液壓絞車設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 液壓絞車設(shè)計 摘 要 起重設(shè)備中最重要的設(shè)備為絞車，而其機(jī)械運(yùn)動是其機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，絞車的驅(qū)動方式有許多種，而此次設(shè)計為液壓驅(qū)動絞車，其機(jī)械運(yùn)動是原動機(jī)提供動力帶動液壓泵，后在執(zhí)行構(gòu)件中注入工作液，將機(jī)構(gòu)運(yùn)作，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中注入工作液，控制其注入流量的大小來控制機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。至今液壓絞車在生活中廣泛應(yīng)用。 此次設(shè)計詳細(xì)的分析 液壓絞車 的 工作原理 ，結(jié)合實際情況分析絞車的工作 環(huán)境與 特點， 進(jìn)行詳細(xì)的對比分析后 ， 設(shè)計了完整的液壓絞車機(jī)構(gòu) ，設(shè)計并選擇了構(gòu)成機(jī)構(gòu)的各個零部件 。 此次液壓絞車的設(shè)計，其主要機(jī)構(gòu)為 液壓馬達(dá) ， 在軸上布置 平衡閥 、 離合器、制動器、 卷筒 等零部件，在外側(cè)布置 機(jī)架等 。 其機(jī)械構(gòu)造具有許多優(yōu)點，其內(nèi)部構(gòu)造緊湊，外部 體積小 ，其機(jī)器 重量輕， 在工作過程中安全性能好，穩(wěn)定性高，工作過程中產(chǎn)生噪音小，啟動時獲取的扭矩大，工作安全可靠，其機(jī)構(gòu)在升降過程中運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) ， 當(dāng)絞車在離合器的作用下，可以實現(xiàn)可控的加速減速下降，此應(yīng)用在生活中較為普遍 。 本文設(shè)計了一個 結(jié)構(gòu)簡單、 使用方便 、適合于 多種起重情況的液壓絞車，提升時扭矩大、可提升物體重量重、方便易操作等，具有一定實際應(yīng)用價值。 關(guān)鍵詞 起重設(shè)備 ； 液壓驅(qū)動 ； 液壓馬達(dá) ； 無極調(diào)速 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 he is a of of is to in of of up in to of in so of of in of of in of of of a in of in of is is is in of in in in of be is in In a to is It so It 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 錄 摘要 ........................................................... I ............................................................................................................... 1 章 緒論 ......................................................................................................... 1 題研究背景及研究的優(yōu)點 .................................................................... 1 究背景 ............................................................................................. 1 究課題的優(yōu)點 ................................................................................. 1 壓絞車國內(nèi)外研究近況分析 ................................................................ 2 外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 2 內(nèi)研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 2 究的主要內(nèi)容和方法 ............................................................................ 3 壓傳動系統(tǒng)概念 .................................................................................... 3 動類型及液壓傳動的定義 ............................................................. 3 壓系統(tǒng)的組成部分 ......................................................................... 4 壓系統(tǒng)的類型 ................................................................................. 4 壓技術(shù)的特點 ................................................................................. 4 車的簡介 ................................................................................................ 5 定絞車液壓系統(tǒng)圖 ................................................................................ 6 第 2 章 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計 ............................................................................. 7 見卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析 ................................................................ 7 液壓式卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案的 對比 ......................................................... 7 計減速器輸出軸與卷筒軸連接方法 ............................................. 9 壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的分類 ......................................................................... 9 設(shè)計所采用的方案 .............................................................................. 12 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計時注意的事項 .......................................................... 12 章小結(jié) .................................................................................................. 13 第 3 章 設(shè)計卷揚(yáng)機(jī)卷筒和選取鋼絲繩 ........................................................... 14 揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計 .................................................................................. 14 揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類、特點 ........................................................... 14 筒設(shè)計計算 ................................................................................... 14 絲繩的選擇 .......................................................................................... 17 章小結(jié) .................................................................................................. 18 第 4 章 液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇 ................................................................... 19 壓馬達(dá)的選用與驗算 .......................................................................... 19 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 液壓馬達(dá)的分類及特點 ................................................................... 19 壓馬達(dá)的選用 ............................................................................... 19 達(dá)的驗算 ....................................................................................... 19 衡閥的計算與選用 .............................................................................. 21 衡閥的功能簡介 ........................................................................... 21 衡閥的選用 .......................................................................................... 22 章小結(jié) .................................................................................................. 23 第 5 章 絞車關(guān)鍵零部件設(shè)計 ........................................................................... 24 動器的設(shè)計與選用 .............................................................................. 24 動器的設(shè)計計算 ........................................................................... 24 動盤的設(shè)計選用 ........................................................................... 24 動盤有效摩擦直徑計算 ............................................................... 25 盤式制動器設(shè)計計算 ................................................................... 25 合器的設(shè)計與選用 .............................................................................. 26 盤離合器的詳細(xì)參數(shù)計算 ........................................................... 27 盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系 ........................................................... 27 擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩 ............................................................... 29 盤摩擦式離合器 壓力的計算 ....................................................... 30 的設(shè)計 .................................................................................................. 30 的工作能力計算 ........................................................................... 30 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................... 33 算軸的各段直徑和長度 ............................................................... 34 章小結(jié) .................................................................................................. 34 結(jié)論 ..................................................................................................................... 35 致謝 ..................................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 37 附錄 A ................................................................................................................. 38 附錄 B ................................................................................................................. 44 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 1章 緒論 題研究背景及研究 的優(yōu)點 究背景 絞車是起重設(shè)備中的重要構(gòu)成設(shè)備，起重設(shè)備則是機(jī)器傳輸中必備的，驅(qū)動絞車的方法有三種，即液壓、內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)驅(qū)動。因為內(nèi)燃機(jī)在工作中馬達(dá)只能按順序工作，不可逆轉(zhuǎn)，必須空載啟動，所以其起動和換向必須依賴傳動設(shè)備的離合，因此內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動調(diào)速麻煩，操作困難。絞車應(yīng)用最廣泛的 形式為電動機(jī)驅(qū)動，因為直流電動機(jī)的機(jī)械特征能配合升降機(jī)構(gòu)的工作特性，可實現(xiàn)大范圍調(diào)速，但直流電源的獲取比較麻煩。而液壓絞車，液壓泵依據(jù)原動機(jī)工作的帶動，使工作液注入執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，使其運(yùn)作，經(jīng)過控制進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)液體的流量，來調(diào)節(jié)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度。所以液壓驅(qū)動可以實現(xiàn)無極調(diào)速，而且零部件之間緊密結(jié)合，工作過程中安全可靠，操作便利，傳動比大。但制造液壓傳動元件的精度要求較高，其工作液容易外漏。至今液壓驅(qū)動的絞車在生活中應(yīng)用較普遍 [1]。 究 課題的優(yōu)點 1． 液壓絞車的優(yōu)點： 因為液壓絞車的廣泛應(yīng)用，漸漸替代了電動驅(qū)動絞車， 降低了電動絞車帶來的電氣設(shè)備漏電的危害。液壓絞車中的液壓馬達(dá)可以調(diào)整機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度，其在吊物過程中，馬達(dá)轉(zhuǎn)速較低，空載時，馬達(dá)轉(zhuǎn)速較高，其使選用鋼絲繩的使用壽命延長。液壓絞車發(fā)展迅速，其機(jī)構(gòu)中的液壓傳動應(yīng)用廣泛，取代了大多機(jī)械構(gòu)造。 2． 液壓傳動的優(yōu)點： 其運(yùn)轉(zhuǎn)時，能得到較大的力矩，逐漸成為至今機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中較重要的環(huán)節(jié)。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時，液壓傳動能實現(xiàn)低速的運(yùn)作，也可大范圍的調(diào)速，并且可以得到較大的調(diào)速比，也可以利用低速的運(yùn)作。其機(jī)構(gòu)內(nèi)部緊湊，所占面積小，所有機(jī)構(gòu)重量輕，其機(jī)械運(yùn)作形式繁瑣，利于驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)作，動力傳遞方便 ，其運(yùn)轉(zhuǎn)時安全，可以防止過載。液壓元件在潤滑油的作用下，使用壽命長，液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格 [2]。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 壓絞車 國內(nèi)外研究 近況 分析 外研究現(xiàn)狀 在國外液壓絞車的生產(chǎn)廠家較多，應(yīng)用廣泛。憑據(jù)查閱調(diào)查到的文獻(xiàn)，部分國家在二九年代末就開始制造液壓絞車，液壓絞車在美、莢、蘇、日、法、德、丹麥、加拿大等國家都有制造。其種類較多，規(guī)格較多。動力有電動，液動和風(fēng)動。運(yùn)作機(jī)構(gòu)有雙筒、單筒。傳動類型有鏈?zhǔn)絺鲃?、皮帶傳動、齒輪傳動、液壓傳動與行星齒輪傳動等。大部分絞車中用行星齒輪傳動的較多。 國外液壓絞車依據(jù)其用法、制造、使 用條件和眾多外界原因的不同，每個國家的絞車有著自己的特性和使用方法。 蘇聯(lián)研制的絞車，在底座的位置上，傳動裝置、電動機(jī)、支架、卷筒都安裝在上面，從外部看，特征非常明顯。憑借對蘇聯(lián)絞車標(biāo)準(zhǔn)的研究，六十九年代末，蘇聯(lián)發(fā)明了將卷筒內(nèi)部裝有傳動裝置和電動機(jī)置，使液壓絞車在機(jī)構(gòu)方面緊湊。蘇聯(lián)在動力方面采用了風(fēng)動和電動兩種方法驅(qū)動。 英國液壓絞車的特性是機(jī)構(gòu)之間連接平穩(wěn)、縫隙小，在滾筒內(nèi)部裝有傳動裝置、電動機(jī)、操縱裝置等。其制造時，機(jī)體與底座和減速器制造在一起，充分利用了絞車的內(nèi)部空間。其在機(jī)構(gòu)運(yùn)作時安全可靠、 密封性好，在外觀上，其構(gòu)造簡單、外形完整。英國還制造電動絞車與風(fēng)動驅(qū)動的絞車，其應(yīng)用與液壓絞車一樣較為歸納廣泛。 美國制造的液壓絞車，其傳動裝置安裝在卷筒一端，其絞車的總體框架制造較為嚴(yán)謹(jǐn)，在制造底座時，一些廠家將機(jī)架、減速器與底座制造在一起，其機(jī)構(gòu)機(jī)湊、剛性較好。其中電動機(jī)的選擇采用埋裝式設(shè)計，其構(gòu)造形式使軸向尺寸降低。外形平整圓滑，封閉性能較好 [14]。 內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國液壓絞車成長較為遲緩， 2005 年河南省洛陽市中信重機(jī)公司研制出國內(nèi)直徑較大的液壓防爆絞車，并且實行首次試車，取得成功。此臺液壓防 爆絞車具有杰出的防爆機(jī)能、低速運(yùn)轉(zhuǎn)性能、無極調(diào)速性能。因為其機(jī)械構(gòu)造布局科學(xué)合理、體積小、構(gòu)造緊湊，內(nèi)部空間充分利用；又因為其機(jī)械性能較好、操作容易、安全可靠、使用壽命長、綜合優(yōu)勢較好，中信重機(jī)公司研制的絞車最大一次能帶動近 23噸的貨物，其機(jī)構(gòu)的直徑和提升能力可稱得上是國內(nèi)最優(yōu)。國外因為機(jī)械技術(shù)水平較高，發(fā)展較快，礦下中機(jī)械化程度非常高，其空間較大，安裝機(jī)械構(gòu)造簡便，應(yīng)用電動防爆絞車的時間較早，調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)速度時，利用繞線型電機(jī)轉(zhuǎn)子外接電子。此絞車也有缺點：工作時散熱處理不便，占地面積較大，操控系統(tǒng)復(fù)雜，液壓元 件制造價格高。液壓技術(shù)的發(fā)展，廣泛應(yīng)用徑向柱塞式液壓馬達(dá)與軸 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 柱塞式液壓馬達(dá)。液壓防爆絞車制造方便、構(gòu)造緊湊、其起動平穩(wěn)，運(yùn)轉(zhuǎn)中利于調(diào)速，能防止過載使用，當(dāng)電動機(jī)選取鼠籠式電機(jī)時，能使電動機(jī)控制的系統(tǒng)簡單。在國外，液壓防爆絞車可分為高速小扭矩與低速大扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)形式。 液壓絞車其工作原理，是用液壓馬達(dá)控制減速箱帶動卷筒。防暴液壓絞車其原理是在普通的絞車上安裝防暴電氣設(shè)備，要求滿足煤礦井下等方面的制造機(jī)構(gòu)，其工作時運(yùn)轉(zhuǎn)流暢，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)、起動和制動方面比用電控制的絞車?yán)眯矢?，其機(jī)構(gòu)運(yùn)作操作機(jī)簡便 易懂、重量輕、體積小使用起來有一定的安全性。大部分絞車的構(gòu)成分有機(jī)械部分、電氣部分與液壓傳動部分 [3]。 究的主要內(nèi)容和方法 研究的主要方法： 1． 認(rèn)真調(diào)查研究并分析課題，查閱并記錄相關(guān)資料，并完成開題報告。 2． 調(diào)查與液壓絞車相關(guān)的文獻(xiàn)資料，認(rèn)真考慮課題，并記錄對課題研究有所幫助的知識，最后概括歸納總結(jié)。 3． 憑借所查閱的文獻(xiàn)資料，通過老師的引導(dǎo)，編寫開題報告，計劃在設(shè)計中的方法。 設(shè)計步驟： 1． 查閱相關(guān)液壓系統(tǒng)的資料，聯(lián)合液壓絞車的特點，選擇合適的液壓元件。 2． 對各機(jī)器元件所需的液壓回路進(jìn)行設(shè)計，研究機(jī)構(gòu)的回路構(gòu)成 和機(jī)能。 3． 依據(jù)液壓系統(tǒng)的參數(shù)和各機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)來設(shè)計和計算液壓系統(tǒng)，設(shè)計計算各類各樣的主要元件，并且查閱有關(guān)的設(shè)計手冊選擇主要參數(shù)。 4． 選完液壓元件后，須要計算各回路運(yùn)轉(zhuǎn)性能，此中需要計算系統(tǒng)各回路功率、性能驗算和驗算整個系統(tǒng)的發(fā)熱情況。 5． 經(jīng)過查閱此次設(shè)計相關(guān)的文獻(xiàn)資料以及自己對課程的學(xué)習(xí)情況，用 制出重要零件圖和裝配圖，然后在指導(dǎo)老師的幫助與要求下，詳細(xì)的完成論文和圖紙。 壓傳動系統(tǒng)概念 動類型及液壓傳動的定義 原動機(jī)、工作機(jī)與傳動裝置組成了一部完整的機(jī)械設(shè)備。動力源是原 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 機(jī)的最重要組成部分；機(jī)械 裝置使外部做功的位置為工作機(jī)；將傳動裝置放置在工作機(jī)和原動機(jī)之間，用以達(dá)到動力的控制、傳遞和轉(zhuǎn)換，來達(dá)到工作機(jī)所需要的力、位置及工作速度。 液體傳動包含液壓傳動和液力傳動兩種，其機(jī)械傳動為動能帶動。液壓傳動是依據(jù)注入液體壓力來驅(qū)動工作的，其中包含能量的轉(zhuǎn)換、控制、傳遞與分配。因為其傳動的特點，成為現(xiàn)代機(jī)械工作中不可缺少的組成部分 [4]。 壓系統(tǒng)的組成部分 液壓系統(tǒng)驅(qū)動的機(jī)構(gòu)中，其液壓系統(tǒng)使用了液壓油等工作介質(zhì)，將機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能來驅(qū)動裝置運(yùn)作，通過液體流量、工作壓力、與機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向等力，經(jīng)過 控制閥分配送到各執(zhí)行機(jī)器中，將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能來驅(qū)動。動力源、控制閥、執(zhí)行器、工作液和液壓元件等構(gòu)成了液壓系統(tǒng)。 壓系統(tǒng)的類型 液壓系統(tǒng)的種類，見圖 1 圖 1液壓系統(tǒng)的分類 壓技術(shù)的特點 將液壓傳動的控制方式與其它控制方式對比，其特點如下。 1． 優(yōu)點 (1) 單位功率的重量輕。 (2) 布局靈活方便。 (3) 調(diào)速范圍大。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 4) 工作平穩(wěn)、快速性好。 (5) 易于操縱控制。 (6) 易于機(jī)電一體化并實現(xiàn)自動控制。 (7) 易于實現(xiàn)過載保護(hù)。 (8) 液壓系統(tǒng)的制 造與設(shè)計簡便。 2． 缺點 (1) 不能保證定比傳動。 (2) 傳動效率低。 (3) 工作穩(wěn)定性易受溫度影響。 (4) 造價較高。 (5) 故障診斷困難。 車的簡介 絞車在其運(yùn)轉(zhuǎn)模式上又稱為卷揚(yáng)機(jī)，在大多數(shù)吊物起升機(jī)構(gòu)中，用來提升或降落貨物的機(jī)械構(gòu)造，其升起方式為卷筒卷起鋼絲繩帶動物體。 驅(qū)動裝置、安全保護(hù)裝置、鋼絲繩纏繞系統(tǒng)、取物裝置等組成了卷揚(yáng)機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)。電動機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、卷筒和制動器等裝置構(gòu)成驅(qū)動裝置。卷筒、定滑輪、鋼絲繩和動滑輪個構(gòu)成了鋼絲繩纏繞系統(tǒng)。吊物所需要的裝置有吊環(huán)、吊鉤、抓斗、電磁吸盤 等裝置。 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動和電動機(jī)驅(qū)動三種驅(qū)動方式為卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動的方法。 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的裝置，因為內(nèi)燃機(jī)中裝置之間的傳動經(jīng)機(jī)械動能轉(zhuǎn)換傳遞給工作機(jī)構(gòu)以此驅(qū)動，此驅(qū)動方式的特點有獨立的能源提供，能夠機(jī)動林獲得轉(zhuǎn)動零件，適合流動工作。因為內(nèi)燃機(jī)不可逆轉(zhuǎn)運(yùn)作，不可運(yùn)物起動，必須通過其自身裝置的離合來轉(zhuǎn)向或啟動，此方式調(diào)速較為困難，操作繁瑣，現(xiàn)今很少人應(yīng)用。 大多數(shù)的卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動方式為電機(jī)驅(qū)動。直流電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能適合起落裝置的需求，其運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，但是直流電源的獲取比較麻煩。卷揚(yáng)機(jī)的機(jī)構(gòu)較大時，其卷揚(yáng)機(jī)的驅(qū)動方式采用直 流電動機(jī)傳動或內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動。如果驅(qū)動方式用交流電動機(jī)，獲取電能較為便利，操作簡便，維修便利，機(jī)構(gòu)重量較輕，運(yùn)作穩(wěn)定，在大多卷揚(yáng)機(jī)中電動方式應(yīng)用也較多。 液壓驅(qū)動的裝置，一般都是液壓泵由原動機(jī)驅(qū)動，使運(yùn)轉(zhuǎn)所用工作液等介質(zhì)注入執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，使機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過控制進(jìn)油量的大小來調(diào)速。液壓驅(qū)動有許多特點，其傳動比較大，能進(jìn)行調(diào)速，其構(gòu)造緊湊，運(yùn)作穩(wěn)定，操作簡單，可以在過載的情況下進(jìn)行保護(hù)。其缺點為制造液壓傳動元件的精度較高，注入的工作液容易泄漏。至今液壓驅(qū)動的絞車在土木工程等方面的卷揚(yáng)機(jī)中應(yīng)用廣泛。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 定絞車液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)的工作原理以及特點概括如下：（見圖 1 三位四通電磁換向閥 5 控制壓馬達(dá) 2 的液體排量大小，壓力的控制由單向定量液壓泵 9 來提供，要防止在降下時的速度超過負(fù)載所能承受的速度，需要在液壓馬達(dá)的回油路上放置外控式平衡閥 4。要提升系統(tǒng)的運(yùn)作穩(wěn)定性，來防止過熱或污染造成的麻煩，需要將回油過濾器 7 和冷卻器 8放置在回油路上。三位四通電磁換向閥 5 的中位機(jī)能為 K 型，因此絞車在停止運(yùn)作，其液壓泵實行中位低壓卸荷，節(jié)約了待機(jī)中的耗能。 表 1磁鐵動作順序 從表 1可知：當(dāng) 2電時，三位四通電磁換向閥 5 切換到右測，工作液注入液壓馬達(dá) 2 經(jīng)單向閥，帶動卷筒運(yùn)作。當(dāng)電磁鐵 1電時，進(jìn)行降落動作，當(dāng)要停止時，電磁鐵 3電，制動器制動使機(jī)器停止運(yùn)作。 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、單向定量液壓泵 10、油箱 圖 1壓原理圖 工 況 1載卷揚(yáng)上升 - + - 空包下放 + - - 停 止 - - + 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2章 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計 見卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析 液壓式卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 的對比 依據(jù)卷揚(yáng)機(jī) 構(gòu)中原動機(jī)和卷筒組組裝位置的差別，卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)安裝方式有兩種：并軸式和同軸式。具體細(xì)分為單卷筒和雙卷筒 [5]。 (a) 卷筒安裝在減速器輸出軸的突出部分 (b) 存在重力降落裝置 (c)卷筒與齒輪連軸節(jié)連接 (d)十字滑塊聯(lián)軸節(jié)連接減速器輸出軸和卷筒 圖 2軸單卷筒卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 圖 2示的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)為并軸單卷筒，其機(jī)構(gòu)軸與原動機(jī)軸線平行，這樣使其機(jī)構(gòu)安裝便利、結(jié)構(gòu)緊湊。 部分卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)存在重力降落裝置（圖 2-1 b），此設(shè)計原理是實現(xiàn)吊環(huán)等吊物裝置在空 載或輕載時的降落速度的控制。將內(nèi)漲式摩擦離合器和帶動式制動器裝在卷筒上。離合器工作分離時，切斷了卷筒轉(zhuǎn)動動力源的提 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 ，卷筒停止工作，可以利用重力原理使物體降落，并利用制動器控制速度。 卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計中需要解決減速器輸出軸與卷筒軸的安裝方法。如圖 2-1(a)、 (b)兩種方式，在減速器輸出軸的突出位置安裝卷筒，這種方法屬于力學(xué)中的三支點超靜定軸，它的運(yùn)轉(zhuǎn)特性使軸承受的彎矩有所減小。然而此種構(gòu)造對元件的精度要求較高，減速器和卷筒組的裝配也很不便利，又減速器不能獨自運(yùn)轉(zhuǎn)，需裝配使用，軸承的更換也比較麻煩。因為機(jī)器的外 廓尺寸小，構(gòu)造簡便，此構(gòu)造廣泛用于土木工程類卷揚(yáng)機(jī)。 圖 2-1(c)、 (d)兩種方式，減速器與卷筒組的輸出端都用了補(bǔ)償式的安裝方式。圖 2-1(c)中的減速器輸出軸采用卷筒與齒輪連軸節(jié)連接，將動力傳到卷筒。圖 2-1(d)中減速器輸出軸和卷筒用十字滑塊聯(lián)軸節(jié)連到一塊，使減速器輸出軸與卷筒軸的右側(cè)連接到一起，組成軸其中的一個支點，其特點結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝和維護(hù) [6]。 并軸式雙卷筒卷揚(yáng)機(jī)如下圖（圖 2示，是液壓馬達(dá)經(jīng)過二級齒輪減速器帶動了主、副卷筒上的軸。另外此兩個卷筒上都含有離合器和制動器。經(jīng)過控制液壓系 統(tǒng)，能使主、副卷筒獨自運(yùn)作，也能依靠重力降落。 圖 2軸雙卷筒卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 設(shè)計 減速器輸出軸 與 卷筒軸連接 方法 設(shè)計減速器輸出軸與卷筒軸連接方法的特點為： 1． 不能利用多個支撐點的超靜定軸。由于支撐點受力較為繁瑣，而且安裝軸不能確保精度。 2． 采取減速器直接 帶動 卷筒的方法，使扭矩不經(jīng)軸的傳遞，使卷筒軸的扭轉(zhuǎn)能力 和 彎曲能力不能重疊在一起，以此來縮減軸的直徑。 3． 使機(jī)構(gòu)有杰出的運(yùn)轉(zhuǎn)特性， 其 安裝、制造、維修 和 調(diào)試等方面便利。 4． 整個機(jī)構(gòu)構(gòu)造緊湊、組成 簡便 ，運(yùn)轉(zhuǎn) 平穩(wěn) 。 壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的分類 目前多數(shù)卷揚(yáng)機(jī)利用行星齒輪來 驅(qū)動，通過控制液壓馬達(dá)和多泵合流的串并聯(lián)，通過液壓馬達(dá)來控制卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)作速度，以此達(dá)到重載低速、輕載高速等特點，用來提高了機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。 因為所用的液壓馬達(dá)種類型號不一樣，液壓機(jī)構(gòu)的起落可為兩種，低速大扭矩馬達(dá)傳動、高速小扭矩馬達(dá)傳動。 計由液壓控制的行星齒輪傳動的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu) 液壓式卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案有許多種，如下： 1． 卷筒兩端分別放置制動器、液壓馬達(dá)和行星減速器，并且對稱放置（圖 2[7]。 圖 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 (一 ) 2． 卷筒兩側(cè)分別放置液壓馬達(dá)和制動器，而卷 筒內(nèi)部放置行星減速器（圖 2 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 (二 ) 圖 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 (三 ) 3． 卷筒一側(cè)放置液壓馬達(dá)和制動器，卷筒內(nèi)放置行星減速器（圖 2 4． 卷筒內(nèi)部放置液壓馬達(dá)、制動器和行星減速器（圖 2 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案 (四 ) 以上二、三方案可分為一種類型，在卷筒內(nèi)安裝行星減速器，其機(jī)構(gòu)緊湊，占用體積小，但是其卷筒內(nèi)所用空間較多，其機(jī)構(gòu)的安裝精度要求較高，機(jī)構(gòu)所安裝元件加工工藝較復(fù)雜，其主要軸承的參 數(shù)選擇較為困難，不利于維修。二、三方案的不同地方在于安裝制動器的位置，方案二的對稱性較好。 四方案的外形尺寸比二、三方案的外形尺寸小，結(jié)構(gòu)也較為緊湊，但其機(jī)構(gòu)的制動器和液壓馬達(dá)散熱性差，也不利于后期維修。 圖 2壓卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案（五 ) 方案二、三、四的布置方法都為同軸式，卷筒和液壓馬達(dá)的軸都在同 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 軸線上，裝配時需要確保同心度。 5．在卷筒的同一側(cè)放置液壓馬達(dá)、行星減速器和制動器（圖 2此機(jī)構(gòu)中，軸向尺寸比較大，后期維護(hù)麻煩。此裝置所需零件易于加工，裝配方便。 設(shè)計所采用的方案 此次 設(shè)計采用 520 ml/r 排量的馬達(dá)，其工作壓力為 P，所以選取低速大扭矩馬達(dá)。 采用低速方案，不選用減速器。對比傳動方案后選用如（圖 2示，在液壓馬達(dá)上放置多片盤式制動器，卷筒內(nèi)安裝聯(lián)軸器 [8]。 圖 2設(shè)計所采用的方案 揚(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計 時 注意 的事項 當(dāng)設(shè)計卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的方案時，需要從以下方面考慮： 1． 機(jī)構(gòu)總傳動比分開時，所用到的級差不應(yīng)過大，采用從原動機(jī)到卷筒傳動比依次降低的方法。 2． 選取卷筒的最小直徑，因為增加了卷筒的直徑，會使得傳動比和扭矩變大， 使得整體構(gòu)造的尺寸都變大。如果提升物體的高度較大，但不能改變卷筒的長度，所以采用加大直徑來增加容繩量。 3． 制造卷筒時，應(yīng)該保證裝置的快速更換，以便于多種多樣的絞車的使用。 4． 對于滑輪組的倍率，不能選取太大，這樣會對機(jī)械構(gòu)造有所影響。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 ． 對于使用升起時的載荷 50QP ，滑輪組的倍數(shù)應(yīng)該取 2，當(dāng) 250QP ，其滑輪組的倍率取 3~6 之間，當(dāng)載荷量過大時，其倍率選取 8 以上。 章小結(jié) 本章主要從 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)、卷筒軸、行星齒輪等 闡述了 液壓絞車卷揚(yáng)機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計原理 ，介紹了 液壓絞車的最基本傳動機(jī)構(gòu)，以及選用卷揚(yáng)機(jī)的注意事項和最優(yōu)方案，從而達(dá)到設(shè)計的目的， 分析了目前 選用的卷揚(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)的種類、特點和適用條件，通過特點對比并結(jié)合實際設(shè)計要求，最終確定了 卷揚(yáng)機(jī) 的方案。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 3章 設(shè)計卷揚(yáng)機(jī)卷筒和選取鋼絲繩 揚(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計 揚(yáng)機(jī)卷筒組的分類 、 特點 卷筒為升降機(jī)構(gòu)中纏繞鋼絲繩的零部件。一般卷筒組分為齒輪連接盤式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式等。 齒輪連接盤式的卷筒組傳動形式為封閉式，其性能好，扭矩不經(jīng)卷筒軸，其卷筒組為至今橋式起重機(jī)廣泛使用的機(jī)構(gòu)。但是其檢修時需 將卷筒沿軸向外移動。 短軸式卷筒組將卷筒整根長軸替換為分開的短軸。減速器一側(cè)將其短軸利用鍵與鍵之間的過盈配合，跟卷筒的法蘭盤進(jìn)行剛性連接，利用鋼球或圓柱銷跟機(jī)器的底架鉸接構(gòu)成減速器；利用定軸式或轉(zhuǎn)軸式短軸置于支座一側(cè)，使其機(jī)構(gòu)簡單，后期維護(hù)方便 [10]。 內(nèi)裝行星齒輪式卷筒組將卷筒和輸入軸放置同一軸線上，在卷筒內(nèi)腔放置行星減速器，使其機(jī)構(gòu)緊湊，減輕重量，因為其機(jī)構(gòu)的加工精度較高，其裝配要求高，不易維護(hù)，廣泛適用于高精度的機(jī)器中。 依據(jù)卷筒上鋼絲繩纏繞的層數(shù)，分為單層纏繞式和多層纏繞式。以為此次設(shè)計的纏繞層數(shù) 設(shè)為三層，所以選用多層纏繞式卷筒。依據(jù)卷入卷筒鋼絲繩的分類，其可分為單聯(lián)卷筒式和雙卷筒式。單聯(lián)卷筒式可在卷筒上纏繞單層或多層，雙聯(lián)卷筒式只能纏繞單層。當(dāng)升起的高度較大時，其雙聯(lián)卷筒長度減小。 多層纏繞的卷筒可以使卷筒長度有所減小，其機(jī)械構(gòu)造緊湊，但是其鋼絲繩的磨損程度較高，不宜廣泛使用 [15]。 筒設(shè)計計算 1． 卷筒的直徑 D： ( 1)D e d?? (3式中 e －卷筒的直徑比，由表選取； D－卷筒的直徑 (； d －鋼絲繩的直徑 (； e 卷筒的直徑比，依據(jù)卷揚(yáng)機(jī)的特性，選擇的工作級別為 以選擇 e =25，因 d =8，代入式 3得： 125( ???D 依據(jù)所得的數(shù)據(jù)來選取卷筒的直徑 。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 筒最小直徑的計算： (3式中 D －鋼絲繩上滑輪的最小直徑 ( d －鋼絲繩直徑 (； h －系數(shù)值； 依據(jù)機(jī)構(gòu)工作級別分為： F 144818m ??D 根據(jù)以上得卷筒直徑符合條件。 2． 卷筒的長度 L 因為采用多層纏繞式卷筒，所以： 1 . 1()n D ?? ?(3(1 1 ? 式中 l －多層卷繞鋼繩的總長度 ( 依據(jù)已知的卷筒容繩量為 27m，所以 l =27m； 將數(shù)據(jù)代入式 3得 31 . 1 2 7 1 0 9 . 63 ( 2 0 0 8 )L ?? ? ??? ? ?=以取卷筒的長度 L =200 3． 繩槽的選擇 單層纏繞式卷筒的表面含有切出導(dǎo)向螺旋槽，其所用到的繩槽基本分為兩種形式，即標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽，通常都選取標(biāo)準(zhǔn)槽的形式。 多層纏繞式卷筒的表面基本都是光滑面，為了延長鋼絲繩的使用壽命。但是通過使用中發(fā)現(xiàn)，使用螺旋槽卷筒多層纏繞式時，因為要保證首層鋼絲繩的排列整齊，無縫隙，以便于第二層等繩的纏繞。如果因為卷筒表面繩纏繞的雜亂無序時，會導(dǎo)致鋼絲繩的使用壽 命縮短。 帶繩槽單層纏繞式雙聯(lián)卷筒，其鋼絲繩的纏繞方式纏繞在卷筒的兩端，不用設(shè)擋邊。而多層纏繞式卷筒應(yīng)在兩端設(shè)立擋邊，用來防止鋼絲繩在工作中脫離卷筒，所以檔邊的高度應(yīng)該是繩寬度的 (1~1.5)d [16]。 (1) 繩槽半徑 R 依據(jù)下式 ( 0 . 5 3 ~ 0 . 5 6 ) (3取 R=數(shù)值代入式 3得： ??R 繩槽節(jié)距： ~2(?? (3 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 ： ??P 繩槽深度： (3取 ： ??? 圖 3槽放大的示意圖 (2) 卷筒上的螺旋槽長度0L： 0 1()3 (3式中 0D－0D=計算卷筒的直徑 ( 1Z － Z 確定鋼絲繩的安全圈數(shù)，取1Z?2； 把數(shù)據(jù)代入式 3得 302 7 1 0( ) 1 03 2 8L ? ???? ? ?= 0L=1703) 繩槽的表面精度： 2 級－粗糙度?。?卷筒壁厚 ? 選取卷筒的材料一般為鑄鐵，其計算公式： 0 . 0 2 ( 6 ~ 1 0 )D? ?? (3把數(shù)值代入式 3得： ?? D? 所以選用 ? =12 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 ． 鋼絲繩允許的偏角 鋼絲繩纏繞進(jìn)出卷筒時，偏離角度不能大于 當(dāng)選用多層纏繞卷筒與光面卷筒時，為了避免鋼絲繩纏繞過亂，繩與卷筒平面的偏差角度不大于 2o。 鋼絲繩纏繞系統(tǒng)布置時，為了避免槽口損壞和鋼繩脫槽，其纏繞進(jìn)出時的滑輪槽最大偏角不大于 5o。 6． 卷筒強(qiáng)度計算 鋼絲繩拉動卷筒時，會發(fā)生彎曲、壓縮和扭轉(zhuǎn)等變化，當(dāng)中壓縮應(yīng)力較其余的力大。當(dāng) 3時，壓縮應(yīng)力 10% ~ 15% 大于扭轉(zhuǎn)和彎曲的合成應(yīng)力，所以計算應(yīng)力時只計算壓 縮應(yīng)力。當(dāng) 3時，彎曲應(yīng)力的變化相對多，所以需要計算彎曲應(yīng)力。在進(jìn)行相應(yīng)的計算后，要對尺寸較大、壁厚較薄的卷筒進(jìn)行抗壓的驗算 [17]。 因為所設(shè)計的卷筒直徑 D =200L =2003 。所以只需計算壓應(yīng)力即可。 卷筒筒壁的內(nèi)表面壓應(yīng)力c?： m a ]p?????(3式中 c?－卷筒壁壓應(yīng)力 ( 絲繩最大靜拉力 (N)； 1A－應(yīng)力減小系數(shù)，大多取1 ； 2A－多層纏繞系數(shù)，2 []c?－許用壓應(yīng)力，對于鑄鐵，應(yīng)選取 []c? /5b??，b?：鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限，對于鋼，應(yīng)選取 []c? /2s??，s?：鋼的屈服極限。 取1 ，2； 依據(jù)卷筒底層拉力： 1100算m a x 1 1 0 0 9 . 8 0 7 1 0 7 8 7 . 7? ?，代入式 3得： 1 0 7 8 7 . 70 . 7 5 1 . 8 1 2 1 0c? ?? ?=據(jù)計算后的結(jié)果，經(jīng)查閱相關(guān)資料，選取卷筒的材料為球墨鑄鐵800 2 ，所以此材料滿足所設(shè)計的相關(guān)需求。 絲繩的選擇 當(dāng)選擇鋼絲繩時，需要選擇鋼絲繩的構(gòu)造型式和鋼絲繩的直徑。 鋼絲繩在選取時，應(yīng)先考慮選用線接觸鋼絲繩。在不同的工作環(huán)境中，應(yīng)選取不同的鋼絲繩，如腐蝕性環(huán)境中應(yīng)選取防腐蝕的鍍鋅鋼絲繩。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 選取的鋼絲繩，應(yīng)滿足機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行和安全運(yùn)作的性能。 綜上所述，選取鋼絲繩的直徑為 d=8 章小結(jié) 本章對卷揚(yáng)機(jī)卷筒的主要特點與分類進(jìn)行了選擇。分析了卷筒中的直徑、長度和強(qiáng)度，并通過強(qiáng)度校核計算公式計算能承受的應(yīng)力，對卷筒的特點和繩槽進(jìn)行分析計算，并詳細(xì)的計算出所用到卷筒的直徑、長度與強(qiáng)度并進(jìn)行驗算，設(shè)計計算后 ，選出合適的鋼絲繩直徑，并完成相應(yīng)的計算驗算。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 4章 液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇 壓馬達(dá)的選用與驗算 壓馬達(dá)的分類及特點 起升機(jī)構(gòu)中低速和高速的液壓馬達(dá)應(yīng)用廣泛。高速液壓馬達(dá)其主要特點為扭矩小、重量輕、機(jī)構(gòu)緊湊，但是在工作過程中要與減速器配合使用，用來滿足機(jī)構(gòu)的低速重載特性，在應(yīng)用