自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

《自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（50頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì)主要介紹了液壓卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、總體設(shè)計(jì)及工作情況。其中對(duì)液壓卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了分析和理論推導(dǎo),為開發(fā)同類產(chǎn)品提供了設(shè)計(jì)方法。卷揚(yáng)機(jī)是鉆探施工中升降鉆具、套管及處理孔內(nèi)事故的主要設(shè)備之一。液壓卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)平穩(wěn),調(diào)整范圍大,操縱簡(jiǎn)單,易于安裝。它即可與鉆機(jī)配套,又可獨(dú)立使用,是一個(gè)很值得開發(fā)的產(chǎn)品。 隨著我國各項(xiàng)事業(yè)的迅猛發(fā)展,對(duì)相關(guān)設(shè)備的安全性、方便靈活性和工作效率提出了更高的要求。為滿足現(xiàn)在施工升降機(jī)的需要及冶金、礦山、輕工等行業(yè)起重設(shè)備更新之需,設(shè)計(jì)制造自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)是事在必行的。本卷揚(yáng)機(jī)采用三級(jí)行星齒輪傳動(dòng)，行星齒輪傳動(dòng)體積小，能夠

2、滿足卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)要求，同時(shí)行星齒輪傳動(dòng)效率高，承載能力大，工作平穩(wěn)，用三級(jí)行星齒輪傳動(dòng)增大了轉(zhuǎn)動(dòng)比，從而達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)；卷筒；傳動(dòng)比；行星齒輪；效率 - 46 - Abstract The paper introduces the structure, design and working condition of a hydraulic hoister. Make analysis and theoretical guide for the hydraulic hoister which provides design m

3、ethods for the development of similar products. Hoister is one of the main equipment in drilling construction tripping, casing and handling accidents in the hole. Hydraulic hoister has the compact structure, smooth transmission, large adjustment range, manipulating simple and easy to install. It can

4、 be used independently, and is a very worthwhile product to development. With the rapid development of many kinds of enterprise in our country, many requests are set for the convenience flexibility and the working efficiency of the correlation equipment security. To meet the needs of modern co

5、nstruction and the updating of metallurgy, mining, light industry and other sectors lifting equipment, design the freedom hook-dropping hoister is going necessarily. The hoister used three planetary gear, the driving volume of planetary gear is small, which can meet the structural requirements of ho

6、ister, Meanwhile planetary gear has high driving efficiency, bearing capability is great, smooth, three level planetary gear is used to increase the transmission ratio, so as to achieve the design requirements. Key words: The Freedom Hook-dropping Hoister; Drum; Velocity Ratio; Planet Gear; Effic

7、iency 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 前言 1 第1章 緒論 1 1.1 選題的背景和的 1 1.2國內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果 2 1.3對(duì)選題的研究設(shè)想、研究方法 2 1.4預(yù)期結(jié)果和意義 3 第2章 自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 5 2.1基本參數(shù) 5 2.1.1鋼絲繩的額定拉力 5 2.1.2鋼絲繩的平均速度 5 2.1.3鋼絲繩的卷繞長度 5 2.2工作級(jí)別和載荷狀態(tài) 5 2.3本章小結(jié) 7 第3章 卷揚(yáng)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 8 3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 3.2 自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.3傳動(dòng)

8、系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 3.3.1 馬達(dá)的選取 11 3.3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的種類 12 3.3.3傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 18 3.3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)齒輪參數(shù)選擇計(jì)算 19 3.3.5 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)及效率計(jì)算 26 3.4本章小結(jié) 27 第4章 主軸部分的設(shè)計(jì) 28 4.1 軸的設(shè)計(jì) 28 4.2 本章小結(jié) 31 第5章 離合器和制動(dòng)器的選擇 32 5.1離合器的選擇 32 5.1.1離合器的概念 32 5.1.2 離合器的分類及功用 33 5.1.3 常閉離合器的計(jì)算 3 5.2 制動(dòng)器的選擇 38 5.3 本章小結(jié) 39 結(jié)論 41 參考文獻(xiàn) 42

9、 第1章 緒 論 1.1 選題的背景和目的 眾所周知卷揚(yáng)機(jī)在工程領(lǐng)域是廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械設(shè)備，國內(nèi)外均對(duì)發(fā)展其相關(guān)技術(shù)很重視。目前國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大都使用傳統(tǒng)的定軸輪系減速器，驅(qū)動(dòng)方式主要是機(jī)械式，制動(dòng)裝置大都采用電磁塊式制動(dòng)，控制方式則為單一的手動(dòng)或電動(dòng)控制。而國外的卷揚(yáng)機(jī)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)普遍使用了蝸輪減速器或行星減速器行星減速器因?yàn)轶w積小，易于應(yīng)用于各種規(guī)格，故用得最多，驅(qū)動(dòng)方式有機(jī)械和液力驅(qū)動(dòng)兩種，制動(dòng)裝置則采用制動(dòng)效能更高的多片摩擦片制動(dòng)，控制方式采用了更安全可靠的遙控控制，并且由于使用了微處理器，能對(duì)卷揚(yáng)機(jī)使用中的復(fù)雜工況進(jìn)行全工況的自動(dòng)控制并提供安全保護(hù)措

10、施。在傳動(dòng)方面，從國外的發(fā)展情況看，行星減速器的推廣使用成了國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要方向。 各種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的引入，科技是第一生產(chǎn)力的概念逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，所接受。改革開放之后是我國卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)展最快的時(shí)期。國家也制定了有關(guān)卷揚(yáng)機(jī)的配套標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。新產(chǎn)品種數(shù)近十個(gè)，其中最具有代表性的產(chǎn)品有福建省機(jī)械廠的行星傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、昆明機(jī)械廠的少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、長沙建筑機(jī)械研究所與福州市建筑機(jī)械廠聯(lián)合開發(fā)的仿日本sebum公司采用立式齒輪傳動(dòng)的電控卷揚(yáng)機(jī)，廣州市一建公司機(jī)械廠的高速卷揚(yáng)機(jī)適應(yīng)高層建筑的多功能需要，而江蘇海門第三機(jī)械廠引進(jìn)專利技術(shù)開發(fā)的系列多排頂桿蠕動(dòng)傳動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)分為三大系列:即電控、手

11、控和微機(jī)程控三大類，其綜合性能優(yōu)于代表國際先進(jìn)水平的Seibu一字型卷揚(yáng)機(jī)，使我國的卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)跨入世界先進(jìn)行列。1991年10月通過的省科委組織的專家鑒定意見:該產(chǎn)品整機(jī)組合合理、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、過載能力強(qiáng)、工作安全可靠，與同類產(chǎn)品相比，居國內(nèi)先進(jìn)水平，其中傳動(dòng)方式部分的設(shè)計(jì)構(gòu)思獨(dú)特、新穎，受力均勻、合理，屬國內(nèi)外首創(chuàng)。 本設(shè)計(jì)的最終目的就是在總結(jié)前人已有成果的基礎(chǔ)上再進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和布局，對(duì)不合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)相關(guān)的部件的材料進(jìn)行更新使其更能適應(yīng)高強(qiáng)度的工作。并且在內(nèi)部構(gòu)造和外部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面能夠體現(xiàn)出新穎的一方面，達(dá)到即能適合多方面工作又降低成本的目的。 1.2國內(nèi)外研究狀況和

12、相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果 目前國內(nèi)外廣泛使用的卷揚(yáng)機(jī)，一般均有電機(jī)、制動(dòng)器、獨(dú)立的減速箱、鋼繩卷筒、底架等組成。它們的減速箱通常采用笨重的齒輪減速箱或蝸輪蝸桿減速箱，電機(jī)與減速箱、鋼繩卷筒的安裝形式一般有“幾”型、"J"型、“]”型等。普遍存在的不足是:體積大、過載能力差、噪音大、效率低、使用壽命短、工作不夠安全可靠等，有些產(chǎn)品還已列入國家淘汰產(chǎn)品。國內(nèi)外的卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)都在致力于縮小體積、減輕重量，提高承載能力，節(jié)省能源，工作安全可靠，但都沒有理想的可供選擇的卷筒內(nèi)藏減速傳動(dòng)裝置，而使設(shè)計(jì)、試制工作遇到困難。 卷揚(yáng)機(jī)的類別按工作級(jí)別和用途分為四種類別： 不經(jīng)常使用，輕或中等載荷狀態(tài)的快速和

13、滿素卷揚(yáng)機(jī)。如用于工程安裝，設(shè)備搬運(yùn)等。 經(jīng)常中等使用，中等載荷狀態(tài)和快速卷揚(yáng)機(jī)。如垂直吊運(yùn)、傾斜拖運(yùn)、水平拽引和牽引等。 經(jīng)常較繁忙使用，中等載荷狀態(tài)的快速卷揚(yáng)機(jī)。如與井字架、人字架和桅桿等配套使用垂直吊運(yùn)。 經(jīng)?；蚍泵κ褂?，重級(jí)載荷狀態(tài)的快速和慢速卷揚(yáng)機(jī)。如斜坡拽引、牽引、冷拉鋼筋、打樁等。 1.3對(duì)選題的研究設(shè)想及研究方法 作為卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)、研究，目前國內(nèi)外公認(rèn)的“一”字型結(jié)構(gòu)是最合理的結(jié)構(gòu)形式，它具有外型簡(jiǎn)潔、體積小、重量輕、便于運(yùn)輸，安裝方便，把傳動(dòng)裝置置鋼繩卷筒內(nèi)又是“一”字型結(jié)構(gòu)的卷揚(yáng)機(jī)中最理想結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外的其它形式的卷揚(yáng)機(jī)由于未能解決傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)藏卷筒的難題，即使

14、將少齒差傳動(dòng)裝置勉強(qiáng)設(shè)置在卷筒內(nèi)，但卷筒直徑變大，安裝維修不方便，成本又高，得不償失，因此未能推廣應(yīng)用，使設(shè)計(jì)生產(chǎn)無法有突破性的進(jìn)展;而內(nèi)藏減速器的卷筒的關(guān)鍵是未能找到合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。采用多排頂桿蠕動(dòng)減速機(jī)構(gòu)內(nèi)藏鋼繩卷筒的結(jié)構(gòu)是目前國內(nèi)“一”字型結(jié)構(gòu)中最合理的一種形式，它將卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)化成簡(jiǎn)單的二體組成:電機(jī)及鋼繩卷筒。這在國內(nèi)外的卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)中還無先例報(bào)道。 卷揚(yáng)機(jī)是屬于工程機(jī)械的范疇，又是全國工程機(jī)械的基礎(chǔ)設(shè)施。目前國內(nèi)生產(chǎn)的輕型卷揚(yáng)機(jī)1.5T,2T,3T等系列產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷量最大，主要用于建筑、港口、船舶等行業(yè)。從使用情況看，光面卷筒在實(shí)際作業(yè)時(shí)，鋼絲繩卷繞凌亂，互相交叉擠壓;鋼絲繩壽命降

15、低;在起重或牽引時(shí)，操作者往往要超負(fù)荷運(yùn)行，因不能緩沖，無過載保護(hù)作用，容易拉壞機(jī)件，發(fā)生事故;在傳動(dòng)系統(tǒng)中，一般都采用2級(jí)齒輪傳動(dòng)減速器，電動(dòng)機(jī)與減速器輸入軸采用彈性柱銷聯(lián)軸器，傳動(dòng)系統(tǒng)占產(chǎn)品總成本30—40%左右。 1.4預(yù)期結(jié)果和意義 通過查閱相關(guān)資料，并搜集國內(nèi)外卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)樣本。再經(jīng)過自己的設(shè)計(jì)，把相關(guān)的設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到設(shè)計(jì)中。產(chǎn)品的性能不但能實(shí)現(xiàn)自由落鉤的功能，而且在應(yīng)用性能、安全性、實(shí)用性等方面會(huì)達(dá)到理想的效果。從大的方面來看，國內(nèi)外的卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)都在致力于縮小體積、減輕重量，提高承載能力，節(jié)省能源，工作安全可靠，但都沒有理想的可供選擇的卷筒內(nèi)藏減速傳動(dòng)裝置，而使設(shè)計(jì)、試制工作遇到

16、困難。卷揚(yáng)機(jī)在當(dāng)今國家建設(shè)中所占的地位，由材料可以看出卷揚(yáng)機(jī)在當(dāng)今社會(huì)里的地位是舉足輕重的。另外還根據(jù)設(shè)計(jì)要求列出了卷揚(yáng)機(jī)的類型，更加了解了卷揚(yáng)機(jī)這個(gè)概念，為后面的設(shè)計(jì)過程提供了重要的理論依據(jù)。Stocky系列卷揚(yáng)機(jī)采用多排頂桿蠕動(dòng)減速裝置，并將該減速裝置直接設(shè)置于卷筒內(nèi)，使設(shè)計(jì)的卷揚(yáng)機(jī)達(dá)到體積小、重量輕、過載能力大、節(jié)省能源、工作安全可靠。它的結(jié)構(gòu)是:由減速裝置內(nèi)藏于鋼繩卷筒內(nèi)的鋼繩卷筒、左右支架、底架及錐形制動(dòng)電呈一字型設(shè)置，便于安裝運(yùn)輸，力求最佳外型結(jié)構(gòu)形式。由于制造安裝方面的誤差，使傳動(dòng)性能及傳動(dòng)效率也受到一定影響。鑒于這些原因，有必要對(duì)老產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以提高產(chǎn)品性能，降低成本，滿

17、足使用要求及適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。 卷揚(yáng)機(jī)作為建筑機(jī)械中最基本的設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、操作方便，對(duì)作業(yè)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，因此在建筑、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、海運(yùn)、交通、化工、冶金和油田等部門中用于起重、拖重物等工作，也是每個(gè)建筑工地、每個(gè)工程隊(duì)必不可少的設(shè)備。由此可見設(shè)計(jì)制造性能可靠，結(jié)構(gòu)合理的自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)是很有必要的。 第2章 自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)　 2.1基本參數(shù) 2.1.1鋼絲繩的額定拉力 額定拉力是指鋼絲繩繞入卷筒的截面處所允許的最大正常拉力。因此額定拉力應(yīng)是被吊物體的重量和吊具等自重的總和。本課題單繩拉力為（30噸）29

18、4KN 2.1.2鋼絲繩的平均速度 鋼絲繩的速度是指鋼絲繩的直線移動(dòng)速度。由于建筑卷揚(yáng)機(jī)均為多層卷繞，故取其最里層卷繞和最外層卷繞時(shí)的平均值作為鋼絲繩的平均速度。鋼絲繩的平均速度vk=45m/min 2.1.3鋼絲繩的卷繞長度 在額定拉力的作用下，允許卷筒卷繞鋼絲繩的最大長度。卷筒的直徑為1000mm,鋼絲繩的直徑為40 mm，經(jīng)計(jì)算可得為1240 mm。 2.2工作級(jí)別和載荷狀態(tài) 工作級(jí)別是按利用等級(jí)和載荷狀態(tài)的不同，根據(jù)JG/T5031-93的規(guī)定，將卷揚(yáng)機(jī)分為A1～A2八個(gè)工作級(jí)別，見表2.1 表2.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級(jí)別 使用時(shí)間（h）

19、 總使用時(shí)間（h） 利 用 等 級(jí) 載荷狀態(tài) （輕） （中） （重） （特重） 根據(jù)表2.1可選工作級(jí)別為Q3（重） 利用等級(jí)是按卷揚(yáng)機(jī)在設(shè)計(jì)壽命期限內(nèi)的總工作循環(huán)次數(shù)N，分為五擋八個(gè)等級(jí)，見表2.2 選擇卷揚(yáng)機(jī)利用等級(jí)為U5。 表2.2 利用等級(jí) 利用等級(jí) N 說明 U0

20、 不經(jīng)常使用 U1 U2 U3 U4 經(jīng)常清閑使用 U5 經(jīng)常中等使用 U6 有時(shí)繁忙使用 U7 繁忙使用 正確選定卷揚(yáng)機(jī)的工作級(jí)別和利用等級(jí)是設(shè)計(jì)計(jì)算和確保使用壽命的重要條件。一般說來，對(duì)機(jī)械零件的壽命T產(chǎn)生最大影響的是鋼絲繩拉力的大小，即載荷大小，可用下式表示。 (2.1) 式中Fe—鋼絲繩的額定拉力(N) n—由材料等因素決定的指數(shù)，對(duì)于卷揚(yáng)機(jī)可近似取n=3 卷揚(yáng)機(jī)很少在相同載荷下工作，其載荷狀態(tài)是千差萬別的，所以要采用平均有效載荷，用立方根平均值來計(jì)算。

21、理論上用當(dāng)量拉力系數(shù)Kd值表示載荷與時(shí)間的關(guān)系，用下式表示: (2.2) 式中Fi—鋼絲繩承受的第i個(gè)拉力(N) 根據(jù)載荷譜系數(shù)可得出相應(yīng)的當(dāng)量拉力系數(shù)Kd，見表2.3 表2.3 載荷譜系數(shù)與拉力系數(shù)的關(guān)系 載荷狀態(tài) KP Kd 說明 Q1（輕） 0.125 通常承受1/3的額定拉力，很少承受額定拉力 Q2（中） 0.25 通常承受1/3～2/3的額定拉力，有時(shí)承受額定拉力 Q3（重） 0.50 通常承受2/3以上的額定

22、拉力，較多承受額定拉力 Q4（特重） 1.00 頻繁地承受額定拉力或者與額定拉力相近 2.3本章小結(jié) 本小節(jié)主要列出了卷揚(yáng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和即將計(jì)算出的數(shù)據(jù)，為后面章節(jié)的數(shù)據(jù)計(jì)算和設(shè)計(jì)提供了理論和數(shù)據(jù)依據(jù)。 第3章 卷揚(yáng)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 近幾年來,卷揚(yáng)機(jī)得到了較大的發(fā)展,但由于各種原因,我國目前生產(chǎn)的卷揚(yáng)機(jī)還存在著品種雜亂、同一噸位產(chǎn)品的傳動(dòng)型式結(jié)構(gòu)差別大,選用不便、維修困難,系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低等問題。內(nèi)蒙古建筑機(jī)械廠在90年代末期生產(chǎn)的JK1卷揚(yáng)機(jī)是新型機(jī)型,結(jié)構(gòu)緊湊,布局合理,技術(shù)參數(shù)比較先進(jìn),使用性能良好,制動(dòng)可靠,維修方便,操作靈活。但經(jīng)

23、多年生產(chǎn),也發(fā)現(xiàn)存在一些問題。為此,還需進(jìn)行以下改進(jìn)。 3.1.1.減速箱體密封性能改進(jìn) 在JK1卷揚(yáng)機(jī)使用過程中發(fā)現(xiàn)減速箱體滲漏油,部位集中在高速軸與輸出軸的密封處及輸出軸與箱體之間(如圖3.1)。經(jīng)分析測(cè)量,發(fā)現(xiàn)滲漏油的原因是軸承蓋與輸出軸之間毛氈密封不可靠,密封效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求;而高速軸與輸出軸之間滲油主要原因是孔套內(nèi)外徑的圓柱度及同軸度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的精度,而要達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)精度要求需增加磨削工序和配套工藝裝備,這樣增加了制造成本。因此,必須對(duì)這兩處的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)(如圖3.2),在孔套的外徑上加工密封槽,放置O型密封圈,這樣既降低孔套外徑形位精度且密封效果良好。另外把軸承蓋的毛氈

24、密封改為O型密封,效果良好。 1.擋圈 2.油封 3. 孔套 4.軸承 5. 軸套 6. 軸承蓋 7.高速軸 8. 輸出軸 9. 軸承 10. 箱體 圖3.1 密封處結(jié)構(gòu) 圖3.2 改進(jìn)后密封結(jié)構(gòu) 3.1.2.聯(lián)軸器型式的改進(jìn) JK1卷揚(yáng)機(jī)原設(shè)計(jì)采用輪胎式聯(lián)軸器,這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,彈性好,扭轉(zhuǎn)剛度小,減振能力強(qiáng),補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移量大;但徑向外形尺寸大,附加軸向載荷大,且輪胎易老化,在實(shí)際使用中,拆裝復(fù)雜,增加了裝配難度。經(jīng)對(duì)目前國內(nèi)生產(chǎn)的聯(lián)軸器比較,改用了梅花型彈性聯(lián)軸器。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、彈性好、扭轉(zhuǎn)剛度小等優(yōu)點(diǎn),而且外形尺寸小、軸向載荷小、拆裝簡(jiǎn)單、彈性

25、元件使用壽命長。通過幾年使用證明,梅花型彈性聯(lián)軸器安全性、可靠性都優(yōu)于原設(shè)計(jì)的輪胎式聯(lián)軸器。 3.1.3.齒輪材料的改進(jìn) JK1卷揚(yáng)機(jī)原設(shè)計(jì)齒輪材料為ZG340～640 (ZG55),加工工藝性差,鑄造缺陷造成很高的廢品率,生產(chǎn)成本很高。用QT700-2球墨鑄鐵取代ZG55,采用球鐵齒輪。校核其接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都好于鑄鋼齒輪,鑄造廢品率也大大降低,機(jī)加工工藝性也有了一定的改善。兩種材料的機(jī)械性能對(duì)比見表3.1 表3.1 材料機(jī)械性能對(duì)比 牌號(hào) （MPa） (MPa) HB ZG340-640 640 340 10 229～260 QT700-2 70

26、0 420 2 225～305 3.1.4.控制電路的改進(jìn) JK1卷揚(yáng)機(jī)原設(shè)計(jì)采用電磁起動(dòng)器控制電路,安全性差,事故較頻繁。根據(jù)GB13329—91《建筑卷揚(yáng)機(jī)安全規(guī)程》和JG/T5031—93《建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》,進(jìn)行了重設(shè)計(jì)。新設(shè)計(jì)的電控箱采用一個(gè)主接觸器和一對(duì)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接觸器,另加熱繼電器作過載保護(hù),控制采用按鈕盒,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作,在電控箱中預(yù)留了接線端子,可串接上、下限位和極限裝置。為實(shí)現(xiàn)與我廠生產(chǎn)的SS100提升機(jī)配套使用,還增加了相序繼電器。改進(jìn)后的電控箱能實(shí)現(xiàn)急停、短路、過載和失壓、零位、缺斷相保護(hù),增強(qiáng)了使用安全性和可靠性,完善了整機(jī)技術(shù)性能,在用戶中樹

27、立了良好的信譽(yù),提高了我廠卷揚(yáng)機(jī)在市場(chǎng)的占有率。 3.2 自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30噸液壓卷揚(yáng)機(jī)負(fù)載較大,這就要求卷揚(yáng)機(jī)的工作運(yùn)行及制動(dòng)必須安全可靠,而且傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要緊湊，操作要方便。設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)首先要確定卷筒直徑，因?yàn)樗苯佑绊懢頁P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速。如果卷筒直徑大，會(huì)使卷揚(yáng)機(jī)的漲、抱閘系統(tǒng)的直徑增大，其產(chǎn)生的力矩大大增加；還使卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。我們確定鋼絲繩的直徑d=40mm，卷筒的計(jì)算直徑D=1000mm。根據(jù)改進(jìn)的要求設(shè)計(jì)自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)（見圖3.3） 1-液壓馬達(dá)；2-減速器；3-支架；4-卷筒；5-制動(dòng)器；6-離合裝置 圖3.3 自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意

28、圖 3.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.3.1 馬達(dá)的選取 卷筒直徑確定后，可以進(jìn)行卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算，由技術(shù)參數(shù)所知，卷揚(yáng)機(jī)在全載是的線速度V=45mm/min，因此得到卷揚(yáng)機(jī)在全載時(shí)的輸出轉(zhuǎn)速n卷=13r/min。這樣初估卷揚(yáng)機(jī)的總功率: KW 式中：——卷揚(yáng)機(jī)初估總效率，取0.8。 選擇型號(hào)為GY—A6V160HAZFSZ1000的斜軸式變量馬達(dá)。 （《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》液壓傳動(dòng)篇） 該馬達(dá)的技術(shù)參數(shù)： 排量：ml/r 最高轉(zhuǎn)速rpm 最大壓力Mpa 因此卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的最大傳動(dòng)比： 馬達(dá)扭矩： NM NM 卷筒速比： 系統(tǒng)流量：390L/min 卷筒扭矩

29、： NM NM 馬達(dá)轉(zhuǎn)速： rpm rpm 卷筒的轉(zhuǎn)速： rpm 3.3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的種類 目前，國內(nèi)外卷揚(yáng)機(jī)常用傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖3.4～3.9所示，按其實(shí)現(xiàn)原理可分為三種類型: 1.錐型離合器型 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是卷筒直接和離合器相聯(lián)。整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸大、噪音高，傳動(dòng)效率低，離合器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。(見圖3.4) 圖3.4 錐型離合器型傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 2.差動(dòng)行星離合器型 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是卷筒通過一級(jí)NGW行星傳動(dòng)與離合器制動(dòng)原件相聯(lián)，離合時(shí)是通過該級(jí)NGW機(jī)構(gòu)的差速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。該種結(jié)構(gòu)外形尺寸較小，嗓音較小，傳動(dòng)效率高。(見圖3.5,3.6)

30、 圖3.5 差動(dòng)行星離合器型傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 3.封閉行星離合器 該結(jié)構(gòu)器制動(dòng)原件相聯(lián)，離合時(shí)是通過整個(gè)封閉行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的差速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。結(jié)構(gòu)外形尺寸小，自重小，噪音低，傳動(dòng)效率高。以圖3.9所示結(jié)構(gòu)為最佳，它充分發(fā)揮了NGW傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn)是卷筒通過封閉行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與離合(見圖3.7,3.8,3.9) 綜上所述，封閉行星傳動(dòng)溜放型卷揚(yáng)機(jī)屬先進(jìn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，是值得推廣的。由于采用了封閉行星齒輪傳動(dòng)，在設(shè)計(jì)上有其特殊性。 圖3.6 差動(dòng)行星離合器型傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 圖3.7 封閉行星離合器型傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 圖3.8 封閉行星離合器型傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 1

31、—6中代號(hào) T—制動(dòng)器 L—離合器 圖3.9 封閉行星離合器型傳動(dòng)結(jié)構(gòu) (1) 封閉行星齒輪傳動(dòng)的概念 封閉行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)采用了封閉行星齒輪傳動(dòng)，這種傳動(dòng)是用第二級(jí)行星傳動(dòng)(或其它定軸輪系)，封閉第一級(jí)差動(dòng)行星傳動(dòng)后所得到的組合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在該組合機(jī)溝中，單獨(dú)與差動(dòng)輪系的一個(gè)基本構(gòu)件相聯(lián)接的伸出軸標(biāo)號(hào)為C，封閉機(jī)構(gòu)的伸出軸標(biāo)號(hào)為I。在差動(dòng)輪系中，被封閉的兩個(gè)基礎(chǔ)構(gòu)件分別標(biāo)號(hào)為a和b，若該兩基本構(gòu)件中包括行星架，則行星架標(biāo)號(hào)為b，而另一基本構(gòu)件標(biāo)號(hào)為as根據(jù)以上規(guī)定，為便于分析，在圖3.7~3.9中分別標(biāo)出了封閉行星齒輪傳動(dòng)的C、I、a、b等構(gòu)件。 (2) 封閉行星齒輪傳

32、動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)自由度分析 在圖所示機(jī)構(gòu)中，自由度可按確定平面機(jī)構(gòu)自由度的公式計(jì)算: (3.1) 式中 W:機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)目; :機(jī)構(gòu)活動(dòng)構(gòu)件數(shù):低副數(shù)目; :高副數(shù)目。 在圖所示機(jī)構(gòu)中，制動(dòng)器、離合器中僅有一個(gè)制動(dòng)時(shí)，n=5, =5, =4，此時(shí): =1 自由度數(shù)為1，表明卷揚(yáng)機(jī)輸出運(yùn)動(dòng)確定。 當(dāng)圖所示機(jī)構(gòu)中，制動(dòng)器、離合器均不制動(dòng)時(shí): n=6, =6, =4，此時(shí):

33、 W=2 此時(shí)呈溜放狀態(tài)。慢速起吊和快速溜放是自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)所具有的特點(diǎn). (3) 封閉行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)比計(jì)算 在圖所示傳動(dòng)中，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，可推得構(gòu)件C、a、b的轉(zhuǎn)速有如下關(guān)系: (3.2) 用，除以式(3.2)兩邊得: (3.3) 根據(jù)式(3.3)可計(jì)算封閉行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的傳動(dòng)比。 (4) 封閉行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)效率的計(jì)算 封閉行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)效

34、率計(jì)算的關(guān)鍵是封閉行星齒輪傳動(dòng)效率的計(jì)算.在以2K--H負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)或的2K-H正號(hào)機(jī)構(gòu)作為封閉行星齒輪傳動(dòng)的差動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，一般情況下、小于0.1，效率可根據(jù)具體結(jié)構(gòu)選用表3.2中所推薦的公式計(jì)算。 封閉行星齒輪傳動(dòng)的效率是機(jī)構(gòu)的不同和循環(huán)功率是否存在而不同.循環(huán)功率的存在，將使傳動(dòng)效率降低，零件強(qiáng)度計(jì)算尺寸增大。對(duì)于循環(huán)功率將另文分析。 (5) 封閉行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)各構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算 在圖3.4～3.6所示機(jī)構(gòu)中，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，機(jī)構(gòu)中任意三個(gè)構(gòu)件A,B,C的轉(zhuǎn)速均有 表3.2 封閉行星齒輪效率的選用 主動(dòng)件 差動(dòng)輪系a-b-C中 C為行星架 C I 主動(dòng)件

35、差動(dòng)輪系a-b-C中 b為行星架 C I 注:為行星架固定時(shí), a-b-C傳動(dòng)的損失系數(shù). 分別為a-I和b-I傳動(dòng)損失系數(shù). （3.4） 根據(jù)式(3.4)及輸入軸轉(zhuǎn)速、總傳動(dòng)比、各輪齒數(shù)，即可按先易后難分別求得各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。 (6) 封閉行級(jí)齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)各構(gòu)件力矩的計(jì)算 在不計(jì)摩擦損失的條件下，根據(jù)力矩平衡條件及能t守恒定律，行星傳動(dòng)中三個(gè)基本構(gòu)件A,B,C的力矩、功率有如下關(guān)系:

36、 （3.5） （3.6） 可推得: （3.7） （3.8） 在設(shè)計(jì)中，載荷引起的卷筒力矩為: (3.9) 式中 為卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩額定拉力 為卷筒基準(zhǔn)層直徑 卷揚(yáng)機(jī)輸入軸力矩M,則為:

37、 (3.10) 式中及分別為卷揚(yáng)機(jī)的傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率 可求得各構(gòu)件傳遞的力矩.以M為已知參數(shù)，不計(jì)傳動(dòng)效率求出各構(gòu)件力矩進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度校核，其結(jié)果偏于安全。 (7) 封閉行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 現(xiàn)以1988年我國建筑卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)組，根據(jù)建設(shè)部新產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃而開發(fā)的封閉行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)系列設(shè)計(jì)為例，說明設(shè)計(jì)要點(diǎn)。該系列產(chǎn)品結(jié)構(gòu)見圖 3.8，技術(shù)性能見表3.3 3.3.3傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 前面已經(jīng)初步確定了總的傳動(dòng)比為274，要完成這樣大的傳動(dòng)比

38、,采用了3級(jí)行星齒輪傳動(dòng)(見圖3.10)。行星齒輪傳動(dòng)體積小,能夠滿足卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)要求,同時(shí)行星齒輪傳動(dòng)效率高,承載能力大,工作平穩(wěn),用3級(jí)行星齒輪傳動(dòng)增大了傳動(dòng)比。 表3.3 卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)參數(shù) 型 號(hào) 項(xiàng) 目 JK0.75 JK1 JK1.25 JK1.6 JK2 JK2.5 鋼絲繩的額定拉力 KN 7.5 10 12.5 16 20 25 鋼絲繩的額定速度 m/min 39 40 47 49 45 45 鋼絲繩直徑 mm 9.3 11 11 12.5 15 15 卷筒容繩量

39、 m 120 120 150 150 200 200 卷筒直徑 mm 250 275 275 310 350 350 卷筒長度 mm 250 275 275 310 350 350 電動(dòng)機(jī) 功率 KW 5.5 7.5 11 15 18.5 22 轉(zhuǎn)速 r/min 1440 1440 1446 1460 1470 1470 整機(jī)質(zhì)量 t 0.29 0.395 0.425 0.76 0.98 1.05 3.3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)齒輪參數(shù)選擇計(jì)算 1.傳動(dòng)比分配 用角標(biāo)Ⅰ表示高速級(jí)參數(shù)，Ⅱ、Ⅲ表示低速

40、級(jí)參數(shù)。設(shè)高、低速級(jí)外嚙合齒輪材料、齒面硬度相同，則 因?yàn)椋海? ， ， ， 所以： 查圖24.2-4得 2.高速級(jí)計(jì)算 （1）配齒計(jì)算 查表（以下查表都指機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷）取行星輪數(shù)目 確定各輪齒數(shù)，按1.1-2所述配齒方法進(jìn)行計(jì)算 圖3.10 封閉三級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng) 適當(dāng)調(diào)整 使 C為整數(shù) 所以 =12 = 采用不等角變位，取=35 則 由圖24.2-3可查出適合的預(yù)計(jì)嚙合角的范圍，預(yù)取 （2）按接觸強(qiáng)度初算傳動(dòng)的中心距和模數(shù) 輸入轉(zhuǎn)距 NM

41、設(shè)載荷不均勻系數(shù)（查表24.2-16） 在一對(duì)傳動(dòng)中，太陽輪傳遞的轉(zhuǎn)距 NM 查得接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù),見表3.4 表3.4 接觸強(qiáng)度綜合系數(shù) 載荷特性 接觸強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度 說明 平 穩(wěn) 精度高、布置對(duì)稱、硬齒面（HB>350, 對(duì)接觸強(qiáng)度），采取有利于提高強(qiáng)度的變位時(shí)取低值，反之取高值 中等沖擊 較大沖擊 齒數(shù)比 太陽輪和行星輪的材料用20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度HRC56～60， 查圖23.2-18選取Mpa 取齒寬系數(shù) 按表23

42、.2-20中的公式計(jì)算中心距 =140.59 模數(shù) 取mm 未變位時(shí) 按預(yù)取嚙合角，可得傳動(dòng)中心距變動(dòng)系數(shù) 則中心距 取 mm （3）計(jì)算傳動(dòng)的實(shí)際中心距變動(dòng)系數(shù)和嚙合角 所以 （4） 計(jì)算傳動(dòng)的變位系數(shù) 用圖23.2-7校核，在P6與P7之間，為綜合性能較好區(qū)，可用。 用圖23.2-8分配變位系數(shù)，得 而 （5）計(jì)算傳動(dòng)的中心距變動(dòng)系數(shù)和嚙合角 傳動(dòng)未變位時(shí)的中心距 則 =

43、0 所以 = （6）計(jì)算傳動(dòng)的變位系數(shù) 因?yàn)?= 所以 故 （7）幾何尺寸計(jì)算 按表23.2-7中的公式分別計(jì)算輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑。 經(jīng)計(jì)算數(shù)據(jù)如表3.5 表3.5 齒輪參數(shù) 齒輪 參數(shù) D 72 210 504 88.22 225 491.78 (8)驗(yàn)算傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度 用相對(duì)于行星架的圓周速度確定和所用的圓周速度

44、 m/s 式中 為輪分度圓直徑。 由圖23.2-18及圖23.2-29，按MQ級(jí)質(zhì)量要求取值，查得 N/mm2，N/mm2 N/mm2，N/mm2 （9）根據(jù)接觸強(qiáng)度計(jì)算來確定內(nèi)齒輪材料 根據(jù)表23.2-21的公式計(jì)算得Mpa 內(nèi)齒輪材料選用42CrMo調(diào)質(zhì)，要求表面硬度HB260 3. 校核齒面接觸強(qiáng)度 經(jīng)驗(yàn)公式 （3.1） 式中，分度圓上的圓周力 =

45、=7063。32N 使用載荷系數(shù)：查表23.2-12，=1.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ： 按，，查圖23.2-16，=2.47 查表23.2-29， 故合格 計(jì)算安全系數(shù)：按表23.2-22 式中，壽命系數(shù)：先計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)， 對(duì)調(diào)質(zhì)鋼（允許有一定的點(diǎn)蝕），從圖23.2-19可查得=。 因?yàn)?，所以?1。按可查得=1.04 潤滑油膜影響系數(shù)：按照選用90號(hào)中極壓型工業(yè)齒輪油，其運(yùn)動(dòng)粘度 。查得=0.94。 工作硬化系數(shù)：因?yàn)樾↓X輪齒面未硬化，齒面未光

46、整，故取=1。 按接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：查得，=1。 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的計(jì)算公式得 又 。 ，故安全。 4.校核齒根彎曲強(qiáng)度 按表23.2-22 N/mm2 計(jì)算安全系數(shù)：按表23.2-22 （3.2） 式中，壽命系數(shù)：對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，由圖23.2-30查得彎曲疲勞應(yīng)力的循環(huán)基數(shù)。因?yàn)?，均大于，所以? 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)： 由圖23.2-24知。查表23.2-30， ==1。 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)：查表23.2-45，齒

47、面粗糙度。按式（23.2-24），=1。 尺寸系數(shù)=1。 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的公式得 由式（23.2.20），，故安全。 ５.低速級(jí)計(jì)算 計(jì)算過程同高速級(jí)，經(jīng)計(jì)算結(jié)果如表3.6 表3.6 各齒輪參數(shù)數(shù)值 級(jí)數(shù) 參數(shù) 二級(jí) 三級(jí) 8 10 13 27 68 15 25 66 6.23 5.4 104 216 544 150 250 660 160 164 200 205 164 164 205 205 0.5 0 0.5 0 128 231

48、.304 528 180 269.13 640 3.3.5 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)及效率計(jì)算 （1）傳動(dòng)比的計(jì)算 根據(jù)式（3）求傳動(dòng)比（參見圖3.10） 所以 滿足要求 （2）封閉行星輪傳動(dòng)的效率計(jì)算 損失系數(shù) 的計(jì)算 一對(duì)定軸齒輪傳動(dòng)的損失系數(shù)按蘇聯(lián)學(xué)者庫德略夫采夫公式計(jì)算： （3.3） 式中“+”號(hào)用于外嚙合副；“—”號(hào)用于內(nèi)嚙合副，此時(shí)，為內(nèi)齒圈齒數(shù)。并取 則。

49、 A在高速級(jí)（即a—b—C傳動(dòng)）中，行星架b固定時(shí)該傳動(dòng)的損失系數(shù)為，其中外嚙合副1—2和內(nèi)嚙合副2—3的損失系數(shù)分別為： 則 其他嚙合副的計(jì)算同上。 效率計(jì)算 因a—b—C傳動(dòng)為3K—H負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)，且均小于0.1，在差動(dòng)輪系（a—b—C傳動(dòng)）中，C主動(dòng)件，b為行星架，而且C為行星架，故選用表2中式（4）計(jì)算效率： 3.4本章小結(jié) 在這一章里主要介紹了確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的過程，其中系統(tǒng)闡述了現(xiàn)在國內(nèi)外卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型。另外還介紹了自由落鉤卷揚(yáng)機(jī)動(dòng)力機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的選取和計(jì)算過程，在本機(jī)構(gòu)中選用的是貴州利源GY-A6V160HAZFSZ1000斜軸式柱塞變量馬達(dá)。在

50、齒輪的參數(shù)選取和計(jì)算過程中充分考慮了行星輪系的各種因素，達(dá)到了要求。另外還進(jìn)行了傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)和效率的計(jì)算。為后面的設(shè)計(jì)工作做了鋪墊。 第4章 主軸部分的設(shè)計(jì) 4.1 軸的設(shè)計(jì) 1、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估計(jì)軸的最小直徑 mm 考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，取mm。選用45鋼，正火硬度為170217HBS。 2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4.1所示。 1-調(diào)心滾子軸承 2-離合器 3-外花鍵 4-調(diào)心滾子軸承 5-卷筒 6-調(diào)心滾子軸承

51、 7-外花鍵 8-行星架 圖4.1 主軸的機(jī)構(gòu)示意圖 離合器、軸承軸向定位的軸肩直徑不能太大，故加用套筒幫助承壓。其軸端固定采用圓螺母和止動(dòng)墊圈。卷筒用套筒和兩端的軸承定位并承受軸向力，行星架和離合器一樣用花鍵固定在軸上。 離合器的花鍵為外花鍵 三級(jí)框架的花鍵 四個(gè)調(diào)心滾子軸承，其型號(hào)分別為（B/T288-1994）23044CC/W33、23144CC/W33,其外形尺寸分別為和，因?yàn)樗俣纫驍?shù)的原因，故采用脂潤滑。 3、鍵連接的強(qiáng)度的校核 行星輪系中行星架與軸的連接都

52、是用花鍵連接的，在軸的部分傳動(dòng)部分和離合器與軸的連接都是用花鍵連接的?，F(xiàn)在校核三級(jí)行星架鍵的強(qiáng)度。 與行星架連接處的鍵的尺寸為 ，因與行星架連接處鍵的尺寸及軸徑均較小且受載大，故只需校驗(yàn)此鍵。鍵連接強(qiáng)度校核按表5-3-16公式計(jì)算，式中各參數(shù)為： Mpa mm mm 鍵連接傳遞轉(zhuǎn)距T為： N/m 鍵工作面的壓強(qiáng)P為： 鍵連接強(qiáng)度通過。 4、 按彎曲扭合成強(qiáng)度校核軸的直徑

53、 圖 4.2 主軸的受力圖 （1）做出軸的受力簡(jiǎn)圖如圖4.2由圖可知當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)離合器工作時(shí)主軸帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)主軸受離合器的一個(gè)轉(zhuǎn)矩。 （2）做出垂直面受力圖、彎矩圖。N N （3）做出水平面受力、彎矩圖。 N N （4）做出合成彎矩圖。N/m （5）做出扭矩圖。N/m （6）做出當(dāng)量彎矩（?。?。 N/m （7）校核軸的強(qiáng)度。查得Mpa Mpa 因?yàn)?，所以滿足要求。 5. 軸承壽命的計(jì)算 校核 圖4.1中1和6處的軸承。 據(jù)圖4.2，利用可得兩處滾動(dòng)軸承的名義徑向載荷 N N 兩處均采用調(diào)心滾子軸承，派生

54、軸向力，即 N N 由于，，故： 當(dāng)量動(dòng)載荷，取動(dòng)載荷系數(shù)，即 N N 取軸承預(yù)期壽命為50000小時(shí)，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得兩軸承額定動(dòng)定載荷分別為。則軸承所需動(dòng)載荷為 KN KN 因，所以校核結(jié)果符合要求。 4.2 本章小結(jié) 在本章主要介紹了卷揚(yáng)機(jī)主軸的設(shè)計(jì)過程和相關(guān)強(qiáng)度校核過程。這一部分在總的設(shè)計(jì)過程中占的地位是非常重要的，因?yàn)闆]有主軸的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)是不可能的。 第

55、5章 離合器和制動(dòng)器的選擇 5.1離合器的選擇 5.1.1離合器的概念 離合器是傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成，其主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，以保證將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保機(jī)器平穩(wěn)起步；在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高、汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)離合器的要求越來越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式發(fā)

56、展。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，增加傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨為了保證離合器具有良好的工作性能，對(duì)離合器設(shè)計(jì)提出如下基本要求： 1)在任何條件下均能可靠地傳遞最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。 2)接合時(shí)要平順柔和，以保證沒有抖動(dòng)和沖擊。 3)分離時(shí)要迅速、徹底。 4)離合器從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。 5)應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。 6)應(yīng)使傳動(dòng)系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和減小噪聲的能力。 7)操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員

57、的疲勞。 8)作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 9)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、壽命長。 10)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。 摩擦離合器主要由主動(dòng)部分(發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤等)、從動(dòng)部分(從動(dòng)盤)、壓緊機(jī)構(gòu)(壓緊彈簧)和操縱機(jī)構(gòu)(分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動(dòng)部件等)四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高、汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)離合器的要

58、求越來越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，增加傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 5.1.2 離合器的分類及功用 汽車離合器有摩擦式離合器、液力偶合器、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。 　　液力離合器靠工作液（油液）傳遞轉(zhuǎn)矩，外殼與泵輪連為一體，是主動(dòng)件；渦輪與泵輪相對(duì)，是從動(dòng)件。當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速較低時(shí)，渦輪不能被帶動(dòng)，主動(dòng)件與從動(dòng)件之間處于分離狀態(tài)；隨著泵輪轉(zhuǎn)速的提高，渦輪被帶動(dòng)，主動(dòng)件與從動(dòng)件之間處于接合狀態(tài)。

59、 　　電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。如在主動(dòng)與從動(dòng)件之間放置磁粉，則可以加強(qiáng)兩者之間的接合力，這樣的離合器稱為磁粉式電磁離合器。 　　目前，與手動(dòng)變速器相配合的絕大多數(shù)離合器為干式摩擦式離合器，按其從動(dòng)盤的數(shù)目，又分為單盤式、雙盤式和多盤式等幾種。濕式摩擦式離合器一般為多盤式的，浸在油中以便于散熱。 　　采用若干個(gè)螺旋彈簧作為壓緊彈簧，并將這些彈簧沿壓盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器（如圖所示）。采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的離合器稱為膜片彈簧離合器。 　　離合器的功用、類型及特點(diǎn) 　 1.離合器的功用 　　離合器是可以根據(jù)需要在運(yùn)轉(zhuǎn)或停機(jī)時(shí)使兩軸接合或分

60、離，這是離合器與聯(lián)軸器的根本區(qū)別。離合器的種類很多，部分已標(biāo)準(zhǔn)化，可從有關(guān)樣本或機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中選擇。 　　2 離合器的類型及特點(diǎn) 　　按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，離合器按離合方法分類如下： 　　(1) 操縱離合器 　　包括機(jī)械操縱離合器、液動(dòng)操縱離合器、氣動(dòng)操縱離合器、電磁操縱離合器?！‰x合器的接合與分離由外界操縱的稱為操縱離合器。 　　牙嵌離合器的結(jié)構(gòu)如圖所示。它是由兩個(gè)端面帶牙的半離合器所組成，其中套筒1固定在主動(dòng)軸上，套筒可以沿導(dǎo)向平鍵在從動(dòng)軸上移動(dòng)。利用操縱桿（圖中未畫出）移動(dòng)滑環(huán)可使兩個(gè)套筒的牙相互嵌合或分離。為了便于兩軸對(duì)中，在套筒中裝有對(duì)中環(huán)，從動(dòng)軸可在對(duì)中環(huán)中滑動(dòng)。牙的形

61、狀有三角形、梯形和鋸齒形。三角形牙型只用于傳遞中、小扭矩；梯形和鋸齒形牙型可傳遞較大扭矩；但鋸齒形牙型只能單向傳遞扭矩，反轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因過大的軸向分力迫使離合器自動(dòng)分離。牙嵌離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外廓尺寸小；但只能在停止?fàn)顟B(tài)或兩軸轉(zhuǎn)速差很小時(shí)才能接合，否則就會(huì)因撞擊而使牙折斷。 　　(2)牙嵌離合器 　　磁粉離合器的工作原理如圖所示。嵌有環(huán)形勵(lì)磁線圈的電磁鐵與主動(dòng)軸相聯(lián)接，用非磁性材料制成的外殼與從動(dòng)軸相聯(lián)接，外殼與電磁鐵之間有很小的間隙，內(nèi)裝適量的導(dǎo)磁的鐵粉等混合物。當(dāng)勵(lì)磁線圈通入電流時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，鐵粉在磁場(chǎng)作用下被吸引聚集，將外殼和鐵心聯(lián)接起來，離合器處于接合狀態(tài)。當(dāng)切斷電流后，磁粉又恢復(fù)自由狀

62、態(tài)，離合器就處于分離狀態(tài)。這種離合器的優(yōu)點(diǎn)是：接合平穩(wěn)，動(dòng)作迅速，可遠(yuǎn)距離利用電流操縱，結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜。缺點(diǎn)是重量較大，需定時(shí)更換鐵粉。 　　磁粉離合器工作原理圖 　　摩擦離合器中最簡(jiǎn)單的如圖所示，稱為單盤摩擦離合器。摩擦盤1固定在主動(dòng)軸上，摩擦盤3用導(dǎo)向平鍵與從動(dòng)軸聯(lián)接。為了增大摩擦系數(shù)，在其中一個(gè)摩擦盤上固定摩擦片（用摩擦系數(shù)較大且耐磨性好的材料制成）。利用操縱機(jī)構(gòu)（圖中未畫出）將摩擦盤2向左推動(dòng)并施加軸向壓力Fx，使兩摩控制盤壓緊產(chǎn)生摩擦力以傳遞扭矩；將摩擦盤2向右推動(dòng)即可使離合器脫開。當(dāng)傳遞很大扭矩時(shí)，則需摩擦盤直徑很大。因此，這種單摩擦副的離合器往往受外形尺寸的限制而不能采用。

63、 　　(3)單盤摩擦離合器 　　在傳遞大扭矩時(shí)，可采用如下圖所示的多盤摩擦離合器。主動(dòng)軸與外殼相聯(lián)，從動(dòng)軸與套筒相聯(lián)，外殼內(nèi)裝有一組摩擦片。這組摩擦片的外緣齒插入外殼的縱向凹槽中，隨外殼回轉(zhuǎn)。套筒上裝有另一組摩擦片，其花鍵內(nèi)孔與套筒上的花鍵聯(lián)接，既可沿套筒軸向滑動(dòng)，亦可隨套筒回轉(zhuǎn)。兩組摩擦片是每片相間安裝的。工作時(shí)，通過操縱機(jī)構(gòu)（圖中未畫出）撥動(dòng)滑環(huán)向左移動(dòng)，并通過壓緊板將兩組摩擦片壓緊，離合器處于接合狀態(tài)（如圖示）。當(dāng)撥動(dòng)滑環(huán)向右移動(dòng)時(shí)，處于杠桿下方的彈簧迫使杠桿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，將壓緊板和兩組摩擦松開，離合器處于分離狀態(tài)。和牙嵌離合器相比，摩擦離合器的優(yōu)點(diǎn)是：兩軸可在有較大轉(zhuǎn)速差的情況下

64、接合和分離；改變摩擦面間的壓力，就能調(diào)節(jié)從動(dòng)軸的起動(dòng)加速時(shí)間；接合時(shí)的沖擊振動(dòng)很小；過載時(shí)將打滑，可保護(hù)其他零件不受損壞。缺點(diǎn)是在接合和分離過程中，摩擦片面的相對(duì)滑動(dòng)會(huì)造成發(fā)熱和磨損，需及時(shí)更換摩擦片。摩擦離合器適用于經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)或經(jīng)常改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的場(chǎng)合。 　　(4)多盤摩擦離合器 　　2. 自動(dòng)離合器 　　在工作時(shí)能自動(dòng)完成接合和分離的離合器稱為自動(dòng)離合器。當(dāng)傳遞的扭矩達(dá)到某一限定值時(shí)，就能自動(dòng)分離的離合器，由于有防止系統(tǒng)過載的安全作用，稱為安全離合器；當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到某轉(zhuǎn)速時(shí)靠離心力能自行接合或超過某一轉(zhuǎn)速時(shí)靠離心力能自動(dòng)分離的離合器，稱為離心離合器；根據(jù)主、從動(dòng)軸間的相對(duì)

65、速度差的不同以實(shí)現(xiàn)接合或分離的離合器，稱為超越離合器。 　　3. 離合器的選擇及應(yīng)用實(shí)例 　　離合器的型式很多，大部分已標(biāo)準(zhǔn)化，可從有關(guān)樣本或機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中選擇。 選擇離合器時(shí)，根據(jù)機(jī)器的工作特點(diǎn)和使用條件，按各種離合器的性能特點(diǎn)，確定離合器的類型。類型確定后，可根據(jù)兩軸的直徑計(jì)算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從手冊(cè)中查出適當(dāng)型號(hào)，必要時(shí)，可對(duì)其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行承載能力校核。 5.1.3 常閉離合器的計(jì)算 本卷揚(yáng)機(jī)中選用的的是帶式離合器。參考《聯(lián)軸器、離合器設(shè)計(jì)與選用指南》 卷筒扭矩：M=174000 Nm 離合器扭矩：Nm 輪轂直徑： 包角： 摩擦系數(shù)： 松邊： 緊邊： 制動(dòng)圓周力

66、 N 彈簧力：N N 彈簧計(jì)算：參考（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》彈簧篇） 用大小兩個(gè)彈簧：彈簧系列20，22，25，30，35，40 大 中徑 大徑 小徑 材料60SizMn 小 中徑 大徑 摩擦片：制動(dòng)剛帶厚度 Mpa 壓強(qiáng) Mpa 摩擦片厚度 大彈簧計(jì)算：(圖5.1) 許用剪應(yīng)力 Mpa Mpa N mm N/mm mm 圖5.1 大彈簧計(jì)算圖 小彈簧計(jì)算：(圖5.2) N Mm N/mm Mm 圖5.2 小彈簧計(jì)算圖 工作狀態(tài)彈簧力： N 油缸開啟狀態(tài)彈簧力： N 極限狀態(tài)彈簧力：