150kN-1.43m.min-12m固定卷扬式启闭机设计说明书

XXXX广东某水库溢洪道2×150kN-1.43m/min-12m固定卷扬式启闭机设计（论文）任务书Ⅰ、毕业设计（论文）题目：固定式卷扬启闭机设计Ⅱ、毕业设计（论文）工作内容：对电机、钢丝绳，滑轮、减速器、制动器、联轴器的选型。对开式齿轮、中间轴、卷筒的设计，本设计综合运用了各个科目的内容，在符合一定要求的情况下能实现开启工作。启闭机能完成规定的启闭工作，本设计主要运用了比较法进行全程设计，借鉴前人的经验和导师同学的帮助完成本次设计。Ⅲ、进度安排：2014年10月20日～2013年11月9日（3周）：选择题目，收集材料，联系落实毕业实习单位，填写毕业设计任务书；2014年11月10日～2013年12月7日（4周）：布置任务，明确目标、制定计划，确定初步毕业设计方案；2014年12月8日～2015年1月4日（4周）：深化初步方案，结合毕业实习加深对毕业设计方案的认识；2015年1月5日～2015年1月16日（2周）：学生毕业设计方案进一步完善；2015年1月17日～2015年3月1日（6周）：继续前期工作；2015年3月2日～2015年5月17日（11周）：学生全部返校，进行毕业设计计算、绘图，编制毕业设计说明书，完成毕业设计工作任务（2015年3月30日～2015年4月5日接受学校毕业设计期中检查）；2015年5月18日～2015年5月31日（2周）：毕业成果预提交、修改、评阅、答辩。Ⅳ、主要参考资料：1编写组主编《水电站机电设计手册（金属结构二）》水利电力出版，19882杨可桢主编《机械设计基础（第五版）》高等教育出版社，20063陈立德主编《机械设计基础课程设计指导书》高等教育出版社，20074刘鸿文主编《材料力学》上下册北京高等教育出版社，19995孙桓主编《机械原理》北京高等教育出版社，20016邱宣怀主编《机械设计手册》第四版高等教育出版社，20027编写组主编《实用机械设计手册》下册机械工业出版社，19928张琳娜主编《精度设计与质量控制基础》中国计量出版社，20009晏群主编《机械制图》上下册机械工业出版社，200810钱珊主编《CAD/CAM软件应用技术基础》北京航空航天大学出版社，200710冯清秀主编《机电传动控制》华中科技大学出版社，201111孙桓主编《机械原理》第六版高等教育出版社，200012哈工大主编《理论力学》上下册高等教育出版社，199613华中理工主编《画法几何及机械制图》第四版高等教育出版社，198814邓文英主编《金属工艺学》上下册第四版高等教育出版社，1999指导教师：（签名：），年月日学生姓名：（签名：），专业年级：系负责人审核意见（从选题是否符合专业培养目标、是否结合科研或工程实际、综合训练程度、内容难度及工作量等方面加以审核）：专业负责人签字：，年月日摘要卷扬式启闭机是用钢索或钢索滑轮组作吊具与闸门相连接，通过齿轮传动系统使卷扬筒绕、放钢索从而带动升降的机械、也叫做钢丝绳固定式卷扬机。它构造较简单易于制造,维护检修方便,广泛应用于各种类型闸门的启闭。卷扬式启闭机分为单吊点和双吊点两种。双吊点卷扬式启闭机是通过连接轴将两个单吊点的启闭机连接在一起进行同步运行，可做成一边驱动或两边驱动。卷扬式启闭机通常是一扇闸门用一台启闭设备，安装在高出闸门槽顶部的闸墩上。中国已生产并投入运行的卷扬式启闭机容量已达到：启门力6000kN、启闭行程30m,及启门力4000kN、启闭行程120m。引水口工程作为水利枢纽工程的重要组成部分，是为解决城市供水和工业用水、农业灌溉的大型引水工程。工程主要包括进水口、引水隧洞和出水分水枢纽。固定卷扬启闭机设置在进水口高程的闸室内，用于启闭进水口事故闸门。该机采用展开式布置，闸门工作方式为动水闭门，静水启门。关键词：启闭机；卷扬；工程水利ABSTRACTHoistisacableorropepulleyblocksfortheslingandthegateisconnectedbyageartransmissionsystem,thewindingspool,putcabletodriveliftingmachinery,alsocalledwireropefixedhoist.Itsstructureissimpleandeasytomanufacture,convenientmaintenance,hoistiswidelyusedinvarioustypesofgate.Hoistisdividedintosinglepointliftinganddualliftingpointtwo.Doublesuspensionhoistisconnectedviashafttwosinglehangingpointhoistconnectedtogetherbysynchronousoperation,canbemadewhiledrivingorbothdrive.HoistisusuallyagatewithaTaiqiclosedequipment,installedinthehighpieronthetopofthegateslot.HoistingChinesehasproductionandoperationofthehoistcapacityhasreached:openthedooropeningandclosingforce6000kN,30m,and4000kN,openingthedooropeningandclosingstroke120m.Diversionprojectasanimportantpartofwaterconservancyproject,isusedtosolvetheproblemofcity.Largewaterdiversionprojectwaterandindustrialwater,agriculturalirrigation.Theprojectmainlyincludeswaterinlet,waterdiversiontunnelandthewaterproject.Fixedhoistisarrangedatthewaterinletelevationchamber,usedtoopenandclosetheintakeemergencygate.Thismachineadoptsexpansionlayout,gatewayofworkingforhydrodynamichydrodynamicclosed,openingthedoor.Keywords:hoist；Engineering；WaterConservancy目录摘要IABSTRACTII目录III绪论1第1章设计概况21.1毕业设计（论文）题目21.2毕业设计（论文）工作内容21.3概况2第2章启闭机组成与特性及工作原理32.1启闭机的组成与特性32.2启闭机的工作原理4第3章启闭机选型及方案设计5第4章启闭机主要零部件设计计算74.1设计计算工况及启闭机工作级别的确定74.2电动机选型设计计算74.3制动器选型设计计算104.4减速器选型计算114.5开式齿轮副设计计算114.6钢丝绳选型计算154.7卷筒设计计算164.8启闭机设计成果27第5章启闭机设计成果主要技术参数29总结30致谢31主要参考文献32附录一33附录二39绪论卷扬式启闭机是用绳索和钢索滑轮组作吊具与闸门连接，对发电防洪，灌溉，航运起着重要的作用。该设备是专为固定卷扬式启闭机，启闭能力为2×150KN，其设计起升高度（扬程）为12m，它结构是一个相对简单的，容易解决，它被广泛应用在各种门的使用，绞车，提升机安装双吊点吊装，目前的最低点固定式升降卷扬式启闭机的起重能力。该提升机使用两个缠绕卷轴，卷筒容绳量不大。它被配置来驱动双类型，它是通过连接两个单轴起吊点，运行，或者可以沿侧运行时，由于基体的结构中，并获得其它类型的安排相比增加了运行的单根整体尺寸。设计选择合适的滑轮和绳索;接下来是卷筒装置，我的重点是在这部分的设计在这个过程如下：在大致确定的安排的组成和结构，以及对我的基本参数，开式齿轮和圆柱轴的设计细节轴选择和验证，并力求满足这种设计，技术先进，结构合理，节省材料，根据要求，并降低成本。这里的驱动部件和安全装置。密切相关的设计和生产，人们的生活，这就是我们设计具有很强的现实意义。南水北调工程是水利工程的重要组成部分，是解决城市和工业供水，农业灌溉的大型引水工程，工程主要包含进水口，引水隧道和出水分水枢纽，卷扬式固定启闭机设置在进水口高程的闸室内，用于进水口事故闸门，在我们的设计之际已接近尾声，我们的知识考试和审查很强的理论基础，必将在今后的工作打下了坚实的基础。我们的主要参考“水利水电工程启闭机设计”水利电力出版的《水电站机电设计手册（金属结构二）》”等相关的设计手册和标准设计的，因为我们只有有限的理论知识，缺乏经验是无可避免的会出现一些错误，还请各位指导老师做出指正。第一章设计概况1.1毕业设计（论文）题目：广东某水库溢洪道2×150kN-1.43m/min-12m固定卷扬式启闭机1.2毕业设计（论文）工作内容：对电机、钢丝绳，滑轮、减速器、制动器、联轴器的选型。对开式齿轮、中间轴、卷筒的设计，本设计综合运用了各个科目的内容，在符合一定要求的情况下能实现开启工作。启闭机能完成规定的启闭工作，本设计主要运用了比较法进行全程设计，借鉴前人的经验和导师同学的帮助完成本次设计。1.4概况：某水库溢洪道共3孔，设有3扇双吊点平面钢闸门。一门一机配备1台2×150kN固定卷扬式启闭机，担负3扇闸门的启闭工作。启闭机主要由电动机、制动器、减速器、开式齿轮副、联轴器、同步轴、卷筒、滑轮组、钢丝绳、附属装置以及机架等组成。启闭机系统简图如图2-1-1所示，现场安装启闭机设备主要参数列于表2-1-1。表1-4-1现场安装启闭机设备主要参数启闭机型式QP2×150kN双吊点固定卷扬式启闭机额定容量2×150kN启门速度1.43m/min起升高度12m吊点距8m第二章启闭机组成与特性及工作原理2.1启闭机的组成与特性固定卷扬式启闭机主要滑轮组、卷筒组、驱动机构及安全保护装置等部分组成。单吊点启闭机将所有部件都布置在一个机架上。双吊点启闭机通常将两个滑轮组和两个卷筒组对称地布置在两个分离的机架上，并用机械措施来实现同步。驱动机构即可布置在分离机架上而形成分别驱动或单侧驱动，也可布置在单独机架上而形成集中驱动。启闭机上一般不宜采用单联滑动组，因为单联滑动组在提起或下放闸门过程中，会使闸门产生水平位移，从而引起闸门晃动。双联滑轮组在工作时无此现象发生，而且其中的平衡滑轮常被用来操纵过负荷切断装置。为使启闭机与闸门的连接牢固可靠，通常用销轴将动滑轮的夹板与闸门或吊杆的吊耳串在一起，再用止轴板将销轴固定。为了降低速度和使定滑轮能布置在卷筒与电动机轴之间起见，传动机构常采用一只标准的封闭式两级减速机另加一对传动比较大的开式齿轮，其齿轮装于减速机出力轴的端部，大齿轮则于卷筒连接。启闭机由三相交流起重用电动机驱动。起重容量在40tf以下的启闭机，除所装的电动机外，尚可在电动机或减速机轴的另一端增设手摇机构。电动机轴上所装的的制动器应采用常闭式，以便闸门能在不同开度作短暂的停留。固定卷扬式启闭机上的安全保护装置主要有过负荷切断装置和上下行程限位器。启闭机的容许超载值一般定为不得大于额定起重容量的10%。因此，在实际负载达到额定起重量的110%时，过负荷切断装置应自动切断电源，使电动机停止转动。上下行程限位一般采用行程开关或主令控制器，并常与高度指示装置做成一体。在中、高扬程的启闭机上，卷筒上的钢绳一般采用双层或多层卷绕，也有将卷筒直径加大或将滑轮组倍率减小而仍用单层卷绕的情况。2.2启闭机的工作原理由电动机通过带动制动轮联轴器和减速器带动开式齿轮和卷筒转动，卷筒上钢丝绳又通过滑动轮和平衡滑轮实现吊具的升降。第三章启闭机选型及方案设计水利水电工程启闭机常用的型式有固定卷扬式、螺杆式、液压式以及移动式启闭机。每一种类型的启闭机都有各自的优缺点，以及各自的适用范围。卷扬式启闭机有下列优点：由于卷扬式启闭机通过了减速箱和减速齿轮的减速，其减速程序多、速比大。有时则又通过了滑轮组作倍率放大，因此可以获得较大的启门力，适用于较大孔口尺寸和水头的闸门。钢丝绳缠绕在绳鼓上，一般缠绕单层，也可缠绕多层。因此卷扬式启闭机的行程实际上不受限制，便于开启具有较大行程的闸门或深孔闸门。钢丝绳的受力方向可以适当摆动，也可以通过附加埋置的转向滑轮改变其受力方向。因此闸门与启闭机的配合，具有较大的灵活性。在采用电动时，启闭的速度铰快，适用于事故闸门和经常启闭的闸门。卷扬式启闭机有下列缺点：由于钢丝绳只能承受抗力，故只能用于开启闸门，而对闸门的关闭没有任何帮助。卷扬式启闭机没有自锁作用，不论采用手摇或电动，必须附有可靠的制动装置.若闸门在启闭过程中途停留，必须依靠制功或锁锭，否则会因自重而坠落，不够安全.另外，钢丝绳及滑轮组如长期在水中工作，钢丝绳易生锈慨维护困难。同时，在钢丝绳松弛而启动时，有时会在滑轮处产生掉槽卡住等现象。综合考虑各型启闭机的优缺点、本工程的实际状况以及启闭机设计参数要求，最终确定本工程启闭机设计方案为双吊点固定卷扬式启闭机。启闭机传动系统为电动机通过带制动轮弹性柱销联轴器，传动两级斜齿圆柱齿轮减速器，带动一级开式齿轮副，驱动卷筒，通过2倍率滑轮组，实现闸门启闭功能。启闭机左右传动系统对称布置，单电机驱动，左右传动系统之间设中间轴联接，以保持闸门左右吊点之间同步启闭。启闭机主要由电动机、制动器（带弹性柱销联轴器）、齿轮减速器、开式齿轮副、齿轮联轴器、中间传动器、卷轴、钢丝绳、手动装置、闸门开度指示及行程控制装置等组成。启闭机系统简图如下图3.1所示图3-1-1启闭机系统简图第四章启闭机主要零部件设计计算启闭机设计计算主要是对电动机、制动器、减速器、开式齿轮副、钢丝绳等主要零部件进行选型设计计算和强度设计计算。启闭机设计计算主要依据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011）和《水电站机电设计手册—金属结构（二）》。4.1设计计算工况及启闭机工作级别的确定本工程启闭机设计要求为：总工作小时数：不大于1600h（按1600h考虑）；起吊荷载：有时起吊最大工作荷载，一般起吊中等荷载的启闭机。《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011）规定，启闭机的工作级别按照启闭机主起升机构的利用等级和载荷状态确定。根据设计要求，本工程启闭机的利用等级为T2级，载荷状态为L2。根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011），利用等级为T2级、载荷状态为L2的启闭机，其工作级别为Q1—轻级。因此，确定本工程启闭机的工作级别为Q1—轻级。相应地，启闭机负载持续率取为。4.2电动机选型设计计算根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011）要求，启闭机电动机选用起重及冶金用电动机，一般选择JZ型或JZR型。本工程启闭机电动机选择JZ型。电动机选型设计计算按静功率选型计算，按过载能力校验。4.2.1电动机静功率选型计算选型计算公式为：（4-2-1）式中：—电动机静功率计算值，kW；—起升荷载，取为启闭机的额定容量，N；；—启门速度，m/s。；—起升机构的效率，按左起升机构效率计算；—启闭机额定负载持续率工况下电动机的额定功率，kW。为启闭机起升系统各传动件传动效率的乘积，按下式确定：（4-2-2）式中：—电动机输出轴端弹性销联轴器的传动效率，取；—减速器的传动效率，取；—开式齿轮副的传动效率，取；—卷筒的传动效率，取；—滑轮组的传动效率，取。将上述各值代入式4-2-2，得：电动机静功率选型计算参数及选型计算结果列于表4-2-1。表4-2-1电动机静功率选型计算参数及计算结果F启（N）V(m/s)PC（kW）3000000.02380.8158.6启闭机额定负载持续率工况下电动机的额定功率。电动机额定参数为负载持续率时的参数。因此，应将所需要的电动机负载持续率工况下的额定功率转换为负载持续率时的额定功率，进行选型。其转计算公式为：（4-2-3）式中：—所需要的电动机在负载持续率时的额定功率，；—所需要的电动机在负载持续率时的额定功率，。计算得据此，选择负载持续率时的额定功率为的电动机。选择型号为YZ160L-6型电动机，其额定转速为4.2.2电动机过载能力校验过载校验公式为：（4-2-4）式中：—电动机过载功率校验值，kW；H—系数，H=2.2；m—电动机个数，m=1；—基准负载持续率时，电动机转矩许用过载倍数，。其余符号意义及取值同前。电动机过载功率校验参数及校验成果列于表4-2-2。表4-2-2电动机过载能力校验参数及校验结果Pn（kW）HF启（N）V(m/s)mPm（kW）8.62.23000000.023812.40.8157.9计算结果，。电动机过载能力满足要求。4.2.3电动机选型计算成果电动机选型计算成果型号、额定功率及额定转速等参数列于表4-2-3。表4-2-3电动机选型计算成果电动机型号负载持续率FC（%）额定功率(kW)额定转速(r/min)YZ160L-625138704.3制动器选型设计计算根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011）要求，启闭机制动器选择块式制动器，一般选择电磁型块式制动器或液压型块式制动器。本工程启闭机制动器选择TJ型电磁块式制动器。制动器选型设计计算按额定制动力矩选型计算。选型计算公式为：（4-3-1）式中：—制动器的额定制动力矩，N•m；—制动器的工作最大载荷，N•m。取为电动机的额定力矩。计算时，电动机功率以最大功率（8.6kW）代入，有：则：制动器型号为TJ2-300，。据此，选择额定制动力矩为的为TJ2-300型电磁块式制动器。制动器选型计算成果型号、制动轮直径及额定制动力矩等参数列于表4-3-1。表4-3-1制动器选型计算成果制动器型号制动轮直径（mm）额定制动力矩(Nm)TJ2-300Ø3005004.4减速器选型计算根据减速器承载能力进行减速器选型。启闭机电动机额定功率为11kW。根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》，2×150kN等级、滑轮组倍率为2倍的启闭机，选配Z2-35型、ZL-35型、ZSY180-50-I或JZQ-350型定型减速器。本工程选用ZSY180-50-I型两级渐开线斜齿圆柱齿轮分流式减速器，传动比为50，高速级齿轮副为双联齿轮副。减速器承载能力满足启闭机安全运行要求。减速器选型成果：高速级齿轮副为双联齿轮的ZSY180-50-I型两级渐开线斜齿圆柱齿轮分流式减速器，传动比为50。4.5开式齿轮副设计计算根据开式齿轮副齿轮的齿根弯曲疲劳强度以及齿轮副齿面接触疲劳强度设计开式齿轮副。开式齿轮副齿轮为直齿圆柱齿轮，大齿轮为铸造加工齿轮，小齿轮为锻造加工齿轮。因为启闭机开式齿轮副安装空间无限制，考虑到性能可靠性及加工经济性，开式齿轮副采用软齿面设计。据此，大齿轮材质选用ZG45B，热处理为正火+回火；小齿轮材质选用45钢，热处理为调质。齿轮副大、小齿轮齿面硬度及许用应力分列如下：大齿轮齿硬度：HB217-286；小齿轮齿硬度：HB241-262.大齿轮许用应力：=120MPa，=800MPa；小齿轮：=190MPa，=1200MPa。对应于软齿面齿轮副传动，采用齿根弯曲疲劳强度设计，齿面接触疲劳强度校核。4.5.1齿轮副齿轮齿根弯曲强度设计计算根据启闭机传动系统传动比分配，确定大小齿轮的齿数分别为87和17；根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》，2×150kN启闭机开式齿轮副模数取值为m=10mm或m=12mm。本工程确定开式齿轮副模数取m=10mm。初步确定齿轮副啮合齿宽B=110mm。根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》中的齿轮设计计算公式，验证齿轮参数取值是否满足弯曲应力要求。齿根弯曲疲劳应力计算公式如下：（4-5-1）式中：—弯曲应力计算值，MPa；—齿轮模数，mm。；—啮合齿宽，mm。；—齿形系数。大齿轮为0.439，小齿轮为0.301；—磨损系数。根据启闭机实际工况，取磨损系数为；—速度系数，，为齿轮节圆上的圆周速度，m/s。；—齿轮材料的许用弯曲应力，MPa。大、小齿轮均为120MPa。—齿轮所传递的圆周力，N。根据SL41-2011，开式齿轮所传递的圆周力取为额定启门力传递至开式齿轮副所承受圆周力的1～1.2倍，复核计算时取值为1.2倍。按下式计算：（4-5-2）式中：—卷筒半径，。；—大齿轮分度圆半径，。；—卷筒传动效率。取；—滑轮组传动效率。取。代入各值，求得。开式齿轮副齿轮弯曲强度设计计算参数值及计算结果列于表4-5-1。表4-5-1开式齿轮副齿轮弯曲强度设计计算参数及计算结果Ym(mm)B(mm)(N)rc(MPa)(MPa)大齿轮0.4391011043538.81.00.97312092.7小齿轮0.301190135.1复核计算结果，大、小齿轮齿根弯曲应力均小于各自的许用应力，并且有一定裕度，表明齿轮副所选参数满足弯曲强度要求。4.5.2齿轮副齿面接触疲劳强度校核根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》，齿面接触疲劳强度校核计算公式为：（4-5-3）式中：—接触应力计算值，MPa；B—啮合齿宽，mm。B=110mm；d1—齿轮副小齿轮节圆直径，mm。d1=170mm；—齿轮副传动比。；—齿轮副材料的许用齿面接触应力，MPa。取齿轮副中许用接触应力较小者，即；—齿轮传递圆周力的疲劳计算基本荷载，N。根据SL41-2011，齿轮传递圆周力的疲劳计算基本荷载取为额定启门力传递至该齿轮所受的圆周力的0.6~1倍，复核计算时取值为0.6倍，。开式齿轮副齿面接触疲劳强度复核计算参数值及计算结果列于表4-5-2。表4-5-2开式齿轮副齿面接触疲劳强度复核计算参数及计算结果(N)B(mm)d1(mm)(MPa)(MPa)21769.41101705.11800624.7复核计算结果，齿轮副齿面接触应力小于其许用应力，并且有一定裕度，表明齿轮副所选参数满足接触强度要求。4.5.3开式齿轮副设计成果综合以上齿轮副齿根弯曲疲劳及齿面接触疲劳强度计算结果，确定开式齿轮副设计成果如下：（1）大齿轮采用铸造加工，材质为ZG45B，正火+回火处理，齿面硬度HB197-218；小齿轮采用锻造加工，材质为45钢，调质处理，齿面硬度HB241-262；（2）大齿轮齿数为87；小齿轮齿数为17；（3）齿轮副模数为10mm，啮合齿宽为110mm。4.6钢丝绳选型计算钢丝绳选型设计计算按钢丝绳强度进行选型。根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011）要求，启闭机用钢丝绳选用GB8918-2006（参考旧国标GB1102-1974取值）6×19或6×37纤维绳芯钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度（）在、、、、等5个强度等级之中选择。本工程启闭机用钢丝绳选择公称抗拉强度的6×19纤维绳芯钢丝绳。钢丝绳强度选型计算公式为：（4-6-1）式中：—所选钢丝绳的破断拉力，N；—钢丝绳强度要求值，N；—钢丝绳最小安全系数，启闭机的工作级别为Q1级，根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011），取；—钢丝绳最大工作静拉力，根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011），取为额定启门力分摊至各钢丝绳所受拉力的1.2倍。即要求所选钢丝绳的破断拉力。根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》，选用公称抗拉强度、钢丝绳直径为Ø20mm、结构为6×19股的纤维绳芯钢丝绳。查钢丝绳国家标准GB1102-1974，、Ø20mm、6×19股纤维绳芯钢丝绳的钢丝破断拉力总和。则其破断拉力即所选钢丝绳的破断拉力为257125N，大于钢丝绳实际所需要的破断拉力204545.5N，并且留有适度的安全裕度。钢丝绳选型设计计算成果：选用公称抗拉强度、直径Ø20mm、结构6×19股的纤维绳芯钢丝绳。4.7卷筒设计计算卷筒设计计算包括结构设计及强度设计等两部分。卷筒结构设计包括卷筒长度、卷筒与开式齿轮的联接以及卷筒支承设计等。卷筒强度设计包括卷筒壁强度、卷筒轴强度、卷筒与开式齿轮副大齿轮联接强度以及压板螺栓强度设计计算等项内容。4.7.1卷筒结构设计根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011），2×150kN级启闭机，卷筒直径为Ø400mm。根据工程实际情况及启闭机设计参数（额定启门速度）、传动系统配置情况，启闭机采用两倍率滑轮组、双吊点、双支双绕钢丝绳牵引方式。卷筒结构如图4-7-1所示。图4-7-1卷筒结构示意图卷筒长度设计参看图4-7-1，卷筒长度L由下式确定：（4-7-1）式中：—卷筒长度，mm；—单侧绕绳部分长度，mm；—双绕卷筒中间预留空间，mm。根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》，取；—卷筒左右两边联接长度，mm。根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》，取。单侧绕绳部分长度由下式确定：（4-7-2）式中：—绳槽节距，mm。根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》，由钢丝绳直径Ø20mm，确定出；—钢丝绳缠绕圈数。由下式确定：（4-7-3）式中：—预绕圈数，根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》，取；—工作圈数，mm。由下式确定：（4-7-4）式中：—启闭机扬程（起升高度），m。由设计参数，；—滑轮组倍率。由设计选型，；—卷筒名义直径m。由设计选型，。带入计算得：取据此确定出单侧绕绳部分长度。最终确定出卷筒长度。卷筒长度设计成果：卷筒长度其它结构尺寸设计1、卷筒左右支臂长度、根据实际结构，确定。2、卷筒与开式齿轮副大齿轮联接螺栓分布圆直径考虑卷筒直径、大齿轮结构尺寸以及螺栓安装扳手空间，根据实际结构，确定。4.7.2卷筒强度设计卷筒壁厚设计根据卷筒抗压强度，设计卷筒壁厚δ。根据《水电站机电设计手册——金属结构（二）》，卷筒材质取为HT20-40，其抗压强度，许用压应力根据卷筒实际所受钢丝绳压应力小于、等于卷筒材质允许压应力的原则设计卷筒壁厚。设计计算公式如下：（4-7-5）式中：A—与钢丝绳在卷筒上的缠绕层数有关的多层缠绕系数。钢丝绳在卷筒上为单层缠绕，A=1；δ—卷筒壁厚，mm；t—卷筒绳槽节距，mm。t=22mm；—许用压应力，MPa。；—钢丝绳的最大拉力，N。根据（SL41-2011），钢丝绳的最大拉力为额定启门力分摊至各钢丝绳所受拉力的1～1.2倍，设计计算时取为1.2倍，则：。据此确定出卷筒壁厚考虑到卷筒铸造工艺等因素，取卷筒壁厚卷筒壁厚设计成果：卷筒壁厚卷筒轴设计计算卷筒轴长度为两端支承长度。根据轴的弯曲应力设计卷筒轴直径。卷筒轴材质取为45钢，正火处理，根据《水电站机电设计手册—金属结构（二）》，取其屈服点；根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011）的规定，卷筒轴按静强度复核，，为强度安全系数，取，则轴得许用弯曲应力取值如下：.1卷筒轴弯矩计算卷筒轴的结构及受力分析，如图4-7-2所示。Pz—卷扬总成（包括卷筒、大齿轮、卷筒轴等）的重量；Pt—大齿轮圆周力；Pr—大齿轮径向力；Smax—钢丝绳的最大拉力；Pa1、Pb1—钢丝绳、卷筒、大齿轮等在卷筒轴上的作用力；Pay、Paz、Pby、Pbz—A、B处轴承在Y轴方向、Z轴方向的支承力；L1、L2—卷筒左右支臂长度；L3—卷筒长度。图4-7-2卷筒轴结构及受力分析图卷筒轴尺寸及外载荷（钢丝绳拉力、卷扬总成重量）列于表4-7-1。表4-7-1卷筒轴尺寸及外载荷卷筒轴直径d(mm)卷扬总成重量Pz(N)钢丝绳拉力Smax(N)L1(mm)L2(mm)L3(mm)1600注45000×21801801556注：卷扬总成（大齿轮、卷筒）重量相比于钢丝绳拉力，忽略不计。大齿轮啮合力、计算如下：大齿轮圆周力由前文计算得：大齿轮径向力对卷筒轴进行受力分析，确定出卷筒轴所受各力的大小，列于表4-7-2。表4-7-2卷筒轴受力分析成果单位：NPayPazPa1Pb1PrPbyPbz40705.01488.7450001461.215846.85756.214358.1根据表4-7-2中各力值，作出卷筒轴弯矩图，如图4-7-3。图7-2卷筒轴弯矩图（单位N•m）由弯矩图4-7-3可知，卷筒轴合成弯矩最大点位于A1点处，按合成弯矩公式计算卷筒轴的最大合成弯矩，其值为7128.7N•m。.2卷筒轴直径计算根据《水电站机电设计手册—金属结构（二）》，按弯曲强度计算，卷筒轴直径设计计算公式如下：（4-7-6）式中：d—设计计算截面直径，mm；—计算截面的最大合成弯矩，N•m。N•m；—轴的许用弯曲应力，MPa。。计算得，圆整为。.3卷筒轴设计计算成果：卷筒轴设计计算成果如下：（1）卷筒轴材质选用45钢，正火处理；（2）卷筒轴直径；（3）卷筒轴长度卷筒与开式齿轮副大齿轮的联接设计根据《水电站机电设计手册—金属结构（二）》，启闭机卷筒与开式齿轮副大齿轮采用螺栓联接。在分布圆周上均布6只联接螺栓。由前文设计，确定出联接螺栓均布圆周直径。根据联接螺栓的剪应力及挤压应力，设计确定螺栓直径。根据《水电站机电设计手册—金属结构（二）》，联接螺栓取材可以是Q235钢或45钢。本工程选取联接螺栓材质为Q235。相应地，许用剪切应力取为，许用挤压应力取为。.1按联接螺栓剪应力设计选择螺栓规格卷筒与开式齿轮副大齿轮之间通过铰制孔以螺栓直接联接，螺栓剪应力设计计算简图如图4-7-4所示。图4-7-4联接螺栓剪应力设计计算简图根据《水电站机电设计手册—金属结构（二）》，联接螺栓剪应力设计计算公式为：（4-7-7）式中：—螺栓光杆部分直径，mm；—螺栓联接传递的扭矩，N•m，N•m；n—螺栓个数，n=6；—联接螺栓分布直径，mm。；—螺栓的许用剪应力，MPa。。计算得，圆整取联接螺栓规格为。.2按联接螺栓挤压应力复核根据《水电站机电设计手册—金属结构（二）》，联接螺栓挤压应力复核计算公式为：（4-7-8）式中：L—螺栓联接中螺栓传递扭矩部分的长度，L=30mm；—螺栓的许用挤压应力，取。其余符号意义同前。计算得联接螺栓挤压应力联接螺栓挤压应力满足要求。.3联接螺栓设计计算成果（1）联接螺栓材质选用Q235；（2）联接螺栓为6只，均布在以卷筒轴心线为中心的圆周上；（3）联接螺栓规格为M16，联接部分长度为30mm。钢丝绳端头压板螺栓设计计算按压板螺栓的拉应力设计计算螺栓规格。根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011），钢丝绳端头压板螺栓材质选为Q235，其许用拉应力；压板槽形为圆弧形，取钢丝绳在卷筒上的包角。压板螺栓设计计算简图如图4-7-5所示。图4-7-5压板螺栓复设计计算简图根据《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-2011），压板螺栓拉应力计算按下式进行：（4-7-9）式中：d—螺栓直径，mm；Smax—钢丝绳最大拉力，N，；n—压板螺栓数量，n=6；L—摩擦力作用的力臂，mm，取L=60mm；—许用拉应力，MPa。据此确定出压板螺栓规格为M16，长度为80mm。压板螺栓设计成果：螺栓材质Q235，螺栓规格M16×80。4.7.3卷筒设计计算成果（1）卷筒材质HT20-40；（2）卷筒长度；（3）卷筒壁厚；（4）卷筒轴材质45钢，卷筒轴直径，卷筒轴长度；（5）卷筒联接螺栓材质Q235钢，螺栓规格M16×45；（5）钢丝绳端头压板螺栓材质Q235钢，螺栓规格M16×80。4.8启闭机设计成果4.8.1电动机（1）电动机型号YZ160L-6；（2）电动机额定功率（负载持续率FC25%）13kW；（3）电动机额定转速870(r/min)。4.8.2制动器（1）制动器型号TJ2-300；（2）制动轮直径Ø300mm；（3）额定制动力矩500Nm。4.8.3减速器（1）减速器型式两级渐开线斜齿圆柱齿轮分流式减速器；（2）减速器型号ZSY180-50-I；（3）减速器传动比50。4.8.4开式齿轮副（1）大齿轮铸造加工，材质为ZG45B，正火+回火处理，齿面硬度HB197-218；小齿轮锻造加工，材质为45钢，调质处理，齿面硬度HB241-262；（2）大、小齿轮齿数87/17；（3）齿轮副模数10mm，啮合齿宽110mm。4.8.5钢丝绳(1)钢丝绳结构型式6×19+1股的纤维绳芯钢丝绳；（2）钢丝绳公称抗拉强度；（3）钢丝绳直径Ø20mm。4.8.6卷筒（1）卷筒材质HT20-40；（2）卷筒长度；（3）卷筒壁厚；（4）卷筒轴材质45钢，卷筒轴直径，卷筒轴长度；（5）卷筒联接螺栓材质Q235钢，螺栓规格M16×45；（5）钢丝绳端头压板螺栓材质Q235钢，螺栓规格M16×80。第五章启闭机设计成果主要技术参数启闭机设计成果主要技术参数启闭机型式QP2×150kN双吊点固定卷扬式启闭机额定容量2×150kN启门速度1.43m/min起升高度12m吊点距8m电动机型号YZ160L-6额定电压/电流380V/29A功率13kW转速870rpm制动器型号TJ2-300制动力矩500N•m减速器型号ZSY180-50-I传动比50开式齿轮副齿数比87/17分别按45钢调质、ZG45B正火+回火取值模数10mm滑轮组倍率2卷筒直径Ф400mm钢丝绳规格6×19+1-Ф20-185（强度）总结毕业设计是大学生涯当中一个重要环节通过了本学期的毕业设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对启闭机的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。由于知识有限，虽然经过自己多加研究和琢磨，但这次的课程设计还是存在许多问题，发现理论知识学的一点也不牢固，比如由于齿轮参数的选择不是恰当好处，导致齿轮很大，手绘图纸的生疏以致视图的规划位置不很恰当。同时我相信，通过这次的实践发现的问题，能使我重视并解决这些问题，大学学过的许多专业知识自己没有系统的整理和消化，很多简单的知识点要重新看书才能回忆起来，这样很严重拖慢了自己的设计速度和影响自己比毕业设计的质量，因为是先计算后画图再改正这样就不容易发现错误，所以自己走了很多弯路，在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力。通过这次设计之后，我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基础，在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。致谢此刻，这次毕业设计的最终完成，最首先应该要感谢是我们的秦战生老师的精心指导和大力帮助。一方面是因为他很关注并且了解我们设计的进度，另一方面他还提出了很多宝贵的意见，我在此向秦战生老师致以深深的感谢！同时也获得同组同学的各种支持与帮助，我在这也谢谢大家!首先非常感谢导师给我们开设的这个课题，这为我以后从事机械方面的工作提供了经验，奠定了基础。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢，没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的指导老师秦战生老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。秦战生老师渊博的知识、严谨的作风以及和蔼可亲的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对秦战生老师表示衷心的感谢。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于也到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如独立思考的能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。

主要参考文献[1]编写组主编《水电站机电设计手册（金属结构二）》水利电力出版，1988[2]邱宣杯主编《机械设计手册》第四版高等教育出版社，2002[3]仝基斌主编《机械制图》机械工业出版社，2008[4]黄健求主编《机械制造技术基础》第二版机械工业出版社，2011[5]刘鸿文主编《材料力学》北京高等教育出版社，1999[6]陈立德主编《机械设计基础》第三版高等教育出版社，2007[7]许庆春主编《理论力学》中国电力出版社，2010[8]丁莲珍主编《高等数学（上下册）》河海大学出版社，2011[9]戴枝荣主编《工程材料》高等教育出版社，2006[10]陈志民主编《AutoCAD2010机械绘图实例教程》机械工业出版社，2009[11]杨可桢主编《机械设计基础》（第五版）高等教育出版社，2006[12]彭文生主编《机械设计与机械原理》华中科技大学出版社，2005

附录一：中文译文：启闭机卷筒轴承的摩擦与润滑现在看来，有很多这种情况，许多学生在被问到关于摩擦的问题时，往往都没引起足够的重视，甚至是忽视它。实际上，摩擦从某种程度上说，存在于任何两个相接触并有相对运动趋势的部件之间。而摩擦这个词，本身就意味着，两个或两个以上部件的阻止相对运动趋势。在一个机器中，运动部件的摩擦是有害的，因为它降低了机械对能量的充分利用。由它引起的热能是一种浪费的能量。因为不能用它做任何事情。还有，它还需要更大的动力来克服这种不断增大的摩擦。热能是有破坏性的。因为它产生了膨胀。而膨胀可以使得轴承或滑动表面之间的配合更紧密。如果因为膨胀导致了一个足够大的积压力，那么，这个轴承就可能会卡死或密封死。另外，随着温度的升高，如果不是耐高温材料制造的轴承，就可能会损坏甚至融化。在运动部件之间会发生很多摩擦，如1.启动摩擦2.滑动摩擦3.转动摩擦启动摩擦是两个固体之间产生的倾向于组织其相对运动趋势的摩擦。当两个固体处于静止状态时，这两个零件表面的不平度倾向于相互嵌入，形成楔入作用，为了使这些部件“动”起来。这些静止部件的凹谷和尖峰必须整理光滑，而且能相互抵消。这两个表面之间越不光滑，由运动造成的启动摩擦（最大静摩擦力）就会越大。因为，通常来说，在两个相互配合的部件之间，其表面不平度没有固定的图形。一旦运动部件运动起来，便有了规律可循，滑动就可以实现这一点。两个运动部件之间的摩擦就叫做滑动摩擦。启动摩擦通常都稍大于滑动摩擦。转动摩擦一般发生在转动部件和设备上，这些设备“抵触”极大的外作用力，当然这种外力会导致部件的变形和性能的改变。在这种情况下，转动件的材料趋向于堆积并且强迫运动部件缓慢运动，这种改变就是通常所说的形变。可以使分子运动。当然，最终的结果是，这种额外的能量产生了热能，这是必需的。因为它可以保证运动部件的运动和克服摩擦力。由运动部件的表面不平度的楔入作用引起的摩擦可以被部分的克服，那就需要靠两表面之间的润滑。但是，即使是非常光滑的两个表面之间也可能需要一种物质，这种物质就是通常所说的润滑剂，它可以提供一个比较好的、比较薄的油膜。这个油膜使两个表面分离，并且组织运动部件的两个表面的相互潜入，以免产生热量使两表面膨胀，又引起更近的接触。减小摩擦的另一种方式是用不同的材料制造轴承和转动零件。可以拿黄铜轴承、铝合金和含油轴承合金做例子进行解释。也就是说用软的或硬的金属组成表面。含油轴承合金是软的。这样当轴承在油中浸泡过以后，因为毛细管的作用，将由带到轴承的各个表面。这种类型的轴承把它的润滑剂带到应力最大的部位。对运动部件润滑以减小摩擦，应力和热量，最常用的是油、脂、还有合成剂。每一种润滑剂都有其各自不同的功能和用途。两个运动部件之间的运动情况决定了润滑剂的类型的选择。润滑剂的分布也决定了系统的选择。在低速度运动的部件，一个油沟足以将所需要的数量的润滑剂送到相互运动的表面。第二种通用的润滑方法是飞溅润滑系统，在每个周期内这个系统内一些零件经过润滑剂存储的位置，带起足够的润滑油，然后将其散布到所有的运动零件上。这种系统用于草坪修剪机中发动机的曲轴箱，对曲轴、连杆和活塞等零件进行润滑。在工业装置中，常用的有一种润滑系统是压力系统。这种系统中，一个机器上的一个泵，可以将润滑剂带到所有的轴承表面。并且以一种连续的固定的速度和数量。关于润滑，还有许多其他的系统，针对各种类型的润滑剂，对不同类型的运动零件是有效的。由于设备或装置的速度、压力和工作要求的提高，现代工业比以前任何时候都更注重选用适当的润滑剂。尽管润滑的主要目的之一是为了减小摩擦力，任何可以控制两个滑动表面之间摩擦和磨损的物质，不管是液体还是固体或气体，都可以归类于润滑剂。润滑的种类无润滑滑动。经过精心处理的、去除了所有外来物质的金属在相互滑动时会粘附或熔接到一起。当达不到这么高的纯净度时，吸附在表面的气体、水蒸气、氧化物和污染物就会降低摩擦力并减小粘附的趋势，但通常会产生严重的磨损，这种现象被称为“无润滑”摩擦或者叫做干摩擦。流体膜润滑。在滑动面之间引入一层流体膜，把滑动表面完全隔离开，就产生了流体膜润滑。这种流体可能是有意引入的。例如汽车主轴承中的润滑油；也可能是无意中引入的，例如在光滑的橡胶轮胎和潮湿的路面之间的水。尽管流体通常是油、水和其他很多种类的液体，它可以是气体。最常用的气体是空气。为了把零件隔离开，润滑膜中的压力必须和作用在滑动面上的负荷保持平衡。如果润滑膜中的压力是由外源提供的，这种系统称为流体静压润滑。如果滑动表面之间的压力是由于滑动面本身的形状和运动所共同产生的，这种系统就称为流体动压力润滑。边界润滑。处于无润滑滑动和流体膜润滑之间的润滑被称为边界润滑。它可以被定为这样一种润滑状态，在这种状态中，表面之间的摩擦力取决于表面的性质和润滑剂中的其他性质。边界润滑包括大部分润滑现象，通常在机器的启动和停止时出现。固体润滑。当普通润滑剂没有足够的承受能力或者不能在温度极限下工作时，石墨和二硫化钼这一类固体润滑剂得到广泛应用。但润滑剂不仅仅以脂肪、粉末和油脂这样一些为人们所熟悉的形态出现，在一些精密的机器中，金属也通常作为滑动面。润滑剂的作用尽管润滑剂主要是用来控制摩擦和磨损的，它们能够而且通常也确实起到许多其他的作用，这些作用随其用途不同而不同，但通常相互之间是有关系的。控制摩擦力。滑动面之间润滑剂的数量和性质对所产生的摩擦力有很大的影响。例如，不考虑热和磨损这些相关因素，只考虑两个油膜润滑表面见的摩擦力，它能比两个同样表面，但没有润滑时小200倍。在流体润滑状况时，摩擦力与流体黏度成正比。一些诸如石油衍生物这类润滑剂，可以有很多黏度，因此能够满足范围宽广的功能要求。在边界润滑状态，润滑剂黏度对摩擦力的影响不象其化学性质的影响那么显著。磨损控制。磨蚀、腐蚀与固体和固体之间的接触就会造成磨损。适当的润滑剂将能帮助克服上述提到的一些磨损现象。润滑剂通过润滑膜来增加滑动面之间的距离，从而减轻磨料污染物和表面不平度造成的损伤，因此，减轻了磨损和由固体与固体之间接触造成的磨损。控制温度。润滑剂通过减小摩擦和将产生的热量带走来降低温度。其效果取决于润滑剂的用量和外部冷却措施。冷却剂的种类也会在较小的程度上影响表面的温度。控制腐蚀。润滑剂在控制表面腐蚀方面有双重作用。当机器闲置不工作时，润滑剂起到防腐剂的作用。当机器工作时，润滑剂通过给被润滑零件涂上一层可能含有添加剂，能使腐蚀性材料中和的保护膜来控制腐蚀。润滑剂控制腐蚀的能力与润滑剂保留在金属表面的润滑膜的厚度和润滑剂的化学成分有直接的关系。其他作用除了减小摩擦外，润滑剂还经常有其他的用途。其中的一些用途如下所述。传递动力。润滑剂被广泛用来作为液压传动中的工作液体。绝缘。在象变压器和配电装置这些特殊用途中，具有很高介电常数的润滑剂起电绝缘材料的作用。为了获得最高绝缘性能，润滑剂中不能含有任何杂质和水分。减振。在象减振器这样的能量传递装置中和在承受很高的间隙载荷的齿轮这样的机器零件的周围，润滑剂被作为减振液使用。密封。润滑脂通常还有一个特殊作用，就是形成密封层以防止润滑剂外泻和污染物进入。润滑的目的就是为了，减小摩擦力，降低能量损耗，减少机器的热量产生。热量就是因为表面的相互间的相对运动造成的。润滑剂可以是任何一种物质，这样的物质被填充到发生相对运动的两个表面之间，实现这一目的。大部分的润滑剂是液体，比如说，油，脂，合成剂等。但它们有时也可能是固体，用在干轴承上，有的用在旋转基体的轴承上，或者也可能是气体，如空气等，它是用在空气轴承上。在润滑剂和润滑表面之间这种化学的和物质的相互渗入作用，就是为了提供给机器一个良好的工作状态。对润滑剂边界的理解，往往是比较硬的，而且是流动的、非常薄的一层帖附在被润滑的表面。这些表面通常是要发生相对滑动。有些人推断，按这种理解，液体的这种化学合成是十分重要的，它们提出了这样的词“边界润滑”，边界润滑是和流体润滑相对的另一种润滑。关于润滑的五种不同的润滑形式主要有：（1）无润滑润滑剂。（2）流体膜润滑。（3）干润滑。（4）边界润滑。（5）固体润滑。无润滑润滑剂是指轴承的工作表面被一种相对比较厚的液体润滑剂分隔开，于是阻止了金属表面的直接接触，这样得到的这种稳定性就可以用一种理论来解释：润滑液在外压力下工作的理论，尽管这只是一种可能。但确实需要在任何时候都得提供的足够充分。这种挤压力是运动表面本身施加给润滑剂而产生的，当然这仍然是一种可能。这种由运动表面产生的挤压力产生了必要的压力来分隔工作表面来抵抗加在轴承上的载荷。所以，这种润滑也可以被叫做液体润滑。还有一种润滑方式，那是一种特别的润滑剂，它有时是空气或水，当加在轴承上的外载荷足够高时，它就会以一种比较厚的状态分隔开相互相对运动的工作表面。所以，不象上面的那种润滑方式，并不需要两种工作表面一定发生相对运动。第三种润滑方式是一种现象，这种现象是，一种润滑剂是用在发生相对转动的工作表面之间。比如说齿轮或者是滚动轴承。从数学上的解释就需要接触压力和流体机械的理论。轴承不得不在较高的温度下工作的时候，固体润滑剂例如合成物等，必须被使用，因为通常使用的润滑油在这种情况下都不能工作。目前，在这方面的研究正在实施，为了寻找到合成轴承的材料，并且有低损耗和小的热量产生的性能。在有的轴承上，摇杆旋转或在轴承上转动，相对运动就是滑动。在一个自锁的轴承装置中，这种相对运动就是转动。其他的装置也可能是旋转或滑动。齿轮的齿啮合是转动与相对滑动的合成。活塞是相对于刚体的滑动，所有的这些应用都需要润滑剂来减小摩擦，降低能耗，减少热量的产生。在有些轴承的应用领域是不太成熟的。有些有连接杆的轴承，比如说汽车发动机上的，必须在几千度高的高温下和各种不同性质的载荷下工作。这种轴承用在汽轮发动设备上可以说是稳定性接近100%。还有另一种极端的情况，在有些轴承有几千种应用，应对各种不同的载荷。其他的辅助设施就相对不重要了。需要的是一个简单的、容易安装的轴承。需要很少的甚至是不需要润滑剂。在这种情况下，有的轴承并不是最好的选择，因为成本和相近的公差。最近在轴承材料上的研究已有了一定的突破。随着对润滑的研究的知识的积累，设计出有良好工作状况和较高的稳定性的轴承已不是很遥远了。附录二：外文文献原文：AndthefrictionandlubricationclosedmachinerollerbearingInmanyoftheproblemthusfar,thestudenthasbeenaskedtodisregardorneglectfriction.Actually,frictionispresenttosomedegreewhenevertwopartsareincontactandmoveoneachother.Thetermfrictionreferstotheresistanceoftwoormorepartstomovement.Frictionisharmfulorvaluabledependinguponwhereitoccurs.frictionisnecessaryforfasteningdevicessuchasscrewsandrivetswhichdependuponfrictiontoholdthefastenerandthepartstogether.Beltdrivers,brakes,andtiresareadditionalapplicationswherefrictionisnecessary.Thefrictionofmovingpartsinamachineisharmfulbecauseitreducesthemechanicaladvantageofthedevice.Theheatproducedbyfrictionislostenergybecausenoworktakesplace.Also,greaterpowerisrequiredtoovercometheincreasedfriction.Heatisdestructiveinthatitcausesexpansion.Expansionmaycauseabearingorslidingsurfacetofittighter.Ifagreatenoughpressurebuildsupbecausemadefromlowtemperaturematerialsmaymelt.Therearethreetypesoffrictionwhichmustbeovercomeinmovingparts:(1)starting,(2)sliding,and(3)rolling.Startingfrictionisthefrictionbetweentwosolidsthattendtoresistmovement.Whentwopartsareatastateofrest,thesurfaceirregularitiesofbothpartstendtointerlockandformawedgingaction.Toproducemotionintheseparts,thewedge-shapedpeaksandvalleysofthestationarysurfacesmustbemadetoslideoutandovereachother.Therougherthetwosurfaces,thegreaterisstartingfrictionresultingfromtheirmovement.Sincethereisusuallynofixedpatternbetweenthepeaksandvalleysoftwomatingparts,theirregularitiesdonotinterlockoncethepartsareinmotionbutslideovereachother.Thefrictionofthetwosurfacesisknownasslidingfriction.Asshowninfigure,startingfrictionisalwaysgreaterthanslidingfriction.Rollingfrictionoccurswhenrollerdevcesaresubjectedtotremendousstresswhichcausethepartstochangeshapeordeform.Undertheseconditions,thematerialinfrontofarollertendstopileupandforcestheobjecttorollslightlyuphill.Thischangingofshape,knownasdeformation,causesamovementofmolecules.Asaresult,heatisproducedfromtheaddedenergyrequiredtokeepthepartsturningandovercomefriction.Thefrictioncausedbythewedgingactionofsurfaceirregularitiescanbeovercomepartlybytheprecisionmachiningofthesurfaces.However,eventhesesmoothsurfacesmayrequiretheuseofasubstancebetweenthemtoreducethefrictionstillmore.Thissubstanceisusuallyalubricantwhichprovidesafine,thinoilfilm.Thefilmkeepsthesurfacesapartandpreventsthecohesiveforcesofthesurfacesfromcominginclosecontactandproducingheat.Anotherwaytoreducefrictionistousedifferentmaterialsforthebearingsurfacesandrotatingparts.Thisexplainswhybronzebearings,softalloys,andcopperandtiniolitebearingsareusedwithbothsoftandhardenedsteelshaft.Theiolitebearingisporous.Thus,whenthebearingisdippedinoil,capillaryactioncarriestheoilthroughthespacesofthebearing.Thistypeofbearingcarriesitsownlubricanttothepointswherethepressuresarethegreatest.Movingpartsarelubricatedtoreducefriction,wear,andheat.Themostcommonlyusedlubricantsareoils,greases,andgraphitecompounds.Eachlubricantservesadifferentpurpose.Theconditionsunderwhichtwomovingsurfacesaretoworkdeterminethetypeoflubricanttobeusedandthesystemselectedfordistributingthelubricant.Onslowmovingpartswithaminimumofpressure,anoilgrooveisusuallysufficienttodistributetherequiredquantityoflubricanttothesurfacesmovingoneachother.Asecondcommonmethodoflubricationisthesplashsysteminwhichpartsmovinginareservoiroflubricantpickupsufficientoilwhichisthendistributedtoallmovingpartsduringeachcycle.Thissystemisusedinthecrankcaseoflawn-mowerenginestolubricatethecrankshaft,connectingrod,andpartsofthepiston.Alubricationsystemcommonlyusedinindustrialplantsisthepressuresystem.Inthissystem,apumponamachinecarriesthelubricanttoallofthebearingsurfacesataconstantrateandquantity.Therearenumerousothersystemsoflubricationandaconsiderablenumberoflubricantsavailableforanygivensetofoperatingconditions.Modernindustrypaysgreaterattentiontotheuseoftheproperlubricantsthanatprevioustimebecauseoftheincreasedspeeds,pressures,andoperatingdemandsplacedonequipmentanddevices.Althoughoneofthemainpurposes