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1、慢 动 卷 扬 机 的 设 计作者：王教领 指导老师：陈迎春（安徽农业大学工学院 07机制 合肥230036）摘要：本次设计的题目是卷扬机的设计。卷扬机由于结构简单、重量不大、移方便，而被广泛应用于矿山地面、冶金矿场或建筑工地等进行调度和其 卷扬机的主要特点为：结构尺寸和重量较小、钢丝绳速度不高，安装及撤除操作方便、启动平稳、故障率低、常见故障易处理、维护方便。我国许多卷扬机的设计是引进前苏联的技术，并在其基础上作了一些改进，本设计方案的主要特点：该型采用两级内啮合传动和一级行星轮传动。Z1/Z2和Z3/Z4为两级内啮合传动，Z5、Z6、Z7组成行星传动机构。在电动机轴头上安装着加长套的齿轮Z
2、1，通过内齿轮Z2、齿轮Z3和内齿轮Z4，把运动传到齿轮Z5上，齿轮Z5是行星轮系的中央轮（或称太阳轮），再带动两个行星齿轮Z6和大内齿轮Z7。行星齿轮自由地装在2根与带动固定连接的轴上，大内齿轮Z7齿圈外部装有工作闸，用于控制卷扬机滚筒运转。为了达到良好的均载效果，在设计的均载机构中采取无多余约束的浮动方式。另外，变位齿轮的使用也可以获得准确的传动比，提高啮合传动质量和承载能力。本次设计主要对两级内啮合传动和一级行星轮传动、滚筒结构、制动器等进行了详细的设计。关键词： 卷扬机；行星齿轮；行星传动；内啮合传动1引言卷扬机又叫绞车。由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升
3、、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两种。现在以电动卷扬机为主。 电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大，工作繁忙的情况下，要求调速性能好，特别要空钩能快速下降。对安装就位或敏感的物料，要能以微动速度下降。卷扬机包括建筑卷扬机,船用卷扬机 主要产品有：JM电控慢速大吨位卷扬机、JM电控慢速卷扬机、JK电控高速卷扬机、 JKL手控快速溜放卷扬机、2JKL手控双快溜放卷扬机、电控手控两用卷扬机、JT调速卷扬机等，仅能在地上使用，可以通过修改用于船上。它以电动机为动力，经弹性联轴节，三级封闭式齿轮减速箱，牙嵌式联轴节驱动卷筒，采用电
4、磁制动。该产品通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、使用转移方便，被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖，还可作现代化电控自动作业线的配套设备2.1传动方案的分析2.2钢丝绳的选择2.2.1 根据GB/T8918-1996知，钢丝绳直径可由钢丝绳最大工作静拉力确定， 按下式确定： d= 式中d=钢丝绳最小直径mm C-选择系数mm/N, 取C=0.1S-钢丝绳最大静拉力N 则由公式上式知：d=22.36所以选择钢丝绳直径d=22.5mm型号为：619-22.5-1702.2.2 钢丝绳的校核：按拉伸静载荷进行计算SSp/k=Ab 破断拉力和Ab=32800N则 0
5、.8532800/5=5576050000 所以钢丝绳满足要求。2.3 卷筒2.3.1 确定卷筒的宽度初选每层缠绕圈数Z=21B=zd/k1=2122.5/0.95=497.36式中：k1-钢丝绳排列不均匀系数2.3.2 卷筒厚度：对铸铁卷筒：厚度=0.02D+6-10=0.02400+7=15mm 3 电动机的选取3.1 系统的总效率=1234=0.843式中：1-一级行星轮传动效率，1=0.97 2-两级内齿轮传动效率，2=0.97 3-滚动轴承的传动效率，3=0.99 4 -卷筒钢丝绳缠绕效率，4= 0.98 3.2 绳速的确定= 3.3电机的选择最大功率：P=FV=500000.14=
6、7KW电机轴上的功率：P=P/=7/0.843=8.3根据以上计算，选取电机的参数如下：型号：Y160L-6额定功率：11KW满载转速：730r/min 4 总传动比的计算及传动比的分配4.1总传动比的计算：由上面的选型及计算可知：电机的转速 =730 r/min卷筒转速 =6.3 r/min可得总传动比为:=/ =730/ 6.3=115.84.2 传动比的分配按三级传动，因此应进行传动比分配，分配的原则为：1）使各级传动的承载能力大致相等，即齿面接触强度大致相等；2）使减速机构获得最小的外形尺寸和重量；3）使各级传动的大齿轮浸油深度大致相等。由参考文献4表（13-5-5）及结合卷筒直径取=
7、6.375则=3.6, =5, =6.375 5 两级内齿圈的传动设计5.1 Z1与Z2的传动设计内齿圈的材料为20CrmnT,小齿轮采用20Cr，表面淬火加低温回火，硬度为HBS 10501100试验齿轮齿面接触疲劳极限齿轮的加工为插齿，精度为7级。5.1.1 确定主要参数及齿轮接触强度校核由于属于低速传动，采用齿形角an=200，直齿轮传动，精度为6级，为提高承载能力，两级均采用直齿轮传动。1 初步计算：T1=9.55106p/n=9.551068.3/730=108582N.mmF1=10900.7=763 F2=10800.7=756小齿轮初取齿数为20，则由参考文献1公式12.21F
8、=2.76图12.22取Ys=1.53模数m由强度计算或结构设计确定 则取m=2.5=2.520=50 d2=503.6=180 =3.620=72初步取齿宽为b=d1=0.450=202 校核计算圆周速度：V=d1n1/601000=50730/601000=1.91m/s精度等级：由表12.6取6级精度使用系数K：由 表12.9 K1.25动载系数K：由图12.9K1.05齿间载荷分配系数KH： 由表12.10先求由表12.10得KHKF1.2齿向载荷分布系数，由表12.11其中A1.05 B0.16所以KF1.14动载系数KKKKKHKF1.251.051.21.141.8弹性系数由表1
9、2.12ZE189.81/2节点区域系数ZH：由图12.16ZH2.5接触最小安全系数SHmin由表12.14SHmin1.05总作用时间N6060730853005.2510许用接触应力： 15001.051.05150014801.121.0515785.1.2齿轮弯曲强度校核重合度Y=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.68=0.696齿间载荷分配系数KF: 由表12.10 KF =1/0.696=1.437齿间载荷分配系数KF:b/h=20/(2.52.25)=3.56 由图12.14KF=1.1载荷系数K=KAKVKF=1.251.051.4371.1=2齿形系数由表12.
10、21 YF1 = 2.8 YF2=2.25应力修正系数YS: 由图12.22 YS1 =1.53 YS2=1.76弯曲疲劳极限Flin: Flin1 = 1070 Flin2=1050弯曲最小安全系数SFmin: 由表12.14 SFmin =1.25应力循环次数：N = 5.2510 NN3.61.7510弯曲寿命系数: YN 由图12.24 YN1= 0.92 YN2 =0.94尺寸系数 由图12.25 YX=1.0 许用弯曲应力F：F1= YX YN1Flin1/SFmin=10700.921/1.25=787.52 F2= YX YN2Flin2/ SFmin=10500.941/1.
11、25=789.6验算：F1=2KT1 YF1 YS1Y/bd1m=221085822.81.530.696/(20502.5)=513.5mpaF1 F2=F1 YS2YF2/YF1 YS1=474.66mpaF2传动无严重过载，故不作静强度校核。5.2 Z3与Z4的传动设计5.2.1齿轮参数确定及接触疲劳强度校核 1 初步计算：T1=9.55106p/n=9.551067.88/202.78=372033N.mmF1=10900.7=763 F2=10800.7=756小齿轮初取齿数为20，则由参考文献1公式12.21F=2.76图12.22取Ys=1.53模数m由强度计算或结构设计确定 则
12、取m=3.25D3=mz3=3.2520=65 d4=655=325 z4=iz1=520=100初步取齿宽为b=d3=0.464=262 校核计算圆周速度：V=d3n3/601000=65202.78/601000=0.689m/s精度等级：由表12.6取6级精度使用系数：由 表12.91.25动载系数：由图12.91.03齿间载荷分配系数： 由表12.10先求2T3d310858265114471.251144726550.31001.883.2（1/201/100）1.77由表12.10 得 KHKF1.2齿向载荷分布系数，由表12.11KFAB6.7（bd1）c10-3b其中A1.05
13、 B0.16所以KF1.14动载系数KKKAKVKHKF1.251.031.01.141.47弹性系数由表12.12ZE189.81/2节点区域系数ZH：由图12.16ZH2.5接触最小安全系数SHmin由表.SHmin1.05总作用时间：N36060202.78853001.45108N4N352.9107ZNL3= 1.26 ZNL4=1.42许用接触应力： 33315001.261.051785.74414801.421.052001.5ZZZKT1（）（bd）1410.5535.2.2齿轮弯曲强度校核重合度Y=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.77=0.67齿间载荷分配系数KF: 由表12.10 KF =1/0.67=1.49齿间载荷分配系数KF:b/h=26/(2.52.25)=5.625 由图12.14KF=1.12载荷系数K=KAKVKF=1.251
