液压绞车设计设计(1)

学士学位论文 液压绞车设计 摘 要 本设计是通过对液压绞车工作原理、工作的环境和工作的特点进行分析，并结合实际，在进行细致观察后，对液压绞车的整体结构进行了设计，对组成的各元件进行了选型、计算和校核。本绞车由液压马达、平衡阀、制动器、卷筒、承轴和机架等部件组成，还可根据需要设计阀组直接集成于马达配油器上，如带平衡阀、高压梭阀、调速换向阀或其它性能的阀组。在结构上具有紧凑、体积小、重量轻、外型美观等特点，在性能上则具有安全性好、效率高、启动扭矩大、低速稳定性好、噪音低、操作可靠等特点，在提升和下放工作中运转相当平稳，带离合器的绞车可实现自由下放工况，广泛适用于铁道机车和汽车起重机、船舶、油田钻采、地质勘探、煤矿、港口等各种起重设备中。 关键词：液压绞车；计算；校核。 Abstract This design is to analyze the working principle，the working environment and the working characteristic of the hydraulic winch，and union reality，after the careful observation，I design the overall construction，and choose，compute and examine the various parts of the hydraulic winch. The winch is made up of the import hydraulic motor，import balancing valve，the brake of many pieces，coupling，reel，supporting axle and rack . Also we may design the valve group for the distributor of the motor，like with balancing valve，high-pressured shuttle valve，velocity modulation cross valve or other performance valve groups. The characteristic of the construction is compact ，small，light，beautiful and so on，the characteristic of the performance is safe，the high efficiency，the big start torque，the best low-speed stability characteristic，the low noise，the reliable operation. The winch is quite steadily in the work of promotion and relaxation ，The winch with the coupling also may release the things free ，It is popular to the railroad locomotive ，the auto hoist，the ships， the oil field of drills picks，the geological prospecting，the coal mine，the harbor and the each kind of hoisting equipment. Key words：Hydraulic winch；Computation；Examination. 目 录 第1章 绪论 1 1.1液压传动系统概论 1 1.2绞车的简介及国内外液压绞车发展状况 3 1.3本课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 研究的目的和意义 7 第 2章 卷扬机构的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 8 2.1拟定绞车液压系统图 8 2.2液压绞车结构方案的确定 9 2. 3卷扬机构工作过程分析 10 第 3章 钢丝绳的选用和卷扬机卷筒的设计 14 3.1钢丝绳设计计算 14 3.2卷扬机卷筒的设计 15 3.3容绳量的验算 20 第 4章 液压马达和减速器的选择 21 4.1液压马达的选用与验算 21 4.2 减速器的选用 23 第 5章 制动器的设计与选用 25 5.1制动器的作用、特点及动作方式 25 5.2制动器的设计计算 26 第 6章 轴的设计 33 6.1轴的 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 33 6.2轴的工作能力的计算 33 第7章 键的选择及校核 37 7.1联轴器与轴之间的键 37 7.2其他的键按相同方式进行校核及选用 37 第 8章 联轴器的选型 38 8.1卷筒轴与减速器之间的联轴器选型 38 8.2马达与减速器之间的联轴器选型 38 第 9章 液压泵站的设计 39 9.1配流器的选择 39 9.2液压泵及其电机的选择 40 9.3液压阀的选用 12 9.4辅助元件的选用与设计 46 第 10章 液压绞车使用说明 54 10.1绞车装配注意事项 54 10.2 绞车试运转 54 参考文献 56 致谢 57 第1章 绪 论 1.1液压传动系统概论 1.1.1传动类型及液压传动的定义 一部完备的机器都是由原动机、传动装置和工作机组成。原动机（电动机或内燃机）是机器的动力源；工作机是机器直接对外做功的部分；而传动装置则是设置在原动机和工作机之间的部分，用于实现动力（或能量）的传递、转换与控制，以满足工作机对力（或力矩）、工作速度及位置的要求。 按照传动件（或转速）的不同，有机械传动、电器传动、流体传动（液体传动和气体传动）及复合传动等的要求。 液体传动又包括液力传动和液压传动是以动能进行工作的液体传动。液压传动则是以受压液体作为工作介质进行动力（或能量）的转换、传递、控制与分配的液体传动。由于其独特的技术优势，以成为现代机械设备与装置实现传动及控制的重要技术手段之一。 1.1.2 液压系统的组成部分 液压传动与控制的机械设备或装置中，其液压系统大部分使用具有连续流动性的液压油等工作介质，通过液压泵将驱动泵的原动机的机械能转换成液体的压力能，经过压力、流量、方向等各种控制阀，送至执行机器（液压缸、液压马达或摆动液压马达）中，转换为机械能去驱动负载。这样的液压系统一般都是由动力源、执行器、控制阀、液压附件几液压工作介质的几部分所组成。 一般而言，能够实现某种特定功能的液压元件的组合，称为液压回路。为了实现对某一机器或装置的工作要求，将若干特定的基本回路连接或复合而成的总体称为液压系统。 1.1.3 液压系统的类型 液压系统可以按多种方式进行分类，见表1.1。 表1.1 液压系统的分类 1.1.4 液压技术的特点 （1）优点 1）传动平稳 在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向。 2）质量轻体积小 液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t。 3）承载能力大 液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。 4）容易实现无级调速 在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000：1，很容易获得极低的速度。 5）易于实现过载保护 液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。 6）液压元件能够自动润滑 由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。 7）容易实现复杂的动作 采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件。 8）简化机构 采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。 9）便于实现自动化 液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。 10）便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化和通用化．也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。 （2）缺点 1）、不能保证定比传动。 2）、传动效率低。 3）、工作稳定性易受温度影响。 4）、造价较高。 5）、故障诊断困难。 1.2 绞车的简介及国内外液压绞车发展状况 1.2.1绞车的简介 液压绞车以油液作为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。  （1）、动力部分－将原动机的机械能转换为油液的压力能（液压能），例如：液压泵。 （2）、执行部分－将液压泵输入的油液压力能转换为带动工作机构的机械能。例如：液压缸、液压马达。  （3）、控制部分－用来控制和调节油液的压力、流量和流动方向，例如：压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。  （4）、辅助部分－将前面三部分连接在一起，组成一个系统，起贮油、过滤、测量和密封等作用。例如：管路和接头、油箱、过滤器、蓄能器、密封件和控制仪表等。   在一定体积的液体上的任意一点施加的压力,能够大小相等地向各个方向传递.这意味着当使用多个液压缸时,每个液压缸将按各自的速度拉或推,而这些速度取决于移动负载所需的压力.  在液压缸承载能力范围相同的情况下,承载最小载荷的液压缸会首先移动,承载最大载荷的液压缸最后移动。 在起重机械中，用以提升或下降货物的机构称为起升机构，一般采用卷扬式，而这样的机器叫做卷扬机又叫绞车。 卷扬机的卷扬机构一般由驱动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置和安全保护装置等组成。驱动装置包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。取物装置有吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具挂梁等多种形式。安全保护装置有超负载限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关等，根据实际需要配用。 卷扬机的驱动方式有三种，分别为内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动。 内燃机驱动的起升机构，其动力由内燃机经机械传动装置集中传给包括起升机构在内的各个工作机构，这种驱动方式的优点是具有自身独立的能源，机动灵活，适用于流动作业。为保证各机构的独立运动，整机的传动系统复杂笨重。由于内燃机不能逆转，不能带载起动，需依靠传动环节的离合实现起动和换向，这种驱动方式调速困难，操纵麻烦，属于淘汰类型。目前只有少数地方应用。 电动机驱动是卷扬机的主要驱动方式。直流电动机的机械特性适合起升机构的工作要求，调速性能好，但获得直流电源较为困难。在大型的卷扬机中，常采用内燃机和直流发电机实现直流传动。交流电动机驱动能直接从电网取得电能，操纵简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠，在电动卷扬机中应用广泛。 液压驱动的卷扬机，由原动机带动液压泵，将工作油液输入执行构件（液压缸或液压马达）使机构动作，通过控制输入执行构件的液体流量实现调速。液压驱动的优点是传动比大，可以实现大范围的无级调速，结构紧凑，运转平稳，操作方便，过载保护性能好。缺点是液压传动元件的制造精度要求高，液体容易泄漏。目前液压驱动在建筑卷扬机中获得日益广泛的应用。 1.2.2 国内外液压绞车发展状况 国外在50年代中期，新型的轴向柱塞式和径向柱塞式液压马达系列产品纷纷问世，后来研制出液压绞车，在轮船上和建筑机械上使用。大约在60年代中期，研制出防爆液压绞车在煤矿下使用。近20年来液压绞车发展很快，在工业发达国家的煤矿现在已广泛使用液压绞车。从小到大，从单绳到多绳，从有极绳到无极绳，从缠绕式到摩擦式，各种规格品种比较齐全。 英国是研制液压绞车较早的国家之一，60年代就有矿用液压绞车问世。日本三井三池制作所在1965年制造出第一台防爆液压绞车，以后反复进行了多种设计和改进，现在生产40 75 160 250KW等四种型号的防爆液压绞车，其滚筒直径分别为900 1200 2000 2100，具有手动.半自动两种运转方式，可以用来提升货物和人员。南非东特南斯菲尔的新博斯吉私普鲁伊特煤矿的副井装有一台多绳摩擦式液压提升机，采用四台液压马达驱动，有效再和达35T。它是目前世界上提升重量最大的液压提升机。 我国煤矿井下防爆液压绞车的研制和应用比欧美、日本大约晚了约十多年，国内防爆液压绞车的研制工作是为了满足煤矿安全生产的需要而发展起来的。 从1977年开始，由湖南省煤炭工业局液压绞车研制组和湖南省煤矿专用机械厂共同研制KBYT-1200-1型防爆液压绞车，于1981年3月经鉴定定型，转入批量生产。由于全国重点煤矿井下需要 1.6m绞车较多，为了满足全国沼气矿井的急需，从1981年末开始，由湖南省煤炭科学研究所和湖南省煤矿专用机械厂共同承担了煤炭部下达的重点科研项目“BYT-1.6型防爆液压绞车”研制工作，并随同研制了NJM-E16型内曲线低速大扭矩液压马达，于1984年11月通过部级鉴定定型，转入批量生产，推广使用。并由此派生出用两台NJM-E10型液压马达驱动的BYT-1.6Ⅱ型防爆液压绞车。 除上述煤矿井下提升用的防爆液压绞车外，国内有的单位还研制了其它用途的液压绞车。如重庆煤炭研究所、鸡西煤矿机械厂和徐州煤矿机械厂共同研制的YAJ-13型和YAJ-22型液压安全绞车，用于倾角大于16°的回采面的回采工作面，防止采煤机因自重下滑而发生跑车事故。河北煤炭研究所和石家庄煤矿机械厂共同研制了牵引KCY-6/900型卡轨车的液压绞车。常州科研试制中心研制了牵引F-T型卡轨车的液压绞车。 液压绞车的研制和发展情况表明：液压绞车由于采用液压传动，减少了产生电火花的元件；又由于全部使用鼠笼式电动机，空载直接启动，使电气控制设备简单，容易做成防爆型。所以采用液压绞车是解决煤矿井下绞车安全防爆问题的有效途径。同时液压绞车具有无级调速，启动、换向平稳，低速运转性能好，操作简单，体积小，重量轻，安全保护比较齐全等优点。此外，防爆液压绞车在启动和制动以及低速运转时比电控绞车的效率要高，液压传动装置要比直流电气传动装置要便宜很多。其缺点是液压元件制造精度和质量要求较高，液压传动的噪音较大。总的来看，防爆液压绞车是一种具有良好运转特性、适合沼气煤矿和有煤与沼气突出危险矿井使用的防爆绞车。它是一种很有发展前途的煤矿机械设备，是矿用防爆绞车的主要发展方向之一。 1.3本课题研究的目的和意义 本设计是通过对液压绞车的工作原理、工作环境和特点进行分析，并结合实际对液压绞车的整体结构进行了设计，对液压泵站，液压马达，绞车等结构主要针对液压绞车组成的各个元件进行合理选型、计算和校核。绞车由液压马达、平衡阀、制动器、卷筒、支撑轴、机架等部件组成。在性能上具有安全性高、效率高、启动扭矩大、低速稳定性好、噪声低、操作可靠等特点，在提升、下放过程中工作运转平稳的优点，而且此类绞车操作方便，体积小，重量轻，可以广泛地应用于煤矿井下提升和输送货物，并将大大提高运输效率、降低运营成本。 第2章 卷扬机构的方案设计 2.1拟定绞车液压系统图 系统的工作原理及其特点简要说明如下：（见图1.1） 液压马达12的排量切换由二位四通电磁换向阀5实现，控制压力由液压马达12自身提供，为了防止下放时因超越负载作用而失速，在马达回油路上设置了外控式平衡阀4。另外，为了提高系统工作可靠性，以防污染和过热造成的故障，在回油路上设置了回油过滤器7及冷却器8。手动换向阀5的中位机能为K型，在绞车停止待命时，液压泵可以中位低压卸荷，有利于节能。 图2.1 1、多片式摩擦离合器2、液压马达3、6、溢流阀4、外控式平衡阀 5、手动向阀7、回油过滤器8冷却器9、油箱10、进油过滤器 11、液压马达 12、电机13、调速阀开关14、调速阀 2.2 液压绞车结构方案的确定 卷筒轴与减速器输出轴连接方式设计的基本原则 （1）尽量避免采用多支点的超静定轴。因为多支承点受力复杂且轴安装度不易保证。 （2）优先采用减速器输出端直接驱动卷筒的连接方式，使卷筒轴不传递扭矩，尽可能避免卷筒轴收弯曲和扭转的复合作用，以减少轴的直径。 （3）使机构有良好的总成分组行，以利制造、安装、调试和维修。 （4）结构紧凑、构造简单，工作安全可靠。 （5）卷筒组与减速器输出轴优先采用补偿式连接，这样，在安装时允许总成间有小量的轴向、径向和角度位移，以补偿安装位置误差和机件的变形。 液压传动的起升机构可分为下列几种形式： 由于选用的液压马达的形式不同，液压起升机构可分为高速液压马达传动和低速大扭矩马达传动两种形式。 高速液压马达传动需要通过减速器带动起升卷筒。减速器可采用批量生产的标准减速器，通常有圆柱齿轮式，蜗轮蜗杆式和行星齿轮式减速器。这种传动形式的特点是液压马达本身重量轻、体积小，容积效率高，生产成本较低。但整个液压起升机构重量较重，体积较大。 低速大扭矩马达传动可直接或通过一级开式圆柱齿轮带动起升卷筒。虽然低速马达本身体积和重量较大，但不用减速器，使整个液压起升机构重量减轻，体积减小。并使传动简单、零件少，起动性能和制动性能好，对液压油的污染敏感性小。壳转的内曲线径向柱塞式低速大扭矩马达，可以装在卷筒内部，由马达壳体直接带动卷筒转动，结构简单紧凑，便于布置。故本设计采用液压马达、制动器布置在卷筒同一侧，行星减速器装在卷筒内。这种布置具备了体积小，结构较紧凑，对称性好，易于检修调试的优点。布置方式如图2.2。 图2.2 2.3卷扬机构工作过程分析 2.3.1 卷扬机构的工作周期 卷扬机构是周期性作业。一个工作周期为：启动加速（0→a）、稳定运动（a→b）和制动减速（b→c）三个过程（图2.3）。载荷由静止状态被加速到稳定工作速度（稳定运动）时，所经历的时间称为启动时间，从a到b经历的时间称为工作时间，从b点的稳定运动减速到静止状态时所经历的时间成为制动时间。起动和制动时间直接影响卷扬机的工作过程，设计时可通过计算选取较为适合的时间。 图2.3 卷扬机构工作过程曲线 2.3.2载荷升降过程的动力分析 卷扬机构带载作变速运动（起动或制动）时，作用在机构上的载荷除静力外，还有作加速运动（或减速运动）质量产生的动载荷。 （1）、起升起动过程 卷扬机构带载提升时，载荷从静止状态加速到稳定运动速度v的瞬时过程称为起升起动过程。此时，悬挂载荷的钢丝绳拉力（图2.4a）为： 式中 —起升载荷； —由加速运动质量产生的惯性力。 在起升起动时，惯性力方向与起升载荷方向相同，使钢丝绳拉力增加。 图2.4 重物升降过程的动力分析 （a）起升起动；（b）起升制动；（c）下降起动；（d）下降制动 （2）、起升制动过程 卷扬机构由匀速运动制动减速到静止的过程称为起升制动过程。此时，悬挂重物的钢丝绳拉力 （图2.4b）。由于减速运动质量产生的惯性力 的方向与起升载荷 的方向相反，故使钢丝绳拉力减小。 （3）、下降启动过程 将载荷从静止状态加速下降到匀速的过程称为下降起动过程（图2.4c）。此时，惯性为 的方向与载荷 的方向相反，使钢丝绳拉力减小，即 （4）、下降制动过程 卷扬机驱动悬吊载荷以匀速下降时，将制动器上闸，使载荷由匀速下降减速到静止状态的过程称为下降制动过程（图2.4d）。此时因惯性力 的方向与起升载荷 的方向一致，故使钢丝绳拉力增加，即 。 综上分析可得如下结论：起升起动和下降制动是卷扬机构最不利的两个工作过程，起升起动时原动机要克服的阻力距是静阻力矩与最大惯性阻力矩之和。因此，原动机的起动力矩 必须满足 下降制动是制动器最不利的工作过程，所以，卷扬机构支持制动器的制动力矩 应满足下面条件： 才能将运动的物品在规定的时间内平稳的停住。 式中 ——卷扬机构驱动载荷匀速运动时的静阻力矩； ——卷扬机构起、制动时的最大惯性阻力矩。 显然，上述两种工作过程是决定卷扬机原动机和制动器性能以及对机构的零部件进行强度计算的依据。 第3章 钢丝绳的选用和卷扬机卷筒的设计 3.1钢丝绳设计计算 根据卷扬机工作状况和起升载荷确定卷扬机起升机构的工作级别，根据表查得汽车、轮胎、履带、铁路起重机，安装及装卸用吊钩式，利用等级T5，载荷情况L2，工作级别M5。 3.1.1钢丝绳直径可用钢丝绳最大静拉力确定 d=C d—钢丝绳最小直径， C—选择系数mm/N1/2， S—钢丝绳最大工作静拉力。 查机《机械设计手册》表8-1-15，取钢丝绳公称抗拉强度σ=1850MPa。 C=0.106，安全系数n=6（按比工作级别高一级别取），暂不考虑钢丝绳自重。 代入公式得d=46.9mm，取d=47.5mm。 查《矿用小绞车》表2-3，暂取GB1102-74绳6×37股（1+6+12+18） 表3.1 钢丝绳的技术特征 绳直径 钢丝直径 钢丝总断面积 参考质量 破断压力总和 47.5mm 2.2mm 843.47mm2 792.9（kg/100m） 140140N 3.1.2钢丝绳安全系数验证 考虑钢丝绳的自重和绞车在工作过程对应的拉力最大 S=PQ+PG PQ—起升载荷， PG—惯性力， S=PQ+PG=792.9×9.8+2×104×9.8+（792.9×9.8+2×104×9.8）×0.106 =2.211×105N 安全系数K= = =6.46>6=n ∴符合安全系数要求； 选用钢丝绳GB1102-74绳6×37股（1+6+12+18） 3.2卷扬机卷筒的设计 3.2.1 卷扬机卷筒组的分类和特点 卷筒是起升机构中卷绕钢丝绳的部件。常用卷筒组类型有齿轮连接盘式、周边大齿轮式、短轴式和内装行星齿轮式。 齿轮连接盘式卷筒组为封闭式传动，分组性好，卷筒轴不承受扭矩，是目前桥式起重机卷筒组的典型结构。缺点是检修时需沿轴向外移卷筒。 周边大齿轮式卷筒组多用于传动速比大、转速低的场合，一般为开式传动，卷筒轴只承受弯矩。 短轴式卷筒组采用分开的短轴代替整根卷筒长轴。减速器侧短轴采用键与过盈配合与卷筒法兰盘刚性连接，减速器通过钢球或圆柱销与底架铰接；支座侧采用定轴式或转轴式短轴，其优点是构造简单，调整安装比较方便。 内装行星齿轮式卷筒组输入轴与卷筒同轴线布置，行星减速器置于卷筒内腔，结构紧凑，重量较轻，但制造与装配精度要求较高，维修不便，常用于结构要求紧凑、工作级别为M5以下的机构中。 根据钢丝绳在卷筒上卷绕的层数分单层绕卷筒和多层绕卷筒。由于本设计的卷绕层数为三层，因此采用多层卷筒。根据钢丝绳卷入卷筒的情况分单联卷筒（一根钢丝绳分支绕入卷筒）和双卷筒（两根钢丝绳分支同时绕入卷筒）。单联卷筒可以单层绕或多层绕，双联卷筒一般为单层绕。起升高度大时，为了减小双联卷筒长度，有将两个多层绕卷筒同轴布置，或平行布置外加同步装置的实例。 多层卷筒可以减小卷筒长度，使机构紧凑，但钢丝绳磨损加快，工作级别M5以上的机构不宜使用。 3.2.2 卷筒设计计算 （1）卷筒名义直径 D=hd 式中：h—与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数。 d—钢丝绳直径。 由绞车工作级别为M5，查《机械设计手册》表8-1-74得h=18， ∴D=hd=855mm，取D=850mm. （2）卷筒长度L确定 由于采用多层卷绕卷筒L，由下式 式中 ——多层卷绕钢绳总长度（mm）， =Hmax×α=50m， Hmax——提升高度， α——滑轮组倍率， n—卷绕层数，n=3. 把数据代入式中得 = =307mm 取多层卷绕卷筒长度 =350mm。 （3）、绳槽的选择 单层卷绕卷筒表面通常切出导向螺旋槽，绳槽分为标准槽和深槽两种形式，一般情况都采用标准槽。当钢丝绳有脱槽危险时（例如起升机构卷筒，钢丝绳向上引出的卷筒）以及高速机构中，采用深槽。 多层卷绕卷筒表面以往都推荐做成光面，为了减小钢丝绳磨损。但实践证明，带螺旋槽的卷筒多层卷绕时，由于绳槽保证第一层钢丝绳排列整齐，有利于以后各层钢丝绳的整齐卷绕。光面卷筒极易使钢丝绳多层卷绕时杂乱无序，由此导致的钢丝绳磨损远大于有绳槽的卷筒。 带绳槽单层绕双联卷筒，可以不设挡边，因为钢丝绳的两头固定在卷筒的两端。多层绕卷筒两端应设挡边，以防止钢丝绳脱出筒外，档边高度应比最外层钢丝绳高出 。 1）绳槽半径 根据下式 取R=0.54d 把数值代入得 R=26mm 绳槽节距P=d+（2～4）mm 取P=47.5+2.5=50mm 绳槽深度h=（0.25～0.4）d 取h=0.3d=0.3×47.5=14.25 mm，取h=15mm. 图3.1绳槽的放大示意图 2）卷筒上有螺旋槽部分长 式中 —— = ，卷筒计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径（mm）； —— EMBED Equation.DSMT4 1.5，为固定钢丝绳的安全圈数。取 2； 把数据代入式中得 =30.15mm 由此可取 =30mm。 3）绳槽表面精度：2级—— 值12.5。 （4）、卷筒壁厚 初步选定卷筒材料为铸铁卷筒，根据铸铁卷筒的计算式子： mm 把数值代入式中有 =0.02D+8=25mm>12mm 故选用 =25mm。 （5）、钢丝绳允许偏角 钢丝绳绕进或绕出卷筒时，钢丝绳偏离螺旋槽两侧的角度推荐不大于3.5º。 对于光面卷筒和多层绕卷筒，钢丝绳与垂直于卷筒轴的平面的偏角推荐不大于 2º，以避免乱绳。 布置卷绕系统时，钢丝绳绕进或绕出滑轮槽的最大偏角推荐不大于5º，以避免槽口损坏和钢绳脱槽。 （6）、卷筒强度计算 卷筒在钢丝绳拉力作用下，产生压缩，弯曲和扭转剪应力，其中压缩应力最大。当 时，弯曲和扭转的合成应力不超过压缩应力的 ，只计算压应力即可。当 时，要考虑弯曲应力。对尺寸较大，壁厚较薄的卷筒还需对筒壁进行抗压稳定性验算。 由于所设计的卷筒直径 =200mm， =200mm， 。所以只计算压应力即可。 卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面压应力 按下式计算： 式中 ——卷筒壁压应力（MPa）； ——钢丝绳最大静拉力（N）； ——应力减小系数，在绳圈拉力作用下，筒壁产生径向弹性变形，使绳圈紧度降低，钢丝绳拉力减小，一般取 ； ——多层卷绕系数。多层卷绕时，卷筒外层绳圈的箍紧力压缩下层钢丝绳，使各层绳圈的紧度降低，钢丝绳拉力减小，筒壁压应力不与卷绕层数成正比 按表取值， =2.0. ——许用压应力，对铸铁 EMBED Equation.DSMT4 ， 为铸铁抗压强度极限，对钢 EMBED Equation.DSMT4 ， 为钢的屈服极限。 取 ， 按表取 ，根据已知卷筒底层拉力1100kgf，可算得 ，把各数代入式中： σc=0.75×2× =260.4MPa 根据所计算的结果查得卷筒的材料为球墨铸铁QT800—2，其抗压强度极限 EMBED Equation.DSMT4 a， EMBED Equation.DSMT4 a， =260.4MPa< ,因此材料选用合格。 3.3 容绳量的验算. =πD=3.14×850=2669mm —滚筒一圈的容绳量； n1= = =7.36 取n1=7 式中n1—滚筒容绳圈数 1= n=2669×7=18683mm. n2= =2.67 取n2=3 合格. 第4章 液压马达和减速器的选择 4.1 液压马达的选用与验算 4.1.1 液压马达的分类及特点 起重机的常用液压马达分为高速液压马达和低速液压马达。高速液压马达的主要性能特点是负载速度低、扭矩小、体积紧凑、重量轻，但在机构传动中需与相应的减速器配套使用，以满足机构工作的低速重载要求，其他的特点与同类的液压泵相同，较多应用的有摆线齿轮马达，轴向柱塞马达。低速液压马达的负载扭矩大、转速较低、平稳性较好，可直接或只需一级减速驱动机构，但体积和重量较大。内曲线径向柱塞或球塞马达和轴向球塞式马达是较常用的型式。 液压马达在使用中并不是泵的逆运转，它的效率较高，转速范围更大，可正、反向运转，能长期承受频繁冲击，有时还承受较大的径向负载。因此，应根据液压马达的负载扭矩、速度、布置型式和工作条件等选择液压马达的结构型式、规格和连接型式等。 4.1.2 液压马达的选用 M=F =2.0×105×0.425=85000 N·m 式中M—卷筒负载力矩， D=850mm Vn= ∴n=3.75 r/min Vn——绞车卷筒转速，r/min。 本设计要求采用行星齿轮减速器，单级行星齿轮减速器传动比 =2~12，传动效率0.96~0.99，此处 =6（大功率马达选用单级行星齿轮减速器）。 M1=M/ =14166 N·m. n1=n× =3.75×6=23 r/min. 液压马达输出转矩M1=△PVm·ηm/2π ∴Vm=2πM1/△Pηm. △P—系统工作压力，取△P=20MPa. ηm=0.95， Vm—液压马达理论排量. 代入数据得Vm=4682.95 ml/r. 液压绞车负载力矩Tm=FQD/2 =13883 N·m. T=15333 N·m >Tm ，合格。 选用QJM62—5.0型液压马达，其技术参数如下表4.1 表4.1 QJM62—5.0型液压马达技术参数 型号 理论排量 压力 转速范围 额定转矩 质量 QJM62-5.0 4000 ml/r 20~31.5MPa 0.5~160 r/min 15333 N·m 200kg 4.1.3 马达的验算 (1)满载起升时液压马达的输出功率 =FQ· /1000 （kw） 式中 —额定起升载荷（N） —物品起升速度（m/s） —机械总效率，初步计算时，取 0.95。 所以 =1.96×105÷（0.95×103）=34.3kw. 液压马达额定功率P=T n1/9550 式中T—额定转矩， n1——液压马达转速。 所以P=15333×23÷9550=37kw. ∴P> 合格。 (2)液压马达最大转速 . =60 EMBED Equation.DSMT4 /πD=22.5 r/min. 在液压马达转速范围0.5~160 r/min之内. ∴ 合格。 确定选用QJM62—5.0型液压马达（径向柱塞马达）。 4.2 减速器的选用. 4.2.1减速器的简介 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。 选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸、传动效率、承载能力、质量、价格等，选择最适合的减速器。 减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。其主要类型：齿轮减速器；蜗杆减速器；齿轮—蜗杆减速器；行星齿轮减速器。· 4.2.2减速器的选用 根据总传动比 =6，选用单级行星齿轮减速器 =2~12，传动效率96%~98%，传动功率范围大，承载能力大，工作平稳，体积质量比普通齿轮蜗杆减速器小得多，但结构复杂，制造精度高，广泛用于结构紧凑的动力传动中。综合考虑选用型号为NAD500-6-1行星齿轮减速器。其所代表的意义见下图。 图4.1 减速器型号示意图 第5章 制动器的设计与选用 5.1 制动器的作用、特点及动作方式 制动器是用于机构或机器减速或使其停止的装置，有时也用作调节或者限制机构或机器的运动速度，它是保证机构或机器安全正常工作的重要部件。 为了减小制动力矩，缩小制动器尺寸，通常将制动器装在机构的高速轴上，或减速器的输入轴上。 按所需应用制动器的机构的工作性质和条件，对于起重机构的起升和变幅机构都必须采用长闭式制动器。卷扬机属起重类机械的起升机构由于工作需要，因此采用常闭式制动器。 由于卷扬机应用的场合和安装制动地点的空间受限因此选用盘式制动器。盘式制动器的工作原理是利用轴向压力使圆盘或圆锥形摩擦表面压紧，实现制动。制动轮轴不受弯曲。其优点是： (1)、制动转矩大，且可调范围大，制动平稳可靠，动作灵敏保养维修方便。 (2)、频繁制动时，无冲击。由于制动衬块（片）与制动盘接触面积小，制动盘工作表面积大部分暴露在大气中，散热能力强，特别是采用有通风道的制动盘，效果更显著，而且制动盘对制动衬块（片）无摩擦助势作用，无块式制动器的热衰退现象（由于温升制动转矩下降），从而得到稳定的制动性能。从安全的角度考虑，盘式制动器是最合适的制动器。 (3)、防尘和防水性能好，制动盘上的灰尘和水等污物易被制动盘甩掉，当浸水时制动性能降低，出水后仅制动一、二次就能很快恢复正常。 (4)、制动盘沿厚度方向变形量比制动轮径向变形量小的多，易实现小间隙和磨损后的制动补偿，脚踏式的踏板行程变化也较小。 (5)、转动惯量小，体积小、重量轻。 其主要缺点有：制动衬块（片）的摩擦面积小，比压大，对制动衬块（片） 材质要求较高，径向（或轴向）尺寸稍大，价格也稍贵。 制动器按动作方式分为自动作用式、操纵式和综合式三种。常闭制动器在弹簧推力作用下经常处于制动状态，机构工作时，用松闸装置松闸或自动通电松闸。本设计的卷扬机借于外形尺寸与价格方面原因采用自动作用式制动器。自动作用式制动器当机构断电或油路切断时，不依赖操作人员的意识弹簧使制动器自动抱闸；当机构通电或油路供油时，自动松闸，自动作用式制动器保证机构有更高的安全性。制动转矩调定后基本不变，但用于载荷变化大的机构时制动欠平稳。 5.2 制动器的设计计算 5.2.1 制动转矩的计算 制动转距应满足以下要求： 式中 ——制动器制动转矩 ; ——制动安全系数，与机构重要程度和机构工作级别有关； ——卷筒卷绕直径（mm）。 ——机械效率， =0.85，m=4； Q——起升载荷。 其他各符号同以前的式子。 按表查得 =1.75， 根据 计算得 =897.5mm，把各数值代入到式子中得： Tz≥1.5× =18690.43 由此可知制动器制动转矩应大于18690.43 。 5.2.2 制动盘的设计选用 (1)、选标准制动盘 根据主机的具体要求和盘式制动器的类型按表选标准直径和结构形式的制动盘。按工作情况选择有通风道的制动盘。选取型号为： BZP—1250×30×160×300 BZP—— 型直线通风道制动盘 1250—外径（mm）d2，对应选推动器Ed301/6，额定制动扭矩20540 N·m> Tz， 30—厚度（mm）b1，有实体制动盘和通风道制动盘， 160—轴孔直径（mm）d4， 300—轮毂长度（mm）l，由GB/T1569伸长系确定。 5.2.3 制动盘有效摩擦直径计算 根据配套主机的负载所需制动转矩 ，校核制动盘的有效摩擦直径： 式中 ——制动盘有效摩擦直径（mm）； ——制动块的数目，一对时取2； A——一个制动衬块（片）的设计面积（mm）； [p]——制动衬块（片）的许用比压力； ——动摩擦系数，根据摩擦材料选择； K——制动安全系数。 根据工作状况选用摩擦材料为油浸石棉带，脂润滑，润滑效果好，按表选取 =0.1，[p]=0.6，K取2，由于制动块的数目有6对，所以Z取12，制动片的设计面积按下式计算： 式中 ——摩擦盘外径（mm） =1120mm； ——摩擦盘内径（mm） =930mm。 按选用的标准制动盘尺寸把数值代入式子得 =389500mm2 把所有数值代入式子，得： D=2×18690.43÷（12×0.6×0.1×38.95）=20mm 5.2.4 制动器散热的验算 当制动器摩擦面温度过高时，摩擦系数降低，摩擦衬垫加速磨损，不能保持稳定和需要的制动力矩。制动器的发热验算在于检验制动器在最高许用温度下散发的热量是否大于制动器产生的热量，即 式中 ——制动器每小时散发的热量（J）； ——制动器每小时产生的热量（J）。 （1）、制动器每小时的散热量 式中 ——制动轮（盘）制动表面的辐射系数，可取光亮的钢表面辐射系数， ； ——制动轮（盘）制动表面以外的表面辐射系数，可取粗糙氧化的钢表面辐射系数， ； ——制动轮（盘）制动表面积减去制动衬片的面积 ； ——制动轮制动表面积以外的表面积 ； ——制动衬片的许用温度（ ）； ——周围环境温度，一般取 ，高温车间取 ； ——自然对流散热系数， ； ——扣除制动衬片遮盖后的制动轮（盘）外露面积 ； ——机构的接电持续率； 、 、 、 ——制动轮（盘）各部分表面积的强迫散热系数，与各部分表面积的圆周速度有关， ； 、 、 、 ——相对应的制动轮（盘）表面积 ； ——各部分散热面积的圆周速度（m/s）。 =π（ 2－d72）/4-π（ 2－ 2）/4 =π（ 2－d72）/4 =π（ 2－ 2－d72）/4 =2πrin （2）制动器每小时的发热量 起升机构停止式制动器每小时制动的发热量 上升制动时，由于物品和吊具的重量起制动作用，制动器的发热量很小，通常忽略不计。 下降制动时，机构的全部动能（包括旋转运动和直线运动的质量）和物品吊具减小的势能转换为制动器的发热： 式中 ——换算到制动轮轴的机构转动惯量（包括所有回转和直线运动部分） ； —制动轮轴在制动开始时的角速度 ； P—平均起升重量（N ）P=1.96×105 N； S—下降制动距离（m）； —机构传动效率取0.85； —机构每小时下降制动次数 =60×10÷100=6； —热功当量。 把已知各量和从表中查得的各量代入式中，最后得： =2676.21 =2413.73 > 验证发热量合格。 图5.1 盘式制动器制动盘受力图 5.2.5 全盘式制动器设计计算 根据公式：轴向推力 摩擦盘有效面直径 当 时，可取 式中 ——计算制动转矩18690.43 ； 、 ——摩擦面的外、内半径cm 全盘式取 ； ——轴向推力 ； ——摩擦副数目； ——摩擦系数。 根据前面的计算 =1120mm， =930mm， ，所以取 =348.8cm 把数值代入前式得： =23.8KN 根据所计算的轴向推力 来取制动所用的电磁铁和弹簧。 第6章 轴的设计 轴的设计和其他零件的设计相似，包括材料的选用、工作能力的计算和结构设计几方面的内容。 6.1轴的材料 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造的轴尤为广泛，因此轴的材料选择45号钢并采用正火处理。 6.2轴的工作能力的计算 轴的工作能力的计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度，这时需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应进行刚度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形，对高速运转的轴，还需进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。 (1)、求出轴上的转速n和转矩T 由于轴通过联轴器和马达直接相连，故 T=M=85000 N·m， n=Vn=3.75 r/min 式中M—马达额定转矩； Vn—马达额定转速。 (2)、求作用在轴上的各作用力 由于轴带动联轴器、卷筒毂、和离合器转动方案如图（6.1），因此，轴只受扭矩作用，由于轴除受自身重力和轴上各部件的压力外不再受径向力作用，因此轴所受的径向力可忽略不记.分析如图（6.2）. 图6.1 本设计轴的装配方案 图6.2轴的载荷图 （3）、初步确定轴的最小直径 根据式子 式中 ——扭转切应力 （ ）； ——轴所受的扭矩（ ） ——轴的抗扭截面系数（ ）； ——轴的转速（r/min）； ——轴传递的功率（ ）； ——计算截面处轴的直径（mm）； ——许用扭转切应力（ ）。 由上式得轴的直径 = 根据轴的选用材料查表得 = ，把数据代入式中得 >219.8mm 当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱，对于直径大的轴如有多个键槽时，应增大为7%，故取 = （1+7%）=235mm。 （4）、校核轴的强度 按下式计算 式中 ——轴的计算应力（ ）； M——轴所受的弯矩（ ）； T——轴所受的扭矩（ ）； W——轴的抗弯截面系数（ ）； ——折合系数； ——对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。 由于本设计中轴只受扭矩的作用因此 ，由下式计算： 图6.3 抗弯、抗扭计算截面图 轴的抗弯截面系数依照（图8.3） 按下式计算： 把数带入式中计算得： 其中b=56，t=20 =1.05×105mm3 折合系数 当扭转切应力为静应力时， 把计算的值和已知的值代入式中得： =25.51MPa- 根据轴的材料按表选 =55 。因此 ，故安全。 第7章 键的选择及校核 7.1联轴器与轴之间的键（卷筒轴） 采用平键连接，圆头平键A型： 图7.1 A型号圆头平键规格图 普通平键连接的强度条件为： σp= ≤[σp] 查表知[σp]=140 MPa 式中T—键传递的扭矩 K—键与轮毂键槽的接触高度，K=0.5h，此处h为键的高度。 L—长l=L-b=196 mm,L键的工作长度。 d—轴的直径mm；取d=235 mm。 ∴σp =230.67 MPa≥[σp] 故不合格，可改用双键连接，相隔180°布置。 此时，σp= =120.56 MPa≤[σp] ∴合用，选取键56×32×250 GB/T1096-2003。 7.2其他的键按相同方式进行校核及选用。 第8章 联轴器的选型 8.1卷筒轴与减速器之间的联轴器选型 计算联轴器的计算转矩，应当按轴上最大转矩作为计算转矩Tca 。 Tca=KAT≤[T] 式中[T]—公称转矩 KA—工作情况系数，查表知KA=2.0 Tca=2.0×85000=170000 N·m＜[T]=250000 N·m。 查表得LZ16型弹性柱销齿轮式联轴器的许用转矩[T]= 250000 N·m.， 许用转速为1000 r/min，轴径为240~260mm，故合用。 选用联轴器LZ16 GB/T5015-2003。 8.2马达与减速器之间的联轴器选型。 Tca=KAT=2.0×14166=28332 N·m≤[T]=50000 N·m。 查表得JSB15型联轴器的许用转矩[T]= 50000 N·m， 许用最大转速为1750 r/min，轴径为160~240 mm，故合用。 选用JSB15型联轴器。 第9章 液压泵站的设计 9.1 配流器的选择 各型液压传动装置可以根据不同工况要求选用各种规格的配流器,选择配流器的原则应按使用压力、转速、流量、联接方式和所集成阀组要求来选。 配流器的安装:配流器进出油口方向允许按外形安装联接位置以72°为间隔旋转,但当松开螺钉旋转时,要当心不能损坏平面O形圈的密封功能。 配流器的结构如图9.1所示。 图9.1 配流器 配流器详细的资料可参见HGM型低速大扭矩液压马达样本。在本样本中列出的各型产品所配的配流器型号只是一种建议的规格，用户可以根据各自的实际情况改选其它更适合的规格，但选择中一般应该注意按泵供给的流量来考虑，各种配流器允许的流量主要受所带的美国Sun公司进口的双向平衡阀流量的限制，Sun公司阀的流量规格有0～60，0～120，0～240和0～480 L/min 4种，对应本公司配流器的型号分别为D602，D1202, D2402和D90+F4802,在不超过最大流量值的70%条件下，用户可以尽量选用较小的规格，这样可以缩小空间尺寸，降低产品成本。上述型号中D60表示流量为0～60 L/min的配流器，60后面的2表示带双向平衡阀，其他型号意思类同。 根据本设计的流量需求故选择D1202型配流器 9.2 液压泵及其电机的选择 液压泵按照工作原理和基本结构可分为齿轮泵、叶片泵、螺杆泵、柱塞泵等几种类型。液压绞车的主油泵常用柱塞泵，辅助油泵常用叶片泵、齿轮泵。 液压泵按照工作压力可分为低压泵、中压泵、中高压泵、高压泵和超高压泵。液压绞车常有工作压力为中高压8～16MPa和高压16～32MPa。 液压泵按照工作流量能否调节，可分为定量泵和变量泵。在转速不变的条件下，输出流量不可改变的液压泵称作定量泵，输出流量可以改变的液压泵称作变量泵。液压绞车的主油泵常用变量泵，辅助油泵常用定量泵。 9.2.1液压泵的选择 泵的理论流量Q为 Q= L/min 式中 V——绳速（m/min）； D——卷筒底径 （mm）； X——层数； d——钢丝绳直径（mm）； Σq—绞车总排量（ml/r）Σq=5180 ml/r； η1—泵的容积效率，η1=0.95； η2—系统中阀件容积效率η2=0.99； η3—液压马达容积效率η3=0.98。 ∴Q＝ ＝15.4L/min 故选用型号为JBP180ACPOF-KL-O径向变量柱塞泵。 9.2.2 电机的选择 主油泵电动机功率计算 Nb =bKM FcV/1000 z 式中Nb ——在液压绞车钢丝绳最大静张力和最大提升速度下油泵电动机功率，KW； 　　Nb——备用系数，Nb—1.15 　　 KM ——满载工作系数，取KM＝0.75 z ——液压绞车总效率，取 z =0.75 ∴ Nb =38.2KW 根据计算暂选用1台Y2-225M-4型、20KW、1420r/min的电动机。 9.3 液压阀的选用 9.3.1概述 液压绞车工作时，需要经常进行起动、制动和换向，有时工作机构——滚筒的运动速度要在一定范围内进行调节，同时工作机构所承受的外负载也是经常变化的。为了适应这些工作特点和要求，要有一套对工作机构进行控制和调节的液压元件——液压阀。液压系统中只有正确设置各种液压阀来控制和调整油液流动方、压力和流量大小，才能保证满足液压绞车的各种运动需要，使液压绞车具有完善的性能和准确的动作。 9.3.2 平衡阀的选用 根据已知的马达的排量、工作压力和计算所得的泵的流量选用FD16FA12/B30型平衡阀，所代表的意义和阀的外型结构见（图9.2）和（图9.3） 图9.2型号所代表的意义 图9.3 平衡阀的外型结构 1—控制口；2—监测口；3—法兰固定螺钉；4—盖板； 5—可选择的B孔；6—标牌；7—O型圈 9.3.3 调速阀的选用 节流阀因为刚性差，通过阀口的流量因阀口前后压力差变化而波动，因此仅适用于执行元件工作负载变化不大且对速度稳定性要求不高的场合。为解决负载变化大的执行元件的速度稳定性问题，应采取措施保证负载变化时，节流阀的前后压力差不变。具体结构有节流阀与定差减压阀串联组成的调速阀和节流阀与压差式溢流阀并联组成的溢流节流阀。溢流节流阀又称为旁通型调速阀，故调速阀又称为普通调速阀。工作原理如图 图9.4 调速阀的工作原理图 1—定差减压阀阀芯；2—节流阀阀芯；3—弹簧 根据已知的马达的排量、工作压力和泵的流量选择2FRM10-B/16LB型调速阀。 9.3.4 手动换向阀的选用 换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动，使油路接通或切断而改变油流方向的阀。 换向阀的分类： 按结构形式可分：滑阀式、转阀式、球阀式。 按体连通的主油路数可分：两通、三通、四通…等。 按阀芯在阀体内的工作位置可分：两位、三位、四位等。 按操作阀芯运动的方式可分：手动、机动、电磁动、液动、液动等。 按阀芯定位方式分：钢球定位式、弹簧复位式。 按阀芯的定位方式可分为钢球定位和弹簧复位两种。其中钢球定位式的阀芯在外力彻去后可固定在某一工作位置，适用于一个工作位置停留较长时间的场合；弹簧复位或队中式的阀芯在外力撤去后将回复到常位，这种方式因具有“记忆”功能，特别适用于换向频繁、且换向阀较多、要求动作可靠的场合。 手动和机动换向阀的阀芯运动是借助于机械外力实现的。其中：手动换向阀又分为手动操动和脚踏操纵两种；机动换向阀则通过安装在液压设备运动部件（如机床工作台）上的撞块或凸轮推动阀芯。他们的共同特点是工作可靠。图7.4示为三位四通手动换向阀的结构图和图形符号，用手操纵杠杆即可推动阀芯相对阀体移动，改变工作位置图9.5a为弹簧钢球定位式，图9.5b为弹簧自动复位式 图9.5 三位四通手动换向阀 a)钢球定位结构 b）弹簧自动复位机构 根据已知的马达的排量、工作压力和泵的流量选择3WMM10G50/F B10型手动换向阀。 9.4 辅助元件的选用与设计 液压绞车液压系统的辅助元件包括油管及管接头，滤油器、油箱、冷却器、密封件等。这些辅助元件从液压传动的工作原理来看是其辅助作用的，但从保证完整液压系统传递力和运动的任务来看，它们却是非常重要的。它们对液压系统和主要液压元件的正常工作、工作效率，使用寿命等影响极大。因此，在设计、制造和安装、使用液压绞车时，对辅助元件必须予以足够的重视。 9.4.1 油管和管接头的选用 油管和管接头的作用是联接液压元件，构成完整液压系统的通道。管接头用以把油管与油管与元件连接起来。油管和管接头应有足够的强度，良好的密封，小的压力损失和装拆方便。 在进行液压绞车设计时，不可忽视油管和管接头的设计，油管的材料、直径、长度、走向和布局都应设计得合理，管接头的结构形式应选择适当，否则不仅会增大压力损失，降低液压系统效率，产生振动和噪音，而且往往发生漏油和开裂，影响液压系统的正常工作。 液压绞车的油管主要是采用无缝钢管，紫铜管和耐油橡胶软管。油管材料的选择主要是依据液压系统工作压力，工作环境，液压装置的相互位置和其他条件来确定。各种油管材料的特性及适用范围如下。 （1）钢管。钢管分无缝钢管和有缝钢管。无缝钢管强度高，耐高压、变形小、寿命长、工作可靠、耐油性和抗腐蚀性能都比较好，装配时不易弯曲，装配好后能长久保持原形，所以在中、高压液压系统中得到广泛应用。无缝钢管有冷拨和热轧两种。冷拨管外径尺寸精确，质地均匀，强度高。一般多选用10号，15号铜制成的冷拔无缝钢管。吸油管和回油管等低压管路，可以采用有缝钢管，其最高工作压力一般不大于lMPa。 （2）铜管。铜管分紫钢管和黄铜管。紫铜管工作压力在6．5—10MPa以下，它容易弯曲成所需要的形状，安装时比较方便，且管壁光滑，摩擦阻力小。由于铜与油接触能加速油的氧化，不耐冲击和振动，同时铜材价格较高，故应尽量不用或少用铜管，而多用钢管。铜管通常只限于用做液压绞车的仪表和控制装置的小直径油管。黄铜管承受压力较高，可达25MPa以上，但它不易弯曲。 （3）橡胶软管。橡胶软管—般用于连接两个相对运动部件之间的管路，橡胶软管能够吸收液压冲击和震动，在特殊情况下也可以在非运动部件之间加设一段橡胶软管，以利改善液压系统的工作特性。液压绞车在一般情况下应尽量避免使用橡胶软管，只是在液压传动装置有特殊要求的地方才考虑使用，例如在液压绞车的内曲线低速大扭矩液压马达的进、回油管经常安装一节高压橡胶软管，以便使液压马达的配油轴在工作中能正常浮动。高压橡胶软管制造复杂，接头技术要求高，寿命短、成本高，在固定连接处一般不要采用。 橡胶软管分高压软管和低压软管两种。高压软管用夹有铜丝编织物的耐油橡胶制成，一般有2～3层。钢丝层数越多，管径越小，耐压越高。小直径的三层钢丝橡胶软管最高工作压力可达35—60MPa。低压橡胶软管是由夹有棉或麻织物的耐油橡胶制成，适用于工作压力小于1．5MPa的场合。 液压绞车油管的布置对液压元件的影响很大，因而在布置液压元件时就应充分考虑尽量缩短和减少管路，避免过多的文叉迂回，以便使管路布局合理；并且要尽量做到各个管路装卸时互不妨碍；装配时不应单纯追求美观，而使管路过长或弯曲过多。 钢管和铜管的弯曲部分应保持圆滑，防止邹折。金属管的弯曲半径R可参考下列数据： 钢管热弯曲：R≥3D 钢管冷弯曲：R≥6D 铜管热弯曲：R≥2D（D≤15mm） R≥2.5D（D=15～22mm） R≥3D（D=22mm） 油管弯曲半径过小，不仅容易产生邹折，增大液流阻力，而且会导致油管应力集中，降低油管的疲劳强度。油管弯曲后．弯曲处外侧壁的减薄不应超过油管壁厚的20％，椭圆度不应超过15﹪。 在连接金属油管时，还要注意热膨胀冷缩的影响，留有胀缩的余量。 软管的连接长度应有一定余量。连接时要防止软管受拉力或拧扭。接头附近的软管应避弯曲。软管的弯曲半径R约为软管外径D的9倍，弯曲位置距接头至少应在软管外径的6倍以上。 由此计算 金属管子内径 d=15.5mm 管接头是油管与液压元件，油管与油管之间的连接件。在没计和使用管接头时，必须使它具有足够的通油能力和较小的压力损失，同时做到装卸方便，连接牢固、密封可靠，外形紧凑，制适容易。 故根据机械设计手册选择金属管型号为JB/T 966-JLM-30 管接头用锥面密封焊接式管接头。 9.4.2 滤油器的选用 在液压系统中由于液件元件在机喊加工过程中节常残留一些硬的扮末和金属碎屑未完全彻底清理干净，外界的灰尘、脏物和颗粒也常常浸入液压系统，液压元件工作因磨损析出铁末，液压油的氧化物会产生杂质等原因。使液压油中的杂质颗粒达到一定大小就个引起汽孔的堵寒，运动零件产生剧烈震动和卡死，影响液压系统的正常工作，缩短液压工件的寿命。所以液压油不清洁常常是液压机械造成故障得主要原因。为了保证液压系统的正常工作，提高液压元件的寿命．因此进入液压系统工作的油液必须经过滤油器过滤。 滤油器应当满足以下要求：由较高的过滤能力和较低的压力损失；由足够的通油能力；过滤材料有足够的强度，不致因受液压力而损坏；能耐油的侵蚀，在一定的温度下有足够的耐久性；容易清洗和更换过滤材料安装使用滤油器时要保持干净，滤网不得有损坏之处，更不能使用有洞的滤芯。安装时要注意进、出油口不得互换，一般都是油从滤芯外面进油，中间出油。液压绞车经过跑合试运转后应更换滤芯，以后每运转1000～2000小时应更换一次滤芯。 选择滤油器要考虑液压系统的工作压力、流量、要求过滤精度、滤油位置、工作油温等因素。 液压系统要求的过滤精度与压力和油泵、油马达及阀组结构形式等有关。一般当P<14MPa时，要求过滤后油液杂质颗粒直径d在0.025～0.05mm以下；当P〉14MPa时，d<0.025mm；当P=35MPa时，d <0.01mm。滤油器的过滤精度越高，所造成的压力损失越大，一般吸油滤油器容许压力降为0.03～0.077MPa，在主油路上容许压力降为0.02 MPa。 滤油器的使用工作压力要满足要求，以免造成损坏。一般应考虑使用机械强度较高的滤油器。 滤油器还必须有足够的通油能力，在使用中随着时间的延长，滤油器会逐渐堵塞，致使通油能力降低。因此在选用时，滤油器的通油量除了满足系统要求外，还要考虑留有一定的余量，特别是吸油滤油器的通油能力，一般应为液压泵流量的2倍以上。 本设计选择滤油器为：吸油口YCX-40×80LC、回油口RFA-40×30L-C。 9.4.3 冷却器的选用 液压传动机械经过一段时间的连续运转以后，系统地发热和散热达到基本平衡，油温补再上升。油液的工作温度一般保持在30～50℃时比较理想，最高不能超过70℃，否则不仅会使粘度降低，增加泄漏，而且能加速油液变质。当油液依靠油箱冷却后而油温仍过高时，就需要采用冷却。冷却期的作用是降低油温，控制油温；减小油箱体积；保证液压系统正常工作，延长液压元件的使用寿命。因此冷却期也是液压系统的重要装置之一。 对冷却器的基本要求是：在保证散热面积足够大，散热效率高和压力损失小的前提下，要求结构紧凑坚固、体积小、重量轻。 冷却器一般按冷却介质的不同分为水冷和风冷两种。风冷式冷却器适用于缺水或不便用水的地方。它可以采用自然通风，也可以利用风扇强制吹风或强制吸风来冷却。 本设计所采用的冷却器2LQFW型冷却器其结构如图 图9.6管形冷却器 1—上盖；2—隔板；3—出油口；4—筒壳；5—铜管；6—密封圈；7—出水口；8—进油口；9—橡胶垫；10—防腐锌棒；11—进水口；12—底座 9.4.4 油箱的设计 压油在油箱中进行散热降温，沉淀杂质，分离空气。 油箱容量的计算 按经验公式确定 V＝aQ 式中：V—本设计油箱的用途主要是储存液压系统所需要的足够的液压油； Q—液压泵的总额定流量，L/min； a—经验系数，一般低压系统a＝2～4，中压系统a＝5～7。 则 V＝15.4×5＝107.8L 故所配油箱的容量为160m3。 油箱一般用钢板焊接而成，形状可依总体布置来决定，但要考虑到有利于散热。本设计的油箱结构如图9.7所示。在油箱内设有一块隔板6，把油箱分成吸油区和回油区两部分。吸油区和回油区的大小可以相等，也可把回油区作得大一些，以利杂质德沉淀。油箱底部设有放油阀门8，底板向放油稍倾斜，以便于清洗和排除污物。在油箱侧面容易观察到的地方设置油位指示器3和温度计1。在油箱上部留有通气孔并安装空气滤清器2，使油箱内的压力保持为大气压。油箱上盖可以打开供安装，清洗用，平时用螺钉和密封材料密封，以防灰尘进入油箱。 图9.7 油箱结构图 1—温度计；2—空气滤清器；3—油位指示器；4—油箱体；5—回油管；6—隔板；7—吸油管；8—放油阀；9—粗滤油器 设计油箱时应注意以下几点： （1）油箱应有足够的容量。要使液压系统工作时油面保持一定高度，以防止液压泵吸空。为了防止液压系统中的油液全部回油箱下致溢出油箱，油箱容积应留有一定余量。油箱容积的大小要通过计算确定。 （2）吸油管路与回油管路要保持一定的距离，并尽量加长油液在油箱中的循环长度，以便使油液油充分的时间沉淀污物，排除气泡，并使油液冷却。为此可在油箱内设置隔板，使油液曲折迂回流动，隔板高度应不低于右面高度的3/4。 （3）吸油管路应安装粗滤油器，以免吸入杂质，滤网要全部侵入油面之下，底面与箱底应保持一定的距离，使油液从滤网的四周都能进入网内。一般吸油管口距箱底应大于两倍管径，距箱壁应大于三倍管径。滤网精度一般为100～200目，并要有足够的通油能力，以免入口阻力太大，一般滤网通油能力应大于液压泵流量的2倍以上。 （4）回油管端部应作成45。，斜口应面向箱壁以利于散热。回油管路距箱底应大于3倍管径，距箱壁也大于3倍管径。 （5）回油上端应设置注油孔和通气孔，并且两者常常合在一起，中部应安装油位计，以便观察油位高度。还安有温度计，以便测量油温。 （6）油箱上盖或侧壁应设置清扫窗口，在油箱清洗时将盖板打开，以便擦洗油箱内部。油箱底部应有1:30的斜度，放油口设置在最低处，以便换油时能将旧油液全部排出。 （7〕油箱散热条件要好，必要时箱壁和盖板可制出凸筋，以增大散热面积。 （8）油箱密封性要好，以防止油液渗透到箱外，并避免外界灰尘、污物侵入箱内。 （9）油箱内壁应涂耐油的防锈漆，以防止油箱内部生锈并不致使油液将漆溶解而使油液不纯。 （10）油箱应便于安装，调运，维修和清洗。 第 10 章 液压绞车使用说明 10.1绞车装配注意事项 绞车在装配前应清查零件数量，并将所有零件修净毛刺，清洗干净，严防铁屑、灰尘带入绞车内部，所有滚动轴承必须在油中加热后（一般加热温度为120～150°C）进行装配。不得硬打硬砸，以防零件受力变形。 10.2 绞车试运转 10.2.1 空负荷试运转 新的或大修后的绞车，空负荷试运转在转配完毕后进行。试运转应遵守第八节规定的 操作规程 操作规程下载怎么下载操作规程眼科护理技术滚筒筛操作规程中医护理技术操作规程 ，试运转前必须先确认变速箱润滑油清洁度符合要求。先用手动或电机点动，机器正常运转后方可进行空负荷试运转试验。 空负荷试运转时，正反转30分钟并达到下列要求。 1) 运转正常，无冲击性噪声； 2) 各部分润滑良好，无渗漏现象； 3) 高温度不超过80ºC，最高温升不超过40ºC； 4) 各部无松动现象； 6) 制动闸应制动灵活、可靠。 10.2.2 负荷试运转 空负荷试运转后方可进行负荷试运转，负荷试运转应注意以下事项： 1) 绞车的出绳方向，钢丝绳上出绳既钢丝绳引出部分应在卷筒上面，不宜在卷筒下面出绳； 2) 负荷试车如在现场,可在井下利用工作面支柱作为负荷,负荷试车时必须将绞车底座牢固地固定在底板上 3) 试车负荷应逐次增加,并且应当注意不超过钢丝绳的最大牵引力。 4) 负荷试车时,变速箱内油温最高不超过90ºC,最高温升不超过80ºC. 5) 制动盘制动灵活、可靠; 6) 每次负荷试车后检查钢丝绳及机器各部不得有残余变形，并应符合试运转中第1—3条规定。 参考文献 [1] 成大先. 机械设计手册.北京：化学工业出版社，2002 [2]濮良贵，纪名刚.机械设计. 北京：高等教育出版社，2006.5 [3]王积伟，章宏甲.液压传动第二版，北京：机械工业出版社，2006.12 [4]刘岩主编，《矿用小型液压调速绞车》.煤炭工程出版社，2007. [5]章日晋主编，《机械零件的结构设计》.机械工业出版社，1987 . [6]吴宗泽主编，《机械结构设计》.机械工业出版社，1988. [7]张利平编，《液压传动系统及设计》.化学工业出版社，2005 [8]张兰俊主编，《液压技术应用于防暴提升绞车》.矿山机械出版社，1999. [9]徐灏主编，《机械设计手册》.机械工业出版社，1991 [10]王绍定编，《矿用小绞车》1981 [11]Goumas, J. 1995.“Tri-Villages of GreaterChicago Reduce I/I with CIPP.”TrenchlessTechnology 4(3): [12]Iseley,T.and M.Najafi,1995. TrenchlessPipeline Rehabilitation. Prepared for theNational Utility Contractors Association,Arlington, VA. 致 谢 此次毕业设计能顺利的完成，需要感谢张鑫老师对设计的严格要求和充分指导，提出了许多宝贵的建议，改正了我论文中的许多错误，使设计更加合理、完善。同时同组同学也给予了很多建议和帮助，院领导也提供了很多利于设计的条件，在此对老师、同学们还有院领导表示深切而诚挚的谢意！ _1234567890.unknown _1234567891.unknown _1234567892.unknown _1234567893.unknown _1234567894.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567897.unknown _1234567898.unknown _1234567899.unknown _1234567900.unknown _1234567901.unknown _1234567902.unknown _1234567903.unknown _1234567904.unknown _1234567905.unknown _1234567906.unknown _1234567907.unknown _1234567908.unknown _1234567909.unknown _1234567910.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567913.unknown _1234567914.unknown _1234567915.unknown _1234567916.unknown _1234567917.unknown _1234567918.unknown _1234567919.unknown _1234567920.unknown _1234567921.unknown _1234567922.unknown _1234567923.unknown _1234567924.unknown _1234567925.unknown _1234567926.unknown _1234567927.unknown _1234567928.unknown 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