車(chē)載打樁起重機(jī)減速器及卷筒設(shè)計(jì)

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- I -車(chē)載打樁起重機(jī)減速器及卷筒設(shè)計(jì)摘 要這篇論文設(shè)計(jì)的是打樁機(jī)起重裝置。它集機(jī)械設(shè)計(jì)最新理念、鑄造工藝最新技術(shù)及 CAD、CAM 于一身，是將最新設(shè)計(jì)技術(shù)、CAD、CAM 應(yīng)用于實(shí)際的一個(gè)實(shí)例。文中涉及了蝸桿減速器和卷筒裝置的設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核，以及后期三維建模的相關(guān)內(nèi)容。將蝸桿減速器應(yīng)用于起重裝置不僅提高了工作的可靠性，也大大提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。蝸桿減速器以其傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲，結(jié)構(gòu)緊湊，可以自鎖等優(yōu)點(diǎn)在起重裝置及傳動(dòng)裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。在該系統(tǒng)中，選用的是單級(jí)蝸桿減速器。單級(jí)蝸桿減速器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)豐富，且可以自鎖，與其配套的附件容易買(mǎi)到。卷筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞決定著整個(gè)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。該起重裝置采用了最新的結(jié)構(gòu)，并在鑄造上采用了最新的工藝來(lái)提高卷筒的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。該系統(tǒng)能安全可靠地控制鋼絲繩的牽引長(zhǎng)度、速度，并能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)中的自鎖。論文中主要包括了減速器設(shè)計(jì)及計(jì)算和卷筒設(shè)計(jì)部分，并結(jié)合圖表作了充分的講解。關(guān)鍵詞 打樁機(jī)；起重裝置；減速器；卷筒- II -Design of car reducer and drum crane pilingAbstractIt is about the draw equipment of drill-machine in this paper. It concentrates the latest mechanical design concepts, casting techniques and the latest technology of CAD/CAM. The thesis is an example of the application of theory. It concludes the design，calculation and checking out of the worm gears speed reducer and the reel system, as well as the next three-dimensional simulation. Worm gears speed reducer will not only enhance the work for the reliability, but also greatly enhance the efficiency and cost-effectiveness. The worm gears speed reducer is widely application in drive system and transmission system because of its smoothness, the non-noise, the structure tightly packed and the ability of auto-lock. In addition, the reel system is very important in the draw system, so goodness or badness of the design of it directly have impact on the performance of the whole system. This draw equipment applies the latest structure, and the latest advances in technology to improve reel’s intensity, hardness and abrasion resistance.In this system, the choice is the single-grade worm gears speed reducer. Single-grade worm gears speed reducer has a simple structure, easy to design, foundation design and experience, and has the ability of auto-lock, and it’s supporting accessories are easy to buy. The system can safely and stably control the length, speed, and to achieve operational auto-locks. The whole paper concludes the design and calculation of the speed reducer and the reel part, and three-dimensional simulation narrative, combining with graphics and forms.Keywords Drill Machine; Draw Equipment; Speed Reducer;Reel- III -目 錄摘要 .IAbstractII第 1 章 緒論 11.1 課題背景 .11.2 本課題的研究?jī)?nèi)容與意義 .1第 2 章 起重機(jī)的總體設(shè)計(jì) 32.1 起重裝置設(shè)計(jì)參數(shù)的初步確定 .32.1.1 鋼絲繩直徑的選擇 .32.1.2 卷筒直徑的確定 .32.1.3 卷筒輸出轉(zhuǎn)速、扭矩的確定 .32.2 起重裝置的總體設(shè)計(jì) .32.2.1 分析和確定傳動(dòng)方案 .32.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 .42.3 本章小結(jié) .6第 3 章 減速器傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 73.1 渦輪蝸桿的初步設(shè)計(jì) .73.1.1 選擇蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型 .73.1.2 選擇材料 .73.1.3 按吃面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算 .73.1.4 渦輪蝸桿的主要參數(shù)和幾何尺寸 .83.1.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .93.1.6 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 103.2 初估軸徑 103.3 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 113.4 蝸桿軸的校核 113.5 蝸桿軸軸承校核 123.6 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 133.7 蝸桿軸的校核 133.7.1 計(jì)算蝸輪受力 133.7.2 計(jì)算軸承支反力 133.7.3 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 143.8 渦輪軸軸承的校核 143.9 本章小結(jié) 15第 4 章 卷筒總成的傳動(dòng)零件 .16- IV -4.1 卷筒裝置的組成 164.2 卷筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 164.2.1 材料的選擇 164.2.2 強(qiáng)度計(jì)算 164.2.3 卷筒結(jié)構(gòu)尺寸的確定 174.3 卷筒的計(jì)算 174.3.1 強(qiáng)度計(jì)算 174.3.2 穩(wěn)定性計(jì)算 174.3.3 鋼絲繩在卷筒上的固定及其計(jì)算 174.3.4 卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 184.3.5 軸的校核 184.4.起重裝置的合理使用及潤(rùn)滑 194.5 起重裝置主要技術(shù)指標(biāo) 204.6 本章小結(jié) 20第 5 章 箱體及附件的設(shè)計(jì) .225.1 箱體概述 225.1.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 225.1.2 散熱及潤(rùn)滑系統(tǒng)計(jì)算 235.1.3 箱體的設(shè)計(jì) 245.2 箱體附件的設(shè)計(jì) 265.3 本章小結(jié) 28結(jié) 論 29致 謝 .30參考文獻(xiàn) 31附 錄 A .32附 錄 B .35- 1 -第 1 章 緒論1.1 課題背景這是一套車(chē)用鉆機(jī)起重裝置，即卷?yè)P(yáng)機(jī)裝置。 ，用于牽引車(chē)用鉆機(jī)進(jìn)行鉆土工作，適用于各種環(huán)境條件下作業(yè)，機(jī)動(dòng)性能好。目前，國(guó)內(nèi)外在發(fā)展起重裝置技術(shù)，特別是在發(fā)展卷?yè)P(yáng)機(jī)裝置技術(shù)方面，在其減速器部分，最流行的是行星輪減速器和蝸桿減速器。兩者的特點(diǎn)分別是：行星輪減速器承載能力大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕等特點(diǎn)，所以，可以將減速器放在卷筒內(nèi)部，但行星輪減速器結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，難于設(shè)計(jì)和加工；蝸桿減速器傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲，結(jié)構(gòu)緊湊，可以自鎖。但是蝸桿減速器傳動(dòng)效率低 。[12]、隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械牽引裝置的技術(shù)性能及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提出了越來(lái)越高的要求，在這種形式下，具有工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn)的傳動(dòng)裝置獲得了廣泛的應(yīng)用。1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容與意義原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)是卷筒，中間是減速機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器，把扭矩傳輸?shù)骄硗采希硗采暇砝@鋼絲繩，鋼絲繩再通過(guò)滑輪帶動(dòng)鉆頭作業(yè)，并在電動(dòng)機(jī)與減速器之間設(shè)計(jì)制動(dòng)器來(lái)進(jìn)行制動(dòng)。在鉆頭上下工作過(guò)程中，當(dāng)鉆機(jī)要求在某一位置停下時(shí)，可以通過(guò)制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一動(dòng)作，并把鉆頭鎖在此處不動(dòng)，達(dá)到制動(dòng)和自鎖的目的。卷筒在起升機(jī)構(gòu)或牽引機(jī)構(gòu)中用來(lái)卷繞鋼絲繩，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所需要的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。卷筒通常為圓柱型，特殊要求的卷筒也有制成圓椎形或曲線(xiàn)形的。本設(shè)計(jì)采用圓柱形。在此次設(shè)計(jì)中，采用蝸桿減速器的同時(shí)，對(duì)蝸桿減速器及卷筒部分作了以下幾點(diǎn)改進(jìn)：1．蝸桿減速器采用環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，環(huán)面蝸桿傳動(dòng)是多嚙合和雙接觸線(xiàn)接觸，潤(rùn)滑條件好，當(dāng)量曲率半徑大。因此，傳遞效率較高，承載能力大，容易實(shí)現(xiàn)磨削，故制作成淬火磨削的蝸桿。以此來(lái)保證傳動(dòng)的精度和提高傳動(dòng)的性能 [2]。2．卷筒有單層卷繞與多層卷繞之分。在起重高度較高時(shí)，為縮小卷筒尺寸，可采用表面帶導(dǎo)向螺旋槽形式或光面卷筒，進(jìn)行多層卷繞，但鋼絲磨損較快。目前，多層卷繞卷筒大多數(shù)制成帶有繩槽。由于本次設(shè)計(jì)的鋼絲繩卷繞量大，所以采用將第一層鋼絲繩卷繞入卷筒螺旋槽，第二層鋼絲繩以相同的旋轉(zhuǎn)方向卷繞入內(nèi)層繩形成的螺旋溝，鋼絲繩的接觸情況大為改善，并防止鋼絲繩互相摩擦，從而提高鋼絲繩的使用壽命。卷筒端部- 2 -設(shè)擋邊，以防鋼絲繩脫出筒外。其擋邊高度在卷筒繞滿(mǎn)鋼絲繩后還要剩余1～1.5 層鋼絲繩的余量 [2]。3．鋼絲繩的固定，以往是在卷筒的內(nèi)側(cè)用壓板固定，這樣就占用了內(nèi)側(cè)的空間，減少了鋼絲繩的卷繞長(zhǎng)度，并容易引起鋼絲繩的擠壓干涉和摩擦，降低使用壽命。此次設(shè)計(jì)為避開(kāi)以上缺點(diǎn)，將鋼絲繩引到卷筒外側(cè)，再以壓板固定。這樣一來(lái)，雖增加了卷筒外側(cè)的尺寸，可是鋼絲繩的卷繞長(zhǎng)度得到增加，并且減少鋼絲繩的擠壓和摩擦，提高其壽命。4．灰口鑄鐵是應(yīng)用最廣的金屬材料之一。對(duì)于要求較高的零件，灰口鐵表面應(yīng)光滑，上下層組織差異不大，且有一定的抗震性和較高的耐磨性。多年來(lái)，在實(shí)際生產(chǎn)中難以保證上下層的組織密度和硬度要求。此次設(shè)計(jì)，采用加入澆鑄添加劑的方法，解決這個(gè)問(wèn)題。此次設(shè)計(jì)中，卷筒是對(duì)強(qiáng)度要求較高的零件，采用此方法來(lái)提高其強(qiáng)度和硬度，跟以往設(shè)計(jì)相比，強(qiáng)度、硬度和耐磨性都有了一定的提高 [3]。- 3 -第 2 章 起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1 起重裝置設(shè)計(jì)參數(shù)的初步確定2.1.1 鋼絲繩直徑的選擇按 GB3811-83 計(jì)算方法考慮全面，計(jì)算較精確，即(2-1)maxCFd?根據(jù)文獻(xiàn)[6]中表 9.1-15，查得 C=0.085，鋼絲公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度MPa,d≥0.085 ,取 d=37 。1850b??16034?2.1.2 卷筒直徑的確定卷筒直徑根據(jù)鋼絲繩的直徑以及機(jī)構(gòu)工作級(jí)別而定。H1d (2-2) MIND式中： 為卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑） ，mm；MINDH1 為與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，d 為鋼絲繩直徑，mm。根據(jù)文獻(xiàn)[6]中表 9.1-21 得 H1=14。所以 mm，取143758MIN??D=590mm。2.1.3 卷筒輸出轉(zhuǎn)速、扭矩的確定由已給條件，起重裝置所受最大牽引力為 16 噸，最大牽引速度為 40米/分，牽引長(zhǎng)度為 60 米。所以最大輸出轉(zhuǎn)速 min/02.456.rdvn????最大輸出功率kW 1.6760wFp最大輸出扭矩N·m 39.5042.Tn???2.2 起重裝置的總體設(shè)計(jì) 2.2.1 分析和確定傳動(dòng)方案這是一套車(chē)用鉆機(jī)起重裝置，即卷?yè)P(yáng)機(jī)裝置。原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)是卷筒，中間是減速機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器，把扭矩傳輸?shù)骄硗采希硗采暇砝@鋼絲繩，鋼絲繩再通過(guò)滑輪帶動(dòng)鉆頭作業(yè)。在鉆機(jī)工作過(guò)程中，- 4 -要求制動(dòng)和自鎖。故在電動(dòng)機(jī)與減速器之間設(shè)計(jì)制動(dòng)器來(lái)進(jìn)行制動(dòng) [1]?？紤]到輸出功率比較大，故電動(dòng)機(jī)選用直流電動(dòng)機(jī)，中間通過(guò)減速器來(lái)降速。減速器主要有圓柱齒輪減速器、錐齒輪減速器、圓柱蝸桿減速器，主要用于冶金、礦山、運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、輕工、能源等行業(yè)，應(yīng)用廣泛。前兩者本身沒(méi)有自鎖功能，所以不予考慮；圓柱蝸桿減速器有自鎖功能，蝸桿傳動(dòng)用于交錯(cuò)軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。它的主要優(yōu)點(diǎn)是是：傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲，結(jié)構(gòu)緊湊，可以自鎖。缺點(diǎn)：效率低，需要貴重的減摩性有色金屬。行星輪減速器主要用于冶金、礦山、起重運(yùn)輸及通用機(jī)械設(shè)備，主要特點(diǎn)：功率大，體積小，重量輕。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。綜上所述，選用單級(jí)圓柱蝸桿減速器。 654211-電機(jī) 2-離合器 3-制動(dòng)器 4-減速器 5-聯(lián)軸器 6-卷筒圖 2-1 總體配置系統(tǒng)圖電動(dòng)機(jī)的選擇2.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇1 選擇電動(dòng)機(jī)系列按工作要求及工作條件選用直流電動(dòng)機(jī) Y 系列，交流電動(dòng)機(jī)是拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的一重動(dòng)力設(shè)備，具有調(diào)速平滑、調(diào)速范圍寬、過(guò)載能力大、能承受頻繁的沖擊負(fù)載、可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速起動(dòng)及反轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。2 選擇電動(dòng)機(jī)的功率傳動(dòng)卷筒所需有效功率Kw (2-3)106.7Pw?傳動(dòng)裝置的總效率(2-4) ycBG????2根據(jù)文獻(xiàn)[6]中表 2-1-1 確定各部分效率如下 [4]：蝸桿傳動(dòng)（自鎖）- 5 -0.7G??滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)） 98.B聯(lián)軸器效率 .0C卷筒效率 96.?cy? 41.096.098.45022 ?????cyCBG?所需電動(dòng)機(jī)功率 kW1.7.wrP3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及型號(hào)傳動(dòng)卷筒軸轉(zhuǎn)速 min/02.4rnw?選用 Y 系列（ IP44）封閉式三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)。選擇 Y315M2-4 型號(hào)。轉(zhuǎn)速 1500r/min 功率 300Kw4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算在選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)，確定傳動(dòng)比之后，應(yīng)將傳動(dòng)裝置中各軸傳遞的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和相鄰軸間的傳動(dòng)比及傳動(dòng)效率計(jì)算出來(lái)，為傳動(dòng)零件和軸的設(shè)計(jì)計(jì)算提供依據(jù)。各軸的功率和轉(zhuǎn)矩均按輸入處計(jì)算。可有兩種計(jì)算方法，其一是按工作機(jī)的需要功率計(jì)算；其二是按所選電動(dòng)機(jī)的額定功率計(jì)算。前一種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)出的傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較為緊湊；而后一種方法由于一般所選定的電動(dòng)機(jī)額定功率大于工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)功率，故而根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算出的各軸功率和轉(zhuǎn)矩都會(huì)較實(shí)際需要的大一些，根據(jù)這些數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的傳動(dòng)零件，其結(jié)構(gòu)尺寸也會(huì)較實(shí)際需要的稍大，設(shè)計(jì)出的傳動(dòng)裝置具有一定的生產(chǎn)潛力。0 軸：0 軸即電動(dòng)機(jī)軸kW r/min 026.rP?015n?N·m30.295798.pTn?1 軸：1 軸即減速器高速軸kW1016.95.6??r/mino?N·m112.71039 8pTn??2 軸：2 軸即減速器低速軸- 6 -kW212125.7604.914.8GBpp???????r/min50.963niN·m22489. .31.T3 軸：3 軸即卷筒軸kW3232.098.1.cBpp???????r/min.nN·m331.3.9552T上述計(jì)算結(jié)果匯總列于表 2-1，以便查用。表 2-1 各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)電機(jī)軸 蝸桿軸 渦輪軸 卷筒軸轉(zhuǎn)速(r/min) 1500 1500 21.9 21.9功率 P(KW) 260.24 257.64 180.18 172.97轉(zhuǎn)矩 T(N·m) 1798.85 1780.9 50513.8 48561效率 η 0.99 0.7 0.97傳動(dòng)比 i 1 63 12.3 本章小結(jié)本章對(duì)起重機(jī)的鋼絲繩直徑、各軸的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)距、效率、傳動(dòng)比加以確定，并且初步選定了電動(dòng)機(jī)。- 7 -第 3 章 減速器傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 渦輪蝸桿的初步設(shè)計(jì)3.1.1 選擇蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型 根據(jù) GB/T0085-1988 的推薦，采用 ZC 蝸桿。3.1.2 選擇材料 考慮到蝸桿傳遞的功率較大，速度是中等，故蝸桿采用 20CRMnTi, =1079， =834，因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面[]b?[]s要求淬火，硬度為 225~250HBC。渦輪用 20CRMnTi。3.1.3 按吃面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)規(guī)則，先按接觸面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距(3-1)]232/[()HEPaKTZ??確定核載系數(shù) K因?yàn)楣ぷ鬏d荷較穩(wěn)定，古曲在和分布不均勻系數(shù) =1；根據(jù)文獻(xiàn)[6]BK中表 8-5 選取系數(shù) =1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)AKV=0.05，則K= =1.21ABKV確定接觸系數(shù) Zp蝸桿分度圓直徑 和中心距 a 的比值 /a=0.35，可查到 =2.9。1d1dZp確定彈性影響系數(shù) E因選用 20CRMnTi 的搭配，故 =160Mpa。EZ確定許用接觸應(yīng)力 []H?根據(jù)渦輪材料 20CRMnTi，蝸桿螺旋硬度。225HRC，可查表=834Mpa。/[]H?應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60 =2hjnL760145/2015.210???壽命系數(shù)(要求壽命 12000 小時(shí))78.835.HNK?計(jì)算中心距- 8 -23160.91.2984()7508a????故=750mm,因 i=63,故可知模數(shù) m=20, 故蝸桿分度圓直徑1d=232mm。 這時(shí) /a=0.4，可查得接觸系1d數(shù) ，因?yàn)?Tc,其軸孔直徑 d=160～300,能滿(mǎn)足減速器軸徑的要求，故最后確定選 CLZ13 聯(lián)軸器。最后確定蝸輪軸外伸段直徑 d=280mm。3.3 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初估軸徑 d=df1-(2～4)=176-4=172 mm。蝸桿圓的直徑 d =240 mm，齒頂圓直徑 da1=264 mm，齒根圓直徑1df1=176 mm，軸承處軸徑取 172-2×16=140 mm。蝸桿有軸向力和徑向力，故擬采用圓錐滾子軸承，根據(jù)軸直徑φ 140，根據(jù)文獻(xiàn)[4]中表 22-23 得軸承型號(hào) 7328E。3.4 蝸桿軸的校核軸的強(qiáng)度計(jì)算主要有三種方法：許用切應(yīng)力計(jì)算；許用彎曲應(yīng)力計(jì)算；安全系數(shù)校核計(jì)算。一般轉(zhuǎn)軸按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算已足夠可靠，不一定再用安全系數(shù)法校核。許用彎曲應(yīng)力計(jì)算必須先知道作用力的大小和作用點(diǎn)的位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)。它主要用于計(jì)算一般重要的、彎扭- 12 -復(fù)合的軸，計(jì)算精度中等。計(jì)算蝸輪受力。由d1=224mm， d2=1260mm， T1=1780.9r/min，T 2=50513.8r/min，α =20°圓周力 Ftl=Fa2= = =15900N2d49.780?軸向力 F al=Ft2= = =80180N16.53徑向力 Frl=Fr2=Ft2tgα=80180×tg20 =29183N?計(jì)算軸承支反力水平面 R H1= =7900N=RH221275.09?垂直面 R V1= =8931.7N10883??RV2=Frl-Rv1=29813-8931.7=20251.3NT=1780.9N·m選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力。軸的材料選用 45 鋼，表面滲碳淬火，查得 =580Mpa， =290Mpa[4]。用插值法，由表 16-3 查得[ ]B?S 1??b=194Mpa， [ 0]b=91Mpa, [ ]b=53Mpa，?1?。58.0931???在蝸桿中間處當(dāng)量彎矩最大，M ′=73861N·m校核軸徑，由式 16-4 得D= mm＜176mm (3-9)33178610.[]0.5b?????176 為齒根圓直徑，滿(mǎn)足要求。3.5 蝸桿軸軸承校核求軸承軸向和徑向載荷。由軸校核知：水平面支反力 21790HHRNR?垂直面支反力 .83vN25軸承總的徑向支反力為：= =20251.3N11vHrRF?227.893170?= =11924N22- 13 -由文獻(xiàn)[6]查表 18-3，S=Fr/2Y [6]。由文獻(xiàn)[4]查表 22-33 得 Y=1.7，所以有N?1/2194/.7350rF??N4.69122N235078aSS??N N。1 28aF下面是右軸承的校核： 14./6/0?raCF由文獻(xiàn)[6]查表 22-33 得 e=0.35。er ?8.362783由文獻(xiàn)[6]表 18-5，X =0.4,Y=1.098[6]。根據(jù)文獻(xiàn)[6]中表 18-6 得，負(fù)荷系數(shù) [6]。1.fp當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 kN()1.(04273.867)1.5rraPfpF??????計(jì)算額定動(dòng)負(fù)荷kN'33%0561nrLCP?根據(jù)文獻(xiàn)[4]查表 22-33，得 ，可滿(mǎn)足壽命要求 [4]。???rrCN83.6 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初估軸徑，由初估蝸輪外伸段軸徑 d=280mm，有此可推出其它各段軸徑，軸承處軸徑取 d1=320mm，蝸輪處軸徑取 d2=340mm，蝸輪轂長(zhǎng)度L=1.4d2=1.4×340=476 mm，取 L=440 mm。選用軸承，蝸輪有軸向力，根據(jù)軸徑 d=320mm，查標(biāo)準(zhǔn)擬采用圓錐滾子軸承 [4]。3.7 蝸桿軸的校核3.7.1 計(jì)算蝸輪受力由蝸桿軸校核知，圓周力 N，軸向力 N，徑向21590tF?2801aF?力 N。29183rF?3.7.2 計(jì)算軸承支反力水平面 N=RH21.68492tHR?垂直面 1605.50???arvF- 14 -N291830.56190.52601?????N8vrvRF?所以 N，2 21144rH??N。2209593v?3.7.3 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力軸的材料選用 45 鋼，表面滲碳淬火，查得 MPa, 80B??MPa [4]。用插值法，由表 16-3 查得 [ ]b=194Mpa，[ 0]90s?? 1??b=91Mpa, [ ]b=53Mpa，1? 5.0913][0??b??(3-10))(2TM??，在蝸桿中間處當(dāng)量彎矩最大， N·m。038.57)(2?T? 36291M??，31/.[]62/0.580d???340 為蝸輪轂處軸徑，滿(mǎn)足要求。3.8 渦輪軸軸承的校核求軸承軸向和徑向載荷由軸校核知：水平面支反力 N=RH21409HR?垂直面支反力 N N6V285V軸承總的徑向支反力為：N2 21160149rHF???N24935VR??由文獻(xiàn)[6]查表 18-3，S=F r/2Y，查表 22-23 得 Y=1.4。所以1/05/.3Y?N2231758rN249914aFS?????所以，軸有向右移的趨勢(shì)， N， N。14aS09aF右軸承校核 ，.0/0/oraC根據(jù)文獻(xiàn)[6]中表 22-23 得 e=0.42[4]。 er ???6.9235根據(jù)文獻(xiàn)[6]中表 18-5，X=0.4，Y=1.1，查表 18-6 得，負(fù)荷系數(shù)- 15 -fp=1.1[6]。當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 )30219.495.0(1)( ????arrYFXfpP計(jì)算額定動(dòng)負(fù)荷kN33%8.66767nrLC? ?查表 22-33，得 Cr=882N ，可滿(mǎn)足壽命要求 [4]。rc?3.9 本章小結(jié)本章對(duì)減速器的主要傳動(dòng)零件蝸桿蝸論、蝸桿軸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算并進(jìn)行了相應(yīng)的校合，同時(shí)也對(duì)彎曲疲勞強(qiáng)度和蝸輪軸軸承進(jìn)行了校合，滿(mǎn)足了減速器各傳動(dòng)零件的強(qiáng)度要求和合理性。- 16 -第 4 章 卷筒總成的傳動(dòng)零件4.1 卷筒裝置的組成卷筒在起升機(jī)構(gòu)或牽引機(jī)構(gòu)中用來(lái)卷繞鋼絲繩，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所需要的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。卷筒通常為圓柱形，特殊要求的卷筒也有制成圓錐形或曲線(xiàn)形的。本設(shè)計(jì)采用圓柱形。卷筒有單層卷繞與多層卷繞之分，一般起重機(jī)大多采用單層卷繞的卷筒。因單層卷繞卷筒表面通常切出螺旋槽，增加鋼絲繩的接觸面積，并防止相鄰鋼絲繩互相磨擦，從而提高鋼絲繩的使用壽命。當(dāng)卷繞鋼絲繩量大時(shí)，為了縮小卷筒尺寸可采用多層卷繞。本設(shè)計(jì)采用多層卷繞，一般采用光卷筒，但為了增加鋼絲繩的接觸面積，并防止鋼絲繩互相磨擦，提高鋼絲繩的壽命。本設(shè)計(jì)采用帶螺旋槽形，其卷筒端部帶側(cè)邊，側(cè)邊高度在卷筒繞滿(mǎn)鋼絲繩后還要有 1~1.5 層鋼絲繩的余量。卷筒裝置是由卷筒體、連接盤(pán)、軸及軸承支架等部件組成 [2]。4.2 卷筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)卷筒直徑 D=590mm最大輸出轉(zhuǎn)速 n=24.05r/min最大輸出功率 pw=106.7kW最大輸出扭矩 T=42422.36kW4.2.1 材料的選擇常用卷筒有鑄造卷筒與焊接卷筒的，鑄造卷筒又分鑄鐵卷筒與鑄鋼卷筒，鑄鐵卷筒所用材料一般不低于 HT200，它對(duì)鋼絲繩的壽命是有利的；鑄鋼卷筒由于成本高，且限于鑄造工藝壁厚不能減少很多，因而很少采用。重要卷筒可用高強(qiáng)度鑄鐵或球墨鑄鐵。大型卷筒多半用 Q235 鋼板彎成筒形焊接而成，可減輕重量，適用于單件生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)由于卷筒并不大，所以采用鑄鐵卷筒，材料選用高強(qiáng)度球墨鑄鐵 QT900—2，卷筒表面采用螺旋槽形式 。[23]、