機(jī)械畢業(yè)資料-液壓絞車設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙】

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The winch is made up of the import hydraulic motor，import balancing valve，the brake of many pieces，coupling，reel，supporting axle and rack . Also we may design the valve group for the distributor of the motor，like with balancing valve，high-pressured shuttle valve，velocity modulation cross valve or other performance valve groups. The characteristic of the construction is compact ，small，light，beautiful and so on，the characteristic of the performance is safe，the high efficiency，the big start torque，the best low-speed stability characteristic，the low noise，the reliable operation. The winch is quite steadily in the work of promotion and relaxation ，The winch with the coupling also may release the things free ，It is popular to the railroad locomotive ，the auto hoist，the ships， the oil field of drills picks，the geological prospecting，the coal mine，the harbor and the each kind of hoisting equipment.Key words：Hydraulic winch；Computation；Examination；Valve group目 錄摘要Abstract 第1章 緒論11.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概論11.1.1傳動(dòng)類型及液壓傳動(dòng)的定義1 1.1.2液壓系統(tǒng)的組成部分11.1.3液壓系統(tǒng)的類型1 1.1.4液壓技術(shù)的特點(diǎn)11.2絞車的簡(jiǎn)介21.3擬定絞車液壓系統(tǒng)圖3第2章卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 52.1 常見卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案及分析 5 2.1.1 非液壓式卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較 5 2.1.2卷筒軸及件速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則6 2.1.3液壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的分類7 2.1.4液壓式行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案82.2本設(shè)計(jì)所采用的方案102.3卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜10第3章卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過程分析12 3.1卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的組成12 3.2卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程分析12 3.2.1卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期12 3.2.2載荷升降過程的動(dòng)力分析12第4章卷揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用154.1卷揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)154.1.1卷揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類和特點(diǎn)154.1.2卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算154.2鋼絲繩的選擇19第5章液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇205.1液壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算205.1.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)205.1.2液壓馬達(dá)的選用20 5.1.3馬達(dá)的驗(yàn)算205.2平衡閥的計(jì)算與選用235.2.1平衡閥的功能簡(jiǎn)介235.2.2平衡閥的選用23第6章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選用256.1制動(dòng)器的作用、特點(diǎn)及動(dòng)作方式256.2制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算266.2.1制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算266.2.2制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)選用266.2.3制動(dòng)盤有效摩擦直徑計(jì)算266.2.4制動(dòng)器散熱的驗(yàn)算276.2.5全盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算30第7章離合器的設(shè)計(jì)與選用317.1離合器的功用、特點(diǎn)與分類317.2圓盤離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算327.2.1離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩327.2.2圓盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系327.2.3摩擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩337.2.4圓盤摩擦離合器壓力的計(jì)算34第8章軸的設(shè)計(jì)368.1軸的材料368.2軸的工作能力的計(jì)算368.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)398.3.1擬定軸上零件的裝配方案398.3.2根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度408.3.3軸上零件的周向定位40結(jié)論33參考文獻(xiàn) 36致謝38附錄40第一章 緒 論1.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概論1.1.1傳動(dòng)類型及液壓傳動(dòng)的定義一部完備的機(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)組成。原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）是機(jī)器的動(dòng)力源；工作機(jī)是機(jī)器直接對(duì)外做功的部分；而傳動(dòng)裝置則是設(shè)置在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的部分，用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力（或能量）的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制，以滿足工作機(jī)對(duì)力（或力矩）、工作速度及位置的要求。按照傳動(dòng)件（或轉(zhuǎn)速）的不同，有機(jī)械傳動(dòng)、電器傳動(dòng)、流體傳動(dòng)（液體傳動(dòng)和氣體傳動(dòng)）及復(fù)合傳動(dòng)等的要求。液體傳動(dòng)又包括液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)是以動(dòng)能進(jìn)行工作的液體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)則是以受壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)力（或能量）的轉(zhuǎn)換、傳遞、控制與分配的液體傳動(dòng)。由于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備與裝置實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)及控制的重要技術(shù)手段之一。1.1.2 液壓系統(tǒng)的組成部分液壓傳動(dòng)與控制的機(jī)械設(shè)備或裝置中，其液壓系統(tǒng)大部分使用具有連續(xù)流動(dòng)性的液壓油等工作介質(zhì)，通過液壓泵將驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，經(jīng)過壓力、流量、方向等各種控制閥，送至執(zhí)行機(jī)器（液壓缸、液壓馬達(dá)或擺動(dòng)液壓馬達(dá)）中，轉(zhuǎn)換為機(jī)械能去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這樣的液壓系統(tǒng)一般都是由動(dòng)力源、執(zhí)行器、控制閥、液壓附件幾液壓工作介質(zhì)的幾部分所組成。一般而言，能夠?qū)崿F(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合，稱為液壓回路。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)某一機(jī)器或裝置的工作要求，將若干特定的基本回路連接或復(fù)合而成的總體稱為液壓系統(tǒng)。1.1.3 液壓系統(tǒng)的類型液壓系統(tǒng)可以按多種方式進(jìn)行分類，見表1.1。1.1.4 液壓技術(shù)的特點(diǎn)與其它傳動(dòng)控制方式相比較，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)的特點(diǎn)如下。（1）優(yōu)點(diǎn)1）、單位功率的重量輕。2）、布局靈活方便。表1-1 液壓系統(tǒng)的分類 3）、調(diào)速范圍大。4）、工作平穩(wěn)、快速性好。5）、易于操縱控制并實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。6）、易于自動(dòng)化和機(jī)電一體化。7）、易于操縱控制并實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。8）、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)方便。（2）缺點(diǎn)1）、不能保證定比傳動(dòng)。2）、傳動(dòng)效率低。3）、工作穩(wěn)定性易受溫度影響。4）、造價(jià)較高。5）、故障診斷困難。1.2絞車的簡(jiǎn)介在起重機(jī)械中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷揚(yáng)式，而這樣的機(jī)器叫做卷揚(yáng)機(jī)又叫絞車。卷揚(yáng)機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具掛梁等多種形式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。卷揚(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有三種，分別為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個(gè)工作機(jī)構(gòu)，這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源，機(jī)動(dòng)靈活，適用于流動(dòng)作業(yè)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動(dòng)，需依靠傳動(dòng)環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和換向，這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難，操縱麻煩，屬于淘汰類型。目前只有少數(shù)地方應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是卷揚(yáng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)的工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的卷揚(yáng)機(jī)中，常采用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得電能，操縱簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)中應(yīng)用廣泛。液壓驅(qū)動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過載保護(hù)性能好。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動(dòng)在建筑卷揚(yáng)機(jī)中獲得日益廣泛的應(yīng)用。1.3擬定絞車液壓系統(tǒng)圖系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說明如下：（見圖1.1）液壓馬達(dá)9的排量切換由二位四通電磁換向閥5實(shí)現(xiàn)，控制壓力由液壓馬達(dá)9自身提供，為了防止下放時(shí)因超越負(fù)載作用而失速，在馬達(dá)回油路上設(shè)置了外控式平衡閥4。另外，為了提高系統(tǒng)工作可靠性，以防污染和過熱造成的故障，在回油路上設(shè)置了回油過濾器7及冷卻器8。三位四通電磁換向閥9的中位機(jī)能為K型，所以，絞車停止待命時(shí)，液壓泵可以中位低壓卸荷，有利于節(jié)能。表1.2絞車液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序工 況電磁鐵1YA2YA3YA滿載卷揚(yáng)上升-+-空包下放+-停止-+由表1.2可知：當(dāng)電磁鐵2YA通電時(shí)，三位四通電磁換向閥5切換至右位，液壓油經(jīng)過單向閥進(jìn)入液壓馬達(dá)2，驅(qū)動(dòng)滾筒卷揚(yáng)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁鐵1YA通電時(shí)，負(fù)載由平衡閥支撐的同時(shí)快速下放，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，電磁鐵3YA通電，制動(dòng)器制動(dòng) 。圖1.1多片式摩擦離合器2、液壓馬達(dá)3、6、溢流閥4、外控式平衡閥5、三位四通電磁換向閥7、回油過濾器8冷卻器9、液壓馬達(dá)10、油箱4摘 要 本設(shè)計(jì)是通過對(duì)液壓絞車工作原理、工作的環(huán)境和工作的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際，在進(jìn)行細(xì)致觀察后，對(duì)液壓絞車的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)組成的各元件進(jìn)行了選型、計(jì)算和校核。本絞車由進(jìn)口液壓馬達(dá)、進(jìn)口平衡閥、常閉多片式制動(dòng)器、離合器、卷筒、支承軸和機(jī)架等部件組成，還可根據(jù)需要設(shè)計(jì)閥組直接集成于馬達(dá)配油器上，如帶平衡閥、高壓梭閥、調(diào)速換向閥或其它性能的閥組。在結(jié)構(gòu)上具有緊湊、體積小、重量輕、外型美觀等特點(diǎn)，在性能上則具有安全性好、效率高、啟動(dòng)扭矩大、低速穩(wěn)定性好、噪音低、操作可靠等特點(diǎn)，在提升和下放工作中運(yùn)轉(zhuǎn)相當(dāng)平穩(wěn)，帶離合器的絞車可實(shí)現(xiàn)自由下放工況，廣泛適用于鐵道機(jī)車和汽車起重機(jī)、船舶、油田鉆采、地質(zhì)勘探、煤礦、港口等各種起重設(shè)備中。關(guān)鍵詞：液壓絞車；計(jì)算；校核；閥組AbstractThis design is to analyze the working principle，the working environment and the working characteristic of the hydraulic winch，and union reality，after the careful observation，I design the overall construction，and choose，compute and examine the various parts of the hydraulic winch. The winch is made up of the import hydraulic motor，import balancing valve，the brake of many pieces，coupling，reel，supporting axle and rack . Also we may design the valve group for the distributor of the motor，like with balancing valve，high-pressured shuttle valve，velocity modulation cross valve or other performance valve groups. The characteristic of the construction is compact ，small，light，beautiful and so on，the characteristic of the performance is safe，the high efficiency，the big start torque，the best low-speed stability characteristic，the low noise，the reliable operation. The winch is quite steadily in the work of promotion and relaxation ，The winch with the coupling also may release the things free ，It is popular to the railroad locomotive ，the auto hoist，the ships， the oil field of drills picks，the geological prospecting，the coal mine，the harbor and the each kind of hoisting equipment.Key words：Hydraulic winch；Computation；Examination；Valve group目 錄摘要Abstract 第1章 緒論11.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概論11.1.1傳動(dòng)類型及液壓傳動(dòng)的定義1 1.1.2液壓系統(tǒng)的組成部分11.1.3液壓系統(tǒng)的類型1 1.1.4液壓技術(shù)的特點(diǎn)11.2絞車的簡(jiǎn)介21.3擬定絞車液壓系統(tǒng)圖3第2章卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 52.1 常見卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案及分析 5 2.1.1 非液壓式卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較 5 2.1.2卷筒軸及件速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則6 2.1.3液壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的分類7 2.1.4液壓式行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案82.2本設(shè)計(jì)所采用的方案102.3卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜10第3章卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過程分析12 3.1卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的組成12 3.2卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程分析12 3.2.1卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期12 3.2.2載荷升降過程的動(dòng)力分析12第4章卷揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用154.1卷揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)154.1.1卷揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類和特點(diǎn)154.1.2卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算154.2鋼絲繩的選擇19第5章液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇205.1液壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算205.1.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)205.1.2液壓馬達(dá)的選用20 5.1.3馬達(dá)的驗(yàn)算205.2平衡閥的計(jì)算與選用235.2.1平衡閥的功能簡(jiǎn)介235.2.2平衡閥的選用23第6章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選用256.1制動(dòng)器的作用、特點(diǎn)及動(dòng)作方式256.2制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算266.2.1制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算266.2.2制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)選用266.2.3制動(dòng)盤有效摩擦直徑計(jì)算266.2.4制動(dòng)器散熱的驗(yàn)算276.2.5全盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算30第7章離合器的設(shè)計(jì)與選用317.1離合器的功用、特點(diǎn)與分類317.2圓盤離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算327.2.1離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩327.2.2圓盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系327.2.3摩擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩337.2.4圓盤摩擦離合器壓力的計(jì)算34第8章軸的設(shè)計(jì)368.1軸的材料368.2軸的工作能力的計(jì)算368.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)398.3.1擬定軸上零件的裝配方案398.3.2根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度408.3.3軸上零件的周向定位40結(jié)論33參考文獻(xiàn) 36致謝38附錄40第一章 緒 論1.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概論1.1.1傳動(dòng)類型及液壓傳動(dòng)的定義一部完備的機(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)組成。原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）是機(jī)器的動(dòng)力源；工作機(jī)是機(jī)器直接對(duì)外做功的部分；而傳動(dòng)裝置則是設(shè)置在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的部分，用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力（或能量）的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制，以滿足工作機(jī)對(duì)力（或力矩）、工作速度及位置的要求。按照傳動(dòng)件（或轉(zhuǎn)速）的不同，有機(jī)械傳動(dòng)、電器傳動(dòng)、流體傳動(dòng)（液體傳動(dòng)和氣體傳動(dòng)）及復(fù)合傳動(dòng)等的要求。液體傳動(dòng)又包括液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)是以動(dòng)能進(jìn)行工作的液體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)則是以受壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)力（或能量）的轉(zhuǎn)換、傳遞、控制與分配的液體傳動(dòng)。由于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備與裝置實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)及控制的重要技術(shù)手段之一。1.1.2 液壓系統(tǒng)的組成部分液壓傳動(dòng)與控制的機(jī)械設(shè)備或裝置中，其液壓系統(tǒng)大部分使用具有連續(xù)流動(dòng)性的液壓油等工作介質(zhì)，通過液壓泵將驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，經(jīng)過壓力、流量、方向等各種控制閥，送至執(zhí)行機(jī)器（液壓缸、液壓馬達(dá)或擺動(dòng)液壓馬達(dá)）中，轉(zhuǎn)換為機(jī)械能去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這樣的液壓系統(tǒng)一般都是由動(dòng)力源、執(zhí)行器、控制閥、液壓附件幾液壓工作介質(zhì)的幾部分所組成。一般而言，能夠?qū)崿F(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合，稱為液壓回路。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)某一機(jī)器或裝置的工作要求，將若干特定的基本回路連接或復(fù)合而成的總體稱為液壓系統(tǒng)。1.1.3 液壓系統(tǒng)的類型液壓系統(tǒng)可以按多種方式進(jìn)行分類，見表1.1。1.1.4 液壓技術(shù)的特點(diǎn)與其它傳動(dòng)控制方式相比較，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)的特點(diǎn)如下。（1）優(yōu)點(diǎn)1）、單位功率的重量輕。2）、布局靈活方便。表1-1 液壓系統(tǒng)的分類 3）、調(diào)速范圍大。4）、工作平穩(wěn)、快速性好。5）、易于操縱控制并實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。6）、易于自動(dòng)化和機(jī)電一體化。7）、易于操縱控制并實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。8）、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)方便。（2）缺點(diǎn)1）、不能保證定比傳動(dòng)。2）、傳動(dòng)效率低。3）、工作穩(wěn)定性易受溫度影響。4）、造價(jià)較高。5）、故障診斷困難。1.2絞車的簡(jiǎn)介在起重機(jī)械中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷揚(yáng)式，而這樣的機(jī)器叫做卷揚(yáng)機(jī)又叫絞車。卷揚(yáng)機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具掛梁等多種形式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。卷揚(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有三種，分別為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個(gè)工作機(jī)構(gòu)，這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源，機(jī)動(dòng)靈活，適用于流動(dòng)作業(yè)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動(dòng)，需依靠傳動(dòng)環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和換向，這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難，操縱麻煩，屬于淘汰類型。目前只有少數(shù)地方應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是卷揚(yáng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)的工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的卷揚(yáng)機(jī)中，常采用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得電能，操縱簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)中應(yīng)用廣泛。液壓驅(qū)動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過載保護(hù)性能好。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動(dòng)在建筑卷揚(yáng)機(jī)中獲得日益廣泛的應(yīng)用。1.3擬定絞車液壓系統(tǒng)圖系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說明如下：（見圖1.1）液壓馬達(dá)9的排量切換由二位四通電磁換向閥5實(shí)現(xiàn)，控制壓力由液壓馬達(dá)9自身提供，為了防止下放時(shí)因超越負(fù)載作用而失速，在馬達(dá)回油路上設(shè)置了外控式平衡閥4。另外，為了提高系統(tǒng)工作可靠性，以防污染和過熱造成的故障，在回油路上設(shè)置了回油過濾器7及冷卻器8。三位四通電磁換向閥9的中位機(jī)能為K型，所以，絞車停止待命時(shí)，液壓泵可以中位低壓卸荷，有利于節(jié)能。表1.2絞車液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序工 況電磁鐵1YA2YA3YA滿載卷揚(yáng)上升-+-空包下放+-停止-+由表1.2可知：當(dāng)電磁鐵2YA通電時(shí)，三位四通電磁換向閥5切換至右位，液壓油經(jīng)過單向閥進(jìn)入液壓馬達(dá)2，驅(qū)動(dòng)滾筒卷揚(yáng)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁鐵1YA通電時(shí)，負(fù)載由平衡閥支撐的同時(shí)快速下放，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，電磁鐵3YA通電，制動(dòng)器制動(dòng) 。圖1.1多片式摩擦離合器2、液壓馬達(dá)3、6、溢流閥4、外控式平衡閥5、三位四通電磁換向閥7、回油過濾器8冷卻器9、液壓馬達(dá)10、油箱第二章 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 卷揚(yáng)機(jī)方案設(shè)計(jì)的主要依據(jù)：機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式；安裝位置的限制條件和機(jī)型種類與參數(shù)匹配等。2.1 常見卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析2.1.1 非液壓式卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較根據(jù)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)和卷筒組安裝相對(duì)位置不同，卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)布置方案的基本型有并軸式和同軸式兩種。而這兩種基本型中又有單卷筒和雙卷筒之分。下面介紹幾種常見的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案。圖2.1 并軸布置單卷筒卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)圖2.1所示為并軸式單卷筒卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，他們的卷筒軸與原動(dòng)機(jī)軸線并列平行布置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 為了提高取物裝置在空載或輕載時(shí)的下降速度，有的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)設(shè)置了重力下降裝置（圖2.1b）。在卷筒上裝有帶式制動(dòng)器和內(nèi)漲式摩擦離合器。當(dāng)離合器分離時(shí)，驅(qū)動(dòng)卷筒的動(dòng)力源被切斷，卷筒處于浮動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)可利用裝在卷筒上的帶式制動(dòng)器控制取物裝置以重力快速下降。 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中一個(gè)重要問題是卷筒軸與減速器輸出軸的連接方式。圖2.1（a）、（b）所示方案，它們是把卷筒安裝在減速器輸出軸的延長(zhǎng)部分上，從力學(xué)觀點(diǎn)看，屬于三支點(diǎn)的超靜定軸，減小了軸承受的彎矩。但是，這種結(jié)構(gòu)對(duì)安裝精度要求很高，而且使的卷筒組和減速器的裝配很不方便，減速器也不能獨(dú)立進(jìn)行裝配和試運(yùn)轉(zhuǎn)，更換軸承也較困難。然而，它的外形尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于中小型建筑機(jī)械的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)。 圖2.1（c）、（d）所示方案，卷筒組與減速器輸出端均采用了補(bǔ)償式連接。圖2.1（c）減速器的輸出軸利用齒輪連軸節(jié)與卷筒連接，且直接把動(dòng)力傳遞給卷筒。圖2.1（d）是采用十字滑塊聯(lián)軸節(jié)將卷筒和減速器輸出軸連成一體，卷筒軸的右端伸入到減速器輸出軸上的聯(lián)軸節(jié)半體中心孔內(nèi)，構(gòu)成了軸的一個(gè)支點(diǎn)，輸出軸和卷筒軸均為筒支結(jié)構(gòu)，構(gòu)造緊湊，制造、安裝均有良好的分組性。 并軸布置雙卷筒卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)（圖2.2），由一臺(tái)液壓馬達(dá)通過二級(jí)齒輪減速器分別驅(qū)動(dòng)裝在兩根平行軸上的主、副卷筒。在這兩個(gè)卷筒上分別裝有離合器和制動(dòng)器。通過液壓操縱系統(tǒng)的控制可使主、副卷筒獨(dú)立動(dòng)作，并能實(shí)現(xiàn)重力下降。圖2.2 并軸布置雙卷筒卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 雙卷筒集中驅(qū)動(dòng)，可減少一套液壓馬達(dá)及傳動(dòng)裝置。2.1.2 卷筒軸與減速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則 綜上所述，卷筒軸與減速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則是：1 盡量避免采用多支點(diǎn)的超靜定軸。因?yàn)槎嘀С悬c(diǎn)受力復(fù)雜且軸安裝精度不易保證。2 優(yōu)先采用減速器輸出端直接驅(qū)動(dòng)卷筒的連接方式，使卷筒軸不傳遞扭距，盡可能避免卷筒軸收彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，以減少軸的直徑。3 使機(jī)構(gòu)有良好的總成分組行，以利制造、安裝、調(diào)試和維修。4 結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作安全可靠。5 卷筒組與減速器輸出軸優(yōu)先采用補(bǔ)償式連接，這樣，在安裝時(shí)允許總成間有小量的軸向、徑向和角度位移，以補(bǔ)償安裝位置誤差和機(jī)件的變形。2.1.3 液壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的分類近年來普遍采用了行星齒輪傳動(dòng)的多速卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，利用控制多泵合流和液壓馬達(dá)的串并聯(lián)或采用變量液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的多種工作速度，從而實(shí)現(xiàn)輕載高速、重載低速，提高工作效率，以滿足各種使用要求。液壓傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)可分為下列幾種形式： 由于選用的液壓馬達(dá)的形式不同，液壓起升機(jī)構(gòu)可分為高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)和低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)兩種形式。 高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)需要通過減速器帶動(dòng)起升卷筒。減速器可采用批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)減速器，通常有圓柱齒輪式，蝸輪蝸桿式和行星齒輪式減速器。這種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)是液壓馬達(dá)本身重量輕、體積小，容積效率高，生產(chǎn)成本較低。但整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量較重，體積較大。 低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)可直接或通過一級(jí)開式圓柱齒輪帶動(dòng)起升卷筒。雖然低速馬達(dá)本身體積和重量較大，但不用減速器，使整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量減輕，體積減小。并使傳動(dòng)簡(jiǎn)單、零件少，起動(dòng)性能和制動(dòng)性能好，對(duì)液壓油的污染敏感性小。殼轉(zhuǎn)的內(nèi)曲線徑向柱塞式低速大扭矩馬達(dá)，可以裝在卷筒內(nèi)部，由馬達(dá)殼體直接帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于布置。圖2.3 液壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(一)2.1.4 液壓式行星齒輪傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案液壓多速卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)有多種布置方案，如：1、液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器分別布置在卷筒的兩側(cè)，即對(duì)稱布置（圖2.3）。2、液壓馬達(dá)和制動(dòng)器分別布置在卷筒的兩側(cè)，行星減速器裝在卷筒內(nèi)部（圖2.4）。圖2.4 液壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(二) 圖2.5 液壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(三)3、液壓馬達(dá)、制動(dòng)器布置在卷筒同一側(cè)，行星減速器裝在卷筒內(nèi)（圖2.5）4、 液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器均裝入卷筒內(nèi)部（圖2.6）。 圖2.6 液壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(四) 二三方案屬于同一類型，由于行星減速器裝在卷筒內(nèi)，所以體積小，結(jié)構(gòu)較緊湊，但由于卷筒內(nèi)的空間位置受到限制，要求安裝精度高，零件加工工藝復(fù)雜，軸承的選擇較困難，維修不方便。它們的不同處是制動(dòng)器的安裝位置，方案二顯得對(duì)稱性好。 方案四顯然較方案二、方案三的外形尺寸更小，結(jié)構(gòu)更加緊湊。但是它除了有二、三方案中的問題外，還存在制動(dòng)器和液壓馬達(dá)的散熱性極差，檢修調(diào)試也很不方便。 圖2.7 液壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(五) 二、三、四方案均屬同軸式布置，即使液壓馬達(dá)和卷筒軸在同一中心線上，總成組裝時(shí)要保證規(guī)定的同心度。 5液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器都布置在卷筒的同一側(cè)（圖2.7）。這種布置形式，機(jī)構(gòu)的軸向尺寸較大，維修不太方便，同時(shí)也會(huì)給總體布置帶來一定困難。但它易于加工和裝配，總成分組性較好。2.2 本設(shè)計(jì)所采用的方案本設(shè)計(jì)給出的馬達(dá)的排量為520ml/r，工作壓力為16.5MP，因此選用低速大扭矩馬達(dá)，采用低速方案，不選用減速器。傳動(dòng)方案根據(jù)比較選用如（圖2.8）所示，多片盤式制動(dòng)器安裝在馬達(dá)上，聯(lián)軸器內(nèi)置于卷筒內(nèi)。此方案整體體積小，結(jié)構(gòu)較緊湊。圖2.8 本設(shè)計(jì)所采用的方案2.3 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案的設(shè)計(jì)除認(rèn)真考慮以上問題外，還要酌情處理好以下事宜。 1、分配機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比時(shí)，級(jí)差不宜過大，一般可采取從原動(dòng)機(jī)至卷筒逐級(jí)降低傳動(dòng)比的分配方法。 2、卷筒直徑盡量選取最小許用值，因?yàn)殡S著卷筒直徑的增加，扭矩和傳動(dòng)比也隨之增大，引起整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸膨脹。但在起升高度大的情況下，為了不使卷筒長(zhǎng)度過大，有時(shí)采用加大直徑的辦法來增加卷筒的容繩量。 3、對(duì)于具有多種替換工作裝置的機(jī)械，卷筒的構(gòu)造應(yīng)能提供快速換裝的措施，如制成剖分組合式卷筒等。4、滑輪組的倍率對(duì)機(jī)構(gòu)的影響較大。因此，滑輪組的倍率不宜取得過大。一般當(dāng)起升載荷時(shí)，滑輪組的倍率宜取2，時(shí)，倍率取36，載荷量更大時(shí)，倍率可取8以上。 5、卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器是確保工作安全可靠的關(guān)鍵部件。支持制動(dòng)器一般應(yīng)裝在扭矩最小的驅(qū)動(dòng)軸上，這樣可減少制動(dòng)器的尺寸。但是若采用制動(dòng)力矩大、體積小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的鉗盤式制動(dòng)器時(shí)，可將其裝在卷筒的側(cè)板上，以提高卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的可靠性。 對(duì)于起吊危險(xiǎn)物品的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置兩套制動(dòng)裝置。 第三章 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過程分析3.1 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的組成根據(jù)選用的低速方案分析卷揚(yáng)機(jī)由液壓馬達(dá)、長(zhǎng)閉多片盤式制動(dòng)器、離合器、卷筒、支承軸、平衡閥和機(jī)架等部件組成。3.2 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程分析3.2.1 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)是周期性作業(yè)。一個(gè)工作周期為：?jiǎn)?dòng)加速（0a）、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（ab）和制動(dòng)減速（bc）三個(gè)過程（圖2.1）。載荷由靜止?fàn)顟B(tài)被加速到穩(wěn)定工作速度（穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)）時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間稱為啟動(dòng)時(shí)間，從a到b經(jīng)歷的時(shí)間稱為工作時(shí)間，從b點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)減速到靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間成為制動(dòng)時(shí)間。起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間直接影響卷揚(yáng)機(jī)的工作過程，設(shè)計(jì)時(shí)可通過計(jì)算選取較為適合的時(shí)間。圖3.1 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程曲線3.2.2 載荷升降過程的動(dòng)力分析卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)帶載作變速運(yùn)動(dòng)（起動(dòng)或制動(dòng)）時(shí)，作用在機(jī)構(gòu)上的載荷除靜力外，還有作加速運(yùn)動(dòng)（或減速運(yùn)動(dòng)）質(zhì)量產(chǎn)生的動(dòng)載荷。1起升起動(dòng)過程 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)帶載提升時(shí)，載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)速度v的瞬時(shí)過程稱為起升起動(dòng)過程。此時(shí)，懸掛載荷的鋼絲繩拉力（圖3.2a）為： 式中 起升載荷； 由加速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力。 在起升起動(dòng)時(shí)，慣性力方向與起升載荷方向相同，使鋼絲繩拉力增加。圖3.2 重物升降過程的動(dòng)力分析（a）起升起動(dòng)；（b）起升制動(dòng)；（c）下降起動(dòng)；（d）下降制動(dòng) 2、起升制動(dòng)過程 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)由勻速運(yùn)動(dòng)制動(dòng)減速到靜止的過程稱為起升制動(dòng)過程。此時(shí)，懸掛重物的鋼絲繩拉力（圖3.2b）。由于減速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力的方向與起升載荷的方向相反，故使鋼絲繩拉力減小。 3、下降啟動(dòng)過程 將載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加速下降到勻速的過程稱為下降起動(dòng)過程（圖3.2c）。此時(shí)，慣性為的方向與載荷的方向相反，使鋼絲繩拉力減小，即4.下降制動(dòng)過程 卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)懸吊載荷以勻速下降時(shí)，將制動(dòng)器上閘，使載荷由勻速下降減速到靜止?fàn)顟B(tài)的過程稱為下降制動(dòng)過程（圖3.2d）。此時(shí)因慣性力的方向與起升載荷的方向一致，故使鋼絲繩拉力增加，即。 綜上分析可得如下結(jié)論：起升起動(dòng)和下降制動(dòng)是卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)最不利的兩個(gè)工作過程，起升起動(dòng)時(shí)原動(dòng)機(jī)要克服的阻力距是靜阻力矩與最大慣性阻力距之和。因此，原動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩必須滿足 下降制動(dòng)是制動(dòng)器最不利的工作過程，所以，卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)支持制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)滿足下面條件： 才能將運(yùn)動(dòng)的物品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)的停住。式中 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)載荷勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜阻力矩； 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)的最大慣性阻力矩。 顯然，上述兩種工作過程是決定卷揚(yáng)機(jī)原動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器性能以及對(duì)機(jī)構(gòu)的零部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。 第四章 卷揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用4.1 卷揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)4.1.1 卷揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類和特點(diǎn)卷筒是起升機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。常用卷筒組類型有齒輪連接盤式、周邊大齒輪式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。 齒輪連接盤式卷筒組為封閉式傳動(dòng)，分組性好，卷筒軸不承受扭矩，是目前橋式起重機(jī)卷筒組的典型結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是檢修時(shí)需沿軸向外移卷筒。 周邊大齒輪式卷筒組多用于傳動(dòng)速比大、轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合，一般為開式傳動(dòng)，卷筒軸只承受彎矩。 短軸式卷筒組采用分開的短軸代替整根卷筒長(zhǎng)軸。減速器側(cè)短軸采用鍵與過盈配合與卷筒法蘭盤剛性連接，減速器通過鋼球或圓柱銷與底架鉸接；支座側(cè)采用定軸式或轉(zhuǎn)軸式短軸，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)整安裝比較方便。 內(nèi)裝行星齒輪式卷筒組輸入軸與卷筒同軸線布置，行星減速器置于卷筒內(nèi)腔，結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕，但制造與裝配精度要求較高，維修不便，常用于結(jié)構(gòu)要求緊湊、工作級(jí)別為M5以下的機(jī)構(gòu)中。 根據(jù)鋼絲繩在卷筒上卷繞的層數(shù)分單層繞卷筒和多層繞卷筒。由于本設(shè)計(jì)的卷繞層數(shù)為三層，因此采用多層卷筒。根據(jù)鋼絲繩卷入卷筒的情況分單聯(lián)卷筒（一根鋼絲繩分支繞入卷筒）和雙卷筒（兩根鋼絲繩分支同時(shí)繞入卷筒）。單聯(lián)卷筒可以單層繞或多層繞，雙聯(lián)卷筒一般為單層繞。起升高度大時(shí)，為了減小雙聯(lián)卷筒長(zhǎng)度，有將兩個(gè)多層繞卷筒同軸布置，或平行布置外加同步裝置的實(shí)例。 多層卷筒可以減小卷筒長(zhǎng)度，使機(jī)構(gòu)緊湊，但鋼絲繩磨損加快，工作級(jí)別M5以上的機(jī)構(gòu)不宜使用。4.1.2 卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)卷揚(yáng)機(jī)工作狀況和起升載荷確定卷揚(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別，根據(jù)表查得汽車、輪胎、履帶、鐵路起重機(jī)，安裝及裝卸用吊鉤式，利用等級(jí)T5，載荷情況L2，工作級(jí)別M5。1 卷筒名義直徑D 式中卷筒直徑比，由表選取; 卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑）（mm）; 鋼絲繩直徑(mm); 根據(jù)卷揚(yáng)機(jī)工作級(jí)別M5選用=25，根據(jù)已知得=8mm,把數(shù)值代入式中得 =（25-1）*8=192mm根據(jù)所得的數(shù)據(jù)選卷筒名義直徑=200mm。 卷筒最小直徑的計(jì)算： Dmin=hd式中 Dmin按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪的最小直徑 mm: d鋼絲繩直徑 mm; h系數(shù)值； 根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為F Dmin=188=144 DDmin 所以卷筒直徑符合條件。2 卷筒長(zhǎng)度L確定由于采用多層卷繞卷筒L，由下式 式中多層卷繞鋼繩總長(zhǎng)度（mm）；根據(jù)已知卷筒容繩量為27m，所以=27m，把數(shù)據(jù)代入式中得 =195.52mm取多層卷繞卷筒長(zhǎng)度=200mm。 3、繩槽的選擇 單層卷繞卷筒表面通常切出導(dǎo)向螺旋槽，繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種形式，一般情況都采用標(biāo)準(zhǔn)槽。當(dāng)鋼絲繩有脫槽危險(xiǎn)時(shí)（例如起升機(jī)構(gòu)卷筒，鋼絲繩向上引出的卷筒）以及高速機(jī)構(gòu)中，采用深槽。 多層卷繞卷筒表面以往都推薦做成光面，為了減小鋼絲繩磨損。但實(shí)踐證明，帶螺旋槽的卷筒多層卷繞時(shí)，由于繩槽保證第一層鋼絲繩排列整齊，有利于以后各層鋼絲繩的整齊卷繞。光面卷筒極易使鋼絲繩多層卷繞時(shí)雜亂無序，由此導(dǎo)致的鋼絲繩磨損遠(yuǎn)大于有繩槽的卷筒。 帶繩槽單層繞雙聯(lián)卷筒，可以不設(shè)擋邊，因?yàn)殇摻z繩的兩頭固定在卷筒的兩端。多層繞卷筒兩端應(yīng)設(shè)擋邊，以防止鋼絲繩脫出筒外，檔邊高度應(yīng)比最外層鋼絲繩高出。 （1）繩槽半徑根據(jù)下式 取R=0.5d把數(shù)值代入得 R=0.58=4.4mm 繩槽節(jié)距P=d+（24）mm 取P=8+2=10mm 繩槽深度h=（0.250.4）d 取h=0.35d=0.358=2.8圖4.1繩槽的放大示意圖 （2）卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng) 式中=，卷筒計(jì)算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑（mm）； 1.5，為固定鋼絲繩的安全圈數(shù)。取2；把數(shù)據(jù)代入式中得 =167.8mm由此可取 =170mm。 （3）繩槽表面精度：2級(jí)值12.5。 4、卷筒壁厚 初步選定卷筒材料為鑄鐵卷筒，根據(jù)鑄鐵卷筒的計(jì)算式子： mm把數(shù)值代入式中有=0.02D+8=12mm故選用=12mm。 5、鋼絲繩允許偏角 鋼絲繩繞進(jìn)或繞出卷筒時(shí)，鋼絲繩偏離螺旋槽兩側(cè)的角度推薦不大于3.5。 對(duì)于光面卷筒和多層繞卷筒，鋼絲繩與垂直于卷筒軸的平面的偏角推薦不大于 2，以避免亂繩。 布置卷繞系統(tǒng)時(shí)，鋼絲繩繞進(jìn)或繞出滑輪槽的最大偏角推薦不大于5，以避免槽口損壞和鋼繩脫槽。 6、卷筒強(qiáng)度計(jì)算 卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大。當(dāng)時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過壓縮應(yīng)力的，只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)時(shí)，要考慮彎曲應(yīng)力。對(duì)尺寸較大，壁厚較薄的卷筒還需對(duì)筒壁進(jìn)行抗壓穩(wěn)定性驗(yàn)算。 由于所設(shè)計(jì)的卷筒直徑=200mm，=200mm， 。所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可。 卷筒筒壁的最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面壓應(yīng)力按下式計(jì)算： 式中卷筒壁壓應(yīng)力（MPa）；鋼絲繩最大靜拉力（N）；應(yīng)力減小系數(shù)，在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)生徑向彈性變形，使繩圈緊度降低，鋼絲繩拉力減小，一般??；多層卷繞系數(shù)。多層卷繞時(shí)，卷筒外層繩圈的箍緊力壓縮下層鋼絲繩，使各層繩圈的緊度降低，鋼絲繩拉力減小，筒壁壓應(yīng)力不與卷繞層數(shù)成正比按表取值；許用壓應(yīng)力，對(duì)鑄鐵，為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限，對(duì)鋼，為鋼的屈服極限。取，按表取，根據(jù)已知卷筒底層拉力1100kgf，可算得，把各數(shù)代入式中： =121.36MP根據(jù)所計(jì)算的結(jié)果查得卷筒的材料為球墨鑄鐵，其抗壓強(qiáng)度極限，=121.36MP驗(yàn)證發(fā)熱量合格。圖6.1 盤式制動(dòng)器制動(dòng)盤受力圖6.2.5 全盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)公式： 軸向推力 摩擦盤有效面直徑當(dāng)時(shí)，可取式中計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ；、摩擦面的外、內(nèi)半徑cm 全盤式??；軸向推力；摩擦副數(shù)目；摩擦系數(shù)。根據(jù)前面的計(jì)算=84mm，=56mm，所以取=7.47cm把數(shù)值代入前式得：=8.5KN根據(jù)所計(jì)算的軸向推力來取制動(dòng)所用的電磁鐵和彈簧。第七章 離合器的設(shè)計(jì)與選用7.1 離合器的功用、特點(diǎn)與分類離合器是一種通過各種操縱方式，實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)部分在同軸線上傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力時(shí)具有接合或分離功能的裝置。離合器有各種不同的用途，根據(jù)原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間或機(jī)械中各部件之間的工作要求，離合器可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)起動(dòng)或停止，以及改變傳動(dòng)件的工作狀態(tài)，達(dá)到改變傳動(dòng)比，如傳動(dòng)件之間相對(duì)同步或超越運(yùn)動(dòng)。此外，離合器還可以作為起動(dòng)或過載時(shí)控制傳遞轉(zhuǎn)矩大小的安全保護(hù)裝置等。按離合器接合元件傳動(dòng)的工作原理，可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器，按實(shí)現(xiàn)離、合動(dòng)作的過程可分為操縱式和自控式，按離合器的操縱方式，則可分為機(jī)械式、氣壓式、液壓式和電磁式等，按結(jié)構(gòu)還可分為多種不同的形式。1 對(duì)離合器的基本要求（1） 離、合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。（2） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高。（3） 接合元件耐磨性高，使用壽命長(zhǎng)，散熱條件好。（4） 操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。2 影響離合器選擇的因素a 原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能b 離合器的受載特性c 接合元件的性質(zhì)d 操縱方式e 環(huán)境條件3 離合器的選擇和工作性能參數(shù)a 離合器的型式b 離合器的工作容量c 摩擦功和溫升d 接合元件的使用壽命e 離合器的轉(zhuǎn)速和影響性按要求，本設(shè)計(jì)采用機(jī)械操縱式多片圓盤摩擦離合器，屬摩擦式離合器。7.2 圓盤離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算7.2.1 離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 對(duì)于摩擦式離合器式中離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； 離合器的理論轉(zhuǎn)矩，對(duì)于摩擦式離合器可取運(yùn)轉(zhuǎn)中最大工作轉(zhuǎn)矩或接合過程中工作轉(zhuǎn)矩與慣性轉(zhuǎn)矩之和； 工作情況系數(shù)，其值與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的類型、離合器的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。通常對(duì)干式摩擦式離合器，可取較大的值，對(duì)濕式摩擦式離合器，可取較小的值； 離合器接合頻率系數(shù)； 滑動(dòng)速度系數(shù)。根據(jù)以前求得=1004.85，按表取，=1，=1.35，把數(shù)值代入式中得：=930.4127.2.2 圓盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系圖7.1 圓盤摩擦片尺寸圖摩擦片內(nèi)徑套裝式 干式 濕式 式中為軸的直徑（mm）。由已知得=60mm，代入式中得=110mm摩擦面外徑把數(shù)據(jù)代入式中得=220mm摩擦片數(shù)目 式中摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù)，對(duì)于每小時(shí)接合次數(shù)小于50次的干式和濕式離合器取，對(duì)于每小時(shí)接合次數(shù)超過50次的濕式離合器，按表查。 摩擦系數(shù)；摩擦面的壓力 ；按表取0.91，按表查得=0.2，=，把以前計(jì)算的各值代入式中得：=5.45取z=6。7.2.3 摩擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩離合器摩擦面上的摩擦轉(zhuǎn)矩對(duì)（圖7.2）所示的摩擦盤為 式中A摩擦器的總摩擦面積 ；摩擦面數(shù)；、摩擦盤工作面的內(nèi)、外半徑 mm；當(dāng)量摩擦半徑 mm 圖7.2 摩擦盤尺寸關(guān)系根據(jù)前面計(jì)算=92mm，=136mm，=15，把數(shù)值代入式中得：=82.5mm按表查得=0.2，=，把取的數(shù)據(jù)和計(jì)算的數(shù)據(jù)代入式中得：離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩通過計(jì)算得，由上式計(jì)算