液壓絞車設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計10張CAD圖紙+帶開題報告+外文翻譯】-jxsj47

液壓絞車設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計10張CAD圖紙+帶開題報告+外文翻譯】-jxsj47

液壓絞車設計

摘  要

起重設備中最重要的設備為絞車，而其機械運動是其機構運轉的必要條件，絞車的驅動方式有許多種，而此次設計為液壓驅動絞車，其機械運動是原動機提供動力帶動液壓泵，后在執(zhí)行構件中注入工作液，將機構運作，在執(zhí)行機構中注入工作液，控制其注入流量的大小來控制機構運轉速度。至今液壓絞車在生活中廣泛應用。

此次設計詳細的分析液壓絞車的工作原理，結合實際情況分析絞車的工作環(huán)境與特點，進行詳細的對比分析后，設計了完整的液壓絞車機構，設計并選擇了構成機構的各個零部件。此次液壓絞車的設計，其主要機構為液壓馬達，在軸上布置平衡閥、離合器、制動器、卷筒等零部件，在外側布置機架等。其機械構造具有許多優(yōu)點，其內部構造緊湊，外部體積小，其機器重量輕，在工作過程中安全性能好，穩(wěn)定性高，工作過程中產生噪音小，啟動時獲取的扭矩大，工作安全可靠，其機構在升降過程中運轉平穩(wěn)，當絞車在離合器的作用下，可以實現(xiàn)可控的加速減速下降，此應用在生活中較為普遍。

本文設計了一個結構簡單、使用方便、適合于多種起重情況的液壓絞車，提升時扭矩大、可提升物體重量重、方便易操作等，具有一定實際應用價值。

關鍵詞  起重設備；液壓驅動；液壓馬達；無極調速

Hydraulic winch design

Abstract

The most important heavy equipment for the winch, and the mechanical movement is a necessary condition of its institutions, there are many kinds of drive winch, and the design for the hydraulic winch, the mechanical movement is the original motive power to drive the hydraulic pump, after injection into the component in the implementation of the work, the mechanism of operation up into the working fluid in the actuator, control the injection rate to control the size of the operation speed. Hydraulic winches have been widely used in our lives so far.

The working principle of the design and analysis of hydraulic winch in detail, combined with the actual situation of the work environment and the characteristics of the winch, analyzed in detail, the design of the hydraulic winch mechanism complete, design and selection of various parts of a mechanism. The hydraulic winch design, the main body for the hydraulic motor, in the axis of balancing valve, clutch, brake, drum and other parts, in the outer layout of the rack, etc.. The mechanical structure has many advantages, its internal structure is compact, the external volume is small, the weight is light, in the working process of good safety performance, high stability, low noise generated in the work process, the startup torque, safe and reliable work, the machine runs smoothly in the lifting process, when the winch in the clutch under the effect of acceleration can be controlled down, this is commonly used in life.

In this paper, a hydraulic winch with simple structure, easy to use and suitable for various lifting conditions is designed. It has high torque, heavy weight, convenient operation and so on. It has some practical application value.

Keywords  Lifting equipment,Hydraulic drive,Hydraulic motor,Stepless speed regulation

目  錄

摘要 I

Abstract II

第1章 緒論 1

1.1 課題研究背景及研究的優(yōu)點 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究課題的優(yōu)點 1

1.2 液壓絞車國內外研究近況分析 2

1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 2

1.2.2 國內研究現(xiàn)狀 2

1.3 研究的主要內容和方法 3

1.4 液壓傳動系統(tǒng)概念 3

1.4.1 傳動類型及液壓傳動的定義 3

1.4.2 液壓系統(tǒng)的組成部分 4

1.4.3 液壓系統(tǒng)的類型 4

1.4.4 液壓技術的特點 4

1.5 絞車的簡介 5

1.6 擬定絞車液壓系統(tǒng)圖 6

第2章 卷揚機構的方案設計 7

2.1 常見卷揚機構結構方案及分析 7

2.1.1 非液壓式卷揚機構方案的對比 7

2.1.2 設計減速器輸出軸與卷筒軸連接方法 9

2.1.3 液壓卷揚機構的分類 9

2.2 本設計所采用的方案 12

2.3 卷揚機構方案設計時注意的事項 12

2.4 本章小結 13

第3章 設計卷揚機卷筒和選取鋼絲繩 14

3.1 卷揚機卷筒的設計 14

3.1.1 卷揚機卷筒組的分類、特點 14

3.1.2 卷筒設計計算 14

3.2 鋼絲繩的選擇 17

3.3 本章小結 18

第4章 液壓馬達和平衡閥的選擇 19

4.1 液壓馬達的選用與驗算 19

4.1.1 液壓馬達的分類及特點 19

4.1.2 液壓馬達的選用 19

4.1.3 馬達的驗算 19

4.2 平衡閥的計算與選用 21

4.2.1 平衡閥的功能簡介 21

4.3 平衡閥的選用 22

4.4 本章小結 23

第5章 絞車關鍵零部件設計 24

5.1 制動器的設計與選用 24

5.1.1 制動器的設計計算 24

5.1.2 制動盤的設計選用 24

5.1.3 制動盤有效摩擦直徑計算 25

5.1.4 全盤式制動器設計計算 25

5.2 離合器的設計與選用 26

5.2.1 圓盤離合器的詳細參數計算 27

5.2.2 圓盤摩擦片的主要尺寸關系 28

5.2.3 摩擦式離合器的摩擦轉矩 29

5.2.4 圓盤摩擦式離合器壓力的計算 30

5.3 軸的設計 30

5.3.1 軸的工作能力計算 30

5.3.2 軸的結構設計 33

5.3.3 計算軸的各段直徑和長度 34

5.4 本章小結 34

結論 35

致謝 36

參考文獻 37

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封皮B5.doc

底板墊板A3.dwg

支撐板A2.dwg

支架A1.dwg

文件清單.txt

液壓原理圖A3.dwg

液壓絞車裝配圖A0.dwg

液壓絞車設計.doc

液壓絞車設計開題報告.doc

零件圖卷筒A1.dwg

零件圖卷筒支撐A2.dwg

零件圖卷筒筒身A1.dwg

零件圖端蓋A2.dwg

零件圖軸A1.dwg

哈爾濱理工大學學士學位論文 壓絞車 設計 摘 要 起重設備中最重要的設備為絞車，而其機械運動是其機構運轉的必要條件，絞車的驅動方式有許多種，而此次設計為液壓驅動絞車，其機械運動是原動機提供動力帶動液壓泵，后在執(zhí)行構件中注入工作液，將機構運作，在執(zhí)行機構中注入工作液，控制其注入流量的大小來控制機構運轉速度。至今液壓絞車在生活中廣泛應用。 此次設計詳細的分析 液壓絞車 的 工作原理 ，結合實際情況分析絞車的工作 環(huán)境與 特點， 進行詳細的對比分析后 ， 設計了完整的液壓絞車機構 ，設計并選擇了構成機構的各個零部件 。 此次液壓絞車的設計，其主要機構為 液壓馬達 ， 在軸上布置 平衡閥 、 離合器、制動器、 卷筒 等零部件，在外側布置 機架等 。 其機械構造具有許多優(yōu)點，其內部構造緊湊，外部 體積小 ，其機器 重量輕， 在工作過程中安全性能好，穩(wěn)定性高，工作過程中產生噪音小，啟動時獲取的扭矩大，工作安全可靠，其機構在升降過程中運轉平穩(wěn) ， 當絞車在離合器的作用下，可以實現(xiàn)可控的加速減速下降，此應用在生活中較為普遍 。 本文設計了一個 結構簡單、 使用方便 、適合于 多種起重情況的液壓絞車，提升時扭矩大、可提升物體重量重、方便易操作等，具有一定實際應用價值。 關鍵詞 起重設備 ； 液壓驅動 ； 液壓馬達 ； 無極調速 哈爾濱理工大學學士學位論文 he is a of of is to in of of up in to of in so of of in of of in of of of a in of in of is is is in of in in in of be is in In a to is It so It 哈爾濱理工大學學士學位論文 爾濱理工大學學士學位論文 錄 摘要 ........................................................... I ............................................................................................................... 1 章 緒論 ......................................................................................................... 1 題研究背景及研究 的優(yōu)點 .................................................................... 1 究背景 ............................................................................................. 1 究 課題的優(yōu)點 ................................................................................. 1 壓絞車 國內外研究 近況 分析 ................................................................ 2 外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 2 內研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 2 究的主要內容和方法 ............................................................................ 3 壓傳動系統(tǒng)概念 .................................................................................... 3 動類型及液壓傳動的定義 ............................................................. 3 壓系統(tǒng)的組成部分 ......................................................................... 4 壓系統(tǒng)的類型 ................................................................................. 4 壓技術的特點 ................................................................................. 4 車的簡介 ................................................................................................ 5 定絞車液壓系統(tǒng)圖 ................................................................................ 6 第 2 章 卷揚機構的方案設計 ............................................................................. 7 見卷揚機構結構方案及分析 ................................................................ 7 液壓式卷揚機構方案 的對比 ......................................................... 7 計 減速器輸出軸 與 卷筒軸連接 方法 ............................................. 9 壓卷揚機構的分類 ......................................................................... 9 設計所采用的方案 .............................................................................. 12 揚機構方案設計 時 注意 的事項 .......................................................... 12 章小結 .................................................................................................. 13 第 3 章 設計卷揚機卷筒 和選取鋼絲繩 ........................................................... 14 揚 機卷筒的設計 .................................................................................. 14 揚機卷筒組的分類 、 特點 ........................................................... 14 筒設計計算 ................................................................................... 14 絲繩的選擇 .......................................................................................... 17 章小結 .................................................................................................. 18 第 4 章 液壓馬達和平衡閥的選擇 ................................................................... 19 壓馬達的選用與驗算 .......................................................................... 19 哈爾濱理工大學學士學位論文 液壓馬達的分類及特點 ................................................................... 19 壓馬達的選用 ............................................................................... 19 達的驗算 ....................................................................................... 19 衡閥的計算與選用 .............................................................................. 21 衡閥的功能簡介 ........................................................................... 21 衡閥的選用 .......................................................................................... 22 章小結 .................................................................................................. 23 第 5 章 絞車關鍵零部件設計 ........................................................................... 24 動器的設計與選用 .............................................................................. 24 動器的設計計算 ........................................................................... 24 動盤的設計選用 ........................................................................... 24 動盤有效摩擦直徑計算 ............................................................... 25 盤式制動器設計計算 ................................................................... 25 合器的設計與選用 .............................................................................. 26 盤離合器 的詳細 參數計算 ........................................................... 27 盤摩擦片的主要尺寸關系 ........................................................... 27 擦式離合器的摩擦轉矩 ............................................................... 29 盤摩擦 式 離合器壓力 的 計算 ....................................................... 30 的設計 .................................................................................................. 30 的工作能力計算 ........................................................................... 30 的結構設計 ................................................................................... 33 算 軸的各段直徑和長度 ............................................................... 34 章小結 .................................................................................................. 34 結論 ..................................................................................................................... 35 致謝 ..................................................................................................................... 36 參考文獻 ............................................................................................................. 37 附錄 A ................................................................................................................. 38 附錄 B ................................................................................................................. 44 哈爾濱理工大學學士學位論文 1章 緒論 題研究背景及研究 的優(yōu)點 究背景 絞車是起重設備中的重要構成設備，起重設備則是機器傳輸中必備的，驅動絞車的方法有三種，即液壓、內燃機、電動機驅動。因為內燃機在工作中馬達只能按順序工作，不可逆轉，必須空載啟動 ，所以其起動和換向必須依賴傳動設備的離合，因此內燃機驅動調速麻煩，操作困難。絞車應用最廣泛的形式為電動機驅動，因為直流電動機的機械特征能配合升降機構的工作特性，可實現(xiàn)大范圍調速，但直流電源的獲取比較麻煩。而液壓絞車，液壓泵依據原動機工作的帶動，使工作液注入執(zhí)行機構中，使其運作，經過控制進入執(zhí)行機構液體的流量，來調節(jié)機械運轉速度。所以液壓驅動可以實現(xiàn)無極調速，而且零部件之間緊密結合，工作過程中安全可靠，操作便利，傳動比大。但制造液壓傳動元件的精度要求較高，其工作液容易外漏。至今液壓驅動的絞車在生活中應用較普遍 [1]。 究 課題的優(yōu)點 1． 液壓絞車的優(yōu)點： 因為液壓絞車的廣泛應用，漸漸替代了電動驅動絞車，降低了電動絞車帶來的電氣設備漏電的危害。液壓絞車中的液壓馬達可以調整機械運轉速度，其在吊物過程中，馬達轉速較低，空載時，馬達轉速較高，其使選用鋼絲繩的使用壽命延長。液壓絞車發(fā)展迅速，其機構中的液壓傳動應用廣泛，取代了大多機械構造。 2． 液壓傳動的優(yōu)點： 其運轉時，能得到較大的力矩，逐漸成為至今機械運轉中較重要的環(huán)節(jié)。機構運轉時，液壓傳動能實現(xiàn)低速的運作，也可大范圍的調速，并且可以得到較大的調速比，也可以利用低速的運作。其 機構內部緊湊，所占面積小，所有機構重量輕，其機械運作形式繁瑣，利于驅動機構運作，動力傳遞方便，其運轉時安全，可以防止過載。液壓元件在潤滑油的作用下，使用壽命長，液壓元件的標準較為嚴格 [2]。 哈爾濱理工大學學士學位論文 壓絞車 國內外研究 近況 分析 外研究現(xiàn)狀 在國外液壓絞車 的生產廠家較多，應用廣泛 。 憑據查閱調查 到的 文獻 ， 部分 國家 在二九年代末 就 開始制造液壓絞車， 液壓絞車 在 美 、 莢、蘇 、 日、法 、德、 丹麥、加拿大等國家都 有制造 。 其 種類 較 多，規(guī)格較多。動力有電動，液動和風動。 運作 機構有 雙 筒、 單 筒。傳動 類型 有鏈式傳動、 皮 帶傳動、齒輪傳動、液壓傳 動 與 行星齒輪傳動等。 大部分絞車中用行星齒輪傳動的較多。 國外液壓絞車 依據 其 用法 、 制造、 使用條件 和眾多外界原因 的不同，每個 國家的 絞車有著 自己的特 性 和 使用方法 。 蘇聯(lián) 研制的 絞車 ， 在 底座的位置上 ，傳動裝置、電動機、支架 、卷 筒都安裝在上面 ， 從外部看，特征非常明顯 。 憑借 對蘇聯(lián) 絞車 標準的 研究 ，六十九年代末， 蘇聯(lián)發(fā) 明 了將 卷 筒內部 裝有 傳動裝置 和電動機 置 ，使 液壓絞車 在機構方面緊湊 。蘇聯(lián)在動力方面采用 了 風動 和 電動兩種 方法驅動 。 英國液壓絞車的特 性 是 機構之間連接平穩(wěn)、縫隙小，在 滾筒內部 裝有傳動裝置、電動機、操縱裝置等 。 其制造時， 機體 與底座和 減速器 制造 在一起， 充分利用了絞車的內部空間 。 其在機構運作時安全可靠、 密封性好， 在外觀上，其構造簡單、外形完整 。英國 還制造 電動 絞車與 風動 驅動的絞車，其應用與液壓絞車一樣較為歸納廣泛 。 美國 制造的 液壓絞車 ，其 傳動 裝置安裝在卷筒一端 ， 其絞車的總體框架制造較為嚴謹，在制造底座時，一些廠家將機架、減速器與底座制造在一起，其機構機湊、 剛性 較 好。其 中 電動機 的選擇采 用埋裝式 設計 ， 其構造形式使軸向尺寸降低 。外 形 平整圓滑，封閉 性能較 好 [14]。 內研究現(xiàn)狀 我國液壓絞車成長較為遲緩， 2005 年河南 省洛陽 市 中信重機公司 研制出 國內直徑 較大 的液壓防爆絞車 ，并且實行首次 試車， 取得成功 。 此臺 液壓防爆絞車具有 杰出 的防爆 機能 、低速運轉性能 、 無極調速性能。 因為 其機械構造布局 科學合理、體積小 、構造 緊湊， 內部空間充分利用 ；又 因為其 機械性能較好 、 操作容易 、安全可靠、 使用 壽命長、 綜合 優(yōu)勢 較好 ， 中信重機公司研制的絞車最大一次能帶動近 23噸的貨物 ，其 機構的直徑 和提升 能力可 稱得上是國內 最優(yōu) 。國外 因為機械 技術水平較高 ，發(fā)展較快 ，礦 下 中 機械化程度 非常 高， 其空間 較大，安裝 機械構造簡便 ， 應用 電動防爆絞車 的時間較早 ， 調整運轉速度時，利用 繞 線型電機轉子外接電子。 此絞車也有缺點：工作時散熱處理不便 ， 占地面積較大 ， 操控系統(tǒng) 復雜， 液壓元件制造價格高 。液壓技術 的發(fā)展 ， 廣泛應用 徑向柱塞式液壓馬達 與 軸哈爾濱理工大學學士學位論文 柱塞式 液壓馬達 。液壓防爆絞車 制造方便 、 構造 緊湊 、其 起動平穩(wěn) ，運轉中利于調速，能防止過載使用 ， 當電動機選取 鼠籠式電機 時 ， 能使電動機控制的系統(tǒng)簡單 。在國外，液壓防爆絞車 可分為 高速小扭矩 與 低速大扭矩 運轉形式 。 液壓絞車 其工作原理， 是 用 液壓馬達 控制減速箱帶動卷筒 。防暴液壓絞車 其原理 是 在普通的絞車上安裝 防暴電氣設備 ，要求滿足 煤礦井下 等方面的制造機構 ， 其工作時運轉流暢 ，在低速運轉、起動和制動 方面 比 用電控制的 絞車 利用 效率高 ，其機構運作 操作 機簡便易懂 、重量 輕 、體積小 使用起來有一定的 安全 性 。 大部分絞車的構成分有 機械部分、電氣部分 與 液壓傳動部分 [3]。 究的主要內容和方法 研究的主要方法： 1． 認真調查研究并分析課題，查閱并記錄相關資料，并完成開題報告。 2． 調查與液壓絞車相關的文獻資料，認真考慮課題，并記錄對課題研究有所幫助的知識，最后概括歸納總結。 3． 憑借所查閱的文獻資料，通過老師的引導，編寫開題報告，計劃在設計中的方法。 設計步驟： 1． 查閱相關液壓系統(tǒng)的資料，聯(lián)合 液壓絞車的特點，選擇合適的液壓元件。 2． 對各機器元件所需的液壓回路進行設計，研究機構的回路構成和機能。 3． 依據液壓系統(tǒng)的參數和各機構的主要參數來設計和計算液壓系統(tǒng)，設計計算各類各樣的主要元件，并且查閱有關的設計手冊選擇主要參數。 4． 選完液壓元件后，須要計算各回路運轉性能，此中需要計算系統(tǒng)各回路功率、性能驗算和驗算整個系統(tǒng)的發(fā)熱情況。 5． 經過查閱此次設計相關的文獻資料以及自己對課程的學習情況，用 制出重要零件圖和裝配圖，然后在指導老師的幫助與要求下，詳細的完成論文和圖紙。 壓傳動系統(tǒng)概念 動類型及液壓傳動的 定義 原動機、工作機 與 傳動裝置 組 成 了 一部 完整 的 機械設備 。動力源 是 原哈爾濱理工大學學士學位論文 機 的最重要組成部分 ；機 械裝置使外部 做功的 位置為 工作機； 將傳動裝置放置在 工作機和原動機之間， 用以達到 動力的控制 、 傳遞 和 轉換， 來達到 工作機 所需要的 力、位置 及 工作速度。 液體傳動 包含 液壓傳動和液力傳動 兩種，其機械傳動為動能帶動 。液壓傳動是 依據注入液體壓力來驅動工作的，其中包含能量的 轉換、控制 、傳遞與分配。 因為其傳動的特點 ， 成為現(xiàn)代機械工作中不可缺少的組成部分 [4]。 壓系統(tǒng)的組成部分 液壓 系統(tǒng)驅動的機構 中， 其 液壓系統(tǒng)使用 了 液壓油 等工作介質 ， 將機構運轉的 機械能轉換 為壓力能來驅動裝置運作 ， 通過液體 流量 、工作 壓力、 與機構運轉的 方向等 力，經過 控制閥 分配 送 到各 執(zhí)行機器 中 ， 將壓力能轉換為機械能來驅動 。動力源、控制閥 、 執(zhí)行器、 工作液和 液壓 元件等構成了 液壓系統(tǒng)。 壓系統(tǒng)的類型 液壓系統(tǒng) 的種類 ，見 圖 1 圖 1液壓系統(tǒng)的分類 壓技術的特點 將液壓傳動的控制方式與其它控制方式對比，其 特點如下。 1． 優(yōu)點 (1) 單位功率的重量輕。 (2) 布局靈活方便。 (3) 調速范圍大。 哈爾濱理工大學學士學位論文 4) 工作平穩(wěn)、快速性好。 (5) 易于操縱控制 。 (6) 易于機電一體化 并實現(xiàn)自動控制 。 (7) 易于實現(xiàn)過載保護。 (8) 液壓系統(tǒng) 的制造與設計簡便 。 2． 缺點 (1) 不能保證定比傳動。 (2) 傳動效率低。 (3) 工作穩(wěn)定性易受溫度影響。 (4) 造價較高。 (5) 故障診斷困難。 車的簡介 絞車 在其運轉模式上又稱為卷揚機，在大多數吊物起升機構中，用來提升或降落貨物的機械構造 ， 其升起方式為卷筒卷起鋼絲繩帶動物體 。 驅動裝置、安全保護裝置 、 鋼絲繩 纏繞 系統(tǒng)、取物裝置等組成 了 卷揚機的卷揚機構。電動機、聯(lián)軸器、減速器 、 卷筒 和 制動器 等裝置構成 驅動裝置。卷筒 、定滑輪 、 鋼絲繩和動滑輪 個構成了 鋼絲繩 纏繞系統(tǒng) 。 吊物所需要的裝置 有吊環(huán)、吊鉤、抓斗、電磁吸盤等 裝置 。 內燃機驅動、液壓驅動 和 電動機驅動 三種驅動方式為 卷揚機 驅動的方法 。 內燃機驅動的 裝置 ， 因為內燃機中裝置之間的傳動經機械動能轉換傳遞給 工作機構 以此驅動 ， 此 驅動方式的 特點 有獨立的能源 提供 ， 能夠 機動林獲得轉動零件 ，適 合 流動 工作 。 因為 內燃機不 可 逆轉 運作 ，不 可運物 起動， 必須通過其自身裝置的離合來轉向或啟動 ， 此方式調速較為 困難， 操作繁瑣 ， 現(xiàn)今很少人應用 。 大多數的 卷揚機驅動方式 為電機驅動 。直流電動機的 運轉性能適合起落裝置 的需求 ， 其運轉穩(wěn)定 ， 但是 直流電源 的獲取比較麻煩 。 卷揚機的機構較大時，其卷揚機的驅動方式采用直流電動機傳動或內燃機驅動 。 如果驅動方式用 交流電動機 ，獲取電能較為便利 ，操 作簡便 ， 維修便利 ， 機構重量 較 輕， 運作穩(wěn)定 ，在 大多 卷揚機中 電動方式 應用 也較多 。 液壓驅動的 裝置 ， 一般都是 液壓泵 由 原動機 驅動 ， 使運轉所用工作液等介質注入 執(zhí)行 機構中， 使機構 運轉 ， 通過控制進油量的大小來調速 。液壓驅動 有許多特點，其 傳動比 較 大， 能進行 調速， 其構造緊湊 ， 運作穩(wěn)定 ，操作 簡單 ， 可以在過載的情況下進行保護 。 其 缺點 為制造 液壓傳動元件的精度 較 高， 注入的 工作液 容易泄漏。 至今 液壓驅動 的絞車 在 土木工程等方面的 卷揚機 中 應用 廣泛 。 哈爾濱理工大學學士學位論文 定絞車液壓系統(tǒng)圖 液壓 系統(tǒng)的工作原理 以及 特點 概括 如下：（見圖 1 三 位四通電磁換向閥 5 控制 壓馬達 2 的 液體 排量 大小 ，壓力 的控制 由單向定量液壓泵 9 來 提供， 要 防止 在降下 時 的速度超過 負載 所能承受的速度 ， 需要 在 液壓 馬達 的 回油路上 放置 外控式平衡閥 4。要 提 升 系統(tǒng) 的運作穩(wěn)定性 ， 來 防 止 過熱 或 污染造成的 麻煩 ， 需要將 回油過濾器 7 和 冷卻器 8放置在 回油路上。三位四通電磁換向閥 5 的中位機能為 K 型， 因此 絞車 在停止運作 ， 其 液壓泵 實行 中位低壓卸荷 ，節(jié)約了待機中的耗 能 。 表 1磁鐵動作順序 從 表 1可知 ： 當 2電時，三位四通電磁換向閥 5 切換 到 右測 ， 工作液注入 液壓馬達 2 經 單向閥， 帶動卷筒運作 。當電磁鐵 1電時， 進行降落動作 ， 當要停止 時，電磁鐵 3電，制動器制動 使機器停止運作 。 1、 多片式摩擦離合器 2、 液壓馬達 3、 6、 溢流閥 4、 外控式平衡閥 5、 三位四通電磁換向閥 7、 回油過濾器 8、 冷卻器 9、單向定量液壓泵 10、 油箱 圖 1壓原理 圖 工 況 1載卷揚上升 - + - 空包下放 + - - 停 止 - - + 哈爾濱理工大學學士學位論文 2章 卷揚機構的方案設計 見卷揚機構結構方案及分析 液壓式卷揚機構方案 的對比 依據 卷揚機構 中 原動機和卷筒組 組裝 位置 的差別 ，卷揚機構 的機構安裝方式有兩種： 并軸式和同軸式。 具體細分為 單卷筒和雙卷筒 [5]。 (a) 卷筒安裝在 減速器輸出軸的 突出部分 (b) 存在重力降落裝置 (c)卷筒 與 齒輪連軸節(jié)連接 (d)十字滑塊聯(lián)軸節(jié) 連接 減速器輸出軸 和 卷筒 圖 2軸單卷筒卷揚機構 圖 2示的卷揚機構為 并軸單卷筒， 其機構 軸與原動機軸線 平行 ，這樣使其機構安裝便利、 結構緊湊 。 部分 卷揚機構 存在 重力 降落裝置 （圖 2-1 b） ，此設計原理是實現(xiàn)吊環(huán)等吊物裝置 在空載或輕載時的 降落 速度 的控制 。 將 內漲式摩擦離合器 和 帶動 式制動器 裝在卷筒上 。離合器 工作 分離時，切斷 了 卷筒 轉動 動力源 的提哈爾濱理工大學學士學位論文 ，卷筒 停止工作 ， 可以利用重力原理使物體降落，并利用制動器控制速度 。 卷揚機 的設計 中 需要解決 減速器輸出軸 與 卷筒軸 的安裝方法 。 如 圖 2-1(a)、 (b)兩種方式 ， 在 減速器輸出軸的 突出位置安裝卷筒，這種方法 屬于力學中的 三支點超靜定軸， 它的運轉特性使 軸承受的彎矩 有所減小 。 然而此種構造 對 元件的 精度 要求較 高，減速器 和 卷筒組的裝配 也 很 不便利 ， 又減速器不能獨自運轉 ， 需裝配使用， 軸承 的更換 也 比較麻煩 。 因為機器 的外廓 尺寸小， 構造簡便 ， 此構造廣泛用于土木工程類卷揚機 。 圖 2-1(c)、 (d)兩種方式 ，減速器 與 卷筒組 的輸出端都 用了補償式 的安裝方式 。圖 2-1(c)中的 減速器輸出軸 采用 卷筒 與 齒輪連軸節(jié)連接， 將動力傳 到 卷筒。圖 2-1(d)中 減速器輸出軸 和 卷筒 用 十字滑塊聯(lián)軸節(jié)連 到一塊 ，使 減速器輸出軸 與 卷筒軸的 右側連接到一起 ， 組成 軸 其中的 一個支點， 其特點結構 緊湊， 便于安裝和維護 [6]。 并軸 式 雙卷筒卷揚機 如下圖 （圖 2所示 ， 是 液壓馬達 經 過 二級齒輪減速器 帶動了 主、副卷筒 上的 軸。 另外此 兩個卷筒上 都含有 離合器 和 制動器。 經過控制 液壓系統(tǒng) ，能 使主、副卷筒 獨自運作 ， 也能依靠重力降落 。 圖 2軸雙卷筒卷揚機構 哈爾濱理工大學學士學位論文 設計 減速器輸出軸 與 卷筒軸連接 方法 設計 減速器輸出軸 與 卷筒軸連接 方法 的 特點為 ： 1． 不能利用多個支撐點 的超靜定軸。 由于 支 撐 點受力 較為繁瑣，而且 安裝 軸不能確保 精度。 2． 采取 減速器直接 帶動 卷筒的 方法 ， 使扭矩不經軸的傳遞 ， 使 卷筒軸 的 扭轉 能力 和 彎曲 能力不能重疊在一起 ， 以此來縮減軸的直徑 。 3． 使機構有 杰出的運轉特性 ， 其 安裝、制造、維修 和 調試 等方面便利 。 4． 整個機構構造 緊湊、 組成 簡便 ， 運轉 平穩(wěn) 。 壓卷揚機構的分類 目前多數卷揚機利 用行星齒輪 來驅動 ， 通過 控制液壓馬達 和 多泵合流的串并聯(lián) ，通過液壓馬達來控制 卷揚機 的運作 速度， 以此達到 重載低速 、輕載高速 等特點 ， 用來 提高 了機構的運轉效率 。 因為所用 的液壓馬達 種類型號不一樣 ，液壓機構 的起落可為兩種， 低速大扭矩馬達傳動 、高 速 小扭矩 馬達傳動。 計由 液壓 控制的行 星齒輪傳動 的 卷揚 機構 液壓 式 卷揚機構 的 方案 有許多種 ，如 下 ： 1． 卷筒 兩端分別放置 制動器 、 液壓馬達和行星減速器， 并且 對稱 放置 （圖 2[7]。 圖 2壓卷揚機構方案 (一 ) 2． 卷筒兩側 分別放置 液壓馬達和制動器， 而 卷筒 內部放置 行星減速器（圖 2 哈爾濱理工大學學士學位論文 2壓卷揚機構方案 (二 ) 圖 2壓卷揚機構方案 (三 ) 3． 卷筒一側 放置 液壓馬達 和 制動器，卷筒內 放置 行星減速器（圖 2 4． 卷筒內部 放置 液壓馬達、制動器和行星減速器（圖 2 哈爾濱理工大學學士學位論文 2壓卷揚機構方案 (四 ) 以上 二 、 三方案 可分為一種類型 ，在卷筒內 安裝 行星減速器， 其機構緊湊，占用 體積小， 但是 其卷筒內所用空間較多 ， 其機構的 安裝精度 要求較 高， 機構所安裝元件 加工工藝 較 復雜， 其主要軸承的參數選擇較為困難 ，不 利于維修 。 二、三方案的 不 同地方在于安裝 制動器 的位置 ，方案二的 對稱 性較 好。 四 方案的外形尺寸比 二、三 方案 的外形尺寸小，結構 也較為 緊湊， 但其機構的 制動器和液壓馬達散熱性差， 也不利于后期維修 。 圖 2壓卷揚機構 方案（ 五 ) 方案 二、三、四 的布置方法都為 同軸式，卷筒 和 液壓馬達 的 軸 都在同哈爾濱理工大學學士學位論文 軸線上 ， 裝配時需要確保同心度 。 5．在卷筒的同一側 放置 液壓馬達、行星減速器 和 制動器（圖 2此機構中 ，軸向尺寸 比 較大， 后期維護麻煩 。 此裝置所需零件易于加工 ，裝配方便 。 設計所采用的方案 此次設計采用 520 ml/r 排量 的馬達 ， 其 工作壓力為 P， 所以選取 低速大扭矩馬達 。 采用低速方案，不選用減速器。 對比 傳動方案 后 選用如（圖 2示 ， 在 液壓 馬達上 放置 多片盤式制動器，卷筒內 安裝 聯(lián)軸器 [8]。 圖 2設計所采用的方案 揚機構方案設計 時 注意 的事項 當設計 卷揚機構的方案 時，需要從以下方面考慮： 1． 機構總傳動比 分開 時， 所用到的 級差 不應 過大，采 用 從原動機 到卷 筒傳動比 依次降低 的方法。 2． 選取 卷筒 的最小 直徑， 因為增加了 卷筒 的 直徑， 會使得 傳動比 和扭矩 變大 ， 使得整體構造的尺寸都變大 。 如果提升物體的高度較大，但不能改變卷筒的長度，所以采用加大直徑來增加 容繩量。 3． 制造 卷筒 時， 應 該保證裝置的 快速 更換 ， 以便于多種多樣的絞車的使用 。 4． 對于 滑輪組的倍率 ，不能選取太大，這樣會對機械構造有所影響 。 哈爾濱理工大學學士學位論文 ． 對于使用升起時的 載荷 50QP ，滑輪組的 倍數應該取 2，當 250QP ， 其 滑輪組 的 倍率取 3~6 之間 ， 當 載荷量 過大 時， 其 倍率選取 8 以上。 章小結 本章主要從 卷揚機構、卷筒軸、行星齒輪等 闡述了 液壓絞車卷揚機的機構設計原理 ，介紹了 液壓絞車的最基本傳動機構，以及選用卷揚機的注意事項和最優(yōu)方案，從而達到設計的目的， 分析了目前 選用的卷揚機機構的種類、特點和適用條件，通過特點對比并結合實際設計要求，最終確定了 卷揚機 的方案。 哈爾濱理工大學學士學位論文 3章 設計卷揚機卷筒 和選取鋼絲繩 揚機卷筒的設計 揚機卷筒組的分類 、 特點 卷筒 為升降 機構中 纏繞 鋼絲繩的 零部 件。 一般 卷筒組 分為 齒輪連接盤式、短軸式和內裝行星齒輪式 等 。 齒輪連接盤式 的 卷筒組 傳動形 式為 封閉式， 其性能 好， 扭矩不經 卷筒軸， 其卷筒組為至今 橋式起重機 廣泛使用的機構 。 但是其 檢修時需 將卷筒沿軸向外移 動 。 短軸式卷筒組 將 卷筒 整根 長軸 替換為 分開的短軸。減速器 一側將其 短軸 利用 鍵 與鍵之間的 過盈配合 ，跟 卷筒 的 法蘭盤 進行 剛性連接， 利用 鋼球或圓柱銷 跟機器的 底架鉸接 構成 減速器； 利用 定軸式或轉軸式短軸 置于支座一側 ， 使其機構簡單 ， 后期維護 方便 [10]。 內裝行星齒輪式卷筒組 將 卷筒 和 輸入軸 放置同一軸線上 ， 在 卷筒內腔放置 行星減速器， 使其機構 緊湊， 減輕重量 ， 因為其機構的加工精度較高 ， 其裝配要求高，不易維護 ， 廣泛適用于高精 度的機器中 。 依據 卷筒上 鋼絲繩纏繞 的層數 ，分為 單層 纏繞式 和多層 纏繞式 。 以為此次 設計的 纏繞 層數 設為 三層， 所以選用 多層 纏繞式 卷筒。 依據 卷入卷筒鋼絲繩 的 分類，其可分為 單聯(lián)卷筒 式 和雙卷筒 式 。單聯(lián)卷筒 式可在卷筒上纏繞 單層或多層，雙聯(lián)卷筒 式只能纏繞 單層。 當升起的 高度 較大 時， 其 雙聯(lián)卷筒長度 減小 。 多層 纏繞的 卷筒可以 使 卷筒長度 有所減小 ， 其機械構造 緊湊， 但是其鋼絲繩 的磨損程度較高， 不宜 廣泛 使用 [15]。 筒設計計算 1． 卷筒 的 直徑 D： ( 1)D e d?? (3式中 e － 卷筒 的 直徑比，由表選取 ； D－ 卷筒 的 直徑 (； d －鋼絲繩 的 直徑 (； e 卷筒的直徑比，依據 卷揚機 的特性，選擇的 工作級別 為 以選擇 e =25， 因 d =8， 代入式 3得 ： 125( ???D 依據 所得的數據 來選取 卷筒 的 直徑 。 哈爾濱理工大學學士學位論文 筒最小直徑的計算： (3式 中 D － 鋼絲繩 上 滑輪 的 最小直徑 ( d －鋼絲繩直徑 (； h －系數值 ； 依據 機構工作級別 分 為 ： F 144818m ??D 根據以上得 卷筒直徑符合條件。 2． 卷筒 的 長度 L 因為 采用多層 纏繞式 卷筒 ，所以： 1 . 1()n D ?? ?(3(1 1 ? 式中 l －多層卷繞鋼繩 的 總長度 ( 依據 已知 的 卷筒容繩量為 27m，所以 l =27m； 將 數據代入式 3得 31 . 1 2 7 1 0 9 . 63 ( 2 0 0 8 )L ?? ? ??? ? ?=以取 卷筒 的 長度 L =200 3． 繩槽的選擇 單層 纏繞式 卷筒 的 表面 含有 切出導向螺旋槽， 其所用到的 繩槽 基本分為 兩種形式 ，即 標準槽和深槽， 通常 都 選取 標準槽 的形式 。 多層 纏繞式 卷筒 的 表面 基本都是光滑面 ， 為了延長 鋼絲繩 的使用壽命。但是通過使用中發(fā)現(xiàn) ， 使用 螺旋槽卷筒多層 纏繞式 時， 因為要保證首層 鋼絲繩 的排列整 齊，無縫隙 ， 以便于第二層等繩的纏繞 。 如果因為卷筒表面繩纏繞的雜亂無序時，會導致鋼絲繩的使用壽命縮短。 帶繩槽單層 纏繞式 雙聯(lián)卷筒， 其鋼絲繩的纏繞方式纏繞在卷筒的兩端，不用設擋邊 。 而 多層 纏繞式 卷筒 應在 兩端設 立 擋邊， 用來 防止鋼絲繩在工作中脫離卷筒 ， 所以 檔邊 的 高度 應該是繩寬度的 (1~1.5)d [16]。 (1) 繩槽半徑 R 依據 下式 ( 0 . 5 3 ~ 0 . 5 6 ) (3取 R=數值代入 式 3 得 ： ??R 繩槽節(jié)距 ： ~2(?? (3哈爾濱理工大學學士學位論文 ： ??P 繩槽深度 ： (3取 ： ??? 圖 3槽放大 的 示意圖 (2) 卷筒上 的 螺旋槽長 度0L： 0 1()3 (3式中 0D－0D=計算卷筒 的 直徑 ( 1Z － Z 確定 鋼絲繩的 安全 圈數 ， 取1Z?2； 把數據代入式 3得 302 7 1 0( ) 1 03 2 8L ? ???? ? ?= 0L=1703) 繩槽 的 表面精度： 2 級－ 粗糙度?。?卷筒壁厚 ? 選取 卷筒 的 材料 一般為 鑄鐵， 其 計算 公式： 0 . 0 2 ( 6 ~ 1 0 )D? ?? (3把數值代入式 3 得： ?? D? 所以 選用 ? =12爾濱理工大學學士學位論文 ． 鋼絲繩允許 的 偏角 鋼絲繩 纏繞進出 卷筒時， 偏離角度不能大于 當選用 多層 纏繞 卷筒 與 光面卷筒 時 ， 為了避免鋼絲繩纏繞過亂，繩與卷筒平面的偏差角度 不大于 2o。 鋼絲繩纏繞系統(tǒng)布置時 ， 為了 避免槽口損壞和鋼繩脫槽 ，其纏繞進出時的滑輪槽最大偏角 不大于 5o。 6． 卷筒強度計算 鋼絲繩拉 動卷筒時 ， 會發(fā)生 彎曲 、 壓縮和扭轉 等變化 ， 當中 壓縮應力較其余的力大 。當 3時，壓縮應力 10% ~ 15% 大于 扭轉 和 彎曲的合成應力， 所以計算 應力 時只計算壓縮應力 。當 3時，彎曲應力 的變化相對多，所以需要計算彎曲應力 。 在進行相應的計算后，要對 尺寸較大 、 壁厚較薄的卷筒 進行抗壓的驗算 [17]。 因為 所設計的卷筒直徑 D =200L =2003 。所以只 需計算壓應力即 可。 卷筒筒壁的內表面壓應力c?： m a ]p?????(3式中 c?－卷筒壁壓應力 ( 絲繩最大靜拉力 (N)； 1A－應力減小系數 ，大多 取1 ； 2A－多層 纏繞 系數 ，2表取值； []c?－許用壓應力， 對于 鑄鐵 ，應選取 []c? /5b??，b?： 鑄鐵抗壓強度極限， 對于 鋼 ，應選取 []c? /2s??，s?： 鋼的屈服極限。 取1 ，2； 依據 卷筒底層拉力 ： 1100計算m a