05tCD1型电动葫芦设计CD1型电动葫芦的维修与保养毕业论文.docx
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05tCD1型电动葫芦设计CD1型电动葫芦的维修与保养毕业论文
河南机电高等专科学校
毕业设计说明书（论文）
论文题目：
0.5tCD1型电动葫芦设计
—CD1型电动葫芦的维修与保养
系部：
机械工程系
专业：
起重运输机械设计与制造
班级：
起机101
学生姓名：
张义峰
学号：
100125108
指导教师：
朱绘丽
2013年1月10日
目录
毕业设计说明书（论文）1
目录2
摘要3
Abstract3
绪论4
1.1引言4
1.2电动葫芦的发展趋势5
第1章CD1型电动葫芦的工作原理及特点7
1.1电动葫芦简介7
1.2电动葫芦的结构7
1.3工作原理8
第2章CD1型电动葫芦的技术特点10
第3章CD型电动葫芦的零部件结构分析11
3.1零部件的工艺特点11
3.2主轴的材料、毛坯和热处理12
3.3主轴加工的工艺过程12
3.4主轴加工工艺过程分析12
3.5箱体类零件的加工工艺14
3.6箱体类零件的材料及毛坯15
3.7箱体类零件的加工工艺过程15
第4章电动葫芦安装工艺18
4.3装第一轴18
4.6装卷筒19
4.7装电机19
第5章电动葫芦的维修与保养20
5.1电动葫芦主要零部件的三维建模20
5.2电动葫芦使用规范22
5.6保护措施25
致谢29
参考文献30
摘要
电动起重葫芦是目前起重设备中最常见的一种机械设备，电动葫芦的发展也一定基础上决定着起重设备的发展情况，电动起重葫芦设计技术在中国已经是一种相对比较成熟的技术了。
电动起重葫芦中间是缠绕钢丝绳的卷筒，卷筒是由外壳和套筒两部分组成，套筒外壳上有焊的吊板，通过连接板与电动小车相连接。
电动小车悬挂于工字梁上，一端用电动机驱动小车运动，另一端传动至三级减速系统，带动卷筒转动，从而带动吊钩上下起升运动。
本文5t电动起重葫芦的设计。
主要包含起重零部件的设计和起重提升系统三级减速系统的设计两大部分。
起重零部件的设计中含有钢丝绳的选取、卷筒的设计、制动器选取等；三级减速器的设计中包含传动比的设定、齿轮的设计和传动轴的设计。
另外，本文中还涉及了机构、工作级别的选择、电动机的选取、轴的校核等相关元件的设计选择。
关键词：
电动葫芦；起重设备；卷筒；三级同轴减速器
Abstract
TheDesignof5tElectricHoistAbstract:
Electrichoistisamechanicaldeviceiscurrentlythemostcommonliftingequipment,developmentwillbedecidedonthebasisofelectrichoistliftingequipmentdevelopment,electrichoistdesigntechnologyinChinaisalreadyarelativelymaturetechnology.Electricliftinghoistiswoundsteelwireropereel,reelismadefromshellsandsleevesconsistoftwoparts,sleeveweldingthehangerplateonshell,throughtheconnectionPanelandconnectedtotheelectriccar.Electriccarsuspensionontheh-beam,endmovementofmotorcar,drivingtheotherendtothethree-stagegearsystem,drivingdrumrotation,soastodrivethecraneliftingupanddownmovement.Inthisarticle,5Tdesignofelectricliftinghoist.Whichmainlyinvolvesliftingpartsdesignandliftinghoistsystemdesignmostoftwoofthethree-stagegearsystem.Designcontainsaselectionofwireropeofcranepartsselectionofdesign,Webdesign,hooks,etc;Setcontainsthegearratiointhedesignofthree-levelreducer,geardesignandthedesignofshaft.Additionally,thisarticlehasalsobeeninvolvedinagencylevelselection,selectionofmotors,axis,verification,andotherrelevantcomponentsofthedesignchoices.
Keywords:
Electrichoist;Liftingequipment;Ropedrum;Reducer
绪论
1.1引言
起重机械是用来对物料进行起重，运输，装卸和作业的机械。
它可以完成靠人力无法完成的物料搬运工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，已经在国民经济的多个领域得到了广泛的应用。
它是一种循环的，间歇动作的，短程搬运物料的机械。
一个工作循环一般包括上料，运送，卸料和回到原位的过程。
在循环与循环之间一般有短暂的停歇。
起重机工作的时候，各机构通常是处于启动，制动以及正向，反向等相互交替的运动状态之中。
起重机械的种类很多，通常按用途和构造特征来对其进行分类。
按用途来分的话，可以分为通用起重机，建筑起重机，冶金起重机，铁路起重机，造船起重机，甲板起重机等等。
按构造特征来分的话，可以分为轻小型起重机，桥式起重机，臂架式起重机，固定式起重机和运行式起重机。
我们的毕业课题所做的电动葫芦属于轻小型起重机械，它主要配合单梁桥式或门式起重机来组成一个完整的起重机械。
然而随着时代的发展，电动葫芦也开始向大起重量，大提升高度发展，其结构形式也在不断的更新，从而使电动葫芦的品种和应用范围日益扩大。
以电动葫芦作为起升机构的起重机统称为葫芦式起重机。
这种起重机的核心是电动葫芦，并多为钢丝绳电动葫芦和环链式电动葫芦，以往电动葫芦除了作为单轨架空悬挂轨道起重运输设备用之外，多用来与电动单梁起重机和电动单梁悬挂起重机配套，用于车间，仓库等场所，随着电动葫芦性能参数的扩展，从80年代开始，这种葫芦式起重机已不再局限于作为轻小起重设备，大起重量的电动葫芦桥式起重机有代替起重量100t以下的轻，中工作级别的普通桥式起重机的趋势，因为这种起重机自重轻，建筑高度低。
随着电动葫芦结构形式的更新，特别是电动葫芦运行小车出现了多种形式的支撑和悬挂方式，大大促进了葫芦式起重机的品种类型的增多与应用范围的扩大，80年代在国外，特别是德国，芬兰，日本，英国，法国及保加利亚等国家的厂家，不禁相继研制生产出性能新进的电动单梁，悬挂和电动葫芦桥式起重机，还派生出先进适用的葫芦门式起重机，葫芦式抓斗起重机，葫芦吊钩抓斗两用起重机，葫芦吊钩抓斗电磁三用起重机，葫芦式旋臂起重机葫芦式壁行起重机，葫芦桥式堆垛起重机及立体仓库用葫芦式巷道堆垛起重机。
葫芦式起重机品种，类型，规格的不断扩展及在起重运输设备中所占比例的增加，将使各种类型的葫芦式起重机形成一种独立而重的起重运输设备体系。
1.2电动葫芦的发展趋势
我国起重运输机械行业要向大型化、节能化、智能化和成套化方向发展。
我国有关部门出台的起重运输机械行业的“十五”发展规划，对该行业的技术发展趋势，优先发展的重点产品以及建议淘汰的产品，作了详细规定。
2012年伊始各行业、各企业都开始了新一年的筹备工作，我国电动葫芦行业该如何发展，如何做强、做大也再次引起企业深思。
在机遇与挑战并存的经济环境下，从整个电动葫芦行业的从长远的发展角度来看，市场逐渐饱和，持续高速增长的局面将不复存在，竞争的加剧也不可避免，企业需要坚定信心，理性、健康地发展。
首先，转变生产方式，优化生产模式及资源配置：
加大技术研发及技术转化，降低制造成本，提高后市场服务的能力。
加强行业及企业的协同合作，优化资源配置，避免市场进入低价竞争的恶性循环。
其次，培育产品的自主创新能力：
大力研发创新、节能、降耗、减排的高端产品。
提高企业的核心竞争力，推动产业结构调整和升级。
树立品牌意识，全面提升行业的整机研发，制造技术水平。
就别国内目前的发展状况而言，需在以下方面做出努力：
1）系列设计合理化：
推荐参数：
起重量从0.25-80t，起升高度6-63m，利用较少的基型覆盖整个系列。
起升速度多样化推荐值：
8m/min,10m/min,12.5m/min;双速1/10,1/3,1/4速比变化，双速方案应考虑子母机，双绕组及变极式，或采用变频无极调速技术。
设计时参考GB3811-1983《起重机设计规范》工作级别划分，将工作级别覆盖范围扩充到M3-M6。
2）结构形式应能满足多种工况如：
低净空，双吊点等多种安装固定方式；可遥控操纵，绝缘型，防腐防潮，耐高温高热，防爆等多种功能的产品。
3）外形设计改变传统的圆形设计，采用方形结构形式，模块化设计，增加零部件的通用性：
布置方式由原来的电机-中间轴-减速器-卷筒的形式，改为电机-减速器-卷筒的布置方式，既有利用有效地提高钢丝绳电动葫芦起升高度，又避免高速长轴传动，可提高运行的平稳性和可靠性，降低制造成本。
增加滑轮倍率范围，提高单机使用范围。
4）采用优质高强度钢丝绳：
按GB3811-1983标准要求，在满足抗拉强度安全系数的前提下，尽可能减小钢丝绳直径，采用相适应的卷筒直径与钢丝绳直径之比及滑轮直径与钢丝绳直径之比，以利于缩小整机结构和自重。
5）优化齿轮设计提高齿轮的承载能力：
齿轮可采用40CrMn，40MnB材质，调质和表面淬火处理或氮化，原采用的20CrMnTi或20MnTiB材质虽然在齿轮的抗弯强度和接触强度方面较理想，但是受国内基础加工水平影响，齿轮加工精度低，渗碳淬火热处理变形量难控制，后序又无磨齿工艺，难免存在齿轮噪声大，效率低等缺点。
新材质及热处理方法已在国内许多厂家推广。
此外，采用硬齿面与中硬齿面配对啮合的齿轮副，高速级齿轮采用剃齿工艺，齿轮螺旋角选在12度左右，这些都是提高齿轮传动平稳性的有效途径。
齿轮传动箱体，箱盖结构设计应有利于噪声的吸收与减振，传动轴承应提高精度等级。
6）电机采用2,4,6级锥形转子电机以适用各种不同工：
电机绝缘等级应提高至F级和11级，防护等级应提高至IP54；电机设置过热保护元件；电机的设计应考虑有效提高有用功率，降低能力和起制动能力；提高电机设计温度，充分发挥电机的潜能；电机的降噪除了在设计加工制造精度上要提高外，还应从设计上考虑降低电磁噪声和风道涡流噪声的措施。
电机的设计也应遵循工作级别划分原则，提高单机使用用途。
7）增加电气保护措施：
除上下限位保护外，还应增加超载保护（个别情况下考虑欠载保护）；错相，缺相，失压保护；吊钩防脱绳保护。
开发多制动功能机型如：
双制动（电机锥形制动轮制动+高速轴上补偿制动）；三制动（锥形制动轮制动+高速轴上补偿制动+卷筒上安全闸）。
根据用户需要增加起升高度，负载数字显示功能。
8）高耐磨，高强度导绳器材料及导绳器导绳性能一直是国内许多生产电动葫芦的企业探讨的课题，目前，国内已掌握了一部分成功经验。
9）其他零部件如吊钩，小车等设计要考虑成组性和通用性。
10）提高配套件如钢丝绳，轴承等标准件质量。
11）提高接触器，变压器等电控元件的机械寿命和电寿命，电控箱的外形设计应考虑与葫芦塞体的协调。
13）注重整机的油漆，包装等外观品质。
第1章CD1型电动葫芦的工作原理及特点
为减轻人力劳动力，降低劳动成本，以及产品的加工成本，CD1型电动葫芦以其结构简单，价格合理，使用方便等好处而受到国内许多厂家的亲睐。
1.1电动葫芦简介
电动葫芦是一种轻小型起重设备，具有体积小，自重轻，操作简单，使用方便等特点，用于工矿企业，仓储码头等场所。
起重量一般为0.1～80吨，起升高度为3～30米。
由电动机、传动机构和卷筒或链轮组成，分为钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。
环链电动葫芦分为进口和国产两种；钢丝绳电动葫芦分CD1型、MD1型；微型电动葫芦、卷扬机、多功能提升机。
1.2电动葫芦的结构
1.2.1电动葫芦的主要结构
减速器：
采用三级定轴斜齿轮转动机构，齿轮和齿轮轴用经过热处理的合金钢制成，箱体，箱盖由优质铸铁制成，装配严密，密封良好。
减速器自成一个部件，装卸极为方便。
控制箱：
采用能在紧急情况下切断主电路，并带有上下行程保护断火限位器的装置。
确保了电动葫芦的安全运行。
电器元件寿命长，使用可靠。
钢丝绳：
采用GB1102-74（6*37+1）X型起重钢丝绳，它保证了经久耐用。
锥行电动机：
起升电机采用较大起动力矩锥形转子制动异步电动机，无须外加制动器。
电机负载持续率为25%，电机采用B级或F级绝缘，电机防护等级IP44/IP54。
按钮开关：
手操作轻巧灵便，分有绳操纵和无线遥控两种方式。
1.2.2电动葫芦的分类
电动葫芦分为钢丝绳式和环链式两种。
①钢丝绳电动葫芦
这种电动葫芦常用自带制动器的鼠笼型锥形转子电动机，也可用另配电磁制动器的圆柱形转子电动机。
减速一般用定轴式外啮合齿轮传动，输入轴与输出轴在同一轴线上。
钢丝绳通常是单层缠绕在卷筒上，用导绳器使其排列整洁，起重量小时也可多层缠绕。
它装有防止吊钩超出极限位置的行程开关和起重量限制器（见起重机安全装置，必要时可再设一制动器。
钢丝绳电动葫芦的起重量为0.1～80吨，起升高度为3～30米,起升速度为4～12米／分。
有慢速要求时,可采用双速电动葫芦,慢速与常速之比为1/2～1/4。
多数电动葫芦由人用按钮在地面跟随操纵，也可在司机室内操纵或采用有线或无线远距离控制。
地面操纵时的运行速度常为20～30米／分，也可有双速，在司机室操纵时的速度可达60米／分。
电动葫芦除单独使用外，还可作为一些桥架型起重机的起升机构。
配上小车成为运行式电动葫芦，又可作为起重小车。
②环链电动葫芦这种电动葫芦更为轻小，但工作平稳性不如钢丝绳电动葫芦。
减速系统内装有摩擦离合器，可防止超载并起升降限位作用。
现在电动葫芦还可分为：
防爆电动葫芦、悬挂电动葫芦、微型电动葫芦、爬架电动葫芦等。
1.3工作原理
图1-1CD1型电动葫芦
电动葫芦的工作原理如下：
先启动起升电动机，把重物起升到适当的高度，在启动运行电动机把重物运到指定的位置，运行小车在单工字钢梁的下缘行走。
行走时采用一个电动机驱动运行小车两边的车轮。
由于行走速度比较小，因此运行小车一般不设置制动机构。
运行小车在行走时，为防止重物下降，在起升机构上设置了一个电磁制动器。
制动是依靠弹簧的压力把内、外盘压紧，原理与摩擦离合器相似，松开时利用电磁铁通电以后吸住外盘而使内、外盘松开。
电磁制动器的电路与起升电动机的电路并联，因此只要起升电机一启动，电磁制动器松开，使重物上、下降自如；当电动机关闭时，则电磁制动器也断电，电磁吸引力消失，在弹簧的压力作用下，内外盘紧紧压住，起到制动的作用。
动作原理:
电动机轴通过橡胶轮胎式弹性联轴器与减速器高速轴相连。
当电动机通电旋转驱动减速器高速轴转动时，并将驱动力矩通过齿轮传递至减速器最后一级大齿轮，齿轮在通过花键与空心轴相连接，空心轴又通过花键与卷筒相连接，为此通过减速传动的力矩使卷筒旋转，再使钢丝绳缠绕或脱开卷筒而使吊钩和吊载起升或下降，来完成起升机构的功能。
它的传动路线为电动机，联轴器，三级齿轮减速器输人轴2，减速器的输出轴（空心轴）6，卷筒12。
1.4电动葫芦的特点及应用
电动葫芦特点：
CD1型电动葫芦具有自重轻、体积小、结构简单等优点；
还有重量轻、体积小、结构紧凑、品种规格多、运行平稳，操作简单，使用方便等特点。
CD1型为锥形转子电动机单速电动葫芦。
它们可以在同一平面上做直的、弯曲的、循环的架空轨道上使用，也可以在以工字钢为轨道的电动单粮、手动单梁、桥式、悬挂、悬臂、龙门等起重机上使用。
电动葫芦广泛应用在工厂、货栈、码头、电站、伐木场等场合，是起升搬运物品，最理想的起重设备。
起重量：
500-1000-2000-3000-5000-10000-16000-20000KG起升高度：
6、9、12、18、24、30（M）电动葫芦可以安装在葫芦单梁；桥式起重机；门式起重机；悬挂起重机上。
捎加改造，还可以作卷扬用。
因此：
它是工厂；矿山；港口；仓库；货场；商店等常用的起重设备之一，是提高劳动效率,改善劳动条件的必备机械。
第2章CD1型电动葫芦的技术特点
CD1型钢丝绳电动葫芦单独使用或与单梁、葫芦双梁、葫芦门机、悬壁吊等配套使用，广泛用于铁道、码头、工矿企业、仓库等场所吊运重物。
该CD1型电动葫芦设计理念：
自重轻、稳定性强，安全系数高，机械寿命久，便于维护。
结构简单，外形美观，尺寸设计均衡。
CD1型钢丝绳电动葫芦起升速度为单速。
电动葫芦有固定式与运行式之分，固定式电动葫芦又分上（A1）、下（A2）、左（A3）、右（A4）四种安装方式。
下固定式电动葫芦常与LH型电动葫芦双梁配套使用。
运行式电动葫芦即可以在水平方向作直线往复运动也可在有限弧形轨道作曲线运动。
运行式电动葫芦可与LD电动单梁起重机、LX电动悬挂起重机、MH电动葫芦门式起重机、BMH电动葫芦半门式起重机、悬臂起重机等配套使用，构成多种葫芦式起重机。
电动葫芦设计、制造满足GB3811-2008《起重机设计规范》，JB/T9008.1-2004《钢丝绳电动葫芦第一部分：
型式与基本参数、技术条件》标准。
工作环境温度为-20℃～+40℃,大气压力为0.08～0.11Mpa，相对湿度85%（25℃），电源额定电压为380V，额定频率为50Hz。
电动葫芦在额定载荷下工作时，当起重量≤5吨时，噪声声压级不超过85dB（A）,当起重量＞5吨时，噪声声压级不超过90dB（A）
CD1型钢丝绳电动葫芦主要由：
起升电机、减速机、卷筒装置、吊钩组、电控系统、运行小车、安全装置等部分组成。
第3章CD型电动葫芦的零部件结构分析
3.1零部件的工艺特点
3.1.1轴类零部件的工艺特点
轴类零件是机器中的常见零件，也是重要零件，其主要功用是用于支承传动零部件（如齿轮、带轮等），并传递扭矩。
轴的基本结构是由回转体组成，其主要加工表面有内、外圆柱面、圆锥面，螺纹，花键，横向孔，沟槽等。
轴类零件的技术要求主要有以下几个方面：
（l）直径精度和几何形状精度轴上支承轴颈和配合轴颈是轴的重要表面，其直径精度通常为IT5~IT9级，形状精度（圆度、圆柱度）控制在直径公差之内，形状精度要求较高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差。
（2）相互位置精度轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）对于支承轴颈的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。
普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴为0.001-0.005mm。
此外，相互位置精度还有内外圆柱面间的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
（3）表面粗糙度根据机器精密程度的高低，运转速度的大小，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。
支承轴颈的表面粗糙度Ra值一般为0.16~0.63μm，配合轴颈Ra值为0.63~2.5μm。
各类机床主轴是一种典型的轴类零件，图3-1所示为减速器高速轴简图。
下面以该车床主轴加工为例，分析轴类零件的工艺过程。
图3-1减速器高速轴简图
3.1.2主轴的主要技术要求分析
1．支承轴颈的技术要求 一般轴类零件的装配基准是支承轴颈，轴上的各精密表面也均以其支承轴颈为设计基准，因此轴件上支承轴颈的精度最为重要，它的精度将直接影响轴的回转精度。
由图4-1见本主轴有三处支承轴颈表面，（前后带锥度的Ａ、Ｂ面为主要支承，中间为辅助支承）其圆度和同轴度（用跳动指标限制）均有较高的精度要求。
2．螺纹的技术要求 主轴螺纹用于装配螺母，该螺母是调整安装在轴颈上的滚动轴承间隙用的，如果螺母端面相对于轴颈轴线倾斜，会使轴承内圈因受力而倾斜，轴承内圈歪斜将影响主轴的回转精度。
所以主轴螺纹的牙形要正，与螺母的间隙要小。
必须控制螺母端面的跳动，使其在调整轴承间隙的微量移动中，对轴承内圈的压力方向正。
3．前端锥孔的技术要求 主轴锥孔是用于安装顶尖或工具的莫氏锥炳，锥孔的轴线必须与支承轴颈的轴线同轴，否则影响顶尖或工具锥炳的安装精度，加工时使工件产生定位误差。
4．前端短圆锥和端面的技术要求 主轴的前端圆锥和端面是安装卡盘的定位面，为保证安装卡盘的定位精度其圆锥面必须与轴颈同轴，端面必须与主轴的回转轴线垂直。
5．其它配合表面的技术要求 如对轴上与齿轮装配表面的技术要求是：
对Ａ、Ｂ轴颈连线的圆跳动公差为0.015mm，以保证齿轮传动的平稳性，减少噪音。
上述的
（1）、
（2）项技术要求影响主轴的回转精度，而（3）、（4）项技术要求影响主轴作为装配基准时的定位精度，而第（5）项技术要求影响工作噪音，这些表面的技术要求是主轴加工的关键技术问题。
综上所述，对轴类零件，可以从回转精度、定位精度、工作噪音这三个方面分析其技术要求。
3.2主轴的材料、毛坯和热处理
1．主轴材料和热处理的选择。
一般轴类零件常用材料为45钢，并根据需要进行正火、退火、调质、淬火等热处理以获得一定的强度、硬度、韧性和耐磨性。
对于中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等牌号的合金结构钢，这类钢经调质和表面淬火处理，使其淬火层硬度均匀且具有较高的综合力学性能。
精度较高的轴还可使用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，它们经调质和局部淬火后，具有更高的耐磨性和耐疲劳性。
在高速重载条件下工作的轴，可以选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等渗碳钢，经渗碳淬火后，表面具有很高的硬度，而心部强度和冲击韧性好。
在实际应用中可以根据轴的用途选用其材料。
如车床主轴属一般轴类零件，材料选用45钢，预备热处理采用正火和调质，最后热处理采用局部高频淬火。
2．主轴的毛坯。
轴类毛坯一般使用锻件和圆钢，结构复杂的轴件（如曲轴）可使用铸件。
光轴和直径相差不大的阶梯轴一般以圆钢为主。
外圆直径相差较大的阶梯轴或重要的轴宜选用锻件毛坯，此时采用锻件毛坯可减少切削加工量，又可以改善材料的力学性能。
主轴属于重要的且直径相差大的零件，所以通常采用锻件毛坯。
3.3主轴加工的工艺过程
一般轴类零件加工简要的典型工艺路线是：
毛坯及其热处理→轴件预加工→车削外圆→铣键槽等→最终热处理→磨削。
3.4主轴加工工艺过程分析
1．定位基准的选择
在一般轴类零件加工中，最常用的定位基准是两端中心孔。
因为轴上各表面的设计基准一般都是轴的中心线，所以用中心孔定位符合基准重合原则。
同时以中心孔定位可以加工多处外圆和端面，便于在不同的工序中都使用中心孔定位，这也符合基准统一原则。
当加工表面位于轴线上时，就不能用中心孔定位，此时宜用外圆定位，例如表4-1中的第1
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