%的比例增加。基于数据分析和估计，那么对于轴直径设定，设定其是30mm。在进行具体的安装实现上，要求在28mm轴径上进行针对性安装。结合结构完成其余相应尺寸标准的设定。轴设定是80 mm的轴径。的在进行安装上，对应安装位置轴承设定轴径应该是80 mm，另一侧对应的长度是75 mm，按照结构完成其余尺寸的设定。在其它元件的参数设定上，可以结合相应标准实现。为此在本文设计的减速器上，其尺寸应该是975349589。3.3.4轴承的设计校核1. 高速轴轴承计算由之前的计算综合考虑，采取7207AC角接触球轴承，内径d=35mm，外径D=72mm，宽度B=17mm。轴承基本额定动载荷Cr=29kN，额定静载荷C0r=19.2kN，轴承采用正装。要求寿命为Lh=28800h。当Fa/Fr0.68时，Pr=Fr当Fa/F_r0.68，Pr=1Fr+0.87Fa可以计算得到合成支反力：=657.45N =447.07N由前面计算可知轴向力=601.2N 由计算可知，轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”。查表得X1=0.41，Y1=0.87，X2=1，Y2=0查表可知ft=1，fp=1.5选择两个轴承当量动载荷稍微大一点的带入公式则得出轴承的工作寿命满足要求。2.中间轴轴承计算由之前的计算综合考虑，选用7309AC角接触球轴承，内径d=45mm，外径D=100mm，宽度B=25mm。轴承基本额定动载荷Cr=47.5kN，额定静载荷C0r=37.2kN，轴承采用正装。要求寿命为Lh=28800h。当Fa/Fr0.68时，Pr=Fr当Fa/F_r0.68，Pr=0.41Fr+0.87Fa可以计算得到合成支反力： 由前面计算可知轴向力=805.96N由计算可知，轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”。查表得X1=1，Y1=0，X2=0.41，Y2=0.87查表可知ft=1，fp=1.5选择两个轴承当量动载荷稍微大一点的带入公式。则得出轴承的工作寿命满足要求。3.低速轴轴承计算由之前的计算综合考虑，选用7213AC角接触球轴承，内径d=65mm，外径D=120mm，宽度B=23mm。轴承基本额定动载荷Cr=66.5kN，额定静载荷C0r=52.5kN，轴承采用正装。要求寿命为Lh=28800h。当Fa/Fr0.68时，Pr=Fr当Fa/F_r0.68，Pr=1Fr+0.87Fa可以计算得到合成支反力：由前面计算可知轴向力=1364.71N查表得X1=0.41，Y1=0.87，X2=1，Y2=0查表可知ft=1，fp=1.5选择两个轴承当量动载荷稍微大一点的带入公式则得出轴承的工作寿命满足要求。3.3.4 离合器、联轴器的选择1.高速轴上联轴器（1）计算载荷由表查得载荷系数K=2.3计算转矩Tc=KT=2.372.66=167.12Nm（2）选择联轴器的型号轴延出去的一端安装的联轴器可以暂定LX3弹性柱销联轴器（GB/T5014-2017），其公称转矩Tn=1250Nm，许用转速n=4700r/min，属于Y型的轴孔，主动端孔直径d=42mm，轴孔长度L=112mm。从动端孔直径d=25mm，轴孔长度L=112mm。Tc=167.12Nm1250Nmn=970r/min4700r/min2.低速轴上联轴器（1）计算载荷由表17.7查得载荷系数K=2.3计算转矩Tc=KT=2.3852.03=1959.67Nm（2）选择联轴器的型号轴延出去的一端安装的联轴器可以暂定LX4弹性柱销联轴器（GB/T5014-2017），其公称转矩Tn=2500Nm，许用转速n=3870r/min，也属于Y型轴孔，主动端孔直径d=55mm，轴孔长度L=112mm。从动端孔直径d=55mm，轴孔长度L=112mm。Tc=1959.67Nm2500Nmn=76.33r/min3870r/min3. 离合器类别及筛选 离合器在工作的过程中可将传动机构随时隔开或连接。对离合器的规定有连接稳定，分离要快速。离合器的种类很多，其中可以分为嵌合式与摩擦式离合器这两种。本次设计的承载重物有五吨，而摩擦式离合器主要通过主动盘以及从动盘的摩擦力矩来传递转矩，这样成功制动，故需要很大的摩擦力以保证重物的安全起升和下降，考虑到安全因素，以及离合器的寿命使用，本次设计采用嵌合式离合器。一般情况下，嵌合式离合器的转矩通常不会很大。材料常用低碳钢表面渗碳，硬度为56 62 HRC；或采用中碳钢表面淬火，硬度为 48 54 HRC；不重要的和静止状态接合的离合器，也允许用 HT200 制造。3.4 执行部分的设计 3.4.1 起升机构的设计1.起升机构典型传动型式在卷扬机的设计上，可以采取双联滑轮组设计，通过这种设计确保卷筒在两侧支撑上会有稳定的受力。而且确保在工作时重物不会左右晃动。本文在设计在过程中，系统引入的是双联滑轮组，具体结构布局在图2-5里做出了对应的展示和分析。 图 2-5 双联滑轮组 1、动滑轮 2、定滑轮 3、卷筒在起重设计上，若是其重量较大，则相应要设定较大的倍率。在进行起重过程中，也不会有较粗钢丝绳使用。在设计上，若是滑轮组的倍率较大，那么此时会导致起升速度也会下降，基于此致使不会有太高的起重量。在这种情况下，就会让起升结构有更为出色的通用效果。也就是起升过程中会有不同的起升重量。这也是在进行机构设计上，常用的方式。3.4.2 钢丝绳的筛选卷扬机在工作实现上，对于重物的升降以及牵引主要是借助钢丝绳实现。所以在工作时，一般其钢丝绳会有较为复杂的应力成熟。由于外界会有相对敏感的影响要素存在，所以若是钢丝绳失效，则必然会有较为严重的后果出现。为此要重视钢丝绳的合理筛选。3.4.2.1 钢丝绳的种类和构造钢丝绳的种类繁多，其中，按照材质分类，可以分为碳素钢钢丝绳和不锈钢钢丝绳，前者主要是由优质碳素结构钢钢丝为原料捻制而成；后者主要以不锈钢钢丝为原料制造而成。卷扬机是一种起重设备，不同由于小型吊机，它吨位比较大它使用的钢丝绳和普通小型电动葫芦的钢丝绳不同，需要一些承重力强的绳体，对于本文设计的卷扬机来说，在进行钢丝绳的筛选上，选择不锈钢钢丝绳，不锈钢钢丝绳具有耐高温、抗疲劳性能很好、使用寿命长、经久耐用等特点，故本次设计决定使用不锈钢钢丝绳。考虑到卷扬机长期处于恶劣条件，出于安全因素的考虑，决定在钢丝绳的表面使用磷化涂层，这样处理钢丝表面的耐磨性、耐蚀性就有了很大的提高，钢丝绳疲的使用寿命也大幅度提高，单位使用成本更低，质量稳定性更佳。3.4.2.2 钢丝绳直径确定卷扬机一般是的多层缠绕所以在钢丝绳的筛选上，考虑到复杂受力的情况，在进行计算实现上，为计算简单，一般引入的是安全系数法。其为静态计算方式。本文设计的卷扬机为5吨的核定荷载设计，单一钢丝绳在载荷的承受上，应该是：FmaxF总 1.25 N 由于考虑到本文设计的卷扬机主要是确保冶金铸造领域使用，对应的工作级别经过相应资料查阅，设定是M7，在进行钢绳系数的界定上，设定c0.123。 13.78 mm 为此本文在进行钢丝绳的直径设定上，应该是d=14 mm。根据钢丝绳标准：GB/T20118-2017钢丝绳通用技术条件中，由计算数据可以选定本次设计钢丝绳的规格型号为：18*7，多层股不旋转钢丝绳，此类钢丝绳多适用于起重等场合。3.4.3 起重吊钩的选择和设计 本次卷扬机的设计中使用到了吊钩，而通常起重吊钩根据其制造方法可以分为锻造吊钩与片式吊钩，其中，前一种还可以细分为单钩还有双勾。他们的主要区别在单钩一般用于小起重量，双钩多用于较大的起重量。单钩一般用于小起重量，双钩多用于较大的起重量。 吊钩按钩身(弯曲部分)的断面形状可分为：圆形、矩形、梯形、和T字形断面吊钩，从受力情况看T字形断面吊钩最合理，但其缺点是工艺复杂。使用最多的是梯形断面吊钩，受力合理，制造方便。矩形断面的板片式吊钩断面承载能力不能充分利用，比较笨重。圆形截面的吊钩只用于小型钩的场合。 所以本次设计最终决定采用圆形截面的吊钩，考虑到本次设计的重物可能需要灵活旋转，于是设计一款吊钩可以进行旋转的形式，如下图， 3.4.4 卷筒结构以及尺寸设计卷筒主要是用来使钢丝绳可以缠绕在上面，进而使钢丝绳提拉重物，同时实现回转到直线运动的转换。本次的设计中，将卷筒和减速器输出轴连接固定，这样可以节省材料，而且安全系数较高，不存在零件损耗等。3.4.3.1 卷筒分类 结合卷筒上的卷绕层数来看，主要有单层以及多层绕等不同方式。通常起重机采取的是单层绕卷筒。若是有特别要求，或是为了尽可能确保有较小的卷筒尺寸，多层绕是最优选择。本文在进行系统设计上，选择的是单层绕方式。3.4.3.2 卷筒绳槽设计 R=（0.540.6）d = (0.250.4) d = (0.60.9) d = d + (24) = d + (68) 卷筒槽一般为标准尺寸，若是可能存在脱槽状况，才会引入深槽设计。本文在设计上，综合评估，最终使用标准槽设计。对应钢丝绳直径设定为14 mm。R= (0.540.6) d=7.568.4mm 取R=8mm c=( 0.250.4) d=3.55.6mm取c=4mm 所以 t=d + ( 24) =16 mm3.4.3.3 卷筒设计分析卷筒轴仅仅可以进行弯矩的承受，难以承受转矩。所以本文设计的结构参考下图。图 3-1 内齿啮合式卷 设计内容包括 、 L 、。3.4.3.4 卷筒直径设计根据之前所计算的数据，进行卷筒直径的设计： 由发动机的最高额定转速为每分钟750转，而减速器的传动比为,由此可以得出到达卷筒的转速约为 r/min卷筒的缠绕使重物的起升速度为30m/min,其最大的起升高度为h=60m。根据卷筒的转速，得以下公式 所以卷筒直径需要符合 =31.84mm最终取卷筒直径D=32mm 3.4.3.5 卷筒的长度设计结合土3-2展示内容，本文在设计上，选择双联滑轮组。 的计算方式是； （3-17）其中 最大起升高度； 滑轮组倍率； 卷筒卷绕直径； 绳槽节矩； 附加安全圈数，在进行相应的取值上，一般是设定n1.53； 固定钢丝绳应该有的长度，一般在进行取值的设定上，为3t，mm； 两端边缘长度；卷筒里没有绳槽部分对应的长度取值，设定是100 mm。 =380 mm。3t=48 mm为此996 mm。结合分析可知，在进行标准卷筒长度设定上，应该是1000 mm。3.4.5 卷筒壁厚设计在进行设计上，为确保本文选择的钢丝绳在使用上有出色的工作寿命，为此卷筒使用铸铁设计，同时在进行参数设定上，在参数设计上，结合经验实现，随后对其开展针对性的验证分析。铸铁筒壁： mm 结合工艺标准，要求其壁厚必须在12mm以上，结合分析，本文设定的是15mm。在相应参数设定上，主要是t16 mm、4 mm、30 mm、L=1000 mm、mm。3.4.4.1 卷筒强度计算及检验在进行卷筒材料的筛选上，要求必须是在HT200以上的铸铁，若是有特别要求，可以筛选其它材料。由于不需要太大的额定起重重量，为此在进行材料筛选上，为HT200。卷筒壁厚一般要小于卷筒直径，所以壁厚因素一般不考虑。对于本文计算来说，在最大拉力影响下，此时卷筒承受的力是扭曲、弯曲以及压应力等。最大的是压应力。如果3时，弯曲和扭曲应力相加与压应力相比而言，不会超过压应力的10%。为所以如果3，就只要对压应力进行检验。本设计中L=1000 mm D=400 mm，符合3的要求，为此在进行具体分析上，仅需要进行压应力计算。对应公式是：=A 其中 代表压应力； 是钢丝绳最大拉力； 为卷筒壁厚； A 为应力减小系数，设定是0.75 是许用压力，= 为铸铁抗压强度极限所以 =A39 MPa通过资料查阅可知，195MPa，则39MPa。所以 经检验计算，卷筒抗压强度能够和预期的要求保持一致。3.5机架以及小车行走机构的设计为了便于人为搬运，通过运行机构的作用发挥，能够确保机构在水平位置上移动对应物体，也可以进行卷扬机运行方位的控制。在进行运行机构的设计上，通常可以分为两个类别，其中一个是有轨机构，还有一个无轨机构。结合本文系统的情况以及具体的标准要求分析，最终本文在机构的选择上，采取的是无轨小车行走机构。在机构的具体结构规划上，主要包含了两部分，一部分是支承装置，还有一部分是运行。 对于车轮的材料选择，通过分析当前国内市场中，一般会选取ZG55铸钢。假如是车轮教大也可以选择合金钢来进行设计。根据本设计的情况来分析，考虑到过程中不需要有太大的起吊重量，为此在材料筛选上，即便是45号钢就可以足够达到设计安全的方位。为确保本文设计的车轮使用寿命出色，确保其有更为出色的硬度，经过处理器其硬度可以达到HB300350。车轮直径的计算 机构车轮的最大车轮压力：整体自身的总重量大约=2000 kg，如果车轮的压力均匀分布，=1875 kg，载荷率=2.51.6根据重机的课程设计相关资料，小车的行驶v60 m/min，1.6时,小车的车轮直径选为D=350 mm。卷烟机的可以固定在小车机构，通过小车的行走机构对卷扬机进行位置的调控和对准四、标准化审查报告一、产品情况介绍项目任务来源：了解到我国当前机械发展状况，正处于国民经济的飞速发展过程中，机械动力取代人力大势所趋。市场前景：广泛应用于城乡建设以及大型起重建筑设施中。二、产品图样和设计文件的质量水平电动卷扬机的CAD图纸还有设计的相关文件比较完善，共有图纸10 张。本次设计的主要文件包括：设计任务书、设计说明书、总结、标准化审查报告、卷扬机使用说明书等。产品图样及技术文件正确、完整、统一，且签署齐全。图样画法、尺寸注法、表面粗糙度、公差配合、螺纹、计量单位和符号等均符合现行标准的规定。产品的基本参数技术要求、试验方法等符合现行标准及设计任务书。3、 产品贯彻执行的主要标准1、基础标准钢丝绳标准：GB/T20118-2017钢丝绳通用技术条件。产品的制作执行 GB/T4457-4460-XX 动力机制绘图，GB/T1182-1184-1996 形状和位置公差、符号以及图样表示法，GB/T192-193-XX 普通螺纹，GB/T10095圆柱齿轮，GB/T13306-1991 标牌等有关标准的规定。2、产品标准技术文件执行了国家的规定法则。产品图样和技术文件贯彻了相应的标准，达到了内容基本正确、统一、清晰的要求，可指导生产。全部图样及各种文件贯彻了法定计量单位。标准材料、外购件等均符合有关标准规定。3、 产品性能符合 GB/T电动卷扬机、机械动力机，GB/T 工业起重机和机械安全技术要求。四、标准化系数该系列产品在设计过程中贯彻了通用化、系列化原则,做到尽量采用标准件、借用件、外购件，提高产品的继承性。1. 标准件：件数共36件 种数共24种借用件： 件数共64件 种数共46种2. 标准件系数：标准件种数系数=0.36 标准件件数系数=0.343. 借用件：借用件种数系数=0.64借用件种数系数=0.65五、标准化审查结论本次设计的内容和相关文件严格执行了国标的现行规定，而且图样没有任何缺失，设计内容严谨认真，相对比较完整，与实际设计生产的相关数据没有太大的出入，通过实验，符合规定标准，可以考虑进行一定的小批量产。五、卷扬机使用说明书1.机器的用途 本次设计为电控单卷筒结构的卷扬机，运用于起重提架方面，也可用于建筑，城建起吊安装等。2. 安装（1） 安装前的检查1) 检查各零部件是否齐全及有无损伤和丢失。2) 安装前认真清除机构部件上的灰尘,垃圾等杂物。（2） 整机安装1） 安装应根据起吊中心线找正，在纵向和横向的中心线偏差不应过大。2） 钢丝绳型号、长度还有缠绕方式、规定的螺栓数量以及规格均应符合图纸要求。钢丝绳表面应涂防锈油脂。3） 在减速器使用之前，需要
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