四速电动葫芦机械系统的设计 毕业设计.docx

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四速电动葫芦机械系统的设计毕业设计

四速电动葫芦机械系统的设计

前言

起重机械广泛应用于各种物料的起重、运输、装卸等作业中，可以减轻劳动强度，提高生产效率。

如在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、水电站、仓库等生产部门中得到应用。

随着我国经济改革的不断深入,一些老的工业基地逐渐复苏,大量冶炼、铸造和机加工行业出现增长势头,引发市场对起重机械需求量的不断增加。

有关调查资料表明,65%的起重机械用户主要是为了提高生产率、减少劳动工资、降低职工劳动强度。

因而用户对起重机械的安全性、先进性、适用性和自动化程度就提出了更高的要求,使起重机械的制造厂家面临更加严峻的挑战。

起重机械制造行业的发展趋势为设计、制作的计算机化、自动化近年来,随着电子计算机的广泛应用,许多国外起重机制造商从应用计算机辅助设计系统,提高到应用计算机进行起重机的模块化设计。

起重机采用模块单元化设计,不仅是一种设计方法的改革,而且将影响起重机行业的技术、生产和管理水平,老产品的更新换代,新产品的研制速度都将大大加快。

对起重机的改进,只需针对几个需要修改的模块;设计新的起重机只需选用不同的模块重新进行组合,提高通用化程度,可使单件小批量的产品改换成相对大批量的模块生产。

亦能以较少的模块形式,组合成不同功能和不同规格的起重机,满足了市场的需求,提高了竞争能力。

作为起重设备中轻便灵活的电动葫芦作业范围是有点、线为主、自重轻、构造紧凑、体积小、维修方便、经久耐用等特点。

目前起重设备较多，如单、双梁桥式起重机、门式起重机等，但结构体积庞大，一次性投资与运行成本较高，就是不能良好的满足生产现场的要求，急需技术经济性能价格良好的起重设备，电动葫芦在此方面具有优势，但目前电动葫芦多以为单速、双速为主，多速电动葫芦极少，特别是四速电动葫芦。

作为起重基地的新乡，研究开发四速电动葫芦，是很有前景的。

1电动葫芦简介

1.1电动葫芦的原理

电动葫芦,简称电葫芦。

又名电动提升机。

它保留了手拉葫芦轻巧方便的特点，由电动机、传动机构和卷筒或链轮组成，分钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。

通常用自带制动器的鼠笼型锥形转子电动机（或另配电磁制动器的圆柱形转子电动机）驱动，起重量一般为0.1～80吨，起升高度为3～30米。

多数电动葫芦由人用按纽在地面跟随操纵，也可在司机室内操纵或采用有线（无线）远距离控制。

电动葫芦除可单独使用外，还可同手动、链动或电动小车装配在一起，悬挂在建筑物的顶棚或起重机的梁上使用。

手拉葫芦和手扳葫芦都叫做手动葫芦，是用人力来提升重物的。

电动葫芦是一种用途十分广泛的轻小型起重设备。

其特点是体积小,重量轻,承载能力大,常被安装在电动单梁桥门起重机和悬挂式起重机上,用来升降和运移物品。

电动葫芦的各类较多电动葫芦主要有钢丝绳电动葫芦，环链电动葫芦，微型电动葫芦和防爆电动葫芦几种型号。

电动葫芦又改进了手拉葫芦人工操作、提升速度慢等不足，它集电动葫芦和手拉葫芦的优点于一身。

采用盘式制动电机作用力，行星减速器减速，具有结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、使用方便，制动可靠维护简单等特点。

适用于低速小行程的、物料装卸、设备安装、矿山及工程建筑等方面，价廉物美，安全可靠，为您的工作带来便利。

本设计是钢丝绳电动葫芦，因为钢丝绳电动葫芦有它特有的特点。

下面就来和大家看一看钢丝绳电动葫芦的结构原理。

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.

钢丝绳电动葫芦的结构原理就决定它的优点，在市场上也有很好的反映。

从深层次了解钢丝绳电动葫芦，可以让你在它的维护保养中做得更好，也更能让钢丝绳电动葫芦在工作中发挥更大的作用。

提高它的工作效率，也就提高了相对的收入。

1.2发展前景

目前，国内外电动葫芦产品在构造特征、性能配置等方面仍存在一定差异，通过对国内外该类产品的比较，明示了其差异情况。

1964年联合设计的CD／MD葫芦，在1975年设计改进之后，虽经各制造企业不同程度的改进，并未吸收世界进程中的任何技术发展。

包括1983年引进德国Stahl公司的AS钢丝绳葫芦，距离当代发达国家的产品水平，仍有数十年差距。

而随着科技的不断发展与进步新一代多速电动葫芦有着跟多的发展趋势：

向大型化、高效化、无保养化合节能化发展。

向智能化、集成化合信息化发展。

向成套化、系统化、综合化和规模化发展。

向模块化、组合化、系列化和通用化发展。

向小型化、轻型化、简易化和多样化发展。

所以，新型电动葫芦的开发研究对于我国的起重行业还是很有实际意义的。

而这个设计题目这样不但可以是我们和社会科技环境接轨。

虽然我们的水平有限，但是可以借此更加全面的了解起重器材的性能和工作环境，为将来的起重行业的工作做一个铺垫。

同时可以把以前学过的知识巩固一下，把以往不太注意的基础知识更加熟悉起来，为以后的工作打下坚实的基础。

所以，在设计中，我们应该采用新理论、新方法、新技术和新手段来提高我们的的设计质量。

电动葫芦种类一般分为几种：

环链电动葫芦，钢丝绳电动葫芦，防爆电动葫芦，气动葫芦，微型电动葫芦，舞台专用电动葫芦，还有台湾进口的小金刚。

按照能否运行来分，又分为固定式与运行式两种，按照起升速度来分，分为单速与双速两种。

电动葫芦使用非常简单，有操作手柄，运行式电动葫芦手柄上一般有上下左右四个按扭，固定式有上下两个按扭，特殊的也有其他设置，根据您的需要从下面调节手柄即可操作电动葫芦。

一般电动葫芦都配有说明书，按照说明书上来按装即可。

1.3电动葫芦在使用时应该注意的事项

（1）电动葫芦在使用前，应进行静负荷和动负荷试验。

（2）检查电动葫芦制动器的制动片上是否粘有油污，各触点均不能涂润滑油或用锉刀挫平。

（3）严禁超负荷使用。

不允许倾斜起吊或作为拖拉工具使用。

（4）操作人员操作时，应随时注意并及时消除钢丝绳在卷筒上脱槽或绕有两层的不正常情况。

（5）电动葫芦盘式制动器要用弹簧调整至是物件能容易处于悬空状态，其制动距离在最大负荷时不得超过80mm。

（6）电动葫芦应有足够的润滑油，并保持干净。

（7）电动葫芦不工作时，禁止把重物悬于空中，以防零件产生永久变形

1.4设计要求

本设计的四速电动葫芦机械系统的根据现有普通电动葫芦的应用情况提出要求是：

（1）四速电动葫芦的最大载重为10吨，最大起升高度为9米。

（2）四速电动葫芦的强度等级为M，工作级别为M5。

（3）通过电机的变速实现在一个电机带动下输出4种速度。

ab

图2-2起升机构部件排列图

1电动机2减速器3卷筒装置

经过分析这里优先选用b方案，其方案的电机、减速器、卷筒布置较为合理。

减速器中的大齿轮和卷筒连在一起，起吊产生的转距经大齿轮可以直接传给卷筒，使得卷筒只受弯距而不受扭距。

其优点是结构紧凑，传动稳定，安全系数高。

减速器用斜齿轮传动，载荷方向不变和齿轮传动的脉动循环，对电动机产生一个除弹簧制动的轴向力以外的载荷制动轴向力。

当斜齿轮倾斜角一定时，轴向的力大小与载荷成正比，起吊载荷越大，该轴向力也越大，产生的制动力矩也越大；反之亦然。

它可以减小制动弹簧的轴受力，制动瞬间产生的冲击减小，电动机轴受扭转的冲击也将减小，尤其表现在起吊轻载荷时，从而提高了电动机轴的安全性。

因此，选择b方案。

a方案中结构电机与卷筒布置不再同一平面上通过减速器相连，使得减速器转距增大。

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3电动葫芦起升机构部件的设计

电动葫芦式起升机构用来实现物料垂直升降，是任何起重机不可缺少的部分，因而也是起重机最主要、也是最基本的机构。

起升机构的安全状态得好坏将直接地关系到起重作业的安全，是防止起重事故的关键。

电动葫芦的机构主要包括:

起升用锥形转子制动电动机、减速器、卷筒装置和吊钩装置等4个动力和传动部件。

起升电机、减速器、和卷筒装置构筑成一个革命性紧凑又坚固的结构，使起重机能更有效的利用厂房空间，增加了起升高度。

平稳安静的运行延长起升机构的寿命。

起升电机处于大直径卷筒内使电动葫芦具有较小的外形尺寸且起升电机具有良好的冷却性能。

所有起升电机都装有盘式直流电磁制动器，自动监控间隙。

电器和制动器和谐工作保证吊钩任何时候都不打滑。

制动器为长闭设计防止失电事故，制动摩擦片不含石棉。

卷筒由高强度无缝钢管制成，两端轴承支撑，钢丝绳由压板固定。

卷筒最少有2圈安全绳槽，标准钢丝绳为刚强度钢丝制成并镀锌，重级制导绳器由耐磨的球墨铸铁制成，防止乱绳。

大直径滑轮由球磨铸铁制成，防止跳绳。

3.1起升机构的工作分析

电动机通过联轴器与减速器的中间轴连接，而中间轴又通过齿轮连接与减速器的高速轴相连，用减速器的低速轴带动卷筒，吊钩等钩取物装置与并卷绕在卷筒上的钢丝绳滑轮组连接起来。

当电动机正反两个方向的运动经联轴器和减速器传递给卷筒时，通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊挂在其上的物料实现升降运动，这样，就将电动机输出的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。

用常闭式制动器空竹起重机机构的运转。

通电时松闸，使机构运转；在失电情况下制动，使吊钩连同货物停止升降，并在指定位置上保持静止状态，当于与自锁。

当滑轮组升到最高极限位置时，上升极限位置限制器被触碰面动作，使吊钩停止上升，即起到了限位开关的作用。

当吊载接近额定起重量时，起重量限制器及时检测出来，并给予显示，同时发出警示信号，一旦超过额定值及时切断电源，使起升机构停止运行，以此来保证生产安全。

3.2电动机的选择

本次设计为10吨四速电动葫芦，电动机采用YZR系列起重用三相一步电动机用电动机。

由公式得：

P=FV/1000=GV/1000=10000×（4/60）/1000=0.67kW（3-1）

滚筒传动的效率取：

0.96

联轴器的效率取:

0.99

电机轴的效率取：

0.98

（3-2）

=0.96×（0.99×0.99）×（0.99×0.99）×（0.99×0.99）×0.98

=0.8857

电动机功率：

=/=0.67/0.8857=0.75266kW（3-3）

由于钢丝绳电葫芦起吊和停止时有一些冲击，根据冲击程度一般使用系数=1.4故1.4=1.0537kW

电机转速取:

n电=930r/min

故选电动机的电动的额定功率为8.5kw，转速为930/min

3.3滑轮组的选择

滑轮组由动滑轮和定滑轮组成，其上缠绕钢丝绳，此方法可以减小起重所须的力还可以达到增速的目的。

其中通过滑轮可以改变钢丝绳的运动方向。

平衡滑轮还可以均衡张力。

四速电动葫芦选用的滑轮组倍率由[1]查得m＝2。

滑轮组效率＝0.99

3.4钢丝绳的选择和校核

本次设计选用的钢丝绳主要依据其工作环境及工作强度及使用特点及重要性选用。

柔韧性好、钢丝绳强度高、耐冲击、安全可靠。

虽然在正常情况下使用的钢丝绳不会发生突然破断，但是钢丝绳广泛应用在起重机上，可能会因为承受的载荷超过其极限载荷而破坏。

而钢丝绳的破坏是有前兆的，总是从断丝开始，极少发生整条绳的突然断裂。

钢丝绳的破坏会导致严重的后果，所以钢丝绳既是起重机械的重要零件之一，也是保证起重作业安全的关键环节。

3.4.1钢丝绳的选择

钢