電動卷揚機的設計

1、摘要卷揚機在社會的生產建設中越來越重要，它主要是在一些修建，鉆井，起重以及運輸行業(yè)進行重物的起升下降或者是拖拉，有較為廣泛的應用。在當前社會，我國重工業(yè)飛速發(fā)展，卷揚機的出現減輕了我們的工作負擔，現國家各項工程項目的建設，還有一些新農村建設都離不開卷揚機，市場需求也越來越多，為了滿足當前社會建設的產品需要，決定設計一批具有高效益，安全系數更為穩(wěn)定的電動卷揚機。本次的設計在國內當前的基礎上進行了一些機構的改動和設計，在便利高效的同時還可以實現重物的起升下降。電動卷揚機是通過通電或斷電以實現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，操作簡單方便。通過對國內卷揚機發(fā)展現狀的分析，設

2、計電動卷揚機并進行工作參數的設計。本設計中原動機為電動機,設計采用的是YZ系列冶金起重專用三項異步電機，其型號：YZ160L8，額定電壓為380V，額定功率為7.5KW，轉速為750轉/分，效率為82.4%。傳動方案采用了兩級圓柱齒輪傳動,電動機軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接，卷筒與低速軸的連接為帶齒輪接盤的結構型式，通過減速器與卷筒連接，帶動卷筒實現重物的起升和下降。這次設計的執(zhí)行部分內容主要包括提升機構，起重吊鉤的設計，鋼絲繩的使用校核以及卷筒結構尺寸以及壁厚的設計分析。本次設計的起升機構采用了雙聯滑輪組，在省力的同時，保證了起升裝置的平穩(wěn)運行；通過計算，本次設計鋼絲繩的規(guī)格型號為：18

3、*7，多層股不旋轉鋼絲繩吊鉤采用旋轉形式的單鉤，旋轉形式便于重物的靈活旋轉起吊；在卷筒的設計上，出于安全考慮，卷筒表面采用深槽設計，防止脫槽情況的發(fā)生，而卷筒的設計類型，參考當前國內常用結構，減速器輸出軸與卷筒相連接，卷筒轉動纏繞或釋放鋼絲繩實現將重物起升或下降。關鍵詞：電動卷揚機；二級圓柱齒輪減速器； 目錄1. 前言.22.技術任務書.32.1主要參數.32.2主要要求.42.3主要內容.43. 設計計算說明書.4 3.1 總體方案設計.4 3.2 電動機的選擇.63.3 傳動部分的設計.7 3.3.1 齒輪傳動的設計.14 3.3.2 軸的參數設計.15 3.3.3 軸承的設計.153.3

4、.4 離合器、聯軸器的選擇.183.4 執(zhí)行部分的設計.20 3.4.1 起升機構的設計.20 3.4.2 起重吊鉤的選擇和設計.22 3.4.3 鋼絲繩的篩選.23 3.4.4 卷筒結構以及尺寸設計.25 3.4.5 卷筒壁厚設計.293.5 機架小車行走機構的設計.334.標準化審查報告.345.使用說明書.36 結論.37 參考文獻.38一、前 言隨著社會的發(fā)展，機械將會越來越取代人力，這也是機械行業(yè)飛速發(fā)展的后果，在機械的發(fā)展歷史中，新機械的發(fā)明也會給社會帶來日新月異的變化。但是，那些很久以前就被利用生產并一直延續(xù)到當前的機械設備，其有突出的作用。其中，卷揚機就是一例，它的出現讓一些建

5、筑行業(yè)飛速發(fā)展。卷揚機也被人們稱作是絞車，在進行垂直機械的運輸上，其有突出的作用發(fā)揮。在系統(tǒng)工作上，通過井架、桅桿、滑輪組的配合，可以出色進行物料的提升和安裝。在應用上，卷揚機有簡單的結構布局，有靈活的搬運安裝表現，有相對容易的操作，而且后續(xù)維修保養(yǎng)容易，有較低的使用成本，且可以出色實現環(huán)境的適應，所以在應用上有出色的價值和意義。在目前的水利、起重以及建筑等多個領域，其有出色的應用。本文在設計分析上，是立足傳統(tǒng)卷揚機展開觀點的分析和闡釋。結合現狀以及未來趨勢，做出相應的評價研究。在系統(tǒng)的具體設計上，卷揚機的作用主要是滿足當前大型機械設備垂直運輸需求。通過不同零部件的搭載和配合，確保物料得以出色

6、的提升，科學進行設備的安裝。其在應用上有簡單的結構布局，而且使用十分方便，制造的成本也不高，且具備安全性比較高等優(yōu)點。在具體的應用上，對于卷揚機而言，其核心功能之一就是進行重物的提升。所以在進行具體設計上，結合重物提升要求完成卷揚機機構的具體設計。隨著技術的升級和發(fā)展，也有不少設備實現對傳統(tǒng)卷揚機功能的取代，比如塔吊等，但是在應用上，考慮到塔吊一般有較高的使用成本，所以通常是在很多大型工程里才進行這種設備的引入。而且塔吊在使用上，不具備出色的靈活性。汽車吊在使用上雖然有出色的靈活性，但是由于其有較高的使用成本，所以在應用上，也不及卷揚機使用出色。當前在很多工程領域，卷揚機有出色的額應用表現，其

7、不僅在工程以及設備安裝等方面有較為出色的應用意義，而且在很多農業(yè)、軍事等領域也有出色的應用。電工卷揚機的具體的發(fā)展趨勢是：1. 大型化 隨著基礎工業(yè)的不斷發(fā)展，目前在很多設備以及機械研發(fā)上，整體化成為必然的趨勢。所以在這種情況下，也促使卷揚機在研發(fā)上開始呈現出整體化、一體化的發(fā)展趨勢。當前來說，俄羅斯以及日本、美國等國家也都有較大型的卷揚機研發(fā)。 2.搭載先進技術為有效確保在卷揚機的研發(fā)上，能夠出色達成自動化控制目的，確保遙控容易，國外在設備研發(fā)上，十分重視先進技術的引入，同時將電氣連鎖裝置也引入到卷揚機的研發(fā)過程中，確保設備在研發(fā)以及運行上有較為出色的可靠保障。 3. 手提式卷揚機出現 為確

8、保能夠通過卷揚機的引入進一步釋放人工，實現較為出色的機械化運作，國內也進行了一些小型卷揚機的研發(fā)，這些設備僅需12V電源就能夠輕松工作，單臺設備的質量較輕，一般是7.715.4 kg，可以實現3336-13344 N的垃圾。 4. 無動力源裝置卷揚機出現 目前，歐美一些國家也十分重視不帶重力卷揚機的研發(fā)的，這些卷揚機在研發(fā)上有簡單的結構布局，在設計上，往往僅需要一個卷筒以及一個變速箱就可以滿足系統(tǒng)工作要求。二、設計任務書2.1 本設計電動卷揚機設計的主要參數有：額定起升重量： 5噸最大起升高度： 60米起升速度： 30米/分卷揚機的作用：負責進行5噸橋式吊車的起升操作工作條件：過程中會有頻繁的

9、啟動表現，而且會有較高的粉塵量。2.2 設計的主要要求：本文在設計卷揚機的過程中，采取的是有軌運行；對于電動機軸而言，在進行連接上，其采取的是齒輪鏈接盤；在設計制動器的過程中，一般采取常閉起升機構；在設計制動力矩上，也要確保和相應的參數標準保持一致。2.3 設計的主要內容：1、電動卷揚機的原動部分；2、電動卷揚機的傳動裝置；3、電動卷揚機的起升機構；4、電動卷卷揚機的卷筒設計；5、電動卷揚機制動器的選擇。三、設計計算說明書3.1 總體方案設計在進行系統(tǒng)的設計上，考慮到操作方式差異，為此在進行電動卷揚機的設計上，也存在較為突出的額結構差異。在進行具體類別劃分上，主要是電動以及溜放型兩種不同類別的

10、卷揚機。 3.1.1 電動卷揚機 對于這種卷揚機而言，其要想工作，必須有電源的接入。此類卷揚機是基于電動機正反轉實現對物料提升或是下降的針對性控制，在進行系統(tǒng)工作上，其有非常簡單的操作。在進行具體的設計上，在卷揚機篩選上主要是電磁制動不同傳動類別的電動機，具體介紹如下： 帶有電磁鐵制動器卷揚機：1. 圖2-1所展示的為一臺圓柱齒輪減速器快速卷揚機。圖2-1 圓柱齒輪減速器快速卷揚機簡圖1電動機 2聯軸器 3制動器 4減速器5聯軸器 6卷筒 7底座 8支架2. 蝸桿減速器慢速卷揚機。3. 圓柱齒輪減速器半開式齒輪傳動的卷揚機，在下圖圖2-2里做出了對應的展示和分析。 圖2-2 圓柱齒輪減速器半開

11、式齒輪傳功的卷場機簡圖 1電動機 2聯軸器 3制動器4減速器 5開式齒輪傳動6卷筒 4. 蝸桿減速器半開式齒輪傳動完成設計的卷揚機。在進行卷揚機的研發(fā)上，若是有較大的起重重量，為了確保卷筒上會有整齊的鋼絲排列，為此在進行系統(tǒng)的設計上，通常要同步設計繩器。結合設計標準，要求若是所設計的卷揚機，鋼絲繩對應的拉力必須超過120 kN，必須要有排繩器的相應安裝。3.1.2 溜放型卷揚機若是運用此類卷揚機進行重物提升或是下降操作，一般是基于重物的重力作用帶動卷筒反轉，基于此實現對重物提取操作。在過程中，電動機以及卷筒之間會有運動的分離以及聯接等情況。所以在系統(tǒng)規(guī)劃上，常用的是離臺器或差動輪系。在使用過程

12、中，考慮到電動機和卷筒可分可合，所以可以適當進行卷筒數量的增長，不同卷筒則可以同步實現其自身運動的實現。在進行設計上，一般被設定是不同的方式，諸如單卷筒、雙卷筒和多卷筒等。這類卷揚機主要適用于中小型重物的提升和下降操縱，且靈活性較差，不便調節(jié)起升重物的位置，并精準降落，而本次的設計為5噸的重型工業(yè)機器，有較大的靈活性，因此此類卷揚機并不適用。綜上，在本次設計中，由于電動卷揚機的工作條件較為特殊，周邊可能會有大量的粉塵，為了防止外界雜物的侵入，并保持潤滑性能的持久性，故放棄采用圓柱齒輪減速器半開式齒輪傳動和蝸桿減速器半開式齒輪傳動的卷揚機。在本次的工作中，會有頻繁啟動的現象，而且長時間處于高強度

13、的運作狀態(tài)，根據齒輪傳動平穩(wěn)，傳動速度和傳動功率大，而蝸桿傳動效率較低，不宜在大功率下長期工作，為了減少機械磨損，保證卷揚機的長期使用，最終決定采用圓柱齒輪減速器快速卷揚機的方案。3.2 電動機的選擇在進行電動機篩選上，對于額定功率界定，要求確保經濟、實用。本文設計的是5噸橋式吊車卷揚機，其不需要連續(xù)工作，但是有頻繁的制動以及起動操作，所以在進行電動機篩選上，要考慮到設備特點。綜合分析，系統(tǒng)綜合評估，最終選擇三相交流異步電動機，在工作制界定上，有重復以及短時兩種工作制、以供選擇，所以在篩選上，最佳選擇是YZR、YZ系列電動機。在電動機工作實現上，采取斷時工作制，所以忽略發(fā)熱因素導致影響，無需展

14、開相應計算。 對于機構運轉的靜功率計算，對應公式是： 、對應表述的是額定起升載荷，吊具自重，、是起升速度、機構總效率。取值空間一般是0.85-0.9。 為此，6.311 kW電動機功率 =0.8， 0.86.309=5.048則選用：YZ系列冶金起重專用三項異步電機，型號：YZ160L8，額定電壓：380V,額定功率：7.5KW轉速：750轉/分效率：82.4%基準工作制為40%3.3傳動部分的設計3.3.1 齒輪傳動設計1.卷揚機總傳動比計算初定總傳動比通過計算獲取： 、為總傳動比、電動機的額定以及卷筒對應轉速。 所以i=12.4752. 減速器的計算 =1，為此i=12.475。本文系統(tǒng)在

15、設計上，使用的是二級圓柱齒輪減速器。3. 分配減速器各級傳動比=1.4，是低速級傳動傳動比。 =1.4 =4.06 =3.134. 計算傳動裝置運動及動力參數式中：=0.99（齒形聯軸器）=0.98（滾子軸承）=0.97（齒輪精度為8級）=0.99（齒形聯軸器）為此=0.99=0.88卷筒軸所得到的功率為0.88=0.887.5=6.61 kW>6.311 kW綜合分析，參數設定滿足標準。(1) 計算各軸轉速軸 r/min 軸 r/min 軸 r/min 卷筒軸 r/min (2) 計算各軸功率軸 kW 軸 kW 軸 kW 卷筒軸 kW (3) 計算各軸轉矩電動機軸輸出轉矩為： N.m軸

16、 N.m 軸 N.m 軸 N.m 卷筒軸 N.m 將計算數值列表如下表3-1：軸號功率P（KW）轉矩T(N.m)轉速傳動比i效率電機軸7.5101.670510.99軸7.425100.67057.040.97軸7.1673.1100.145.030.97軸6.73128.519.910.99卷筒軸6.633122.519.9表3-1 傳動裝置的運動及動力參數表3-1 傳動裝置的運動及動力參數5.圓柱齒輪傳動計算齒輪隸屬一般零件，無其它要求，選擇標準上有最低成本，實用。小齒輪 45鋼，調質，齒面硬度217255 HBS大齒輪 45鋼，正火，齒面硬度169217 HBS1. 許用接觸應力查通過資

17、料查閱，對應小、大齒輪的接觸疲勞極限應該是：小齒輪 （217255HBS） =580 MPa大齒輪 （169217HBS） =540 MPa循環(huán)次數： N1=60njLn=1.76 N2 =2.5 基于資料查閱可知， ZN1=1.0 ZN2=1.08 SH=1.1齒面接觸應力計算方式是：=526.5 Mpa =529.1Mpa 然后可以取=526.5 MPa2. 計算許用彎曲應力小、大齒輪對應彎曲疲勞極限如下所示：小齒輪（217255HBS）對應的疲勞極限為： =440 MPa大齒輪（169217HBS）對應的疲勞極限為： =420 MPa還有，YN1= YN2=1 SF=1.4齒輪彎曲應力對

18、應的計算方式是： = =314.3 Mpa =300 Mpa §齒輪參數設計1. 第一級傳動（1）初選參數小齒輪齒數=28大齒輪齒數=284.06=115螺旋角（2）按接觸強度結算 所以 載荷系數K=1.2 彈性系數=189.8 =2.459 =0.781 螺旋角系數=0.992 取=1 所以 =60 mm（3）主要尺寸計算 mm 取整數 mm中心距 mm 取整數 mm計算實際螺旋角： = 螺旋角沒有較為顯著的改變，所以不用進行、修正。分度圓直徑d =57.57 mm =236.43 mm 齒頂圓直徑da mm mm 齒根圓直徑 mm mm 齒寬b mm =+ 5=65mm 通過分析

19、，本文設計系統(tǒng)齒根彎曲強度和標準符合。再決定大齒輪和小齒輪的精度等級還有側隙為：小齒輪：8GJ大齒輪：8FH計算結果見下表3-2： 表3-2 一級傳動兩個齒輪的基本參數及主要尺寸 項目小齒輪大齒輪材料及熱處理45鋼調質45鋼正火基本參數齒數28115法面模數（mm）2螺旋角及方向左右法面齒頂高系數11法面齒隙系數0.250.25主要尺寸中心距147齒寬6560分度圓直徑57.57236.43齒頂圓直徑61.57240.43齒根圓直徑52.57231.452. 第二級傳動（1）初選參數小齒輪齒數=30大齒輪齒數=螺旋角（2）按接觸強度結算 查教材 載荷系數K=1.2 彈性系數=189.8 =2.

20、459 =0.781 螺旋角系數=0.992 取=1 所以 =94.46 mm 取整=95mm（3）主要尺寸計算 mm 取整數（mm） mm 取整數 mm計算實際螺旋角：= 螺旋角沒有較為顯著的改變，所以不用進行、修正。分度圓直徑d=92.23 mm =279.77 mm 齒頂圓直徑da mm mm 齒根圓直徑 mm mm 齒寬b mm mm 通過綜合分析，齒根能夠和彎曲強度標準保持一致。再決定大齒輪和小齒輪的精度等級還有側隙為：小齒輪：8GJ大齒輪：8FH計算結果見下表3-3：表3-3 二級傳動的兩個齒輪的基本參數及主要尺寸項目小齒輪大齒輪材料及熱處理45鋼調質45鋼正火基本參數齒數3091

21、法面模數（mm）3螺旋角及方向法面齒頂高系數11法面齒隙系數0.250.25主要尺寸中心距186齒寬10095分度圓直徑92.23279.77齒頂圓直徑98.23285.77齒根圓直徑84.73272.273.3.2 軸的參數設計 起重機減速器齒輪是一般零件，所以其沒有特殊的篩選要求。在進行材料篩選上，本文使用的是45鋼，經過簡單的粗加工處理即可用來進行零件制備。完成調質處理后，材料對應可以實現的硬度是217255HBS。所以可得 1. 在軸直徑計算上基于扭轉強度完成軸的最小直徑公式為： (3-66)其中系數A=118107軸 =25.8723.45 mm (3-67a)軸 =48.844.3

22、 mm (3-67b)軸 =82.174.4 mm (3-67c)由于第一級別傳動沒有太大的小齒輪直徑。在設計上，如果鍵以及軸之間沒有出色的連接齒輪強度支持，一般在進行設計上，要求軸應該是一個齒輪軸，其對應的軸頭會進行對應聯軸器的搭載，所以在軸直徑的設計上，要有5%的比例增加。基于數據分析和估計，那么對于軸直徑設定，設定其是30mm。在進行具體的安裝實現上，要求在28mm軸徑上進行針對性安裝。結合結構完成其余相應尺寸標準的設定。軸設定是80 mm的軸徑。的在進行安裝上，對應安裝位置軸承設定軸徑應該是80 mm，另一側對應的長度是75 mm，按照結構完成其余尺寸的設定。在其它元件的參數設定上，可

23、以結合相應標準實現。為此在本文設計的減速器上，其尺寸應該是975349589。3.3.4軸承的設計校核1. 高速軸軸承計算由之前的計算綜合考慮，采取7207AC角接觸球軸承，內徑d=35mm，外徑D=72mm，寬度B=17mm。軸承基本額定動載荷Cr=29kN，額定靜載荷C0r=19.2kN，軸承采用正裝。要求壽命為Lh=28800h。當Fa/Fr0.68時，Pr=Fr當Fa/F_r>0.68，Pr=1Fr+0.87Fa可以計算得到合成支反力：=657.45N =447.07N由前面計算可知軸向力=601.2N 由計算可知，軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”。查表得X1=0.41，Y1=

24、0.87，X2=1，Y2=0查表可知ft=1，fp=1.5選擇兩個軸承當量動載荷稍微大一點的帶入公式則得出軸承的工作壽命滿足要求。2.中間軸軸承計算由之前的計算綜合考慮，選用7309AC角接觸球軸承，內徑d=45mm，外徑D=100mm，寬度B=25mm。軸承基本額定動載荷Cr=47.5kN，額定靜載荷C0r=37.2kN，軸承采用正裝。要求壽命為Lh=28800h。當Fa/Fr0.68時，Pr=Fr當Fa/F_r>0.68，Pr=0.41Fr+0.87Fa可以計算得到合成支反力： 由前面計算可知軸向力=805.96N由計算可知，軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”。查表得X1=1，Y1=

25、0，X2=0.41，Y2=0.87查表可知ft=1，fp=1.5選擇兩個軸承當量動載荷稍微大一點的帶入公式。則得出軸承的工作壽命滿足要求。3.低速軸軸承計算由之前的計算綜合考慮，選用7213AC角接觸球軸承，內徑d=65mm，外徑D=120mm，寬度B=23mm。軸承基本額定動載荷Cr=66.5kN，額定靜載荷C0r=52.5kN，軸承采用正裝。要求壽命為Lh=28800h。當Fa/Fr0.68時，Pr=Fr當Fa/F_r>0.68，Pr=1Fr+0.87Fa可以計算得到合成支反力：由前面計算可知軸向力=1364.71N查表得X1=0.41，Y1=0.87，X2=1，Y2=0查表可知ft

26、=1，fp=1.5選擇兩個軸承當量動載荷稍微大一點的帶入公式則得出軸承的工作壽命滿足要求。3.3.4 離合器、聯軸器的選擇1.高速軸上聯軸器（1）計算載荷由表查得載荷系數K=2.3計算轉矩Tc=K×T=2.3×72.66=167.12Nm（2）選擇聯軸器的型號軸延出去的一端安裝的聯軸器可以暫定LX3彈性柱銷聯軸器（GB/T5014-2017），其公稱轉矩Tn=1250Nm，許用轉速n=4700r/min，屬于Y型的軸孔，主動端孔直徑d=42mm，軸孔長度L=112mm。從動端孔直徑d=25mm，軸孔長度L=112mm。Tc=167.12Nm<1250Nmn=970r/

27、min<4700r/min2.低速軸上聯軸器（1）計算載荷由表17.7查得載荷系數K=2.3計算轉矩Tc=K×T=2.3×852.03=1959.67Nm（2）選擇聯軸器的型號軸延出去的一端安裝的聯軸器可以暫定LX4彈性柱銷聯軸器（GB/T5014-2017），其公稱轉矩Tn=2500Nm，許用轉速n=3870r/min，也屬于Y型軸孔，主動端孔直徑d=55mm，軸孔長度L=112mm。從動端孔直徑d=55mm，軸孔長度L=112mm。Tc=1959.67Nm<2500Nmn=76.33r/min<3870r/min3. 離合器類別及篩選 離合器在工作的過

28、程中可將傳動機構隨時隔開或連接。對離合器的規(guī)定有連接穩(wěn)定，分離要快速。離合器的種類很多，其中可以分為嵌合式與摩擦式離合器這兩種。本次設計的承載重物有五噸，而摩擦式離合器主要通過主動盤以及從動盤的摩擦力矩來傳遞轉矩，這樣成功制動，故需要很大的摩擦力以保證重物的安全起升和下降，考慮到安全因素，以及離合器的壽命使用，本次設計采用嵌合式離合器。一般情況下，嵌合式離合器的轉矩通常不會很大。材料常用低碳鋼表面滲碳，硬度為56 62 HRC；或采用中碳鋼表面淬火，硬度為 48 54 HRC；不重要的和靜止狀態(tài)接合的離合器，也允許用 HT200 制造。3.4 執(zhí)行部分的設計 3.4.1 起升機構的設計1.起升

29、機構典型傳動型式在卷揚機的設計上，可以采取雙聯滑輪組設計，通過這種設計確保卷筒在兩側支撐上會有穩(wěn)定的受力。而且確保在工作時重物不會左右晃動。本文在設計在過程中，系統(tǒng)引入的是雙聯滑輪組，具體結構布局在圖2-5里做出了對應的展示和分析。 圖 2-5 雙聯滑輪組 1、動滑輪 2、定滑輪 3、卷筒在起重設計上，若是其重量較大，則相應要設定較大的倍率。在進行起重過程中，也不會有較粗鋼絲繩使用。在設計上，若是滑輪組的倍率較大，那么此時會導致起升速度也會下降，基于此致使不會有太高的起重量。在這種情況下，就會讓起升結構有更為出色的通用效果。也就是起升過程中會有不同的起升重量。這也是在進行機構設計上，常用的方式

30、。3.4.2 鋼絲繩的篩選卷揚機在工作實現上，對于重物的升降以及牽引主要是借助鋼絲繩實現。所以在工作時，一般其鋼絲繩會有較為復雜的應力成熟。由于外界會有相對敏感的影響要素存在，所以若是鋼絲繩失效，則必然會有較為嚴重的后果出現。為此要重視鋼絲繩的合理篩選。3.4.2.1 鋼絲繩的種類和構造鋼絲繩的種類繁多，其中，按照材質分類，可以分為碳素鋼鋼絲繩和不銹鋼鋼絲繩，前者主要是由優(yōu)質碳素結構鋼鋼絲為原料捻制而成；后者主要以不銹鋼鋼絲為原料制造而成。卷揚機是一種起重設備，不同由于小型吊機，它噸位比較大它使用的鋼絲繩和普通小型電動葫蘆的鋼絲繩不同，需要一些承重力強的繩體，對于本文設計的卷揚機來說，在進行鋼

31、絲繩的篩選上，選擇不銹鋼鋼絲繩，不銹鋼鋼絲繩具有耐高溫、抗疲勞性能很好、使用壽命長、經久耐用等特點，故本次設計決定使用不銹鋼鋼絲繩?？紤]到卷揚機長期處于惡劣條件，出于安全因素的考慮，決定在鋼絲繩的表面使用磷化涂層，這樣處理鋼絲表面的耐磨性、耐蝕性就有了很大的提高，鋼絲繩疲的使用壽命也大幅度提高，單位使用成本更低，質量穩(wěn)定性更佳。3.4.2.2 鋼絲繩直徑確定卷揚機一般是的多層纏繞所以在鋼絲繩的篩選上，考慮到復雜受力的情況，在進行計算實現上，為計算簡單，一般引入的是安全系數法。其為靜態(tài)計算方式。本文設計的卷揚機為5噸的核定荷載設計，單一鋼絲繩在載荷的承受上，應該是：FmaxF總 1.25

32、5; N 由于考慮到本文設計的卷揚機主要是確保冶金鑄造領域使用，對應的工作級別經過相應資料查閱，設定是M7，在進行鋼繩系數的界定上，設定c0.123。 13.78 mm 為此本文在進行鋼絲繩的直徑設定上，應該是d=14 mm。根據鋼絲繩標準：GB/T 20118-2017 鋼絲繩通用技術條件中，由計算數據可以選定本次設計鋼絲繩的規(guī)格型號為：18*7，多層股不旋轉鋼絲繩，此類鋼絲繩多適用于起重等場合。3.4.3 起重吊鉤的選擇和設計 本次卷揚機的設計中使用到了吊鉤，而通常起重吊鉤根據其制造方法可以分為鍛造吊鉤與片式吊鉤，其中，前一種還可以細分為單鉤還有雙勾。他們的主要區(qū)別在單

33、鉤一般用于小起重量，雙鉤多用于較大的起重量。單鉤一般用于小起重量，雙鉤多用于較大的起重量。 吊鉤按鉤身(彎曲部分)的斷面形狀可分為：圓形、矩形、梯形、和T字形斷面吊鉤，從受力情況看T字形斷面吊鉤最合理，但其缺點是工藝復雜。使用最多的是梯形斷面吊鉤，受力合理，制造方便。矩形斷面的板片式吊鉤斷面承載能力不能充分利用，比較笨重。圓形截面的吊鉤只用于小型鉤的場合。 所以本次設計最終決定采用圓形截面的吊鉤，考慮到本次設計的重物可能需要靈活旋轉，于是設計一款吊鉤可以進行旋轉的形式，如下圖， 3.4.4 卷筒結構以及尺寸設計卷筒主要是用來使鋼絲繩可以纏繞在上面，進而使鋼絲繩提拉重物，同時實現回轉到直線運動的

34、轉換。本次的設計中，將卷筒和減速器輸出軸連接固定，這樣可以節(jié)省材料，而且安全系數較高，不存在零件損耗等。3.4.3.1 卷筒分類 結合卷筒上的卷繞層數來看，主要有單層以及多層繞等不同方式。通常起重機采取的是單層繞卷筒。若是有特別要求，或是為了盡可能確保有較小的卷筒尺寸，多層繞是最優(yōu)選擇。本文在進行系統(tǒng)設計上，選擇的是單層繞方式。3.4.3.2 卷筒繩槽設計 R=（0.540.6）d = (0.250.4) d = (0.60.9) d = d + (24) = d + (68) 卷筒槽一般為標準尺寸，若是可能存在脫槽狀況，才會引入深槽設計。本文在設計上，綜合評估，最終使用標準槽設計。對應鋼絲繩

35、直徑設定為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 卷筒設計分析卷筒軸僅僅可以進行彎矩的承受，難以承受轉矩。所以本文設計的結構參考下圖。圖 3-1 內齒嚙合式卷 設計內容包括 、 L 、。3.4.3.4 卷筒直徑設計根據之前所計算的數據，進行卷筒直徑的設計： 由發(fā)動機的最高額定轉速為每分鐘750轉，而減速器的傳動比為,由此可以得出到達卷筒的轉速約為 r/min卷筒的纏繞使重物的起升速度為30m/min,其最大的起升高度為h=60m。根據卷筒的轉

36、速，得以下公式 所以卷筒直徑需要符合 =31.84mm最終取卷筒直徑D=32mm 3.4.3.5 卷筒的長度設計結合土3-2展示內容，本文在設計上，選擇雙聯滑輪組。 的計算方式是； （3-17）其中 最大起升高度； 滑輪組倍率； 卷筒卷繞直徑； 繩槽節(jié)矩； 附加安全圈數，在進行相應的取值上，一般是設定n1.53； 固定鋼絲繩應該有的長度，一般在進行取值的設定上，為3t，mm； 兩端邊緣長度；卷筒里沒有繩槽部分對應的長度取值，設定是100 mm。 =380 mm。3t=48 mm為此996 mm。結合分析可知，在進行標準卷筒長度設定上，應該是1000 mm。3.4.5 卷筒壁厚設計在進行設計上，

37、為確保本文選擇的鋼絲繩在使用上有出色的工作壽命，為此卷筒使用鑄鐵設計，同時在進行參數設定上，在參數設計上，結合經驗實現，隨后對其開展針對性的驗證分析。鑄鐵筒壁： mm 結合工藝標準，要求其壁厚必須在12mm以上，結合分析，本文設定的是15mm。在相應參數設定上，主要是t16 mm、4 mm、30 mm、L=1000 mm、mm。3.4.4.1 卷筒強度計算及檢驗在進行卷筒材料的篩選上，要求必須是在HT200以上的鑄鐵，若是有特別要求，可以篩選其它材料。由于不需要太大的額定起重重量，為此在進行材料篩選上，為HT200。卷筒壁厚一般要小于卷筒直徑，所以壁厚因素一般不考慮。對于本文計算來說，在最大拉

38、力影響下，此時卷筒承受的力是扭曲、彎曲以及壓應力等。最大的是壓應力。如果3時，彎曲和扭曲應力相加與壓應力相比而言，不會超過壓應力的10%。為所以如果3，就只要對壓應力進行檢驗。本設計中L=1000 mm D=400 mm，符合3的要求，為此在進行具體分析上，僅需要進行壓應力計算。對應公式是：=A 其中 代表壓應力； 是鋼絲繩最大拉力； 為卷筒壁厚； A 為應力減小系數，設定是0.75 是許用壓力，= 為鑄鐵抗壓強度極限所以 =A39 MPa通過資料查閱可知，195MPa，則39MPa。所以 經檢驗計算，卷筒抗壓強度能夠和預期的要求保持一致。3.5機架以及小車行走機構的設計為了便于人為搬運，通過

39、運行機構的作用發(fā)揮，能夠確保機構在水平位置上移動對應物體，也可以進行卷揚機運行方位的控制。在進行運行機構的設計上，通?？梢苑譃閮蓚€類別，其中一個是有軌機構，還有一個無軌機構。結合本文系統(tǒng)的情況以及具體的標準要求分析，最終本文在機構的選擇上，采取的是無軌小車行走機構。在機構的具體結構規(guī)劃上，主要包含了兩部分，一部分是支承裝置，還有一部分是運行。 對于車輪的材料選擇，通過分析當前國內市場中，一般會選取ZG55鑄鋼。假如是車輪教大也可以選擇合金鋼來進行設計。根據本設計的情況來分析，考慮到過程中不需要有太大的起吊重量，為此在材料篩選上，即便是45號鋼就可以足夠達到設計安全的方位。為確保本文設計的車輪使

40、用壽命出色，確保其有更為出色的硬度，經過處理器其硬度可以達到HB300350。車輪直徑的計算 機構車輪的最大車輪壓力：整體自身的總重量大約=2000 kg，如果車輪的壓力均勻分布，=1875 kg，載荷率=2.51.6根據重機的課程設計相關資料，小車的行駛v60 m/min，1.6時,小車的車輪直徑選為D=350 mm。卷煙機的可以固定在小車機構，通過小車的行走機構對卷揚機進行位置的調控和對準四、標準化審查報告一、產品情況介紹項目任務來源：了解到我國當前機械發(fā)展狀況，正處于國民經濟的飛速發(fā)展過程中，機械動力取代人力大勢所趨。市場前景：廣泛應用于城鄉(xiāng)建設以及大型起重建筑設施中。二、產品圖樣和設計

41、文件的質量水平電動卷揚機的CAD圖紙還有設計的相關文件比較完善，共有圖紙10 張。本次設計的主要文件包括：設計任務書、設計說明書、總結、標準化審查報告、卷揚機使用說明書等。產品圖樣及技術文件正確、完整、統(tǒng)一，且簽署齊全。圖樣畫法、尺寸注法、表面粗糙度、公差配合、螺紋、計量單位和符號等均符合現行標準的規(guī)定。產品的基本參數技術要求、試驗方法等符合現行標準及設計任務書。3、 產品貫徹執(zhí)行的主要標準1、基礎標準鋼絲繩標準：GB/T 20118-2017 鋼絲繩通用技術條件。產品的制作執(zhí)行 GB/T4457-4460-XX 動力機制繪圖，GB/T1182-1184-1996 形狀和位

42、置公差、符號以及圖樣表示法，GB/T192-193-XX 普通螺紋，GB/T10095圓柱齒輪，GB/T13306-1991 標牌等有關標準的規(guī)定。2、產品標準技術文件執(zhí)行了國家的規(guī)定法則。產品圖樣和技術文件貫徹了相應的標準，達到了內容基本正確、統(tǒng)一、清晰的要求，可指導生產。全部圖樣及各種文件貫徹了法定計量單位。標準材料、外購件等均符合有關標準規(guī)定。3、 產品性能符合 GB/T電動卷揚機、機械動力機，GB/T 工業(yè)起重機和機械安全技術要求。四、標準化系數該系列產品在設計過程中貫徹了通用化、系列化原則,做到盡量采用標準件、借用件、外購件，提高產品的繼承性。1. 標準件：件數共36件 種數共24種

43、借用件： 件數共64件 種數共46種2. 標準件系數：標準件種數系數=0.36 標準件件數系數=0.343. 借用件：借用件種數系數=0.64借用件種數系數=0.65五、標準化審查結論本次設計的內容和相關文件嚴格執(zhí)行了國標的現行規(guī)定，而且圖樣沒有任何缺失，設計內容嚴謹認真，相對比較完整，與實際設計生產的相關數據沒有太大的出入，通過實驗，符合規(guī)定標準，可以考慮進行一定的小批量產。五、卷揚機使用說明書1.機器的用途 本次設計為電控單卷筒結構的卷揚機，運用于起重提架方面，也可用于建筑，城建起吊安裝等。2. 安裝（1） 安裝前的檢查1) 檢查各零部件是否齊全及有無損傷和丟失。2) 安裝前認真清除機構部件上的灰塵,垃圾等雜物。（2） 整機安裝1） 安裝應根據起吊中心線找正，在縱向和橫向的中心線偏差不應過大。2） 鋼絲繩型號、長度還有纏繞方式、規(guī)定的螺栓數量以及規(guī)格均應符合圖紙要求。鋼絲繩表面應涂防銹油脂。3） 在減速器使用之前，需要清洗