I摘 要液压绞车即液压驱动的绞车,由原动机带动液压泵,将工作油液输入执行构件(液压缸或液压马达)使机构动作,经过控制输入执行构件的液体流量实现调速。本文主要是针对 5 吨液压绞车进行设计。首先,通过对液压绞车的现况及类型原理进行了分析并提出了总体结构方案和传动方案;接着,对传动装置及卷筒的主要零件进行了详细设计并校核其强度;最后应用 AutoCAD 软件绘制了液压绞车装配图和主要零件图。关键字:关键字:液压;绞车;减速器;卷筒IIAbstractThe hydraulic driven winch hydraulic winch, motivated by the original hydraulic pump, the working oil input components (hydraulic cylinder or hydraulic motor) to achieve speed control mechanism, through the input of executive component in the liquid flow.This paper mainly aims at the design of 5 tons hydraulic winch. First of all, through the analysis of the current status and types of hydraulic winch, the overall structure scheme and transmission scheme is put forward. Then, the main parts of the transmission device and the main parts are designed and checked. Finally, AutoCAD software is used to draw the assembly drawing and the main parts.Key words: Hydraulic; Winch; Reducer; DrumIII目 录摘 要 .IAbstract.II第一章 绪论.11.1 绞车简介.11.2 液压绞车的特点.11.3 液压绞车的工作原理和用途.11.4 国内外发展现状.2第二章 总体设计与计算.42.1 设计的基本要求.42.2 方案设计.42.2.1 原理分析.42.2.2 总体布置方案.42.2.3 传动方案选择.52.2.4 液压传动原理图.5第三章 主要参数的确定.73.1 卷筒直径的确定.73.2 电动机的选择.93.3 液压马达的选用与验算.93.3.1 液压马达的分类及特点.93.3.2 马达的验算.10第四章 卷筒设计与校核.134.1 卷筒的分类和特点.134.2 卷筒设计计算.134.2.1 卷筒长度 L 确定 .134.2.2 绳槽的选择.144.2.3 卷筒壁厚.154.2.4 钢丝绳允许偏角.154.3 卷筒强度计算.15第五章 传动装置的设计.175.1 确定传动比.175.2 齿轮齿数的确定.175.3 选定齿轮的精度等级和材料.185.4 齿轮模数的确定.18IV5.5 齿轮基本信息参数的确定.205.5.1 尺寸基本信息参数的选定与计算.205.5.2 齿轮公法线 内部结构的选定与设计.225.6.1 转臂轴承的选定.225.6.2 销孔数目、尺寸的确定.235.6.3 销轴套、销轴的确定.245.6.4 偏心套基本尺寸的确定.245.7 轴的设计.255.7.1 输入轴的设计.255.7.1 输出轴(固定轴)的设计.28总 结.30参考文献.31致 谢.321第一章 绪论1.1 绞车简介在起重机械中,用以提升或下降货物的机构称为起升机构,一般都会采用卷扬式,而这样的机器叫做绞车又叫绞车。绞车起升机构通常由控制装置、钢丝绳卷绕装置,接收系统的保护和安全保护装置等。驱动装置包含电机、离合器和制动器、减速器、滚筒等部件组成。钢丝绳缠绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。接收装置有钩环,抓斗,电磁吸盘、吊具吊梁在各种不同的形状。安全保护设施有超负载限制器,起升高度限位器,下降深度节流器的实际的需求的基础上,超速保护开关等。绞车的驱动方式有三种,分别为内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动。内燃机驱动的起升机构,他的力量,从内燃机的物理运动装置传输与集中,包括起升机构,包括所有的工作机构,该盘的方法的优点是能源独立,移动灵活,适合流动作业。为确保每个机构的独立运动的笨重的机器,复杂的传输系统。由于内燃机不逆转,不从负载的传输链路的实现,依赖于启动和换向离合器的操纵,这一速度的驱动模式的困难,消除麻烦,属于的类型。目前,只有少数的本地应用。电机驱动是绞车的主要驱动模式。直流电机的起升机构的工作要求的力学性能,调速性能好,但是很难得到的直流电源。在大型绞车,常采用直流发电机直流传动内燃机和实现。交流电动机驱动,可直接从电网的电力操作简单,维修方便,重量轻,单位,工作可靠,大范围的使用在电动葫芦。液压驱动绞车,由原动机带动液压泵工作,将执行石油输入部件(液压缸或液压马达)的成员做的作用机制实现通过输入,实现流体的流动速度的控制。液压传动,传动比大的优点,能轻松实现大规模的无级调速,结构紧密相连,运行平稳,操作便捷,过载性能好。缺点是液压传动元件的制造精度要求高,易泄漏的液体。目前,在液压传动绞车在建筑中得到愈来愈普遍的应用。1.2 液压绞车的特点绞车液压传动元件,降低生产的电火花。使用鼠笼式电机,电器控制简单,容易做的暴动的类型。因此,通过解决煤矿井下绞车液压绞车的整个暴乱的问题的有效途径。由于管道的输送压力油的液压元件,所以不同的机械装置容易安装的每个元素的布局,可以放在任何地方,所以容易液压绞车的远程管理。1.3 液压绞车的工作原理和用途2液压绞车是利用电机 1 带动液压泵 2,然后液压泵带动变量液压马达 3,液压马达将动力通过减速装置 4 带动滚筒 5 转动。绞车的正反转和高低转速改变依靠马达自身调节完成。原理图 1-11 电动机 2 主油泵 3 液压马达 4 减速箱 5 绞车滚筒图 1-1 绞车工作原理图液压绞车用途:大多数都用在井下综合作业包括采工作面液压支架以及其它井下设备的安装和拆除。1.4 国内外发展现状在 20 世纪末,日本、美国和开始应用液压-物理运动绞车。它的优点高速小转矩液压马达制造容易,稳定的质量和寿命,传动效率高,噪音低,体积小等特点。介绍了生产三池西日本三井公司的德国和法国的马菲尔盖特拉齐克公司慷慨的高速液压,液压绞车的设计的简式量的直径,通过高速液压传动滚筒与行星减速器、经营决策改变变量泵的斜盘的角度实现无级调速。2005 年国内直径最大的液压绞车在河南省洛阳中信重机公司的液压绞车的调试成功,并成功地引导内蒙古大雁煤业公司。由于国外的技术水平高的电气、机械化程度高,地下工程巷道和相机通常更方便,设施安装中的应用,以前开始鼓励电动绞车,主要伤口的外部电子调速电机转子。他发烧严重的缺陷,占地面积大,成本高,复杂的电子控制管理系统,调整,坏的。随着液压技术的持续不断的发展,和轴向柱塞径向柱塞液压系列新产品的推出,并逐渐井下液压绞车的提升设备和发展。液压绞车结构紧密相连,价格实惠公道,方便开始稳定,速度、过载等。特别是采用鼠笼式电机,拖动来简单的实现电气系统、防爆的要求。国外的液压绞车,依照结构形式可分为两类:一类是以较低的速度和转矩直接拖动柱塞式液压绞车滚筒式全液压活塞式液压马达;另一种是利用高速小扭矩通过减速齿轮然后拖动的鼓绞车液压-机械传动式。日本三井三池生产的第一台液压绞车,后来反复设计和生产等不同的变化。有几种模式,和防暴液压绞车,手动和半自动两种工作。电动液压控制方式和控制方式,液压控制方式的比较,可以任意选择所需要的速度可任意调节,操作简单,容易干扰的加减速度结构复杂,维修,电器控制系统,麻烦。3苏联、波兰,德国和其他国家的发展和安全使用作为倾斜煤层采煤机液压绞车的防滑,同步和牵引设备。这些国家也泛矿石通过液压无极绳绞车牵引车厢和单轨地下交通。日本三井三池生产发达的小型液压绞车主要用作功率系列,煤矿井下辅助运输的,有,和第三。他利用高速轴向柱塞液压马达通过安装在滚筒内部的行星齿轮变速箱的拖曳绞车的运行,因此,结构紧凑,体积小 5 。我国煤矿井下防暴液压绞车的研制和应用比欧美、日本大约晚年,在煤10与沼气突出矿井,必须使用防暴型电气设备。煤炭科学研究院从湖南省和湖南省煤矿机械厂共同研制的专业型液压绞车的骚乱暴动和骚乱型液压绞车,绞车和开发的类型。国内其他厂家的制备工作也进行了淮南煤机厂开发了液压绞车,他利用行星齿轮通过高速液压传动辊、洛阳矿山机械研究所研制的高速电机驱动,利用液压马达驱动减速机。4第二章 总体设计与计算2.1 设计要求设计一 5 吨液压绞车,设计参数要求如下:(1)单绳拉力 5 吨;(2)钢丝绳直径 18mm;(3)容绳量 50m;(4)绳速 10m/min。2.2 方案设计2.2.1 原理分析液压绞车是利用电机 1 带动液压泵 2,然后液压泵带动变量液压马达 3,液压马达将动力通过减速装置 4 带动滚筒 5 转动。绞车的正反转和高低转速改变依靠马达自身调节完成。原理图 2-11 电动机 2 主油泵 3 液压马达 4 减速箱 5 绞车滚筒图 2-1 液压绞车原理图2.2.2 总体布置方案液压马达、制动器和行星减速器都布置在卷筒的同一侧(图 2-2) 。这种布置形式,易于加工和装配,总成分组性较好。5图 2-2 液压绞车构总体布置方案2.2.3 传动方案选择减速装置采用渐开线少齿差行星齿轮减速装置,传动的原理:少齿差行星传动原理如图 3 所示,当带曲柄的输入轴旋转时,空套在曲柄上的行星轮 Z1反向旋转(Z2-Z1)/Z1 转,然后通过输出轴输出,其速比是 IZ1/(Z2-Z1),负号代表旋转反向相反。图 2-3 传动原理简图2.2.4 液压传动原理图系统的工作原理及其特点简要说明如下:(见图 2-4)马达 9 的排量变化通过电磁换向阀 5 实现,控制液压油也由液压马达 9 自身提供,为了防止下放时因超越负载作用而失速,在马达回油路上设置了外控式平衡阀 4。另外,在回油路上安装了回油过滤器 7 及冷却器 8。电磁换向阀 9的中位机能为 K 型,所以,液压泵可以中位低压卸荷,利于节能。表 2.1 绞车液压系统电磁铁动作顺序电磁铁工 况1YA2YA3YA满载卷扬上升-+-空包下放+-停止-+6图 2-4 液压传动原理图1、离合器 2、液压马达 3、6、溢流阀 4、外控式平衡阀5、三位四通电磁换向阀 7、回油过滤器 8 冷却器 9、液压马达 10、油箱7第三章 主要参数的确定3.1 卷筒直径的确定(1)卷筒直径计算(方法一)0D卷筒容绳宽度,一般可以由下式确定:tB取03DBt0DBt预设卷筒钢丝绳缠绕层数为 4 层,则卷筒容绳量 L卷筒绳容量是指钢丝绳在卷筒上顺序紧密排布是,达到规定的缠绕层数所能容纳的钢丝绳工作长度的最大值,卷筒容绳量按下式计算,第 i 层钢丝绳绳芯直径为:iDdiDDi) 12(0式中:- 卷筒直径0D- 钢丝绳直径d卷筒容绳量 L 为:diDdBDdBLtit) 12(1104141联立上述各式得:300101641dDdDL已知,mL50mmd18求得:2400D表 3-1 卷筒直径 D 系列(摘自 JB/T9006.1-1999)00按照表 3-1 卷筒直径 D 系列,取卷筒直径2500D(2)卷筒直径计算(方法二)0D8hdD 0式中:-与机构工作级别相关的系数h-钢丝绳直径d表 3-2 机构利用等级(摘自 GB/T3811-1983)机构利用等级总设计寿命说明机构利用等级总设计寿命说明
I摘 要液压绞车即液压驱动的绞车,由原动机带动液压泵,将工作油液输入执行构件(液压缸或液压马达)使机构动作,通过控制输入执行构件的液体流量实现调速。本文主要针对 5 吨液压绞车进行设计。首先,通过对液压绞车的现况及类型原理进行了分析并提出了总体结构方案和传动方案;接着,对传动装置及卷筒的主要零件进行了详细设计并校核其强度;最后应用 AutoCAD 软件绘制了液压绞车装配图和主要零件图。关键字:关键字:液压;绞车;减速器;卷筒IIAbstractThe hydraulic driven winch hydraulic winch, motivated by the original hydraulic pump, the working oil input components (hydraulic cylinder or hydraulic motor) to achieve speed control mechanism, through the input of executive component in the liquid flow.This paper mainly aims at the design of 5 tons hydraulic winch. First of all, through the analysis of the current status and types of hydraulic winch, the overall structure scheme and transmission scheme is put forward. Then, the main parts of the transmission device and the main parts are designed and checked. Finally, AutoCAD software is used to draw the assembly drawing and the main parts.Key words: Hydraulic; Winch; Reducer; DrumIII目 录摘 要 .IAbstract.II第一章 绪论.11.1 绞车简介.11.2 液压绞车的特点.11.3 液压绞车的工作原理和用途.11.4 国内外发展现状.2第二章 总体设计与计算.42.1 设计要求.42.2 方案设计.42.2.1 原理分析.42.2.2 总体布置方案.42.2.3 传动方案选择.52.2.4 液压传动原理图.5第三章 主要参数的确定.73.1 卷筒直径的确定.73.2 电动机的选择.93.3 液压马达的选用与验算.93.3.1 液压马达的分类及特点.93.3.2 马达的验算.10第四章 卷筒设计与校核.134.1 卷筒的分类和特点.134.2 卷筒设计计算.134.2.1 卷筒长度 L 确定 .134.2.2 绳槽的选择.144.2.3 卷筒壁厚.154.2.4 钢丝绳允许偏角.154.3 卷筒强度计算.15第五章 传动装置的设计.175.1 确定传动比.175.2 齿轮齿数的确定.175.3 选定齿轮的精度等级和材料.185.4 齿轮模数的确定.18IV5.5 齿轮基本参数的确定.205.5.1 尺寸基本参数的选定与计算.205.5.2 齿轮公法线 内部结构的选定与设计.225.6.1 转臂轴承的选定.225.6.2 销孔数目、尺寸的确定.235.6.3 销轴套、销轴的确定.245.6.4 偏心套基本尺寸的确定.245.7 轴的设计.255.7.1 输入轴的设计.255.7.1 输出轴(固定轴)的设计.28总 结.30参考文献.31致 谢.321第一章 绪论1.1 绞车简介在起重机械中,用以提升或下降货物的机构称为起升机构,一般采用卷扬式,而这样的机器叫做绞车又叫绞车。绞车起升机构通常由控制装置、钢丝绳卷绕装置,接收系统的保护和安全装置等。驱动装置包括电机、离合器和制动器、减速器、滚筒等部件组成。钢丝绳缠绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。接收装置有钩环,抓斗,电磁吸盘、吊具吊梁在各种不同的形状。安全保护装置有超负载限制器,起升高度限位器,下降深度节流器的实际需求的基础上,超速保护开关等。绞车的驱动方式有三种,分别为内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动。内燃机驱动的起升机构,他的力量,从内燃机的机械传动装置传输与集中,包括起升机构,包括所有的工作机构,该盘的方法的优点是能源独立,移动灵活,适合流动作业。为确保每个机构的独立运动的笨重的机器,复杂的传输系统。由于内燃机不逆转,不从负载的传输链路的实现,依赖于启动和换向离合器的操纵,这一速度的驱动模式的困难,消除麻烦,属于的类型。目前,只有少数的本地应用。电机驱动是绞车的主要驱动模式。直流电机的起升机构的工作要求的力学性能,调速性能好,但是很难得到的直流电源。在大型绞车,常采用直流发电机直流传动内燃机和实现。交流电动机驱动,可直接从电网的电力操作简单,维修方便,重量轻,单位,工作可靠,广泛用于电动葫芦。液压驱动绞车,由原动机带动液压泵工作,将执行石油输入部件(液压缸或液压马达)的成员做的作用机制实现通过输入,实现流体的流动速度的控制。液压传动,传动比大的优点,可以实现大规模的无级调速,结构紧凑,运行平稳,操作方便,过载性能好。缺点是液压传动元件的制造精度要求高,易泄漏的液体。目前,在液压传动绞车在建筑中得到越来越广泛的应用。1.2 液压绞车的特点绞车液压传动元件,降低生产的电火花。使用鼠笼式电机,电器控制简单,容易做的暴动的类型。因此,通过解决煤矿井下绞车液压绞车的整个暴乱的问题的有效途径。由于管道的输送压力油的液压元件,所以不同的机械装置容易安装的每个元素的布局,可以放在任何地方,所以容易液压绞车的远程管理。1.3 液压绞车的工作原理和用途2液压绞车是利用电机 1 带动液压泵 2,然后液压泵带动变量液压马达 3,液压马达将动力通过减速装置 4 带动滚筒 5 转动。绞车的正反转和高低转速改变依靠马达自身调节完成。原理图 1-11 电动机 2 主油泵 3 液压马达 4 减速箱 5 绞车滚筒图 1-1 绞车工作原理图液压绞车用途:主要用于井下综合作业包括采工作面液压支架以及其它井下设备的安装和拆除。1.4 国内外发展现状在 20 世纪末,日本、美国和开始应用液压-机械传动绞车。它的优点高速小转矩液压马达制造容易,稳定的质量和寿命,传动效率高,噪音低,体积小等特点。介绍了生产三池西日本三井公司的德国和法国的马菲尔盖特拉齐克公司慷慨的高速液压,液压绞车的设计的简式量的直径,通过高速液压传动滚筒与行星减速器、经营决策改变变量泵的斜盘的角度实现无级调速。2005 年国内直径最大的液压绞车在河南省洛阳中信重机公司的液压绞车的调试成功,并成功地引导内蒙古大雁煤业公司。由于国外的技术水平高的电气、机械化程度高,地下工程巷道和相机通常更方便,设备安装中的应用,以前开始鼓励电动绞车,主要伤口的外部电子调速电机转子。他发烧严重的缺陷,占地面积大,成本高,复杂的电子控制系统,调整,坏的。随着液压技术的不断发展,和轴向柱塞径向柱塞液压系列产品的推出,并逐渐井下液压绞车的提升设备和发展。液压绞车结构紧凑,价格便宜,方便开始稳定,速度、过载等。特别是采用鼠笼式电机,拖动来简单的实现电气系统、防爆的要求。国外的液压绞车,根据结构及形式可分为两类:一类是以较低的速度和转矩直接拖动柱塞式液压绞车滚筒式全液压活塞式液压马达;另一种是利用高速小扭矩通过减速齿轮然后拖动的鼓绞车液压-物理运动式。日本三井三池生产的第一台液压绞车,后来反复设计和生产等不同的变化。有几种模式,和防暴液压绞车,手动和半自动两种工作。电动液压控制方式和控制方式,液压控制方式的比较,能随意选择所需要的速度可任意调节,简单易操作,容易干扰的加减速度结构较为复杂,维修,电器控制管理系统,麻烦。3苏联、波兰,德国和其他几个国家的发展和安全使用作为倾斜煤层采煤机液压绞车的防滑,同步和牵引设备。这些国家也泛矿石通过液压无极绳绞车牵引车厢和单轨地下交通。日本三井三池生产发达的小型液压绞车主要用作功率系列,煤矿井下辅助运输的,有,和第三。他利用高速轴向柱塞液压马达通过安装在滚筒内部的行星齿轮变速箱的拖曳绞车的运行,因此,结构紧密相连,体积小 5 。我国煤矿井下防暴液压绞车的研制和应用比欧美、日本大约晚年,在煤10与沼气突出矿井,一定要使用防暴型电气设备。煤炭科学研究院从湖南省和湖南省煤矿机械厂共同研制的专业型液压绞车的骚乱暴动和骚乱型液压绞车,绞车和开发的类型。国内其他厂家的制备工作也进行了淮南煤机厂开发了液压绞车,他利用行星齿轮通过高速液压传动辊、洛阳矿山机械研究所研制的高速电机驱动,利用液压马达驱动减速机。4第二章 总体设计与计算2.1 设计的基本要求设计一 5 吨液压绞车,设计参数要求如下:(1)单绳拉力 5 吨;(2)钢丝绳直径 18mm;(3)容绳量 50m;(4)绳速 10m/min。2.2 方案设计2.2.1 原理分析液压绞车是利用电机 1 带动液压泵 2,然后液压泵带动变量液压马达 3,液压马达将动力通过减速装置 4 带动滚筒 5 转动。绞车的正反转和高低转速改变依靠马达自身调节完成。原理图 2-11 电动机 2 主油泵 3 液压马达 4 减速箱 5 绞车滚筒图 2-1 液压绞车原理图2.2.2 总体布置方案液压马达、制动器和行星减速器都布置在卷筒的同一侧(图 2-2) 。这种布置形式,易于加工和装配,总成分组性较好。5图 2-2 液压绞车构总体布置方案2.2.3 传动方案选择减速装置采用渐开线少齿差行星齿轮减速装置,传动的原理:少齿差行星传动原理如图 3 所示,当带曲柄的输入轴旋转时,空套在曲柄上的行星轮 Z1反向旋转(Z2-Z1)/Z1 转,然后通过输出轴输出,其速比是 IZ1/(Z2-Z1),负号代表旋转反向相反。图 2-3 传动原理简图2.2.4 液压传动原理图系统的工作原理及其特点简要说明如下:(见图 2-4)马达 9 的排量变化通过电磁换向阀 5 实现,控制液压油也由液压马达 9 自身提供,为避免下放时因超越负载作用而失速,在马达回油路上设置了外控式平衡阀 4。另外,在回油路上安装了回油过滤器 7 及冷却器 8。电磁换向阀 9的中位机能为 K 型,所以,液压泵可以中位低压卸荷,利于节能。表 2.1 绞车液压系统电磁铁动作顺序电磁铁工 况1YA2YA3YA满载卷扬上升-+-空包下放+-停止-+6图 2-4 液压传动原理图1、离合器 2、液压马达 3、6、溢流阀 4、外控式平衡阀5、三位四通电磁换向阀 7、回油过滤器 8 冷却器 9、液压马达 10、油箱7第三章 主要参数的确定3.1 卷筒直径的确定(1)卷筒直径计算(方法一)0D卷筒容绳宽度,通常能由下式确定:tB取03DBt0DBt预设卷筒钢丝绳缠绕层数为 4 层,则卷筒容绳量 L卷筒绳容量是指钢丝绳在卷筒上顺序紧密排布是,达到规定的缠绕层数所能容纳的钢丝绳工作长度的最大值,卷筒容绳量按下式计算,第 i 层钢丝绳绳芯直径为:iDdiDDi) 12(0式中:- 卷筒直径0D- 钢丝绳直径d卷筒容绳量 L 为:diDdBDdBLtit) 12(1104141联立上述各式得:300101641dDdDL已知,mL50mmd18求得:2400D表 3-1 卷筒直径 D 系列(摘自 JB/T9006.1-1999)00按照表 3-1 卷筒直径 D 系列,取卷筒直径2500D(2)卷筒直径计算(方法二)0D8hdD 0式中:-与机构工作级别相关的系数h-钢丝绳直径d表 3-2 机构利用等级(摘自 GB/T3811-1983)机构利用等级总设计寿命说明机构利用等级总设计寿命说明
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