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卷扬机的设计与计算

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1

2 原始技术数据

绳牵引力W/KN 绳牵引力速度v/(m/s) 卷筒直径D/mm

1.6 1.3 420

第一部分 传动装置总体设计

1.1 传动方案

1.1.1组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。

1.1.2特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，

要求轴有较大的刚度。

1.1.3确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。

其传动方案如下：η2η3η5η4η1IIIIIIIVPdPw

2．方案论证 传动装置卷扬机原动机w联轴器重物 2 本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。

带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。

齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是展开式两级直齿轮传动。

总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

第二部分 电动机的选择及传动比分配

2.1电动机的选择

2.1.1传动装置的总效率

5423421

按表2-5查得各部分效率为：联轴器传动效率为99.01，滚动轴承效率（一对）99.02，闭式齿轮传动效率为97.03，联轴器效率为99.04，传动滚筒效率为96.05，代入得

=8504.096.099.097.099.099.024

2.1.2工作机所需的输入功率

wdPP，其中1000)(FVkwPW

所以10008504.03.1106.13dP2.45kw

使电动机的额定功率Ped ＝（1～1.3）Pd ，由查表得电动机的额定功率P ＝

33KW 。

2.1.3确定电动机转速

计算滚筒工作转速ninrDnw/14.594203.11000603.1100060：

由推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围：9~25，则总传动比的范围为，25~9'i,故电机的可选转速为： 3 min/1479~53214.59)25~9(''rninwd

2.1.4确定电动机型号

根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1000r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S - 6 ，满载转速 960r/min 。

其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。

2.2 计算总传动比及分配各级的传动比

2.2.1总传动比：ia =960/59.14=16.23

2.2.2分配各级传动比

根据指导书，减速器的传动比i为

i=90.15371.4701iia

取两级援助齿轮减速器高速级的传动比

718.490.154.14.112ii

则低速级的传动比为

376.371.490.151223iii

2.3运动参数及动力参数计算

2.3.1 电动机轴 KWPPd45.20

min/9700rnnm

mNmNT••67.5997006.695500

2.3.2 Ⅰ轴（高速轴）

KWPP81.596.006.6101 4 mNnPTrinn•78.17132381.595509550min/32339701110101

2.3.3 Ⅱ轴（中间轴）

mNnPTrinnKWPP•9.774.6858.595509550min/4.68718.432358.597.099.081.522212123212

2.3.4 Ⅲ轴（低速轴）

mnPTrinnKWPP•20.254908.2036.595509550min/08.20376.348.6836.597.099.058.533323233223

2.3.5 Ⅳ轴（滚筒轴）

mNnPTrnnKWPP•9.249608.2025.595509550min/08.2025.599.099.036.5444343234

各轴运动和动力参数如下表

轴名 功率 p/kw 转矩 T/N.M, 转速

n/(r/min) 传动比

i 效率

 输入 输出 输入 输出

电动机轴

1 轴

2 轴

3 轴

滚筒轴

5.81

5.58

5.36

5.25 6.06

5.75

5.52

5.30

5.20

171.78

779

2549.2

2496.9 23.4

171.6561

777.15

2523.708

2471.931 970

323

68.4

20.08

20.08

3

4.718

3.376

1

0.96

0.96

0.96

0.98

三、V带设计

3.1 确定皮带轮 5 3.1.1 确定计算功率caP。由表8-7查得工作情况系数2..1AK;故KWPKPAca27.706.62.1

3.1.2选取v带带型。根据caP、1n由图8-11选用A型。确定带轮的基本直径1dd并验算带速v。

3.1.3初选小带轮的基准直径1dd。由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径mmdd1801；验算带速v；按式8-13验算带的速度smndvd/14.910006097018014.310006011；因为5m/s

3.2确定v带的中心距和基准长度dL

根据式8-20 ddaddaaaa2102127.0

14405040a 取mma7000，初定中心距mma7000。由式8-22计算带所需的基准长度mmaddddaLdddd78.25467004180540540180214.370024)(22202122100由表8-2选带的基准长度2500mm。

按式8-23计算实际中心距a。

mmLLaadd720225002546700200；由式8-24

mmmmaLad795)250003.0720(03.0max

mmmmaLad683)2500015.0720(015.0min得中心距的变化范围为683-795mm。

3.3 验算小带轮上的包角

000001201908.1385003.571805401803.57180adddd。

3.4 计算带的根数z 6 计算单个v带的额定功率rP。由min/970n18011rmmdd和，查表8-4a得KWP30.20。

根据KWPAirn12.0b483min,/97001得型带，查表和

查表8-5得89.0K，表8-2得09.1LK，于是

KWKKPPPLr35.209.189.012.030.2)(0••

计算v带的根数z

09.335.227.7rcaPPz，圆整为4。

3.5 计算单根v带初拉力的最小值min0F

由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1Kg/m,所以

NqvzvKPKFca3.25914.91.014.9489.027.789.05.27005.270022min0 应使带的初拉力min00)(FF

3.6计算压轴力pF

压轴力的最小值为NFzFp194128.138sin3.259422sin)(2)(1min0min

第四部分 齿轮的设计

4.1高速级齿轮传动的设计计算

4.1.1选择齿轮材料及精度等级

由于速度不高，故选取7级精度的齿轮，小齿轮的材料为40Cr（调质），硬度为250HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选取高速级中的小齿轮齿数为23，则大齿轮的齿数为33.10871.423，圆整为108。

4.1.2按齿面接触强度设计

由（10-9a）： 7 3211132.2•HEdtZuuKTd

4.1.2.1试选载荷系数3.1tK

4.1.2.2计算小齿轮转矩

mNnPT•55115110718.132381.5105.95105.95

4.1.2.3由表10-7选取齿宽系数1d

4.1.2.4由表10-6查的材料的弹性影响系数218.189MPaZE

4.1.2.5 由图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限MPaHLim6001；大齿轮的接触疲劳强度极限MPaHLim5502

4.1.2.6 由10-13计算应力循环次数

81110216.9)1030082(13236060hjLnN；88210047.2376.310912.6N

4.1.2.7由图10-19取接触疲劳寿命系数90.01HNK；95.02HNK。

4.1.2.8计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得MPaSKMPaSKHNHHNH5.52255095.05406009.02lim221lim11

4.1.3计算

试算小齿轮分度圆直径1td，代入H中的较小的值

mmZuuTKdHEdtt64.765.5228.189718.4718.51107184.13.132.2132.23253211••

4.1.3.1计算圆周速度v

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机械设计课程设计-设计一用于卷扬机卷筒的传动装置

机械设计课程设计-设计一用于卷扬机卷筒的传动装置

设计计算说明书

学院： 机 械 系

专业：

学号：

姓名：

目 录

一、 设计任务书····································3

二、 前言··········································4

三、 电动机的选择与传动计算························4

四、 传动零件的设计计算····························7

五、 轴的设计计算和校核···························13

六、 轴承的选择和校核 ····························24

七、 键联接的选择和校核···························26

八、 联轴器的选择和校核···························28

九、 箱体的设计···································28

十、 润滑和密封的选择·····························30

十一、 传动装置的附件和说明······················31

十二、 设计小结··································33

十三、 参考资料··································34

一、设计任务书

设计一用于卷扬机卷筒的传动装置。

原始条件和数据：

卷扬机提升的最大重量为Q=10000N，提升的线速度为v=0.5m/s，卷筒的直径D=250mm,钢丝绳直径D=11mm，卷筒长度L=400mm。卷扬机单班制室内工作，经常正反转、起动和制动，使用期限10年，大修期3年。该机动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批生产，提升速度容许误差为%5。

卷扬机机构计算以及天车和大车运行机构计算书

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50t门机机构部分计算书

、50t门机起吊小车计算

1 •主要技术参数（计算条件）

2 •起升机构的设计计算

50t门式起重机主梁上布置一台起吊小车，可沿主梁全行程移动。起吊小车有一台卷扬

机和一组滑轮组。

起吊小车起升载荷：Q0= 500kN

小车自重：G=6t

起升速度：Vq=3.9m/min

滑轮组倍率：m=6

2.1钢丝绳计算

选用国产名优钢丝绳：按起重机设计手册执行 型号：6X 37类纤维芯钢丝绳

钢丝绳直径：21.5mm；

最小破断拉力：（T bmin=296kN （1700N/mm2）

钢丝绳重量： 1.63kg/m

钢丝绳安全系数 n = c bmin /S =296宁43.86=6.7

（按照参考文献［1］，工作级别M4查得安全系数不小于4） 1） 小车额定起吊质量:

2） 最大横坡度

3） 起升高度：

4） 起升速度：

5） 走行速度：

8）起升机构工作级别: 50t

10%o

12 m

0-3.9m/min (重载) M4 0-7.8m/min (空载)

钢丝绳最大静拉力S

S二 Q 2m z

公式见参考文献［3］P94 2-2-1

Q—起升载荷，

Q= Q0 = 500 kN

nz —滑轮组效率；滑轮组倍率:

滑轮组效率z:

1-叩 1 -0.986

z 0 - -

0.95

m(1 - °) 6 (1—0.98)

Q _ 500 =43.86kN

2m • z 2 6 0.95 m=6 , 2.2起升卷扬机计算及选型 2.2.1卷筒设计计算

a） 卷同参数：

钢丝绳直径：d =21.5mm 卷筒底径：Do=7OOmm 卷筒有效长度：Lo=85Omm 绳槽距： p=23mm 卷绕圈数：n=1

b） 容绳量L计算：

L = =h • m+ 3 n Do 式中：Do—第一层绳圈直径 Do = 0.7（m）

L = Li+ L2 =h • m + 3 n Do

=12X6+ 3n X o.7=72+ 6.6 =78.6（m）

卷扬机设计计算说明书

卷扬机设计计算说明书

哈尔滨工业大学

（卷扬机动力总成设计计算说明书）

院 系

专业年级

设 计 者

学 号

指导教师

成 绩

2013年1月 5日

设计题目：设计卷扬机动力总成：见附录

设计条件：

1.载重=1600N；2.钢丝绳速=1.5m/s；

3.卷筒直径=300mm；4.钢丝直径=3.5mm

设计工作量：

绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；

编写设计计算说明书一份。

1.前期计算

1.1输出功率：PW=F×V=1600×1.2÷1000=1.92 KW

1.2求输入功率：

经过查表得到各部件的传动效率：

联轴器 ： 0.99

带轮 ： 0.96

链轮 ： 0.97

球轴承 ： 0.99

滚子轴承： 0.99

卷筒 ： 0.97

这样可以算出总效率是η=0.994×0.992×0.97×0.96×0.97=0.850

所以 P（输入）=PW/η=2.26 KW P需要 = KAP（输入）=2.94 KW

1.3选电机

经过查机械设计手册，选取合适的电机，选取的电机是型号为Y132S-6

卷扬机、地锚

卷扬机、地锚

卷扬机

概述

卷扬机有手动卷扬机和电动卷扬机之分。手动卷扬机在结构吊装中已很少使用。电动卷扬机按其速度可分为快速、中速、慢速等。快速卷扬机又分单筒和双筒，其钢丝绳牵引速度为25~50m/min，单头牵引力为4.0~80kN，如配以井架、龙门架、滑车等可作垂直和水平运输等用。慢速卷扬机多为单筒式，钢丝绳牵引速度为6.5~22m/min，单头牵引力为5~100kN，如配以拔杆、人字架、滑车组等可作大型构件安装等用。

电动卷扬机的技术参数

快速卷扬机技术参数见表14-23及表14-24。

中速卷扬机技术参数见表14-25。

慢速卷扬机技术参数见表14-26。

单筒快速卷扬机技术参数 表14-23

项目 型号

JK0.5

(JJK-0.5) JK1

(JJK-1) JK2

(JJK-2) JK3

(JJK-3) JK5

(JJK-5) JK8

(JJK-8) JD0.4

(JD-0.4) JD1

(JD-1)

额定静拉力(kN) 5 10 20 30 50 80 4 10

卷筒 直径(mm) 150 245 250 330 320 520 200

220

宽度(mm) 465 465 630 560 800 800 299 310

容绳量(m) 130 150 150 200 250 250 400 400

钢丝绳直径(mm) 7.7 9.3 13~14 17 20 28 7.7 12.5

绳速(m/min) 35 40 34 31 40 37 25 44

电动机 型号 Y112M-4 Y132M1-4 Y160L-4 Y225S-8 JZR2-62-10 JR92-8 JBJ-4.2 JBJ-11.4

功率(kW) 4 7.5 15 18.5 45 55 4.2 11.4

转速(r/min) 1440 1440 1440 750 580 720 1455 1460

外形尺寸 长(mm) 1000 910 1190 1250 1710 3190 1100