机电手动起重葫芦.docx

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机电手动起重葫芦

重庆航天职业技术学院

手动起重葫芦设计

专业机电一体化

班级10061041

学号___20102109______

姓名___周陈豪______

指导教师刘珍来

起止日期

机电信息工程系制

目录

中文摘要……………………………………………………………………………1

英文摘要……………………………………………………………………………2

选题意义……………………………………………………………………………3

第一章起重机械的分类……………………………………………………………4

第二章手拉葫芦……………………………………………………………………6

第三章手拉葫芦的机构与结构………………………………………………………8

第四章起重系统部件尺寸的计算……………………………………………………10

第5章手拉葫芦的使用和维护……………………………………………………24

结束语………………………………………………………………………………27

致谢…………………………………………………………………………………28

附录…………………………………………………………………………………29

摘要

起重机械是减轻笨重体力劳动，提高作业效率、实现安全生产的起重运输设备。

在国民经济各部门的物资生产和物资流通中，手拉葫芦作为关键的工艺设备或重要的辅助机械，应用十分广泛。

一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、卸载，然后返回原处等环节。

经常起动、制动、正向和反向运动是起重机械手拉葫芦的基本特点。

手拉葫芦的设计和使用应符合GB3811《起重机设计规范》和GB6067《起重机安全规程》的规定。

此次设计的手拉葫芦是吊装起重物在0.5吨左右，运用一整套

级齿轮减速传动，手拉葫芦主要用在工厂、矿山、建筑工地、码头、船坞、仓库或者在没电的情况下施工的场合，原动力靠人工是手拉力来传动，减小手拉力，增大齿轮啮合传动比，使结构紧凑美观，经济耐用是设计的目的。

手拉葫芦是通过拽动手动链条、手链轮转动，将摩擦片棘轮、制动器座压成一体共同旋转，五齿长轴便转动片齿轮、齿短轴和花键孔齿轮带动起重链轮，由起重链轮带动起重链条吊起重物。

关键字：

起重机械，手拉葫芦，起动，制动，齿轮减速传动

英文摘要

Thehoistingmachineryisrelieveheavymanuallabor,improveworkingefficiency,realizesafeproductionofliftingtransportationequipment.Innationaleconomicsectorsofmaterialproductionandmaterialcirculation,handhoistaskeytechnologicalequipmentorimportantauxiliarymachinery,applicationofveryextensive.Acompletehomeworkcirculationgenerallyincludestakethings,hoisting,translation,unloading,andthenreturnstoitsplacesuchlinks.Oftenstarting,braking,forwardandreversemovementisliftingtypehoiststhebasiccharacteristicsofmanipulator.HandtypehoistsshouldcomplywiththedesignanduseofGB3811thecranedesigncode"andGB6067thecranesafetyrules"regulation.

Thedesignofthehandinthegourdisliftinguparoundtheclog1.5tons,usingasetlevelIIgeartransmission,andhandgourdbasicallyuseinfactories,mines,constructionsites,dock,dock,warehouseordon'thaveelectricitysituationinconstructionoccasions,impulsionbyartificiallyisahandpulltodrive,minussmalltension,gearingratioincreases,compactstructureandbeautiful,economicdurableisthedesignpurpose.

Thehandtractivebottlegourdistobegintomovechain,braceletrotationtomovethroughaYe,frictionslabtheratchet,holdfastmountprintintegralwholecommonrevolution,fivetoothmajoraxisesthentheslewingslabgear,toothminoraxisandtheflowerkeyholegearstarttoarouseheavychainwheel,fromriseheavythechainwheelstarttoarouseheavythechainhangupheavything.

Keyword:

Hoistingmachinery,andhandgourd,

starter,braking,geartransmission

选题意义

高等工科院校的毕业设计是完成教学计划达到本科生培养目标的重要环节。

它通过深入实践、了解社会、完成毕业设计任务或撰写论文等诸环节，着重培养学生综合分析和解决问题的能力和独立工作能力、组织管理和社交能力；同时，对学生的思想品德，工作态度及作风等诸方面都会有很大影响。

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第一章起重机械的分类

起重机械是一种以间歇作业方式对物料进行起升、下降和水平移动的搬运机械，起重机械的作业通常带有重复的性质。

一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、卸载，然后返回原处等环节。

经常起动、制动、正向和反向运动是起重机械手拉葫芦的基本特点。

1.1起重机械的分类

起重机械按结构特征和使用场合分类见图（1—1图）

千斤顶

滑车手拉葫芦

轻小型手动葫芦

起重设备液动葫芦手板葫芦

气动葫芦钢丝绳电动葫芦

起重电动葫芦

机械卷扬机环链电动葫芦

梁式起重机

桥架型桥式起重机

起重机门式起重机

装卸桥

冶金起重机

柱式起重机

悬臂起重机壁上起重机

缆索型杆起重机平衡起重机

起重机甲板起重机

塔式起重机

门座起重机

臂架型港口高塔柱起重机

起重机浮式起重机汽车起重机

流动式起重机履带起重机

铁路起重机轮胎起重机

起重桥式堆垛起重机随车起重机

机械堆垛型

起重机巷道堆垛起重机

电梯

升降液压升降台

机械通航升船机

启闭机

1—1图起重机械分类

第二章手拉葫芦

2.1手拉葫芦的定义

定义：

手拉葫芦又叫神仙葫芦、斤不落、手动葫芦是一种使用简单、携带方便的手动起重机械，也称“环链葫芦”或“倒链”。

它适用于小型设备和货物的短距离吊运，起重量一般不超过100T。

手拉葫芦的外壳材质是优质合金钢，坚固耐磨，安全性能高。

如图（2—1图）

2—1图手拉葫芦

图2—1手拉葫芦

2.2手拉葫芦在工业中的用途及使用场合

手拉葫芦是通过拽动手动链条、手链轮转动，将摩擦片棘轮、制动器座压成一体共同旋转，齿长轴便转动片齿轮、齿短轴和花键孔齿轮。

这样，装置在花键孔齿轮上的起重链轮就带动起重链条，从而平稳地提升重物。

采用棘轮摩擦片式单向制动器，在载荷下能自行制动，棘爪在弹簧的作用下与棘轮啮合，制动器安全工作。

它具有安全可靠、维护简便、机械效率高、手链拉力小、自重较轻便于携带、外形美观尺寸较小、经久耐用的特点，适用于工厂、矿山、建筑工地、码头、船坞、仓库等用作安装机器、起吊货物，尤其对于露天和无电源作业，更显示出优越性。

〖正文统一采用1.5倍行距+首行缩进2字符〗

手拉葫芦外壳采用了钢材制造的三角形外壳,比常见的圆形外壳更为结实稳固.手拉葫芦内部的摩擦片在生产过程中,提高了耐磨性,在销售过程中还配送一套摩擦片.手拉葫芦链条在出厂前都经过防锈处理,长度可以根据客户的需求进行定做,手拉葫芦的转动齿轮经过高温热处理从而达到齿轮据有很高的耐磨性，使手拉葫芦能够适应高强度，高频率的工作环境，并延长手拉葫芦的使用寿命，手拉葫芦的链条可以承受4倍以上的拉拖力,保证工作中安全。

手拉葫芦，具有结构先进，部件强度高，维护简便的特点。

第三章手拉葫芦的机构与结构

手拉葫芦的基本参数有：

起重量、跨度、幅度、起升高度、各机构的工作速度以及起重机械的工作级别等，这些参数表明起重机械的工作性能和技术经济指标，是设计、制造和选用起重机械的依据是主要机件选用合金钢材料制造，链条采用800Mpa高强度起重链条，材质一般为二零锰二。

高强度吊钩，链条热处理、低磨损、防腐蚀的链条；锻打式的吊钩设计确保了缓慢起升以防过载；符合欧洲CE安全标准。

3.1手拉葫芦的机构分类

1.5吨手拉葫芦分为起升机构、运行机构、回转机构和变幅机构。

1）起升机构一般有驱动装置、环链卷绕系统、取物装置及安全装置等组成。

驱动装置包括手拉链条，手拉链轮，制动盘摩擦片及棘轮等，环链卷绕系统包括挡板、导轮、插销等。

取物装置有吊钩、吊环、抓斗、吊具、挂梁等多种形势。

安全保护装置有超负荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关。

2）运行机构分为有轨运行和无轨运行两类。

轨行式运行机构主要由运行支承装置与运行驱动装置两大部分组成。

运行支承装置用来承受手拉葫芦的自重和外载荷，并将所有这些在和传递给轨道基础建筑。

主要包括均衡装置、车轮、轨道等。

运行驱动装置用来驱动葫芦在轨道上运行，主要由减速器、制动器等组成。

无轨式运行机构是各种流动式葫芦的重要组成部分。

3）回转机构由回转支承装置和回转驱动装置两大部分组成。

前者将葫芦的回转部分支持在固定部分上，后者驱动回转部分相对于固定部分回转，并承受葫芦回转部分作用于它的垂直力、水平力和倾覆力矩。

4）变幅机构按工作性质分为非工作性变幅和工作性变幅；按机构运动形式分为运行小车式变幅和臂架摆动式变幅；按臂架变幅性能分为普通臂架变幅和平衡臂架变幅。

3.2结构

1）分类按零件结构和尺寸分为0.5、0.75、1、1.5、3、5、10、20吨等；按用途分为起重手拉葫芦、防爆手拉葫芦；

2）基本要求坚固耐用，节省材料，减轻自重，制造工艺性好，组装简单，工时少，安装、运输、维修方便、外形美观、大方。

3）结构计算原则手拉葫芦金属结构应进行强度、刚度、稳定性以及使用寿命（疲劳强度）的计算，并满足其规定的要求。

强度计算方法有许用应力计算法和极限状态计算法，许用应力法目前仍然是手拉葫芦金属结构计算中应用最广的方法。

手拉葫芦结构件的稳定性包括整体稳定性和局部稳定性。

一般需要对轴心受压构件、双向或单向压弯构件、板和圆柱壳等构件进行稳定性计算。

3.3手拉葫芦的结构原理

手拉葫芦是带反向逆止刹车的减速器和链条滑轮组的结合，采用对称排列二级正齿轮转动结构，耐用、高效。

外壳采用了钢材制造的三角形外壳,比常见的圆形外壳更为结实稳固.手拉葫芦内部的摩擦片在生产过程中,提高了耐磨性,在销售过程中还配送一套摩擦片.手拉葫芦链条在出厂前都经过防锈处理,长度可以根据客户的需求进行定做,手拉葫芦的转动齿轮经过高温热处理从而达到齿轮据有很高的耐磨性，使手拉葫芦能够适应高强度，高频率的工作环境，并延长手拉葫芦的使用寿命，手拉葫芦的链条、吊钩可以承受4倍以上的拉拖力,保证工作中安全。

第四章起重系统部件尺寸的计算

4.1起重系统零部件

下面是1.5吨手拉葫芦装配爆炸图（图4—1）和零部件明细表（表4—1）

图4—1手拉葫芦装配爆炸图

1.5吨手拉葫芦零部件明细表

名称

材料

数量

表面处理

铭牌

L2/1.5

1

吊钩

20Cr

2

涂漆

卡索弹簧

碳素弹簧钢丝C级

2

渡白锌

卡索板

Q235-A

2

镀白锌

左墙板

Q235-A

1

涂漆

右墙板

Q235-A

1

涂漆

上构架

ZG31O-570

2

涂漆

上钩轴

40Cr/冷拔圆

1

镀彩锌

吊销

40Cr

1

发黑

罩壳

ST12

1

涂漆

五齿长轴

2OCrMnTi

1

原色处理

花键孔齿轮

2OCrMnTi

1

原色处理

片齿轮

45

2

原色处理

五齿短轴

2OCrMnTi

1

原色处理

起重链轮

QT900-2

1

发黑

轴承圈

GCr15

2

外墙板

Q235-A

1

发黑

挡板

ZG310-570

1

涂漆

插销

35/冷拔圆

1

镀彩锌

导轮

ZG310-570

2

发黑

制动器座

QT500-7

1

发黑

棘轮罩壳

ST12

1

涂漆

棘爪销

45

1

原色处理

棘爪弹簧

碳素弹簧钢丝B组

1

镀白锌

手链轮

HT200

1

涂漆

手链轮罩壳

ST12

1

涂漆

手链挡板A

Q235-A

1

涂漆

手链挡板B

Q235-A

1

涂漆

支撑杆

45/冷拔圆

3

镀彩锌

限制器A

ZG310-570

1

发黑

限制器B

ZG310-570

1

发黑

尾环销

35

1

发黑

下构架

ZG310-570

2

涂漆

钢套

GCr15

4

插销弹簧

碳素弹簧钢丝B组

1

镀白锌

摩擦片A

橡胶树脂

1

摩擦片B

橡胶树脂

1

棘轮

QT500-7

1

发黑

棘爪

45

1

镀彩锌

六角槽螺母

45

1

镀彩锌

弹性销

碳素弹簧钢丝B组

1

镀白锌

起重链条

20Mn2

1

发黑封闭处理

手拉链条

Q235-A

1

镀蓝白锌

手拉链条接环

20Mn2

1

发黑

轴用挡圈8

65Mn

1

发黑

六角螺母M8

8

6

镀彩锌

锁紧螺母M6

5

1

镀彩锌

弹性垫圈8

65Mn

6

镀彩锌

半圆头铆钉5X20

ML2

4

镀彩锌

螺母M4

O4

2

发黑

特大平垫圈12

45

1

镀彩锌

内六角螺钉M4X25

8.8

2

发黑

表4—1零部件明细表

4.2减速器的传动设计

1.5吨型手拉葫芦传动齿轮，采用对称排列的两组两级圆柱齿轮传动，在手链轮轴（即五齿长轴）与起重链轮轴之间有两组并列的中间齿轮组成两条平行的传动链，同时为了结构紧凑外形美观，将手链轮装置在起重链轮轴中心，因此

级和

级齿轮有相同的中心距A如图4—2所示。

图4—2

级和

级减速结构简图

由于上述结构特点，在制造工艺上应保证两组中间齿轮（短轴齿轮与片齿轮）的组合装配的相对位置正确性，使在工作的任何时刻两组短轴齿轮与片齿轮的组装件中至少一组中的片齿轮，短轴齿轮同时都能与五齿长轴齿轮，花键孔齿轮啮合进行工作。

五齿长轴和花键孔齿轮均选用单数齿，其目的是便于之啮合的两组齿轮，啮合位置相差1/2齿的倾转角，不至于同时工作在齿顶或齿腹以便交替工作。

这样虽然本设计的重合系数ε<1（ε≈0.82）但仍能得到连续的工作。

花键孔齿轮图形尺寸如图（4—4图）所示：

4—3图花键孔齿轮

花键孔齿轮的热处理要求齿面硬度HRC57～62，芯部硬度HRC35～50

花键孔的主要参数见下表（4—2表）

模数

m

5

齿数

Z

23

压力角

α

20°

变为系数

X

0.405

全齿高

H

5.4

公法线平均长度及偏差

WK

30.06±0.1

跨侧齿数

K

4

齿轮副中心距

a±f

40.05±0.05

配对齿轮

名称

五齿短轴

齿数

5

表4—2

4.3片齿轮甲、乙尺寸与齿形的设计

片齿轮的特点和应用，齿轮传动用于轴与轴之间的回转运动，在绝大多数情况下，两轴是相互平行的，也有倾斜的，它广泛应用在机床、汽车、起重机械、冶金机械以及其他机械制造部门中，最大传动功率可达50000KW，通常用在6000KW一下，最高线速度Vs可达200m/s，通常用在100m/s一下。

齿轮传动的主要优点是结构紧凑、工作平稳、以及能得到很大的传动比。

缺点是传动噪声大，冲击震动大。

齿轮传动的失效形式：

有疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿折断等，两齿轮的相对滑动较大，更容易产生胶合和磨粒磨损。

根据葫芦传动齿轮低速重载，根据手拉葫芦传动结构的原理由五齿长轴的小齿轮带动片齿轮甲、乙的，考虑到五齿长轴的小齿轮齿数甚小等特点，1.5型葫芦选用了齿形角20°的渐开线特种片齿轮变位齿轮，其基本齿形的基本参数如图所示。

选用齿形是考虑了以下因素：

1.5T葫芦传动齿轮的小齿轮齿数甚少为了避免根切和增强度，只能用正变位切削这样小齿轮的外圆就受齿条的正切力，片齿轮与短轴属于过硬配合，片齿轮的中心要设计出与短轴尺寸属过硬配合的小花键孔尺寸如图所示：

图4—4片齿轮

热处理要求：

片齿轮与五齿长轴啮合，齿面要进行传动啮合，所以要求齿面良好的耐磨性和芯部良好的塑性和韧性，齿面硬度HRC57～62，芯部硬度HRC35～50。

根据渐开线齿轮计算公式求的下表是片齿轮的主要参数：

模数

m

2.25

齿数

Z

30

压力角

α

20°

变为系数

X

—0.069

全齿高

H

4.7

公法线平均长度及偏差

WK

30.53±0.1

跨侧齿数

K

5

齿轮副中心距

a±f

40.05±0.05

配对齿轮

名称

五齿长轴

齿数

5

表4—3

4.4轴的设计

轴的设计部分比较简单，需要带动的零件为片齿轮，又和起重链轮是间隙配合。

所以在片齿轮和起重链轮中间设计一五齿长轴，手拉链轮和五齿长轴是螺纹连接的，手链轮带动五尺长轴，再有五齿长轴的五个小齿轮传递给片齿轮，这就形成了

级传动齿轮的减速。

具体样式见零件图4—4。

图4—5五齿长轴

根据手拉葫芦的传动原理：

长轴传动的是力矩和扭矩，要求有足够的塑性和韧性，Ø16两处的圆柱面与起重链轮的中心孔进行间隙配合，要求Ø16的圆柱面要进行渗氮热处理，应有足够的强度、硬度和疲劳强度，五齿长轴的齿与片齿轮啮合传动，因为在设计时为了考虑到传动结构紧凑及计算了五齿许用应力和可消除根切的可能性，可以承受设置的最大载荷，把长轴五个齿轮的尺寸设计的比较小，所以在热处理上要求比较高，齿面进行渗氮淬火，齿面硬度在HRC57～62，保证齿面耐磨，为了消除根切现象芯部要有良好的塑性和韧性，芯部硬度在HRC34～50。

4.4.1长轴的主要参数见下表:

模数

m

2.25

齿数

Z

30

压力角

α

20°

变为系数

X

0.36

齿顶高

Ha

2.546

齿根高

Hf

1.665

公法线平均长度及偏差

WK

10．06±0.05

跨侧齿数

K

2

齿轮副中心距

a±f

34.75±0.05

配对齿轮

名称

片齿轮

齿数

30

表4—4

4.4.2轴的强度计算

（1）初步计算。

估算轴径;

式中：

d------危险截面处的轴径N------轴所传递的功率kw；n------轴的转速rpm；A------系数，常用轴材料的A值当材料为45号刚时A=12则可d>。

（2）精确计算轴的尺寸及结构初步定出后，作用在轴上的载荷和支点反离可以求得。

把轴当做可动铰链两只点的梁。

这种假定对于一个支座中只装一个滚动轴承或装两个自动调心的轴承是足够精确地。

则验算公式为

;

疲劳强度计算:

〖所有公式和图纸居中，，〗

静强度计算时：

;

式中：

nσ，nτ------仅考虑法向，剪切应力时的安全系数。

σ-1,τ-1试件的弯曲,扭剪的疲劳强度限：

σa，τa-------应力幅，相当于对称变应力部分：

σm，τm-----平均应力，相当于静应力部分：

Kσ，Kτ-----法向、剪切应力集中系数。

Β-----表面质量系数。

εσ,ετ------尺寸系数。

ψσ，ψτ------静应力折合为变应力的等效系数。

许用安全系数[n]，疲劳计算时，一般[n]=1.5～2.5；当材料均匀，载荷及应力计算准确时，可取[n]=1.3。

静强度计算时，对轧、锻件，一般[n]=1.2～2.2，铸件[n]=1.6～2.5。

在疲劳强度计算ψσσm，ψττm与

相比，前者较小，可略去不计，并考虑到

，τ-1≈0.55σ-1,εσ≈1.1ετ等代入式子中整理后得：

对圆断面实心轴设计公式为

式中：

Mwa,Mna------产生法向，扭剪应力幅的力矩，对一般的转轴Mwa=Mna而Mna=1/2Mn,当经常正反转时Mna=Mn。

对心轴Mna=0；不转时Mwa=1/2Mw，转动时Maw=MwKG·cm。

W------抗弯断面模数。

[σ-1]------许

用弯曲应力KG/cm2,

。

4.4.3轴的刚度计算

弯曲刚度

式中：

△ί------断面之处的变形量；Mw------轴上载荷产生的弯矩；Mw在I断面处加单位载荷轴上所产生的弯矩；J------截面的惯性矩；S------将轴分为若干段后每段的长度；E------弹性模数。

〖公式你列出来了，但是计算结果在哪里？

强度和刚度满足要求吗？

〗

4.5五齿短轴的设计

五尺短轴和花键孔齿轮形成了

级传动齿轮减速，再设计片齿轮时已经提到它和片齿轮是过硬配合，在片齿轮中心孔上设置五个花键，形状与五尺短轴一样，用液压机进行压合，它的两端是突出的圆柱台阶，一端和右墙板上的钢套间隙配合进行旋转，另一端和外墙板上的钢套是间隙配合进行旋转，右墙板和外墙板的钢套是保证两片齿轮和一个五齿长轴的中心距如图（4—3

级和

级减速