摘要在国内,平均每年需求各种不同规格的矿用回柱小绞车数万台,因此,降低成本和提高安全性对回柱绞车的开发具有重要意义。
包括对电动机的选择,减速器的选用,卷筒的设计和校核以及主轴的设计和校核,其它一些零件的选用和设计和对绞车的各部位的润滑。
在设计过程中查阅了相关的一些资料,发现现在所做的设计是一个传统的但又是非常有实际意义的设计。
文中主要阐述了绞车的发展和具体对绞车的设计和部件的选用过程。
主轴的设计主要针对其在绞车上受力,通过选择材料到初步确定尺寸,再进行受力分析,最后进行校核强度等一系列的步骤来设计出符合要求的轴。
由于本人时间和知识面的有限,所以设计的绞车不可能很全面。
文中错误难免,望老师给于指正。
关键词绞车;减速器;主轴AbstractIn the domestic, every year we need every kind of different specification of the winch count about ten thousandth sets on average, therefore, declining the cost will be very important to the machine development . Including the motor of choice, the choice of reducer, reel in the design and verification as well as the main design and verification, some other parts of the selection and design of the winch and the various parts of lubrication. In the design process inspection of the relevant information and found that the design is now done by a traditional but a very meaningful design. In the main text of a winch on the development of the winch and specific parts of the design and selection process.The design for the main spindle in the winch on the force, through the choice of materials to determine the initial size, to conduct Analysis, a final check of the intensity and a series of steps designed to meet the requirements of the shaft.Because of my limited time and knowledge, so the design of the winch is notcomprehensive. In the wrong inevitably, to hope the teachers can corrected.Keywords winch retarder spindle目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1 绞车的分类 (1)1.1.2 绞车的特点和性能要求 (1)1.1.3 绞车功能与结构 (2)1.2 国内外绞车的发展状况 (3)1.2.1国内绞车发展状况 (3)1.2.2国外绞车发展状况 (4)2 回柱绞车主要性能参数的确定 (6)2.1 钢绳拉力 (6)2.2 钢绳绳速 (6)2.3 电动机额定功率 (6)2.4 钢绳型式和直径的确定 (7)2.5 卷筒直径的确定 (10)3 电动机的选择 (11)3.1选择电动机类型和结构型式 (11)3.2 主要参数 (12)3.3 电机的计算和选取 (12)4 齿轮的计算和强度校核 (14)4.1 圆柱齿轮的设计与计算 (14)5 轴的设计和计算 (20)5.1 齿轮轴的分析与强度校核: (20)5.2 滚筒轴分析与强度计算 (22)6 轴承的选用 (24)6.1轴承分类 (26)6.2轴承游隙选择 (26)7 联轴器的选择和计算 (27)8 卷筒的设计 (29)8.1设计卷筒 (29)8.1.1卷筒的材料 (29)8.1.2卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算 (29)8.2 卷筒强度分析 (30)8.2.1分析卷筒强度 (30)8.2.2 稳定性计算原理 (32)8.2.3卷筒深槽惯性矩的计算 (33)9 键联接 (34)9.1键及其连接 (34)9.2键联接的功能、分类及应用 (34)9.3键的选择 (35)9.4平键的校核 (35)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录1 (40)附录2 (50)1 绪论1.1 课题背景在人类历史上,绞盘(windlass)是第一种用于拖曳提升重物的机器,它可使一个人搬运远重于自己许多倍的重物。
绞盘采用一种轴和轮的形式,由用垂直框架支撑的滚筒组成,人通过用手摇动曲柄,使绞盘滚筒绕水平轴转动。
中国人在公元前二千年就设计出用曲拐手柄转动的砂轮。
今天被广泛应用的绞车(或称卷扬机)是绞盘的另一种形式,它泛指具有一个或几个上面卷绕有绳索或钢丝绳的圆筒,用来提升或拖曳重载荷的动力机械。
绞车用电动机驱动,靠齿轮,蜗轮传动的速比变化,配有制动卷筒的制动机构绞车是工业生产过程中一种常用的机械,具有悠久的发展历史和比较成熟的发展设计制造技术,随着绞车技术的不断提高,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应用于矿山,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而广泛地应用着,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和斜井中物品和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。
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,其主要执行机构是各种形式和结构的绞车,对于这种用途的绞车,要求具有较好的调速性能和很高的安全性能。
另外,绞车还被应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盘和电缆制造中用于存放各种直径缆绳的缆盘。
这种情况下,绞车不光具有一定的调速能力,而且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,在船用机械甲板机械和海洋开发领域,绞车也具有悠久的使用历史和各种各样的用途。
可以说,绞车广泛的应用于各种各样的场合,发挥着不同的作用,也具有各种各样的机构组成。
为了更好的研究绞车的结构和性能,需要对绞车的组成和绞车的分类,性能特点,功能和结构展开探讨。
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,绞车可以分为三种:单筒绞车,双筒绞车和三卷筒绞车。
单卷筒绞车是三种类型绞车中最常见的。
它是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,通常把绞车分为电动绞车,气动绞车和液动绞车三种。
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,在工程应用中绞车绞车会有如下的一些特点:1.负载时变绞车用于海洋拖曳,电梯箱的提升,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,他的负载也在不断变化。
这就对绞车的稳定性造成了很大的干扰。
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,高低速运行平稳由于收放工作的需要,现在许多绞车都需要能够方便连续的调整收放速度。
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,不能出现爬车的现象,而且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者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较高的可靠性。
因此在设计绞车时设计人员因考虑到绞车的最大负载能力,绞车的防爆性,元件的可靠性等因素。
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的提高。
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,极大的提高了绞车的操作性能。
1.1.3 绞车功能与结构绞车设计采用滚筒盘绞或夹钳拉拔缆绳方式来水平或垂直拖曳、提升、下放负载,绞车一般包括驱动部分、工作装置、辅助装置等几部分。
1.驱动部分:用于驱动绞车工作装置盘绞、释放缆绳,包含动力及传动装置与控制装置。
绞车可以采用多种驱动方式,包括电动机、蒸汽机、柴油发动机、汽油发动机、液压马达、气动马达等等。
无论采用何种驱动方式,在绞车的驱动部分设计中都应包含以下设计准则:①无级均匀变速,调速范围宽广;②在有负载情况下,良好的启动特性和低速特性,总效率高;③双向旋转,并且容易改变旋转方向(需要单向运转时可以设定自锁装置)④维护保养相对容易,对周围工作环境不敏感;⑤制动系统工作可靠;⑥设计紧凑,结构简单,安装布置容易,重量轻;⑦在有负载情况下,能长时间安全带载静止而不至于损坏驱动系统。
对于小型绞车,为了保证结构紧凑,绞车驱动部分一般与绞车工作装置联接在一起,直接驱动工作装置;对于大型绞车或应用现场空间相对狭小的绞车,绞车驱动部分与绞车工作装置可以设计成独立放置,两者间通过液压管线、气动管线或电缆管线相联系,绞车的布置和操纵均很方便。
2.工作装置:在驱动部分作用下,通过滚筒回转或夹钳直线拉拔等方式拖曳或释放缆绳以完成对负载的收放控制,并含有对缆绳的容绳和排缆装置。
3.辅助装置:辅助工作装置完成拖曳作业,包含滑轮组、导向装置以及速度测量、长度距离测量、张力测量等装置部分;绞车可以使用钢丝绳、尼龙缆绳等多种材质缆绳1.2 国内外绞车的发展状况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。