建筑卷揚機執(zhí)行機構方案及總體設計王曉慧

1、青島理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書畢業(yè)設計（論文）任務書專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 機械062 姓名 林倩倩 下發(fā)日期題目建筑卷揚機執(zhí)行機構方案及總體設計專題建筑卷揚執(zhí)行機構方案設計主要內(nèi)容及要求主要技術參數(shù)進度及完成日期教學院長簽字日 期教研室主任簽字日 期指導教師簽字日 期指 導 教 師 評 語 指導教師: 年 月 日指 定 論 文 評 閱 人 評 語 評閱人: 年 月 日答 辯 委 員 會 評 語評定成績指導教師給定成績(30%)評閱人給定成績(30%)答辯成績（40%）總 評答辯委員會主席簽字摘要建筑卷揚機是一種起重設備，除在建筑工地、設備安裝等方面被廣泛應用外，在冶金、礦山等

2、行業(yè)中亦廣泛應用，而且正發(fā)揮著越來越大的作用。建筑卷揚機的種類、結構、設計、計算及應用需要我們充分的了解，在對建筑卷揚機的總體設計中，從各個部件出發(fā)，主要敘述了電動機功率選擇、總傳動比計算與校驗；減速器的設計；鋼絲繩的選擇包括了鋼絲繩的選取、使用及在卷筒上的固定；卷筒的設計計算涉及卷筒結構和常用材料、卷筒容繩尺寸參數(shù)；最后是有關離合器與制動器的設計，主要采用了圓錐摩擦離合器和帶式制動器。其中，對建筑卷揚機傳動系統(tǒng)的設計又作為重點進行了詳細闡述，對減速器進行了具體的設計計算，傳動比的分配計算，展開式兩級圓柱齒輪減速器的選擇設計，還有關于軸、軸承和減速器其他附件的設計。通過該建筑卷揚機的設計，為從

3、事建筑卷揚機的研究、設計和制造提供了一定的參考價值。關鍵詞：曲柄；電能；鋼絲繩；卷筒；減速器 AbstractWinch is a construction lifting equipment, in addition to the construction sites, equipment installation and so on, which is widely used in metallurgy, mining and other industries too, and is playing an increasingly important role. Winch the typ

4、e of construction, structure, design, calculation and application we need to fully understand that the overall design of the building winch, from various parts described the choice of the main electrical power, the transmission ratio calculation and validation; reducer design; ropes choose including

5、 the selection of a rope, use and reel in the fixed reel; reel involved in the calculations, the design and structure commonly used materials, rope reel capacity size parameters; is the last of the clutch and brake design, the main cone used friction with brake and clutch. The winch on the construct

6、ion of the transmission system is designed to focus on the details, the reducer for a specific design, the transmission ratio of distribution, the two start-cylinder gear reducer design options, the shaft, bearings and other reducer annex design. Through the design of the building winch, winch engag

7、ed in the construction of the research, design and manufacturing to provide a certain value.Key words: winch；electrical power；rope；reel； clutch； bkrae； reducer目錄摘要Abstract目錄第1章 概論1.1筑卷揚機的應用1.2建筑卷揚機的發(fā)展概況1.3建筑卷揚機的發(fā)展趨勢第2章 建筑卷揚機分類及結構2.1卷揚機設計參數(shù)2.2電動卷揚機的分類第3章 建筑卷揚機的設計計算 3.1 建筑卷揚機總體方案設計3.2工作級別的劃分3.3電動機的選擇3

8、.4減速器的設計3.7離合器的選擇3.8制動器設計計算第4章執(zhí)行機構的設計計算4.1吊鉤組的設計4.2滑輪組胡設計4.3鋼絲繩的選取4.4卷筒的選擇與計算參考文獻附錄：英文附錄：譯文后記第1章 概 論1.1建筑卷揚機的應用建筑卷揚機是一種起重設備，由于具有結構簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)簡單、操作力便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于物料提升、水平或傾斜曳引重物、打樁、集材、冷拉鋼筋、設備安裝等工作中。 提升重物是建筑卷揚機的一種主要功能，所以各類卷揚機的設計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了建筑卷揚機的部分工作，如塔吊在建筑工地上用于物料和構件的提升工作，但由于

9、塔吊成本高，一般在大型建筑中使用，而且靈活性較差，故一般中小型建筑仍然廣泛應用建筑卷揚機，就是大型建筑中雖有塔吊，也還需用建筑卷揚機作輔助提升用；汽車吊升雖然靈活方便，但也因為成本太高，而不能在建筑業(yè)中被廣泛應用，所以大型設備的安裝仍然是由建筑卷揚機承擔的。建筑卷揚機除在建筑工地、設備安裝等方面被廣泛應用外，在冶金、礦山等行業(yè)中亦廣泛應用，如高爐料鐘和物料的提升，小型礦井的物料提升，船舶上做模的提升等。建筑卷揚機用于提升重物時，需要有門字架、桅桿等配套設備方能實現(xiàn)。建筑卷揚機還可應用于林區(qū)的集材工作，建筑業(yè)的冷拉鋼筋，小型礦井的水平、傾斜運輸?shù)人交蚵氁芬梦锏墓ぷ骱痛驑兜裙ぷ鳌Ｕ驗榻ㄖ頁P

10、機具有多種用途，所以它已不僅用于建筑業(yè)，而且在冶金、化工、水電、農(nóng)業(yè)、軍事及交通運輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應用。1.2建筑卷揚機的發(fā)展概況 我國在很久以前的古代，就知道采用轤轆等來提升重物，以減輕體力勞動的強度和提高勞動生產(chǎn)率。而后期卷揚機應用很少，而且所使用的卷揚機也均為國外生產(chǎn)，國內(nèi)基本上沒有生產(chǎn)卷揚機的廠家。 我國卷揚機的生產(chǎn)是解放后才開始的。50年代為滿足恢復經(jīng)濟的需要和第一個五年計劃建筑的需要，卷揚機的生產(chǎn)放提到了日程上。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，到了60年代，卷揚機的生產(chǎn)和使用越來越多了。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，主要卷揚機生產(chǎn)廠家組成了卷揚機行業(yè)組織（隸屬于第一機械工業(yè)部礦山機械行業(yè)）。為了發(fā)展卷揚機的生產(chǎn)

11、，行業(yè)組織了有關廠家的人員對全國卷揚機的生產(chǎn)和應用情況進行了調(diào)查。在調(diào)查的基礎上，開始自行設計和制造新的卷揚機。從70年代起，我國建筑卷揚機的生產(chǎn)進入了技術提高、品種增多的新階段。在各廠自行設計和生產(chǎn)的基礎上。為適應生產(chǎn)發(fā)展的需要，當時第一機械工業(yè)部發(fā)布了JB92674建筑卷揚機型式與基本參數(shù)和JBl80376建筑卷揚機技術條件兩個部標準。隨著部標準的頒布，使建筑卷揚機有了大發(fā)展的基礎。 從70年代末期開始，中國實行了改革開放政策，使國民經(jīng)濟得到了大發(fā)展，基本建設任務增加了很多，促使建筑機械的使用大量增加，生產(chǎn)卷揚機的廠家亦隨之大量增加。為使設計和生產(chǎn)規(guī)范化，國家頒布了GBl95580建筑卷揚

12、機、JJ383建筑卷揚機設計規(guī)范。隨著改革開放逐步深入，生產(chǎn)形勢的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)提到日程上來了，不少生產(chǎn)廣家成立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷揚機、變速卷揚機、自動限位卷揚機等新產(chǎn)品，以及諧波傳動、圓弧齒輪傳動、圓弧齒輪圓柱蝸桿傳動等具有新型傳動型式的卷揚機。為使卷揚機發(fā)展規(guī)范化，又相繼頒布了一系列有關建筑卷揚機的標準，有GBl95586建筑卷揚機、GB694786建筑卷揚機試驗規(guī)范和方法、GB7902.287建筑卷揚機術語、GBl332791建筑卷揚機安全規(guī)程、JGT 503193建筑卷揚機設計規(guī)范等。1.3卷揚機的發(fā)展趨勢在國外，卷揚機的品種繁多，應用也很廣泛。在西方技術先進的國家中

13、雖然工業(yè)水平先進，機械化程度不斷提高，起重設備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷揚機這樣的行之有效的簡單機械設備。美國生產(chǎn)建筑卷揚機的廠家有近百家，主要有貝波國際有限公司、哲恩有限公司等，日本從明治30年開始制造和使用卷揚機，北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠，其生產(chǎn)的卷揚機品種系列比較齊全，法國生產(chǎn)卷揚機的廠家很多，其中包藤公司就是生產(chǎn)卷揚機的主要廠家之一。其他國家，如俄羅斯、英國、挪威、瑞典、加拿大、德國等也都生產(chǎn)著不同用途的各種型號的卷揚機。對于建筑卷揚機的發(fā)展趨勢可描述如下：1）大型化 由于基礎工業(yè)的發(fā)展大型設備和建筑構件要求整體安裝，促進了大型卷揚機的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了60t卷揚機，日

14、本生產(chǎn)了32t、50t、60t液壓和氣動卷揚機，美國生產(chǎn)了136t和370t卷揚機。2）采用先進電子技術 為了實現(xiàn)卷揚機的自動控制和遙控，國外廣泛采用了先進的電子技術。對大型卷揚機安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對安全可靠。3）發(fā)展手提式卷揚機 為提高機械化水平，減輕工人勞動強度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚機，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚機，其電壓為l2v，質量為7.715.4千克，拉力為333613344N。4)大力發(fā)展不帶動力源裝置的卷揚機 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機動力的卷揚機。此種卷揚機結構簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。第2章 建筑卷揚機分類及結構筑卷揚機電于應用范

15、圍較廣，為適應各種不同使用條件建筑卷揚機亦制造成各種不同的機型產(chǎn)品。2.1卷揚機具體型號本次設計的卷揚機的型號為JM-0.5T。一、 鋼絲繩在基準層上所能承受的最大拉力來區(qū)分。按GBl95588建筑卷揚機中規(guī)定為5，75，10，125，16，20，25，32，50，80，120， 160，200，320，500kN共15級。此參數(shù)為建筑卷揚機的主要參數(shù)。本次設計產(chǎn)品為鋼絲繩在基準層上所能承受的最大拉力5KN。二、 鋼絲繩在基準層上的出繩的速度是建筑卷揚機的又一項主要參數(shù)。根據(jù)鋼絲繩速度可分為：1慢速卷揚機 繩速 v915 mmin；2中速卷揚機 繩速 v1530 mmin；3快速卷揚機 繩速

16、v3045mmin；4高速卷揚機 繩速 v45mmin以上。 本次設計產(chǎn)品為慢速建筑卷揚機，取15mmin。三、按卷筒數(shù)目分一臺卷揚機上卷筒數(shù)目的多少，直接影響到卷揚機的結構。卷揚機按卷筒數(shù)目可分為單筒卷揚機，雙筒卷揚機和多筒卷揚機三種。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷揚機。其卷筒都是工作卷筒。 本次設計產(chǎn)品為單筒卷揚機。四、按動力源分，由于工作環(huán)境不同，所用的動力源也不同 1手動卷揚機 用于無動力來源地區(qū)的小型卷揚機； 2電動卷揚機 大多數(shù)卷揚機都屬于此類； 3內(nèi)燃機卷揚機 用于無電源的地方； 4氣動卷揚機 用于不能使用電源的地方； 5液壓卷揚機 與其他設備配套使用而有液壓源的場合。本次設計產(chǎn)

17、品為電動卷揚機。五、按傳動形式分1 開式齒輪傳動 最早的形式。目前主要用于手動卷揚機；2閉式圓柱齒輪傳動 主要為快速單簡卷揚機，應用廣泛。（1）圓柱齒輪減速器（圖21）（2）一字型同軸齒輪傳動 3圓錐圓柱齒輪減速器4蝸桿傳動減速器5圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動6蝸桿減速器加開式齒輪傳動7行星齒輪傳動（圖22）8液壓傳動 本次設計產(chǎn)品為閉式圓柱齒輪傳動卷揚機。圖21圓柱齒輪減速器卷揚機圖22 3K行星齒輪傳動卷揚機六、按控制方法分1手控卷揚機 由人工操縱桿把控制卷揚機提升或下放重物2電控卷揚機 用電控按鈕控制電磁鐵制動器使卷揚機工作3液控卷揚機 用壓力油來控制卷揚機卷筒的離合和制動。4氣控卷揚機

18、5自動控制卷揚機 用限位器來控制卷揚機的工作。本次設計產(chǎn)品為電控卷揚機。七、按卷揚機由于其用途不同，使用條件的差異，其結構設計上也有差異 1提升重物(物料和構件) 要求有一定的速度以利于提高生產(chǎn)率，并要求高的安全性，以防墜落。 2設備安裝 一般設備的質量都較大，則要求卷揚機具有較大的提升能力；為保證安裝精度，其速度就不能太高；為防止墜落，其安全性要求更高。 3拽引物品 因為此項工作一般是在水平或傾斜方向進行的，為使物品能前后運動，則要求卷揚機的卷筒正反轉均能工作。4打樁 要求卷揚機把重物提升到一定高度后，能使重物成自由落體下降，實現(xiàn)打樁工作，即要求卷揚機具有溜放性能。建筑卷揚機雖然可以分成很多

19、種類，實際上由于應用情況的復雜，很難把它們絕對分清，而且一臺卷揚機往往幾種工作都要做，所以在建筑卷揚機的設計上對用途分得并不清楚，而是按要求高的來設計，這樣能使卷揚機實現(xiàn)一機多用，得到更廣泛的應用。表2-1設計要素設計要素參數(shù)鋼絲繩額定拉力F6KN鋼絲繩額定速度vv15mmin卷筒數(shù)目單筒動力源電控卷揚機傳動形式圓柱齒輪減速器控制方法電控卷揚機用途提升重物2.2 電動卷揚機基本類型的選擇 電動卷揚機由于操作方法不同，其結構相差也很大。我們將其分為電控卷揚機和溜放型卷揚機兩類 2.2.1電控建筑卷揚機 此類建筑卷揚機通過通電或斷電以實現(xiàn)卷揚機的工作或制動。物料的提升或下降由電動機的正反轉來實現(xiàn)，

20、操作簡單方便。其制動型式主要有電磁鐵制動器和錐形轉子電動機兩類，此類卷揚機大多是單卷筒的。下面簡單介紹一下。 一、帶有制動器的卷揚機 1圓柱齒輪減速器快速建筑卷揚機（圖23）2蝸桿減速器慢速建筑卷揚機。3圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動的建筑卷揚機(圖24)。4蝸桿減速器加開式齒輪傳動的建筑卷揚機(圖25)。對一些起重量大的建筑卷揚機，為使鋼絲繩在卷筒上排列整齊，需要安裝排繩器。按設計規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力120kN的建筑卷揚機上，均應安裝排繩器。 23 圓柱齒輪減速器建筑卷揚機簡圖1電動機 2聯(lián)軸器 3制動器 4減速器5聯(lián)軸器 6卷筒 7底座 8支架二、采用錐形轉子電動機的建筑卷揚機此類卷揚機利

21、用錐形轉子電動機本身所具有的制動性能來實現(xiàn)卷揚機的制動。由于錐形轉子電動機是靠轉子軸向移動來實現(xiàn)制動或松開的，可省略單獨的制動器，在結構上就要求電動機與傳動系統(tǒng)問能做軸向相對移動。一般軸向移動是通過可移式聯(lián)軸器把電動機軸的運動傳遞到傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)的。由于此類卷揚機的電動機軸線與卷筒軸線為同軸，故習慣上把這類卷揚機叫做一字型結構卷揚饑。根據(jù)傳動系統(tǒng)的不同，其可分為：1 定軸輪系傳動（圖26）2 漸開線圓柱齒輪行星傳動（圖27）3 擺線針輪傳動4 少齒差行星傳動5 諧波傳動6 活齒行星傳動圖 24 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動的建筑卷揚機簡圖1電動機 2聯(lián)軸器 3制動器 4減速器 5開式齒輪傳動

22、6卷筒 圖 25 蝸桿減速器加開式齒輪傳動的建筑卷揚機簡圖1電動機 2聯(lián)軸器 3制動器 4蝸桿減速器 5開式齒輪傳動 6卷筒 圖26 定軸輪系傳動卷揚機簡圖 圖27 2KH型行星輪系卷揚機簡圖1電動機 2聯(lián)軸器 3減速部分 1電動機 2聯(lián)軸器 3，4第一，二4卷筒 5支架 6機座 行星傳動5卷筒 6支架 7機座 2.2.2溜放型建筑卷揚機此類卷揚機提升重物的下降不是利用電動機反轉來實現(xiàn)，而是靠重物的重力下降，并帶動卷筒反轉，此時電動機不轉。要在電動機和卷筒之間實現(xiàn)其運動的聯(lián)接或分離，通常采用離合器或差動輪系。由于電動機和卷筒可分可合，因此卷筒的數(shù)目可以增多，而各卷筒又可各自完成自己的運動，則此

23、類卷揚機可設計成單卷筒、雙卷筒和多卷筒的型式。為保證各卷筒的運動或停止，其離合和制動裝置都直接安裝在卷筒上。1定軸齒輪傳動(圖28) 此傳動由閉式減速器加開式圓柱齒輪傳動來實現(xiàn)。卷筒和轉軸之間采用一個離臺器，目前主要采用的是單圓錐摩擦離合器和漲閘式離合器。制動器裝在卷筒上，目前主要為制動帶閘。為保證提升重物和人身安全，防止重物下墜，此類卷揚機上都裝有棘爪止動器。 圖28 定軸齒輪傳動卷揚機簡圖 圖29軸轉輪系傳動卷揚機簡圖 1-電動機2-聯(lián)軸器3-減速器4-開式齒輪傳動 1-電動機2-左支架3-卷筒制動閘5-錐形摩擦錐6-移動螺旋7-制動閘8-卷筒 4-卷筒5-第一級行星傳動6-第二級9-前筒

24、離合杠桿10-后筒離合杠桿 行星傳動7-離合閘帶8-右支架9-底座11-離合手把12-制動手把 2 周轉輪系傳動(圖29) 此類卷揚機一般采用二級封閉行星傳動。其卷筒與輪系的內(nèi)齒圈固接成一體。這種卷揚機可實現(xiàn)不停的重物提升和下放。 以上所介紹的卷揚機的基本結構不盡相同，各有各的優(yōu)點。本次設計選取其中比較簡單的圓柱齒輪減速器慢速建筑卷揚機（參考圖23）其額定牽引力取32KN，平均繩速取15mmin。單筒快速卷揚機。即JK3.2型。其特點為制動靈活可靠，操作方便。是建筑，橋梁，安裝工程等作業(yè)場所垂直提升，水平，斜坡托運的理想工具。但注意，不能載人。第3章 建筑卷揚機的設計計算 3.1建筑卷揚機方案

25、設計3.1.1卷揚機傳動方案的選擇行星傳動與普通圓柱齒輪傳動比較，尺寸小，重量輕，但制造精度要求高，結構較復雜，對于本設計不適用。蝸桿傳動的效率低，而且蝸桿傳動布置為“T”字型，占用空間大。兩級直齒圓柱齒輪傳動，結構簡單，效率高，傳動平穩(wěn)，加工簡單。但不適宜高速重載，由于本設計的速度和載荷都不大。所以經(jīng)過比較確定為兩級圓柱齒輪傳動。3.1.2卷揚機整體布置方案的選擇方案一 閉式傳動起升機構構造型式 （如圖3-1）圖3-1閉式傳動起升機構構造型式1-電動機；2-半齒聯(lián)軸器；3-浮動軸；4-帶制動輪的半齒聯(lián)軸器；5-制動器；6-減速器；7-卷筒；8-軸承座該方案由一個大齒輪固定在卷筒上，轉矩通過開

26、式齒輪由減速器傳給卷筒。這種布置占用空間小，對小傳動并不適合。方案二 帶有開式齒輪傳動的起升機構構造型式 （如圖3-2）圖3-2帶有開式齒輪傳動的起升機構構造型式1-電動機；2-彈性柱銷聯(lián)軸器或帶制動輪的全齒聯(lián)軸器；3-制動器；4-減速器；5-開式齒輪；6-卷筒；7-軸承座卷筒直接支承在減速器輸出軸上，結構簡單，占用空間小，結構部件少，卷筒所受彎矩較大。方案三 閉式傳動起升機構構造型式 （如圖3-3）圖3-3閉式傳動起升機構構造型式1-電動機；2-帶制動輪的彈性柱銷聯(lián)軸器或全齒聯(lián)軸器；3-制動器；4-減速器；5-全齒聯(lián)軸器；6-軸承座；7-卷筒轉矩通過連軸器傳給卷筒，卷筒軸上有兩處支撐。由于低

27、速級轉矩大，聯(lián)軸器尺寸也很大，再加上兩處支撐，在軸向布置上占用很大空間。卷筒直接支承在減速器輸出軸上，結構簡單，占用空間小，結構部件少，布置合理。經(jīng)過上述三個方案比較，最終確定為方案三。3.2工作級別的劃分 為了合理地設計、制造、使用及提高零件三化水平，建筑卷揚機根據(jù)利用等級與載荷狀態(tài)劃分為：AI，A2，A3，A4, A5,A6,A7,A8等工作級別。如圖（3-4）：圖34 建筑卷揚機工作級別的劃分3.2.1利用等級 利用等級是表示建筑卷揚機使用的頻繁程度，以其在設計壽命期內(nèi)應完成的總工作循環(huán)次數(shù)Ni表示。而一個工作循環(huán)是指從一個載荷準備提拉時開始到下一個載荷準備提拉時為止的全過程。建筑卷揚機

28、的壽命一般不少于5年，在這個期間內(nèi)依據(jù)工作頻繁程度的不同，總工作循環(huán)數(shù)從可分為8個利用等級，參考機械工業(yè)出版社出版的建筑卷揚機設計中利用等級的相關表格，選取利用等級U3。因為不大經(jīng)常使用。3.3.2載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)表示建筑卷揚機鋼絲繩承受拉力作用的輕重與頻繁程度，它與整個使用壽命期限內(nèi)鋼絲紀每次承受的拉力與額定拉力之比和鋼絲繩每次承受拉力作用下的工作循環(huán)次數(shù)、與總工作循環(huán)次數(shù)之比有關?？偨Y以上條件，得出本次設計的卷揚機為工程安裝型，選工作級別為A3。3.3 電動機的選擇 電動機選擇的原則：在電動機能夠滿足機械負載要求的前提下，最為經(jīng)濟合理地決定電動機功率。 建筑卷揚機屬于非連續(xù)制工作機械，而且

29、起動、制動頻繁。因此，選擇電動機應與其工作特點相適應。 建筑卷揚機主要采用三相交流異步電動機。根據(jù)建筑行業(yè)的工作特點，電動機工作制應考慮選擇短時重復工作制和短時工作制并優(yōu)先，選用冶金及起重用異步電動機YZR(繞線轉子) 、YZ(籠型轉子)系列專用電動機。其特點示有良好的密封性，其防護等級為IP54。3.3.1電動機功率的選擇 建筑卷揚機電動機功率的初選可以按所需的靜功率計算，然后根據(jù)其工作方式進一步確定并校核。 計算公式為P= Feve60000=6000*1560000*0.9=1.6KW式中 鋼絲繩額定拉力 6KN; 鋼絲繩額定速度 15m/min; 建筑卷揚機整機傳動效率。這里包括傳動裝

30、置，軸承，連軸器，離合器，卷筒纏繞等總的效率。在這里初步取90。3.3.2電動機工作制的選擇電動機工作時，負載持續(xù)時間的長短對電動機的發(fā)熱情況影響很大，因而對決定電動機的功率也有很大影響。按電動機發(fā)熱的不同情況，電動機分三種工作制，即連續(xù)工作制、短時工作制和短時重復工作制。 建筑卷揚機所用電動機工時間短，電動機溫升來不及達到穩(wěn)定值；停車時間亦短，電動機也來不及完全冷卻到周圈環(huán)境溫度，所以穩(wěn)定溫升為一溫度區(qū)間，在這種情況下。一般都選擇短時重復工作制。我國專門生產(chǎn)了標準短時重復工作制電動機，標準負載持續(xù)Fc別為：15，25，40，60。而且同一臺電動機Fc不同，擔負的負載也不同。對于短時重復工作制

31、，應盡量選擇此類電動機。通過對功率的計算和工作制的選擇，本次設計選取的電動機所選具體型號為Y112M-6。其基本參數(shù)為：表3-1電動機參數(shù)機座號功率/KW轉速 r/min轉動慣量kg轉子繞線開路電壓/VY112M-62.29600.013845注：按基準工作制（工作制,Fc=40）編制。一 電動機的校核 電動機校驗主要是指電動機熱功率的校驗。一般按發(fā)熱校驗電動機的功率，并根據(jù)負載性質、電動機類型作過載能力校驗，如果采用籠型異步電動機，則還需作起動能力校驗。校驗的結果應滿足：在額定負載工況工作時，電動機不出現(xiàn)過熱現(xiàn)象；在設計極限要求情況下，電動機的最大轉矩或起動轉矩應保證建筑卷揚機負載順利起動，

32、特別是懸空重物的再次起動。 在校驗時，建筑卷揚機要求的負載持續(xù)率Fc值和每小時起動次數(shù)Z值應根據(jù)實際工作情況進行計算。具體的電動機發(fā)熱驗算：按系數(shù)法進行電動機發(fā)熱計算，參考文獻 陳道南，盛漢中等編注起重運輸機械冶金工業(yè)出版設，1988年 式620 式中 電動機的發(fā)熱功率； 機構的靜載荷功率，參考文獻倪慶興，王煥勇主編起重機械上海交通大學出版社，1900年 電動機靜功率 取1.5，則2.21.51.47KW； 考慮工作級別不同條件下?lián)Q算時的換算系數(shù)。查參考文獻【3】表64得0.75； 考慮其電動機工作時間對發(fā)熱影響得系數(shù)。查參考文獻【3】表66得取1.2 將數(shù)值代入上式得故所選電動機發(fā)熱條件通過

33、。3.4減速器的設計減速器是應用于原動機和工作機之間的獨立傳動裝置。其主要功能是降低轉速，增大轉矩，以滿足對機械的各種要求。3.4.1 傳送比的計算和分配按額定轉速初定總傳動比：已知 要求電動機額定轉速940r/min； 鋼絲繩速度15m/min。參考常用減速器的類型，兩級圓柱齒輪減速器可實現(xiàn)這一范圍的傳動比。其主要類型有展開式，分流式，同軸式。其各自特點為：展開式 兩級展開式圓柱齒輪減速器的結構簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此，軸應設計有較大的鋼度。高速齒輪布置在遠離轉矩輸入處。建2議用在載荷比較平穩(wěn)的場合，高速級做成斜齒，低速級可做成直齒。分流式 結構比較復雜，低速級做成人字齒時相

34、對軸承是對稱的，載荷沿齒寬分布均勻，中間軸危險截面上轉矩對于軸所傳遞的轉矩減半，一般用在變載荷場合。當高速級采用人字齒，結構不合理，一般不用。同軸式 減速起的長度較短，載荷分布也均勻。但軸向尺寸和重量較大。并限制了傳動布置的靈活性。經(jīng)過分析，最后決定選擇展開式兩級圓柱齒輪減速器。分配傳動比： 考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，取=1.4. 則=7.48 =5.353.4.2傳動裝置軸的運動和動力參數(shù) 表3-2軸的動力參數(shù)軸名功率P ( KW)轉矩T ( Nmm)轉速n (r/min)電動機軸2.222351.06383940I軸2.17822127.55319940II軸2.0715733

35、7.7014125.67III軸1.968800173.921623.49卷筒1.909776328.738723.493.4.3 減速器齒輪的選擇和計算一、高速級齒輪的計算由表41知輸入功率2.178KW,小齒輪轉速940r/min,傳動比i7.48。1、選定齒輪類型，精度等級，材料和齒數(shù)。按前提示高速級選擇斜齒圓柱齒輪傳動；根據(jù)卷揚機工作環(huán)境，選擇其減速器為7級精度（GB10095-88）；材料選擇。小齒輪材料選40Cr，并經(jīng)調(diào)質及表面淬火，齒面硬度為4855HRC；初選小齒輪齒數(shù)24，則 達齒輪齒數(shù)為247.48179.5?？紤]兩齒數(shù)最好為互質數(shù)，選179；選螺旋角。初選14度。二、低速

36、級齒輪的計算由表41知輸入功率2.07KW,小齒輪轉速125.67r/min,傳動比i5.351、選定齒輪類型，精度等級，材料和齒數(shù)。(1)低速級選擇斜齒圓柱齒輪傳動；(2)精度依然選7級；(3)材料選擇。跟高速一樣，選大、小齒輪材料選40Cr，并經(jīng)調(diào)質及表面淬火，齒面硬度為4855HRC(4)初選小齒輪齒數(shù)24，則 達齒輪齒數(shù)為245.35128.4?？紤]兩齒數(shù)最好為互質數(shù)，選129。3.5離合器設計手控建筑卷揚機常使用圓錐摩擦離合器，并配以帶式制動器進行工作。圓錐摩擦離合器分單錐式和雙錐式，見圖3-5。建筑卷揚機以使用單錐式為多。建筑卷揚機亦有使用漲圈摩擦離合器的，但目前使用較少。圓錐摩擦

37、離合器的結構簡單，接合比較平穩(wěn)，脫開后能保持摩擦面完全分離。但對軸的偏心比較敏感，錐體加工要求高。由于圓錐摩擦離合器的接觸面積小，在傳遞大轉矩時，外形尺寸較大，結構不緊湊，接合平穩(wěn)性降低。因此，僅適用于中小噸位的卷揚機。 圖3-5 圓錐摩擦離合器 a) 單錐式 b) 雙錐式3.5.1圓錐摩擦離合器的結構及工作原理如圖3-12所示，卷筒左端是摩擦離合器和制動器，右端是棘輪停止器。摩擦離合器的圓錐面和制動器的摩擦面就是卷筒凸緣的內(nèi)外表面。摩擦塊與開式傳動的大齒輪聯(lián)為一體。通過操縱手柄2（圖3-7）使多線螺旋12（圖3-6）旋轉，帶動頂桿10（圖3-6）作軸向運動，推動推進板9和墊圈8，使卷筒沿軸向

38、向左移動與錐形摩擦面緊密結合，從而使卷筒轉動。制動前，必須先打開離合器，此時需按相反方向轉動離合器操縱手柄2，通過彈簧5的反作用力使卷筒與大齒輪脫離接觸。幾乎同時，帶式制動器上閘進行制動。為使制動更加可靠，又使用了棘輪停止器。3.5.2圓錐摩擦離合器的參數(shù)確定一、摩擦面的平均直徑 摩擦面的平均直徑用下式計算Dm=(D1+D2)/2=(46)d (mm)式中 D2、D1圓錐工作面的大端和小端直徑（mm）； d離合器軸徑（mm）。 Dm值也可根據(jù)具體結構確定。圖 3-6 離合器、制動器、停止器組合系統(tǒng)1主軸 2齒輪 3制動輪 4摩擦木 5彈簧 6卷筒 7棘輪 8墊圈 9推進板 10頂桿 11頂絲箱

39、 12頂絲 13擺動臂 14連桿 15推力球軸承 16彈簧壓蓋 17調(diào)整螺栓 圖3-7 離合器、制動器操縱系統(tǒng)簡圖1制動器操縱手柄 2離合器操縱手柄 3連接頭 4連接桿 5連接螺桿 6制動閘帶 7彈簧二、摩擦面的工作寬度 圓錐面母線工作部分寬度用下式計算 b=（0.150.25）Dm (mm)三、摩擦錐的半錐角 為避免離合器接合后錐面自鎖不易脫開，通常取摩擦錐半角arctgu式中 u離合器接合面的摩擦系數(shù)； 摩擦錐半錐角。上述參數(shù)，是離合器設計的重要幾何參數(shù)。3.6制動器設計為了確保卷揚機安全，可靠地工作，必須裝設制動器。3.6.1制動器分類、特點及其選擇制動器按用途可分為停止制動、支持制動和

40、下降制動三種。停止和支持式制動器具有停止和支持中午懸掛在空中的作用；而下降式制動器除具有前者停止運動的作用外，還具有調(diào)節(jié)機構運動的作用。按照工作狀態(tài)，制動器又分為常閉式和常開式。常閉式制動器經(jīng)常處于合閘狀態(tài)，當機構運轉時，可利用人力、電磁力等外力使制動器松閘。而常開式與此相反，它經(jīng)常處于松閘狀態(tài)，只有施加外力時才能合閘。按照制動器結構特征，又分為帶式制動器、塊式制動器、蹄式制動器和盤式制動器四種。建筑卷揚機至少要裝一套常閉式的支持制動器，并常采用帶式制動器和外抱式制動器，小噸位卷揚機亦可采用蹄式制動器。在設計或選擇制動器時，主要依據(jù)是制動力矩。無論是標準制動器，還是自行設計的制動器都要做必要的

41、發(fā)熱驗算。一、帶式制動器帶式制動器主要適合中小噸位的建筑卷揚機。因其結構簡單，常將制動輪與卷筒做成一體。1、帶式制動器的類型及工作原理帶式制動器是用撓性鋼帶包圍制動輪，而帶的一端或兩端固接在杠桿上，操縱杠桿使帶壓緊制動輪產(chǎn)生摩擦力，從而達到制動輪的目的，見圖3-8。帶式制動器常見有簡單式、綜合式和差動式三種類型。為了增加摩擦系數(shù)，在帶的工作表面上裝有摩擦材料，如皮革、石棉和輥壓帶等。當制動器松閘時，應使制動帶與帶輪間形成11.5mm的徑向間隙。為了使制動帶均勻脫開，沿制動帶包角圓段上裝設若干彈簧，通過彈簧的徑向拉力，使制動閘帶均勻脫離制動輪。擰動調(diào)整螺栓來調(diào)節(jié)帶與輪的徑向間隙。圖 3-8 制動

42、操縱裝置1制動操縱手柄 2制動器手柄座 3棘爪操縱拉桿 4棘爪操縱座 5制動閘帶 6操縱制動連桿 7操縱離合連桿 8棘爪 9棘輪 10彈簧圖 3-9 制動帶與杠桿的聯(lián)接型式a) 剛性聯(lián)接 b) 螺紋聯(lián)接2、制動帶與杠桿的聯(lián)接 制動帶的兩端采用專門的聯(lián)接件與杠桿聯(lián)接，見圖3-9。其中一端作剛性固接，見圖3-9a；另一端利用螺紋聯(lián)接，見圖3-9b。聯(lián)接處的鉚釘應按剪切強度驗算，對于材料Q215A、Q235A的鉚釘，杠桿與制動帶聯(lián)接結構處的螺栓應進行疲勞強度計算。必要時，還需對傳力杠桿剛度進行校核。當松閘時，帶與制動輪摩擦面之間的退距大小應能根據(jù)制動狀態(tài)隨時進行調(diào)節(jié)。制動過程應力求平穩(wěn)，但退距過大，

43、制動靈敏性差，制動器容易發(fā)熱或制動操作困難。對較大噸位的卷揚機，其制動力用手進行控制比較困難，可靠性也較差，這時可采用機械或電液控制的方法。二、外抱塊式制動器常用的外抱塊式制動器已經(jīng)標準化，已有多種類型產(chǎn)品可供選用。這類制動器在電控卷揚機上應用普遍，可根據(jù)計算制動力矩初選型號，然后進行發(fā)熱校核計算。在這就不具體闡述了。第4章 執(zhí)行機構的設計計算 4.1吊鉤組設計吊鉤組是起重機械上應用最普遍的取物裝置，它由吊鉤、吊鉤螺母、推力軸承、吊鉤橫梁、滑輪、滑輪軸以及拉板等零件組成。目前常用的吊鉤有單鉤和雙鉤。4.1.1 吊鉤型式及特點模鍛單鉤制造簡單，在中小起重機械（80噸以下）上廣泛采用。雙鉤制造較單

44、鉤復雜，但受力對稱，鉤體材料較能充分利用，主要在大型其中機械（起重量80噸以上）上采用。成批生產(chǎn)以采用模鍛為宜。疊片式吊鉤（板鉤）是由切割成形的多片鋼板鉚接而成，并在吊鉤口上裝護墊，這樣可減小鋼絲繩磨損，使載荷也能均勻的傳到每片鋼板上。疊片式吊鉤制造方便，由于鉤板不會同時斷裂，故工作可靠性較整體鍛造吊鉤為高。缺點是：只能做成矩形截面，鉤體材料不能充分利用，自重較大，高度尺寸也大。疊片式吊鉤主要用于大起重量或冶金起重機上。在長鉤型吊鉤組中，吊鉤橫梁與滑輪軸合成一體，結構簡單，零件較少，整體尺寸較小，這對充分利用起升高度是有利的，在鋼絲繩分支數(shù)為偶數(shù)（一般為4）時應用較多。短鉤型吊鉤組零件數(shù)量多，

45、高度尺寸大，但橫向尺寸較小，對減小鋼絲繩偏角有利且不受分支數(shù)限制，故應用較廣。直柄單鉤的結構形式按照鍛造方法的不同及有無凸耳分四種：LM型、LMD型、LY型及LYD型。標記方法：標記示例：鉤號0.06，強度等級為M的不帶凸耳模鍛直柄單鉤：直柄單鉤 LM0.06M GB10051.5鉤號250、強度等級為T的帶凸耳自由鍛直柄單鉤：直柄單鉤 LYD250TGB10051.5鉤號0.0640的吊鉤采用模鍛，鉤號10250的吊鉤采用自由鍛造。鉤號0.065直柄單鉤，柄端結構為型式，用于輕小型起重設備；鉤號612柄端結構為型式，用于起重機械和輕小型起重設備；鉤號40250柄端結構為型式，用于起重機械。鉤

46、號0.065柄端為普通螺紋；鉤號6250柄端為梯形圓螺紋。直柄單鉤的結構形式和結構尺寸根據(jù)參考文獻1表8.1-85和表8.1-89（GB/T10051.5-1988）選取。吊鉤采用專用材料，常用整體鍛造或用厚鋼板切割而成。依據(jù)吊鉤材料屈服強度極限不同，將其機械性能分為五個強度等級。在不同的強度等級和機構的工作級別下，各種吊鉤的起重量可以查表獲得。4.4.2 吊鉤組零件材料卷揚機吊鉤除承受物品重量外還要承受起升機構啟動與制動時引起的沖擊載荷作用，故吊鉤材料應有較高的機械強度與沖擊韌性。卷揚機吊鉤組零件的常用材料如下：鍛造吊鉤：采用20號鋼、20SiMn、36MnSi。吊鉤螺母：采用20號鋼。板鉤

47、：采用C3、20號鋼、16Mn，并使鉤板的高度方向與鋼板軋制方向一致。吊鉤橫梁與滑輪軸：采用45號鋼。吊鉤拉板：采用C3、16Mn。叉子：采用20號鋼。4.4.3吊鉤組的選擇吊鉤是根據(jù)吊鉤的起重量來選取的。根據(jù)起吊的最大重量為0.5噸，由參考文獻2附表8，選取5噸吊鉤組。得其質量，兩動滑輪間距l(xiāng)0=200mm表4-1 5噸吊鉤組的主要尺寸名稱圖形圖號主要尺寸（mm）DSHHHHHlLlLL5噸吊鉤組5-1G13856572135524131520012075主要尺寸軸承質量KgLLBBbeDDDDD型號數(shù)量405304824004508210/2131/499圖4-1 5噸吊鉤組其中吊鉤為LM

48、2.5-T。4.2 滑輪組的設計滑輪是用來支承鋼絲繩和改變鋼絲繩運動方向的部件。鋼絲繩繞過若干動滑輪和定滑輪組成滑輪組，滑輪組可以起到省力和增速的作用（建筑卷揚機使用滑輪組主要起省力作用），它是起重機械的重要組成部分。4.2.1滑輪結構與材料直徑較小的滑輪可做成實體輪，（見下圖4-2a）；直徑較大的應做成輻板輪，（見下圖4-2b）或輻條輪；對于大型或單件生產(chǎn)的滑輪可采用型鋼與鋼板焊接而成。圖4-2a實體輪 圖4-2b輻板輪滑輪常裝在固定的心軸上。簡單的滑輪常采用滑動軸承，目前使用的滑輪絕大多數(shù)采用滾動軸承?；啿牧弦娤卤?-2。表4-2 滑輪材料滑輪類型常用材料用途實體滑輪15，Q235小型滑輪滑輪直徑D350mm鑄造