卷扬机结构设计.doc

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毕业论文

摘要

随着社会的发展，机械将会越来越取代人力，这也是机械行业飞速发展的后果，在机械的发展历史中，新机械的发明有着举足轻重的作用。

但是，那些很久以前就被利用生产并一直延续到今天的机械，更是起着不可替代的作用，卷扬机就是一例。

卷扬机的发展就像其他机械一样，从开始的简单到现在的复杂，从以前的机械动力到现在的电力动力，从以前的人工操作到现在的电脑操作甚至智能操作。

本设计就传统的卷扬机说起，一直到现在以及将来的发展。

本设计主要设计了卷扬机的卷筒、卷筒轴、卷筒毂、减速器以及滑轮组。

其中卷筒和卷筒轴的设计最为主要，本设计重点做了介绍。

其余部分由于篇幅有限，只是略作分析。

关键词：

卷扬机卷筒卷筒轴滑轮组

Abstract

Alongwithsociety'sdevelopment,themachinerywillbeablemoreandmoretosubstituteforthemanpower,thisalsowillbethemechanicalprofessionrapiddevelopmentconsequence,inthemachinerysubstitutionmanpowerdevelopmenthistory,thenewmachineryinventionhasthepivotalfunction.But,theseveryforalongtimeonandcontinuecontinuouslyusingtheproductiontotodaymachinery,isplayingtherolewhichcannotbesubstituted,thehoistisanexample.Thehoistdevelopmentislikelysameonothermachineries,fromstartssimplyuntilpresentcomplex,frombeforehandmanpowertopresentelectricpower,frombeforehandmanualcontroltopresentcomputeroperationevenintelligenceoperation.Thisdesignmentionsonthetraditionalhoist,continuouslytopresentaswellasfuturedevelopment.

Thedesigninstructionbooklethasmainlydesigned5tonhoistreels,thereelaxis,aswellastheblockandtackle.Reelaswellasthereelaxisdesignismostmain,thisdesignhasmadetheintroductionwithemphasis.Becauseotherpartsthelengthislimited,onlymakestheanalysisslightly.

Keywords:

WindlassReel;ReelaxisBlockandtackle

目录

摘要……...……………………...………………………………………..Ⅰ

Abstract……………………………………………………………………...Ⅱ

第一章概论 1

1.1卷扬机发展概况 1

1.1.1卷扬机的应用 1

1.1.2卷扬机的发展概况 1

1.1.4卷扬机的发展趋势 5

1.2卷扬机主要类型 6

1.2.1按钢丝绳额定拉力F分 6

1.2.2按钢丝绳速度v分 6

1.2.3按卷筒数目分 7

1.2.4按动力源分 7

1.2.5按传动形式分 7

1.2.6按控制方法分 8

1.2.7按用途分 8

1.3电动卷扬机基本结构 8

1.3.1电控卷扬机 9

1.3.2溜放型建筑卷扬机 11

第二章起升机构的组成及型式 11

2.1起升机构的组成 11

2.2起升机构的典型传动型式 12

第三章钢丝绳的选择 15

3.1钢丝绳的种类和构造 15

3.2钢丝绳直径的选择 16

3.3钢丝绳的使用 18

第四章卷筒的结构设计及尺寸确定 20

4.1卷筒的分类 20

4.2卷筒绳槽的确定 21

4.3卷筒的设计 22

4.3.1卷筒节径设计 22

4.3.2卷筒的长度设计 23

4.3.3卷筒壁厚设计 24

4.4卷筒强度计算 25

第五章卷筒轴的设计计算 26

5.1卷筒轴的受力分析与工作应力分析 27

5.2卷筒轴的设计计算 28

5.2.1作用力计算 29

5.2.2垂直面支承反力及弯矩 30

5.2.4计算工作应力 31

5.2.5心轴的疲劳强度计算 32

5.2.6心轴的静强度计算 33

第六章电动机选择 34

6.1电动机选择 34

6.2验算电动机发热条件 35

第七章减速器的设计计算 36

7.1卷扬机总传动比计算 36

7.2减速器的计算 37

7.2.1分配减速器的各级传动比 37

7.2.2计算传动装置的运动和动力参数 38

7.2.3圆柱齿轮传动的设计计算 39

7.2.4齿轮参数设计 41

7.2.5齿轮轴参数设计 45

第八章滑轮及吊钩的选择 47

8.1滑轮结构与材料 47

8.2滑轮直径的计算 49

8.3吊钩的构造及材料 49

8.4吊钩的计算 50

第九章制动器，联轴器的选择 51

9.1制动器的分类、特点及选择 51

9.2制动器的工作原理 52

9.3联轴器的选择 53

第十章卷杨机的安全技术 53

致谢 54

参考文献 55

V

第一章概论

1.1卷扬机发展概况

1.1.1卷扬机的应用

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（门）架、桅杆、滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备等作业。

由于它结构简单、操作方便、维护保养简单、使用成本低、可靠性高等优点，广泛应用于建筑、水利、冶金起重作业。

提升重物是卷扬机的一种主要功能，所以各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。

虽然目前塔吊、汽车吊等取代了卷扬机的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且灵活性较差，故一般中小型工程仍然广泛应用卷扬机，汽车吊虽然灵活方便，但也因为成本太高，而不能在工程中广泛应用，故大多设备的安装仍然是由卷扬机承担的。

卷扬机除在工程、设备安装等方面被广泛应用外，在冶金、矿山、建筑、化工、水电、农业、军事及交通运输等行业亦被广泛应用。

1.1.2卷扬机的发展概况

在很久以前的古代，就知道来用辘轳等来提升重物，以减轻体力劳动的强度和提高劳动生产率。

在我国，解放前卷扬机只有在一些大型企业中才被使用，应用很少，而且所使用的卷扬机也均为国外生产，国内基本上没有生产卷扬机的厂家。

我国卷扬机的生产是解放后才开始的。

50年代为满足恢复经济的需要和第一个五年计划的得要，卷扬机的生产被提到了日程上。

原沈阳国泰机器厂（阜新矿山机械厂前身）等成批仿制了两种卷扬机，一种为日本的JIS8001型动力卷扬机，它是一种原动机为电动机动型式是开式圆柱齿轮传动，双锥体摩擦离合器，操作为手扳脚踩的快速卷扬机，另一种是按苏联图纸制造的1011型和1012型普通蜗杆传动、电控慢速卷扬机。

由于当时生产力不高，卷扬机的需求量亦不多，故这段时间国内卷扬机的生产主要是仿制。

随着生产力的发展，到了60年代，卷扬机的生产和使用越来越多。

为了协调生产，卷扬机主要生产厂家（阜新矿山机械厂、天津卷扬机厂、山西机器广、宝鸡起重运输机厂等）组成了卷扬机行业组织，隶属于第一机械工业部矿山机械行业。

为了发展卷扬机的生产，行业组织了有关厂家的人员对全国卷扬机的生产相应用情况进行了调查。

在调查的基础上，开始自行设计和制造新的卷扬机，先后试制了0.5t、lt、3t电动卷扬机，但由于对当时各厂家的生产能力估计不足，无法推广。

从70年代起，我国卷扬机的生产进入了技术提高、品种增多的新阶段。

在各厂自行设计和生产的基础上，1973年，由卷扬机行业组织了有关厂家和院校联合进行了卷扬机基型设计，并充分考虑到了当时中小厂家的生产能力。

快速卷扬机的基型采用半开半闭式齿轮传动，离合器采用单锥面石棉橡胶摩擦带结构，操纵用手板刹车带制动（如图1-1）。

慢速卷扬机的基型式为闭式传动（圆柱齿轮传动或蜗杆传动减速器）、电磁铁制动结构。

这两种基型一直到现今还在生产。

为适应生产发展的需要，当时第一机械工业部发布了JB926—74《卷扬机型式与基本参数》和JBl803—76《卷扬机技术条件》两个部标准，并把卷扬机行业划归常德机械研究所（长沙机械研究院前身）领导。

随着部标准的颁布，使卷扬机有了大发展的基础。

在此期间，由于石化工业的发展，大型设备很多，都需要吊装，如一些大型反应塔，塔的高度达七八十米，质量达五六百吨，就需要有大型吊装用的卷扬机，因而各厂家相继生产了20t和32t卷扬机（图1—2），满足了经济发展的需要。

1.1.3国外卷扬机概况

在国外，卷扬机的品种繁多，应用也很广泛。

在西方技术先进的国家中，工业水平先进，机械化程度不断提高，起重设备也在不断更新，下面介绍一下几个外国主要生产的卷扬机的状况。

1）美国

美国生产卷扬机的厂家有近百家，主要有贝波（BEEBE）国际有限公司、哲恩（THERN）有限公司等。

贝波国际有限公司成立于1919年，有七十多年的设计和生产实践经验。

主要产品有，气动链式卷扬机[0.25—40t），防爆拖式气动卷扬机（0.5—30t），驳船卷扬机（手动、气动、电动、液压，25—75t），电动链式卷扬机（0.25—20t），电动葫芦（0.25—15t）．电动卷扬机（0.25—12.5t），手动卷扬机0.25—75t），液压卷扬机（1—10t），水平卷扬机（1—9t），手动链式卷扬机（0.5—100t），棘轮牵引器（1—1.75t），空中用运车（0.5—20t）等。

哲恩有限公司是美国较大的生产起重设备的公司，主要产品有各种手动卷扬机、电动卷扬机、提升机械及起重机。

手动卷扬机的主要品种有：

直齿传动卷扬机、蜗杆传动卷扬机；电动卷扬机的主要品种有：

蜗杆传动系列、直齿齿轮传动系列、齿轮蜗杆传动组合系列、直接驱动系列、链传动系列。

美国除上述两家公司外，比较重要的生产厂家还有布劳斯公司、赛林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索·艺德公司等。

2）日本

日本从明治30年开始制造和使用卷扬机。

据日本荷役机械研究所核计，1970~1975年间卷扬机的产量增加62.5％。

据日本通产省机械核计月报载，仅1977年单纯土建卷扬机的产量就达12万台，产值约100亿日元。

日本卷扬机行业由机械技术部会、荷役机械技术委员会领导。

主要生产厂家有北川铁工所、远藤钢机、南星、越野总业、艺浦、松岗产业等80多个厂家。

北川铁工所是一家大型生产厂。

其生产的卷扬机品种系列比较齐全，主要有：

（1）．动力卷扬机分BF、MF、DF三种型式。

功率为3.7—44kw，钢丝绳拉力从5880—44l00N。

有18个规格。

F型是V型带传动，MF型是单筒开式齿轮传动，DF型是双筒开式齿轮传动。

其