绞车毕业论文

1 绪论1.1课题背景 绞车是工业生产过程中一种常见的机械，具有悠久的发展历史和比较成熟的设计制造技术。随着绞车制造技术的不断提高、加工材料的不断改进以及电子控制技术的不断发展，绞车在动力、节能和安全性等方面取得了很大的进步。目前，绞车正被广泛地运用于矿山、港口、工厂、建筑和海洋等诸多领域。在矿山采掘和运输场合，绞车作为重要辅助设备被大量并广泛地运用着，例如矿用提升绞车、调度绞车、耙矿绞车和凿井绞车等。提升绞车可用于矿山竖井或斜井中物品与人员的调度，具有较大的牵引功率和很好的安全性，是矿山生产中不可缺少的设备之一1。绞车的另一个重要用途是港口机械，常见的有集装箱起重机、港口装卸门座起重机、塔式起重机以及轻小型的电葫芦等起重机械，其主要执行机构都是各种形式和结构的绞车。对于这种用途的绞车，要求具备较好的调速性能和很高的安全性能。另外，绞车还被运用于各种线缆的存储、制造和运输，例如纺织机械中的用于存放丝线的线招和电缆制造中用于存放各种直径缆绳的缆盘。这种情况下，绞车不光要具有一定的调速能力，并还能够使不同直径的缆绳排列整齐，从而保证生产的顺利进行。在船用甲板机械和海洋开发领域，绞车也具有悠久的使用历史和多种多样的用途。可以说，绞车广泛地运用于各种各样的场合，发挥着不同的作用，也具有各种各样的结构组成。为了更好地研究绞车的结构和性能，需要对绞车的组成和绞车的分类展开探讨。1.1.1绞车的分类绞车多种多样的用途，决定了绞车的种类和组成形式也是多种多样的。按照绞车卷筒的数量分，绞车可以分为二种:单卷筒绞车、双卷筒绞车和二卷筒绞车2。单卷筒绞车是二种类型绞车中最常见的。它只有一个卷筒用来存放缆绳或者铰链，一般用于对卷筒的容绳量要求不高的场合。另外，按照绞车的驱动方式，通常又把绞车分为电动绞车，气动绞车和液压绞车二种。1.1.2绞车的特点和性能要求通过对绞车应用场合的探讨和绞车结构的分析，可以得知，在工程应用中绞车会具有如下一些特点:1.负载时变 绞车用于海洋拖曳、电梯轿厢提升、矿山调度等场合时，由于外界环境因素的影响，例如海浪、海流、货物重量等的不断变化，它的负载也在不断变化。这就对绞车的稳定运行造成了很大干扰。如果不采取有效的控制手段，绞车的收放速度就不可能稳定，有时甚至无法正常工作。 2.驱动力矩范围大这也是由绞车的工作环境决定的，其驱动力范围从几公斤到上百吨不等。3.要求调速方便，高低速运行稳定由于收放工作的需要，现在许多绞车都需要能够方便连续地调整收放速度。在高速运行的时候，不能出现飞车的情况;在低速运行的时候，不能出现爬行现象，要保持一定的输出力矩。 4.对安全可靠性要求较高由于绞车一旦出现事故，就有可能对人的生命或财产造成很大的伤害，加上绞车的工作环境大多比较恶劣，所以就要求绞车具有很高的可靠性。因此在设计绞车时设计人员应考虑到绞车的最大负载能力、绞车的防爆性、兀件的可靠性等因素。5.要求具有较好的可操作性随着对绞车使用要求的不断提高以及自动化技术的发展，绞车的自动化程度也在不断提高。一些先进的电子控制技术、通讯技术的运用，使得现在的绞车能够具有很好的人机接口和远程通信能力，极大地提高了绞车的操作性能。1.2国内外绞车发展状况矿井提升机包括机械设备及拖动控制系统，是联系地下和地上的重要途径，是矿山生产的咽喉设备，其性能好坏直接关系到矿山的生产效率和安全性及可靠性，它的安全、可靠运行是整个矿井正常生产的必要条件，一旦发生故障，所造成的经济损失是巨大的。“运输是矿井的动脉，提升是咽喉”形象地描述了矿井提升运输系统的工作过程与重要作用3。目前，国内外对提升设备经过多年的研究，近几于年来发展的很快，尤其是提升设备的滚筒方式、制动方式和电力拖动、自动化控制等方面有很大的改进，在提升设备的理论和实践方面都取得了丰富的经验。国内外对于提升绞车的优化设计研究属于较冷门的行业，相关的研究成果不太多。1.2.1国内绞车发展状况我国提升设备的设计制造，是在解放以后才开始的4。建国初期在党的领导下，新建和改建了许多矿山机械制造厂。1953年抚顺重型机器厂制造了我国第一台缠绕式双筒提升机。1958年洛阳矿山机器厂设计制成了我国第一台2X4多绳摩擦式提升机，并于1961年开始运转，这种提升机与缠绕式提升机比较，具有重量轻、体积小、安全可靠、适合较深矿井的特点，是现代提升机的发展方向。并已在我国许多矿山中得到普及和应用。如安徽的凤凰山铜矿、梅山铁矿、张家洼小官庄铁矿、西石门铁矿、丰山铜矿、铜坑锡矿等矿山是较早地应用多绳摩擦提升机的矿山。1989年投产的通钢板石沟铁矿18#矿组的罐笼井采用的是上海冶金矿山机械厂生产的第二台JKD1. 85 X 4多绳摩擦式提升机。1971年该厂又新设计制造了JK型新系列单绳缠绕式提升机，新系列采用了一些新结构，与老型号比较，提升能力平均提高了25% 。而机器重量也相应的有所减少。其它如JT系列矿用绞车，JKM及JKD系列多绳提升机在采用新结构提高产品性能方面都有较大改进和提高。我国的矿用提升机其调速原理经历了电阻调速、液压调速、变频调速及行星差动调速等几次大的改进，目前国产提升机所采用的调速装置主要有两种类型:一是液压传动调速装置(液压调速)，其产品形式即为现有的液压提升绞车;二是电抓调速装置(变频调控)，其产品形式即为现有的传统JT系列绞车。提升机是一种重要的矿用机械，我国的提升机从上世纪七于年代开始应用于煤矿生产，极大地提高了工作效率，但安全性能较差，极易发生爆裂;八于年代为解决井下提升机防爆难题，生产了一种液压提升机，之后又出现了运用变频调速原理生产的无级调速提升机。煤矿提升绞车是煤矿安全生产的重要设备，是安全生产的关键，它能否正常运行，直接关系着煤炭的产量、生产成本及矿井和职工的安全。随着市场经济的发展和矿井标准化建设的需要，提升绞车的运行质量越来越受到各级部门的重视。根据规定5:投入运行后的提升设备，必须由矿务局机电部门每年进行一次检查，每3年进行一次测试，认定合格并签发运行许可证书后方可继续使用.每次的测试结果表明大部分的绞车使用良好，但也存在一些带有普遍性的问题，在一定程度上制约了煤炭产量，增加了生产成本，同时也影响了煤矿的安全生产，下面就针对一些主要问题进行归纳。1.提升设备完好率差，存在重大事故隐患。提升装置必须装设下列保险装置，即防过卷装置、限速装置、深度指示器失效保护装置等，并满足相应的技术要求，但有许多矿用绞车没有设置，违反了相应规定。 2.制动装置可靠性差。制动装置是提升绞车的重要组成部分，根据设计安装要求，制动招加工表面粗糙度应达到1.6,偏差越小越好，最大不应超过0.5mm.但有的矿用绞车安装质量差，滚筒端面凹凸不平，使滚筒在运转时，制动轮间歇摩擦闸瓦，从而造成电机电流波动大，电耗增加，并加速了闸瓦的磨损。还有的绞车松闸不彻底，有时还会因为某些干扰因素引起突然紧闸现象。这种现象会影响机械系统的使用寿命，并有可能造成断绳等事故。3.绞车实际运行质量较差、效率偏低。 测试中发现大多数绞车均采用手动控制，加速、减速及低速爬行和停车休止时间相对偏长，使绞车提升能力下降，电机电耗增加。6近年来，我国各生产厂家对结构、调速装置等进行了许多改进，并推出了许多更新换代的产品7。随着计算机技术的飞速发展，计算机和PLC的运算速度加快、存贮能力加大、功能加强、体积减小，使煤矿机械的功能更强、性能更优、效率更高。例如淮南张集矿2X3000kW交变频双电机拖动提升机，其自动化控制由主控 PLC (S7-400)、监控 PLC (57-400),闸控 PLC (57-400)、装载PLC，(S5-115W、卸载PLC (S5-115E)和传动控制装置SIMADYND及操作台的Wincc人机界面装置多台计算机(PLC)组成8。1.2.2国外绞车发展状况国外矿用提升机的研究比较先进，并能及时地将研究的成果运用到矿用提升机的实际生产中。自1827年德国制造出第一台蒸汽提升机以来，矿井提升机大体分为两种形式，一种为缠绕式提升机，另一种为多绳摩擦式提升机。目前广泛使用单绳缠绕式提升机和多绳摩擦提升机9。最初提升机仅为缠绕式提升机一种，但随着矿井开采深度及年产量口益增加，在井深达1000m以上，一次提升量达4050t的条件下采用缠绕式提升机其钢绳直径要达到90mm，滚筒直径要达到9m，电动机功率要达到4500kW。这样的提升机制作金属量消耗大、制造困难、成本昂贵，更重要的是直径SOmm以上的钢绳只有几个发达国家可以制造，而且价格贵的惊人，且寿命远不如40mm以下的长。于是在18世纪末，出现了用几根细钢绳代替一根粗钢绳的做法，就产生了多绳摩擦提升机。由于多绳摩擦提升机绳径小，摩擦轮直径小，电动机功率小，到20世纪70年代，世界上应用多绳摩擦提升机已有600多台。在过去的20年中，我国从德国共进口20多套大型矿用提升机，其电控配套装置均为西门子公司的产品，其中10套是为直流电动机配套的直流电控制系统，其余10多套均为交频交流电气传动电控配套装置10。第一套是1994年为山西省常林矿主井提升机配套的，其调速性能非常理想，目前节能效果相当明显，它代表了世界矿用提升机的先进水平，也为我们指明了走节能和无级调速的路子。特别是随着计算机技术的飞速发展，机电一体化技术和产品在世界范围内得到了迅速发展和应用。先进采煤国从采煤工作面、掘进工作面，到井下主煤流运输及辅助运输，到矿井提升及井下供电、排水等装置，均具有建立在微处理器基础上的监控和保护系统，其机电一体化的设备、性能、可靠性和功能等有大幅度提高。如美国、澳大利业等国由于在井下采用了先进的机电一体化设备，已实现无人工作面、遥控采矿甚至无人矿井;加拿大INSO公司利用现代通讯、井下定位与导航、在线信息处理、监控系统，实现了对地下镍矿的机电一体化采矿装备乃至整个矿山开采系统的遥控操作。6第 6 页 共 43 页2 机械装置的总体设计方案及设计任务2.1总体设计方案布置图： 图211.电动机采用防爆型2.减速箱采用直齿轮传动，并采用对称分布的齿轮3.卷筒根据要求进行设计2.2工作情况工作平稳、原始数据：卷筒直径220mm, 牵引力10000N，卷筒绳速40m/s(1) 滚动轴承的选择(2) 键和联轴器的选择与校核(3) 装配图、零件图的绘制(4) 设计计算说明书的编写（2）设计任务(1) 减速器总装配图1张（0号或1号图纸）(2) 齿轮、轴、轴承零件图等各1张第 7 页 共 43 页3 电动机的选择3.1电动机动机的选择3.1.1选择电动机类型和结构型式电动机有交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求时不宜采用。工业上采用交流电动机交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最广泛如无特殊需要，一般忧先选用型笼型三相异步电动机，因其具有高效，节能，噪音小，振动小，安全可靠的特点，且安装尺寸和功率等级符合国际标准，适用于无特殊要求的各种机械设备3.1.2主要参数 牵引力：10000N 钢丝绳速度：40minm左右 卷筒最小直径220mm。绞车的工作环境：常温下长期连续工作，环境有灰尘。电源为三相交流，电压380V。3.1.3选择电动机设绞车卷筒效率为N1=0.96,轴承的效率为N2=0.98，二级减速器的效率为N3=0.95，联轴器的效率为N4=0.99，联轴器的效率为N5=0.99。ya=0.960.980.950.992 =0.81容量为Pd所以电动机的=Fv/1000a=(100000.67)/10000.81=8.27kw确定电动机的转速卷筒轴工作转速为n=601000V/D=（6010000.67）/（3.14220）=58r/min因为二级圆柱齿轮减速器的传动比为7.150所以n=(7.150)58=4112900综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，价格和传动比。应选择电动机型号为防爆电动机YB160M4，其主要参数如表电动机型号额定功率kw电动机额定转速r/min 电动机重量kg参考价格元YB160M4111460148350表3-1主要参数电动机的主要外形和安装尺寸列于下表：图3-1主要外形10第 10 页 共 43 页4 减速器的选择设计4.1.减速器的作用 1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。 2）速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。4.2. 减速器的种类一般的减速器有直齿轮、斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。结构特点 (1)体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高 (2)传动效率高，工作高 (3)传动比大4.3.减速器的设计在选择渐开线直齿轮减速机时，首先要明确减速比。电动机的转速为1460 r/min 工作机的转速为58 r/min总传动比为1460/5825 i1i2=25 确定高速级传动比为5.4， 低速级为4.5。4.3.1减速箱的高速级齿轮传动设计1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按以上的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）运输机为一般工作，速度不高，故选用8级精度（GB 10095-88）。3) 材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，两级圆柱齿轮的大、小齿轮材料均用45钢，热处理均为调质处理且大、小齿轮的齿面硬度分别为200HBS,250HBS，4）选小齿轮的齿数，大齿轮的齿数为z=205.4=108。2 按齿面接触强度设计 1）由设计公式进行试算，即 （式41）确定公式内的各计算数值试选载荷系数K=1.52) 由以上计算得小齿轮的转矩： 3) 查612（机械设计基础）表选取齿宽系数，查图637（机械设计基础）按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。4)接触疲劳系数 （42）=60146011030024=6.3109=1.16109计算接触疲劳许用应力,查表得ZN1=1,ZN2=1, 1.3 （式4.3） 3. 计算： 1) 带入中较小的值，求得小齿轮分度圆直径的最小值为 d1=67.78mm 2) 计算分度圆直径与模数 =3.389 取标准m=3.5分度圆直径: =mz=3.5 20=70mm = mz=3.5 108=378mm 中心距： a= (+)=224mm3) 校核弯曲疲劳强度: （4.4） 符合齿形因数由图640（机械设计基础）得4.35，3.95弯曲疲劳需用应力： （4.5）查图6-41（机械设计基础）得弯曲疲劳强度极限： ; =420查图6-42取弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力.取弯曲疲劳安全系数S=1.5得 = = 校核计算： = = =故弯曲疲劳强度足够 圆周速度 （4.6） 因此选择8级合适4确定主要参数： 表41高速轴齿轮各个参数计算列表名称代号计算公式齿数Z z=205.4=108 模数压力角齿高系数顶隙系数齿距P齿槽宽e齿厚s齿顶高齿根高齿高h分度圆直径d基圆直径齿顶圆直径齿根圆直径中心距 4.3.2减速箱的低速级齿轮传动设计1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按以上的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）运输机为一般工作，速度不高，故选用8级精度（GB 10095-88）。3) 材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，两级圆柱齿轮的大、小齿轮材料均用45钢，热处理均为正火调质处理且大、小齿轮的齿面硬度分别为200HBS,250HBS，4）选小齿轮的齿数=20，大齿轮的齿数为=204.5=90，2 按齿面接触强度设计 由设计公式进行试算，即 （4.1）确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数由以上计算得小齿轮的转矩2）查表及其图选取齿宽系数，由图637按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极。2） 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1，安全系数S=1 3） 查图6-42取弯曲疲劳寿命系数 按接触疲劳寿命系数 模数 由表62（机械设计基础）取第一系列标准模数m=6分度圆直径： 中心距：表42低速轴齿轮各个参数计算列表名称代号计算公式齿数Z 模数m=6压力角齿高系数顶隙系数齿距P齿槽宽e齿厚s齿顶高齿根高齿高h分度圆直径d基圆直径齿顶圆直径552齿根圆直径370中心距 齿宽： 校核弯曲疲劳强度: 复合齿形因数由图640（机械设计基础）得 4)计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1，安全系数S=1得校核计算：故弯曲疲劳强度足够确定齿轮传动精度： 圆周速度： 对照表69（机械设计基础）根据一般通用机械精度等级范围为68级可知，齿轮精度等级应选8级对各个轴齿轮相关计算尺寸第 17 页 共 43 页5 卷筒的设计5.1设计卷筒5.1.1卷筒的材料由于考虑到卷筒材料具有良好的铸造性和焊接工艺性，且货源广泛，在本设计中选取材料ZG230-450极限应力、5.1.2卷筒容绳量及尺寸计算卷筒容绳尺寸参数意义及表示方法应符合国家标准规定。a) 卷筒节径 按最小直径220mm进行设计，钢丝绳选择为12.5mmb) 卷筒容绳宽度 先预设卷筒钢丝最多缠绕5层卷筒容绳宽度，一般可以由下式确定 式 （5.1）式中卷筒直径（mm） 则Bt3220=660取C)卷筒边缘直径卷筒边缘直径即卷筒端侧板直径端侧板直径用下式计算 式（5.2）式中最外层钢丝绳直径，由下式确定 式（5.3）钢丝绳缠绕层数 预设的卷筒钢丝绳缠绕层数为5层 Ds=220+912.5=332.5 则Dk332.5+412.5=382.5取Dk=390d) 卷筒容绳量卷筒容绳量是指钢丝绳在卷筒上顺序紧密排练时，达到规定的缠绕层数所能容纳的钢丝绳工作长度的最大值卷筒容绳量按下式计算第层钢丝绳绳芯直径为 式（5.4）式中的第层，。 则 D1=220+12.5=232.5mmD2=220+312.5=257.5mmD3=220+512.5=282.5mm D4=220+712.5=307.5mm D5=220+912.5=332.5mm第层钢丝绳长度为 式（5.5）=3.14(600/11.5)=52计算得：L1=3.1452232.5/1000=38mL2=3.1452257.5/1000=42mL3=3.1452282.5/1000=46mL4=3.1452307.5/1000=50mL5=3.1452332.5/1000=53m卷筒容绳量为：L=38+42+46+50+53=229m19第 19 页 共 43 页6 轴的设计6.1轴的概述6.1.1轴的用途轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。6.1.2轴设计的主要内容轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会冲加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等到方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴和受力大的细长轴，还应进行刚度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。6.1.3轴的材料轴的材料选择为45号碳钢由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最长用的是45钢。6.1.4轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。1）拟定轴上零件的装配方案 拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。所谓装配方案，就是预定出轴上方根零件的装配方向，顺序和相互关系。2）轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。零件的轴向定位轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈和圆螺母等来保证的。轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类。利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。因此，轴肩位多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度h 一般取为h=（0.070.1）d, d 为与零件相配处的轴的直径，单位为mm。流动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便拆卸轴承。非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度一般取为12mm。零件的径向定位径向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动。常用的径向定位零件键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。6.2设计轴6.2.1确定轴的尺寸 由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为合金钢,热处理为调制处理,查表5可知抗拉强度，查表136（机械设计基础）许用弯曲应力，查表135（机械设计基础）材料系数A0为118。先初步估算轴的最小直径：高速轴1轴轴径为: 式（6.1）考虑到该段开键槽的影响,轴径增大5%,于是有: 标准化取 mm中速轴2轴轴径为: 式 （6.1）考虑到该段开键槽的影响,轴径增大5%,于是有: 标准化取 mm低速轴3轴轴径为: 式（6.1）考虑到该段开键槽的影响,轴径增大5%,于是有: 标准化取 mm 6.22对轴的受力分析：高速轴水平面反力： 垂直面反力： 因为在垂直面上受到绳上拉力和两个轴承反力6-1高速轴的设计尺寸受力图为： 图6-2轴垂直面的受力图画出垂直弯矩图 图6-3轴垂直面弯矩图轴所受的扭矩图图6-4轴所受的扭矩图T=FcL=72000N.mm转矩图图6-5轴受的转矩图中间轴对中间轴的分析：66中间轴尺寸设计图水平面与垂直面的受力图： 67水平面与垂直面的受力图所受的弯矩图：68弯矩图合成扭矩：69合成扭矩图对低速轴的受力分析： 610低速轴结构尺寸设计图受力图图6-11轴垂直面的受力图画出垂直弯矩图 图6-12轴垂直面弯矩图轴所受的扭矩图图6-13轴所受的扭矩图转矩图图6-14轴受的转矩图6.2.3校核轴径校核1轴 齿轮所受的转矩为 圆周力 径向力 水平面反力 水平面弯矩 垂直面弯矩 合成弯矩 （6.2）外力偶矩 当量弯矩 式（6.3）径校核轴 式（6.4）轴径：D=mm 所以所设计的轴可用。较核2轴T=373NM=373000Nmm Ft=1974NM Fr=711NM垂直面支反力FF=763.5NM 垂直弯矩M=168774Nmm水平支反力F=2121 弯矩M=468793Nmm合成M=498248Nmm当量M=510695Nmm =42.3轴的直径d键的长度系列L6，8，10，12，14，16，18 ，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，180，200，220，表8-1 普通平键的主要尺寸8.3平键的校核 选A型平键，第一轴：由d1 =25mm, d2=30mm查表b=8h1=7mm,L1=32mm L2=63mm第二轴：由d3=47mm,d4=50mm查表b=14mm,h=9mm,L1=56mm L2=110mm第三轴：由 d5=70mm, d6=80mm查表b=20mm h =12mm L1=90mm校核挤压强度： 式（8.1）式中：（1） 90mm ,T=1250 ,由查表得 ，K=7mm， 式（8.2） （2）110mm ,T=1250 ,由查表得 ，K=8mm， 挤压强度足第 34 页 共 43 页9 联轴器9.1联轴器的介绍 用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移）、于字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方）、齿轮联轴器（允许综合位移）、链条联轴器（允许有径向位移）等，弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器有些已经标准化。选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。9.2绞车联轴器的种类 绞车滚简主轴与减速机输出轴部位常用的联轴器类型有:齿轮联轴器、齿式棒销联轴器、柱销联轴器等。减速机输入轴与电机轴的联接常用的有:柱销联轴器、弹性圈柱销联轴器、带制动轮柱销联轴器等类型。不同类型联轴器的安装要求基本和同，只是型号不同的联轴器，其误差人小不同。下而以JTK 1.2m提升绞车为例，来介绍联轴器的找正方法。JK 1.2m提升绞介联轴器的型号为:减速机输出轴采用的是HL11型柱销联轴器，减速机输入轴选用的是NL7型带制动轮式柱销联轴器，该型联轴器具有结构简中、加工制造容易、安装调整方使、易于维护等特点，适合于提升绞车正反转变化多，起动频繁的工作特点。9.3计算联轴器的转矩由于机器起动时的动载荷和运转中可能出现过载，所以应当按轴可能传递的最大转 作为计算转矩Tca。计算转矩按下式计算： 式（9.1）式中T为公称转矩，Nm；KA为工作情况系数，见下表。工作机KA原动机分类工作情况及举例电动机，汽轮机四缸和四缸以上内燃机双缸内燃机单缸内燃机I转矩变化很小，如发电机，小型通风机，小型离心泵1.31.51.82.2II转矩变化小，如透平压缩机，木工机床，运输机1.51.72.02.4III转矩变化中等，如搅拌机，增压泵，有飞轮的压缩机，冲床1.71.92.22.6IV转矩变化和冲击载荷中等，如织布机，水泥搅拌机，拖拉机1.92.12.42.8V转矩变化和冲击载荷大，如造纸机，挖掘机，起重机，碎石机2.32.52.83.2VI转矩变化大并有极强烈冲击载荷，如压延机，无飞轮的活塞泵，重型初轧机3.13.33.64.0表9-1工作情况系数 KA9.4确定联轴器的型号根据计算转矩及所选的联轴器类型，按照：TcaT 式（9.2）被联接轴的转速n不应超过所选联轴器允许的最高转速nmax，即nnmax的条件由联轴器标准中选定该联轴器型号。计算得： 高速轴处： TC =KT372216N.M 低速轴处： TC =KT=31629=4887N.M根据条件选择联轴器型号如下： 凸缘联轴器，高速轴与电动机联接处选择的型号为：YH4 J1 型，低速轴与卷筒联接处选择的型号为：YH8 J1型第 36 页 共 43 页10 轴承的选用10.1轴承的分类角接触轴承：球与套圈公称接触角大于0，而小于90的滚动轴承。外球面轴承：有外球面和带锁紧件的宽内圈的向心滚动轴承。主要供简单的外壳使用。直线运动轴承：两滚道在滚动方向上有相对直线运动的滚动轴承。球轴承：滚动体是球的滚动轴承。深沟球轴承：每个套圈均具有横截面大约为球的周长三分之一的连续沟型滚道的向心球轴承。推力球轴承：滚动体是球的推力滚动轴承。滚子轴承：滚动体是滚子的滚动轴承。圆柱滚子轴承：滚动体是圆柱滚子的向心滚动轴承。圆锥滚子轴承：滚动体是圆锥滚子的向心滚动轴承。滚针轴承：滚动体是滚针的向心滚动轴承。球面滚子轴承：滚动体是凸球面或凹面滚子的调心向心滚动轴承。推力滚子轴承：滚动体是滚子的推力滚动轴承。推力圆柱滚子轴承：滚动体是圆柱滚子的推力滚动轴承。推力圆锥滚子轴承：滚动体是圆锥滚子的推力滚动轴承。推力滚针轴承：滚动体是滚针的推力滚动轴承。推力球面滚子轴承：滚动体是凸球面或凹面滚子的调心推力滚动轴承。有凸球面滚子的轴承座圈的滚道为球面形，有凹球面滚子的轴承轴圈的滚道为球面形。带座轴承：向心轴承与座组合在一起的一种组件，在与轴承轴心线平行的支撑表面上有个安装螺钉的底板。关节轴承：滑动接触表面为球面，主要适用于摆动运动、倾斜运动和旋转运动的球面滑动轴承。关节轴承：一套轴承内同时由上述两种以上轴承结构形式组合而成的滚动轴承。如滚针和承内同时由上述两种以上轴承结构形式组合而成的滚动轴承。如滚针和推力圆柱滚子组合轴承、滚针和推力球组合轴承、滚针和角接触球组合轴承等。滑动轴承：滑动轴承不分内外圈也没有滚动体，一般是由耐磨材料制成。常用于低速，重载及加注润滑油及维护困难的机械转动部位。10.2选择的方法和步骤能否正确选用滚动轴承，对主机能否获得良好的工作性能，延长使用寿命；提高机器的运转率，都有着十分重要的作用。因此，在选择滚动轴承时都必须重视。一般来说，选择轴承的步骤可能概括为： 1. 根据轴承工作条件选择轴承基本类型、公差等级和游隙； 2. 根据轴承的工作条件和受力情况和寿命要求，通过计算确定轴承型号，或根据使用要求，选定轴承型号，再验算寿命； 3. 验算所选轴承的额定载荷和极限转速。选择轴承的主要考虑因素是极限转速、要求的确良寿命和载荷能力，其它的因素则有助于确定轴承类型、结构、尺寸及公差等级和游隙工求的最终方案。各类滚动轴承具有不同的特性，适用于各种机械的不同使用情况。选择轴承类型时， 通常应考虑下列因素：对承受推力载荷时选用推力轴承、角接触轴承，对高速应用场合通常使用球轴承，承受重的径向载荷时，则选用滚子轴承。根据以上选择采用深沟球轴承,型号为:第一轴: 6006 内径30mm 宽度13mm 第二轴: 6209 内径45mm 宽度19mm第三轴: 6316 内径80mm 宽度39mm以上成对使用。通过计算载荷在第一轴当量载荷PA=4976 PB=3624 第二轴PA=5864 PB=5864第三轴PA=7563 PB=8462 由计算结果得6006 6209 6316 都符合要求，所以可用。第 38 页 共 43 页11 润滑11.1润滑剂的作用相对运动物体表面加入第三种物质润滑剂，降低摩擦、减少磨损，降低工作表面的温度。改善摩擦副的摩擦状态以降低摩擦阻力、减缓磨损的技术措施。一般通过润滑剂来达到润滑的目的。另外，润滑剂还有防锈、减振、密封、传递动力等用。11.2润滑剂的分类 根据润滑剂的不同，润滑可分为：流体润滑。指使用的润滑剂为流体，又包括 气体润滑（采用气体润滑剂，如空气、氢气、氦气、氮气、一氧化碳和水蒸气等） 和液体润滑（采用液体润滑剂，如矿物润滑油、合成润滑油、水基液体等）两种 。 固体润滑 。指使用的润滑剂为固体 ，如石墨、二硫化钼、氮化硼、尼龙、聚四氟乙烯、氟化石墨等。半固体润滑。指使用的润滑剂为半固体，是由基础油和稠化剂组成的塑性润滑脂，有时根据需要还加入各种添加剂。根据摩擦副之间摩擦状态的不同，润滑分为：流体摩擦润滑。用流体( 厚度在1.52 微米以上 )将摩擦表面隔开的润滑方式。根据润滑膜压力的产生方式不同又可分为流体动压润滑（靠摩擦表面的几何形状和相对运动由粘性流体的动力作用产生压力平衡外载荷)和流体静压润滑(由外部将一定压力的流体送入摩擦表面间 ， 靠流体的静压平衡外载荷）两种。边界摩擦润滑。摩擦表面间存在一层薄膜(边界膜)时的润滑状态；它可分为吸附膜（润滑剂中的极性分子吸附在摩擦表面所形成的膜，包括物理吸附膜和化学吸附膜）和化学反应膜（润滑油中的添加剂与金属表面起化学作用生成能承受较大载荷的表面膜）两类。润滑可以延长机器设备的寿命，提高精度、节约能源。减少摩擦、磨损 在摩擦面之间加入润滑剂，在相对运动体之间形成液体或半液体摩擦，降低相对运动体之间的摩擦系数，从而减少摩擦力。由于在相对运动体之间形成油膜隔离，避免两摩擦面之间相互接触导致磨损。11.3润滑剂的性质 粘度是液体润滑剂的主要性能指标，滑动表面间的摩擦力，润滑膜的厚度都与粘度大小有关。第 40 页 共 43 页1. 凝点。是润滑油冷却到不能流动时的最高温度。低温润滑时应选用凝点低的油。2. 闪点，燃点。闪点是润滑油在火焰下闪烁时最低温度。闪烁持续5s以上时的最低温度为燃点。在较高温度和易燃环境中润滑时，应选用闪点高于工作温度20C30C的油。3. 油性。是润滑或吸附于摩擦表面的性能。吸附能力愈强，油性愈好。目前还没有正规的测试方法。一般认为，动，植物油和脂肪酸油性较高。4. 滴点。是表示润滑脂受热后开始滴落是的温度。润滑脂能够使用的工作温度应低于滴点20C30C，低40C60C更好。5. 锥入度。是表征润滑脂稀稠度的指标。锥入度越小，表示润滑脂越稠；反之，流动性越大。11.4润滑剂的选用原则 为了获得良好的润滑效果，润滑剂必须具备：较低的摩擦系数，良好的吸附能力以及渗入能力，以便能够很好地渗入到摩擦副的微小间隙内，牢固吸附在摩擦面上，形成具有一定强度的抗压油膜。在机械结构的设计中，应该根据轴承的类型、速度和工作负荷选择润滑剂的种类和润滑方式，如果润滑剂和润滑方式选择得合适，可以降低轴承的工作温度并延长轴承的使用寿命。11.5绞车所需要的润滑部件 为了更好的保证绞车在工作中能运转正常。对绞车的各个部位进行润滑。润滑的部件有电动机，减速器，轴和联轴器的润滑，轴与轴承的润滑。结论通过这次设计，我对绞车有了一定的了解，它是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的轻小型起重设备（见起重机械），又称卷扬机。绞车可以单独使用，也可作为起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。通过这次设计，又使我对电动机的选择，轴的设计校核和轴承的选择有了更深刻的认识。在这次毕业设计中有一些需要用到的知识是自己平时所学、所掌握的，可以直接拿过来应用的。但是，有很多一部分知识是自己所未掌握的，要自己慢慢的学习掌握，再应用到设计中去的。还有一部分是必须结合各学科的，是必须相互联系在一起的。还有一些是要查阅相关手册的。可以说这次设计给我增加了不少以前应该掌握而现在才掌握的知识，使我懂得了各学科间的相互联系，密不可分，使我学会了查阅相关的手册。这些对我将来的工作是大有好处的。在我感觉中，这次设计只要按照指导老师的进度去完成任务，设计的时间应该是绰绰有余的，但我却有点来不及。从这方面也可以看出设计经验是非常的重要。此次在绞车的设计过程中，先从简单的做起，我在一些地方进行了改进，使其性能更可靠。为了达到以上要求，我经常和指导老师进行