1、济源职业技术学院毕业设计（论文）- 1 -济源职业技术学院毕 业 设 计 （论 文）题目 垂直提升机 JK1.6 吨的设计 系别 机电系 专业 机电一体化 班级 高机电 0404 班 姓名 学号 200412287 指导教师 日期 2012 年 10 月 2012 年 10 月济源职业技术学院毕业设计（论文）- 2 -目 录摘 要 .3前 言 .4第一章 卷扬机的工作级别 .51.1 卷扬机的利用等级51.2 卷扬机的载荷状态51.3 工作级别5第二章 选择电动机 .9第三章 选择减速器 113.1 卷筒转速的计算.113.2 卷扬机传动比的计算.113.3 减速器的安装调整与使用.123.4
2、 减速器的使用与维护.123.5 减速器常见故障处理 .13第四章 卷筒的设计 134.1 卷筒的结构.164.2 卷筒容蝇尺寸参数.174.3 卷筒扭矩的计算.194.4 卷筒强度的计算.19第五章 钢丝绳的选择 19第六章 制动器的选择 21第七章 卷筒轴的设计 22第八章 卷扬机安全常识 24济源职业技术学院毕业设计（论文）- 3 -致谢 28参考文献. 39摘 要垂直提升机是在大批量提升重物时使用的机器。而垂直提升机的重要组成部件是卷扬机。建筑卷扬机是一种超重设备，由于具有结构简单、搬运安装灵活、维护保养简单、操作方便、价格低和可靠性高等优点，所以被广泛应用于物料提升、水平或倾斜曳引重
3、物、打桩、集材冷拉钢筋、设备安装等工作中。提升重物是建筑卷扬机的一种主要功能，所以各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。建筑卷扬机除了在建筑工地、设备安装等方面被广泛应用外，在冶金、矿山等行业中也广泛应用，如高炉料钟和物料的提升，小型矿井的物料提升等。建筑卷扬机用于提升重物时，需要门字架、桅杆等配套设备方能实现。建筑卷扬机还可应用于林区的集材工作，建筑业的冷拉钢筋，小型矿井的水平、倾斜运输等水平或倾斜曳引重物的工作和打桩等工作。正因为建筑卷扬机具有多种用途，所以它已不仅用于建筑业，而且在冶金、化工、水电、农业、军事及交通运输等行业中也广泛应用。本文从标准件电动机、减速器、联轴器、制动器等的
4、选择，卷筒设计及其加工工艺等多方面，阐述了垂直提升机设计与制造的全过程。尤其在工艺规程设计中，我们运用了大量的科学的加工理论及计算公式，选择了基面，制定了工艺路线确定了机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸，最后确定了切削用量及基本工时。关键词：卷扬机 减速器 卷筒 济源职业技术学院毕业设计（论文）- 4 -前 言毕业设计是我们完成所学全部专业课程之后，并在做过金工实习、车工实习、课程设计、数控实训等一系列教学的基础之上进行的，是培养学生实践性的重要环节之一，也是检验我们学生综合知识与专业技能的重要手段。毕业设计的主要目的是培养我们综合运用所学的基础理论课，技术基础课和专业课的知识和技能来分析，解决
5、一般工程技术问题，使我们建立正确的设计思想，概念。掌握工程设计的一般程序，规则和方法，为以后的工作打下基础。通过这次设计能进一步巩固和理解自己所学的基础知识，基本理论和基本技能，提高自己的设计、计算、制图以及计算机绘图的能力，把书面知识与实际的操作相结合，设计过程中，同时提高和了解如何编写技术文件，正确使用技术资料手册，相关的工具书，更是培养我们严肃认真，一丝不苟和实事求是的工作作风，从一名学生向一名工程技术人员的过渡。就我个人而言，希望能通过这次设计对自己未来将从来的工作进行一次适应性训练，从中锻炼、培养。本次设计的题目为垂直提升机，部件设计是一次应用性，实践性，综合性的设计过程。本设计得到
6、葛道健老师、孙海燕老师的悉心指导，并提出了许多宝贵意见和建议，同时也得到了崇鹏公司张庆军、宋武两位工程师的指导，在此深表谢意。由于设计能力有限，实践经验不足，设计中错误难免，敬请批评、指正。济源职业技术学院毕业设计（论文）- 5 -图为 K1.6 吨建筑卷扬机一、卷扬机的工作级别：卷扬机的利用等级利用等级是表示建筑卷扬机使用的频繁程度，以其在设计寿命期内应完成的总工作循环次数 Nt表征。而一个工作循环是指从一个载荷准备提拉时开始到下一个载荷准备提拉时为止的全过程。建筑卷扬机的寿命一般不少于 5 年，在这个期间内依据工作频率程度的不同，总工作循环 Nt 可分为 8 个等级。建筑卷扬机利用等级利用
7、等级 总工作循环次数N2利用等级 总工作循环次数 Nt说明U0 1.6x104U4 2.5x105经常地轻闲地使用U1 3.2x10 45U5 5x105经常地中地使用U2 6.3x104U6 1x106有时频繁地使用U3 1.25x105U7 2x10 频繁地使用因卷扬机的实际使用情况无法统计确定，则假定 JK1.6 吨卷扬机的使用情况为:每日平均使用时间为 24 小时，使用寿命期限内总使用时间为 32006400 小时，则总的使用寿命为 5 年；设计寿命期内总工作循环次数 Ni=250000 次，属于经常轻闲使用情况，由此确定 JK1.6 吨卷扬机的利用等级为 U4。卷扬机的载荷状态济源职
8、业技术学院毕业设计（论文）- 6 -载荷状态表明卷扬机钢丝绳承受拉力的大小与频繁程度，它于整个使用寿命期限内钢丝绳每次承受的拉力 Fi额定拉力 Fe 之比（F i/Fe）和钢丝绳每次承受拉力 Fi 作用 F 的工作循环次数 ni，与总工作循环次数 Nt之比（n i/Nt）有关。因设计时不知其实际载荷状态，则假定 JK1.6 卷扬机通常承受 1/32/3 的额定载荷，载荷谱系数 Kp=0.25,当量拉力系数 Kp=0.6,JK1.6 卷扬机的载荷状态为中级 Q2。工作级别按利用等级和载荷状态的不同，可将建筑卷扬机分为 A1A8，八个工作级别。JK1.6 吨卷扬机利用等级 U4,载荷状态 Q2则根
9、据 GB/T5031-93建筑卷扬机设计规范该JK1.6 吨卷扬机的工作级别为 A5级.计算拉力计算拉力是指作用在基准层上钢丝绳拉力,分为疲劳计算拉力、静强度计算拉力和实验拉力。 疲劳计算拉力 Fd疲劳计算拉力采用当量拉力，考虑的工况是卷扬机在正常工作情况下钢丝绳承的拉力。Fd=Kd*Fe=0.6*16KN=9.6KN 静强度计算拉力 Fjmax静强度计算拉力是考虑卷扬机作业可能出现的最大拉力，此时零件的强度不得超过材料的许用拉力。动载系数按规范取 =1.23Fjmax=Fe=1.23*16KN=19.7KN 试验拉力卷扬机的强度用试验拉力进行验算,取下面两种情况的计算.静载试验拉力 FsjF
10、sj=1.25Fe=1.25*16KN=20KN动载荷试验拉力 FsdFsd=1.1Fe=1.1*16KN=17.6KN济源职业技术学院毕业设计（论文）- 7 -1电机 2弹性联轴器 3减速器 4过轮 5主轴装置 6离合螺旋 7带式制动器 图 1 原传动及工作原理图传动装置运动和计算：二、选择电动机电动机是是已经系列化的产品，在设计中，要根据工作载荷大小及性质、转速高低、起动特性、过载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制和经济性等要求从产品目录中选择电动机的类型、结构型式、容量（功率）和转速，最后确定具体型号。根据工作机构的特点、工作环境、工作载荷的大小和性质等条件，选择电动机类型和结构型式
11、、功率、转速，确定电机型号。1、选择电动机的类型和结构型式电机类型要根据电源种类（交流或直流） ，工作条件（温度、环境、空间位置等） 。载荷特点（变化性质、大小和过载情况） ，起动性能和起、制动频繁程度，转速高低和调速性能要求等条件确定。电动机分为直流电动机和交流电动机两种，由于直流电动机需要直流电源，结构复杂，价格较高，因此无特殊要求时不宜采用。生产单位一般采用三相交流电源，如无特殊要求均应采用三相交流电动机。其中以三相异步电动机应用最多，常用的为 Y 系例三相异步电动机。当电动机需经常起动、制动和正、反转时（例如起重机） ，要求电动机有较小的转动惯量和较大的过载能力，因此应采用起重及冶金用
12、的三相异步电动机，常用的型号有 YZ 或 YZR 系例。建筑卷扬机主要采用三相交流异步电动机，根据建筑行业的工作特点，电动机工作制应考虑选择短时重复工作制 S3和短时工作制 S2，并优先选用 YZR（绕线形转子）济源职业技术学院毕业设计（论文）- 8 -YZ（笼型转子）系列，起重专用电动机，多数情况下选用绕线转子电动机，在工作条件较轻，接电次数较少时，亦可选用绕线转子电动机，对于小吨位建筑卷扬机考虑到多方面因素，电动机工作制也允许选择连续工作制 S1如选择 Y 系列三相异步电动机。2、选择电动机的容量电动机的容量（功率）选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求，则不能保证
13、工作机的正常工作，或使用电动机因长期超载运行而过早损坏；容量选得过大则电动机的价格高，传动能力又不能充分利用，而且由于电动机经常在轻载下运转，其效率和功率因数都较低而造成能源的浪费。对于载荷比较稳定、长期运转的机械（例如运输机、起重机、卷扬机） ，通常按照电动机的额定功率选择，而不校核电动机的发热和起动转矩。选择电动机容量时应保证电动机的额定功率 Ped等于或稍大于工作机所需的电动机功率 Pd,即 PedP d.电动机的特点用途及使用条件类别 系列名称 特点用途 使用条件及工作方式符号含义济源职业技术学院毕业设计（论文）- 9 -一般异步电动机Y系列（IP44）三相异步电动机该系列电动机为封闭
14、自扇冷笼型三相异步电动机，效率高、节能、堵转矩高，噪声低、振动小，运行安全可靠，能防灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部，还能适用于灰尘多尘飞溅的场合，防护等级好。1、海拔不超过1000m。2、环境温度不高于 1403、额定电压380v,允许电压偏差5%。4、额定频率50HZ，允许频率偏差 1%。5、3KW 以下的为 Y 接，4KW以上的为接法。6、绝缘等级：B 级。7、工作方式：连续（S1） 。Y 型异步电动机IP44 为 4 级方固体，4 级防水S短时座M中机座L长机座S1连续要作制类别 系列名称 特点用途 使用条件及工 符号含义济源职业技术学院毕业设计（论文）- 10 -作方式冶金及起重用异
15、步电动机YZR、YZ 系列冶金及起重用三相异步电动机YZR 系列为绕线转子电动机，YZ系列为笼型转子电动机 YZR、YZ系列电动机适用于各种型式起重机械及其他类似设备的专用产品。具有较大的过载能力和较高的机械强度，因此它特别适用于那些短时或断续运转、频繁起动制动、有过载负荷及显著振动的场合。绝缘等级为 F级，环境温度不超过 40，绝缘等级为 H级，环境温度不超过 60。工作方式：S3基准负荷连续率为 40%，还有S2、S 3、S 4等工作制。其他参考 Y 系列三相异电动。Z冶金起重用R转子为绕线型S2短时工作制S3短时重复工作制S4带起动的断续周期工作制S5带电制动的断续周期工作制济源职业技术
16、学院毕业设计（论文）- 11 -类别 系列名称 特点用途 使用条件及工作方式符号含义YZD 系列起重用多速三相异步电动机该系列电动机为起重用变极多速笼型转子三相异步电动机，是在YZ 系列上的派生具有 YZ 系列特点，适用于起重机械、建筑等。防护等级为IP44。绝缘等级为 F1其他参见YZR、YZ 及 Y系列（IP44）D 多速，其他同上。冶金及起重用异步电动机 YZRW 系列涡流制动三相异步电动机电动机 YZR 系列绕线转子三相异步电动机和感应式涡流制动器组成，适用于频繁起动、制动工作场合，调速范围可以从电动机额定转速调到同步转速的 115-1/10 防护等级IP44，IP54 冶金，涡流制动
17、防护等级 IP00绝缘等级F、H（冶金） ，其他参见YZR、Y 系列（IP44 W涡流制动，其他上注：YZR、YZ 系列电动机是按设计，并取代 JZRZ，JZRHZ，JZ2 系列的更新换代产品，更新产品 YZRZ、YZ2 系列电动机也即将投放市场。济源职业技术学院毕业设计（论文）- 12 -工作机所需有效功率 PW应由工作机的工作阻力和运动参数计算求得：PW=FV/1000KW= KmNx10in/246=4.8kw式中：F工作机的工作阻力，N；V工作机的线速度，M/S；电动机的工作功率 P 0=PW/ a电动机到卷筒轴的总效率 a= 1X 2X 3X 4X 5由表得 1=0.96， 2=0.
18、98（滚子轴承） ， 3=0.98（齿轮精度为 8 级） ， 4=0.99（凸缘联轴器） ， 5=0.98（V 带传动比） 。 a=0.96x0.972x0.98x0.99x0.98=0.86P0=4.8/ a=5.5KW容量相同的同类电动机，其同步转速有 3000r/min、1500r/min、1000r/min 和750r/min 四种，电动机的转速越高，则极数越少，尺寸和重量越小，价格也越低，但机械传动装置的总传动比增大，传动级数要增多，传动尺寸和成本都要增加，所以选择电动机转速时，必须做全面分析比较，通常多用同步转速为 1000r/min 和 1500r/min 两种。综合表电动机的特
19、点用途及使用条件，选择电动机的型号为 Y132S4 5.5KW.三、选择减速器减速器是垂直提升机械系统中一个很重要的组成部分，它的作用是传递运动和动力。它不仅将电动机的输出转速化为提升卷筒所需的工作转速，而且将电动机输出的转矩转化为提升卷筒所需的工作转矩。1、卷筒转速 nj(r/min)nj= = =23.4(r/min)jeDV310*04.232、卷扬机总传动比 ii=ne/nj=940/23.4=40.17取减速器的速比 ij=40.17由于本减速器用于各种起重运输机械及其它各种机械中作为减速之用。所以选择其济源职业技术学院毕业设计（论文）- 13 -型号为 ZQ350。该系列圆柱齿轮减
20、速机是两级三轴圆柱渐开线齿轮传动，箱体结构为水平分割全封闭式，机械性能好，工作可靠，维护方便。本机还具有过载能力强，耐冲击、惯性力矩小，适用于起重频繁和正、反向运转的特点。其联动方式可用联轴器直接联动，也可用链条、皮带挠性联动。ZQ 型两级传动的外啮合渐开线圆柱齿轮减速器。主要用于起重机械、矿山、冶金、建筑，也可以用于运输、通用、化工和轻工等机械行业。考虑是普通减速器，无特殊的要求帮采用软齿轮转动，由表知选大、小齿轮材料为45 号钢小齿轮调制处理，硬度为 240HBS，大齿轮正火处理 200HBS。由于本卷扬机主要用于起重机械、矿山、冶金、建筑，也可以用于运输、通用、化工和轻工等机械行业。减速
21、器的型号为 ZQ35040.17。3、减速器的安装调整与使用减速器的承载能力和使用寿命是由制造质量与使用情况共同决定的。正确地安装、合理地使用、精心地维护都是减速器正常运行与提高寿命的重要因素。故减速器的安装调整、使用维护必须严格按设计要求执行。地脚螺栓与调整垫铁地脚螺栓按减速器底座的安装尺寸配置。在减速器底座就位前，应校对地脚螺栓中心位置偏差小于 2mm、垂直度 0.5/1000，地脚螺栓的螺纹应无缺陷，螺栓与螺母的配合松紧程度应符合标准，必要时进行适当修正。调整垫铁和一次基础之间应设置钢制垫板，垫板厚应有 2025mm，长宽尺寸应比调整垫铁稍大，顶面应加工并与基础用沙浆粘牢，每套调整垫铁下
22、面放一组。各垫铁与基础未粘牢前，除应根据减速器底座安装尺寸测定好位置外，还应找平到 0.2/1000，各垫板标高偏差在0.5 以内。采用调整垫铁组时，每一调整垫板组应尽量减少垫板的块数，并少用薄垫板，每组不宜超过 5 块。放置平垫板时，最厚的放在下面，最薄的放在中间，减速器找正后，每一垫铁组应相互焊牢。每一垫底铁组应放置整齐、平稳，并接触良好。减速器找正后，每一垫铁组应被压紧，推荐用重 2kg 左右的手锤逐组轻击听音检查。垫铁与垫铁、垫铁与底座、底座与减速器底面之间用 0.05mm 塞尺检查，塞入面积不得大于接触面积的30%。减速器找正后，调整垫板组应露出减速器底座面外缘 1030mm，调整楔
23、铁露出减速器底座底面外缘 1040mm，调整垫铁伸入减速器底座底部的深度应使其超过减速器地脚螺栓的济源职业技术学院毕业设计（论文）- 14 -中心线。4、减速器的使用与维护减速器必须按技术规范使用，使用时应按要求在相关部位注足规定牌号的润滑油及润滑脂。开机前应检查各联接螺栓是否可靠，各联接螺栓紧固好后，先开动润滑系统一段时间后，才可启动主电动机，提升机完全停止后，才可关闭油泵电动机。第一次起动后，每 8h 应检查滤油器，并清除其脏物。这种检查清理工作一直进行到过滤器比较清洁为止，以后每清理一次。在运转第一个 24h 之后和以后每 100h，必须检查地脚螺栓及轴承座螺栓是否有松动现象，各联接件是
24、否松动。定期对减速器内各齿轮的齿面情况进行检查，若齿面上出现有少量离散性的战俘蚀且发展很慢，见分晓为初期点蚀不是故障。但若有擦伤、胶合、塑变等现象时，应停止使用并立即与制造厂取得联系，使用单位应做好一切故障发展过程的详细的原始记录（使用的负荷、润滑油牌号、使用转速、最初发现故障时间及进展情况等） ，以供分析故障原因之用。不论是在试车还是在正常运转过程中，减速器所发现的一切问题和采用的处理措施都应详细记录。减速器在使用期间，润滑油面的高度应符合设计的要求，定期检查润滑油中所含杂质、酸度、水分及其粘度变化情况，如发现超标或不合格时，应及时润滑油进行处理或更换新油，换油时应仔细冲洗轴承、油池等。减速
25、器投入使用 3 个月和一年时间，应将润滑油抽出过滤一次或更换新油。应随时检查轴承和油池的温升及减速器的噪声，如发现有不正常情况时立即停机，寻找产生的原因，待排除故障后才可重新开机使用。减速器外表面应保持清洁，以免影响散热。减速器上不得放置任何东西，以免发生意外。若减速器在出厂前已装配调试好，安装及使用过程中一般不得随意拆开。使用记录好表所示减速器使用记录减速器型号出厂编号 使用地点 主机名称型号原动机型号原动机功率原动机转速齿面状况5、减速器常见故障处理济源职业技术学院毕业设计（论文）- 15 -经过多年的实践，我国垂直提升机减速器从设计、工艺、制造到检测已形成了一套 完整的体系，产器型谱在不
26、断的扩大，产品的性能、效率、寿命以及安全性均有大幅度提高。尽管如此，由于影响减速器寿命的因素比较复杂，包括设计结构、材质、加工状况、装配精度润滑状态、运行工况、使用维护方法等，其中任何一个因素被忽略，减速器在使用状态下都可能产生不同类型的故障。根据失效统计，在传动装置中齿轮失效总数的 60%左右，其余为轴承失效、润滑油泄漏、箱体的变形及减速器在使用中的振动等。（1）齿轮的损伤与失效及处理齿轮是减速器中的重要零件，齿轮的类型和轮齿啮合特点决定了齿轮运转特性，也决定了齿轮的不同的失效形式。按照 GB/T34811997 及 ISO10825；1995 的规定，齿轮的损伤与失效可分为：裂纹、断齿、齿
27、面疲劳、齿面损耗、胶合、永久变形等六大类。裂纹齿轮裂纹一般在轮齿、轮缘、轮毂、轮辐等部位发生。齿轮的裂纹按其形成的特点可分为两大类：制造裂纹和使用裂纹。制造裂纹是由于齿轮生产工艺不当，引起材料缺陷，并且扩展形成的齿轮裂纹。对于使用过程中出现的裂纹，临时处理方法为：将裂纹处金属打磨掉，使其周边圆滑，过渡，清除裂纹，防止裂纹扩展。并且与制造厂联系，分析原因，研究最终解决方案。胶合胶合是相啮合齿面在一定的压力下润滑油膜破裂，金属发生直接接触熔化粘连，随着齿面的相对运动，金属从齿面上撕落的一种齿面损伤。损伤齿面表现为沿滑动方向粘连撕伤沟痕，严重时整个齿面齿廓几乎完全损坏，仅节线位置无沟痕。由于齿面局部
28、过热而导致的胶合，胶合部位呈回火色。控制齿轮局部载荷集中现象的发生，使用极压齿轮油，保证润滑油冷却充分，在高温工作时使用极压合成齿轮油等方法都可以防止胶合现象的发生。对于使用过程中出现的胶合现象，临时处理方法一般为：将胶合损伤处磨削光滑，并更换极压润滑油，同时与制造厂联系，分析原因，避免胶合损伤再次发生。永久变形当齿轮工作应力超过轮齿材料的屈服极限，材料产生塑性变形，形成齿面或齿体的永久变形。永久变形的模式一般有压痕、起皱、起脊、飞边等。济源职业技术学院毕业设计（论文）- 16 -压痕是由于外界异物进入轮齿啮合区，使齿面上压出浅平的凹痕。压痕多发生于硬度低的齿轮上。起皱是由于润滑不良、工作压力
29、高、工作齿面间产生爬行现象，在齿面上垂直于滑动方向出现波纹状条纹。起皱多发生于硬度高的齿轮上。起皱往往与低速、振动等原因有关。起脊是在齿面上沿滑动方向出现明显的条状脊棱。飞边是在轮齿边缘形成尖锐的凸出的薄边。起脊和飞边是由于齿面硬度低、工作应力高、齿面滑动速度低、润滑失效等造成的。对于使用过程中出现的永久变形现象，应及时与制造厂联系，分析原因，一般应更换备件。（2）轴承的损伤与失效及处理运转中无法直接观察轴承，但通过对噪声、振动、温度、润滑剂等状况的监测，可以分析出轴承的异常。如表例出了常见轴承的损伤与对策。为了判断拆下的轴承能否继续使用，应重新检查尺寸精度、旋转精度、内部游隙，并且检查各零件
30、的表面是否有损伤。通过分析轴承损伤的原因，及时采取相应的对策，改善轴承的使用条件，并且补充轴承备件。轴承的损伤的对策项目 现象 原因 措施剥离 运转面剥离呈明显凸凹状1、负荷过大，使用不当2、安装不良3、轴或箱体精度不良4、异物侵入5、发生生锈6、异常高温造成的硬度下降1、重新研究使用条件，重新选择轴承2、检查安装方法3、重新考虑密封设计4、检查润滑剂5、检查润滑效果6、检查轴或箱体的加工精度烧伤轴承发热变色，进而烧伤不能旋转1、润滑不足或润滑剂不当2、滚子偏斜1、研究使用条件，设 2、定适当游隙3、检查使用条件济源职业技术学院毕业设计（论文）- 17 -4、减少定位误差磨损表面磨损尺寸变化伴
31、有磨痕1、润滑剂中混入异物2、润滑不良3、滚子偏斜4、负荷不稳定1、检查润滑剂清洁度2、检查润滑方法3、减少定位误差4、重新研究使用条件，重新选择轴承压痕碰伤表面冲击凹坑安装时擦伤异物侵入安装不良防止异物进入改善安装方法项目 现象 原因 措施生锈腐蚀 表面局部或全部生锈1、包装不当2、防锈不当3、保管不当1、改善减速器密封2、正确使用防锈措施3、加强管理，定期检查保持架破损 铆钉松动或断裂保持架破裂1、负荷过大2、异物侵入3、振动大4、安装偏斜1、重新研究使用条件2、防止异物进入3、检查轴或箱体的刚度4、正确确定配合处过盈量电蚀 滚动表面有烧伤 滚动面通电 采取绝缘措施四、卷筒的设计建筑卷扬机
32、的重要零件，对建筑卷扬机安全、可靠的工作至关重要，应该合理地进行设计。1、卷筒的结构按照结构形式较多，可按下述方法分类：按照制造方式不同可分为铸造卷筒和焊接卷筒。铸造卷筒应用广泛。建筑卷扬机卷筒大多数为铸铁卷筒，成本低，工艺性好。大济源职业技术学院毕业设计（论文）- 18 -吨位建筑卷扬机一般采用铸钢卷筒，铸钢卷筒虽然承载能力较大，但成本较高，若工艺允许，可改用钢板焊接结构。按照卷筒绕线层数的不同可分为单层缠绕卷筒和多层缠绕卷筒。建筑卷扬机主要使用多层缠绕卷筒。按照卷筒内部是否有筋板，可分为带筋板卷筒和不带筋板卷筒。无论是卷筒内的环向筋还是纵向筋，均增加了制造难度，同时在筒壁的连接处还会引起应
33、力集中。目前的设计趋势，主张取消纵向盘和环向筋。按照结构的整体性，卷筒可分整体式卷筒和分体装配式卷筒。卷扬机吨位比较小时，卷筒常采用整体结构。对吨位较大的卷筒，常做成分体装配形式，这样可简化工艺，减轻重量。按照转矩的传递方式来分，常采用端侧板周边大齿轮外啮合式和筒或筒内齿轮内啮合式。2、卷筒容蝇尺寸参数卷筒容蝇尺寸参数意义及表示方法应符合国家标准规定，参见下图：卷筒节径 D卷筒节径 D 应满足下式DK ed济源职业技术学院毕业设计（论文）- 19 -式中 K e筒绳直径比，是与卷扬机工作级别有关的系数。d钢丝绳直径卷筒节径 D 对筒壁和端侧板的设计具有重要意义，也影响钢丝绳直径的选择。D 值小
34、结构自然紧凑，但单位长度上的力较大，钢丝绳寿命低。对于 JK1.6 吨卷扬机的工作级别为 A5 级,卷筒节径系数 Ke19。取卷筒直径 D0=235mm,则卷筒节径 D=D0+d=235+13=248mm.DKed 符合规范要求。卷筒容绳宽度 Bt卷筒容绳宽度 Bt，一般可按下述关系式确定BtK建筑卷扬机系多层缠绕,钢丝绳受力比较复杂,为简化计算,钢丝绳的选择采用安全系数法,这是一种静力计算方法.卷扬机所选钢丝绳的安全系数符合规范要求。按规定,在保留钢丝绳两圈安全圈的情况下,固定处应能承受 1.25 倍额定拉力而不失效.为此应用 1.25 倍钢丝绳额定拉力对钢丝绳固定处进行承载能力验算.钢丝绳
35、固定端部的计算拉力 Fg济源职业技术学院毕业设计（论文）- 22 -钢丝绳与卷筒表面磨擦系数 =0.16钢丝绳在卷筒上的包角 a=4Fg=Fmax/e = =0.167Fe=0.167*16=2.68(KN)a4*16.025eF固定端承载能力的的验算钢丝绳螺栓采用 M12，性能等级 s=315Mpa 级，螺栓预紧力为 F0F0=0.7* s*As=0.7*315*84.3=18.6(KN)压板处磨擦力 FyFy= F0=0.16*18.6=2.97(KN)FyFg因此,固定端承载能力满足要求.钢丝绳出绳方向及其卷放偏斜角卷扬机钢丝绳的出绳方向为水平方向,并且从卷扬机卷筒下方出绳,钢丝的卷放偏
36、斜角 2。如图所示导 向 定 滑 轮卷 筒Ld *10 = *10 =9.5(m)tgdB232160tg3应保证导向滑轮中心线到卷筒轴线的距离大于 9.5 米,即可保证卷放偏斜角 2.钢丝绳使用时应注意的问题：济源职业技术学院毕业设计（论文）- 23 -1、为保证钢丝绳在绳筒上平滑缠绕，避免各圈钢丝绳间相互磨擦及多层缠绕锤击和堆绕现象，延长钢丝绳的使用寿命，钢丝绳在卷 筒及绳轮上的偏角必须保持在一定的限度之内，一般在 0.5-2之间。2、良好的周期性润滑是提高钢丝绳使用寿命的一需重要因素。它可以防止锈蚀，减少钢丝绳内外磨损。一般常用中、低粘度润滑油和滤青质化合物。目前我国生产的“钢丝绳油”属
37、于中等粘度油，适用于各种股捻钢丝绳的润滑，其附着力大，不易滑落或与水起作用，且含有防锈剂，是一种良好的润滑剂。3、在室外、潮湿或腐蚀介质存在的环境里，应选用镀锌钢丝绳。4、经常检查钢丝绳是否与别的机件磨擦，重新更新更换新绳时必须核对新绳与原绳的型式、直径是否相同；经常检查钢丝绳表面的磨损及断丝，遇到问题及时解决。5、使用中，应尽量减少钢丝绳的弯折次数并尽量避免反向弯折。6、国家标准规定，建筑卷扬机钢丝绳在卷筒上安全圈数不得小于 3 圈。在保留两圈的情况下，应承受 1.25 倍的钢丝绳额定拉力。六、制动器的选用为了确保卷扬机安全，可靠地工作，必须装设制动器。对于 JK1.6 吨卷扬机采用常闭式的
38、支持制动器,制动轮装在减速机高速轴上。在设计或选择制动器时，主要依据是制动力矩。无论是标准制动器，还是自行设计的制动器都要做必要的发热验算。JK1.6 吨卷扬机高速轴额定静载力矩 TT = = =66.4(Nm)ine9.0*1742采用 YWZB-200/25 液压制动器,额定制动力矩 TezTez=200N.mTez/T =200/66.4=31.5七、卷筒轴的设计如图卷筒轴系结构及心轴受力及弯矩济源职业技术学院毕业设计（论文）- 24 - 已知参数额定拉力 Fe=16kN；轴材料 45 号调质处理； b=650Mpa; s=360Mpa; =300Mpa; b1=100Mpa 作用力的计
39、算由图可知，轴左端为调心轴承，右端通过减速机外齿轮内的调心轴承支承，并通过健将轴的转矩传到卷筒，此轴为不等径轴，此处轴端直径较小，且有键槽，因此右端受力最大，此轴系转轴，工作时同时承受弯矩和转矩作用，应按弯扭合成进行轴的强度计算，因为此轴与减速机低速轴系同一根轴，轴中弯曲应力，应按对称循环变应力处理，而扭转剪应力，由于转矩方向不变，可认为是脉动循环应力，为此根据第三强度理论，可直接求得当量弯矩，计算时，卷筒作用到转轴的力可简化为作用于支承面宽度中点的集中力，并且把它简化为受集中力的简支梁，左端支承点 750mm,右端支承点 85mm,求支反力：静强度计算拉力 Fj=19.7(kN)Rc= =
40、=2(kN)835*j 87.19Rd= =17.7(kN)0.Mj=RaX(0Xa)=2*X=2*750=1500(N.mm)见图 4c济源职业技术学院毕业设计（论文）- 25 -M2=Rb(1-X) (aX1)当 x=e 时，M 2=0轴端平键传递的转矩为：T=9550* =9550* =3060（N.m）见图 4dnp4.357弯扭合成弯矩 M 合 = 21T= =3408(N.m)见图 4e3065 计算卷筒直径:按弯扭合成强度计算卷筒轴径:从图中看出危险断面为 BdB=21.68 =21.68 查表得 =13221)(pTM322195)306*(=21.68* =56.3mm347
41、.考虑到此处有一个增键槽,应增大 5%,取 db=65mm. 卷筒轴的疲劳强度计算:卷筒轴弯曲应力为对称循环,平均应力 m=0 =0 bB= max= = =63.3MpaZM310*7.25查表得 Z=23.7cm ,ZP=50.7cm . a= bB=63.3Mpa查得有效应力集中系数 K =1.8,表面状态系数 =0.92,绝对尺寸影响系数 =0.78。S = = =1M.13.6920*78.1因为 m=0一般轴疲劳强度安全系数S p=1.5-1.8,所以该轴疲劳强度足够. 卷筒轴的静强度计算Ss= S sp2sS济源职业技术学院毕业设计（论文）- 26 -Ss = = = =5.7Z
42、MmaxbBS3.60S s= = = =3.5Tsmax5078.S0*.Ss= = =2.972Ss25.3.静强度的许用安全系数 Ssp在 s/ b=0.55-0.7 时，S sp=1.2-1.8。故该轴静强度足够。八、卷扬机使用安全常识安全使用卷扬机不仅能防止事故，延长使用寿命，还可以提高工效。 （1）卷扬机应安放在地势稍高、视线良好、地脚基坚定、距离起吊处 15m 以外的地方，若为临时使用，可将钢丝绳拉住机座上的座孔通过地锚固定；若是长期使用，则通过地脚螺栓将机座固定在混凝土基础上。地锚或混凝土地基必须按卷扬机额定牵引力的大小来埋没并与机座可靠连接，以防使用中产生滑动、位移，甚至拉翻
43、卷扬机，导致重物坠落等重大事故。卷扬机在室外装用时，上方应设有遮阳挡雨的工棚，但不得妨碍机手操作，或影响机手对指挥人员及提升物的视线。 （2）钢绳应从卷筒下方引出，出绳方向尽量同地面平行，当钢绳处于卷筒中间位置时，要与前面第一个导向滑轮的中心线垂直，卷扬机不可离滑轮太近，以免引起钢绳与导向滑轮或卷筒槽缘的过分磨损。当重物落至最低位置时，钢丝绳应在卷扬机卷筒上保留 3圈以上。 （3）卷筒上的钢丝绳应按顺序排列整齐，不能发生乱层现象，也不可高于卷筒的侧边，以防受力后引起跳绳或滑出，从而造成联轴器损伤、钢丝绳断裂等故障。当钢丝绳断丝超过 10%时必须更换，新换钢丝绳的安全系数应大于 5，并注意质量要
44、合格，卷扬机工作时，不可让钢丝绳在地面拖曳，以防泥沙沾污而加剧磨损，为此可设绳槽或托辊。另外，卷扬机运转时，不准用手或脚去拉、踩钢丝绳；不准任何人跨越钢丝绳或在提升物下穿越、停留。 (4）电动机要有单独的操作开关，并加装过载与短路保护装置；其金属外壳应可靠接地，以保安全，若电动机可以正、反转来驱动卷扬机，则卷筒的旋转方向必须与操纵开关上的指向一致。 济源职业技术学院毕业设计（论文）- 27 -（5）卷扬机的制动器大都为短行程常闭电磁式结构。合闸时制动电磁铁与电动机同时通电，于是磁铁吸合、制动瓦张开，电动机便通过减速器带着卷筒旋转，从而卷入或放出钢丝绳。拉闸断电时，制动瓦抱住制动轮，使卷筒可靠地
45、停住。为此，试机前应先检查电磁制动器，要求制动瓦与制动轮之间的间隙为 0.5-0.6mm，且两瓦的间隙相等、开闭灵活；然后，先空载试运转，让卷扬机正、反向各转 15min，若无异常噪声，振动或冲击，才可投入全载试运转，最后，做超载 10%试验，此时将重物提至 2.5m 高度，制动后观其下滑量，下滑量小于 6cm 时为合格。否则应重新调整电磁制动器，必要时更换磨损超限的制动瓦或制动轮。 （6）采用胶带或开式齿轮传动的卷扬机，其传动部位应加装防护罩，以防卷扬机运转时将人员或物料卷入。 （7）操作时，机手要集中精力、看清信号、听从指挥。卷扬机运转中，机手不准离岗。提升重物时操作应柔和平稳，不可急速升
46、起或飞速下降，尽量避免空中紧急制动。若被吊物需要空中临时停留，除使用制动器外，还要用保险棘轮卡牢。 （8）若遇上工作中突然停电，应先将开关扳到断电位置，接着将吊笼降至地面或将牵引重物落到坡底。卷扬机用于建筑工地的龙门提升架，若遇雷雨、浓雾或 6 级以上大风气候，应立即停止工作。另外，严禁用龙门提升架载人上人下。 （9）卷扬机运转中，若出现声响异常、制动失灵、减速器轴承部位温升过高等情况，应停机检查，排除故障；切忌带“病”作业，以免发生机械或人身事故。 （10）卷扬机虽不复杂，但若对其不能认真进行维护修理，就会故障频发，使用寿命缩短。因此除做好日常保养外，每年冬闲时应拆开全机，将各零部件按报废、
47、修复、堪用3 类分别处理。有的零件若一时买不到，自制时应掌握以下原则： 1、卷筒心轴、传动轴要用 45 号钢加工制造，并进行热处理，使用旧轴时，当其轴径大于 150mm 时，要做探伤检查；对不合格者，必须更换。 2、卷筒应根据负荷大小，分别采用铸钢 ZG35 或灰铁 HT20-40 铸造，并进行有效处理。 3、对于直径大于 30mm 的制动轮，要用铸钢制造；对于直径小于 30mm 的，才允许用灰铁HT20-40 制造。 4、对于轴承衬套，要用铸铜制作，不可用铸铁代替。 5、若钢丝绳还可使用，应取下作油浸蒸煮处理，并在表面涂以保护油脂。(11)卷扬机作业人员须经培训，熟悉井字架和卷扬机技术性能、
48、机械性能、安全知识和管理制度，考核合格后，持证上岗。不准将机交给无证人员操作。 济源职业技术学院毕业设计（论文）- 28 -(12)卷扬机操作棚必须符合防雨、防火和抗冲击的要求，控制台、井架、卷扬机和开关箱及接电源线安装完毕后，必须经验收合格挂牌，方可作用。 (13)操作前必须认真检查卷扬机制动、升高限位、停层、防断绳、联络信号等十二项安全装置是否灵敏有效，钢丝绳是否完好，井架垂直度是否符合要求，传动位的钢丝绳不准有接头，缆风绳或架体与结构拉结是否牢固，并空载试运行，确认正常，才可操作。(14)操作时精神集中，不得离开岗位。在开机中，要密切注意平台口、通道口等处是否有装运工人员将头手伸入井架架体内或爬架或穿过吊笼底部，防止意外事故。有人在吊笼内未离开前，不准开机。 (15)遇六级及其以上大风或大雨时，应停止作业。 (16)发生故障或停电，必须采用按动卷扬机刹车吸铁慢速地将吊笼放因地面。 (17)卷扬机放尽钢丝绳时必须保持不少于三圈在卷筒上，上升吊笼收卷钢丝绳应保持排列整齐。运行中严禁用手或脚去调整排列或检修、保养。 (18)井架上的平撑拉结、斜撑、缆风绳、各种安全装置安全防护和标志等严禁随意拆除，施工需要拆除井架内侧斜撑，应经工长批准，也不准连续拆除三个标准节内侧的斜撑。 (19)井架三向外侧的安全网防护，必须随井架升高及时满挂。井架必须高于顶层作业层平台口 6
