500KG单臂提升机设计论文.doc

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1、 毕业设计（论文）文献综述题目 ：500KG单臂提升机设计 所在学院： 机械与电气工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 合作导师： 日期： 2011 年 月 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文500KG单臂提升机设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日摘 要提升机械是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备，其范围规定为额定起重量大于或者等于05t的升降机；额定起重量大于或者等于1t，且提升高度大于或者等于2m的提升机和承重形式固定的电动葫芦等。 工作原理提升机械通

2、过起重吊钩或其它取物装置起升或起升加移动重物。提升机械的工作过程一般包括起升、运行、下降及返回原位等步骤。起升机构通过取物装置从取物地点把重物提起，经运行、回转或变幅机构把重物移位，在指定地点下放重物后返回到原位。 工作机构工作机构包括：起升机构、运行机构、变幅机构和旋转机构，被称为提升机的四大机构。 （1）起升机构，是用来实现物料的垂直升降的机构，是任何提升机 不可缺少的部分，因而是提升机最主要、最基本的机构。 （2）运行机构，是通过提升机或起重小车运行来实现水平搬运物料的机构，有无轨运行和有轨运行之分，按其驱动方式不同分为自行式和牵引式两种。 （3）变幅机构，是臂架提升机特有的工作机构。变

3、幅机构通过改变臂架的长度和仰角来改变作业幅度。 （4）旋转机构，是使臂架绕着提升机的垂直轴线作回转运动，在环形空间运移动物料。提升机通过某一机构的单独运动或多机构的组合运动，来达到搬运物料的目的。 提升机械是一种空间运输设备，主要作用是完成重物的位移。它可以减轻劳动强度，提高劳动生产率。提升机械是现代化生产不可缺少的组成部分，有些提升机械还能在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，使生产过程实现机械化和自动化。本课程设计针对某企业的生产存在的加工技术问题，进行认真的分析，找出影响加工的主要因素。关键词：提升机械，起升机构，运行机构Abstract Crane is used for vertica

4、l lifting and horizontal or vertical lifting heavy mechanical and electrical equipment, the provisions of its rated capacity range of greater than or equal to 0.5t lift; rated capacity greater than or equal to 1t, and the big lift height or equal to 2m in the form of a fixed loading cranes and elect

5、ric hoist and so on.Work through the lifting hook crane or other lifting device or extract plus moving heavy lifting. Lifting the work of the process normally involves lifting, running, down and return to the in situ and other steps. Hoisting mechanism by extracts from the extract location devices l

6、ift the weight by running, turning or luffing mechanism to shift heavy objects, heavy objects in the specified location after the delegation returned to the position. The work of institutions include: the lifting mechanism, operating agencies, luffing mechanism and rotating mechanism, known as the c

7、rane four institutions. (1) hoisting mechanism, is used to achieve the vertical movements of the body material, and no crane Indispensable part of the crane which is the most important and most basic institutions. (2) run institutions, is run by crane or lifting the car to achieve the level of insti

8、tutional handling of materials, with or without orbit and orbit of the points, their drive divided into two self-propelled and towed. (3) luffing, jib crane is a unique work of institutions. Luffing jib by changing the length and elevation to change the operating range. (4) The rotary mechanism is t

9、o enable the crane jib around the vertical axis for the rotary movement, movement of materials in the annular space transportation. Crane movement through a single or multi-agency body combination movement, to achieve the purpose of handling the material. Lifting is a major role in space transportat

10、ion equipment, primary role is to complete the displacement of heavy loads. It can reduce labor intensity and improve labor productivity. Crane is a modern production of non-integral part, and some lifting machinery but also in the production process for some special process operation, so that the p

11、roduction process mechanization and automation. Key Words: Lifting, hoisting mechanism, run institutions目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 提升机概述5第2章 设计思路及流程7第3章 钢丝绳设计计算83.1 钢丝绳的特性及种类83.2 钢丝绳的选择113.3延长钢丝绳使用寿命的途径143.4 钢丝绳末端的联接方法15第4章 滑轮的设计计算174.1 滑轮的构造174.2 滑轮的槽形184.3 滑轮的材料194.4 滑轮的直径确定20第5章 卷筒的设计计算205.1 卷筒的类

12、型及构造205.2 卷筒的失效形式及其原因215.3 卷筒的计算23第6章 电动机的选择计算27 第7章 制动装置的设计计算49第8章 回转机构设计计算508.1 回转机构设计计算508.2 驱动机构52结构计算52总结与展望56参考文献57致 谢58第1章 提升机概述提升机已有很长的发展历史。早在八百多年以前。我国古代劳动人民就发明了辘轳，用手摇辘轳从地下提升煤炭和矿石，以后发展成畜力绞车。十九世纪，西方资本主义国家制造出蒸汽提升机并用于生产。到二十世纪，由于电力的发展，电力拖动的提升机逐渐代替蒸汽提升机。近几十年来，提升机有了更大的发展，出现了多绳摩擦式提升机以及先进的拖动和控制系统。目前

13、，国外的提升机正向体积小、重量轻和自动化的方向发展，以适应深井和大产量的需要。提升机的工作特点是在一定的距离内，以一定的速度往复运行。为保证提升工作高效率和安全可靠，提升机应具有良好的控制设备和完善的保护装置。提升机在工作中一旦发生机械和电气故障，就会严重地影响到正常的生产，甚至造成人身伤亡。 熟悉提升机的性能、结构和动作原理，提高安装质量，合理使用设备加强设备维护，对于确保提升工作高效率和安全可靠，防止和杜绝故障及事故的发生，具有重大意义。 我国把缠绕直径在2m以上的提升设备称之为提升机械；缠绕直径在2m以下（不包括2m）的称为绞车（尽管这两者的结构基本相同）。有的国家（例如德国），把最大提

14、升速度大于4m/s的提升设备称之为提升机械；小于4m/s的称为绞车；这些说法，都从一个侧面或一定程度上说明了提升机械的功能和特征。提升机按工作原理的不同,可分为两大类,如下图所示。 单卷筒提升机 单绳缠绕式 提升机 双卷筒提升机 多绳缠绕式 本课题所设计的移动式提升机的工作原理同于一般的单绳缠绕式提升机，单绳缠绕式提升机的工作原理图见图1.1。 图1.1 单绳缠绕式移动提升机原理图1提升机 2提升机钢丝绳 3天轮 4提升容器 5井筒简单地说就是用一根较粗的钢丝绳在卷筒上缠上和缠下来实现容器的提升和下放运动。图1.1所示为单绳缠绕式单卷筒提升机，卷简上固定两根钢丝绳，并应使每根钢丝绳在卷简上的缠

15、绕方向相反。这样，当电动机经过减速器带动卷筒旋转时，两根钢丝绳便经过天轮在卷筒上缠上和缠下，从而使提升容器在井筒里上下运动。不难看出，单绳缠绕式提升机的一个根本特点和缺点是钢丝绳在卷筒上不断的缠上和缠下，这就要求卷筒必须具备一定的缠绕表面积，以便能容纳下根据井深或提升高度所确定的钢丝绳悬垂长度。单绳缠绕式提升机的规格性能、应用范围及机械结构等，都是由这一特点来确定的。它的最大提升高度和最大载荷等，受现有钢丝绳的承载能力和卷筒的容绳量的限制。一般而言，当钢丝绳直径大于60mm，钢丝强度超过1700MPa时，制造较困难。同时，也会使提升机械庞大。因此，一般载重量不超过20t，一层缠绕时的提升高度不

16、超过600m。第2章 设计思路及流程根据提升要求设计选择钢丝绳的类型及直径设计根据钢丝绳的直径设计选择卷筒 提升机根据提升重物，速度以及预计效率初步估计选择电机上顶设计控制系统设计制动系统设计根据国家相关标准设计车架根据卷筒直径及提升速度与电机的转速确定总传动比。根据总的传动比以及拟定功率设计减速器校核电机校核卷筒校核钢绳设计设计第3章 钢丝绳设计计算3.1 钢丝绳的特性及种类钢丝绳是广泛应用于提升机中的性构件。它具有承载能力大、卷绕性好，运动平稳无噪音、极少突然断裂、工作可靠等优点。提升机使用圆形截面的纲丝绳，绳股截面也多是圆形。1、按钢丝绳股内相邻层钢丝的接触状态，分点接触和面接触（如图3

17、.1所示）。图3.1钢丝绳接触状态( a )点接触 ( b )线接触 ( c )面接触（1）、点接触（D型）钢丝绳（图3.1(a)），股内各层钢丝互相交叉，呈点接触。单股钢丝绳在提升机中极少使用。多股钢丝绳过去应用较多，由于钢丝间接触应力大磨损快，现已逐渐被线接触钢丝绳取代。（2）、线接触（x型）钢丝绳：股内各层钢丝在全长上平行捻制，呈线接触；在提升机中应用最广。线接触钢丝绳承载能力大，耐磨性好，使用寿命长，在相同使用条件下，比点接触（D型）钢丝绳寿命高50%100%。在提升机中，凡是绕过滑轮或绕入卷简的钢丝绳，都应选用线接触钢丝绳。（如图3.1（b）。（3）、面接触钢丝绳：股内钢丝形状特殊，

18、呈面接触。（如图3.1（c）。2、按钢丝绳捻绕次数，有单绕和双绕之分：由若干根圆形钢丝按螺旋状捻绕而成的单绕钢丝绳，刚性大，表面不光滑，在提升机上仅用作固定张紧绳(图3.2(a)。用异形截面钢丝可以捻制成封闭绳(图3.2(b)，绳的表面光滑，能承受横向裁荷，常用作缆式提升机和架空索道的承载绳。图3.2单绕钢丝绳(a)张紧绳 (b)承载绳双绕钢丝绳是先由钢丝绕成股，再由股绕成绳(图3.3)。由于强度高，挠性好，在提升机和提升机上被广泛使用。图3.3双绕钢丝绳 (a)点接触（D型） ；(b)线接触（X-t，外粗型）；(c)线接触（X-y，粗细型）；(d)线接触（X-c,密集型）。双绕钢丝绳按外层股

19、的捻绕方向分为右旋和左旋（图3.4）；按绳股和股中纲丝的捻绕方向相同或相反而分为同向捻（钢丝与股的捻绕方向一致）和交互捻（钢丝与股的捻绕方向相反）。钢绳的捻向（左旋或右旋）只在使用无绳槽的光面卷筒时才需要考虑。此时应将钢丝绳的捻向与钢丝绳在卷筒上卷绕的螺旋形走向一致，以避免钢丝绳开绳松股（图3.4）。图3.4 钢丝绳的捻绕方向(a)右旋、同向捻；(b)左旋、交互捻。同向捻钢丝绳挠性好。寿命长，但容易扭转打结，自行松散，适用于有刚性导轨和经常保持张紧的地方，如普通臂架的滑轮组变幅机构、牵引小车的牵引绳，此时，滑轮组卷筒也应具有半圆形绳槽。起升机构用的钢丝绳，以及在绳槽底部开有缺口或楔形绳槽滑轮上

20、工作的钢丝绳，都宜使用交互捻钢丝绳。3、按绳芯的材料分有机芯、石棉纤维芯和金属芯三种。用浸透油脂的麻绳作有机芯，有利于防止钢丝绳锈蚀，减少钢丝的磨损，双绕钢丝绳一般采用有机芯。石棉纤维芯和全属芯钢丝绳适用于高温车间，金属芯钢丝绳能承受较大的横向挤压力，可在多层绕卷简上使用。4、按钢丝表面情况分光面和镀锌钢丝绳。在室内或一般工作环境中大都使用光面钢丝绳。镀锌钢丝绳适于在潮湿环境或有酸性侵蚀的地方工作。5、按照钢丝绳自行扭转的程度分扭转松散钢丝绳(如钢丝绳端不捆扎，或将钢丝绳切断，绳中的股丝会自行松散)，轻微扭转钢丝绳(多层多股，相邻层股捻向相反，图3.5)和不扭转钢丝绳(在捻制钢丝绳之前，将钢丝

21、预先成型，加工成在绳中的形态，钢丝内应力小，不扭转打结，挠性好，寿命长。较一般钢丝绳可提高寿命50)。在起升高度大、承载分支数少的场合(如港口门座提升机、高层建筑用塔式提升机)推荐使用轻微扭转或不扭转钢丝绳。图3.5 多股多层轻微扭转钢丝绳。3.2 钢丝绳的选择 钢丝绳的选择包括钢丝绳结构型式的选择和纲丝绳直径的确定。1、钢丝绳结构型式的选择绕经滑轮和卷简的机构工作钢丝绳应优先选用线接触钢丝绳。在腐蚀性环境中应采用镀锌钢丝绳。钢丝绳的性能和强度应满足机构安全正常工作的要求。一般情况下，单根的钢丝绳右捻或左捻在使用上并无区别，但由于穿绕双联滑车组时就要使用右捻，以使之正确的卷绕于同一卷筒上。同向

22、捻的钢丝绳表面较平整，也较柔软，具有良好的抗弯曲疲劳性能，因此比价耐用。起缺点是：断头绳股容易松开，绳头必须扎紧；悬吊重物时容易旋转，极易卷曲扭结，故在吊装中不宜采用。交互捻钢丝绳与同向捻的相反，虽耐用程度较差，但是使用方便。一般用粗丝捻制的要求耐磨性能较高的钢丝绳，多为同向捻的，因同向捻能改变绳的挠性。由于钢丝绳捻绕方向的不同，起特点和采用范围也有所不同，为了使用上的方便，避免使用过程中钢丝绳的扭转纠缠，故在提升机，滑车组等起吊装置中，多采用交互捻的钢丝绳为合适。2、钢丝绳直径的确定根据国际标准则ISO4308-I：1986和我国提升机设计规范GB3811-83的规定。提升机用钢丝绳可以按下

23、述两种方法确定钢丝绳的直径。（1）、按选择系数c确定钢丝绳直径d(mm)dC式中 C选择系数(m m)。 S钢丝绳最大工作静拉力(N)。选择系数C的取值与机构工作级别有关，见表3.2.1 表3.2.1 C值和N值选择表（2）、按安全系数n选择钢丝绳直径Sn式中 所选钢丝绳的整绳破断拉力(N)；S 钢丝绳最大工作静拉力(N)；n 安全系数。按表3.2.1选取。综上所述：根据起重吊装常用数据手册表1-8初选定637。钢丝绳校核：根椐吊装工艺计算近似公式及应用可知：钢丝绳的容许拉力S由下试有： T=P/k（N）其中：P钢丝绳破断拉力，如P采用破断拉力总和，则须乘以“折减系数”。 K钢丝绳的安全系数。

24、钢丝绳的安全系数主要由使用的工作性质而定，并考虑了材质的不均匀性、局部弯折以及受冲击等因素。由起重施工规范（HGJ201-83）和提升机械安全规程（GB6067-85）等有关资料中已有规定。当用于张拉（即拖拉绳）时，k3.5。当作为滑车组串绕绳（或称跑绳、走绳）即卷扬机（绞车）牵引绳时，手动，k4.5；电动，k5。当作为捆绑吊索时，k=68。在有护绳轮、圆形吊耳或曲率半径较大时，可采用低限，同时还要考虑吊索分支数的多少，吊索根数多，受力后每一个分支不易串动均匀，则应取上限。由整条钢丝绳破断拉力与钢丝绳全部钢丝绳破断接力总和的关系知=式中 整条钢丝绳的破断拉力； 钢丝绳全部钢丝的破断拉力总和；

25、钢丝绳捻制折减系数。对于637+1的钢丝绳， =0.85。全部钢丝的破断拉力总和为（认为钢丝的材质是均匀的）=i=式中 i钢丝的根数； 钢丝的直径，mm。 钢丝的抗拉强度，N/； 钢丝绳的净截面面积，。经计算净截面面积占毛截面面积的47%,则=0.47式中 0.47折减系数。钢丝绳毛截面面积为=0.785式中 d钢丝绳公称直径，mm。由上述几式可得整条钢丝绳的破断拉力为=0.470.785 =0.369对于637+1的钢丝绳=0. 3025按静拉力计算，钢丝绳上的静拉力有：T=G+Q 式中 G所提升物体的重力 Q钢丝绳吊斗的重力 有： T=（150+500）10 =6500N由此有： T=/k

26、故有： =650070.82 =55487.8N代入上式可得： d= 因抗拉强度未有明确要求，故可选择为1550N/的钢丝绳，则有d=15503025.055487.8=20.879mm圆整为标准规格，取定d=21.5mm,公称抗拉强度为1550MPa满足要求。故钢丝绳类型：637+1直径d: 21.5mm 公称抗拉强度：1550MPa3.3延长钢丝绳使用寿命的途径所谓钢丝绳的寿命，就是达到报废标准的使用期限。钢丝绳在使用一些时间之后，首先是表面的钢丝被磨损及产生疲劳破断。根据使用规范规定，钢丝绳任何一股的捻距破断钢丝达到规定的数值时，钢丝绳就应该报废，换用新的钢丝绳。为了延长钢丝绳的使用寿命

27、，除了选用合适的钢丝绳构造型式外，可以采取下述几方面的措施：（1）、提高安全系数n、也就是降低钢丝绳的应力；（2）、选用较大的滑轮与卷筒直径；（3）、滑轮槽的尺寸与材料对于钢丝绳的寿命有很大的影响。理想的滑轮槽半径约为R0.53d，R太大使钢丝绳与滑轮槽接触面积减小，R太小有将钢丝绳卡死的毛病。滑轮及卷筒的材料硬度过高，对于钢丝绳寿命不利。铸铁较铸钢有利，但用用硬度过低的铸铁又会使滑轮或卷筒容易磨损，磨损下来的粉末会使钢丝绳受到研磨，缩短钢丝绳寿命。近年来有在滑轮槽底镶以铝或卡普龙衬垫的，据说可以大大延长钢丝绳寿命。（4）、尽量减少钢丝绳的弯曲次数，即不要使钢丝绳通过太多的滑轮（在选用滑轮组的

28、型式及倍率时予以考虑），并且尽量避免使钢丝绳反向弯曲（见图3.6）。因为反向弯曲对钢丝绳寿命更为不利。图3.6 弯曲方向示意图 此外，仔细的维护保养，例如定期润滑，对于延长钢丝绳的寿命（石墨和凡士林没的混合物）。润滑前需用钢丝刷去绳上污物，并用煤油清洗，润滑时要将润滑油加热到80摄氏度以上，使油容易渗到钢丝绳的内部。一般情况下，禁止将两根钢丝绳接起来使用。3.4 钢丝绳末端的联接方法 钢丝绳端常用的固定方法有以下几种。 (1)、编结法(图3.7(a) 长度为(2025)d(d为钢丝绳直径)的钢丝绳尾端绕过套环后，每个绳股依次穿插在绳的主体中，与主体绳编结在一起，并用细钢丝扎紧。直径l5mm以下

29、的钢丝绳，每股穿插次数不少于4；直径15mm至28mm的钢丝绳不少于5；直径28至60 mm的钢丝绳不少于6。用编结法固定绳端的钢丝绳强度为钢丝绳本身强度的7590(绳径小的取大值)。 (2)、绳卡固定法(图3.7(b)此法简单可靠，拆联方便，获得广泛应用。绳卡数目根据钢丝绳直径而定，但不应少于3个(表3.1)。绳卡底板应与钢丝绳的主支接触，U形螺栓扣在钢丝绳的尾支上。绳卡螺母拧紧力矩见表3.2。根据使用经验，一般认为，当绳卡中的钢丝绳直径减小1/3，表明螺母的拧紧度合适。绳卡型号的选用见表3.3。绳卡间距和最后一个绳卡后的钢丝绳尾端长度都不应小于(56)d，d为钢丝绳直径。绳卡固定处的强度约

30、为钢丝绳强度的8090。如绳卡装反，强度将下降到75以下。 (3)、楔形套筒固定(图3.7(c)： 钢丝绳尾端绕过楔块，利用楔块在套筒内的锁紧作用使钢丝绳固定，这种固定方法用于空间紧凑的地方。固定处的强度约为钢丝绳强度的7585%。 (4)、锥形套筒港灌锌固定(图3.7(d)钢丝绳尾端穿入锥形套筒后将钢丝松散，钢丝末瑞弯成钩状，浇入锌、铅或其他易熔金属。由于工艺简单，联接可靠，应用较广。固定处的强度与钢丝绳强度大致相同。 (5)、锥形套筒中多楔固定(图3.7(e) 这种固定方法用于有粗钢丝的承载绳。钢丝绳尾端穿入套简后，将钢丝松散，在各层粗钢丝之间插入楔条，再浇入锌液。 (6)、钢丝织快速联接

31、 这种联接用于需要快速拆换钢丝绳联接的部件，例如用吊钩组替换抓斗。它采用链节式接头。可以快速装拆钢丝绳的两端，为了链节顺利通过滑轮不损坏钢丝绳，将滑轮轮缘适当加宽。图3.7 纲丝绳端部的固定方法(a) 编结法；(b)绳卡固定； (c)楔形套筒固定； (d)锥形套筒灌锌固定； (e)锥形套筒中多楔固定。第4章 滑轮的设计计算4.1 滑轮的构造在提升机的起升机构中，钢丝绳要先绕过若干个滑轮，然后固定在卷筒上，滑轮根据其用途可分成定滑轮和动滑轮两种。定滑轮的心轴固定不动。用来改变钢丝绳的方向；动滑轮装在移动的心轴上，可与定滑轮一起组成滑轮组以达到省力或增速的目的。滑轮一般由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成

32、、滑轮的构造如图41所示。 图4.1滑轮的种类4.2 滑轮的槽形滑轮绳槽的形状(图4.2)及尺寸,对钢丝绳的寿命有很大影响，U形绳槽对钢丝绳的损坏最小，它由一个圆弧形的槽底与两个倾斜的侧壁组成。对于槽形的要求如下：(1) 、钢丝绳与绳槽应有足够接触面积，钢丝绳圆周的接触角一般在135左右(120150) 。槽底的直径与钢丝绳的直径必须相适应，滑轮槽底的半径应稍大于钢丝绳的半径，一般取R(0.540.6)d；钢丝绳直径小时R取大些，钢丝绳直径大时R取小些。 图4.2 滑轮的槽形(2) 、允许钢丝绳有一心的偏斜角(角度的正切约为110)，而不使钢丝绳与绳槽侧壁相摩擦，为此绳槽侧壁应有适当的夹角，通

33、常35 45。过小，钢丝绳允许偏斜角；过大，钢丝绳的接触角（180）减小。(3)、绳槽应有足够的深度C，以防止钢丝绳脱槽。表4.1 滑轮轮槽尺寸钢丝绳直径dABCmSRr7.79.02517115852.51.51051114402825810842.51681518503532.510121053201018.523.56545401316136.5426132528.58055501618168532163134.5956560192019106381936.539.5110787022222211744224347.513095852624261385026本次设计钢丝绳直径d=21.5

34、m,故滑轮轮槽A=65mm,B=45mm,C=40mm, m=13mm,S=16mm,R=13 mm,r=6.5 mm, =4mm,=26mm,=13mm。4.3 滑轮的材料 滑轮的材质影响钢丝寿命，如果滑轮急速磨损或在绳槽上产生压痕就表明钢丝绳压在滑轮上接触压力过大，滑轮上一旦产生压痕，将会加剧别处绳的磨损，为了防止产生压痕，可以通过加大滑轮直径、增加滑轮数目、采用较硬的耐磨件性好的金属制造的滑轮来改善其工作状况，滑轮材料一般有以下几种。 1、铸铁(如HT150)滑轮 价格便宜，易于加工，并且由于它的弹件模数较低，使挤压应力减小，有利于延长钢丝绳寿命。主要缺点是轮缘易碰碎，寿命短 因此在工作

35、繁重、冲击大及不便检修的地方不宜采用。 2、铸钢滑轮 目前多用，常用材料有ZG230450和ZG270500等，强度和冲击韧性都很高。 3、球墨铸铁(如QT140015)滑轮 有一定的强度和韧性，不易脆裂，有利于提高钢丝绳使用寿命，可用来代替铸钢。但铸造质量不易保证。4、焊接滑轮 钢材可选用焊接性能好的Q235钢。焊接滑轮重量轻，仅为铸造滑轮的1/4。近年来，大尺寸单件生产的滑轮。愈来愈多地用焊接代替铸造，焊接滑轮轮缘可用扁钢或角钢压成，由两块或几块拼接。 5、铝合金滑轮 重量轻，硬度低，有利于延长钢丝绳使用寿命，但是价格较贵，用在要求滑轮重量很轻的地方，如臂端滑轮采用铝合金还是比较经济的。

36、6、塑料滑轮 目前国外已采用多种不同材质的聚合材料制造滑轮，前有系列标准。这种滑轮重量轻、耐磨性好，制造工艺简单，造价较低，很有发展前途，其缺点是受温度影响，硬度、刚度峻区、刚度变化比较大，容易变形。本次设计采用铸钢滑轮。4.4 滑轮的直径确定根据提升机设计规范的规定，滑轮的最小卷绕直径不能小于下式规定的数值：hd式中； 按钢丝绳中心计算的滑轮最小卷绕直径(mm)； h 与钢丝绳结构有关的系数，移动式提升机选取h=18； d 钢丝绳的直径(mm)； 卷绕直径是以钢丝绳中心计算的直径，又称计算直径。而滑轮直径是以槽底计算的直径，用D表示。其关系如下：=D+d滑轮直径可按下式设计计算D（h-1）d

37、D(18-1)21.5=361.5mm取D=380mm第5章 卷筒的设计计算5.1 卷筒的类型及构造卷筒一般由三部分组成，即筒壳、支轮及支环。筒壳是卷筒的直接承载部件；支轮是支撑筒壳和传力的部件；支环是为增加筒壳的稳定性。我国生产的提升机卷筒结构大致分为两种类型，一种是属于“薄壳强支”，它的结构特点是采用铸造支轮(图5.1)，或有较多加强筋板的焊接结构支轮，支轮的刚性很大，卷筒内部设置有支环及斜撑等，而筒壳的厚度则较薄。过去生产的K J系列提升机，多采用这种类型的卷筒结构。其缺点是卷筒各处的刚度不够均匀，在支轮和支环处筒壳承受较大的局部弯曲应力，容易产生局部开裂，造成疲劳破坏。最近生产的JK系

38、列提升机，其卷筒结构属于第二种类型，其结构特点是，采用圆板或圆环结构的弹性支轮，卷筒内部不设置支环，卷筒的稳定性由筒壳本身保证，亦即简壳厚度除满足强度要求外，还应满足稳定性的要求，因此筒壳较厚，称为“厚壳薄支”结构，这种结构的优点是卷筒各处刚度比较均匀，筒壳受力情况有所改善。其结构如图5.1（b）所示。过去生产和使用的K J系列提升机卷筒开裂现象较为普遍，分析其原因，主要是因为筒壳处于变载荷作用下，应力状态复杂，其理论计算、结构设计、加工装配和使用维护都存在一定缺陷。图5.1 卷筒的结构型式a- 薄壳强支结构（用于KJ型提升机）；b-厚壳薄支结构（用于JK型提升机）1- 支环；2-法兰盘；3-

39、主轴；4-制动盘；5-轮毂；6-轮板但是，归根到底，解决筒壳开裂现象的主要对策是正确分析筒壳的应力状态，了解其应力水平。因为只有这样，才能提出相应的合理的结构设汁。5.2 卷筒的失效形式及其原因卷筒筒壳的损坏是矿井提升机普遍存在的问题。卷筒的失效形式主要有：卷筒筒壳的损坏是指筒壳在工作过程中产生较大的变形，并在局部地方开裂，以致不能正常工作。卷筒筒壳的开裂形式有(见图5.2)沿筒壳圆周方向局部开裂(占多数)；沿卷筒的法兰盘(也称丈轮)或支环处局部开裂(占多数)；沿焊缝开裂或开焊；沿筒壳上螺钉孔周围开裂；沿筒壳轴线方向局部开裂(占少数)等等。 图5.2 筒壳的裂纹形式（示意图）a、 沿筒壳圆周方

40、向局部开裂b、 沿焊缝或支环外局部开裂造成筒壳变形和开裂的主要原因有：理论计算中的误差过大；结构设计上的某些不合理，加工装配上的缺陷；使用利维护上的不合理，钢板材质上的缺陷等等。所以，对于每一个具体的筒壳开裂问题，应对下列情况进行分析： 产品的技术性能、结构形式和有关的设计计算资料； 加工装配质量和安装质量； 产品使用的历史情况和现状，特别是使用过程中的负荷变化情况，如未满负荷使用的时间，满负荷使用的时间，是否有超负荷使用的现象，超负荷程度和使用时间的长短，非常载荷出现的次数； 设备在使用过程中的维护情况； 筒壳在开裂前的征兆(如变形和发响等)和开裂过程，等等。 5.3 卷筒的计算 1、卷筒的

41、材料卷筒一般用不低于HT2040的铸铁，特殊需要的可用ZG25、铸钢。依据实际要求，本提升机用卷筒材料选用ZG35铸钢。 2、卷筒的几何尺寸单层绕卷筒表面通常切出导向螺旋槽，绳槽分标准槽与深槽两种形式。一般情况都采用标准槽。当钢丝绳有脱槽危险（例如抓斗起升机构卷筒，钢丝绳向上引出的卷筒）以及高速机构中，采用深槽。图5.3卷筒槽形本次设计采用光筒，不用开槽。1) 卷筒的名义直径DD=hd式中 D卷筒名义直径d钢丝绳直径 h与机构工作级别和钢丝绳结构相关的系数表5.1 系数h值（GB/T3811-1983）机构工作极别e值M1M314M416M518M620M722。4本次设计选取e =18则有：

42、 D=1821.5=387mm取D=400mm2） 卷筒的长度L图5.4 卷筒长度示意图单层单联卷筒=+2+单层双联卷筒=2（+）+多层卷绕卷筒 （矿井提升机械设备公式3-7）式中 无绳槽的卷筒端部尺寸，按需要定 固定绳尾所需长度，3P 中间光滑部分长度 n卷绕层数 错绳圈数，取24圈。 平均缠绕直径，绳圈间的间隙，取23mm,但应保证不咬绳。本次设计针对的是工作于矿井的提升机,工作环境狭小,必须尽量减小自身的体积,故采用多层卷绕。 =370mm考虑到钢丝绳在卷筒上排列可能不均匀，应将卷筒长度增加10%，则有L=410mm3）卷筒的厚度 钢卷筒d 铸造卷筒0.02D+（610）12mm本次设计采用铸造卷筒，故有=0.02400+8=16mm3、卷筒的强度校核卷筒强度计算根据受力情况来具体决定，卷筒壁主要承受钢丝绳缠绕所产生的压缩应力。此外，还承受扭转和弯曲应力。当L3D时，弯曲与扭转应力的合成应力不超过压缩应力的1015，故可以只按照压缩应力计算。=A（MPa）式中 A与卷筒有关的系数；表5-2 系数A的选择卷绕层数n1234系数A11.41.82 钢丝绳最大拉力，N； P 卷筒绳的绳距，mm； 卷筒的壁厚，mm； 许用压应力，MPa；钢：=，屈服强度；铸铁：=，抗压强度。=A=2=175.53MPa=33