1847_0.75型卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì),_0,75,卷揚(yáng)機(jī),設(shè)計(jì) 單位代碼 0 2 學(xué) 號(hào) 080105033 分 類 號(hào) TH6 密 級(jí) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書0.75 型卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化學(xué) 生 姓 名 李 磊 指 導(dǎo) 教 師 康 紅 偉2012 年 5 月 15 日 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 I 頁0.75 型 卷 揚(yáng) 機(jī) 設(shè) 計(jì)摘 要卷 揚(yáng) 機(jī) 又 稱 絞 車 。 是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合井架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)，由 人 力 或 機(jī) 械 動(dòng) 力 驅(qū) 動(dòng)卷 筒 、 卷 繞 繩 索 來 完 成 牽 引 工 作 的 裝 置 。 垂 直 提 升 、 水 平 或 傾 斜 曳 引 重 物 的簡(jiǎn) 單 起 重 機(jī) 械 。 分 手 動(dòng) 和 電 動(dòng) 兩 種 。 現(xiàn) 在 以 電 動(dòng) 卷 揚(yáng) 機(jī) 為 主 。 本 設(shè) 計(jì) 采 用了 新 型 的 制 動(dòng) 電 機(jī) ， 節(jié) 省 了 制 動(dòng) 器 ， 使 得 結(jié) 構(gòu) 更 加 緊 湊 ， 提 高 了 安 全 可 靠 系數(shù) ， 這 也 是 機(jī) 械 行 業(yè) 的 一 個(gè) 發(fā) 展 趨 勢(shì) 。 其 主 要 結(jié) 構(gòu) 組 成 還 有 ， 減 速 器 、 聯(lián) 軸器 、 卷 筒 。 本次設(shè)計(jì)的步驟是從鋼絲繩開始入手，然后依次對(duì)卷揚(yáng)機(jī)的卷筒、卷筒心軸、制動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算選取。其中卷筒、卷筒軸、減速器的設(shè)計(jì)最為主要，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)做了介紹，其余部分有得只是略作分析。本次設(shè)計(jì)的卷筒機(jī)由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、對(duì)作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以應(yīng)用于冶金起重、建筑、水利作業(yè)等方面。提升重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，各類卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。關(guān)鍵詞：卷揚(yáng)機(jī)，制動(dòng)電機(jī)，卷筒，卷筒軸，減速器 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 II 頁The design of 0.75construction winchesAuthor: Li Lei Tutor: Kang HongweiAbstractAlso known the hoist another name is winch. Vertical lifting transport machinery is an important component of the tie in with the derrick, mast, pulley blocks, and auxiliary equipment, used to enhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical power-driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Two types of the hoist are manual and electric two kinds. and Now to the main electric winch. The design of the 5-ton electric hoist motor contions electromotor 、coupling、arrester、retarder、drum 、boom sheave 、a system of pulleys set、 hook, etc.This design of hoist is start from the wire rope, and next then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes, couplings and pulley drum machine-oriented design and selection. On drum, drum shaft, drum hub, most major reducer design, the design are focus introduced, and the rest is just a little something for analysis.The design of the drum machine because of its simple structure, handling the installation of a flexible, convenient operation, simple maintenance, and operating environment features such as adaptability, can be applied to lifting metallurgical, construction, operations and other water conservancy, but the design mainly applied to the drum machine for 5-ton overhead crane hoisting mechanism. Heavy winch upgrade is one of the main functions of the design of various types of winches are based on based on this request.Key words: hoist，brake motor， drum，drum shaft，retarder 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 III 頁目錄1 緒論 ..............................................................12 卷揚(yáng)機(jī)的整體概述 ..................................................32.1 電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) .........................................32.1.1 電控卷揚(yáng)機(jī) .............................................32.1.2 帶有電磁鐵制動(dòng)器的卷揚(yáng)機(jī) ...............................32.1.3 采用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的卷揚(yáng)機(jī) .............................42.1.4 溜放型卷揚(yáng)機(jī) ...........................................52.2 卷揚(yáng)機(jī)工作級(jí)別與類別 .........................................53 零部件的計(jì)算 ......................................................73.1 鋼絲繩的選取 ................................................73.1.1 鋼絲繩的種類和構(gòu)造 .....................................73.1.2 鋼絲繩直徑的選擇 .......................................73.1.3 鋼絲繩的使用 ...........................................93.2 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定 ...................................103.2.1 卷筒的分類 ............................................103.2.2 卷筒繩槽尺寸的確定 ....................................103.2.3 卷筒的設(shè)計(jì) ............................................103.2.4 卷筒的強(qiáng)度校核 ........................................123.3 卷 筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................133.4 軸承的選擇 ..................................................163.5 電動(dòng)機(jī)的選擇 ................................................163.5.1 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)該綜合考慮的問題 ..........................173.5.2 電動(dòng)機(jī)選擇順序 ........................................173.5.3 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 ......................................183.5.4 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 ......................................193.5.5 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 ......................................193.5.6 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 ......................................203.6 減速器的選擇 ...............................................213.7 聯(lián)軸器的選擇 ...............................................224 卷揚(yáng)機(jī)的安裝使用及安全操作規(guī)程 ...................................234.1 卷揚(yáng)機(jī)的安裝及安裝調(diào)試 .....................................234.1.1 卷揚(yáng)機(jī)的安裝 ..........................................234.1.2 卷揚(yáng)機(jī)調(diào)試 ............................................234.2 卷揚(yáng)機(jī)使用與操作 ............................................234.3 電氣安全保護(hù) ................................................24總結(jié) ...............................................................25 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 IV 頁致謝 ...............................................................26參考文獻(xiàn) ...........................................................27 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 1 頁1 緒論隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械將會(huì)越來越取代人力，這也是機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展的后果，在機(jī)械的發(fā)展歷史中，新機(jī)械的發(fā)明有著舉足輕重的作用。但是，那些很久以前就被利用生產(chǎn)并一直延續(xù)到今天的機(jī)械，更是起著不可替代的作用，卷揚(yáng)機(jī)就是一例。卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展就像其他機(jī)械一樣，從開始的簡(jiǎn)單到現(xiàn)在的復(fù)雜，從以前的機(jī)械動(dòng)力到現(xiàn)在的電力動(dòng)力，從以前的人工操作到現(xiàn)在的電腦操作甚至智能操作。卷揚(yáng)機(jī)又稱絞車，是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合井架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、使用成本低、對(duì)作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金起重、建筑、水利作業(yè)等方面。本設(shè)計(jì)就傳統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)說起，一直到現(xiàn)在以及將來的發(fā)展。卷揚(yáng)機(jī)是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合井（門）架、桅桿、滑輪組等輔助設(shè)備，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、使用成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。提升重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，所以各類卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚(yáng)機(jī)的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且靈活性較差，故一般中小型工程仍然廣泛應(yīng)用卷揚(yáng)機(jī)，汽車吊雖然靈活方便，但也因?yàn)槌杀咎?，而不能在工程中廣泛應(yīng)用，故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚(yáng)機(jī)承擔(dān)的。卷揚(yáng)機(jī)除在工程、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、建筑、化工、水電、農(nóng)業(yè)、軍事及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用。下面卷筒機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1、大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和機(jī)械構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產(chǎn)了 60 t 卷揚(yáng)機(jī)，日本生產(chǎn)了 32 t、50 t、60 t 液壓和氣動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，美國(guó)生產(chǎn)了 136 t 和 270 t 卷揚(yáng)機(jī)。 2、采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動(dòng)控制和遙控，國(guó)外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù)。對(duì)大型卷 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 2 頁揚(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對(duì)安全可靠。3、發(fā)展手提式卷揚(yáng)機(jī) 為提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國(guó)外大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷揚(yáng)機(jī)，其電壓為 12 V，質(zhì)量為 7.7—15.4 kg，拉力為 3336—13344 N。4、大力發(fā)展不帶動(dòng)力源裝置的卷揚(yáng)機(jī) 歐美國(guó)家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷揚(yáng)機(jī)。此種卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有一個(gè)卷筒和一個(gè)變速箱即可。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 3 頁2 卷揚(yáng)機(jī)的整體概述2.1 電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)由于操作方法不同，其結(jié)構(gòu)相差很大。我們將其分為電控卷揚(yáng)機(jī)和溜放型卷揚(yáng)機(jī)兩類。2.1.1 電控卷揚(yáng)機(jī)此類卷揚(yáng)機(jī)通過通電或斷電以實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的工作或制動(dòng)。物料的提升或下降由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單方便。其制動(dòng)型式主要有電磁鐵制動(dòng)器和錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)兩類，下面就這兩種制動(dòng)型式卷揚(yáng)機(jī)的常見類型作介紹。此類卷揚(yáng)機(jī)大多是單卷筒的。2.1.2 帶有電磁鐵制動(dòng)器的卷揚(yáng)機(jī)1、圓柱齒輪減速器快速卷揚(yáng)機(jī)，如圖 2.1。1—電動(dòng)機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—制動(dòng)器 4—減速器5—聯(lián)軸器 6—卷筒 7—底座 8—支架圖 2.1 圓柱齒輪減速器快速卷揚(yáng)機(jī)簡(jiǎn)圖 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 4 頁2、蝸桿減速器慢速卷揚(yáng)機(jī)。3、圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)，如圖 2.2。1—電動(dòng)機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—制動(dòng)器4—減速器 5—開式齒輪傳動(dòng) 6—卷筒 圖 2.2 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳功的卷場(chǎng)機(jī)簡(jiǎn)圖4、蝸桿減速器加開式齒輪傳動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)。對(duì)一些起重量大的卷揚(yáng)機(jī)，為使鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上排列整齊，需要安裝排繩器。按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力 F＞120 kN 的卷揚(yáng)機(jī)上，均應(yīng)安裝排繩器。2.1.3 采用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)此類卷揚(yáng)機(jī)利用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)本身所具有的制動(dòng)性能來實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的制動(dòng)。由于錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)是靠轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)或松開的，可省略單獨(dú)的制動(dòng)器，在結(jié)構(gòu)上就要求電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)間能做軸向相對(duì)移動(dòng)。一般，軸向移動(dòng)是通過可移式聯(lián)軸器把電動(dòng)機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。由于此類卷揚(yáng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)軸線與卷筒軸線為同軸，故習(xí)慣上把這類卷揚(yáng)機(jī)叫做一字型結(jié)構(gòu)卷揚(yáng)機(jī)。根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的不同，其可分為：1、定軸輪系傳動(dòng) 這是 1988 年行業(yè)組織的系列設(shè)計(jì)中的一種機(jī)型。2、漸開線圓柱齒輪行星傳動(dòng) 常見的有封閉型 2K—H 型行星輪系和 3K 型行星輪系傳動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)。3、接線針輪傳動(dòng) 由于擺線針輪傳動(dòng)一級(jí)減速的減速比比較大，故采用一級(jí)減速即可。這種傳動(dòng)可把傳動(dòng)系統(tǒng)放在卷筒里面，可減小卷揚(yáng)機(jī)體積。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 5 頁4、少齒差行星傳動(dòng) 少齒差傳動(dòng)可得到大的傳動(dòng)比，并可把傳動(dòng)系統(tǒng)放在卷筒內(nèi)，使結(jié)構(gòu)緊湊。上述擺線針輪行星傳動(dòng)和少齒差行星傳動(dòng)的輸出機(jī)構(gòu)是很重要的一環(huán)，可實(shí)現(xiàn)偏心輸出的機(jī)構(gòu)有很多，但考慮到加工和效率的原因，目前采用較多的是銷軸式，但其加工精度及熱處理要求較高，卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家比較難以達(dá)到。所以有的廠家采用了零齒差傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)，其設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，但加工較為容易，效果亦不錯(cuò)。5、諧波傳動(dòng) 此傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，嚙合齒數(shù)多，所以承載能力大，故其體積、質(zhì)量可更小。但其柔輪的要求較高，生產(chǎn)較為困難。6、活齒行星傳動(dòng) 又叫頂桿蠕動(dòng)傳動(dòng)，它的加工相對(duì)比較方便。2.1.4 溜放型卷揚(yáng)機(jī)此類卷揚(yáng)機(jī)提升重物的下降不是利用電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)．而是靠置物的重力下降，并帶動(dòng)卷簡(jiǎn)反轉(zhuǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。要在電動(dòng)機(jī)和卷筒之間實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接或分離，通常采用離臺(tái)器或差動(dòng)輪系。由于電動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)，則此類卷揚(yáng)機(jī)可設(shè)計(jì)成單卷筒、雙卷筒和多卷筒的型式。為保證各卷筒的運(yùn)動(dòng)或停止，其離合和制動(dòng)裝置都直接安裝在卷筒上。2.2 卷揚(yáng)機(jī)工作級(jí)別與類別為了合理設(shè)計(jì)、制造、使用及提高零件三化水平，卷揚(yáng)機(jī)根據(jù)利用等級(jí)與載荷狀態(tài)劃分為 八個(gè)工作級(jí)別。由表 2.1 本設(shè)計(jì)中我選擇中等載荷，工作級(jí)別為 M4，總工作時(shí)間為 3200 小時(shí)。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 6 頁表 2.1 載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)Kp當(dāng)量拉力系數(shù)Kd說明Q （輕）10.125 K ≤0.5d通常承受 1/3 的額定拉力，很少承受額定拉力時(shí)使用Q （中）20.250.5＜K ≤0.6d3通常承受（1/3～2/3）的額定拉力，有時(shí)承受額定拉力時(shí)使用Q （重）30.50.63＜K ≤0.d8通常承受 2/3 以上的額定拉力，較多承受額定拉力時(shí)使用Q （特重）41.0 0.8＜K ≤1d頻繁地承受拉力或者額定拉力相近時(shí)使用 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 7 頁3 零部件的計(jì)算3.1 鋼絲繩的選取 卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩升降、牽引重物，工作時(shí)鋼絲繩所受應(yīng)力十分復(fù)雜，加之對(duì)外界影響因素比較敏感，一旦失效，后果十分嚴(yán)重，因此，應(yīng)特別重視鋼絲繩的合理選擇與使用。3.1.1 鋼絲繩的種類和構(gòu)造鋼絲繩的種類．根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為：1、點(diǎn)接觸鋼絲繩 點(diǎn)接觸鋼絲繩繩股中各層鋼絲直徑均相同，而內(nèi)外各層鋼絲的節(jié)距不同．因而相互交叉形成點(diǎn)接觸。其特點(diǎn)是接觸應(yīng)力高．表面粗糙，鋼絲易折斷，使用壽命低。但制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。在實(shí)際中常發(fā)現(xiàn)這種鋼絲繩在受拉、尤其是受彎時(shí)由于鋼絲間的點(diǎn)接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生嚴(yán)重壓痕，由此導(dǎo)致鋼絲疲勞斷裂而使鋼絲繩過早報(bào)廢。2、線接觸鋼絲繩 線接觸鋼絲繩繩股由不同直徑的鋼絲統(tǒng)制而成，每一層鋼絲的節(jié)距相等，由于外層鋼絲位于內(nèi)層鋼絲之間的溝槽內(nèi)，因此內(nèi)外層鋼絲間形成線接觸。這種鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲雖承受比外層鋼絲稍大的應(yīng)力，但它避免了應(yīng)力集中，消除了鋼絲在接觸處的二次彎曲現(xiàn)象，減少了鋼絲間的摩擦阻力。使鋼絲繩在彎曲上有較大的自由度，從而顯著提高了抗疲勞強(qiáng)度，其壽命通常高于點(diǎn)接觸鋼絲繩。由于線接觸鋼絲繩比點(diǎn)接觸鋼絲繩的有效鋼絲總面積大，因而承載能力高。如果在破斷拉力相同的情況下選用線接觸鋼絲繩，可以采用較小的滑輪和卷筒直徑，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸減小。卷?xiàng)顧C(jī)應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。3.1.2 鋼絲繩直徑的選擇目前在工業(yè)化國(guó)家，對(duì)鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)繩的選擇也推薦采用此方法。該方如下； 鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 8 頁（3.1） maxinFcd〓式中 —鋼絲繩最大靜拉力(N) 。由起升載荷（額定起重量，鋼絲繩懸掛部分的重maxF量，滑輪組及其它吊具的重量）并考慮滑輪組效率相倍率來確定；c—鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前，卷揚(yáng)機(jī)還沒有此系數(shù)的具體規(guī)定。該設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)額定載荷 0.75 噸，采用雙聯(lián)滑輪起重滑輪組，所以每根承受載荷＝ Fe＝ 1875N maxF41該卷揚(yáng)機(jī)用于一般提升重物，所以工作級(jí)別為 M4，鋼繩系數(shù)選擇公式為（3.2）?RKn/'?C式中 Kn 是鋼絲繩的最小安全系數(shù)，按照建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范表 4 選取為 4.0；為鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù)，按照建筑卷揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)規(guī)范表 5 選取第K?三組 ，取 =0.330；鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度 R。為 1570MPa。則： =0.088?Kn/'?C＝3.8105 mm maxiFcd〓所以鋼絲繩選擇 d=6 mm。按照鋼絲繩所在機(jī)構(gòu)工作級(jí)別來選擇鋼絲繩直徑時(shí)，所選的鋼絲繩拉斷力應(yīng)滿足下式：n （3.3）0F?max式中 F0——所選用鋼絲繩最小拉斷力，N；n——安全系數(shù)，查手冊(cè)選 n=4。所以 F0 4×0.875× =7.5kN ?410又鋼絲繩最小拉斷力總和等于鋼絲繩最小拉斷力×1.214（纖維芯）或×1.308（鋼芯） ，本次設(shè)計(jì)中選用纖維芯鋼絲繩，所以鋼絲繩最小拉斷力總和為 9.105 kN。本次設(shè)計(jì)中選用纖維芯鋼絲繩從產(chǎn)品目錄中選擇一種總破斷拉力不小于 9.105KN的鋼絲繩。 （本設(shè)計(jì)中鋼絲繩不接觸高溫，橫向壓力小，選用纖維芯鋼絲繩） 。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 9 頁鋼絲繩型號(hào)選擇為：鋼絲繩 6×19（a ）類 6—NAT—FC—1570—ZS—18.7—13GB/T20118-2006。3.1.3 鋼絲繩的使用鋼絲繩在工作時(shí)卷繞進(jìn)出滑輪和卷筒，除產(chǎn)生拉應(yīng)力外，還有擠壓、彎曲、接觸和扭轉(zhuǎn)等應(yīng)力，應(yīng)力情況是非常復(fù)雜的。實(shí)踐表明，由于鋼絲繩反復(fù)彎曲相擠壓所造成的金屬疲勞是鋼絲繩破壞的主要原因。鋼絲繩破壞時(shí)，外層鋼絲由于疲勞和磨損首先開始斷裂，隨著斷絲數(shù)的增多，破壞速度逐漸加快，達(dá)到一定限度后，仍繼續(xù)使用，就會(huì)造成整根繩的破斷。在正確選擇鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和直徑之后，實(shí)際使用壽命的長(zhǎng)短，在很大程度上取決于鋼絲繩在使用中的維護(hù)和保養(yǎng)及與相關(guān)機(jī)件的合理配置?？蓮囊韵聨追矫婵紤]該問題：1、滑輪和卷筒直徑 D 與鋼絲繩直徑 d 的比值大小對(duì)鋼絲繩的壽命影響較大，幾乎成平方關(guān)系。因此，選用較大的滑輪和卷簡(jiǎn)直徑對(duì)鋼絲繩的壽命是有利的。故設(shè)計(jì)中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最小比值（D/d） ，與卷揚(yáng)機(jī)的工作級(jí)別有關(guān)。使用中，應(yīng)盡量減少鋼絲繩的彎折次數(shù)并盡量避免反向彎折。2、決定滑輪繩槽尺寸時(shí)，必須考慮鋼絲繩直徑較公稱直徑有 6％~8％的過盈量這一事實(shí)。過小的繩槽直徑會(huì)使鋼絲繩受到過度擠壓而提前斷絲，繩槽尺寸過大，又會(huì)使鋼絲繩在槽內(nèi)的支承面積減小，增大鋼絲繩的接觸應(yīng)力。合理的繩槽尺寸應(yīng)比鋼絲繩的公稱直徑大 10％左右。3、滑輪與卷筒的材料太硬，對(duì)鋼絲繩壽命不利。據(jù)有關(guān)資料表明：以鑄鐵代替鋼．可提高鋼絲繩的壽命約 10％。4、為保證鋼絲繩在繩筒上平滑纏繞，避免各圈鋼絲繩間相互摩擦及多層纏繞錘擊和堆繞現(xiàn)象，延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命，鋼絲繩在卷筒及繩輪上的偏角必須保持在一定的限度之內(nèi)，一般在 0.5 ~2 之間。?5、良好的周期性潤(rùn)滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項(xiàng)重要因素。它可以防止銹蝕，減少鋼絲繩內(nèi)外磨損。一般常用中、低粘度潤(rùn)滑油和濾青質(zhì)化合物。目前我國(guó)生產(chǎn)的“鋼絲繩油’ ’屬于中等粘度油，適用于各種股捻鋼絲繩的潤(rùn)滑。其附著力大，不易滑落或與水起作用，且含有防銹劑，是一種良好的潤(rùn)滑劑。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 10 頁6、在室外、潤(rùn)濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。7、經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機(jī)件摩擦，重新更換新繩時(shí)必須核對(duì)新繩與原繩的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲，遇到問題及時(shí)解決。3.2 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和鋼絲繩的尺寸來確定。卷筒用來卷繞鋼絲繩，把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并把原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樗枰闹本€運(yùn)動(dòng)。卷筒通常是中空的圓柱形，特殊要求的卷筒也有做成圓錐或曲線形的。3.2.1 卷筒的分類按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重機(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計(jì)采用多層繞。3.2.2 卷筒繩槽尺寸的確定卷筒繩槽槽底半徑 R，槽深 c 槽的節(jié)矩 t 其尺寸關(guān)系為： R=（0.54~0.6)d （d 為鋼絲繩直徑） （3.4） 繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽： =（0.25~0.4）d （3.5）1深槽： =（0.6~0.9）d 2c（3.6）繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽： p ＝d＋（2~4） （3.7） 1深槽： p ＝d＋（6~8） （3.8） 2卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有在使用過程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用 6 mm，R=（0.53~0.56）d=3.18~3.36mm 取 R=3mm。 c=（0.25~0.4）d =1.5~2.4 mm 取 c=2 mm 。 所以繩槽節(jié)距 p＝d＋(2~4)=8mm。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 11 頁3.2.3 卷筒的設(shè)計(jì)卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分．有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計(jì)卷筒采用內(nèi)齒輪嚙合式。1、卷筒節(jié)徑 D 的設(shè)計(jì)0卷筒的節(jié)徑即卷筒的卷繞直徑，由設(shè)計(jì)知 不能小于下式：0D（3.9） 0minhd?式中 —按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒最小直徑，mm；0minDh — 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境級(jí)別為 ，查7M機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) h=16 mm;d — 鋼絲繩的直徑,mm。按式計(jì)算：＝96 mm0minDhd?由已知取 =180mm 0D2、卷筒的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)滑輪組。 由卷筒長(zhǎng)度計(jì)算公式 L = 1.1ZP = ??ndDlp??1.（3.10）P = (1.1~1.2)d （3.11）Z = （3.12）)(ndDl??其中 Z----每層圈數(shù)；n----卷繞層數(shù)L---卷筒總繞繩長(zhǎng)度，L= H m;max 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 12 頁H ----最大提升高度，mm；maxM----滑輪組倍率；D----卷筒卷繞直徑，mm；P----繩槽節(jié)矩， mm.。本次設(shè)計(jì)中取 n=3 ， 已知卷筒容繩量 l = 100m，所以 Z = =54)(ndD??L = 1.1ZP1.1x54x8=475mm。選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長(zhǎng)度為 480mm 小于 3D=3x180=540mm 符合條件。3、卷筒壁厚設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為了延長(zhǎng)鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒，對(duì)于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于鑄鐵筒壁 mm （3.13） ??0.26~10D???根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于 12 mm，所以 13mm??4、卷筒側(cè)板的設(shè)計(jì)卷筒邊緣直徑 +4d （3.14）akD?卷筒最外層鋼絲繩繩心直徑 =D+（2n-1）d=230mm，所以卷筒邊緣直徑a+4d=254。akD?本次設(shè)計(jì)中取卷筒側(cè)壁直徑為 260mm。所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距 p＝8 mm、卷筒節(jié)距 ＝180mm、卷筒長(zhǎng)度0DL=480 mm、卷筒壁厚 mm、側(cè)壁直徑 260mm。13??3.2.4 卷筒的強(qiáng)度校核卷筒材料一般采用不低于 HT150 的鑄鐵，特殊需要時(shí)可采用 ZG230-450、ZG270-500 鑄鋼或 Q235-A 焊接制造。本設(shè)計(jì)的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇 HT150 的鑄鐵制造。一般卷筒壁厚相對(duì)于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計(jì)，在鋼絲繩的最 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 13 頁大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。當(dāng) 3L?時(shí)彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過壓應(yīng)力 10%,所以當(dāng) 3 時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力0D L?0D即可。本設(shè)計(jì)中 L=480 mm D=180 mm，符合 3 的要求，所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可。L?0當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時(shí)，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計(jì)算：=A （3.15） ???tF?max??bc其中 ----鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力，MPa；?----鋼絲繩最大拉力，N；maxF----卷筒壁厚， mm；?A---- 應(yīng)力減小系數(shù)，取 A=2；----許用壓力，對(duì)于鑄鐵 = ；??bc ??bc?5?----鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限。b?所以 =A =36 MPa ≤ 39 MPa，tF??max??bc??查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知 195MPa，所以 39MPa。b??bc?所以 ，經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算，卷筒抗壓強(qiáng)度符合要求。????bc3.3 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算由于卷筒軸的可靠性對(duì)卷揚(yáng)機(jī)安全、可靠的工作非常重要，因此應(yīng)十分重視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；此外，對(duì)較長(zhǎng)的軸還需校核軸的剛度。本設(shè)計(jì)以計(jì)算出的參數(shù)有：繩的額定拉力 ＝7.5KN，卷筒直徑 180mm，鋼絲rF0D?繩的直徑 6 mm，查機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸的材質(zhì)選擇 45 鋼，調(diào)制處理，d? 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 14 頁MPa， MPa， MPa， MPa。650??B360S?130?????01b??該卷筒軸用軸端擋板固定于卷筒上，是不動(dòng)的心軸。計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位置分別計(jì)算。根據(jù)受力分析可知，當(dāng)鋼絲繩位于右極限位置時(shí)，心軸受力較大，因此應(yīng)按有極限位置進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算時(shí)，卷筒支承作用到心軸的力，可簡(jiǎn)化為作用于軸承寬度中點(diǎn)的集中力。1、軸上零件的布置對(duì)于卷筒軸，安裝連接一個(gè)齒輪接盤聯(lián)軸器，一個(gè)卷筒，一個(gè)支架。2、為便于軸上零件的安裝，把軸設(shè)計(jì)成階梯軸后段軸的直徑大于前端軸的直徑。3、各段軸的長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)過程中，在確定各軸段的直徑后，就應(yīng)該進(jìn)入畫圖階段，要邊計(jì)算邊畫圖，邊畫圖邊計(jì)算。根據(jù)軸結(jié)構(gòu)的需要，各軸段的長(zhǎng)度確定如下：=20mm， =138mm， =305mm， =65mm， =20mm 。1L23L45L各軸徑如下： =50mm , =55mm , =66mm , =55mm , =50mm1d23d45d4、計(jì)算支反力及彎矩計(jì)算垂直平面內(nèi)的支反力及彎矩卷筒受力為 7500N（1）求支反力：對(duì)稱布置，只受一個(gè)力，故： NFBVA37502/750??（2）求垂直平面的彎矩由于受到的彎矩為兩支架處受力點(diǎn) A 處的彎矩為 =3750 0.404=1515000N.mm，AM?支架 B 處的彎矩為 =1515000 N.mm。B（3）確定危險(xiǎn)截面及校核其強(qiáng)度1）支架處截面的應(yīng)力σA= /0.1 =121.2MPaA31d 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 15 頁2）支架處截面的應(yīng)力σB=MB/0.1 =121.2MPa35d由于[ ]=300MPa，則軸的強(qiáng)度滿足要求。1-?5、計(jì)算拉力計(jì)算拉力是指作用在基準(zhǔn)層上的拉力，分為疲勞計(jì)算拉力，靜強(qiáng)度計(jì)算拉力和試驗(yàn)拉力。（1）疲勞計(jì)算拉力這是用來計(jì)算卷揚(yáng)機(jī)零件疲勞、磨損和發(fā)熱的一種計(jì)算拉力，它所考慮的工況是卷揚(yáng)機(jī)在正常工作情況下鋼絲繩承受的拉力，疲勞計(jì)算拉力采用當(dāng)量拉力，按下式計(jì)算確定：Fd=Kd*Fe=0.6 7500=4500N?式中 Fd-鋼絲繩的當(dāng)量拉力，N。（2）靜強(qiáng)度計(jì)算拉力靜強(qiáng)度計(jì)算拉力是考慮卷揚(yáng)機(jī)正常作業(yè)時(shí)可能出現(xiàn)的最大拉力，此時(shí)零件的強(qiáng)度不得超過材料的許用應(yīng)力，可按下式計(jì)算= （3.16）maxjFe?式中 ?是動(dòng)載荷系數(shù)，由 JG/T5031-93 中表 5 選取=1.05+0.40（vh-0.20）=1.05+0.4（0.5-0.20）=1.17則： = =1.17 7500=8775。maxjFe?6、試驗(yàn)拉力卷揚(yáng)機(jī)的強(qiáng)度用試驗(yàn)拉力進(jìn)行計(jì)算，取下面兩種情況中的大者。（1）靜載荷試驗(yàn)拉力：靜載荷為鋼絲繩額定拉力的 125%按照下式確定：=1.25 =1.25 7500N=9375N。ajFe?（2）動(dòng)載荷試驗(yàn)拉力：動(dòng)載試驗(yàn)拉力為鋼絲繩額定拉力的 110%，按照下式計(jì)算：=1.1 =1.1 7500N=8250N。vde則卷揚(yáng)機(jī)強(qiáng)度按照靜載荷試驗(yàn)拉力計(jì)算。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 16 頁7、靜強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力與安全系數(shù)靜強(qiáng)度計(jì)算滿足下式[σ]= /K=355/1.5=236.67MPas?式中 [σ]為塑性材料的許用應(yīng)力，MPa；塑性材料的屈服極限，MPa；s?K 為安全系數(shù)由 JG/T5031-93 表 6 中取為 1.5。8、疲勞計(jì)算的許用應(yīng)力與安全系數(shù)當(dāng)零件應(yīng)力不是單向應(yīng)力時(shí)，應(yīng)按合適的強(qiáng)度理論予以合成。心軸應(yīng)力的性質(zhì)可認(rèn)為是按脈動(dòng)循環(huán)規(guī)律變化，則 。彎曲應(yīng)力為：2bmn??= =24.5 Mpa b?351.0MBKd平均應(yīng)力 和應(yīng)力幅 為：m?a＝13.3 Mpa 2bmn??軸的形狀比較簡(jiǎn)單，且為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在 B 截面處尺寸有變化，則有應(yīng)力集中存在，且該處彎矩最大，可以認(rèn)為置截面是危險(xiǎn)截面，應(yīng)在此處計(jì)算軸的疲勞強(qiáng)度。查得有效應(yīng)力集中系數(shù)尺 ＝1.88，表面狀態(tài)系數(shù) ＝0.92，絕對(duì)尺寸系數(shù)K??＝0.78，等效系數(shù)小 ＝0.34。???疲勞強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)為＝6 1amSK????????一般軸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) ，所以該軸疲勞強(qiáng)度足夠。??1.5~83.4 軸承的選擇選擇型號(hào)為 1210 的調(diào)心球軸承滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算由下式可得： 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 17 頁（3.17）通過計(jì)算得： =139589h，hL該軸承符合要求。3.5 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)是通用機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛的原動(dòng)機(jī)，是由專業(yè)生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)的系列化定型產(chǎn)品。選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)依據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)的負(fù)載特性相匹配的原則來確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。目前，建筑設(shè)備常用的電動(dòng)機(jī)主要分兩類：一類是驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一類是制動(dòng)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是機(jī)械設(shè)備的主要?jiǎng)恿υ矗ǜ鞣N類型的交、直流電動(dòng)機(jī)。其中交流異步電動(dòng)機(jī)較之其它類型的電動(dòng)機(jī)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，運(yùn)行可靠，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。3.5.1 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)該綜合考慮的問題根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)的類型。1、根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)的功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 0.8-0.9。過大的備有功率會(huì)使電機(jī)效率降低，對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高。2、根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。3、根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。4、根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)過渡過程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。除此之外，選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過程中前后電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 18 頁3.5.2 電動(dòng)機(jī)選擇順序選擇電動(dòng)機(jī)的順序，一般由有下圖 3.1 表示：通 過 不 通 過合 理不 合 理滿 足不 滿 足適 應(yīng) 不 可 以 可 以 可 以 不 可 以 否能負(fù) 荷 率 過 低 不 通 過 重 選 電 動(dòng) 機(jī) 功 率改 變 半 速 比 或 選 用轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 　 （ 或 飛輪 矩 ^2） 小 的 電動(dòng) 機(jī) 加 速 轉(zhuǎn) 矩滿 足 加 速 度 要 求 下 能否 加 速 轉(zhuǎn) 矩電 動(dòng) 機(jī) 機(jī) 械 特 性 與 負(fù)載 特 性 對(duì) 比 決 定發(fā) 熱 校 驗(yàn)功 率 數(shù) 或 改 用％ 小 電 動(dòng)機(jī) 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 、 過 載 倍 數(shù) 、加 速 轉(zhuǎn) 矩 校 驗(yàn)根 據(jù) 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩 、 調(diào) 速 范 圍 、啟 動(dòng) 頻 繁 程 度 、 初 選 電 動(dòng)機(jī) 功 率開 始選 類 型是 否 充 分 滿 足 調(diào) 速 范圍 與 調(diào) 速 精 度 的 要 求經(jīng) 濟(jì) 性 （ 價(jià) 格 、 運(yùn) 行 費(fèi)、 維 修 費(fèi) ） 合 理 與 否圖 3.1 電動(dòng)機(jī)選擇流程3.5.3 電動(dòng)機(jī)類型的選擇根據(jù)負(fù)載類型：恒轉(zhuǎn)矩和通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性的機(jī)械，選用機(jī)械特性為硬特性的電動(dòng)機(jī)較適宜；恒功率負(fù)載特性的機(jī)械，選用調(diào)勵(lì)磁的變速直流電動(dòng)機(jī)或帶有機(jī)械變速的交流異步電動(dòng)機(jī)；負(fù)載平穩(wěn)，對(duì)啟動(dòng)、制動(dòng)無特殊要求的長(zhǎng)期運(yùn)行的機(jī)械，小功率的選用普通籠型電動(dòng)機(jī)，大功率的采用同步電動(dòng)機(jī)；帶周期性變動(dòng)負(fù)載的機(jī)械或啟動(dòng)條件沉重時(shí)大中功率的采用繞線型電動(dòng)機(jī)，小功率，經(jīng)過載能力及啟動(dòng)條件校驗(yàn)通過的采用高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)，單純因啟動(dòng)條件沉重的機(jī)械，經(jīng)啟動(dòng)條件校驗(yàn)通過的采用雙籠型或深槽型電動(dòng)機(jī)，如啟動(dòng)校驗(yàn)通不過或啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)壓降過大時(shí)，采用繞線型電動(dòng)機(jī)；某些斷續(xù)運(yùn)行的機(jī)械雖無調(diào)速要求，但采用交流電動(dòng)機(jī)在發(fā)熱、氣動(dòng)、制動(dòng)特性等方面不能滿足要求的或技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)過低時(shí)，采用直流電動(dòng)機(jī)；只要求集中轉(zhuǎn)速的小功率機(jī)械，采用變換定子極數(shù)的多速籠型電動(dòng)機(jī)；對(duì)調(diào)速平滑程度要求不高，且調(diào)速比不大時(shí)，采用繞線型電動(dòng)機(jī)或電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)；調(diào)速范圍在 1：3 以上需連續(xù)穩(wěn)定平滑 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 19 頁調(diào)速的機(jī)械，采用直流電動(dòng)機(jī)或變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，需啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，采用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)；某些特殊場(chǎng)所（如要求防爆）由徐平滑調(diào)速時(shí)，采用由變頻電源供電的籠型電動(dòng)機(jī)；某些要求調(diào)速范圍不大的大功率機(jī)械以及無頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)要求和無沖擊負(fù)載的機(jī)械，采用帶有串級(jí)調(diào)速裝置的繞線型電動(dòng)機(jī)，這樣可使電能回饋電網(wǎng)，提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；要求調(diào)速范圍很大，且具有恒功率負(fù)載特性的機(jī)械，采用機(jī)械電器聯(lián)合調(diào)速型式，可節(jié)省電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量。按環(huán)境條件選擇電動(dòng)機(jī)的類型：正常環(huán)境條件，一般防護(hù)型，可選各類普通型電動(dòng)機(jī)；、濕熱帶或潮濕場(chǎng)所，濕熱帶型，可選濕熱帶電動(dòng)機(jī)和普通型電動(dòng)機(jī)加強(qiáng)防潮處理；干熱帶或高溫車間，干熱帶型，可選干熱帶型電動(dòng)機(jī)和采用高溫升等級(jí)絕緣材料的電動(dòng)機(jī)或外加電動(dòng)機(jī)管道通風(fēng)。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，選新型的制動(dòng)電動(dòng)機(jī)即：YEJ 系列電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī) 其是 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)的派生系列產(chǎn)品，是在 Y 系列電動(dòng)機(jī)的后端附加同軸的電磁制動(dòng)器而成。其功率等級(jí)、安裝尺寸等與 Y 系列相同。目前，電磁制動(dòng)器有關(guān)交流和直流兩種形式。本系列電機(jī)適用于不含易燃、易爆和不含腐蝕性氣體的環(huán)境，有快速制動(dòng)、準(zhǔn)確定位、往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)、防止滑行等要求的各種機(jī)械中作主傳動(dòng)或輔傳動(dòng)，如升降機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、木工機(jī)械、減速機(jī)械、冶金機(jī)械等。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的所需的功率選用型號(hào)為 YEJ200L-8 額定轉(zhuǎn)速為 730r/min。本系列電動(dòng)機(jī)部分產(chǎn)品已通過 CCC 中國(guó)國(guó)家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證，獲得了 CCC 認(rèn)證證書。結(jié)構(gòu)說明：電動(dòng)機(jī)主體防護(hù)等級(jí)為 IP44，制動(dòng)器部分為 IP23；電動(dòng)機(jī)冷卻方式為IC411（自扇冷式）；電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)為 B 級(jí)；使用條件：額定電壓：380V；　額定頻率：50Hz；工作方式：S1（連續(xù)工作制）；海拔不超過 1000m；環(huán)境溫度最高不超過40℃，最低為-15℃；月平均最低溫度不高于 時(shí)，月平均最高相對(duì)溫度為 90%。?253.5.4 電動(dòng)機(jī)功率的選擇標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的功率由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。功率小于工作要求，則不能保證工作正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載，發(fā)熱大而過早損壞；功率過大則增加成本，并且由于功率和功率因數(shù)低而造成浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的功率主要由運(yùn)行時(shí)發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)的機(jī) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 20 頁械，只要其電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過額定值，電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過熱，通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動(dòng)力矩。3.5.5 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。在確定電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，必須考慮機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比值，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)全面比較才能確定。通常，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不低于 500r/min，因?yàn)楫?dāng)功率一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，而且效率也較低，如選用高速電動(dòng)機(jī)，勢(shì)必加大機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，致使機(jī)械傳動(dòng)部分復(fù)雜起來。對(duì)于一些不需調(diào)速的高，中機(jī)械，如水泵、鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等，可選用相應(yīng)轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)不經(jīng)機(jī)械減速機(jī)構(gòu)直接傳動(dòng)。需要調(diào)速的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)額最高轉(zhuǎn)速應(yīng)與生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。若采用改變勵(lì)磁的直流變速電動(dòng)機(jī)時(shí)，為充分利用電動(dòng)機(jī)容量，應(yīng)選好調(diào)磁調(diào)速的基速。又如某些軋鋼機(jī)械、提升機(jī)等，工作速度較低，經(jīng)常處于頻繁地正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，為縮短正反轉(zhuǎn)的過渡時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低消耗，并減小噪音，節(jié)省投資，選擇適當(dāng)?shù)牡退匐妱?dòng)機(jī)，采用無減速機(jī)的直接傳動(dòng)較為合理。要求快速頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的機(jī)械，通常是電動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的平方之積為最小時(shí)，能獲得起制動(dòng)最快的效果。在空載情況下起制動(dòng)時(shí)，為達(dá)到快速的目的，按下式考慮最為合理：（3.18）22DNmJn?所以，最佳傳動(dòng)比為： mjDJi?（3.19）式中 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， kg?m2；DJ—生產(chǎn)機(jī)械在機(jī)械軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， kg?m2；m生產(chǎn)機(jī)械軸轉(zhuǎn)速， ；n/minr電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速， 。N—3.5.6 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，首先根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載功率初選電動(dòng)機(jī)功率，在校核初選電動(dòng)機(jī)的過載能力、啟動(dòng)能力和發(fā)熱。首先算出生產(chǎn)機(jī)械靜阻負(fù)載圖 T=f(t)或 P=f(t)，然后根據(jù)本表公式出步計(jì)算電動(dòng) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 21 頁機(jī)的功率，根據(jù)計(jì)算功率并考慮一定余量再初選電動(dòng)機(jī)的功率，隨著調(diào)速范圍和啟動(dòng)頻繁程度的提高，余量系數(shù)也應(yīng)隨之加大。為了驗(yàn)算出竄電動(dòng)機(jī)是否合適，需要根據(jù)負(fù)載狀態(tài)、生產(chǎn)機(jī)械的工藝參數(shù)和初選電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，根據(jù)本表公式計(jì)算電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩和加減速時(shí)間，繪制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖或功率負(fù)載圖（略） 。 本設(shè)計(jì)是 0.75 型卷揚(yáng)機(jī)，其主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)有：額定載荷 7.5KN；額定速度 30m/min。 由此得出：卷筒的轉(zhuǎn)速 n=53r/min； 線速度 V=0.5m/s；卷筒的功率 =Fv=7.5KN×0.5m/s=3.75kw。wP工作機(jī)所需功率 應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得P=Fv/1000η （3.20）（3.21）nP950T?式中 F 為工作機(jī)的阻力，N；v 為工作機(jī)的線速度，m/s；T 為工作機(jī)的阻力矩，N.m；為工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/m；wnηw 為工作機(jī)的效率?？傂?ηw= 2?314（3.22）式中， =0.99 為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率， =0.96 為卷筒效率， =0.99 為調(diào)心球軸承效1?2?3率， =0.97 為齒輪傳動(dòng)效率。4所以：ηw= =0.862?314P=Fv/1000η =3.75Kw/0.86=4.4kw 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 22 頁確定電動(dòng)機(jī)的額定功率 P（kw） ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 19-4 取 Pm=5.5kw。所以，選擇制動(dòng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YEJ160M-8 功率為 5.5Kw,同步轉(zhuǎn)速為 750r/min,滿載轉(zhuǎn)速為 n1=720 r/min，軸徑 D 為 42mm。3.6 減速器的選擇由卷筒的轉(zhuǎn)速為 v=30m/min=0.5m/s=v/c=30/ 0.18=53r/min卷n?又有 YEJ160M-8 電機(jī)轉(zhuǎn)速 =720r/min1n傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比 i=n1/n2=720