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1、目 录第一章 绪论1第1.1节电动葫芦类型的选择2第1.2节 钢丝绳电动葫芦的构造41.2.1电机和制动器41.2.2减速机71.2.3钢丝绳传动系统71.2.4速接部件101.2.5下滑轮组111.2.6微速提升12第1.3节 链式电动葫芦13第二章 电葫芦的设计15第2.1设计方案选定15第2.2节 钢丝绳的选用152.2.1钢丝绳特点152.2.3钢丝绳直径的计算162.2.4钢丝绳的安装172.2.5钢丝绳的维护保养19第2.3节 卷筒的设计与校核242.3.1卷筒几何尺寸设计262.3.2卷筒的强度计算29第2.4节 电动机的选择30第2.5节V带传动设计31第2.6节 蜗轮蜗杆的传
2、动设计38第2.7节蜗杆轴，涡轮轴的基本尺寸设计552.7.1蜗杆轴基本尺寸设计552.7.2蜗轮轴的尺寸设计56第2.8节工字钢的选用56第三章 电动葫芦的维修和保养58第四章 PLC控制60第4.1节 电机的正反启停转控制60第4.2节 PLC 控制电机正反转I/O 分配及硬件接线61第4.3节 PLC的编程62总 结63参考文献64翻译66英语原文66中文译文78致谢85中国矿业大学毕业设计第一章 绪论电动葫芦是一种最普通的成批生产的电动起重工具它适用于工业、手工业、农业以及堆放和转运等作业它的应用范围尚在不断扩大。与手拉葫芦和其他手动起重工具相比, 它的提升速度快, 可节约人力虽然初步
3、投资较高, 但由时间和人力上的节约可以得到补偿。本文介绍电动葫芦的技术发展和目前的水平, 其中包括电动链式葫芦和轻小型电动葫芦的结构和应用。从历史来看, 电动葫芦的前身是气动起重工具。美国某公司声称, 大约在九十年前它们开始生产气动起重工具, 后来才过渡到生产电动葫芦。在德国, 机器制造厂, 即Demag公司的前身之一的Bechem和Keetmann公司, 在本世纪初开始生产电动葫芦。在生产第一批马达绞车时, 为了得到尽可能小的结构高度, 采用了环链作为承重元件。图加特的公司生产第一批电动滑车时也是用的环链。链轮由垂直安装的电机, 通过蜗轮蜗杆减速机驱动对于较大的链轮则经过一套附加的齿轮传动。
4、 在当时原材料质量不能满足要求的情况下, 链条和链轮的损耗特别大, 直到应用钢丝绳才给葫芦的发展开辟一个新局面。公司于年生产了第一批钢丝绳电动葫芦在这种所谓型电动葫芦上, 电机和减速机都装在包有外壳的钢丝绳卷筒里。这样就成为一种坚实而又保护得很好的起重设备。其驱动装置为用控制器操作的直流电机或者交流的滑环转子电机。第一次世界大战以后, 许多德国厂家开始生产钢丝绳电动葫芦。这些厂家对这种产品的发展作出了贡献, 并创造了具有方向性的结构型式。第二次世界大战后, 有更多的厂家开始生产电动葫芦。但在生产合理化的过程中, 这些工厂又大大地减少了。下面涉及到的主要是在德意志联邦共和国生产的一些电动葫芦,
5、以及受德国电动葫芦结构原理影响的一些国家生产的电动葫芦。这些国家有挪威、意大利的一部分及东欧一些国家它们的产品名称畔“ Blakancar” , 集中于保加利亚, 基本上是按德国的型式做的。其他一些欧洲国家, 即法国、此利时、瑞士和意大利的另一部分, 他们的电动葫芦结构原理与德国有些差别。关于这一点, 后面在谈到各个结构部分时还要进一步讨论。美国和日本的电动葫芦与德国的结构原理有根本差别下面介绍关于各种型式电动葫芦的概况。这些电动葫芦是组合式结构, 可以进一步地变化组装, 以满足对这种普通起重工具提出的各种特殊要求。电动葫芦按照承重元件不同, 分为钢丝绳电动葫芦和链式电动葫芦。前者的起重量在。
6、公斤至公斤或更高, 主要作为轻小型起重工具使用。第1.1节电动葫芦类型的选择电动葫芦的吨位首先是根据它所要提升的最大负荷确定的。绳电动葫芦和链式电动葫芦的起重量范围。除了起重量以外,提升高度也是很重要的参数。图1是起重量250至25000公斤钢丝绳电动葫芦的提升高度。最大提升高度可达120米。此外, 提升速度也是一个重要参数。如图2所示, 每一个起重量都有很多提升速度, 特别是在500至2000公斤这个起重量范围内,提升速度的变化幅度较大。最小的提升速度是每分钟3至4米。最大的提升速度是每分钟米。提升速度必须和企业的工作流程相适应。在起重量相同的情况下, 所需的电机功率随提升速度增加而增加。只
7、有提升高度较大时,使用较大的提升速度才有意义。在提升高度较小的情况下, 由于起动时的加速和制动时的减速, 常常根本达不到较高的提升速度。因此,制造厂在考虑提升速度时, 必然要使之与提升高度相适应。根据提升工作的性质和作业条件, 应考虑是否要给电葫芦配备一个微升速度。同时, 负荷物是只作垂直运动, 还是要进行水平方向的运动, 这个问题也必须考虑。采用一个行走机构可扩大电葫芦的工作范围和提高利用率。第1.2节 钢丝绳电动葫芦的构造钢丝绳电动葫芦的主要部件包括带制动器的电机、减速机、卷筒及连接部件。1.2.1电机和制动器一般考虑用交流鼠笼电机作驱动装置, 其电压为220/380伏或290/500伏,
8、 频率为或60赫兹。在用直流电时多半在船上, 采用复激电动机动机。在湿度特别大（热带气候）以及有强腐蚀性气体或蒸汽的车间, 电机可以考虑采用高绝缘材料。第二次世界大战后, 大部分德国的和受德国影响的电动葫芦都采用带有可移动的锥形转子的三相电动机及可调整的锥形制动器。这就在结构上把电动机和制动器联合在一起了电流接通时, 锥形转子的轴向推动力使制动器松闸图3和图4。与上述锥形转子电动机不同, 有一些西德工厂、一些按其它结构原理生产的欧洲厂以及美国和日本的电动葫芦生产厂, 采用圆柱形鼠笼转子电动机。该电动机与一个瓦块式或盘式电磁制动器联在一起。此外, 在美国已经规定使用两个互相独立的制动器, 共中一
9、个多半是瓦块式制动器, 另一个是带有矩形螺杆的盘式载荷制动器。电动葫芦若装有用弹簧制动的电磁盘式制动器, 共制动力矩可以通过外面的一个调整螺钉在一定范围内进行调节。当电流中断时, 可以通过一个松闸装置将载荷放下。有一家瑞典公司的电动葫芦采用了片式制动器, 在整个使用期间可以不要维修和调整。锥形转子和圆柱形转子, 各有其优点和缺点。带圆柱形转子的电动机, 造价较低, 但要有一个专用的电磁铁进行松闸。这块电磁铁, 由于它所引起的震动, 常常使它成为最易损坏的部件。过去电动葫芦都用控制器进行操作。后来, 人们根据带有双鼠笼或深槽的趋肤效应转子的使用, 进行电机的按钮控制。这样可减小起动时冲击电流的影
10、响。后来便开始采用安装在悬挂电缆上的按钮式控制器。第一批控制按钮是钢制的。用星形一三角形接法起动是不允许的, 因为线圈上必须经常保持全电压, 以便把载荷从悬吊状态提升起来, 以及在锥形转子电机上把转子从制动器里脱出来。较小的电动葫芦可直接操纵, 较大的电动葫芦由于起动电流很大, 有意识地经过继电器操纵。如果由于过高的接触电压例如在湿度很大或具有腐蚀性气体的场合要求采取特殊安全措施, 则可推荐用由24伏或42伏的安全变压器供电的保护性低电压来进行安全操纵。为了避免吊钩超过最高和最低极限位置, 每台电动葫芦都装有限位开关。然而这个限位开关应作为事故装置使用, 不能作为断路的工作装置来使用。在特殊情
11、况下, 如需保持在一定高度上, 可在未到达限位开关以前, 由取物装置碰撞一个杠杆来切断电路。公司的终点开关有两个开关位置。它与一般开关一样, 在换相时第一个开关断开,马上第二个开关便进人工作状态。这样可以防止电动葫芦的提升机构损坏, 也可避免荷重堡落。在较小的电动葫芦上,大多不用终点断路开关。1.2.2减速机一般都采用装滚动轴承的, 在油浴中转动的三级圆柱齿轮。目前这种齿轮传动采用斜齿轮啮合形式。齿轮经过热处理后, 耐磨强度和所谓“ 满载寿命” 将显著提高1.2.3钢丝绳传动系统钢丝绳传动系统包括卷筒、钢丝绳及导绳器、钢绳张紧机构或称钢绳握绕器以及上、下滑轮组的滑轮。钢丝绳卷筒的长度取决于握绕
12、钢绳的长度及其直径, 因而与吊钧的行程有一定关系, 即吊钩行程较大的电动葫芦需要较长的卷筒, 或者选用较大直径的卷筒。目前, 卷筒支承采用滚动轴承, 如图3和图4所示。电机布置在卷筒里面见图4,可以缩短结构的长度。电机布置在卷筒外面比放在里面冷却得好些。布置在里面的电机如图5那样, 安装有风扇叶片。当电动葫芦在室外作业时, 布置在卷筒外面冷却了的电机与放在里面未得到冷却的电机之间的温差, 实际上是非常小的, 因此在绝缘等级适宜的情况下可以不用冷却风扇。Wilhelm公司的重型电动葫芦图5的全封闭提升电机可以简便地通过松开凸缘螺钉把它卸下来。kuhnnezug公司的电动葫芦是另一种布置方式, 即
13、把传动机构安装在电机与卷筒之间, 而在卷筒的另一侧安装带接触器的保护罩。为了握绕钢丝绳, 在卷筒上有螺旋形的绳槽。也有个别例外,如SWF的liftikua轻型电葫芦和美国、日本的小型电葫芦只旋绕一层钢丝绳。用单向绳槽卷筒时, 随着钢绳的旋绕, 吊钩将产生侧向位移。在许多情况下, 吊钩挂着重物的这种位移是不理想的。这个问题可以通过采用带左右螺纹的双绳槽卷筒解决。图6是1/1, 2/1,3/1和4/1钢绳排列的单绳槽卷筒和略钢绳排列的双绳槽卷筒。这种表示方法的第一个数字是指吊挂重物的钢丝绳支数, 第二个数字是卷筒上的绳槽数。在双绳槽卷筒上, 同时有两支钢丝绳绕上或放下。通过钢丝绳绕过滑轮田带有双槽
14、卷筒的重型电动葫芦的次数成倍地增长, 可在同一电机功率情况下提高起重量, 而提升速度和提升高度则以相同的比例减小。最初的钢丝绳电动葫芦是采用双槽卷筒, 钢绳悬挂数目, 而今天起重量达吨的电葫芦, 多数是用单绳槽的卷筒, 用单根或双根钢丝绳来悬挂载荷。重型电葫芦例外, 它的起重量自公斤至公斤全用双槽卷筒和绳载荷悬挂见图5。载荷钢丝绳是一种扭转角度小, 挠性很好的专用钢丝绳。如果电葫芦是用于室外, 为了防止天气的影响, 钢绳的每一绳股的钢丝都镀上锌。导绳器借助于卷筒上的绳槽沿卷筒作纵向移动。它同时也是一个钢绳张紧装置或钢绳旋绕器。按照公司的设计, 在带有内螺纹的、作轴向位移的导绳器下面, 有一个作
15、螺旋式运动的金属片环, 将钢丝绳压在卷筒的绳槽上, 防止钢丝绳松弛。所谓钢丝绳松弛就是当载荷卸除以后, 由于钢绳的刚性产生的使钢绳从绳槽中脱出的力量。stahl公司到年为止,一直采用获得专利权的钢绳张紧装置即在导绳环中的压块, 使钢绳被压在绳槽里。自从双型钢绳电葫芦投产以来,stahl公司又采用了弹簧握绕器即装在导绳环里的螺旋弹簧,它使钢绳扭紧在整个卷筒上。导绳器通过一支标尺和一个撞块使紧急终点开关动作, 从而限制吊钧的最高及最低位置。如果钢丝绳还要经过一个转向滑轮, 根据德国工业标准的要求, 这滑轮与卷筒中央最小应保持一个距离, 使钢丝绳的偏角不超过,经过计算得出的这个最小距离为20 , 这里指的是钢绳在卷筒上位移的一半。1.2.4速接部件连接部件的设计与电机、减速机和钢绳传动部分的布置有关系。电葫芦的电机和减速机是安装在卷筒的两侧, 一个用钢板制成的, 两端带有法兰的外完作为电机和减速机的连接部件。它同时又是卷筒和钢绳的保护罩。因为各部件的相对位置是可变的, 所以电葫芦有八个底脚螺栓位置每隔。一个和八个钢绳出口每隔一个, 底脚螺栓位置和钢绳出口可以有个不同的组合。减速机部分保留在正常位置以便保持正确的润滑。在其它工厂的制品中, 法兰是用螺栓与隔套连接的, 隔套也起保护钢绳的作用。通过转动导绳环也可以得到任何出口角度。与上述“ 外定心” 结构型式相反的是厂的“
