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0 中文 3620 字 電力絞車的控制 對于電動機的控制 我們所知道的最好的方式就是使用由許多點動式按鈕組成的簡 單的手工操作臺 而這種操作臺在某些應用方面可能仍然是個不錯的選擇 如一些令人 頭痛的復雜的控制也可以用 這篇文章講述了 在你設計 組建或是購買絞車控制器之 前 你必須對電動機的基本電氣設備和你將需要尋址的用戶接口命令進行編址 首先 手動控制臺應該是手動控制型的 因此 如果你把你的手指移開按鈕 絞車就 會停車 另外 每個控制工作站都需要配備緊急制動閘 緊急制動閘可以切斷絞車的所 有電源 而不僅僅是控制電路的 仔細想想看 如果絞車在該停車時 它卻沒有停下來 你就確實需要一種故障保障的方法去切斷線路的電源 在控制工作臺上設置一個關鍵操 作開關 也是一個非常好的主意 特別是在通向工作站的線路不能控制時 就可以用那 個開關來控制 在設計控制臺時 即使是最簡單的手工控制臺 也要考慮設置由專門人員操作的安 全操作按鍵 控制定速電動機 對于一臺定速絞車的實際控制設備是一臺三相起動器 電動機的轉向被反向 是通 過簡單的開關控制相序從 A B C 變換到 C B A 這些動作被完成 是通過兩個三磁極式電 流接觸器 而且它們是互鎖的 所以 它們不可能被同時關閉 NEC 公司要求同時擁有過 載和短路保護裝置 為了保護電動機免受由于機械過載引起的過熱的影響 在起動器內 要安裝熱量過載延遲裝置 當熱量過載延遲裝置過熱時 它所擁有的雙金屬長條斷開電 動機的電源 除此外 還可以選擇一臺電熱調節(jié)器可以用纏繞的方式安裝在電動機上 它可以用于監(jiān)控電動機的溫度變化 對于短路保護 我們一般是通過電動機常用的熔斷 器來實現(xiàn)的 一臺獨立的線性電流接觸器 被配置的電流接觸器應該超過主回路的電流接觸器 從而達到冗余的目的 這臺電流接觸器是由安全電路來控制的 如 緊急制動和越程極 限 我們可以使用限位開關來實現(xiàn)上述的操作 當你到達正常的行程極限位置末端時 絞車就會停車 并且你只能夠向相反的方向移動絞車 即遠離極限位置的方向 這里也 需要一個越程限制以防萬一 由于電氣的或者機械的問題 而使絞車的運行超過正常的 極限位 如果你碰到越程限制器 線形電流接觸器就會打開 因此 絞車將無法被驅動 超過這個極限位置 如果上述情況發(fā)生 就需要請專業(yè)的技術人員來檢查導致碰到越程 限制器的具體原因 然后 你就能夠用起動器內部的彈力恢復撥動開關來處理越程的問 題 而不是使用跳閘器或是手工切斷電流接觸器 變速的必要條件 當然 簡單的定速起動器被變速驅動器所取代 這就使事情開始變得有趣起來了 至少 你需要在控制操作臺上增加一個速度表盤 操縱桿是一個較好的操作接口 由于 它使你對部件的移動有一個更直觀的控制 不幸的是 你不能僅僅從你的本地控制臺去發(fā)命令控制老式的變速驅動器 此外 1 你不能希望它在初始階段 就能安全而可靠的提升與下放設備 大多數(shù)的變速驅動器不 能實現(xiàn)上述的要求 因為它們并不是設計用來做提升工作的 驅動器需要設置成在制動 器松開之前 就能夠在電動機上產生扭矩 并且 當停車時 即在扭矩撤銷之前 制動 器將先動作 許多年來 直流電動機和驅動器提供了一些普遍的解決方案 如它們在各種速度時 都具有良好的力矩特性 對于大多數(shù)的絞車所需求的大型直流電動機是很貴的 那要比 同類型的交流電動機貴得多 雖然 早期的交流驅動器不是非常有用 如它們有一個非 常有限速度適用范圍 而且僅產生低速小扭矩 如今 隨著直流驅動器的發(fā)展 低成本 而且大量可用的交流電動機的出現(xiàn) 導致了一場交流驅動的革命 變速交流驅動器有兩個系列 變頻轉換器已經(jīng)家喻戶曉 而且的確很容易使用 這 些驅動器將交流轉換成直流 然后 再把它轉換回交流 轉換后的交流已經(jīng)是不同頻率 的 如果驅動器產生 30Hz 的交流 一臺正常的 60Hz 的電動機將以一半的速度運行 從 理論上說 這非常好 但是 在實際中 這將會有很多的問題 首先 一臺典型的 60Hz 的電動機在線性頻率低于 2Hz 或是 3Hz 的區(qū)域會出現(xiàn)誤差 并且 開始嵌齒 即急推 猛 拉 或是停車 這將限制你的速度范圍低于 20 1 幾乎不適應于運行階段的細微調節(jié) 其次 許多低成本的轉換器也不能夠在低速時提供額定扭矩 使用這些驅動器 將導致 急速移動 或是對于提升部件完全的失效 準確地說 當你試圖去平穩(wěn)的提升一臺科學 儀器時 你不愿看到這樣的情況 一些新型的變極器是閉環(huán)系統(tǒng) 從電動機獲得反饋 提 供更加準確的速度控制 并且使電動機將會工作的相當好 交流驅動器的另一個系列是流量矢量型驅動器 這些元器件要求在電動機的主軸上 安裝編碼器 使用這些編碼器會使驅動器可以準確地監(jiān)控電機電樞的旋轉 處理器測定 了準確的磁性流量的矢量值 這些值要求使電樞在給定的速度下旋轉 這些驅動器允許 有無窮大的速度 因此 你實際能夠在零速度時就產生額定扭矩 這些驅動器所提供的 準確的速度和位置的控制 使這些驅動器在高性能應用方面受到歡迎 基于 PLC 的控制器提供有系統(tǒng)狀態(tài)和控制選項 這個屏幕展示給操作者全面的訪問 卡內基霍爾德的九層電梯提升的控制面板 基于 PLC 的系統(tǒng) 一臺 PLC 的全稱是可編程序邏輯控制器 首先 PLC 的控制器發(fā)展到取代了基于五六 十年代的工業(yè)控制系統(tǒng)的繼電器 它們工作在室內的惡劣的工業(yè)環(huán)境中 這些是模塊化 的系統(tǒng) 它們具有大量的各種各樣的 I O 模塊 這些模塊化的系統(tǒng)可以很容易的實現(xiàn)把 半自定義的硬件配置組裝起來 而這樣得到的配置的價錢也很合理 這些模塊包括 位 置控制模塊 計數(shù)器 A D 和 D A 轉換器 以及各種實體狀態(tài)或是物理接觸閉式輸出模塊 大量不同類型的 I O 元器件和 PLC 的模塊屬性使得它成為一條有效的途徑去組裝自定義 和半自定義的控制系統(tǒng) 對于 PLC 系統(tǒng)的最大的不足就是缺少真實的大量的顯示功能 從而告訴你 PLC 正在 做什么和幫助你對 PLC 進行編程 第一臺被用于大型娛樂場所的專業(yè)的 PLC 系統(tǒng)之一 是在拉斯維加斯的原米高梅電 影制片公司 現(xiàn)在的貝利公司 的搭車和四輪馬車系統(tǒng)上 許多的制造商提供了標準的基 于 PLC 的系統(tǒng)和半自動化聲學的標志的主機 設定命令行解釋器的位置 以及提升控制 系統(tǒng)也是可用的 使用標準的模塊去組構用戶自定義系統(tǒng)的能力是基于 PLC 的控制器的 2 最大的優(yōu)勢 高端控制器 對于復雜的傳動裝置 控制器開始變得復雜 超過了速度 時間以及位置控制 它 們包括寫出復雜的指令 記錄輪廓線的移動 以及處理可以立即運行的多點指令的能力 許多大型的歌劇院正向著點提升系統(tǒng)的方向發(fā)展 在那里為每一條提升繩索配置有 一臺獨立的絞車 那些繩索等同于每條電路的調光器 當多臺絞車被用來提升單個的部 分時 這些絞車必須完全的同步 或是載荷能夠轉移 如此會導致一臺單獨的絞車變得 有過載的危險 控制系統(tǒng)必須能夠使被選的絞車保持同步 或是在一臺絞車不能夠保持 與其他絞車同步時 能提供高速的同等的停車能力 對于一臺典型的高速達 240 英尺 分 鐘和一臺要保持絞車的彼此間的速度誤差在 1 8 分之內的設備 你只有少于三微秒的時 間去確認問題 并嘗試糾正錯誤的絞車速度 在確定你失敗后 你起動組中所有絞車的 停車 這將需要大量計算 快速 I O 接口 以及好用的寫入軟件 對于大型的繩索控制系統(tǒng)有兩種非常不同的解決方法 首先是 使用單獨的控制臺 對于一般的問題而言 這樣的控制臺應該安裝在適合于操作者視角的位置 然而 這不 僅不能夠從一個角度到另一個角度觀察 而且還不可以從一條指令到另一條指令的控制 這些困難已經(jīng)被部分解決 通過使用安裝在不同位置的視頻攝像機 而且這些攝象機連 接于三維屏幕圖形 這些圖形使得操作者可以從任意的視角去觀察在三個坐標方向上的 預期的繩索運動 這些可以使得操作者 從一個適合他在實際的操作臺處的視角 或是 實際的閉環(huán)電路照相機的視角 來觀察在屏幕上的繩索的運動 對于有內部關聯(lián)的部件 的復雜的移動 上述的觀察使得實現(xiàn)控制和查出故障原因變得更加簡單 另一個解決的方案就是分布式系統(tǒng) 這個系統(tǒng)使用了多個輕便的控制臺 這將允許 不同的操作者以同樣的方式控制傳動裝置的不同方面 我們已經(jīng)改進了手動控制裝置 一個生動的例子 就是在倫敦中部一個蔬菜花卉市場的皇家歌劇院使用了上述的方案 在那里用十個控制臺控制著 240 臺電動機 每個控制臺有五個錄音重放裝置 并且已經(jīng) 被開啟 以便于每臺電動機被指派給一個單獨的控制臺 一位操作者和一個控制臺就能 夠控制所有的裝置 但是 常常是一個控制臺可能是運行臺幕的提升 另一個控制臺是 控制臺上的傳動裝置 以及第三個控制臺被用來在后臺將必要的背景畫面放下 刃口式輕便的控制臺允許多位操作者從最優(yōu)點出發(fā)來控制機器的運動 并且提供三 維圖象的顯示 結論 有巨大變化的繩索控制系統(tǒng) 已經(jīng)從按鈕式的工作站發(fā)展到復雜的多用戶的計算機 化的控制系統(tǒng) 當要購買繩索控制系統(tǒng)時 你總是可以找到滿足你需要的 控制系統(tǒng)最 重要的性能是安全性和可靠性 這些是有真實價值的性能 而且你會期望能以一個合適 的價格買到這樣的安全性 與某個確定的產品制造商共事 他會使你知道如何進行安裝 而且 他將會讓你和用戶接觸 那些用戶有著與類似的要求 71 I 摘 要 液壓絞車即液壓驅動的絞車 由原動機帶動液壓泵 將工作油液輸入執(zhí)行 構件 液壓缸或液壓馬達 使機構動作 通過控制輸入執(zhí)行構件的液體流量實 現(xiàn)調速 本文主要針對 5 噸液壓絞車進行設計 首先 通過對液壓絞車的現(xiàn)況及類 型原理進行了分析并提出了總體結構方案和傳動方案 接著 對傳動裝置及卷 筒的主要零件進行了詳細設計并校核其強度 最后應用 AutoCAD 軟件繪制了 液壓絞車裝配圖和主要零件圖 關鍵字 液壓 絞車 減速器 卷筒 II Abstract The hydraulic driven winch hydraulic winch motivated by the original hydraulic pump the working oil input components hydraulic cylinder or hydraulic motor to achieve speed control mechanism through the input of executive component in the liquid flow This paper mainly aims at the design of 5 tons hydraulic winch First of all through the analysis of the current status and types of hydraulic winch the overall structure scheme and transmission scheme is put forward Then the main parts of the transmission device and the main parts are designed and checked Finally AutoCAD software is used to draw the assembly drawing and the main parts Key words Hydraulic Winch Reducer Drum III 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1 1 絞車簡介 1 1 2 液壓絞車的特點 1 1 3 液壓絞車的工作原理和用途 1 1 4 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 2 第二章 總體設計與計算 4 2 1 設計要求 4 2 2 方案設計 4 2 2 1 原理分析 4 2 2 2 總體布置方案 4 2 2 3 傳動方案選擇 5 2 2 4 液壓傳動原理圖 5 第三章 主要參數(shù)的確定 7 3 1 卷筒直徑的確定 7 3 2 電動機的選擇 9 3 3 液壓馬達的選用與驗算 9 3 3 1 液壓馬達的分類及特點 9 3 3 2 馬達的驗算 10 第四章 卷筒設計與校核 13 4 1 卷筒的分類和特點 13 4 2 卷筒設計計算 13 4 2 1 卷筒長度 L 確定 13 4 2 2 繩槽的選擇 14 4 2 3 卷筒壁厚 15 4 2 4 鋼絲繩允許偏角 15 4 3 卷筒強度計算 15 第五章 傳動裝置的設計 17 5 1 確定傳動比 17 5 2 齒輪齒數(shù)的確定 17 5 3 選定齒輪的精度等級和材料 18 5 4 齒輪模數(shù)的確定 18 IV 5 5 齒輪基本參數(shù)的確定 20 5 5 1 尺寸基本參數(shù)的選定與計算 20 5 5 2 齒輪公法線長度的確定 22 5 6 內部結構的選定與設計 22 5 6 1 轉臂軸承的選定 22 5 6 2 銷孔數(shù)目 尺寸的確定 23 5 6 3 銷軸套 銷軸的確定 24 5 6 4 偏心套基本尺寸的確定 24 5 7 軸的設計 25 5 7 1 輸入軸的設計 25 5 7 1 輸出軸 固定軸 的設計 28 總 結 30 參考文獻 31 致 謝 32 1 第一章 緒論 1 1絞車簡介 在起重機械中 用以提升或下降貨物的機構稱為起升機構 一般采用卷揚 式 而這樣的機器叫做絞車又叫絞車 絞車起升機構通常由控制裝置 鋼絲繩卷繞裝置 接收系統(tǒng)的保護和安全 裝置等 驅動裝置包括電機 離合器和制動器 減速器 滾筒等部件組成 鋼 絲繩纏繞系統(tǒng)包括鋼絲繩 卷筒 定滑輪和動滑輪 接收裝置有鉤環(huán) 抓斗 電磁吸盤 吊具吊梁在各種不同的形狀 安全保護裝置有超負載限制器 起升 高度限位器 下降深度節(jié)流器的實際需求的基礎上 超速保護開關等 絞車的驅動方式有三種 分別為內燃機驅動 電動機驅動和液壓驅動 內燃機驅動的起升機構 他的力量 從內燃機的機械傳動裝置傳輸與集中 包括起升機構 包括所有的工作機構 該盤的方法的優(yōu)點是能源獨立 移動靈 活 適合流動作業(yè) 為確保每個機構的獨立運動的笨重的機器 復雜的傳輸系 統(tǒng) 由于內燃機不逆轉 不從負載的傳輸鏈路的實現(xiàn) 依賴于啟動和換向離合 器的操縱 這一速度的驅動模式的困難 消除麻煩 屬于的類型 目前 只有 少數(shù)的本地應用 電機驅動是絞車的主要驅動模式 直流電機的起升機構的工作要求的力學 性能 調速性能好 但是很難得到的直流電源 在大型絞車 常采用直流發(fā)電 機直流傳動內燃機和實現(xiàn) 交流電動機驅動 可直接從電網(wǎng)的電力操作簡單 維修方便 重量輕 單位 工作可靠 廣泛用于電動葫蘆 液壓驅動絞車 由原動機帶動液壓泵工作 將執(zhí)行石油輸入部件 液壓缸 或液壓馬達 的成員做的作用機制實現(xiàn)通過輸入 實現(xiàn)流體的流動速度的控制 液壓傳動 傳動比大的優(yōu)點 可以實現(xiàn)大規(guī)模的無級調速 結構緊湊 運行平 穩(wěn) 操作方便 過載性能好 缺點是液壓傳動元件的制造精度要求高 易泄漏 的液體 目前 在液壓傳動絞車在建筑中得到越來越廣泛的應用 1 2液壓絞車的特點 絞車液壓傳動元件 降低生產的電火花 使用鼠籠式電機 電器控制簡單 容易做的暴動的類型 因此 通過解決煤礦井下絞車液壓絞車的整個暴亂的問 題的有效途徑 由于管道的輸送壓力油的液壓元件 所以不同的機械裝置容易 安裝的每個元素的布局 可以放在任何地方 所以容易液壓絞車的遠程管理 1 3液壓絞車的工作原理和用途 2 液壓絞車是利用電機 1 帶動液壓泵 2 然后液壓泵帶動變量液壓馬達 3 液 壓馬達將動力通過減速裝置 4 帶動滾筒 5 轉動 絞車的正反轉和高低轉速改變 依靠馬達自身調節(jié)完成 原理圖 1 1 1 電動機 2 主油泵 3 液壓馬達 4 減速箱 5 絞車滾筒 圖 1 1 絞車工作原理圖 液壓絞車用途 主要用于井下綜合作業(yè)包括采工作面液壓支架以及其它井 下設備的安裝和拆除 1 4國內外發(fā)展現(xiàn)狀 在 20 世紀末 日本 美國和開始應用液壓 機械傳動絞車 它的優(yōu)點高速 小轉矩液壓馬達制造容易 穩(wěn)定的質量和壽命 傳動效率高 噪音低 體積小 等特點 介紹了生產三池西日本三井公司的德國和法國的馬菲爾蓋特拉齊克公 司慷慨的高速液壓 液壓絞車的設計的簡式量的直徑 通過高速液壓傳動滾筒 與行星減速器 經(jīng)營決策改變變量泵的斜盤的角度實現(xiàn)無級調速 2005 年國內直徑最大的液壓絞車在河南省洛陽中信重機公司的液壓絞車的 調試成功 并成功地引導內蒙古大雁煤業(yè)公司 由于國外的技術水平高的電氣 機械化程度高 地下工程巷道和相機通常更方便 設備安裝中的應用 以前開 始鼓勵電動絞車 主要傷口的外部電子調速電機轉子 他發(fā)燒嚴重的缺陷 占 地面積大 成本高 復雜的電子控制系統(tǒng) 調整 壞的 隨著液壓技術的不斷 發(fā)展 和軸向柱塞徑向柱塞液壓系列產品的推出 并逐漸井下液壓絞車的提升 設備和發(fā)展 液壓絞車結構緊湊 價格便宜 方便開始穩(wěn)定 速度 過載等 特別是采用鼠籠式電機 拖動來簡單的實現(xiàn)電氣系統(tǒng) 防爆的要求 國外的液 壓絞車 根據(jù)結構形式可分為兩類 一類是以較低的速度和轉矩直接拖動柱塞 式液壓絞車滾筒式全液壓活塞式液壓馬達 另一種是利用高速小扭矩通過減速 齒輪然后拖動的鼓絞車液壓 機械傳動式 日本三井三池生產的第一臺液壓絞車 后來反復設計和生產等不同的變化 有幾種模式 和防暴液壓絞車 手動和半自動兩種工作 電動液壓控制方式和 控制方式 液壓控制方式的比較 可以任意選擇所需要的速度可任意調節(jié) 操 作簡單 容易干擾的加減速度結構復雜 維修 電器控制系統(tǒng) 麻煩 3 蘇聯(lián) 波蘭 德國和其他國家的發(fā)展和安全使用作為傾斜煤層采煤機液壓 絞車的防滑 同步和牽引設備 這些國家也泛礦石通過液壓無極繩絞車牽引車 廂和單軌地下交通 日本三井三池生產發(fā)達的小型液壓絞車主要用作功率系列 煤礦井下輔助運輸?shù)?有 和第三 他利用高速軸向柱塞液壓馬達通過安裝在 滾筒內部的行星齒輪變速箱的拖曳絞車的運行 因此 結構緊湊 體積小 5 我國煤礦井下防暴液壓絞車的研制和應用比歐美 日本大約晚 年 在煤10 與沼氣突出礦井 必須使用防暴型電氣設備 煤炭科學研究院從湖南省和湖南 省煤礦機械廠共同研制的專業(yè)型液壓絞車的騷亂暴動和騷亂型液壓絞車 絞車 和開發(fā)的類型 國內其他廠家的制備工作也進行了淮南煤機廠開發(fā)了液壓絞車 他利用行星齒輪通過高速液壓傳動輥 洛陽礦山機械研究所研制的高速電機驅 動 利用液壓馬達驅動減速機 4 第二章 總體設計與計算 2 1設計要求 設計一 5 噸液壓絞車 設計參數(shù)要求如下 1 單繩拉力 5 噸 2 鋼絲繩直徑 18mm 3 容繩量 50m 4 繩速 10m min 2 2方案設計 2 2 1原理分析 液壓絞車是利用電機 1 帶動液壓泵 2 然后液壓泵帶動變量液壓馬達 3 液 壓馬達將動力通過減速裝置 4 帶動滾筒 5 轉動 絞車的正反轉和高低轉速改變 依靠馬達自身調節(jié)完成 原理圖 2 1 1 電動機 2 主油泵 3 液壓馬達 4 減速箱 5 絞車滾筒 圖 2 1 液壓絞車原理圖 2 2 2總體布置方案 液壓馬達 制動器和行星減速器都布置在卷筒的同一側 圖 2 2 這種布 置形式 易于加工和裝配 總成分組性較好 5 圖 2 2 液壓絞車構總體布置方案 2 2 3傳動方案選擇 減速裝置采用漸開線少齒差行星齒輪減速裝置 傳動的原理 少齒差行星 傳動原理如圖 3 所示 當帶曲柄的輸入軸旋轉時 空套在曲柄上的行星輪 Z1 反向旋轉 Z2 Z1 Z1 轉 然后通過輸出軸輸出 其速比是 I Z1 Z2 Z1 負號代表旋轉反向相反 圖 2 3 傳動原理簡圖 2 2 4液壓傳動原理圖 系統(tǒng)的工作原理及其特點簡要說明如下 見圖 2 4 馬達 9 的排量變化通過電磁換向閥 5 實現(xiàn) 控制液壓油也由液壓馬達 9 自 身提供 為了防止下放時因超越負載作用而失速 在馬達回油路上設置了外控 式平衡閥 4 另外 在回油路上安裝了回油過濾器 7 及冷卻器 8 電磁換向閥 9 的中位機能為 K 型 所以 液壓泵可以中位低壓卸荷 利于節(jié)能 表 2 1 絞車液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序 電磁鐵工 況 1YA 2YA 3YA 滿載卷揚上升 空包下放 停止 6 圖 2 4 液壓傳動原理圖 1 離合器 2 液壓馬達 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 10 油箱 7 第三章 主要參數(shù)的確定 3 1卷筒直徑的確定 1 卷筒直徑 計算 方法一 0D 卷筒容繩寬度 一般可以由下式確定 tB 取03t 0t 預設卷筒鋼絲繩纏繞層數(shù)為 4 層 則 卷筒容繩量 L 卷筒繩容量是指鋼絲繩在卷筒上順序緊密排布是 達到規(guī)定的纏繞層數(shù)所 能容納的鋼絲繩工作長度的最大值 卷筒容繩量按下式計算 第 i 層鋼絲繩繩 芯直徑 為 iDdii 12 0 式中 卷筒直徑 鋼絲繩直徑d 卷筒容繩量 L 為 diDdBdBtit 12 1104141 聯(lián)立上述各式得 306 L 已知 mL50 d18 求得 24 D 表 3 1 卷筒直徑 D 系列 摘自 JB T9006 1 1999 100 125 160 200 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1320 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 按照表 3 1 卷筒直徑 D 系列 取卷筒直徑 250 2 卷筒直徑 計算 方法二 0 8 hdD 0 式中 與機構工作級別相關的系數(shù) 鋼絲繩直徑 表 3 2 機構利用等級 摘自 GB T3811 1983 機構利用 等級 總設計 壽命 說明 機構利 用等級 總設計 壽命 說明 T0 200 T5 6300 經(jīng)常中等使用 T1 400 T6 12500 不經(jīng)常繁忙地使用 T2 800 T7 25000 T3 1600 不經(jīng)常使 用 T8 50000 T4 3200 經(jīng)常使用 T9 100000 繁忙地使用 表 3 3 機構載荷狀態(tài) 摘自 GB T3811 1983 載荷狀態(tài) 說明 L1 輕 機構經(jīng)常承受輕載荷 偶爾承受最大的載荷 L2 中 機構經(jīng)常承受中等載荷 較少承受最大的載荷 L3 重 機構經(jīng)常承受較重的載荷 也常承受最大的載荷 L4 特重 經(jīng)常承受最大的載荷 表 3 4 機構工作級別 摘自 GB T3811 1983 機構利用等級載荷狀 態(tài) T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 L1 輕 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L2 中 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L3 重 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L4 特重 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 表 3 5 系數(shù) h 值 摘自 GB T3811 1983 機構工作級別 系數(shù) h 值 機構工作級別 系數(shù) h 值 M1 M3 14 M6 20 M4 16 M7 22 4 M5 18 M8 25 根據(jù)本卷筒工作工況要求 參照上述表 3 2 3 5 可選定工作級別為 M4 則16 h 故 mhdD21860 按照表 3 1 卷筒直徑 D 系列 取卷筒直徑 故本次設計的提升裝280 D 9 置采用 JB T9006 1 1999 中標準鑄造卷筒 且取卷筒直徑 280 D 3 2電動機的選擇 正確的選擇電機容量的原則 能滿足要求的機械負荷的發(fā)動機 發(fā)動機功 率的最經(jīng)濟 最明智的決定 建筑機械的線圈屬于不連續(xù)工作 而啟動 制動頻繁的性質 因此選擇電 機應適應他們的工作 鼓芯采用三棟建筑為交流異步電動機 該卷筒輸出功率 KWFvP17 860 9153 F 額定拉力 F 5000KG V 提升速度 V 10m min 卷筒整機傳動效率 可設定效率 0 85 則輸入功率 KP6 985 0170 根據(jù)該卷筒的工作特點可選 Y 系列異步電動機 據(jù)化學工業(yè)出版社 機械設計手冊 第四版可選電動機 Y160M 4 其技術參數(shù)如表 3 6 表 3 6 技術參數(shù) 型號 功率 kw 轉速 r min 重量 kg Y1160L 4 11 1460 123 3 3液壓馬達的選用與驗算 3 3 1液壓馬達的分類及特點 液壓起重機液壓分為一般的高速和低速液壓馬達 高速液壓馬達的基本特 征是速度和轉矩負載低 體積小 結構緊湊 重量輕 但在機構中的減速器和 支持利用相應的傳輸速度和功率低的工作機制 以滿足相同的特點和要求 其 他類似的液壓泵 有 M 擺線齒輪的藥物應用的軸向柱塞馬達 馬達 液壓扭矩 在低轉速大負荷 低速度 穩(wěn)定好 可直接或只有減速齒輪傳動的尺寸和重量 但更多的 內曲線徑向柱塞軸向柱塞馬達和球或球塞馬達是更常見的類型 液壓泵的使用和不困難 反過來 他的效率更高 更積極的運行速度范圍 內 可以在相反的 能承受長期的影響 經(jīng)常 有時也承受較大的徑向載荷 因此 應根據(jù)液壓負載轉矩 速度 布局和工作條件的選擇 如液壓式結構 規(guī)范和連接類型 根據(jù)已知液壓馬達的工作壓力為 16 5MP 總排量 520ml r 初選液壓馬達 10 的型號為 JMQ 23 型低速大扭矩葉片馬達 參數(shù)見 表 3 7 型號 排量 ml r 壓力 Mp 轉速 r min 效率 轉矩 N m 額定 最高 額定 最高 容積效率 總效率JMQ 23 604 16 20 75 400 0 95 0 85 1440 表 3 7 YM630 型葉片馬達參數(shù) 3 3 2馬達的驗算 滿載起升時液壓馬達的輸出功率 mP kw 210Qv 式中 起升載荷動載系數(shù) 因液壓馬達不具有電動機的過載能力而馬2 達 工作壓力又受系統(tǒng)壓力限制 一般取 1 15 1 3 2 額定起升載荷 N Q 物品起升速度 m s v 機械總效率 初步計算時 取 0 8 0 85 額定起升載荷 根據(jù)下式計算 QSm 式中 鋼絲繩自由端拉力 N S 滑輪組倍率 m 根據(jù)已知 10787 7N 一般當起升載荷 時 滑輪組倍率宜取50QPkN 2 時 倍率取 3 6 載荷量更大時 倍率可取 8 以上 因此 50QPk 把數(shù)值代入到式子中得 21575 4N1078 2 物品提升速度按下式計算 0 5m s v 11 根據(jù)需要選取 1 3 機械總效率取 0 85 卷筒機械效率 0 97 2 2 m 0 5m s 21575 4N 把數(shù)據(jù)代入式中得 1v Q 17 009kw 3257 40098mP 滿載起升時液壓馬達輸出扭矩 mT 2 1 QDzdNmi 式中 減速器傳動比 i 鋼繩在卷筒上的卷繞層數(shù) z 其余符號同以前式子 由于已知為大排量馬達 選用低速方案 因此不采用減速器 所以 1 i 又由已知卷筒鋼絲繩卷繞三層 故 3 z 把所有數(shù)值代入式子中得 1004 845 1 3257 4 0 231 0 8 95mT Nm 所選用的馬達的額定轉矩為 1440 因為 所以選用的馬達T T 轉矩符合要求 計算液壓馬達的轉速 和輸入油量mnmQ 根據(jù) 60 1 ivDzd 式中各符號同以前的式子 把數(shù)值代入式中得 176 43 r min 6021 5 8 mn 計算馬達的輸入油量用下式 mvqQ 式中 液壓馬達的排量 ml r 液壓馬達容積效率 mv 12 馬達的排量根據(jù)已知得 520 ml r 根據(jù)下式計算 mqmv v 式中 液壓馬達總效率 m 液壓馬達機械效率 根據(jù)表查得 取 0 85 取 0 9 mm 把數(shù)代入式中得 0 95 0 859v 把所計算的數(shù)據(jù)代入式中得 3 r 選用的液壓馬達轉速范圍為 r min 由于計算得 216r min 所以75 40mn 馬達的轉速符合要求 13 第四章 卷筒設計與校核 4 1卷筒的分類和特點 卷筒起升機構的鋼絲繩纏繞的成分 有一組常用鼓型齒輪連接盤 短軸周 圍的大齒輪式 內置式和行星齒輪式 齒輪連接組的磁盤鼓包 封閉式傳動 滾筒軸不承受扭矩的典型結構 目 前是橋式起重機的鼓組 缺點是 修理時需要向外 沿軸線線圈 大滾筒齒輪式繞組多為大傳動比 低轉速的場合 通常只開放式滾筒軸傳 動 有時刻 短軸型組線圈分別代替整個根鼓的短軸 長軸 短軸的側鍵和減速器減速 器和滾筒剛性連接法蘭的干擾 通過球或圓柱銷鉸接底盤側和定軸轉動 支持 的類型或類型的短軸 它的優(yōu)點是 結構簡單 安裝更方便的調整 行星齒輪式滾筒組內的輸入軸與軸的行星減速器和滾筒 滾筒下方的空腔 結構緊湊 根據(jù)鋼絲繩在卷筒纏繞層的單層和多層的周圍圍繞鼓鼓 由于這種設計對 繞組層的三層 因此 通過多層的鼓 根據(jù)鋼絲繩 鋼絲繩在滾筒的情況在部 門的一個線圈的繞雙鼓 鼓 和鋼絲繩在滾筒周圍的兩個分支同時 一個單層 或多層線圈可繞雙鼓的周圍 通常是一個層的周圍 起升高度 以減少長度的 雙滾筒 滾筒的周圍有兩個多層同軸布置 或者 例如 加上同步裝置平行排 列 多層卷筒可以減小卷筒長度 使機構緊湊 但鋼絲繩磨損加快 工作級別 M5 以上的機構不宜使用 4 2卷筒設計計算 根據(jù) 3 1 節(jié)已選定卷筒直徑 280 D 14 4 2 1卷筒長度 L確定 由于采用多層卷繞卷筒 L 由下式 1 lpnDd 2 式中 多層卷繞鋼繩總長度 mm l 根據(jù)已知卷筒容繩量為 27m 所以 27m l 把數(shù)據(jù)代入式中得 195 52mm 31 2709 6 8 L 取多層卷繞卷筒長度 200mm 4 2 2繩槽的選擇 單層卷繞滾筒表面 通常切割方向的螺旋槽 繩槽的槽和深分為標準 通 過兩種形式 一般都采用標準槽 當有槽處理危險 例如 滾筒鋼絲繩時 鋼 絲繩卷揚機構 對高速鼓引出 和機構 深的溝槽 所有的以前的建議做表面光滑的多層卷筒鋼絲繩 以減少磨損 但實踐表 明 多層纏繞滾筒與螺旋槽的槽的鋼絲繩的保證 因為第一層 每層有利于整 齊的 整潔的卷取后的鋼絲繩 光面滾筒容易做 當多層纏繞鋼絲繩的鋼絲繩 磨損的踩踏事件 造成線圈遠遠大于有槽 與周圍的單層雙滾筒繩槽 不可阻擋的邊緣 因為鋼絲繩固定在兩滾筒的 兩端 多層線圈繞組的兩端法蘭上應設置防止鋼絲繩脫出 每桶的邊緣 文件 的高度必須高于最外層的鋼絲繩 1 5 d 1 繩槽半徑 根據(jù)下式R 0 3 6 取 R 0 5d 把數(shù)值代入得 繩槽節(jié)距 P d 2 4 mm 取 P 8 2 10mm 繩槽深度 h 0 25 0 4 d 取 h 0 35d 0 35 8 2 8 15 圖 4 1 繩槽的放大示意圖 2 卷筒上有螺旋槽部分長 0L 01 3lpZd 式中 卷筒計算直徑 由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑0D0d mm 1 5 為固定鋼絲繩的安全圈數(shù) 取 2 1z 1Z 把數(shù)據(jù)代入式中得 167 8mm 30271 08L 由此可取 170mm 0L 3 繩槽表面精度 2 級 值 12 5 aR 4 2 3卷筒壁厚 初步選定卷筒材料為鑄鐵卷筒 根據(jù)鑄鐵卷筒的計算式子 mm0 2 6 10 D 把數(shù)值代入式中有 0 02D 8 12mm 故選用 12mm 4 2 4鋼絲繩允許偏角 鋼絲繩在滾筒周圍或從周圍的螺旋槽 當鋼絲繩從雙方的角度偏差不超過 3 5 對于光面卷筒和多層繞卷筒 的順利和多層繞軸垂直的平面線圈 鋼絲繩 和角度不超過 2 以避免混亂的繩子 布置卷繞系統(tǒng) 推薦不超過 5 以避免損壞鋼絲繩脫槽和損壞 4 3卷筒強度計算 16 鋼絲繩張力滾筒由于壓縮 彎曲和扭轉剪應力 其中最大壓縮應力 當 時 彎曲和扭轉應力的壓縮應力不超過縮應力的 可以只壓3LD 10 5 應力 時 彎曲應力必須考慮到 為更大的尺寸 更薄的壁上的鼓筒壁 的抗壓穩(wěn)定性檢驗的必要 由于所設計的卷筒直徑 200mm 200mm 所以只計算壓DL3D 應力即可 卷筒筒壁的最大壓應力出現(xiàn)在筒壁的內表面壓應力 按下式計算 c max12 ccSAp 式中 卷筒壁壓應力 MPa c 鋼絲繩最大靜拉力 N maxS 應力減小系數(shù) 在繩圈拉力作用下 筒壁產生徑向彈性變形 使繩1A 圈緊度降低 鋼絲繩拉力減小 一般取 10 75A 多層卷繞系數(shù) 多層卷繞時 卷筒外層繩圈的箍緊力壓縮下層鋼絲2 繩 使各層繩圈的緊度降低 鋼絲繩拉力減小 筒壁壓應力不與卷繞層數(shù)成正 比 按表取值 2A 許用壓應力 對鑄鐵 為鑄鐵抗壓強度極限 對鋼 c c 5b b 為鋼的屈服極限 s s 取 按表取 根據(jù)已知卷筒底層拉力 1100kgf 可算得10 75A221 8A 把各數(shù)代入式中 max9 8 7SN 121 36MP 0 75120c 根據(jù)所計算的結果查得卷筒的材料為球墨鑄鐵 其抗壓強度極限802QT 121 36MP100 300 162 217 580 290 270 135 5545 調質 200 217 255 650 360 300 155 60 5 7 1輸入軸的設計 軸的合理外型應滿足 軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置 軸上的 零件應便于裝拆和調整 軸應具有良好的制造工藝性 影響軸結構的主要因素有 軸的受力性質 大小 方向及分布情況 軸上零件的布置和固定形式 所采用 軸承類型和尺寸 軸的加工工藝等 1 求出輸入軸上的轉矩 618 479 50950503 816PT Nmn 26 其中 輸入功率 取 8 47kW 1P 輸入轉速 取 1460 r min n 2 初步確定軸得最小直徑 由于軸的材料選用的為 45 鋼 調質處理 抗拉強度 屈服MPab750 彎曲疲勞極限 扭轉疲勞極限 MPas50 MPa3501 21 通過 機械設計手冊 第四版第二卷表 6 1 19 選取 126 則有 0A 133min08 47262 60dAm 輸入軸的最小直徑設置在聯(lián)接軸的軸上 為了適應所選擇的軸的直徑的耦 合的直徑 耦合模型是必需的 聯(lián)軸器轉矩的計算 N m ntzwc TKnpT 950 式中 驅動功率 KW 工作轉速 r min 動力機系數(shù) 由于為電動機 故取 1 wK 工作系數(shù) 故取 1 75 啟動系數(shù) 取 1 z 溫度系數(shù) 取 1 1 t 公稱轉矩 N mnT 所以 8 479509501 5 106 56cwztpKNmn 按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器的公稱轉矩的條件 又考慮到要與電動機的軸 相聯(lián)查機械設計手冊第二卷 選用 GL5 型滾子鏈聯(lián)軸器 其公稱轉矩為 250N m 半聯(lián)軸器的孔徑 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔的長度235dm 由于要考慮到軸端有鍵槽和在結構上的要求 在此先將最小直徑取160Lm 為 35 其余各段直徑均按 5 放大 27 F E D C B A 圖 5 4 輸入軸工作簡圖 3 軸的結構設計及周向定位 擬定軸上零件的裝配方案 1 A B 段接聯(lián)軸器 通過 機械設計簡明手冊 檢查表中的 2 13 段 可確定長 58 毫米 軸 軸的公差選擇 K6 深 其偏差 0 018 分別 0 002 同時 選擇 A 型 GB T1096 1979 平鍵 大小 b H L 10 8 53 檢 查表簡明機械設計手冊 7 2 聯(lián)系 通常為 B 槽寬偏差 0 0 036 半聯(lián) 軸器和軸坐標為 H7 K6 段 直徑的極限偏差 0 018 0 002 2 B C 段還要穿過支座 端蓋 大小軸承 也可以考慮最初的其長度為 57 毫米直徑 40 毫米 這個項目 只有從軸的扭轉應力 在軸的軸向載荷和非 常小的 因此 選擇支持的連接類型的滾珠軸承 初步確定 6208 型 GB T276 1994 年 該項目的支持 端蓋和軸承的公差的選擇 K6 其偏差 0 018 分別 0 002 3 C D 段的精度不必要求太高 因為在此段不須安裝其他零件 該段直 徑為 45 4 D E 截面偏心套的安裝連接有有鍵的聯(lián)結 選定的密鑰大小為 b H L 14 9 70 采用一般的通信的主要關鍵 槽寬 b 的上 下偏差 0 0 0 043 偏心套 75 毫米的長度 因此該項目的 77 毫米長的設計 在這一部分 還與偏心套 可以選擇在這里與模型是 3516 徑向滾子軸承安裝 此段為直徑 45 毫米 選擇此項 K6 寬容 其偏差 0 018 分別 0 002 5 E F 段連接數(shù)和軸承 其長度 22 毫米 直徑 40 毫米 因此 和相關 的可選的 GB T276 1994 滾珠軸承 6208 型 選擇此項 K6 寬容 其偏差 0 018 分別 0 002 同時定位與肩位置的所有方面的不使用環(huán) 環(huán)組件應 該根據(jù)具體的情況 上述公差協(xié)商的基礎上 以 機械零件設計手冊 1 1 6 獲 取表 4 確定軸上圓角和倒角尺寸 28 參考課本 機械設計 表 15 2 取軸端倒角為 1 6 45 軸右端軸肩處圓角 半徑為 1 6 其余各處倒角和圓角參看附圖 5 7 1 輸出軸 固定軸 的設計 在本設計中的輸出軸是固定的 她和銷盤固定銷軸固定在一起 這使得旋 轉 從而帶動內齒輪行星旋轉平移 最終帶動滾筒一起旋轉的內在機制 他工 作的進度 如圖 9 所示 選用材料 20cr 調質處理 抗拉強度 屈服點 MPab750 MPas50 彎曲疲勞極限 扭轉疲勞極限 通過 機械設計手MPa3501 21 冊 第四版第二卷表 6 1 19 選取 102 有 0A23307 2 146 jpdAmn 輸出功率 8 47 w 22310 卷筒轉速 76 4r min j j 因為必須考慮在結構和軸端有關鍵的要求 首先在這里將最小直徑為 47 毫 米 由于最初為部分直徑 50 毫米 其他方面 如下圖所示 第 5 部分 在極端的左軸用平鍵固定在一起 并使他的支持 從而不轉動 為了安全 的雙鍵連接在一次選擇 選定的密鑰 GB 1095 扁平鑰匙 1979 的大小 b H L 16 10 60 在這方面 采用普通的鑰匙 關鍵是為廣泛的 b 偏差 0 0 0 043 短軸長度的機械設計手冊 中的檢查表 2 13 段可確定 82 毫 米長 軸 軸的長度 即 選擇 H7 深公差 其偏差分別為 0 0 025 c 必 須安裝在與線圈的截面 端蓋和小蓋等 也許 在該項目從素描開始 72 毫米長 為了和相應的固體 直徑 50 毫米 最初這個項目 軸承滾珠軸承的選擇 GB T276 6210 型 1994 年 該項目的支持 端蓋和軸承的公差的選擇 H7 其偏 差分別為 0 0 025 c d 項目通過鼓 但不安裝任何的細節(jié) 因此為了減少 量的材料 該項目可以將適當降低初始直徑 47 毫米的長度的長度的測定 應根 據(jù)鼓的大小和 和 數(shù)了 270 毫米 D e 項目方面 通過安裝 軸承和鼓 這段長度 38 毫米直徑 50 毫米 選擇軸承滾珠軸承 GB T276 至 1994 6211 型 所有軸的軸向固定環(huán)固定 該項目符合公差選擇 K6 29 圖 5 5 輸出軸工作簡圖 公差分別為 0 021 0 002 軸右端與銷軸相聯(lián)的銷軸盤的直徑初定為 270 盤的寬度為 30 銷孔直徑與銷軸相同 為 20 銷軸與輸出軸 銷 孔 的配合選用 h6 P7 銷孔尺寸上下偏差為 0 022 0 074 銷孔分布圓直 徑為 200 在該圓上有十個銷孔均勻分布 其他尺寸間附圖 總 結 本設計利用我們學過的幾乎所有的大學畢業(yè)的專業(yè)課程 可以說 我們在 大學的專業(yè)知識的一次綜合的研究 本畢業(yè)設計和評價 以便我們先前的知識 有全面的理解和團結 通過 例如 我們在設計過程中 需要使用學到的工程 制圖 材料力學 工程設計 設備和材料 極限公差和降落和 CAD 計算機輔 助制圖等基本的專業(yè)知識的畢業(yè)生做的 在設計過程中 不僅讓我們熟悉的舊 知識 我們也發(fā)現(xiàn)了許多以前沒有注意的細節(jié)問題 這些細節(jié) 即決定我們是 否能成為一名合格的機械技術人員的關鍵 另外 我覺得兩個月的畢業(yè)設計 極大地豐富了我們的知識 讓我學到了 很多的知識 不限于做設計的多的專業(yè)知識 在教科書的使用過程中 由于外 部知識的需要 這就要求我們在網(wǎng)上或獲取信息 例如 如圖書博物館 我們 必須在設計電路時的傳輸?shù)纳笛b置組成的工作環(huán)境和工作能力 在有了一定 30 的認識 可以選擇合適的傳輸模式 因為以前沒有的 請注意 這方面的問題 因此 必須在實踐中的知識和信息的訪問 使事情做得更好 參考文獻 1 秦大同 謝里陽 液壓傳動與控制設計 化學工業(yè)出版社 2 蔡自興 學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略 液壓絞車 2001 4 3 張建民 工業(yè)液壓絞車 北京理工大學出版史 1988 4 嚴學高 孟正大 液壓絞車原理 南京 東南大學出版社 1992 5 成大先 機械設計手冊 化學工業(yè)出版社 6 成大先 機械設計圖冊 化學工業(yè)出版社 7 許福玲主編 液壓與氣壓傳動 M 北京 機械工業(yè)出版社 2007 3 8 吳輝海編 液壓絞車 煤炭工業(yè)出版社 1989 16 19 9 姚建剛 國產防爆絞車在選型設計中存在的問題 J 礦山機械 1997 8 10 李強 車載絞車滾筒的改進設計 J 化學工程師 2001 3 6 11 許曉林 趙濤 等絞車新型盤形閘 液壓站系統(tǒng) J 煤礦機械 1999 17 31 12 彭佑多 張永忠 劉德順 郭迎福 陳艷屏 液壓防爆提升機發(fā)展面臨的問題 J 煤礦機械 2001 23 26 13 Goumas J 1995 Tri Villages of GreaterChicago Reduce I I with CIPP TrenchlessTechnology 4 3 14 Iseley T and M Najafi 1995 TrenchlessPipeline Rehabilitation Prepared for theNational Utility Contractors Association Arlington VA 致 謝 大學生活即將結束 在過去的幾年中 我遇到了許多熱心的朋友來幫助工 作階段的教學 嚴格的老師 從成功的完成他們的畢業(yè)設計也不幫助和導師的 精心指導 在這里我對所有本畢業(yè)設計提供指導和幫助的老師和同學表示衷心 的感謝 首先 在本設計的教練 表示衷心的感謝 在自己的努力 仍在試圖找到 時間來關心我們的領導的時刻 我們敦促的進展 我們學習 在設計的整個過 程中 老師的幫助 鏈接到該網(wǎng)站從借款的實際操作 他給的指示 使我不僅 學到了書本上的知識 更學會了操作方法 學習 也知道如何使用設計的關鍵 如何在合理的時間內和文檔編寫和發(fā)行 在設計過程中 她和我們在一起 解 決了設計中的各種問題 其次 我們必須提供援助 這與教師和學生的畢業(yè)設計 衷心的感謝 在 32 整個設計過程中 他們也給了我很多的幫助和無私的關懷 更重要的是為我們 提供大量的技術信息 感謝他們 沒有這些數(shù)據(jù)不完整的文件 此外 還幫助我感謝所有的同學 總之 本次設計是設計完成的老師和同學共同作用的結果 一個月 我們 合作的非常愉快的大教堂 我多的真理 是我的生命 財富 我又給我?guī)椭?老師和同學們 謝謝