20噸單滾筒絞車設(shè)計
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20噸單滾筒絞車設(shè)計
目 錄
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 緒論……………………………………………………………………………1
1.1絞車的簡介………………………………………………………………………2
1.2擬定絞車系統(tǒng)圖……………………………………………………………3
第2章卷揚機構(gòu)的方案設(shè)計 ………………………………………………………5
2.1 常見卷揚機構(gòu)方案及分析 ………………………………………………5
2.1.1 卷揚機構(gòu)方案比較 ………………………………………5
2.1.2卷筒軸及件速器輸出軸連接方式設(shè)計的基本原則……………………6
2.1.3液壓卷揚機構(gòu)的分類……………………………………………………7
2.1.4液壓式行星齒輪傳動卷揚機構(gòu)布置方案………………………………8
2.2本設(shè)計所采用的方案…………………………………………………………10
2.3卷揚機構(gòu)方案設(shè)計注意事宜…………………………………………………10
第3章卷揚機構(gòu)組成及工作過程分析……………………………………………12
3.1卷揚機構(gòu)的組成…………………………………………………………………12
3.2卷揚機構(gòu)工作過程分析…………………………………………………………12
3.2.1卷揚機構(gòu)的工作周期……………………………………………………12
3.2.2載荷升降過程的動力分析………………………………………………12
第4章卷揚機卷筒的設(shè)計和鋼絲繩的選用……………………………………15
4.1卷揚機卷筒的設(shè)計……………………………………………………………15
4.1.1卷揚機卷筒組的分類和特點……………………………………………15
4.1.2卷筒設(shè)計計算……………………………………………………………15
4.2鋼絲繩的選擇…………………………………………………………………19
第5章液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇…………………………………………………20
5.1液壓馬達(dá)的選用與驗算………………………………………………………20
5.1.1液壓馬達(dá)的分類及特點…………………………………………………20
5.1.2液壓馬達(dá)的選用…………………………………………………………20
5.1.3馬達(dá)的驗算………………………………………………………………20
5.2平衡閥的計算與選用…………………………………………………………23
5.2.1平衡閥的功能簡介………………………………………………………23
5.2.2平衡閥的選用……………………………………………………………23
第6章制動器的設(shè)計與選用………………………………………………………25
6.1制動器的作用、特點及動作方式………………………………………………25
6.2制動器的設(shè)計計算……………………………………………………………26
6.2.1制動轉(zhuǎn)矩的計算…………………………………………………………26
6.2.2制動盤的設(shè)計選用………………………………………………………26
6.2.3制動盤有效摩擦直徑計算………………………………………………26
6.2.4制動器散熱的驗算………………………………………………………27
6.2.5全盤式制動器設(shè)計計算…………………………………………………30
第7章離合器的設(shè)計與選用………………………………………………………31
7.1離合器的功用、特點與分類…………………………………………………31
7.2圓盤離合器主要性能參數(shù)的計算……………………………………………32
7.2.1離合器的計算轉(zhuǎn)矩………………………………………………………32
7.2.2圓盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系……………………………………………32
7.2.3摩擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩………………………………………………33
7.2.4圓盤摩擦離合器壓力的計算……………………………………………34
第8章軸的設(shè)計………………………………………………………………………36
8.1軸的材料………………………………………………………………………36
8.2軸的工作能力的計算…………………………………………………………36
8.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………39
8.3.1擬定軸上零件的裝配方案………………………………………………39
8.3.2根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度…………………………40
8.3.3軸上零件的周向定位……………………………………………………40
結(jié)論………………………………………………………………………………………33
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………36
致謝………………………………………………………………………………………38
附錄………………………………………………………………………………………40
第一章 緒 論
1.1絞車的簡介
在起重機械中，用以提升或下降貨物的機構(gòu)稱為起升機構(gòu)，一般采用卷揚式，而這樣的機器叫做卷揚機又叫絞車。
卷揚機的卷揚機構(gòu)一般由驅(qū)動裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護裝置等組成。驅(qū)動裝置包括電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具掛梁等多種形式。安全保護裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護開關(guān)等，根據(jù)實際需要配用。
卷揚機的驅(qū)動方式有三種，分別為內(nèi)燃機驅(qū)動、電動機驅(qū)動和液壓驅(qū)動。
內(nèi)燃機驅(qū)動的起升機構(gòu)，其動力由內(nèi)燃機經(jīng)機械傳動裝置集中傳給包括起升機構(gòu)在內(nèi)的各個工作機構(gòu)，這種驅(qū)動方式的優(yōu)點是具有自身獨立的能源，機動靈活，適用于流動作業(yè)。為保證各機構(gòu)的獨立運動，整機的傳動系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動，需依靠傳動環(huán)節(jié)的離合實現(xiàn)起動和換向，這種驅(qū)動方式調(diào)速困難，操縱麻煩，屬于淘汰類型。目前只有少數(shù)地方應(yīng)用。
電動機驅(qū)動是卷揚機的主要驅(qū)動方式。直流電動機的機械特性適合起升機構(gòu)的工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的卷揚機中，常采用內(nèi)燃機和直流發(fā)電機實現(xiàn)直流傳動。交流電動機驅(qū)動能直接從電網(wǎng)取得電能，操縱簡單，維護容易，機組重量輕，工作可靠，在電動卷揚機中應(yīng)用廣泛。
液壓驅(qū)動的卷揚機，由原動機帶動液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機構(gòu)動作，通過控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是傳動比大，可以實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過載保護性能好。缺點是液壓傳動元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動在建筑卷揚機中獲得日益廣泛的應(yīng)用。
1.2擬定絞車系統(tǒng)圖
系統(tǒng)的工作原理及其特點簡要說明如下：（見圖1.1）
液壓馬達(dá)9的排量切換由二位四通電磁換向閥5實現(xiàn)，控制壓力由液壓馬達(dá)9自身提供，為了防止下放時因超越負(fù)載作用而失速，在馬達(dá)回油路上設(shè)置了外控式平衡
閥4。另外，為了提高系統(tǒng)工作可靠性，以防污染和過熱造成的故障，在回油路上設(shè)置了回油過濾器7及冷卻器8。三位四通電磁換向閥9的中位機能為K型，所以，絞車停止待命時，液壓泵可以中位低壓卸荷，有利于節(jié)能。
表1.2絞車液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序
工 況 電磁鐵
1YA 2YA 3YA
滿載卷揚上升 - + -
空包下放 + - -
停止 - - +
由表1.2可知：當(dāng)電磁鐵2YA通電時，三位四通電磁換向閥5切換至右位，液壓油經(jīng)過單向閥進(jìn)入液壓馬達(dá)2，驅(qū)動滾筒卷揚方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁鐵1YA通電時，負(fù)載由平衡閥支撐的同時快速下放，當(dāng)需要制動時，電磁鐵3YA通電，制動器制動
參考文獻(xiàn)
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致 謝
三個月緊張而充實的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，在這次設(shè)計中我收獲頗多。畢業(yè)設(shè)計對于我們每一個大學(xué)生來說都是非常重要。它不僅是對我們大學(xué)四年學(xué)過的各科知識的綜合運用，而且是把我們所學(xué)的知識應(yīng)用于實踐的一次檢驗。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我重溫了一遍大學(xué)的課程如機械制圖、理論力學(xué)、機械設(shè)計、液壓傳動與氣壓傳動等專業(yè)知識，還涉及了一些以前從未深入了解的知識，使我開闊了眼界，并增長了知識，對自己的所學(xué)進(jìn)一步鞏固，為畢業(yè)后走向社會工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。
在單滾筒絞車設(shè)計過程中，除了應(yīng)用到以前學(xué)過的專業(yè)知識，我還查閱了大量的相關(guān)資料，使我對這一領(lǐng)域有了一定的了解和認(rèn)識并掌握了查找資料這項基本技能。在設(shè)計過程中，第一次將自己所學(xué)的理論知識真正運用到實際中，使理論知識在實踐中得到檢驗。使我學(xué)會面對設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題，如何去分析、并最終解決問題。而且培養(yǎng)了我精益求精、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真對待問題的工作精神，并且鍛煉了我的創(chuàng)造能力和獨立解決問題的能力。
此次畢業(yè)設(shè)計能如此順利的完成，完全得力于指導(dǎo)老師胡天明老師的充分指導(dǎo)，提出了許多寶貴的建議，改正了許多錯誤，使設(shè)計更加合理、完善。同時各位同學(xué)也給予了很多建議和幫助，在此對老師和同學(xué)們表示深切而誠摯的謝意！
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 理工類 題 目 : 20噸單滾筒絞車設(shè)計 學(xué) 院 ： 機械工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 ： 20 年 11 月 3 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢 題研究的意義 絞車作為提升設(shè)備，用于礦井提升、鑿井提升及懸吊（升降）鑿井設(shè)備設(shè)施，即沿井筒提升礦石、廢矸石、升降人員，下放物料、工具和設(shè)備等；二是作為運搬設(shè)備，用于井下調(diào)度運輸?shù)V石、車輛，采場耙礦、撤除立柱等，而且起動和停止頻繁。 研究絞車的意義對我國的煤礦產(chǎn)業(yè)和船舶碼頭繁榮有著深遠(yuǎn)的意義。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國調(diào)度絞車的生產(chǎn)經(jīng)歷了仿制和自行設(shè)計兩個階段。 在石油鉆井領(lǐng)域，絞車是鉆機核心部件，直接決定著鉆機鉆進(jìn)能力。有些國家把絞車稱作鉆機。鉆井絞 車一般由動力、變速機構(gòu)、滾筒、離合器、剎車等部件組成。絞車在鉆井過程中具有起下鉆具、下套管、控制鉆進(jìn)過程鉆壓和整體起立井架等功用，它工作特點是操作使用頻繁，變速范圍寬、載荷變化大。絞車有多種多樣用途，這就要求絞車的結(jié)構(gòu)和種類有所不同 。 平和發(fā)展趨勢 向交流變頻電驅(qū)動（ 車的石油鉆機是當(dāng)今發(fā)展方向。與普通電驅(qū)動絞車、 驅(qū)動絞車及其它機械傳動絞車相比， 頻電驅(qū)動（ 油絞車具有鉆井性能好、啟動平穩(wěn)、過載性 能強、恒功率調(diào)速范圍大、功率利用率高、電動機無電刷火花隱患等獨特優(yōu)勢，可簡化絞車結(jié)構(gòu) (兩檔、 3 軸或兩軸和單軸、高低速離合器換檔、取消輔助剎車、采用盤式剎車 )、指標(biāo)先進(jìn)、適應(yīng)性強、經(jīng)濟性好、可靠性高等優(yōu)點，已經(jīng)成為當(dāng)今四大新技術(shù)之一，成為新一代石油鉆機關(guān)鍵設(shè)備 。 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施 題的基本內(nèi)容 設(shè)計一臺在港口等 陸域使用的 20 噸單滾筒快速收繩電動絞車，用于完成負(fù)載的拖拽或提升。要求第一層牽引速度為（ 1~6） m/繩量 800m，收繩時能夠自動排繩，繩索長度要有指示，制動可靠，極限位置緊急停車以防止過卷、倒卷的發(fā)生。 設(shè)計任務(wù)包括絞車總體設(shè)計；傳動設(shè)計；排繩機構(gòu)設(shè)計；制動設(shè)計；控制系統(tǒng)設(shè)計。 能遇到的困難 （ 1）怎么樣實現(xiàn)快速升降，以提高工程速度。 （ 2）怎么樣實現(xiàn)絞車精確的定位到絞車停留的準(zhǔn)確位置。 （ 3）如何更大的提高絞車的使用性能及提高絞車的使用壽命。 決方法和措施 認(rèn)真分析采用快速電機實 現(xiàn)快速升降，使用高精度的零件，并伴有反饋裝置。光電式檢測計數(shù)技術(shù)的應(yīng)用可以保證它 的靈敏度越高，反應(yīng)速度就越快，可感應(yīng)的最小尺寸就越小 。 徑）和可行性分析 研究手段 對單滾筒絞車進(jìn)行細(xì)致分析 ， 到圖書館查閱相關(guān)工具書和手冊，到工廠生產(chǎn)車間觀察實體利用 計合理的便于操作的外型結(jié)構(gòu)，自動控制檢測系統(tǒng)由 件來仿真模擬。 行性 技術(shù)方面：絞車的快速電機可以滿足用戶的需求，反饋裝置可以保證絞車的精確定位，運用高精度零件保持傳動穩(wěn)定，使用壽命高。 經(jīng)濟 性：適應(yīng)性廣、操作簡單、調(diào)整維護方便，能滿足生產(chǎn)需要廣泛用于港口碼頭。 操作方面：采用 序控制，性能可靠，操作簡單。系統(tǒng)按鈕簡單少，便于操作美觀。 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 指導(dǎo)教師意見 （對課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計結(jié)果的預(yù)測） 開題報告結(jié)合設(shè)計任務(wù)要求，通過參閱相關(guān)文獻(xiàn)和技術(shù)資料，對該課題的研究意義、現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了較好的闡述，分析了課題的可行性和難點，初步提出了解決問題的方法和下一步將開展的工作， 從開題報告分析可以看出，該同學(xué)對整個課題的前期準(zhǔn)備及分析完整，但略顯粗 糙，設(shè)計思想和實現(xiàn)技術(shù)線路基本可行。 課題難度適中、工作量飽滿，預(yù)計通過努力，可完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。 符合開題報告要求，可進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的后續(xù)工作。 指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日 系審查意見： 系主任 (簽名 )： 年 月 日