卷扬机设计说明书资料.docx

卷扬机设计说明书资料.docx

《卷扬机设计说明书资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卷扬机设计说明书资料.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

卷扬机设计说明书资料

摘要

卷扬机又称绞车。

是起重垂直运输机械的重要组成部分，配合井架、桅杆、滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备等作业，由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。

垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。

分手动和电动两种。

现在以电动卷扬机为主。

本次设计的5吨电动卷扬机是由电动机、连轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、吊钩等组成。

本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、制动器、联轴器以及卷筒机的导向滑轮设计与选取。

其中卷筒、卷筒轴、卷筒毂、减速器的设计最为主要，本设计重点做了介绍，其余部分有得只是略作分析。

本次设计的卷筒机由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点，可以应用于冶金起重、建筑、水利作业等方面，但是此次设计的卷筒机主要运用于用于5吨桥式吊车起升机构。

提升重物是卷扬机的一种主要功能，各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。

关键词：

卷扬机，卷筒，卷筒轴，减速器

第一章绪论

1.2卷扬机的常见类型：

常见的卷扬机吨位有：

0.3T卷扬机0.5T卷扬机1T卷扬机1.5T卷扬机2T卷扬机3T卷扬机5T卷扬机6T卷扬机8T卷扬机10T卷扬机15T卷扬机20T卷扬机25T卷扬机30T卷扬机。

从是否符合国家标准的角度：

卷扬机可分为国标卷扬机、非标卷扬机常见卷扬机型号有

　　1、JK0.5-JK5单卷筒快速卷扬机

　　2、JK0.5-JK12.5单卷筒慢速卷扬机

　　3、JKL1.6-JKL5溜放型快速卷扬机

　　4、JML5、JML6、JML10溜放型打桩用卷扬机

　　5、2JK2-2JML10双卷筒卷扬机

　　6、JT800、JT700型防爆提升卷扬机

　　7、JK0.3-JK15电控卷扬机

　　9、非标卷扬机

　　其中Jk表示快速卷扬机，jm表示慢速卷扬机，jt表示防爆卷扬机，单卷筒表示一个卷筒容纳钢丝绳，双卷筒表示两个卷筒容纳钢丝绳。

特殊卷扬机型号有

第二章卷扬机的设计参数

本设计卷扬机设计的主要参数有：

额定起升重量：

5吨

起升高度：

14米

起升速度：

12.5米/分

卷扬机用途：

用于5吨桥式吊车起升机构

工作条件：

频繁启动粉尘量大

设计的主要要求：

本设计为有轨运行机构；

电动机轴到减速器高速轴由齿轮链接盘连接；

起升机构的制动器必须采用常闭式的；

制动力矩应保证有足够的制动安全系数。

设计的主要内用：

用AutoCAD设计绞车各部分结构，并绘制图纸；

选用钢丝绳、电动机，主轴强度、滚筒直径和长度；

绘制总装图、主轴图、固定滚筒部件图等；

设计主轴、滚筒

第三章卷扬机的整体结构概述

第四章主体零件的设计

4.1钢丝绳的选择

卷扬机通过钢丝绳升降、牵引重物，工作时钢丝绳所受应力十分复杂，加之对外界影响因素比较敏感，一旦失效，后果十分严重，因此，应特别重视钢丝绳的合理选择与使用。

4.1.1钢丝绳的种类和构造

钢丝绳的种类．根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同又可分为：

（1）点接触钢丝绳点接触钢丝绳绳股中各层钢丝直径均相同，而内外各层钢丝的节距不同．因而相互交叉形成点接触。

其特点是接触应力高．表面粗糙，钢丝易折断，使用寿命低。

但制造工艺简单，价格便宜。

在实际中常发现这种钢丝绳在受拉、尤其是受弯时由于钢丝间的点接触、造成应力集中而产生严重压痕，由此导致钢丝疲劳断裂而使钢丝绳过早报废。

（2）线接触钢丝绳线接触钢丝绳绳股由不同直径的钢丝统制而成，每一层钢丝的节距相等，由于外层钢丝位于内层钢丝之间的沟槽内，因此内外层钢丝间形成线接触。

这种钢丝绳的内层钢丝虽承受比外层钢丝稍大的应力，但它避免了应力集中，消除了钢丝在接触处的二次弯曲现象，减少了钢丝间的摩擦阻力。

使钢丝绳在弯曲上有较大的自由度，从而显著提高了抗疲劳强度，其寿命通常高于点接触钢丝绳。

由于线接触钢丝绳比点接触钢丝绳的有效钢丝总面积大，因而承载能力高。

如果在破断拉力相同的情况下选用线接触钢丝绳，可以采用较小的滑轮和卷筒直径，从而使整个机构的尺寸减小。

卷杨机应优先选用线接触钢丝绳。

4.1.2钢丝绳直径的选择

卷扬机系多层缠绕．钢丝绳受力比较复杂。

为简化计算，钢丝绳选择多采用安全系数法，这是—种静力计算方法。

钢丝绳的安全系数按下式计算：

（4-1）

式中—整条钢丝绳的破断拉力，N；

—卷扬机工作级别规定的最小安全系数；

—钢丝绳的额定拉力，N；

设计时，钢丝绳的额定拉力为已知，将额定拉力乘以规定的最小安全系数，然后从产品目录中选择一种破断拉力不小于·[M〕的钢丝绳直径。

目前在工业化国家，对钢丝绳直径的选择普遍采用选择系数法。

国际标准绳的选择也推荐采用此方法。

该方如下；钢丝绳直径不应小于下式计算的最小直径

（4-2）

式中Fmax—钢丝绳最大静拉力（N）。

由起升载荷（额定起重量，钢丝绳悬挂部分的重量，滑轮组及其它吊具的重量）并考虑滑轮组效率相倍率来确定；

c—钢丝绳选择系数，它与机构的工作级别、钢丝绳是否旋转以及吊运物品的性质等因素有关。

目前，卷扬机还没有此系数的具体规定。

该设计卷扬机额定载荷5吨，采用双联滑轮起重滑轮组，所以每根承受载荷

Fmax＝F总＝1.25×N（4-3）

该卷扬机用于冶金行业铸造用，所以工作级别为M7，钢绳系数选择c＝0.123。

＝13.78mm（4-4）

所以钢丝绳选择d=14mm。

按钢丝绳所在机构工作级别来选钢丝绳直径时，所选的钢丝绳拉断力应满足下式：

F0nFmax（4-5）

式中F0——所选用钢丝绳最小拉断力，N；

n——安全系数，查手册选n=7

所以F07×1.25×=87.5kN（4-6）

又钢丝绳最小拉断力总和等于钢丝绳最小拉断力×1.134（纤维芯）或×1.214（钢芯），所以钢丝绳最小拉断力总和为99.225kN

（本设计中钢丝绳不接触高温，横向压力较小，选用纤维芯钢丝绳）

钢丝绳型号选择：

钢丝绳6×19（a）类14—NAT—FC—1470—ZS—102—79.5

4.1.3钢丝绳的使用

钢丝绳在工作时卷绕进出滑轮和卷筒，除产生拉应力外，还有挤压、弯曲、接触和扭转等应力，应力情况是非常复杂的。

实践表明，由于钢丝绳反复弯曲相挤压所造成的金属疲劳是钢丝绳破坏的主要原因。

钢丝绳破坏时，外层钢丝由于疲劳和磨损首先开始断裂，随着断丝数的增多，破坏速度逐渐加快，达到一定限度后，仍继续使用，就会造成整根绳的破断。

在正确选择钢丝绳的结构和直径之后，实际使用寿命的长短，在很大程度上取决于钢丝绳在使用中的维护和保养及与相关机件的合理配置。

可从以下几方面考虑该问题：

1.滑轮和卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值大小对钢丝绳的寿命影响较大，几乎成平方关系。

因此，选用较大的滑轮和卷简直径对钢丝绳的寿命是有利的。

故设计中规定了卷筒直径和钢丝绳直径的最小比值（D/d），与卷扬机的工作级别有关。

使用中，应尽量减少钢丝绳的弯折次数并尽量避免反向弯折。

2.决定滑轮绳槽尺寸时，必须考虑钢丝绳直径较公称直径有6％~8％的过盈量这一事实。

过小的绳槽直径会使钢丝绳受到过度挤压而提前断丝，绳槽尺寸过大，又会使钢丝绳在槽内的支承面积减小，增大钢丝绳的接触应力。

合理的绳槽尺寸应比钢丝绳的公称直径大10％左右。

3.滑轮与卷筒的材料太硬，对钢丝绳寿命不利。

据有关资料表明：

以铸铁代替钢．可提高钢丝绳的寿命约10％。

4.为保证钢丝绳在绳筒上平滑缠绕，避免各圈钢丝绳间相互摩擦及多层缠绕锤击和堆绕现象，延长钢丝绳的使用寿命，钢丝绳在卷筒及绳轮上的偏角必须保持在一定的限度之内，一般在0.5~2之间。

5.良好的周期性润滑是提高钢丝绳使用寿命的一项重要因素。

它可以防止锈蚀，减少钢丝绳内外磨损。

一般常用中、低粘度润滑油和滤青质化合物。

目前我国生产的“钢丝绳油’’属于中等粘度油，适用于各种股捻钢丝绳的润滑。

其附着力大，不易滑落或与水起作用，且含有防锈剂，是一种良好的润滑剂。

6.在室外、润湿或腐蚀介质存在的环境里，应选用镀锌钢丝绳。

7.经常检查钢丝绳是否与别的机件摩擦，重新更换新绳时必须核对新绳与原绳的型式直径是否相同；经常检查钢丝绳表面的磨损及断丝，遇到问题及时解决。

钢丝绳的报废处理，可参考有关标准相资料。

4.2卷筒的结构设计及尺寸确定

卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和钢丝绳的尺寸来确定。

卷筒用来卷绕钢丝绳，把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并把原动机的回转运动变为所需要的直线运动。

卷筒通常是中空的圆柱形，特殊要求的卷筒也有做成圆锥或曲线形的。

4.2.1卷筒的分类

按照钢丝绳在卷筒上的卷绕层数分，卷筒分单层绕和多层绕两种。

一般起重机大多采用单层绕卷筒。

只有在绕绳量特别大或特别要求机构紧凑的情况下，为了缩小卷筒的外形尺寸，才采用多层绕的方式。

本设计采用单层绕。

4.2.2卷筒绳槽的确定

卷筒绳槽槽底半径R，槽深c槽的节矩t其尺寸关系为：

R=（0.54~0.6）d（d为钢丝绳直径）（4-7）

绳槽深度：

标准槽：

=（0.25~0.4）d（4-8）

深槽：

=（0.6~0.9）d（4-9）

绳槽节距：

标准槽：

＝d＋（2~4）（4-10）

深槽：

＝d＋（6~8）（4-11）

卷筒槽多数采用标准槽，只有在使用过程中钢丝绳有可能脱槽的情况才使用深槽，本设计选用标准槽，钢丝绳直径选用14mm，

R=（0.54~0.6）d=7.56~8.4mm

取R=8mm（4-12）

c=（0.25~0.4）d=3.5~5.6mm

取c=4mm（4-13）

所以t＝d＋（2~4）=16mm

4.2.3卷筒的设计

卷筒按照转矩的传递方式来分．有端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式，其共同特点是卷筒轴只承受弯矩，不承受转矩。

本设计卷筒采用内齿轮啮合式。

如图4-1。

图4-1内齿啮合式卷

卷筒的设计主要尺寸有节径、卷筒长度L、卷筒壁厚δ。

4.2.4卷筒节径设计

卷筒的节径即卷筒的卷绕直径，由设计知不能小于下式：

（4-14）

式中—按钢丝绳中心计算的卷筒最小直径，mm；

h—与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据工作环境级别为，查机械设计手册h=28mm;

d—钢丝绳的直径,mm。

按式计算：

＝392mm

所以选取=400mm（4-15）

4.2.5卷筒的长度设计

本设计采用双联滑轮组，如图4-2

图4-2双联滑轮组

卷筒的长度（4-16）

—卷筒总长度，mm；

—绳槽部分长度，其计算公式为：

（4-17）

其中—最大起升高度，mm；

—滑轮组倍率；

—卷筒卷绕直径，mm；

—绳槽节矩，mm；

—附加安全圈数，使钢丝绳端受力减小，便于固定，通常取

n＝1.5~3圈；

—固定钢丝绳所需要的长度，一般取＝3t，mm；

—两端的边缘长度（包括凸台在内），根据卷筒结构而定，mm；

—卷筒中间无绳槽部分长度，由钢丝绳的允许偏斜角α和卷筒轴到动滑轮轴的最小距离决定。

对于有螺旋槽的单层绕卷筒，钢丝绳允许偏斜度通常为1：

10，可知选取＝100mm。

=380mm。

＝3t=48mm

所以＝996mm。

选取标准卷筒长度为1000mm

4.2.6卷筒壁厚设计

本设计为了延长钢丝绳的寿命，采用铸铁卷筒，对于铸铁卷筒可按经验公式初步确定，然后进行强度验算。

对于铸铁筒壁

mm（4-18）

根