提升機的設(shè)計【6張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】
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摘 要
提升機是通過改變勢能進行運輸?shù)拇笮蜋C械設(shè)備，如礦井提升機、過壩提升機等。廣義地說，電梯、天車、卷揚、穩(wěn)車、吊車、啟閉機等均可稱為提升機。
本文講述了提升機的設(shè)計。首先，通過對提升機總體結(jié)構(gòu)及工作原理進行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了提升機的設(shè)計方案；接著，對提升機動力及傳動裝置進行了選擇與校核計算；然后，對提升及制動裝置進行了設(shè)計與強度校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了本提升機的裝配圖及主要零部件圖。
通過本次設(shè)計，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，如：機械原理、機械設(shè)計、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了起重機械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。
關(guān)鍵字：提升機，傳動裝置，提升裝置，卷筒
Abstract
Hoist is to change the potential energy for transport of large machinery and equipment, such as mine hoist, hoist, etc.. Broadly speaking, elevator, crane, hoist, vehicle, hoist, etc. can be called the elevator.
This paper describes the design of the elevator. First of all, based on the improvement of the overall structure of the machine and the working principle analysis, this analysis is proposed based on the improvement of machine design; then to improve the mobility and transmission device of choice and checking calculation; then, to enhance and braking device were design and strength check. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn the hoist assembly and major parts of the map.
Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance.
Key words: Hoist, Transmission device, Lifting device, Drum
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1研究背景及意義 1
1.2提升機簡介 1
1.3國內(nèi)外發(fā)展概況 2
第二章 總體方案設(shè)計 4
2.1設(shè)計要求 4
2.2工作原理分析 4
2.3方案擬定 4
第三章 動力及傳動裝置設(shè)計 7
3.1電動機的選擇 7
3.1.1選擇電動機類型 7
3.1.2電動機容量的選擇 7
3.1.3電動機轉(zhuǎn)速的選擇 7
3.2傳動參數(shù)計算 8
3.2.1分配傳動比 8
3.2.2各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計算 8
3.3齒輪傳動設(shè)計 9
3.3.1低速級齒輪的設(shè)計 9
3.3.2高速級齒輪的設(shè)計 13
3.4軸及附件的設(shè)計 14
3.4.1軸1的設(shè)計 14
3.4.2軸2的設(shè)計 16
3.4.3軸3的設(shè)計 17
3.4.4軸承的校核 17
3.4.5聯(lián)軸器的選用 18
第四章 提升及制動裝置設(shè)計 19
4.1鋼絲繩的選擇 19
4.2卷筒設(shè)計與校核 20
4.2.1卷筒直徑計算 20
4.2.2卷筒尺寸計算 21
4.2.3卷筒壁厚計算 22
4.2.4卷筒臂的強度驗算 22
4.3滑輪的選擇 22
4.4制動器的選擇 23
總 結(jié) 25
參考文獻 26
致 謝 27
27
第一章 緒論
1.1研究背景及意義
我國是個能源大國，也是礦山機電設(shè)備制造和使用大國。從20世紀50年代仿造第一臺礦井提升機以來，至今已設(shè)計制造、使用了近600多臺。隨著社會需求和現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，礦山工業(yè)企業(yè)亟待生產(chǎn)設(shè)備及設(shè)施的機械化、電氣化、現(xiàn)代化。而礦山工業(yè)的提升機是咽喉設(shè)備，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，老產(chǎn)品運行年深日久，原本落后的結(jié)構(gòu)問題暴露突出，故障增多，嚴重影響礦山的安全運轉(zhuǎn)，抑制了礦山工業(yè)的高速發(fā)展，給國民經(jīng)濟帶來了不良的影響。
隨著國內(nèi)礦井生產(chǎn)量的日新月異的提高，對提高提升機的安全性、可靠性、生產(chǎn)效率以及整機自動化運行水平，降低操作者及維護人員的勞動強度、處理設(shè)備事故的速度與對策等，成了迫切要求。
本次設(shè)計是提升機的設(shè)計，在本次設(shè)計中將大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的材料力學(xué)，理論力學(xué)，機械制造，機械設(shè)計，機械制圖等知識進行了一次綜合的運用。本次設(shè)計不僅是對大學(xué)所學(xué)知識的總結(jié)和鞏固而且為以后進入社會參見工作積累了一定的經(jīng)驗，本次設(shè)計是個難得的學(xué)習(xí)機會。
1.2提升機簡介
提升機（well elevating conveyor/Elevator）是通過改變勢能進行運輸?shù)拇笮蜋C械設(shè)備，如礦井提升機、過壩提升機等。廣義地說，電梯、天車、卷揚、穩(wěn)車、吊車、啟閉機等均可稱為提升機。提升機一般指功率較大、提升能力較強的大型機械設(shè)備。提升機主要有以下類型。
（1）斗式提升機
斗式提升機，是一種固定裝置的機械輸送設(shè)備，主要適用于粉狀、顆粒狀及小塊物料的連續(xù)垂直提升，可廣泛應(yīng)用于各種規(guī)模的飼料廠、面粉廠、米廠、油廠、淀粉廠以及糧庫、港口碼頭等的散裝物料的提升。
斗式提升機用來垂直提升經(jīng)過破碎機的石灰石、煤、石膏、熟料、干粘土等塊粒狀物料以及生料、水泥、煤粉等粉狀物料。
（2）多功能提升機
多功能提升機是電動葫蘆的一種可用于地面和空中使用。廣泛用于建筑行業(yè)，具有輸送量大，提升高度高，運行平穩(wěn)可靠。多功能電動提升機額定提升重量為300公斤~500公斤，多功能電動提升機的最大提升高度為100米。
（3）振動提升機
電機振動垂直提升機是由提升槽、振動電機、減振系統(tǒng)和底座等組成。該提升機對粉狀、塊狀和短纖維狀的固體物料（有粘性和易結(jié)塊的除外）都可垂直輸送，還可以完成對物料的干燥、冷卻作用。分敞開式、封閉式兩種結(jié)構(gòu)。并可按照用戶需要進行特殊設(shè)計
（4）液壓提升機
液壓提升機是一種非剪叉式液壓升降臺。適用于二三層工業(yè)廠房，餐廳，酒樓樓層間的貨物傳輸，臺面最低高度為150-300mm，最適合于不能開挖地坑的工作場所安裝使用。該平臺無須上部吊點，形式多樣（單柱，雙柱，四柱），運行平穩(wěn)，操作簡單可靠，樓層間貨物傳輸經(jīng)濟便捷.
（5）礦井提升機
是一種大型提升機械設(shè)備。由電機帶動機械設(shè)備，以帶動鋼絲繩從而帶動容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)。礦井提升機是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來?，F(xiàn)代的礦井提升機提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計算機控制的全自動重型礦山機械。
（6）纏繞式提升機
單繩纏繞式提升機根據(jù)卷筒數(shù)目可分為單卷筒和雙卷筒兩種：①單卷筒提升機，一般作單鉤提升。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪與提升容器相連；卷筒轉(zhuǎn)動時，鋼絲繩向卷筒上纏繞或放出，帶動提升容器升降。②雙卷筒提升機，作雙鉤提升。兩根鋼絲繩各固定在一個卷筒上，分別從卷筒上、下方引出，卷筒轉(zhuǎn)動時，一個提升容器上升，另一個容器下降。
（7）摩擦式提升機
摩擦式提升機具有安全性高、鋼絲繩直徑細、主導(dǎo)輪直徑小、設(shè)備重量輕、耗電少、價格便宜等優(yōu)點，發(fā)展很快。除用于深立井提升外，還可用于淺立井和斜井提升。鋼絲繩搭放在提升機的主導(dǎo)輪（摩擦輪）上，兩端懸掛提升容器或一端掛平衡重(錘)。運轉(zhuǎn)時，借主導(dǎo)輪的摩擦襯墊與鋼絲繩間的摩擦力帶動鋼絲繩完成容器的升降。
1.3國內(nèi)外發(fā)展概況
我國提升機，它經(jīng)歷了仿制、自行設(shè)計兩個階段。解放初期使用的提升機有日本的、蘇聯(lián)的，因此當時生產(chǎn)的提升機也是測繪仿制日本和蘇聯(lián)的產(chǎn)品。1964年進入了自行設(shè)計階段，提升機大體上也是經(jīng)歷了仿制和自行設(shè)計的兩個階段，八十年代以前一直使用的是仿制的老產(chǎn)品，八十年代中期才開始設(shè)計新型的提升機，主要針對效率極低的球面蝸輪副、慢速工作和快速回繩等環(huán)節(jié)進行根本的改進。
國外提升機的種類、規(guī)格較多.工作機構(gòu)有單筒、雙筒和摩擦式傳動型式有皮帶傳動、鏈式傳動、齒輪傳動、蝸輪傳動、液壓傳動、行星齒輪傳動和擺線齒輪傳動等。其中采用行星齒輪傳動的比較多。發(fā)展趨勢向標準化系列方向發(fā)展，向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展;向高效、節(jié)能、壽命長、低噪音、一機多能通用化、大功率、外形簡單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。
國外提升機規(guī)格比較多，適用不同場合，我國提升機的規(guī)格少，品種型號多而亂，也較繁雜，沒有統(tǒng)一標準。從工作機構(gòu)上分，國外有單筒、雙筒及摩擦式三種，我國只有單筒一種型式。從原動力上分，國外有電動的、風(fēng)動的及液壓驅(qū)動，我國只有電動的和少量風(fēng)動的。
我國提升機在壽命、噪音、可靠性等綜合指標與蘇聯(lián)有著一定的差距。蘇聯(lián)提升機使用壽命規(guī)定在5年以上，我國目前不具備測試手段壽命無法考核，但從對用戶的訪問中得知，壽命達不到5年，噪音也稍大。
雖然我國提升機參數(shù)系列水平優(yōu)于國外，但在標準化和通用化方面遠不如發(fā)達采煤機械制造國。
提升機以電動使用最廣，傳動型式以球面蝸輪副居多，該機主要結(jié)構(gòu)型式為電動機懸裝在蝸輪副減速器的后部，蝸輪副減速器為第一級減速，第二級和第三級為圓柱齒輪傳動，分別安裝在機器的兩側(cè)對稱機體的中心布置，該機呈長條形適應(yīng)并下巷道的空間，體積小，底座呈雪橇形，安裝搬運方便。
第二章 總體方案設(shè)計
2.1設(shè)計要求
設(shè)計提升機，提升高度10m，提升速度2m/s，提升重量1噸。
2.2工作原理分析
單繩纏繞式提升機的工作原地如圖2-1所示，簡單地說，就是用一根較粗的鋼絲繩在卷筒上纏上和纏下來實現(xiàn)容器的提升和下放運動。
圖2-1 單繩纏繞式提升機
1-滾筒；2-鋼絲繩；3-天輪；4-容器
提升機安裝在地面提升機房里，鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪后懸掛提升容器。圖2-1所承為單繩纏繞式單卷筒提升機，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每根鋼絲繩在卷簡上的纏繞方向相反。這樣，當電動機經(jīng)過減速器帶動卷筒旋轉(zhuǎn)時，兩根鋼絲繩便經(jīng)過天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里上下運動。不難看出，單繩纏繞式提升機的一個根本特點和缺點是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要求卷筒必須具備一定的纏繞表面積，以便能容納下根據(jù)井深或提升高度所確定的鋼絲繩懸垂長度。單繩纏繞式提升機的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機械結(jié)構(gòu)等都是由這一特點來確定的。
2.3方案擬定
提升機由于操作方法不同，其結(jié)構(gòu)相差很大。其中電控提升機是通過通電或斷電已實現(xiàn)其工作或制動。物料的提升或下降由電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，操作簡單方便。
（1）圓柱齒輪減速器提升機
圖2-2 圓柱齒輪減速器提升機
（2）圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動的提升機
圖2-3 圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動的提升機
（3）蝸桿減速器提升機
對一些起重重量大的提升機，為使鋼絲繩在卷筒上排列整齊需要安裝排繩器。安裝設(shè)計規(guī)范要求，在鋼絲繩拉力F>120KN的提升機，均應(yīng)安裝排繩器。
圖2-4 蝸桿減速器提升機
綜上述（1）~（3）選擇下圖示圓柱齒輪減速器作為傳動裝置的提升機。由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒、導(dǎo)向滑輪、起升滑輪組、吊鉤等組成，其各方面的機構(gòu)分布如下圖：
圖2-5 提升機總體方案簡圖
電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，制動器松開，通過帶動制動輪的聯(lián)軸器帶動減速器高速軸，經(jīng)過減速器減速后由低速軸帶動卷筒旋轉(zhuǎn)，使鋼絲繩在卷筒上繞進或放出，從而使重物起升或下降。電動機停止轉(zhuǎn)動時，依靠制動器將滾筒的制動輪剎住，使懸吊的重物停止在空中。
第三章 動力及傳動裝置設(shè)計
3.1電動機的選擇
3.1.1選擇電動機類型
電動機是標準部件，因為室內(nèi)工作，運動載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。
3.1.2電動機容量的選擇
（1）運輸機所需要的功率為：
其中：F=9800N，V=2m/s，初選卷筒直徑D=315mm得
（2）電動機的輸出功率為
——電動機至鼓輪軸的傳動裝置總效率。
取聯(lián)軸器效率，圓柱齒輪傳動效率，軸承效率，卷筒的傳動效率，電動機至鼓輪軸的傳動裝置總效率為：
（3）電動機所需功率為：
因有輕微震動 ，電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設(shè)計手冊》表19-1選取電動機額定功率為30kw。
3.1.3電動機轉(zhuǎn)速的選擇
鼓輪軸工作轉(zhuǎn)速：
展開式二級減速器推薦的傳動比為：
所以電動機實際轉(zhuǎn)速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1000、1500、3000r/min。
綜合考慮傳動裝置機構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電機。
型號為Y200L-4，滿載轉(zhuǎn)速，功率30。
3.2傳動參數(shù)計算
3.2.1分配傳動比
（1）總傳動比
滿載轉(zhuǎn)速。故總傳動比為：
（2）分配傳動比
考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應(yīng)該有相近的浸油深度。則兩級齒輪的高速級與低速級傳動比的值取為1.3，取
則：；
；
3.2.2各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計算
（1）各軸的轉(zhuǎn)速
1軸 ；
2軸 ；
3軸
鼓輪軸
（2）各軸的輸入功率
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電機軸 ；
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
整理列表
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動比
電機軸
23.06
149.81
1470
1軸
22.83
148.32
1470
1
2軸
22.37
581.32
367.5
4
3軸
21.49
1675.34
122.5
3
3.3齒輪傳動設(shè)計
3.3.1低速級齒輪的設(shè)計
（1）選精度等級、材料和齒數(shù)
采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。
選小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)取
（2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計
由設(shè)計計算公式進行試算，即
1） 確定公式各計算數(shù)值
①試選載荷系數(shù)
②計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
③小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù)
④由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)
⑤由圖6.14按齒面硬度查得
小齒輪的接觸疲勞強度極限
大齒輪的接觸疲勞強度極限
⑥由式6.11計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
⑦由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)
⑧計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得
⑨計算
試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值
計算圓周速度v
計算齒寬b
計算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
計算載荷系數(shù)K
根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù)
假設(shè)，由表查得
由于載荷中等振動，由表5.2查得使用系數(shù)
由表查得
查得
故載荷系數(shù)
（10）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得
（11）計算模數(shù)ｍ
（3）按齒根彎曲強度設(shè)計
彎曲強度的設(shè)計公式為
①確定公式內(nèi)的計算數(shù)值
由圖6.15查得
小齒輪的彎曲疲勞強度極限
大齒輪的彎曲疲勞強度極限
由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式10-12得
計算載荷系數(shù)
②查取齒形系數(shù)
由表6.4查得
③查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得
④計算大小齒輪的，并比較
大齒輪的數(shù)據(jù)大
⑤設(shè)計計算
對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)4.48mm，圓整取標準值m＝5.0mm
并按接觸強度算得的分度圓直徑
算出小齒輪齒數(shù) 取
大齒輪齒數(shù) 取
（4）幾何尺寸計算
①計算分度圓直徑
②計算中心距
③計算齒寬寬度取
序號
名稱
符號
計算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
28，84
2
模數(shù)
m
5mm
3
分度圓直徑
4
齒頂高
5
齒根高
6
全齒高
7
頂隙
8
齒頂圓直徑
9
齒根圓直徑
10
中心距
3.3.2高速級齒輪的設(shè)計
設(shè)計計算過程同3.3.1類似，此處不一一復(fù)述，計算結(jié)果如下表：
序號
名稱
符號
計算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
22，88
2
模數(shù)
m
4mm
3
分度圓直徑
4
齒頂高
5
齒根高
6
全齒高
7
頂隙
8
齒頂圓直徑
9
齒根圓直徑
10
中心距
3.4軸及附件的設(shè)計
3.4.1軸1的設(shè)計
（1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
1）高速軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1
，，
2）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得：
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且這是安裝大帶輪的直徑，取30mm。
為了滿足帶輪的軸向定位，Ⅰ-Ⅱ軸段右端要有一軸肩，故?、?Ⅲ段直徑為dⅡ-Ⅲ=36mm。
初步選定滾動軸承，因軸承受徑向力和軸向力，根據(jù)dⅡ-Ⅲ=36mm，取用6208型深溝球軸承，其尺寸為d×D×T=40mm×80mm×18mm，則有dⅢ-Ⅳ=dⅤ-Ⅵ=40mm，LⅡ=18mm，軸承中間處用軸肩定位，這段取直徑dⅣ-Ⅴ=48mm。
右端軸承與齒輪之間應(yīng)有一套同固定，Ⅴ-Ⅵ長應(yīng)為：取套同長12mm，則LⅤ-Ⅵ=32mm。
齒輪為齒輪軸此軸段長LⅥ-Ⅶ=40mm。
取軸承端蓋總寬為32mm，外端面與大帶輪右端面間距離為10mm，故取LⅡ-Ⅲ=42mm。
結(jié)合箱體結(jié)構(gòu)，取LⅣ-Ⅴ=76mm。
4）軸上零件的周向定位
軸上零件的周向定位：聯(lián)軸器與軸的周向定位均用平鍵聯(lián)接。按dⅥ-Ⅶ=18mm查得平鍵截面b×h=8mm×7mm，鍵槽用銑刀加工，長56mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為H6/n5。
（2）強度校核計算
1）求作用在軸上的力
已知高速級齒輪的分度圓直徑為= ，根據(jù)《機械設(shè)計》（軸的設(shè)計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則
2）求軸上的載荷（詳細過程以軸2為例，其他軸類似不一一復(fù)述）
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6208型深溝球軸承，由手冊中查得a=18mm。因此，軸的支撐跨距為L1=172mm。
根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
（3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度
根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力
已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。
3.4.2軸2的設(shè)計
P2=22.37Kw，n2=367.5n/min，T2=581.32N.m
設(shè)計計算過程與3.4.1軸1的設(shè)計類似，不再一一復(fù)述，經(jīng)計算軸2的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示：
3.4.3軸3的設(shè)計
，，
設(shè)計計算過程與3.4.1軸1的設(shè)計類似，不再一一復(fù)述，經(jīng)計算軸3的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示：
3.4.4軸承的校核
以中間軸軸承為例，選用的軸承為6209型深溝球軸承，由手冊查得
（1）由滾動軸承樣本可查得,軸承背對背或面對 面成對安裝在軸上時,當量載荷可以按下式計算:
1)當
2)當
,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計算當量動載荷,即
（2）計算預(yù)期壽命
（3）求該軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷
故選擇此對軸承在軸上合適.
以輸出軸上鍵為例：在設(shè)計時選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長度為63mm
鍵的工作長度
鍵的工作高度
得鍵聯(lián)接許用比壓
故選用此鍵合適.
3.4.5聯(lián)軸器的選用
以輸出端聯(lián)軸器為例：根據(jù)前面計算，輸出軸最小直徑：
查機械手冊，根據(jù)軸徑和計算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷聯(lián)軸器：
聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計算
查表課本14-1， K=1.3，則
啟動載荷為名義載荷的1.25倍，則
按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊選擇聯(lián)軸器型號為選用HL5（J1型）彈性柱銷聯(lián)軸器，其允許最大扭矩[T]=5000,許用最高轉(zhuǎn)速 n=5000，半聯(lián)軸器的孔徑d=65，孔長度l=84mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=82。
第四章 提升及制動裝置設(shè)計
4.1鋼絲繩的選擇
提升鋼絲繩是提升系統(tǒng)的重要組成部分。它直接關(guān)系到礦井的正常生產(chǎn)和人員的安全，還影響提升機的設(shè)計，又是提升系統(tǒng)中經(jīng)常更換的易耗品。因此無論從安全生產(chǎn)還是經(jīng)濟運行上考慮都要給予足夠的重視。
在選用鋼絲繩時還應(yīng)考慮以下因素：單繩纏繞式提升機為防止纏繞時繩松捻，鋼絲繩的捻向應(yīng)與繩在卷筒上纏繞時的螺旋線方向一致，目前但繩纏繞多為右旋，所以多選用右同向捻繩。為加強工作性能，增強可靠性最好選用金屬繩芯鋼絲繩。
盡管國內(nèi)外對礦井提升鋼絲繩進行了大量的研究，但鋼絲繩強度計算理論尚未達到工程應(yīng)用的程度。所以對礦井鋼絲繩的選擇計算仍按靜載荷進行近似計算，同時考慮一定的安全系數(shù)。且規(guī)定單繩纏繞式提升機裝置的安全系數(shù)為專為升降人員的不得小于9；升降人員和物料用的——升降人員時不得小于9，提升物料時不得小于7.5，專用升降物料的不得小于6.5。
依據(jù)以上選擇原則，對提升機的鋼絲繩進行計算和選用：
（1）鋼絲繩最大懸垂長度
——鋼絲繩最大懸垂長度；
——井架高度；此值在計算鋼絲繩時尚不能精確確定，可采用下列數(shù)值：罐籠提升=10～20m
——礦井深度；
估算鋼絲繩每米重量
取鋼絲繩抗拉強=17000 kg／cm2，安全系數(shù)=7.5
＝1.3
式中:
——一次提升貨載的重量；
——容器的自身重量；
——安全系數(shù)取=7.5；
——鋼絲繩每米重量，千克/米；
故選用普通圓形股615型鋼絲繩，其技術(shù)特征為：
鋼絲繩直徑d=15.5mm；
鋼絲直徑=1.2mm；
鋼絲繩全部鋼絲斷裂力總和Qq=389000N；
每米重P=1.3；
鋼絲繩公稱抗拉強度
（3）鋼絲繩的校核
＝9.2 7.5
Qq ——所選鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和；
——貨載、容器、鋼絲繩重量總和；
安全系數(shù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，主井箕斗提升，大于等于7，取=7；由于實際安全系數(shù)大于7，故所選鋼絲繩滿足安全要求，合格可用。
4.2卷筒設(shè)計與校核
4.2.1卷筒直徑計算
卷筒直徑計算公式：
式中：-與機構(gòu)工作級別相關(guān)的系數(shù)
-鋼絲繩直徑
表4-1 機構(gòu)利用等級（摘自GB/T3811-1983）
機構(gòu)利用等級
總設(shè)計壽命
說明
機構(gòu)利用等級
總設(shè)計壽命
說明
T0
200
不經(jīng)常使用
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
25000
繁忙地使用
T3
1600
T8
50000
T4
3200
經(jīng)常使用
T9
100000
表4-2 機構(gòu)載荷狀態(tài)（摘自GB/T3811-1983）
載荷狀態(tài)
說明
L1-輕
機構(gòu)經(jīng)常承受輕載荷，偶爾承受最大的載荷
L2-中
機構(gòu)經(jīng)常承受中等載荷，較少承受最大的載荷
L3-重
機構(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4-3 機構(gòu)工作級別（摘自GB/T3811-1983）
載荷狀態(tài)
機構(gòu)利用等級
T0
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
L1-輕
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
L2-中
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
L3-重
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
L4-特重
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
表4-4 系數(shù)h值（摘自GB/T3811-1983）
機構(gòu)工作級別
系數(shù)h值
機構(gòu)工作級別
系數(shù)h值
M1~M3
14
M6
20
M4
16
M7
22.4
M5
18
M8
25
根據(jù)本卷筒工作工況要求，參照上述表3-2~3-5可選定工作級別為M6，則
故：
表4-5 卷筒直徑D系列（摘自JB/T9006.1-1999）
100
125
160
200
250
280
315
355
400
450
500
560
630
710
800
900
1000
1120
1250
1320
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
按照表4-5卷筒直徑D系列，取卷筒直徑
4.2.2卷筒尺寸計算
卷筒長度： L=2(L0+L1+L2)+L
式中
L1—固定鋼繩所需的長度，L2≈3p，取10mm
L2—卷筒兩端空余部分長度，由結(jié)構(gòu)需要決定，取10mm
L光—中間光滑部分長度，根據(jù)鋼絲繩允許偏角確定,取20mm
L0—卷筒上有螺旋槽部分長度L0={（Hmax×m）/πD0+Z1}·t1，式中 Hmax—最大起升高度，Hmax=21-6.5=14.5m
Z1—為固定鋼繩的安全圈數(shù)，Z1≥1.5，取Z1=2
t1—繩槽節(jié)距(標準槽)，t1=d+(2～4)=15.5+2.5=18mm
m—滑輪組倍率
D0=D+d—卷筒計算直徑，由鋼絲繩中間算起的卷筒直徑
所以：L0=162.9,取L0=170mm
所以：L=2×(L0+L1+L2)+L光=2×（170+10+10）+20=400mm
取整L=400mm
根據(jù)《龍門起重機（上）》表7-7知卷筒繩槽尺寸：R=10，t1=18,r1=1.5,c1=6
4.2.3卷筒壁厚計算
根據(jù)《龍門起重機（上）》知卷筒壁厚：
δ=0.02D+（6～10）=0.02×315+（6～10）=12～16
取δ=15mm
4.2.4卷筒臂的強度驗算
根據(jù)《龍門起重機（上）》知：
σymax=Smax/（δ·t1）=25327/(15×18)=93.8MPa
本設(shè)計采用ZG270-500，根據(jù)《工程材料及成型技術(shù)》知σs=270MPa,由《龍門起重機（上）》知：
[σ壓]= σs/2=270/2=135
式中 Smax—鋼繩的最大拉力
δ—卷筒的壁厚
t—繩槽的節(jié)距
σs—鑄鋼的屈服極限
因為：σyma=93.8MPa≤[σ壓] =135，所以抗壓強度足夠。
卷筒上的扭矩：
M=(Smax×D)/η=(25327×0.3)/0.99=7674.85Nm
卷筒速度
N卷=mv/πD=(2×15)/(3.14×0.3)=31.83n/min
4.3滑輪的選擇
起重機滑輪是利用杠桿原理制成的一種簡單機械，它能借助起重機繩索的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，以改變作用力的方向。在實際中，為了擴大滑輪的效用，往往把一定數(shù)量的動滑輪和一定數(shù)量的定滑輪組合起來使用，組成滑輪組，它經(jīng)常配合卷揚機進行吊裝、搬運等工作，是重要的工具。
滑輪有輪轂、輪輻、加強筋、繩槽和輪緣組成，滑輪的材料一般為HT150鑄鐵或者ZG230-450、ZG270-500鑄鋼。大尺寸滑輪為了減輕自重也有鋼板焊制而成。
本次設(shè)計為輕型起重機所以選用HT150作為滑輪材料。
根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》知，為了保證鋼絲繩有足夠的壽命，滑輪直徑不能過小，須與鋼絲繩直徑d之間保持一定的比例關(guān)系，即
D0min≥e·d
式中 D0min—按鋼絲繩中心計算的滑輪允許的最小卷繞直徑mm
d—鋼絲直徑mm
e—系數(shù)
由《起重機設(shè)計手冊》表3-2-1查知e=20,所以
D0min≥15.5×20=310mm
根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》表3-2-2和表3-2-4選取鑄造的E1型滑輪，鑄造滑輪繩槽斷面及尺寸如下：R=9.0, H=25, B1=50, E1=35, C=1.5, R1=16, R2=13, R3=3.0, R4=4.0, M=10, N=0, S=12。
選擇E型滑輪的主要尺寸如下：D5=90, D6=110, D7=160, D17=190, B=80, B3=90, B4=74, B9=70, S2=10,滾動軸承E1型按國標276選218，B10=30。
4.4制動器的選擇
提升機的制動器包括工作裝置(即制動閘)和傳動裝置,工作裝置直接作用于制動輪，產(chǎn)生摩擦力矩；傳動裝置是工作裝置產(chǎn)生或解除制動摩擦力的機構(gòu)。因此，按工作裝置裝置結(jié)構(gòu)區(qū)分，制動器可分為盤式制動器和塊式制動器；按傳動裝置的動力源區(qū)分，制動器可分為液壓式、氣壓式和彈簧式。塊式制動器一般都是閘塊壓在提升機滾筒的制動輪上而產(chǎn)生制動力矩，出于閘塊與制動輪的作用方式差別，塊式制動器有角移式、平移式和綜合式之分。
綜合分析本次選用平移式塊式制動器，如下圖4-1（b）：
圖4-1塊式制動器原理圖
(a)—角移式；(b)—平移式；(c)—綜合式
塊式制動器的構(gòu)造簡單，制造與安裝都很方便，成對的瓦塊壓力相互平衡，使制動軸不受彎曲載荷。因此，在起重機上廣泛應(yīng)用。而其中電力液壓塊制動器（代號YWZ）有動作平穩(wěn)，噪音小，壽命長，尺寸小，重量輕，不易漏電，省電，交流供電方便等特點。
制動器按一個計，計算機動力矩，根據(jù)《龍門起重機（上）》，P=67知：
Nm
其中 ：K—起升機構(gòu)的制動安全系數(shù)，根據(jù)起重機工作類型選K=1.75
η—制動時的機構(gòu)效率，η≈0.89
i—實際傳動比
a—倍率
D—卷筒直徑
查《起重機設(shè)計手冊》P318,表3-7-19，選擇制動器YWZ2—300/50，額定制動力矩為630N·m ,自重65Kg。
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機會，通過這次對提升機理論知識和實際設(shè)計的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運用所學(xué)專業(yè)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。
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致 謝
大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友、工作嚴謹教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。
首先，向本設(shè)計的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進行指導(dǎo)，時刻關(guān)心我們的進展狀況，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會書本中的知識，更學(xué)會了學(xué)習(xí)操作方法。
其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個設(shè)計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料。
另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。
總之，本次的設(shè)計是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計的一個月里，我們合作的非常愉快，教會了大我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！
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