毕业设计(论文)-轻小型起重设备电动葫芦设计.doc
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1、目录内容摘要11 引言12 设计要求23 四速电动葫芦的结构分析与设计23.1 电动葫芦的结构分析23.2 电动葫芦的设计方案24 电动葫芦起升机构部件的设计34.1 起升机构的工作分析34.2 电动机的选择44.3 滑轮组的选择44.4 钢丝绳的选择和校核44.5 吊钩的设计54.6 卷筒装置的设计65 同轴式三级齿轮传动减速器的设计85.1 确定传动装置的总传动比和分配转动比85.2 计算各轴的转速和转矩和功率85.3 传动零件的设计计算95.4 轴的设计226 中间轴的校核266.1 求支反力276.2 求弯距276.3 总弯距的计算277 运行机构及减速器外壳的选择288结束语28致谢
2、29参考文献30内容摘要: 轻小型起重设备电动葫芦是直接运用于生产工艺过程中,是生产流水线作业线上的主题设备组成部分。电动葫芦以轻便、构造紧凑、作业范围以点以及线为主、体积小、维修方便、经久耐用等特点而被广泛应用。现在市场多上以单速、两速电动葫芦为主,而多速电动葫芦比较少。新乡是全国起重行业基地,为此研究开发新型的四速电动葫芦,从而不断改进起重运输机械产品的工作性能,从而提高运转速度和生产能力,以此来提高自动化水平,制造方便可靠、新型、高效能的轻小型重设备满足市场、生产的需要。此项技术,目前在河南属于空白,所以是很有应用前景。所以说,这个题目在对我们大学生来说还是很有挑战意义的,通过这个设计我
3、们可以更加清晰地了解起重行业的现状,和各方面的知识,对我们的以后走向社会有很大的帮助. 关键词:电动葫芦 多速 起重运输Abstract:Small in-line electric hoist lifting equipment is used directly in the production process, become the subject of the production assembly line equipment, part of the line. Electric hoist to lightweight, compact structure, operating
4、range of a point, line-based, light weight, small size, easy maintenance, durability and other characteristics should be shipped widely. Now on the market for a quick, two-speed electric hoist the main, multi-speed electric hoist is relatively small. Xinxiang is the lifting base, this must be resear
5、ch and development of four-speed electric hoist, hoisting and conveying machinery constantly improve product performance, increase operating speed and production capacity, improve the level of automation, manufacturing, convenient and reliable, new, high-performance small light heavy equipment to me
6、et the market and production needs. This technology, currently in Henan are blank, very promising. So,this topic still in our very challenging students,though this design we can more clearly understand the status of lifting industry,and the knowledge,after our very helpful to society.Keywords: Elect
7、ric hoist Multi-speed Crane Transport1 引言起重机械广泛应用于各种物料的起重、运输、装卸等作业中,可以减轻劳动强度,提高生产效率。如在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、水电站、仓库等生产部门中得到应用。作为起重设备中轻便灵活的电动葫芦作业范围是有点、线为主、自重轻、构造紧凑、体积小、维修方便、经久耐用等特点。随着我国制造行业的崛起,不同起吊速度的起重设备应用越来越广。目前起重设备较多,如单、双梁桥式起重机、门式起重机等,但结构体积庞大,一次性投资与运行成本较高,就是不能良好的满足生产现场的要求,急需技术经济性能价格良好的起重设备,电动葫芦在此方面具有优势,
8、但目前电动葫芦多以为单速、双速为主,多速电动葫芦极少,特别是四速电动葫芦。作为起重基地的新乡,研究开发四速电动葫芦,是很有前景的。目前,国内外电动葫芦产品在构造特征、性能配置等方面仍存在一定差异,通过对国内外该类产品的比较,明示了其差异情况。1964年联合设计的CDMD葫芦,在1975年设计改进之后,虽经各制造企业不同程度的改进,并未吸收世界进程中的任何技术发展。包括1983年引进德国Stahl公司的AS钢丝绳葫芦,距离当代发达国家的产品水平,仍有数十年差距。而随着科技的不断发展与进步新一代多速电动葫芦有着跟多的发展趋势:向大型化、高效化、无保养化合节能化发展。向智能化、集成化合信息化发展。向
9、成套化、系统化、综合化和规模化发展。向模块化、组合化、系列化和通用化发展。向小型化、轻型化、简易化和多样化发展。所以,新型电动葫芦的开发研究对于我国的起重行业还是很有实际意义的。而这个设计题目这样不但可以是我们和社会科技环境接轨。虽然我们的水平有限,但是可以借此更加全面的了解起重器材的性能和工作环境,为将来的起重行业的工作做一个铺垫。同时可以把以前学过的知识巩固一下,把以往不太注意的基础知识更加熟悉起来,为以后的工作打下坚实的基础。所以,在设计中,我们应该采用新理论、新方法、新技术和新手段来提高我们的的设计质量。2 设计要求本设计的四速电动葫芦机械系统的根据现有普通电动葫芦的应用情况提出要求是
10、:(1) 四速电动葫芦的最大载重为10吨,最大起升高度为9米。(2) 四速电动葫芦的强度等级为M,工作级别为M5。(3) 通过电机的变速实现在一个电机带动下输出4种速度。3 四速电动葫芦的结构分析与设计3.1 电动葫芦的结构分析电动葫芦主要由起升机构和运行机构组成。起升机构包括吊钩、钢丝绳、滑轮组、电机、卷筒和减速器组成;它的运行机构为小车。电动机的总体结构如图所示 图1 电动葫芦总体结构简图电葫芦中间是钢丝绳卷筒,用小车将其悬挂于工字钢锻造的天车大梁上,一端用法兰固定一台可制动的锥形转子电动机,用传动轴将动力传递到另一端的减速机。经过减速的动力传递给钢丝绳卷筒,带动吊钩起重。3.2 电动葫芦
11、的设计方案电动葫芦起升的结构主要为电动机、减速器和卷筒装置3个部件。排列方式主要有平行轴和同轴两种方式排列形式,如图2所示 a b图2 起升机构部件排列图1电动机2减速器3卷筒装置经过分析这里优先选用b方案,其方案的电机、减速器、卷筒布置较为合理。减速器中的大齿轮和卷筒连在一起,起吊产生的转距经大齿轮可以直接传给卷筒,使得卷筒只受弯距而不受扭距。其优点是结构紧凑,传动稳定,安全系数高。减速器用斜齿轮传动,载荷方向不变和齿轮传动的脉动循环,对电动机产生一个除弹簧制动的轴向力以外的载荷制动轴向力。当斜齿轮倾斜角一定时,轴向的力大小与载荷成正比,起吊载荷越大,该轴向力也越大,产生的制动力矩也越大;反
12、之亦然。它可以减小制动弹簧的轴受力,制动瞬间产生的冲击减小,电动机轴受扭转的冲击也将减小,尤其表现在起吊轻载荷时,从而提高了电动机轴的安全性。因此,选择b方案。a方案中结构电机与卷筒布置不再同一平面上通过减速器相连,使得减速器转距增大。4 电动葫芦起升机构部件的设计电动葫芦式起升机构用来实现物料垂直升降,是任何起重机不可缺少的部分,因而也是起重机最主要、也是最基本的机构。起升机构的安全状态得好坏将直接地关系到起重作业的安全,是防止起重事故的关键。电动葫芦的机构主要包括:起升用锥形转子制动电动机、减速器、卷筒装置和吊钩装置等4个动力和传动部件。4.1 起升机构的工作分析电动机通过联轴器与减速器的
13、中间轴连接,而中间轴又通过齿轮连接与减速器的高速轴相连,用减速器的低速轴带动卷筒,吊钩等钩取物装置与并卷绕在卷筒上的钢丝绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动经联轴器和减速器传递给卷筒时,通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出,从而使吊钩与吊挂在其上的物料实现升降运动,这样,就将电动机输出的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。用常闭式制动器空竹起重机机构的运转。通电时松闸,使机构运转;在失电情况下制动,使吊钩连同货物停止升降,并在指定位置上保持静止状态,当于与自锁。当滑轮组升到最高极限位置时,上升极限位置限制器被触碰面动作,使吊钩停止上升,即起到了限位开关的作用。当吊载接近额定起重
14、量时,起重量限制器及时检测出来,并给予显示,同时发出警示信号,一旦超过额定值及时切断电源,使起升机构停止运行,以此来保证生产安全。4.2电动机的选择本次设计为10吨四速电动葫芦,电动机采用YZR系列起重用三相一步电动机用电动机。属电器设计,此处不讨论。电动机的电动的额定功率为8.5kw,转速为930/min。4.3 滑轮组的选择 滑轮组由动滑轮和定滑轮组成,其上缠绕钢丝绳,次方法可以减小起重所须的力还可以达到增速的目的。其中通过滑轮可以改变钢丝绳的运动方向。平衡滑轮还可以均衡张力。 四速电动葫芦选用的滑轮组倍率由1查得m2。滑轮组效率0.994.4 钢丝绳的选择和校核本次设计选用的钢丝绳主要依
15、据其工作环境及工作强度及使用特点及重要性选用。柔韧性好、钢丝绳强度高、耐冲击、安全可靠。虽然在正常情况下使用的钢丝绳不会发生突然破断,但是钢丝绳广泛应用在起重机上,可能会因为承受的载荷超过其极限载荷而破坏。而钢丝绳的破坏是有前兆的,总是从断丝开始,极少发生整条绳的突然断裂。钢丝绳的破坏会导致严重的后果,所以钢丝绳既是起重机械的重要零件之一,也是保证起重作业安全的关键环节。 4.4.1 钢丝绳的选择钢丝绳是起重机械中最常用的构件之一,根据其本身的结构特点及工作环境的需要,查得钢丝绳型号选为6X37-15-1550-I-右。4.4.2 计算钢丝绳所承受的最大静拉力钢丝绳所承受的最大静拉力(即钢丝绳
16、分支的最大静拉力)为:式中: -额定起升载荷,指所有起升质量的重力,包括允许起升的最大有效物品、取物装置(如下滑轮组吊钩、吊梁、抓斗、容器、起重电磁铁等)、悬挂挠性件以及其 他在升降中的设备的质量的重力; Z-绕上卷筒的钢丝绳分支数,单联滑轮组Z=1,双联滑轮组Z=2,根据要求Z=1; m-滑轮组倍率; -滑轮组的机械效率。其中810000N ,m2,0.99所以29.74.4.3 计算钢丝绳破断拉力计算钢丝绳破断拉力为: =n式中:n-安全系数,根据机构工作级别查表确定,n5;=150=136所以钢丝绳满足要求。4.5 吊钩的设计吊钩在起重装置中属于取物装置,用于提取物料。既是起重机械的重要
17、零件之一,也是保证起重作业安全的关键环节4.5.1 吊钩的选择吊钩按制造方法可分为锻造吊钩和片式吊钩。 锻造吊钩又可分为单钩和双钩。单钩一般用于小起重量,双钩多用于较大的起重量。锻造吊钩材料采用优质低碳镇静钢或低碳合金钢,如20优质低碳钢、16Mn、20MnSi、36MnSi。这次设计的是5吨的葫芦,属于小起重量,结合电葫芦的生产现状,选用锻造单钩。4.5.2吊钩的尺寸设计 吊钩钩孔直径与起重能力有一定关系:单钩: 钩身各部分尺寸(见图3)间的关系如下: 图3 锻造单钩计算得D=80 S=60 H=96 =184 =48由于负载属于轻型因此吊钩的各部位直径选择按照起重设计手册的常规数据选取完全
18、可以满足工作要求,但注意的是吊钩的前端尖嘴部分应有一定的扬角避免磨损后起吊容易脱钩。在参考常规设计的基础上进行设计的已满足设计要求,故在次不与校核。4.6 卷筒装置的设计卷筒是用来卷绕钢丝绳的部件,它承载了起升载荷,收放钢丝绳,实现勾取物装置的升降,是实现四速电动葫芦机械系统满足要求的装置。4.6.1 卷筒直径的确定卷筒的直径式卷筒集合尺寸中最关键的尺寸,其名义直径D是指光面卷筒的卷筒外包直径尺寸,有槽卷筒取槽底直径,大小按下式确定。mm式中D-按钢丝绳中心计算的最小卷筒直径,mm h-与机构工作级别和钢丝绳有关的系数,查表为18 d-钢丝绳的直径,mm计算的289mm,取290mm4.6.2
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