1、- 85 -*Page 853/5/2022- 85 - 1 概述1.1卷?yè)P(yáng)機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合卷?yè)P(yáng)機(jī)是一種起重設(shè)備，由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搬運(yùn)安裝靈活、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用與物料提升、水平和傾斜拽引重物、打樁、集材、冷拉鋼筋、設(shè)備安裝等工作中。卷?yè)P(yáng)機(jī)除在建筑工地、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、水電、農(nóng)業(yè)、軍事、化工及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中亦廣泛應(yīng)用，如高爐料鐘和物料的提升，礦井的物料提升，水平、傾斜牽引運(yùn)輸，礦車調(diào)度、回柱，船舶上錨鏈的提升等。1.2卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要類型 1）按鋼絲繩額定拉力分按鋼絲繩在基準(zhǔn)層上所能承受的最大拉力來(lái)區(qū)分為15級(jí)：5，7.5，1

2、0，12.5，16，20，25，32，50，80，120，160，200，320，500KN。2）按鋼絲繩額定速度分l 慢速卷?yè)P(yáng)機(jī) 繩速l 中速卷?yè)P(yáng)機(jī) 繩速l 快速卷?yè)P(yáng)機(jī) 繩速l 高速卷?yè)P(yáng)機(jī) 繩速3）按卷筒數(shù)目分一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)上卷筒數(shù)目的多少，直接影響到卷?yè)P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。卷?yè)P(yáng)機(jī)按卷筒數(shù)目可分為單筒卷?yè)P(yáng)機(jī)、雙筒卷?yè)P(yáng)機(jī)和多筒卷?yè)P(yáng)機(jī)三類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷?yè)P(yáng)機(jī)，其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大多是輔助用卷筒，筒徑相對(duì)要小些。4）按動(dòng)力源分l 手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 用于無(wú)動(dòng)力源的小型卷?yè)P(yáng)機(jī)l 電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 大多數(shù)卷?yè)P(yáng)機(jī)多屬于此類l 內(nèi)燃卷?yè)P(yáng)機(jī) 用于無(wú)電源的地方l 氣動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 用于不能使用電源的地方l 液壓卷

3、揚(yáng)機(jī) 與其他設(shè)備配套使用而有液壓源的地方5）按傳動(dòng)形式分l 開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 最早的形式。目前用于手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)l 閉式齒輪傳動(dòng) 主要為快速單筒卷?yè)P(yáng)機(jī)，應(yīng)用廣泛6）按控制方法分 l 手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)l 電控卷?yè)P(yáng)機(jī)l 液控卷?yè)P(yáng)機(jī)l 氣控卷?yè)P(yáng)機(jī)l 自動(dòng)控制卷?yè)P(yáng)機(jī)7）按用途分l 提升重物 要求有一定的速度，以利于提高生產(chǎn)率，冰要求高的安全性，以防墜落。l 設(shè)備安裝 一般設(shè)備的質(zhì)量都較大，則要求卷?yè)P(yáng)機(jī)具有較大的提升能力；為保證安裝精度，其速度就不能太高；為防止墜落，其安全性要求更高。l 拽引物品 因?yàn)榇隧?xiàng)工作一般式在水平和傾斜方向進(jìn)行的，為師物品能前后運(yùn)動(dòng)，則要求卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒正反轉(zhuǎn)均能工作l 打樁 要求卷?yè)P(yáng)機(jī)把重物

4、提升到一定高度后，能使重物成自由落體下降，實(shí)現(xiàn)打樁工作，即要求卷?yè)P(yáng)機(jī)具有溜放性能。1.3國(guó)內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)概況我國(guó)在很久以前的古代，就知道采用轆轤等來(lái)提升重物，以減輕體力勞動(dòng)的強(qiáng)度和提高工作效率。但由于舊中國(guó)的工業(yè)落后，勞動(dòng)力便宜，所以在物料的提升和搬運(yùn)過(guò)程中大都是靠工人的肩挑背扛，而卷?yè)P(yáng)機(jī)只有在一些大型企業(yè)中才被使用，應(yīng)用很少，而且所適用的卷?yè)P(yáng)機(jī)也均為國(guó)外生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)基本沒(méi)有生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家。我國(guó)的卷?yè)P(yáng)機(jī)生產(chǎn)是解放后才開(kāi)始的，已有近60年的歷史。50年代為滿足恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的需要和第一個(gè)五年計(jì)劃的需要，卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽(yáng)國(guó)泰機(jī)器廠（阜新礦山機(jī)械廠前身）等成批仿制了兩種卷?yè)P(yáng)機(jī)，一種為日本的JI

5、S8001型動(dòng)力卷?yè)P(yáng)機(jī)，它是一種原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)形式是開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)，雙錐體摩擦離合器，操作為手扳腳踩的快速卷?yè)P(yáng)機(jī)；另一種是按蘇聯(lián)圖紙制造的1011型和1012型普通蝸桿傳動(dòng)、電控慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，到了60年代，卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和使用越來(lái)越多。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，主要卷?yè)P(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家（阜新礦山機(jī)械廠、天津卷?yè)P(yáng)機(jī)廠、山西機(jī)器廠、寶雞起重運(yùn)輸機(jī)廠等）組成了卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)組織，隸屬于第一機(jī)械工業(yè)部礦山機(jī)械行業(yè)下。為了發(fā)展卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)，行業(yè)組織了相關(guān)廠家的人員對(duì)全國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，開(kāi)始自行設(shè)計(jì)和制造新的卷?yè)P(yáng)機(jī)，先后試制了0.5t、1t、3t電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，但由于對(duì)當(dāng)時(shí)各廠

6、家的生產(chǎn)能力估計(jì)不足，無(wú)法推廣。從70年代起，我國(guó)卷?yè)P(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多、定性生產(chǎn)的新階段。在各廠自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，1973年，由卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷?yè)P(yáng)機(jī)基型設(shè)計(jì)，并充分考慮到了當(dāng)時(shí)中小廠家的生產(chǎn)能力。快速卷?yè)P(yáng)機(jī)的基型采用半開(kāi)半閉式齒輪傳動(dòng)，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操縱用手扳剎車帶制動(dòng)。慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)的基型為閉式傳動(dòng)（圓柱齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)減速器）、電磁鐵制動(dòng)結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到今天還在生產(chǎn)。為了適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時(shí)第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了JB926-74建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)形式與基本參數(shù)和JB1803-76建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)技術(shù)條件兩個(gè)部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)

7、劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長(zhǎng)沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使卷?yè)P(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，各廠家相繼生產(chǎn)了20t和32t卷?yè)P(yáng)機(jī)。從70年代末開(kāi)始，我國(guó)實(shí)行了改革開(kāi)放政策，國(guó)民經(jīng)濟(jì)大發(fā)展，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的動(dòng)力，煤炭產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化和機(jī)械化的要求日益強(qiáng)烈，許多產(chǎn)品逗進(jìn)行了防爆改造，從而進(jìn)入到煤礦井下，其中卷?yè)P(yáng)機(jī)是最成功的一種產(chǎn)品，JD系列的調(diào)度卷?yè)P(yáng)機(jī)和JH系列的回柱卷?yè)P(yáng)機(jī)至今還在大量的生產(chǎn)，是礦山井下，運(yùn)輸調(diào)度不可替代的機(jī)械設(shè)備。但這種設(shè)備的自動(dòng)化的程度不高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的自動(dòng)操作，往往由于卷?yè)P(yáng)機(jī)操作工的操作失誤或精神不集中造成安全生產(chǎn)事故。礦山卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展是伴隨著煤炭

8、產(chǎn)業(yè)發(fā)展，九十年代中后期，是我國(guó)煤炭生產(chǎn)的一個(gè)低潮，礦用卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展十分緩慢，沒(méi)有什么新的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品出現(xiàn)。但是，2000年以后，國(guó)際油價(jià)居高不下，煤炭再一次被人們所重視，煤炭?jī)r(jià)格一路上漲，卷?yè)P(yáng)機(jī)等一系列的礦山機(jī)電產(chǎn)品需求量劇增，促進(jìn)了卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展，這一時(shí)期卷?yè)P(yáng)機(jī)品種增加，自動(dòng)化水平增加，新結(jié)構(gòu)、新功能不斷出現(xiàn)，但是仍然具有一定的技術(shù)瓶頸，即自動(dòng)控制設(shè)備的防爆問(wèn)題。現(xiàn)在，變頻調(diào)速技術(shù)和PLC控制技術(shù)十分的成熟，但是，也只是在礦井的主井和副井的提升系統(tǒng)中得到了最廣泛的最成熟的應(yīng)用。然而，自動(dòng)化和數(shù)字化是礦井發(fā)展的必然趨勢(shì)，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，礦山設(shè)備的自動(dòng)化和數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)這一目的的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)也力求

9、用最成熟的PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦井水倉(cāng)的無(wú)人值守，達(dá)到牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)能夠根據(jù)水位自動(dòng)提升和下降泵房的目的，探索一條能夠?qū)崿F(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)自動(dòng)化控制的路徑。1.4國(guó)外卷?yè)P(yáng)機(jī)概況在國(guó)外，卷?yè)P(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家中，鉆機(jī)制造商德國(guó)Wirth公司、Bentec公司以及美國(guó)Varco公司擁有先進(jìn)的卷?yè)P(yáng)機(jī)控制技術(shù)、電動(dòng)機(jī)四象限傳動(dòng)技術(shù)以及電子(自動(dòng)) 司鉆控制技術(shù)。這些卷?yè)P(yáng)機(jī)控制系統(tǒng)能根據(jù)鉆壓、機(jī)械鉆速、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和扭矩等參數(shù)控制鉆井鋼絲繩的連續(xù)遞送以保持穩(wěn)定的鉆井狀態(tài)， 進(jìn)而大大提高鉆井效率。下面簡(jiǎn)單介紹一下幾個(gè)國(guó)家上產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的狀況。一、日本日本東明治30年代開(kāi)始制造和使用卷?yè)P(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷

10、藝機(jī)械研究所核計(jì)，19701975年間卷?yè)P(yáng)機(jī)的產(chǎn)量增加62.5%。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計(jì)月報(bào)載，僅1977年單純土建卷?yè)P(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)12萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值約100億日元。日本卷?yè)P(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會(huì)、核藝機(jī)械技術(shù)委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)藤鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多個(gè)廠家。北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷?yè)P(yáng)機(jī)品種系列比較齊全，主要有：1）動(dòng)力卷?yè)P(yáng)機(jī) 粉BF、MF、DF三種形式。功率為3.744KW,鋼絲繩拉力從580044100N，有18格規(guī)格。BF型式V型帶傳動(dòng)，MF型單筒開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，DF型是雙筒開(kāi)始齒輪傳動(dòng)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合

11、器操縱，因而操作簡(jiǎn)便，易調(diào)整。鼓形離合器采用單椎體式，摩擦材料采用帶型樹(shù)脂。2)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)為KW型，功率3.711KW,拉力6000142100，四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：全封閉式內(nèi)齒輪傳動(dòng);電動(dòng)機(jī)在一端，減速器、制動(dòng)器和操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置；按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點(diǎn)是卷筒可纏繞89層，容繩量大，適于高層建筑使用。3）大型電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 主要用于提升大型重物或設(shè)備，可兩檔機(jī)械變速，設(shè)有電磁鐵制動(dòng)器、手制動(dòng)器和棘輪制動(dòng)器，以確保安全。遠(yuǎn)藤鋼機(jī)公司有60多年歷史，它是日本唯一生產(chǎn)特殊電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的公司。ENDO型卷?yè)P(yáng)機(jī)采用起重電動(dòng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)可兩檔變速，排繩器裝

12、在上部，是單螺旋軸雙導(dǎo)向桿式結(jié)構(gòu)，機(jī)座全部是焊接結(jié)構(gòu)，所有機(jī)械與電器部分裝在機(jī)座里。二、美國(guó)美國(guó)生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家有近百家，主要有貝波（BEEBE）國(guó)家有限公司、哲恩（THERN）有限公司。貝波國(guó)際有限公司成立于1919年，有七十多家的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。主要產(chǎn)品有：氣動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)，防爆拖式氣動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，駁船卷?yè)P(yáng)機(jī)（手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓），電動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)，電動(dòng)葫蘆，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)，水平卷?yè)P(yáng)機(jī)，手動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁(yè)P(yáng)機(jī)，棘輪牽引器，空中吊運(yùn)車。哲恩有限公司是美國(guó)較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動(dòng)系列、直齒齒輪

13、傳動(dòng)系列、齒輪蝸桿傳動(dòng)組合系列、直接驅(qū)動(dòng)系列、鏈傳動(dòng)系列。其中直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)式全封閉式行星齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。美國(guó)除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索藝德公司等。三、法國(guó)法國(guó)生產(chǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的廠家很多，其中包騰公司就是生成卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要廠家之一。包騰公司主要生產(chǎn)KUSW系列卷?yè)P(yáng)機(jī)、LMD系列卷?yè)P(yáng)機(jī)、PC系列卷?yè)P(yáng)機(jī)和RCS系列卷?yè)P(yáng)機(jī)。LUSW型卷?yè)P(yáng)機(jī)輕巧緊湊，效率高，安全可靠，可遙控操作。這種卷?yè)P(yáng)機(jī)能夠比較理想地與各種建筑機(jī)械配套。LMD型卷?yè)P(yáng)機(jī)可兩檔變速，采用液壓控制。液壓系統(tǒng)可同時(shí)控

14、制兩個(gè)機(jī)械制動(dòng)器。LMD型卷?yè)P(yáng)機(jī)綜合了電氣技術(shù)和液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，性能比較好。PC卷?yè)P(yáng)機(jī)可五檔變速器，三個(gè)低速檔和兩個(gè)高速檔。由兩個(gè)獨(dú)立的裝有電磁剎車系統(tǒng)提升電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直齒減速器，用錐齒輪電動(dòng)卷筒。其他國(guó)家，如俄羅斯、英國(guó)、挪威、瑞典、加拿大、德國(guó)等也都生產(chǎn)著不同用途的各種型號(hào)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。1.5卷?yè)P(yáng)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)1.大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)大發(fā)展，大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷?yè)P(yáng)機(jī)的發(fā)展。2.采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的自動(dòng)控制和遙控，廣泛采用先進(jìn)的電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，可編程控制技術(shù)。3.發(fā)展手提式卷?yè)P(yáng)機(jī) 為了提高機(jī)械化程度，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大力發(fā)展小型手提式卷

15、揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷?yè)P(yáng)機(jī)。4.大力發(fā)展不帶動(dòng)力源裝置的卷?yè)P(yáng)機(jī) 此種卷?yè)P(yáng)機(jī)借助汽車和拖拉機(jī)動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有一個(gè)卷筒和一個(gè)減速器即可。2鋼絲繩的選擇2.1鋼絲繩的選擇方法卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩升降、拽引重物。工作時(shí)鋼絲繩多層纏繞所受應(yīng)力十分復(fù)雜，加之對(duì)外界影響因素比較敏感，一旦失效，后果十分嚴(yán)重。因此應(yīng)特別重視鋼絲繩的合理選擇和實(shí)用。鋼絲繩鋼絲繩直徑（以下簡(jiǎn)稱繩徑）的選取，是卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)的第一步。直徑的選擇直接影響卷筒的直徑及相關(guān)尺寸的確定，還關(guān)系到卷?yè)P(yáng)機(jī)能否正常的運(yùn)行。在以往起重類，卷?yè)P(yáng)機(jī)書目及卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范中，繩徑的選擇有兩種方法，這兩種方法是：安全系數(shù)法 （3.1）選擇系數(shù)法

16、 （3.2）式中 整條鋼絲繩的破斷拉力（）； 卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別規(guī)定的最小安全系數(shù)； 選定鋼絲繩的安全系數(shù)； 鋼絲繩的額定拉力（）；鋼絲繩最小直徑（）； 鋼絲繩選擇系數(shù)，它由機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)； 鋼絲繩最大工作拉力（）。由起升載荷（額定起重量，鋼絲繩懸掛部分的重量，滑輪組及其他吊具的重量）并考慮滑輪組效率和倍率還確定。2.1.1安全系數(shù)法該方法是一種靜力計(jì)算方法，間接選擇繩徑。設(shè)計(jì)時(shí)，鋼絲繩的額定拉力為已知，將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù)，然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于·的繩徑。該方法是沿用多年的傳統(tǒng)方法，它具有簡(jiǎn)化計(jì)算、資料系統(tǒng)、齊全、

17、完整的特點(diǎn)，基本上能滿足現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)繩徑的選擇，是一種比較成熟的選擇方法。它的不足之處就是選擇過(guò)程比較繁瑣，必須經(jīng)過(guò)多次的試算才能選出，而且是間接選擇的。2.1.2選擇系數(shù)法目前在工業(yè)化國(guó)家，對(duì)繩徑的選擇普遍采用這種方法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4308（鋼絲繩的選擇）也推薦采用此方法。這種方法能直接計(jì)算出繩徑，比間接選擇要方便的多，簡(jiǎn)單明了而且直觀，一旦查到了選擇系數(shù)就能很容易的把繩徑計(jì)算出來(lái)。但目前兩個(gè)規(guī)范（GB/T3811-1983和GB13752-1992）上提供的選擇系數(shù)都有很大的局限性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足選擇鋼絲繩的需要。因?yàn)樗鼈儧](méi)有把現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)鋼絲繩的各種規(guī)格型號(hào)，不同繩芯，不同的鋼絲抗拉強(qiáng)度的選擇

18、系數(shù)統(tǒng)統(tǒng)列出來(lái)。2.2鋼絲繩選擇經(jīng)過(guò)綜合比較并查閱資料，本設(shè)計(jì)采用第一種方法即安全系數(shù)法。煤礦安全規(guī)程的規(guī)定專為升降物料用的提升鋼絲繩的安全系數(shù)不得低于6.5 。由設(shè)計(jì)要求可求得鋼絲繩的額定拉力=60KN，鋼絲繩的破斷拉力=選型結(jié)果：24.5ZAA 6×19+FC 1770 ZZ 521 GB/T16269-1996主要參數(shù)如下：鋼絲繩直徑：d=24.5mm鋼絲直徑：1.6mm鋼絲總斷面積：229.09參考重力： 鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度：1550 N/該型號(hào)的鋼絲繩具有如下的特點(diǎn)：是一種鍍鉻鋼絲繩，提高了鋼絲繩的耐腐蝕性，適用于室外，潮濕的環(huán)境中；是一種面接觸鋼絲繩，這種鋼絲繩的接觸應(yīng)力

19、小，進(jìn)一步改善了鋼絲繩的性能；繩芯采用天然纖維芯，具有較高的撓性和彈性，纏繞時(shí)彎曲應(yīng)力較小；采用右同向捻，鋼絲繩的撓性好，磨損小，使用壽命長(zhǎng)，因泵房采用剛性導(dǎo)軌，克服了松散性和扭轉(zhuǎn)性。2.3鋼絲繩強(qiáng)度校核折減系數(shù)鋼絲繩破斷拉力總和折減后319.5KN>=300KN所以強(qiáng)度足夠2.4鋼絲繩在卷筒上的固定2.4.1鋼絲繩在卷筒上的固定方式鋼絲繩在卷筒上固定應(yīng)保證工作時(shí)安全可靠，便于檢查、裝拆及調(diào)整，且固定處不應(yīng)使鋼絲繩過(guò)分彎折。鋼絲繩常用的固定方式有：楔塊固定和壓板固定兩類。1.楔塊固定鋼絲繩通過(guò)楔塊固定在卷筒上。楔塊的斜度通常取1：41：5，以滿足自鎖條件。這種繩端的固定方式比較簡(jiǎn)單，但鋼

20、絲繩允許的直徑不能太大。2.壓板和螺釘繩端固定裝置鋼絲繩端從端側(cè)板預(yù)留斜孔中引出至板外，通過(guò)壓板和螺釘把繩端固定。為安全起見(jiàn)，壓板數(shù)目至少為兩個(gè)。這種繩端的固定方式，卷筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)鑄造卷筒及鋼板焊接卷筒都適用。本設(shè)計(jì)中就采用此種固定方式。斜孔角度為45°，斜孔的邊緣倒圓角，這樣可保證鋼絲繩平緩的纏繞在卷筒上，避免了鋼絲繩的損傷。2.4.2鋼絲繩固定端承載能力驗(yàn)算國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋼絲繩在卷筒上的安全圈數(shù)不得小于3圈。在保留兩圈的情況下，應(yīng)能承受1.25倍的鋼絲繩額定拉力。當(dāng)鋼絲繩安全圈數(shù)不少于3圈時(shí)，固定端處的拉力可按歐拉公式計(jì)算 （3.4）式中 鋼絲繩端處拉力（）；最大靜強(qiáng)度計(jì)算拉力

21、， 為動(dòng)載系數(shù)，可按表2.1進(jìn)行選取，取。為鋼絲繩額定拉力（），；自然對(duì)數(shù)底數(shù)，；鋼絲繩與滾筒表面的摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)取；鋼絲繩安全圈在卷筒上的包角，安全圈數(shù)不少于3圈。若取3圈，則。結(jié)果 由計(jì)算可知，鋼絲繩固定端處的連接強(qiáng)度不容忽視。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可計(jì)算繩端緊固件。2.4.3鋼絲繩的出繩方向及其偏角鋼絲繩的出繩方向一般為水平方向，并從卷筒下方出繩，這樣可以得到比較小的側(cè)翻力矩。但也可以從其他方向出繩，此時(shí)，鋼絲繩傾斜，必然要產(chǎn)生向上的分力，使地腳螺栓的受力狀態(tài)發(fā)生變化。為了確保鋼絲繩在卷筒上纏繞均勻、對(duì)稱、排列整齊，避免堆積、松散圖3.2 鋼絲繩卷放偏角定滑輪卷筒排繩器定滑輪卷筒和亂繩。鋼絲繩水

22、平方向卷放偏角值必須符合表2.2的規(guī)定。表3.2 卷放偏角的規(guī)定值表3.2 卷放偏角排繩方式允許偏角自然排繩排繩器排繩鋼絲繩的偏斜角可由導(dǎo)繩定滑輪旋轉(zhuǎn)中心線到卷筒軸線或排繩器導(dǎo)繩輪軸線的距離來(lái)保證。即 （3.4）如果偏角過(guò)大，會(huì)造成各圈鋼絲繩之間留有較大的縫隙，當(dāng)新的一層鋼絲繩向下面一層纏繞時(shí)就會(huì)嵌壓進(jìn)入鋼絲繩之間的縫隙，造成嚴(yán)重“錘擊”，很容易引起亂繩并增加鋼絲繩的磨損。如果偏角過(guò)小，則鋼絲繩纏繞到卷筒邊緣時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生從下向上的繩圈堆積現(xiàn)象，特別是當(dāng)導(dǎo)向定滑輪對(duì)卷筒不對(duì)中時(shí)，情況更為嚴(yán)重。當(dāng)鋼絲繩堆積上有兩三層后又突然墜落，將產(chǎn)生很大的沖擊力。這種現(xiàn)象對(duì)鋼絲繩壽命和卷筒強(qiáng)度都有很大影響。嚴(yán)

23、重的堆積還會(huì)造成鋼絲繩越出卷筒段側(cè)板，引起事故。所以有必要規(guī)定一個(gè)最小的纏繞偏斜角，推薦采用。3 卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒系鋼絲繩多層纏繞，所受應(yīng)力非常復(fù)雜。它作為卷?yè)P(yáng)機(jī)的重要零件，對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)安全可靠的工作至關(guān)重要，應(yīng)該合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖3.1 卷筒容繩尺寸參數(shù)及結(jié)構(gòu)示意圖3.1卷筒結(jié)構(gòu)卷筒結(jié)構(gòu)形式多樣，可按下述方法分類：按照制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒應(yīng)用廣泛。卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒大多為鑄造卷筒，成本低，工藝性好，但質(zhì)量大，適用于中小型卷?yè)P(yáng)機(jī)。大噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)一般采用鑄鋼卷筒。鑄鋼卷筒雖然承載能力較大，但成本較高，若工藝允許，可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。按照卷筒纏繞層數(shù)的不同可分為單層纏繞卷筒和多層

24、纏繞卷筒。卷?yè)P(yáng)機(jī)主要使用多層纏繞卷筒。按照卷筒內(nèi)部是否帶有筋板，可分為帶筋板卷筒和不帶筋板卷筒。無(wú)論是卷筒內(nèi)的環(huán)向筋還是縱向筋，均增加了知道難度，同時(shí)在筋板和筒壁的連接處還會(huì)引起應(yīng)力集中。本次設(shè)計(jì)中不采用帶筋板卷筒。按照結(jié)構(gòu)的整體性，卷筒可分為整體式卷筒和分體式卷筒。卷?yè)P(yáng)機(jī)噸位比較小時(shí)，卷筒常采用整體結(jié)構(gòu)。對(duì)較大噸位的卷筒，常做成分體裝配形式，這樣可以簡(jiǎn)化工藝，減輕重量。本次設(shè)計(jì)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，噸位較小，故采用整體式卷筒，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和安裝工藝。按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來(lái)分，常采用端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式。這種卷筒的特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。3.2卷筒容繩尺寸參數(shù)計(jì)算3.2.

25、1卷筒節(jié)徑卷筒節(jié)徑對(duì)筒壁和端側(cè)板的設(shè)計(jì)具有重要意義。值小，結(jié)構(gòu)自然緊湊，但單位長(zhǎng)度上的力較大，鋼絲繩壽命低。卷筒節(jié)徑應(yīng)滿足下式 式中 筒繩直徑比，是卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別有關(guān)的系數(shù)，范圍； 鋼絲繩直徑（），。結(jié)果 取整 卷筒的直徑=D-d=524-24.5=500mm3.2.2卷筒容繩寬度卷筒容繩寬度，一般可按下述關(guān)系式確定 式中 H提升高度（），H=50000； 鋼絲繩直徑（），； 卷筒節(jié)徑（），； 卷筒直徑（），。結(jié)果 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算中，通常卷筒長(zhǎng)度都設(shè)計(jì)成小于其直徑的3倍，甚至小于其直徑的2倍。因?yàn)榇藭r(shí)的鋼絲繩拉力產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的合成應(yīng)力較小，故計(jì)算卷筒強(qiáng)度時(shí)可忽略不計(jì)，簡(jiǎn)化

26、設(shè)計(jì)計(jì)算。3.2.3鋼絲繩纏繞層數(shù)按照常規(guī)，同時(shí)根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，鋼絲繩的纏繞層數(shù)最好不要超過(guò)5層，控制在5層，據(jù)卷筒的容繩量為150m及以上的設(shè)計(jì)條件可知，每一層的纏繞圈數(shù)n：圈每層纏繞的長(zhǎng)度：=1981.6則鋼絲繩的纏繞層數(shù)為：圈3.2.4確定卷筒各直徑（1）鋼絲繩在卷筒上的最小纏繞直徑（2）鋼絲繩在卷筒上的最大纏繞直徑式中：-鋼絲繩每層降低系數(shù)，0.9=（3）鋼絲繩在卷筒上的平均纏繞直徑=568.6（4）卷筒的邊緣外徑=720.5取3.2.5卷筒筒殼厚度材料選用灰口鑄鐵HT200卷筒壁的強(qiáng)度按下式計(jì)算 (4.4)則筒壁厚度為 (4.5)式中 鋼絲繩的額定拉力（）,；卷筒壁環(huán)向壓縮應(yīng)力

27、（）；多層纏繞系數(shù)，；鋼絲繩軸向卷繞節(jié)距（）,；卷筒材料的許用應(yīng)力（），根據(jù)小卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別，選取。結(jié)果 取整3.2.6卷筒端側(cè)板厚度考慮到結(jié)構(gòu)尺寸、壓力、載荷等影響因素，端側(cè)板厚度計(jì)算公式為 (4.6)式中：綜合影響系數(shù)，； 端側(cè)板材料的許用應(yīng)力，。結(jié)果：取整卷筒直徑大小對(duì)端側(cè)板強(qiáng)度影響較大，且卷筒筒壁和端側(cè)板過(guò)度處的圓角半徑對(duì)端側(cè)板強(qiáng)度有重要影響，所以不能取得太小。過(guò)渡圓角半徑取在范圍內(nèi)比較合適，取。4、電動(dòng)機(jī)的選擇4.1卷筒轉(zhuǎn)速 根據(jù)工作機(jī)構(gòu)-卷筒的直徑及鋼絲繩繩速計(jì)算卷筒轉(zhuǎn)速：式中：-鋼絲繩繩速，-卷筒直徑，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，準(zhǔn)備選用1000 r/min的YB隔爆系列異步電動(dòng)機(jī)，因此初步的

28、總傳動(dòng)比，選用三級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器。雖然采用了低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)，增加了電機(jī)成本，但是傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，減少了齒輪等零件的數(shù)量，一定程度上提高了機(jī)械效率，降低了零件加工使用的費(fèi)用并提高了系統(tǒng)的可靠性，總和衡量壽命周期總成本不會(huì)增加。4.2選型設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)載功率： 式中：-額定拉力，=60000N -鋼絲繩繩速， -傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率-彈性聯(lián)軸器效率，=0.99-滾動(dòng)軸承效率，=0.99-閉式圓柱齒輪效率，=0.97-卷筒鋼絲繩纏繞效率，=0.96-開(kāi)式圓柱齒輪效率，=0.95則 =0.78則 根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作情況，去功率儲(chǔ)備系數(shù)k=1故則電動(dòng)機(jī)選型為YB180L-8具體參數(shù)如下：額定功率（KW）： 15額

29、定轉(zhuǎn)速（r/min）: 970額定電壓（V）: 380額定電流（A）: 31.6最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩（NM）: 2效率: 0.895功率因數(shù): 0.81該型號(hào)屬YB系列電機(jī)。該系列電動(dòng)機(jī)是全封閉、外扇冷鼠籠隔爆型三相電機(jī)。它具有高效、高的起動(dòng)力矩、低噪音、振動(dòng)小、性能好、溫升速度大、先進(jìn)隔爆結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。安裝尺寸符合IEC標(biāo)準(zhǔn)， 功率與機(jī)座號(hào)的配置關(guān)系符合DIN標(biāo)準(zhǔn)。YB系列電機(jī)的防爆性能符合中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3838.1-83爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求和GB3836.2-83爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備隔爆型電氣設(shè)備。可用于引燃溫度高于135，1級(jí)區(qū)域或2級(jí)區(qū)域的氣體爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所。該型電動(dòng)機(jī)的

30、工作條件為：1.環(huán)境空氣溫度：隨季節(jié)而變化,但不會(huì)超過(guò)+40°C；2.海拔高度：不超過(guò)1000M；3.最濕月月平均再高相對(duì)濕度為90%；4.額定頻率：50HZ；5.防護(hù)等級(jí)：IP44；6.絕緣等級(jí)：F；7.冷卻方式：IC441；8.工作方式：S1。5 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1傳動(dòng)方式的擬定減速器是應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)和卷筒之間的獨(dú)立的傳動(dòng)裝置。其主要功能是降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩，以滿足對(duì)機(jī)械的各種要求。實(shí)踐表明，傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)得合理與否，對(duì)整部裝置的性能，成本以及整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置是整部機(jī)器設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，即合理地?cái)M定傳動(dòng)方案又是保證傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。根據(jù)設(shè)計(jì)

31、要求，可得到如下的傳動(dòng)方案：（1）、不需要立式結(jié)構(gòu),故采用臥式減速器；（2）、行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，但成本高，維護(hù)困難；錐齒輪及蝸桿傳動(dòng)方式的輸入軸與輸出軸垂直，與卷筒配合布置較復(fù)雜，加工也較困難，效率低，故擬采用圓柱齒輪傳動(dòng)，圓柱齒輪傳動(dòng)具有成本低，設(shè)計(jì)制造維護(hù)都很方便的優(yōu)點(diǎn)；（3）、根據(jù)工作機(jī)構(gòu)卷筒的直徑及鋼絲繩繩速計(jì)算卷筒轉(zhuǎn)速（4）、為了便于加工拆卸及維護(hù)，采用水平剖分式；（5）、功率小，轉(zhuǎn)速也較低，所以軸承全部采用深溝球軸承；（6）、電動(dòng)機(jī)和輸入軸之間采用彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB4323-84），卷筒與減速器之間采用開(kāi)始齒輪傳動(dòng)連接。5.2總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配5.1.1總傳動(dòng)比按額定轉(zhuǎn)速初定

32、傳動(dòng)比，總傳動(dòng)比按下式計(jì)算 (5.3)式中 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，； 卷筒轉(zhuǎn)速，結(jié)果 5.1.2傳動(dòng)比分配總傳動(dòng)比等于各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積，即 (5.4)合理分配傳動(dòng)比是設(shè)計(jì)的一個(gè)重要步驟。如果把傳動(dòng)比分配得合理時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，成本低，潤(rùn)滑條件也好；但傳動(dòng)比分配不合理，則結(jié)果正好相反，所以傳動(dòng)比分配應(yīng)盡量遵循以下原則：1. 各級(jí)傳動(dòng)比最好在推薦的范圍內(nèi)選取，以符合各種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)；2. 應(yīng)充分發(fā)揮各級(jí)傳動(dòng)的承載能力。可按滿足某一質(zhì)量指標(biāo)分配傳動(dòng)比，如按外嚙合接觸強(qiáng)度相等原則分配傳動(dòng)比；3. 傳動(dòng)零件之間不應(yīng)造成相互干涉碰撞，如卷?yè)P(yáng)機(jī)的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，若傳動(dòng)比太小，大齒輪直徑小于卷筒直徑，

33、則會(huì)使小齒輪與卷筒產(chǎn)生干涉；4. 各級(jí)傳動(dòng)尺寸要協(xié)調(diào)、合理，使得各傳動(dòng)部分從動(dòng)齒輪的浸油深度相近，各級(jí)齒輪得到方便、充分的潤(rùn)滑，減小攪油損失；5. 應(yīng)使傳動(dòng)裝置的總體尺寸緊湊，質(zhì)量最小。圖5.2 三級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比分配圖設(shè)計(jì)時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)的實(shí)際傳動(dòng)比的準(zhǔn)確值必須在各級(jí)傳動(dòng)零件具體參數(shù)確定后才能計(jì)算出來(lái)，故應(yīng)驗(yàn)算卷筒軸實(shí)際轉(zhuǎn)速是否在允許誤差范圍呢，如不滿足要求，應(yīng)重新調(diào)整傳動(dòng)比，一般情況下，設(shè)計(jì)時(shí)允許卷筒有±（3%5%）的轉(zhuǎn)速誤差。減速器為三級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器，其傳動(dòng)比按圖5.2選取分配。由圖5.2得，傳動(dòng)比分配見(jiàn)表5.2。將閉式齒輪傳動(dòng)部分的傳動(dòng)比全部取整，只在開(kāi)式齒輪傳動(dòng)部分

34、才將傳動(dòng)比取小數(shù)，這樣分配便于了加工和計(jì)算，減小了傳動(dòng)速度誤差。表5.2 圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比第一級(jí)傳動(dòng)比第二級(jí)傳動(dòng)比第三級(jí)傳動(dòng)比開(kāi)式傳動(dòng)比1534.984.023.022.55.2傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算5.2.1各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算第軸轉(zhuǎn)速（輸入軸）第軸轉(zhuǎn)速（中間軸）第軸轉(zhuǎn)速（中間軸）第軸轉(zhuǎn)速（輸出軸）第軸轉(zhuǎn)速（卷筒軸） 5.2.2各軸功率計(jì)算第軸功率（輸入軸）第軸功率（中間軸）第軸功率（中間軸）第軸功率（輸出軸）第軸功率（卷筒軸）式中 彈性聯(lián)軸器效率，； 深溝球滾動(dòng)軸承效率，； 閉式圓柱齒輪效率（按8級(jí)精度），； 開(kāi)式加工圓柱齒輪效率（按8級(jí)精度），；5.2.3各軸扭矩計(jì)算第軸扭矩（輸

35、入軸）第軸扭矩（中間軸）第軸扭矩（中間軸第軸扭矩（輸出軸）第軸扭矩（卷筒軸）表5.3各軸轉(zhuǎn)速、輸出功率、輸出扭矩表軸號(hào)轉(zhuǎn)速輸出功率輸出扭矩傳動(dòng)比（輸入軸）97014.3140.81（中間軸）19413.7674.44.98（中間軸）48.513.22599.24.02（輸出軸）16.212.57368.83.02（卷筒軸）6.511.316602.32.55.3傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)校核5.3.1第一級(jí)齒輪傳動(dòng)校核：設(shè)計(jì)項(xiàng)目及說(shuō)明結(jié)果1)、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由表6.2選： 小齒輪40Cr 調(diào)質(zhì)大齒輪45 正火應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式： = 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)：查圖得：接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)：SHmin

36、=1許用接觸應(yīng)力: 接觸疲勞極限 :查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-4: 由式 則： 許用彎曲應(yīng)力由式：彎曲疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-7： 彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-8: 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-9(設(shè)模數(shù)小于5): 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) 則：=378×1×1/1.4=270 N/mm=294×1×1/1.4=210 N/mm2)、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按Vt= (0.0130.022) ×× =參考表 6.7表 6.8選取II公差組8級(jí)，小輪分度圓直徑d，由機(jī)械設(shè)計(jì)式6-5： 齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為非

37、對(duì)稱布置，取小輪齒數(shù):在推薦值20-40中選=21大輪齒數(shù): 齒數(shù)比u :傳動(dòng)比誤差u/u:合格 小輪轉(zhuǎn)距:載荷系數(shù)K： 使用系數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)表6.3，=1 動(dòng)載荷系數(shù)：由推薦值選=1.2齒間載荷分配系數(shù)由：=0得=1.1齒向載荷分布系數(shù)：由推薦值選=1.1則載荷系數(shù):=1×1.2×1.1×1.1=1.45材料彈性系數(shù)：查表得=節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（），=2.5重合度系數(shù)：由推薦值：0.850.92選=0.87則： 齒輪模數(shù)： (圓整后的值)小齒輪分度圓直徑：大齒輪分度圓直徑：標(biāo)準(zhǔn)中心距: mm圓周速度：與故取v=4m/s相近齒寬:大輪齒寬：小輪齒寬：3

38、)、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 由式： 齒形系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)小齒輪：=2.57大齒輪：=2.21應(yīng)力修正系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)小齒輪：大齒輪：重合度：=1.73重合度系數(shù)： 故：所以齒根彎曲強(qiáng)度滿足 SHmin=1=1=21=105=1=1.2=1.1=1.1K=1.45=2.5=0.87=2.57=2.215.3.2第二級(jí)齒輪傳動(dòng)校核：設(shè)計(jì)項(xiàng)目及說(shuō)明結(jié)果1)、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由表6.2選： 小齒輪40Cr 調(diào)質(zhì)大齒輪45 正火應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式： = 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)：查圖得：接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)：SHmin=1許用接觸應(yīng)力: 接觸疲勞極限 :查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-4: 由式 則： 許用彎

39、曲應(yīng)力由式：彎曲疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-7： 彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-8: 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-9(設(shè)模數(shù)小于5): 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) 則：=378×1×1/1.4=270 N/mm=294×1×1/1.4=210 N/mm2)、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按Vt= (0.0130.022) ×× =參考表 6.7表 6.8選取II公差組8級(jí)，小輪分度圓直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)式6-5： 齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取小輪齒數(shù):在推薦值20-40中選=25大輪齒數(shù): 齒數(shù)比u :小輪

40、轉(zhuǎn)距:載荷系數(shù)K： 使用系數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)表6.3，=1 動(dòng)載荷系數(shù)：由推薦值選=1.2齒間載荷分配系數(shù)由：=0得=1.1齒向載荷分布系數(shù)：由推薦值選=1.1則載荷系數(shù):=1×1.2×1.1×1.1=1.45材料彈性系數(shù)：查表得=節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（），=2.5重合度系數(shù)：由推薦值：0.850.92選=0.87則： 齒輪模數(shù)： (圓整后的值)小齒輪分度圓直徑：大齒輪分度圓直徑：標(biāo)準(zhǔn)中心距: 圓周速度：與故取相近齒寬:大輪齒寬：小輪齒寬：3)、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 由式： 齒形系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)小齒輪：=2.57大齒輪：=2.21應(yīng)力修正系數(shù)：查機(jī)械設(shè)

41、計(jì)手冊(cè)小齒輪：大齒輪：重合度：=1.72重合度系數(shù)： 則：所以齒根彎曲強(qiáng)度滿足SHmin=1=1=25=101=1=1.2=1.1=1.1K=1.45=2.5=0.87=2.57=2.215.3.3第三級(jí)齒輪傳動(dòng)校核：設(shè)計(jì)項(xiàng)目及說(shuō)明結(jié)果1)、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由表6.2選： 小齒輪40Cr 調(diào)質(zhì)大齒輪45 正火應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式： = 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)：查圖得：接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)：SHmin=1許用接觸應(yīng)力: 接觸疲勞極限 :查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-4: 由式 則： 許用彎曲應(yīng)力由式：彎曲疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-7： 彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-8: 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6

42、-9(設(shè)模數(shù)小于5): 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) 則：=378×1×1/1.4=270 N/mm=294×1×1/1.4=210 N/mm2)、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按Vt= (0.0130.022) ×× =參考表 6.7表 6.8選取II公差組8級(jí)，小輪分度圓直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)式6-5： 齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取小輪齒數(shù):在推薦值20-40中選=25大輪齒數(shù): 齒數(shù)比u :小輪轉(zhuǎn)距:載荷系數(shù)K： 使用系數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)表6.3，=1 動(dòng)載荷系數(shù)：由推薦值選=1.2齒間載荷分配系數(shù)由：=0得=1.

43、1齒向載荷分布系數(shù)：由推薦值選=1.1則載荷系數(shù):=1×1.2×1.1×1.1=1.45材料彈性系數(shù)：查表得=節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（），=2.5重合度系數(shù)：由推薦值：0.850.92選=0.87則： 齒輪模數(shù)： (圓整后的值)小齒輪分度圓直徑：大齒輪分度圓直徑：標(biāo)準(zhǔn)中心距: 圓周速度：與故取相近齒寬:大輪齒寬：小輪齒寬：3)、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 由式： 齒形系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)小齒輪：=2.57大齒輪：=2.21應(yīng)力修正系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)小齒輪：大齒輪：重合度：=1.7重合度系數(shù)： 則：所以齒根彎曲強(qiáng)度滿足SHmin=1=1=25=76=1=1.2=

44、1.1=1.1K=1.45=2.5=0.87=2.57=2.215.3.4第四級(jí)齒輪傳動(dòng)校核設(shè)計(jì)項(xiàng)目及說(shuō)明結(jié)果1)、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由表6.2選： 小齒輪40Cr 調(diào)質(zhì)大齒輪45 正火應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式： = 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)：查圖得：接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)：SHmin=1許用接觸應(yīng)力: 接觸疲勞極限 :查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-4: 由式 則： 許用彎曲應(yīng)力由式：彎曲疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-7： 彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-8: 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-9(設(shè)模數(shù)小于5): 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) 則：=378×1×1/1.4=270 N/mm=294

45、15;1×1/1.4=210 N/mm2)、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按Vt= (0.0130.022) ×× 參考表 6.7表 6.8選取II公差組8級(jí)，小輪分度圓直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)式6-5： 齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取小輪齒數(shù):在推薦值20-40中選=27大輪齒數(shù): 齒數(shù)比u :小輪轉(zhuǎn)距:載荷系數(shù)K： 使用系數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)表6.3，=1 動(dòng)載荷系數(shù)：由推薦值選=1.2齒間載荷分配系數(shù)由：=0得=1.1齒向載荷分布系數(shù)：由推薦值選=1.1則載荷系數(shù):=1×1.2×1.1×1.1=1.45材料彈性系

46、數(shù)：查表得=節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（），=2.5重合度系數(shù)：由推薦值：0.850.92選=0.87則： 齒輪模數(shù)： (圓整后的值)小齒輪分度圓直徑：大齒輪分度圓直徑：標(biāo)準(zhǔn)中心距: 圓周速度：與故取相近齒寬:大輪齒寬：小輪齒寬：3)、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 由式： 齒形系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)小齒輪：=2.57大齒輪：=2.21應(yīng)力修正系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)小齒輪：大齒輪：重合度：=1.7重合度系數(shù)： 則：所以齒根彎曲強(qiáng)度滿足SHmin=1=1=27=68=1=1.2=1.1=1.1K=1.45=2.5=0.87=2.57=2.215.3.5齒輪傳動(dòng)主要參數(shù) 根據(jù)計(jì)算整理得到齒輪具體參數(shù)如下表：

47、表5.5 齒輪參數(shù)表名稱代號(hào)12345678齒數(shù)211052510125762768模數(shù)（）45710分度圓直徑（）84420125505175532270680齒寬（）7568105100145140223216齒頂高（）45710齒根高（）56.258.7512.5全齒高（）911.2515.7522.5齒頂圓直徑（）92428135515189546290700齒根圓直徑（）74410112.5492.5157.5514.5245655傳動(dòng)比4.984.023.022.5齒數(shù)比543.042.52中心距（）252315353.5475應(yīng)力角（）205.4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸是卷?yè)P(yáng)機(jī)中重要零件之

48、一。其主要功能是支撐回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸通過(guò)軸承與卷筒或減速器箱體相聯(lián)，裝在軸上的零件都圍繞軸心線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成了一個(gè)以軸為基礎(chǔ)的軸系部件。因此，在軸的設(shè)計(jì)中，不能只考慮軸本身，還必須計(jì)及軸系零（部）件對(duì)軸的影響。設(shè)計(jì)軸時(shí)，應(yīng)解決的主要問(wèn)題有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩個(gè)方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。而對(duì)剛度較高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形。對(duì)高度運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防發(fā)生共振而破壞。5.4.1軸的材料選擇卷?yè)P(yáng)機(jī)中軸的材料應(yīng)具有足夠的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)