I摘 要液壓絞車(chē)即液壓驅(qū)動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過(guò)控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。本文主要針對(duì) 5 噸液壓絞車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，通過(guò)對(duì)液壓絞車(chē)的現(xiàn)況及類(lèi)型原理進(jìn)行了分析并提出了總體結(jié)構(gòu)方案和傳動(dòng)方案；接著，對(duì)傳動(dòng)裝置及卷筒的主要零件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)并校核其強(qiáng)度；最后應(yīng)用 AutoCAD 軟件繪制了液壓絞車(chē)裝配圖和主要零件圖。關(guān)鍵字：液壓；絞車(chē)；減速器；卷筒IIAbstractThe 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; DrumIII目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒論 11.1 絞車(chē)簡(jiǎn)介 .11.2 液壓絞車(chē)的特點(diǎn) .11.3 液壓絞車(chē)的工作原理和用途 .11.4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .2第二章 總體設(shè)計(jì)與計(jì)算 42.1 設(shè)計(jì)要求 .42.2 方案設(shè)計(jì) .42.2.1 原理分析 .42.2.2 總體布置方案 .42.2.3 傳動(dòng)方案選擇 .52.2.4 液壓傳動(dòng)原理圖 .5第三章 主要參數(shù)的確定 73.1 卷筒直徑的確定 .73.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 .93.3 液壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算 .93.3.1 液壓馬達(dá)的分類(lèi)及特點(diǎn) .93.3.2 馬達(dá)的驗(yàn)算 .10第四章 卷筒設(shè)計(jì)與校核 134.1 卷筒的分類(lèi)和特點(diǎn) .134.2 卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算 .134.2.1 卷筒長(zhǎng)度 L 確定 134.2.2 繩槽的選擇 .144.2.3 卷筒壁厚 .15?4.2.4 鋼絲繩允許偏角 .154.3 卷筒強(qiáng)度計(jì)算 .15第五章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 175.1 確定傳動(dòng)比 .175.2 齒輪齒數(shù)的確定 .175.3 選定齒輪的精度等級(jí)和材料 .185.4 齒輪模數(shù)的確定 .18IV5.5 齒輪基本參數(shù)的確定 .205.5.1 尺寸基本參數(shù)的選定與計(jì)算 .205.5.2 齒輪公法線長(zhǎng)度的確定 .225.6 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì) .225.6.1 轉(zhuǎn)臂軸承的選定 .225.6.2 銷(xiāo)孔數(shù)目、尺寸的確定 .235.6.3 銷(xiāo)軸套、銷(xiāo)軸的確定 .245.6.4 偏心套基本尺寸的確定 .245.7 軸的設(shè)計(jì) .255.7.1 輸入軸的設(shè)計(jì) .255.7.1 輸出軸（固定軸）的設(shè)計(jì) 28總 結(jié) 30參考文獻(xiàn) 31致 謝 321第一章 緒論1.1絞車(chē)簡(jiǎn)介在起重機(jī)械中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷?yè)P(yáng)式，而這樣的機(jī)器叫做卷?yè)P(yáng)機(jī)又叫絞車(chē)。卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤(pán)、吊具掛梁等多種形式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開(kāi)關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。卷?yè)P(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有三種，分別為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個(gè)工作機(jī)構(gòu)，這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源，機(jī)動(dòng)靈活，適用于流動(dòng)作業(yè)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動(dòng)，需依靠傳動(dòng)環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和換向，這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難，操縱麻煩，屬于淘汰類(lèi)型。目前只有少數(shù)地方應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)的工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的卷?yè)P(yáng)機(jī)中，常采用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得電能，操縱簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)中應(yīng)用廣泛。液壓驅(qū)動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過(guò)控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過(guò)載保護(hù)性能好。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動(dòng)在建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)中獲得日益廣泛的應(yīng)用。1.2液壓絞車(chē)的特點(diǎn)絞車(chē)采用液壓傳動(dòng)，減少了產(chǎn)生電氣火花的元件。使用鼠籠電動(dòng)機(jī)，使電器控制簡(jiǎn)單，容易做成防暴型。所以采用液壓絞車(chē)是解決煤礦井下絞車(chē)全防暴問(wèn)題的有效途徑。由于用管道傳遞壓力油，所以液壓元件和各種機(jī)械裝置都容易布局，各個(gè)元件的安裝可以隨意放在任何適當(dāng)?shù)奈恢?，因此便于液壓絞車(chē)進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作。21.3液壓絞車(chē)的工作原理和用途液壓絞車(chē)是利用防爆電動(dòng)機(jī) 1 帶動(dòng)乳化液泵 2，然后乳化液泵帶動(dòng)變量液壓馬達(dá) 3，液壓馬達(dá)將動(dòng)力通過(guò)減速器 4 拖動(dòng)滾筒 5 轉(zhuǎn)動(dòng)。絞車(chē)的正反轉(zhuǎn)和高低轉(zhuǎn)速改變依靠馬達(dá)自身調(diào)節(jié)完成。原理圖 1-1~1 電動(dòng)機(jī) 2 主油泵 3 液壓馬達(dá) 4 減速箱 5 絞車(chē)滾筒圖 1-1 絞車(chē)工作原理圖液壓絞車(chē)用途：主要用于井下綜采工作面液壓支架以及其它井下設(shè)備的安裝和拆除。1.4國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20 世紀(jì)年代后期，日本、美國(guó)又開(kāi)始推廣應(yīng)用液壓—機(jī)械傳動(dòng)絞車(chē)。其優(yōu)點(diǎn)是高速小扭矩液壓馬達(dá)具有制造容易、質(zhì)量穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)效率高、噪音低、體積小等。日本三井三池制作所引進(jìn)西德蓋特拉馬齊克公司和法國(guó)西克馬菲爾公司的高速液壓馬達(dá)，研制了卷簡(jiǎn)直徑為 的 型m21205?S.MHW液壓絞車(chē)，高速液壓馬達(dá)經(jīng)行星減速器傳動(dòng)卷筒，用操作手柄改變變量泵斜盤(pán)的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。2005 年國(guó)內(nèi)直徑最大的液壓絞車(chē)在河南省洛陽(yáng)中信重機(jī)公司試車(chē)成功，并順利發(fā)往內(nèi)蒙古大雁煤業(yè)公司。國(guó)外由于電器技術(shù)水平較高，井下工程機(jī)械化程度高，一般巷道和硐室較大，設(shè)備安裝方便，較早的開(kāi)始推廣應(yīng)用電動(dòng)絞車(chē)，主要是繞線型電機(jī)轉(zhuǎn)子外接電子調(diào)速。其缺點(diǎn)為發(fā)熱嚴(yán)重，占地面積大，電控系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，調(diào)整性差。隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，軸向柱塞式和徑向柱塞式液壓馬達(dá)系列產(chǎn)品推出，并逐漸用于井下提升設(shè)備和研制液壓絞車(chē)。液壓絞車(chē)具有結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)便宜、起動(dòng)平穩(wěn)、調(diào)速方便、過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，特別是采用鼠籠式電機(jī)拖動(dòng)，使電控系統(tǒng)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了防爆要求。在國(guó)外，液壓絞車(chē)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是采用低速大扭矩柱塞液壓馬達(dá)直接拖動(dòng)絞車(chē)卷筒的全液壓傳動(dòng)式；另一類(lèi)是采用高速小扭矩柱塞液壓馬達(dá)經(jīng)減速器再拖動(dòng)絞車(chē)卷筒的液壓—機(jī)械傳動(dòng)式。日本三井三池制作所制造出第一臺(tái)防暴液壓絞車(chē)，以后反復(fù)進(jìn)行了多種設(shè)3計(jì)和改，生產(chǎn)有 和 等幾種型號(hào)的防暴液壓絞車(chē)，具有手動(dòng)和半自動(dòng)兩種運(yùn)4075轉(zhuǎn)方式。液壓控制方式與電動(dòng)控制方式進(jìn)行比較，液壓控制方式能任意選擇所需要的速度，操作簡(jiǎn)單，能任意調(diào)整加減速度，易于防暴結(jié)構(gòu)，電器控制系統(tǒng)復(fù)雜，維修麻煩。蘇聯(lián)、波蘭、德國(guó)等國(guó)家研制和采用液壓安全絞車(chē)作為傾斜煤層的采煤機(jī)的防滑、同步牽引設(shè)備。這些國(guó)家還礦泛采用液壓無(wú)極繩絞車(chē)牽引井下運(yùn)輸用的卡軌車(chē)和單軌吊。日本三井三池制作所研制的小型液壓絞車(chē)系列，主要用于煤礦井下作輔助運(yùn)輸，功率有 、 及 三檔。其采用高速軸向柱kW237k48塞式液壓馬達(dá)通過(guò)安裝在滾筒內(nèi)部的行星齒輪減速箱拖動(dòng)絞車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)，因而結(jié)構(gòu)緊湊，體積小[5] 。我國(guó)煤礦井下防暴液壓絞車(chē)的研制和應(yīng)用比歐美、日本大約晚 年，在煤10與沼氣突出的礦井都要使用防暴型電器設(shè)備。由湖南省煤炭科學(xué)研究所和湖南省煤礦專(zhuān)業(yè)機(jī)械廠共同研制 型防暴液壓絞車(chē)和 型防暴液120?BYT6.BYT?壓絞車(chē)，并隨同研制了 型防暴絞車(chē)。國(guó)內(nèi)其它廠家也進(jìn)行了液壓絞6ENIM車(chē)的研制工作，淮南煤機(jī)廠研制了 型防暴液壓絞車(chē)，它采用高速液YJ壓馬達(dá)通過(guò)行星減速箱驅(qū)動(dòng)滾筒，洛陽(yáng)礦山機(jī)械研究所研制采用高速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的防暴液壓絞車(chē)。4第二章 總體設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一 5 噸液壓絞車(chē)，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)2.2.1原理分析液壓絞車(chē)是利用防爆電動(dòng)機(jī) 1 帶動(dòng)乳化液泵 2，然后乳化液泵帶動(dòng)變量液壓馬達(dá) 3，液壓馬達(dá)將動(dòng)力通過(guò)減速器 4 拖動(dòng)滾筒 5 轉(zhuǎn)動(dòng)。絞車(chē)的正反轉(zhuǎn)和高低轉(zhuǎn)速改變依靠馬達(dá)自身調(diào)節(jié)完成。原理圖 2-1~1 電動(dòng)機(jī) 2 主油泵 3 液壓馬達(dá) 4 減速箱 5 絞車(chē)滾筒圖 2-1 液壓絞車(chē)原理圖2.2.2總體布置方案液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器都布置在卷筒的同一側(cè)（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 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)總體布置方案2.2.3傳動(dòng)方案選擇減速裝置采用漸開(kāi)線少齒差行星齒輪減速裝置，傳動(dòng)的原理：少齒差行星傳動(dòng)原理如圖 3 所示，當(dāng)帶曲柄的輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，空套在曲柄上的行星輪 Z1反向旋轉(zhuǎn)（Z2-Z1）/Z1 轉(zhuǎn)，然后通過(guò)輸出軸輸出，去速比是 I＝－Z1/(Z2-Z1),負(fù)號(hào)代表旋轉(zhuǎn)反向相反。圖 2-3 傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖2.2.4液壓傳動(dòng)原理圖系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：（見(jiàn)圖 2-4）液壓馬達(dá) 9 的排量切換由二位四通電磁換向閥 5 實(shí)現(xiàn)，控制壓力由液壓馬達(dá) 9 自身提供，為了防止下放時(shí)因超越負(fù)載作用而失速，在馬達(dá)回油路上設(shè)置了外控式平衡閥 4。另外，為了提高系統(tǒng)工作可靠性，以防污染和過(guò)熱造成的故障，在回油路上設(shè)置了回油過(guò)濾器 7 及冷卻器 8。三位四通電磁換向閥 9 的中位機(jī)能為 K 型，所以，絞車(chē)停止待命時(shí)，液壓泵可以中位低壓卸荷，有利于節(jié)能。表 2.1 絞車(chē)液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序電磁鐵工 況1YA 2YA 3YA滿(mǎn)載卷?yè)P(yáng)上升 - + -6空包下放 + - -停止 - - +由表 1.2 可知：當(dāng)電磁鐵 2YA 通電時(shí)，三位四通電磁換向閥 5 切換至右位，液壓油經(jīng)過(guò)單向閥進(jìn)入液壓馬達(dá) 2，驅(qū)動(dòng)滾筒卷?yè)P(yáng)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁鐵 1YA 通電時(shí)，負(fù)載由平衡閥支撐的同時(shí)快速下放，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，電磁鐵 3YA 通電，制動(dòng)器制動(dòng) 。圖 2-4 液壓傳動(dòng)原理圖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(guò)濾器 8 冷卻器 9、液壓馬達(dá) 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(jì)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(yù)設(shè)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(dá)到規(guī)定的纏繞層數(shù)所能容納的鋼絲繩工作長(zhǎng)度的最大值，卷筒容繩量按下式計(jì)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 4008450 500 560 630 710 800 900 1000 11201250 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?D（2）卷筒直徑 計(jì)算（方法二）0hdD?0式中： -與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別相關(guān)的系數(shù)-鋼絲繩直徑表 3-2 機(jī)構(gòu)利用等級(jí)（摘自 GB/T3811-1983）機(jī)構(gòu)利用等級(jí)總設(shè)計(jì)壽命 說(shuō)明機(jī)構(gòu)利用等級(jí)總設(shè)計(jì)壽命 說(shuō)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 25000T3 1600不經(jīng)常使用T8 50000T4 3200 經(jīng)常使用 T9 100000繁忙地使用表 3-3 機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)（摘自 GB/T3811-1983）載荷狀態(tài) 說(shuō)明L1-輕 機(jī)構(gòu)經(jīng)常承受輕載荷，偶爾承受最大的載荷L2-中 機(jī)構(gòu)經(jīng)常承受中等載荷，較少承受最大的載荷L3-重 機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)工作級(jí)別（摘自 GB/T3811-1983）機(jī)構(gòu)利用等級(jí)載荷狀態(tài) T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9L1-輕 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8L2-中 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8L3-重 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8L4-特重 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8表 3-5 系數(shù) h 值（摘自 GB/T3811-1983）機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 系數(shù) h 值 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 系數(shù) h 值M1~M3 14 M6 20M4 16 M7 22.49M5 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(jí)別為 M4，則16?h故： mhdD28160??按照表 3-1 卷筒直徑 D 系列，取卷筒直徑 ，故本次設(shè)計(jì)的提升裝280?D置采用 JB/T9006.1-1999 中標(biāo)準(zhǔn)鑄造卷筒，且取卷筒直徑 。3.2電動(dòng)機(jī)的選擇正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿(mǎn)足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)的功率。建筑卷筒屬于非連續(xù)工作機(jī)械，而啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁，因此選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。建筑卷筒主要采用三向交流異步電動(dòng)機(jī)。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(jī)傳動(dòng)效率。?可設(shè)定效率 ＝0.85，則輸入功率：KP6.985.0170??根據(jù)該卷筒的工作特點(diǎn)可選 Y 系列異步電動(dòng)機(jī)。據(jù)化學(xué)工業(yè)出版社《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版可選電動(dòng)機(jī)：Y160M－4其技術(shù)參數(shù)如表 3-6：表 3-6 技術(shù)參數(shù)型號(hào) 功率/kw 轉(zhuǎn)速 r/min 重量（kg）Y1160L-4 11 1460 1233.3液壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算3.3.1液壓馬達(dá)的分類(lèi)及特點(diǎn)起重機(jī)的常用液壓馬達(dá)分為高速液壓馬達(dá)和低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的主要性能特點(diǎn)是負(fù)載速度低、扭矩小、體積緊湊、重量輕，但在機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中需與相應(yīng)的減速器配套使用，以滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)工作的低速重載要求，其他的特點(diǎn)與同類(lèi)的液壓泵相同，較多應(yīng)用的有擺線齒輪馬達(dá)，軸向柱塞馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)的負(fù)載扭矩大、轉(zhuǎn)速較低、平穩(wěn)性較好，可直接或只需一級(jí)減速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，10但體積和重量較大。內(nèi)曲線徑向柱塞或球塞馬達(dá)和軸向球塞式馬達(dá)是較常用的型式。液壓馬達(dá)在使用中并不是泵的逆運(yùn)轉(zhuǎn)，它的效率較高，轉(zhuǎn)速范圍更大，可正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)，能長(zhǎng)期承受頻繁沖擊，有時(shí)還承受較大的徑向負(fù)載。因此，應(yīng)根據(jù)液壓馬達(dá)的負(fù)載扭矩、速度、布置型式和工作條件等選擇液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)型式、規(guī)格和連接型 根據(jù)已知液壓馬達(dá)的工作壓力為 16.5MP，總排量 520ml/r，初選液壓馬達(dá)的型號(hào)為 JMQ—23 型低速大扭矩葉片馬達(dá)，參數(shù)見(jiàn)（表 3-7） 。型號(hào) 排量（ml/r）壓力（Mp ）轉(zhuǎn)速（r/min）效率 轉(zhuǎn)矩（N/m）額定 最高 額定 最高 容積效率 總效率JMQ—2360416 20 75 400 0.95 0.851440表 3-7 YM630 型葉片馬達(dá)參數(shù)3.3.2馬達(dá)的驗(yàn)算滿(mǎn)載起升時(shí)液壓馬達(dá)的輸出功率 mP（kw）210Qv????式中 ——起升載荷動(dòng)載系數(shù)，因液壓馬達(dá)不具有電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力而馬2?達(dá)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(jī)械總效率，初步計(jì)算時(shí)，取 0.8~0.85。???額定起升載荷 根據(jù)下式計(jì)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(dāng)起升載荷 時(shí)，滑輪組倍率宜取50QPkN?2， 時(shí)，倍率取 3~6，載荷量更大時(shí)，倍率可取 8 以上。因此，50QPk?11。2m?把數(shù)值代入到式子中得： =21575.4N1078.2Q??物品提升速度按下式計(jì)算： =0.5m/sv根據(jù)需要選取 =1.3，機(jī)械總效率取 =0.85，卷筒機(jī)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(mǎn)載起升時(shí)液壓馬達(dá)輸出扭矩 mT2[(1)]()QDzdNmi??????式中 ——減速器傳動(dòng)比；i——鋼繩在卷筒上的卷繞層數(shù)。z其余符號(hào)同以前式子。由于已知為大排量馬達(dá)，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：=1004.8451.3257.4[0(231)0.8].95mT????? Nm?所選用的馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩為 =1440 ，因?yàn)?，所以選用的馬達(dá)T?T?轉(zhuǎn)矩符合要求。計(jì)算液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 和輸入油量mnmQ根據(jù) 60[(1)]ivDzd????式中各符號(hào)同以前的式子，把數(shù)值代入式中得：=176.43 r/min6021.5[.8]mn????計(jì)算馬達(dá)的輸入油量用下式12mvqnQ???式中 ——液壓馬達(dá)的排量（ml/r） ；——液壓馬達(dá)容積效率。mv?馬達(dá)的排量根據(jù)已知得 =520 ml/r， 根據(jù)下式計(jì)算：mqmv??v???式中 ——液壓馬達(dá)總效率；m?——液壓馬達(dá)機(jī)械效率。?根據(jù)表查得 取 0.85， 取 0.9。mm??把數(shù)代入式中得： =0.950.859v??把所計(jì)算的數(shù)據(jù)代入式中得： 3(/)r選用的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍為 r/min，由于計(jì)算得 =216r/min，所以75~40mn馬達(dá)的轉(zhuǎn)速符合要求。13第四章 卷筒設(shè)計(jì)與校核4.1卷筒的分類(lèi)和特點(diǎn)卷筒是起升機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。常用卷筒組類(lèi)型有齒輪連接盤(pán)式、周邊大齒輪式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。齒輪連接盤(pán)式卷筒組為封閉式傳動(dòng)，分組性好，卷筒軸不承受扭矩，是目前橋式起重機(jī)卷筒組的典型結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是檢修時(shí)需沿軸向外移卷筒。周邊大齒輪式卷筒組多用于傳動(dòng)速比大、轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合，一般為開(kāi)式傳動(dòng)，卷筒軸只承受彎矩。短軸式卷筒組采用分開(kāi)的短軸代替整根卷筒長(zhǎng)軸。減速器側(cè)短軸采用鍵與過(guò)盈配合與卷筒法蘭盤(pán)剛性連接，減速器通過(guò)鋼球或圓柱銷(xiāo)與底架鉸接；支座側(cè)采用定軸式或轉(zhuǎn)軸式短軸，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)整安裝比較方便。內(nèi)裝行星齒輪式卷筒組輸入軸與卷筒同軸線布置，行星減速器置于卷筒內(nèi)腔，結(jié)構(gòu)緊湊。根據(jù)鋼絲繩在卷筒上卷繞的層數(shù)分單層繞卷筒和多層繞卷筒。由于本設(shè)計(jì)的卷繞層數(shù)為三層，因此采用多層卷筒。根據(jù)鋼絲繩卷入卷筒的情況分單聯(lián)卷筒（一根鋼絲繩分支繞入卷筒）和雙卷筒（兩根鋼絲繩分支同時(shí)繞入卷筒） 。單聯(lián)卷筒可以單層繞或多層繞，雙聯(lián)卷筒一般為單層繞。起升高度大時(shí)，為了減小雙聯(lián)卷筒長(zhǎng)度，有將兩個(gè)多層繞卷筒同軸布置，或平行布置外加同步裝置的14實(shí)例。多層卷筒可以減小卷筒長(zhǎng)度，使機(jī)構(gòu)緊湊，但鋼絲繩磨損加快，工作級(jí)別M5 以上的機(jī)構(gòu)不宜使用。4.2卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù) 3.1 節(jié)已選定卷筒直徑 280?D4.2.1卷筒長(zhǎng)度 L確定由于采用多層卷繞卷筒 L，由下式 1.()lpnd????.~2?式中 ——多層卷繞鋼繩總長(zhǎng)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=195.52mm31.2709.6(8)L????取多層卷繞卷筒長(zhǎng)度 =200mm。4.2.2繩槽的選擇單層卷繞卷筒表面通常切出導(dǎo)向螺旋槽，繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種形式，一般情況都采用標(biāo)準(zhǔn)槽。當(dāng)鋼絲繩有脫槽危險(xiǎn)時(shí)（例如起升機(jī)構(gòu)卷筒，鋼絲繩向上引出的卷筒）以及高速機(jī)構(gòu)中，采用深槽。多層卷繞卷筒表面以往都推薦做成光面，為了減小鋼絲繩磨損。但實(shí)踐證明，帶螺旋槽的卷筒多層卷繞時(shí)，由于繩槽保證第一層鋼絲繩排列整齊，有利于以后各層鋼絲繩的整齊卷繞。光面卷筒極易使鋼絲繩多層卷繞時(shí)雜亂無(wú)序，由此導(dǎo)致的鋼絲繩磨損遠(yuǎn)大于有繩槽的卷筒。帶繩槽單層繞雙聯(lián)卷筒，可以不設(shè)擋邊，因?yàn)殇摻z繩的兩頭固定在卷筒的兩端。多層繞卷筒兩端應(yīng)設(shè)擋邊，以防止鋼絲繩脫出筒外，檔邊高度應(yīng)比最外層鋼絲繩高出 。(1~.5)d（1）繩槽半徑 根據(jù)下式R(0.53~.6)d?取 R=0.5d把數(shù)值代入得：15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圖 4-1 繩槽的放大示意圖（2）卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng) 0L01()3lpZd??式中 —— = ，卷筒計(jì)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=167.8mm30271()08L???由此可取 =170mm。0L（3）繩槽表面精度：2 級(jí)—— 值 12.5。aR4.2.3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(jì)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繞進(jìn)或繞出卷筒時(shí)，鋼絲繩偏離螺旋槽兩側(cè)的角度推薦不大于3.5o。16對(duì)于光面卷筒和多層繞卷筒，鋼絲繩與垂直于卷筒軸的平面的偏角推薦不大于 2o，以避免亂繩。布置卷繞系統(tǒng)時(shí)，鋼角推薦不大于 5o，以避免槽口損壞和鋼繩脫槽。4.3卷筒強(qiáng)度計(jì)算卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大。當(dāng) 時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過(guò)壓縮應(yīng)力的 ，只3LD? 10%~5計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng) 時(shí)，要考慮彎曲應(yīng)力。對(duì)尺寸較大，壁厚較薄的卷?筒還需對(duì)筒壁進(jìn)行抗壓穩(wěn)定性驗(yàn)算。由于所設(shè)計(jì)的卷筒直徑 =200mm， =200mm， 。所以只計(jì)算壓L3D?應(yīng)力即可。卷筒筒壁的最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面壓應(yīng)力 按下式計(jì)算：c?max12[]ccSAp????式中 ——卷筒壁壓應(yīng)力（MPa） ；c?——鋼絲繩最大靜拉力（N） ；maxS——應(yīng)力減小系數(shù)，在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)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(shí)，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(yīng)力不與卷繞層數(shù)成正比 按表取值；2A——許用壓應(yīng)力，對(duì)鑄鐵 ， 為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限，對(duì)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??=121.36MP0.75120c?根據(jù)所計(jì)算的結(jié)果查得卷筒的材料為球墨鑄鐵 ，其抗壓強(qiáng)度極限802QT?17， ， =121.36MP100~300162~217 580 290 270 135 5545調(diào)質(zhì) 200?217~255 650 360 300 155 605.7.1輸入軸的設(shè)計(jì)軸的合理外型應(yīng)滿(mǎn)足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的26零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整。軸應(yīng)具有良好的制造工藝性.影響軸結(jié)構(gòu)的主要因素有：軸的受力性質(zhì)，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(lèi)型和尺寸；軸的加工工藝等。（1）求出輸入軸上的轉(zhuǎn)矩 618.479.50950503.816PT Nmn??????其中： ---輸入功率，取 8.47kW；1---輸入轉(zhuǎn)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(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度 ,屈服MPab750??，彎曲疲勞極限 ，扭轉(zhuǎn)疲勞極限 。MPas50??MPa3501???21??通過(guò)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版第二卷表 6-1-19 選取 =126。則有：0A。133min08.47262.60dAm??輸入軸的最小直徑安裝在聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：（N.m）ntzwcTKnpT??950式中 ——驅(qū)動(dòng)功率，KW；——工作轉(zhuǎn)速，r/min；——?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)，由于為電動(dòng)機(jī)，故取 1；wK——工作系數(shù)，故取 1.75；——啟動(dòng)系數(shù)，取 1；z——溫度系數(shù)，取 1.1；t——公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩，N.mnT所以， 。8.479509501.5.106.56cwztpKNmn?????