牽引絞車設(shè)計(jì)論文[帶圖紙]

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 緒 論3</p><p>　　2 絞車的選型計(jì)算與設(shè)計(jì)5</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)參數(shù)5</b></p><p>　　2.2絞車鋼絲繩的布局5</p><p>　　2.3選擇鋼絲繩

2、5</p><p>　　2.3.1每米鋼絲繩質(zhì)量的計(jì)算5</p><p>　　2.3.2驗(yàn)算鋼絲繩的安全系數(shù)6</p><p>　　2.4絞車的選擇和計(jì)算主軸的結(jié)構(gòu)尺寸7</p><p>　　2.4.1預(yù)選絞車滾筒的直徑7</p><p>　　2.4.2絞車的最大靜張力及最大靜張力差的計(jì)算7</p&g

3、t;<p>　　2.4.3絞車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.5主軸承的選擇15</p><p>　　2.6滑輪組的設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.6.1滑輪主要尺寸15</p><p>　　2.6.2滑輪強(qiáng)度驗(yàn)算16</p><p>　　2.6.3滑輪組設(shè)計(jì)17</p>

4、<p>　　2.7預(yù)選絞車使用的電動(dòng)機(jī)17</p><p>　　2.8設(shè)計(jì)的驗(yàn)算計(jì)算18</p><p>　　3總體方案設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.1絞車的控制要求19</p><p>　　3.2絞車房的布局19</p><p>　　3.3根據(jù)減速器選擇的不同，絞車的布局也會(huì)不同20<

5、;/p><p>　　4 減速器的選用20</p><p><b>　　4.1減速器20</b></p><p>　　4.1.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配20</p><p>　　4.1.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算21</p><p>　　4.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)23</p><p>

6、;　　5 聯(lián)軸器和制動(dòng)器的選型28</p><p>　　5.1電動(dòng)機(jī)與減速器的輸入軸處的聯(lián)軸器28</p><p>　　N工作轉(zhuǎn)速，r/min28</p><p>　　5.2絞車電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)器29</p><p>　　5.3盤形制動(dòng)器的選型30</p><p>　　5.3.1正壓力30</p>

7、;<p>　　5.3.2最大工作油壓31</p><p>　　5.3.3盤形制動(dòng)器選型結(jié)果及其參數(shù)31</p><p>　　5.4液壓站的設(shè)計(jì)32</p><p>　　5.4.1液壓站的組成32</p><p>　　5.4.2液壓站的結(jié)構(gòu)32</p><p>　　5.4.3液壓站的工作原理33

8、</p><p>　　5.4.4電液調(diào)壓裝置的作用33</p><p>　　5.4.5液壓站元件的選型和計(jì)算33</p><p>　　6 深度指示器的選型41</p><p>　　6.1絞車的深度指示器的用途41</p><p>　　6.2絞車用深度指示器類型41</p><p>　　

9、7 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)42</p><p>　　7.1可編程序控制器(PLC)的特點(diǎn)及應(yīng)用42</p><p>　　7.2 PLC的選型44</p><p>　　7.2.1牽引絞車系統(tǒng)的工作情況44</p><p>　　7.2.2系統(tǒng)配置44</p><p>　　7.2.3系統(tǒng)控制圖46</p>

10、;<p>　　7.2.4I/O接線圖和I/O分配表46</p><p>　　7.2.5 編碼器的選型48</p><p>　　7.2.6參數(shù)脈沖化的計(jì)算49</p><p>　　7.2.7電氣接線51</p><p>　　7.2.8操作臺(tái)的設(shè)計(jì)51</p><p>　　7.2.9程序設(shè)計(jì)52&

11、lt;/p><p>　　7.2.10提高系統(tǒng)可靠性的措施53</p><p><b>　　8 結(jié)論53</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)55</b></p><p><b>　　附錄157</b></p><p><b>　　附

12、錄260</b></p><p><b>　　致　　謝67</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是對(duì)纜車式活動(dòng)泵房的牽引絞車的控制系統(tǒng)的改進(jìn)，利用PLC技術(shù)使其控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，并且易于維修。本設(shè)計(jì)的意義是使用軟件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的硬件電氣的功能。&

13、lt;/p><p>　　對(duì)于絞車及其控制系統(tǒng)的發(fā)展如下：</p><p>　　國內(nèi)有移動(dòng)組合式全數(shù)字變頻防爆絞車控制系統(tǒng)， 對(duì)于變頻調(diào)速技術(shù)和PLC控制技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但還沒有將變頻調(diào)速技術(shù)和PLC 控制技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于井下防爆絞車控制的報(bào)道。究其原因：</p><p>　　一、現(xiàn)有的國內(nèi)外生產(chǎn)的變頻器大多不適應(yīng)我國煤礦井下生產(chǎn)所用660V電壓等級(jí)；</p>

14、<p>　　二、現(xiàn)有的變頻器和PLC控制器均不防爆，不能滿足高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井井下工況的要求；</p><p>　　三、國內(nèi)外生產(chǎn)的隔爆變頻器普遍采用油浸或水冷散熱方式，體積龐大、價(jià)格高、不便于安裝和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)；</p><p>　　四、沒有適用于井下提升機(jī)的變頻器控制的應(yīng)用軟件和PLC控制應(yīng)用軟件。移動(dòng)組合式全數(shù)字四象限變頻防爆絞車控制系統(tǒng)較好地解決了以上的問題。&

15、lt;/p><p>　　在國外，鉆機(jī)制造商德國Wirth公司、Bentec公司以及美國Varco公司擁有先進(jìn)的絞車控制技術(shù)、電動(dòng)機(jī)四象限傳動(dòng)技術(shù)以及電子(自動(dòng)) 司鉆控制技術(shù)。這些絞車控制系統(tǒng)能根據(jù)鉆壓、機(jī)械鉆速、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和扭矩等參數(shù)控制鉆井鋼絲繩的連續(xù)遞送以保持穩(wěn)定的鉆井狀態(tài)， 進(jìn)而大大提高鉆井效率。如：</p><p>　　一、德國Wirth公司齒輪傳動(dòng)絞車</p><

16、p>　　德國Wirth公司新一代齒輪傳動(dòng)絞車采用四象限控制技術(shù)，配有2臺(tái)或3臺(tái)直流或交流電動(dòng)機(jī)，能平穩(wěn)地減速和停止下降或上升的載荷，在不超過設(shè)備使用限制的情況下，直流和交流電動(dòng)機(jī)都能運(yùn)用再生制動(dòng)技術(shù)，制動(dòng)能量大部分回饋給電網(wǎng)。絞車控制系統(tǒng)通過控制電動(dòng)機(jī)四象限傳動(dòng)，使能量在一個(gè)起下鉆作業(yè)中按4個(gè)不同傳動(dòng)階段分配。</p><p>　　絞車的控制系統(tǒng)是通過一個(gè)30～60kW的交流電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)其它的輔助驅(qū)動(dòng)。在鉆

17、井過程中，自動(dòng)化司鉆控制電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)恒鉆壓自動(dòng)送鉆，保持設(shè)定的參數(shù)，使鉆井工具的壽命得以大大增長(zhǎng)。另外，在主電動(dòng)機(jī)失效時(shí)，還可做為應(yīng)急裝置，將井中鉆具提起。</p><p>　　絞車控制系統(tǒng)還包括一套智能防碰系統(tǒng)(ACS)，用來優(yōu)化游車上下運(yùn)行過程中的安全和效率，它監(jiān)控絞車獨(dú)立的3個(gè)剎車系統(tǒng)。系統(tǒng)提供了整個(gè)提升系統(tǒng)動(dòng)能的參數(shù)分析，并考慮了包括系統(tǒng)制動(dòng)能力、鉤載、游車的速度和位置等參數(shù)，在位于司鉆控制室的ACS系統(tǒng)終

18、端設(shè)定系統(tǒng)的上、下限位。</p><p>　　兩個(gè)PLC上獨(dú)立計(jì)算大鉤的位置、速度和制動(dòng)距離。根據(jù)控制系統(tǒng)的運(yùn)算法則，并考慮到系統(tǒng)的動(dòng)能和絞車的剎車系統(tǒng)能力，兩個(gè)PLC能獨(dú)立啟用再生制動(dòng)、渦流剎車或盤式剎車。大鉤位置、載荷和所需要的制動(dòng)距離等參數(shù)持續(xù)地由兩個(gè)微處理器檢測(cè)和比較，任何差異都認(rèn)為是ACS系統(tǒng)失效。電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)、渦流剎車和盤剎緊急制動(dòng)將被激活，使載荷制動(dòng)停止。</p><p>

19、　　Bentec公司絞車</p><p>　　德國Bentec公司已成功地將四象限傳動(dòng)用于其鏈傳動(dòng)鉆機(jī)上， 將電動(dòng)機(jī)用于剎車， 并將能量回饋。盤式剎車只用于駐車或緊急制動(dòng)。絞車遙控操作， 游車可以準(zhǔn)確定位。自動(dòng)送鉆速度從10 m/ h到150 m/ h 。</p><p>　　三、美國Varco公司單軸絞車</p><p>　　美國Varco公司最新一代單軸ADS

20、—10絞車，充分利用了交流變頻的控制技術(shù)， 可不使用摩擦離合器而使用電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)來保持負(fù)荷。高性能可精確控制的空氣冷卻和水冷卻伊頓( Eaton) 組合盤式剎車可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆，并且使該絞車唯一的剎車——空氣冷卻模塊用于緊急制動(dòng)和負(fù)載的靜態(tài)控制， 而水冷卻模塊用于鉆井鋼絲繩的均勻遞送、游車運(yùn)行、鉆壓以及其它鉆井參數(shù)的動(dòng)態(tài)控制。</p><p>　　而我設(shè)計(jì)的絞車及其控制系統(tǒng)，僅僅是以很簡(jiǎn)單的方式對(duì)絞車進(jìn)行控制，由

21、PLC進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)絞車各種動(dòng)作的控制。</p><p>　　2 絞車的選型計(jì)算與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　泵房總重：50噸，斜坡的坡度：20度，絞車的垂直提升高度：25m，泵房的行走速度：2m/min=0.0333m/s</p><p>　　2.2絞車鋼絲繩的布局&

22、lt;/p><p>　　為了安全考慮，采用雙滾筒，雙繩提升泵房。為了使所選的絞車結(jié)構(gòu)和尺寸盡量的小，以降低成本，采用滑輪組來改善泵房的受力情況，從而選擇合適的零部件，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)的目的。</p><p>　　我設(shè)計(jì)的絞車不采用固定滾筒和游動(dòng)滾筒的形式，兩個(gè)滾筒使用相同的繩索布局，并且都以相同的方式提升絞車。</p><p>　　圖2.1 鋼絲繩的布局</p&g

23、t;<p><b>　　2.3選擇鋼絲繩</b></p><p>　　鋼絲繩的選擇原則是根據(jù)繩的終端最大可能的懸垂重量等條件初選，再進(jìn)行安全系數(shù)的驗(yàn)算。</p><p>　　2.3.1每米鋼絲繩質(zhì)量的計(jì)算</p><p>　　公式： kg/m (2.1)</p><p><b&g

24、t;　　其中，</b></p><p>　　m每根繩提升的泵房的重量kg</p><p>　　鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度Pa</p><p>　　為斜坡角度，L提升斜長(zhǎng)</p><p>　　鋼絲繩安全系數(shù)，其值(參考《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定的提升鋼絲繩的安全系數(shù)的要求，專為升降物料用的鋼絲繩不得小于6.5)。</p><p

25、>　　f泵房阻力系數(shù)，取f=0.01~0.015</p><p>　　鋼絲繩阻力系數(shù)，取=0.15~0.20</p><p>　　參數(shù)：m=G/4=50000/4=12500kg，=1850×10Pa，=20，</p><p>　　L=25/sin20°＝73m，=8，f=0.01，=0.2</p><p><

26、b>　　結(jié)果：</b></p><p>　　選型結(jié)果：(YB829-79)</p><p><b>　　表2.1</b></p><p>　　此三角股鋼絲繩的主要用途：它是同向捻鋼絲繩，主要用于立井提升，高爐卷揚(yáng)，露天礦斜坡卷揚(yáng)，纜車，電鏟，以及雙卷揚(yáng)(左同向與右同向繩可成對(duì)使用)的各種起重設(shè)備，例如重型冶煉澆鑄吊車等。<

27、;/p><p>　　2.3.2驗(yàn)算鋼絲繩的安全系數(shù)</p><p>　　公式： (2.2)</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　Q為所選鋼絲繩破斷力總和，即Q=319500N</p><p>　　g為重力加速度，即9.8m/s2</p><

28、;p><b>　　結(jié)果：</b></p><p>　　結(jié)論：鋼絲繩符合要求。此外，雙繩提升，兩根鋼絲繩同時(shí)斷的概率要比一根繩的小得多。</p><p>　　2.4絞車的選擇和計(jì)算主軸的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　選擇滾筒直徑的主要原則是使鋼絲繩繞經(jīng)滾筒時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不要過大，以便保持鋼絲繩的一定承載能力和使用壽命，鋼絲繩彎曲應(yīng)力的大小

29、及其疲勞壽命，取決于滾筒和鋼絲繩的直徑比。</p><p>　　2.4.1預(yù)選絞車滾筒的直徑</p><p><b>　　公式：</b></p><p><b>　　(2.3)</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p><

30、b>　　D為滾筒直徑mm</b></p><p><b>　　d為鋼絲繩直徑mm</b></p><p>　　為鋼絲繩中最粗鋼絲直徑mm</p><p><b>　　結(jié)果：</b></p><p>　　2.4.2絞車的最大靜張力及最大靜張力差的計(jì)算</p><p

31、>　　絞車各承力部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是按照絞車系列參數(shù)規(guī)定的鋼絲繩最大靜張力和最大靜張力差來設(shè)計(jì)的。選擇絞車時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算實(shí)際負(fù)荷所產(chǎn)生的最大靜張力和最大靜張力差，使它小于所選絞車規(guī)定的最大靜張力和最大靜張力差。考慮到泵房的受力情況，則：</p><p><b>　　公式：</b></p><p><b>　　(2.4)</b></p>

32、<p><b>　　其中，</b></p><p>　　L為提升斜長(zhǎng)，斜坡角度</p><p>　　f泵房運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力參數(shù)，滾動(dòng)軸承f=0.015，滑動(dòng)軸承f=0.02</p><p>　　f提升鋼絲繩運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力系數(shù)，f=0.15~0.2，由于斜坡距離較短，鋼絲繩始終處于繃緊狀態(tài)，鋼絲繩的阻力系數(shù)僅考慮動(dòng)滑輪處的阻力，取值會(huì)小一些，

33、取f=0.03</p><p>　　p為鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量</p><p><b>　　參數(shù)：</b></p><p>　　G=50000kg，α=20，f=0.02，f=0.03，L=73m</p><p><b>　　結(jié)果：</b></p><p><b>　　

34、預(yù)選絞車類型：</b></p><p><b>　　表2.2</b></p><p>　　2.4.3絞車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　上述所選用的礦用提升絞車是根據(jù)參數(shù)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行的初選，考慮到我所設(shè)計(jì)的絞車只是單方向的提升，并且兩卷筒是同時(shí)提升泵房，相當(dāng)于兩卷筒都是固定滾筒，所以，絞車的最大靜張力差也應(yīng)該是45KN，則預(yù)選的絞

35、車不滿足要求，需要自行設(shè)計(jì)絞車的結(jié)構(gòu)。而上述所選的雙剎2JTK1.6型絞車的技術(shù)參數(shù)可以作為參考，從而有利于設(shè)計(jì)的合理性。</p><p><b>　　1、原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　滾筒直徑：D=1600mm</p><p><b>　　繩纏繞圈數(shù)：</b></p><p>　　繩的間距

36、：l=2mm</p><p><b>　　摩擦圈：nm=3</b></p><p>　　滾筒寬度(至少)：B=(29.1+3)×21+(28+3)×2=736.1mm，</p><p><b>　　取B=900mm</b></p><p><b>　　纏繞層數(shù)：一層&l

37、t;/b></p><p><b>　　滾筒個(gè)數(shù)：2</b></p><p>　　鋼絲繩最大靜張力：T=45KN</p><p>　　鋼絲繩最大靜張力差：</p><p>　　鋼絲繩最大直徑：d=21mm</p><p>　　鋼絲繩的鋼絲最大直徑：</p><p>　

38、　鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量：p=1.832kg/m</p><p>　　鋼絲繩所有鋼絲總斷面積：</p><p>　　鋼絲繩所有鋼絲破斷力總和：，(抗拉強(qiáng)度為1850Mpa)</p><p>　　提升速度：取v=0.0333×2＝0.067m/s</p><p><b>　　環(huán)境溫度：0~40</b></p&g

39、t;<p>　　環(huán)境濕度：不小于95%</p><p>　　傳動(dòng)方式：機(jī)械式傳動(dòng)</p><p>　　2、滾筒支輪輪緣的直徑</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　因?yàn)闈L筒支輪輪緣的作用之一是定位鋼絲繩，使其始終處在滾筒的寬度之內(nèi)，所以，支輪輪緣直徑取的比計(jì)算值要高出一些。</

40、p><p><b>　　3、最大提升高度</b></p><p><b>　　公式：?jiǎn)螌犹嵘叨?lt;/b></p><p><b>　　(2.5)</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　H1為纏繞單層的最

41、大提升高度m</p><p>　　B為滾筒兩擋繩板之間的寬度mm</p><p>　　d為使用鋼絲繩的最大直徑mm</p><p>　　b為由滾筒擋繩板內(nèi)側(cè)至筒殼出繩孔中心的距離mm</p><p>　　滾筒筒殼鋼板厚度mm</p><p>　　t為鋼絲繩在滾筒上的纏繞節(jié)距mm</p><p>

42、<b>　　D滾筒的名義直徑m</b></p><p>　　nm鋼絲繩在滾筒上纏繞的摩擦圈，通常取</p><p>　　LS試驗(yàn)用鋼絲繩長(zhǎng)度(絞車實(shí)際使用的頻率較低，但是，為了保證絞車的安全運(yùn)行，每隔一定的時(shí)間還是要進(jìn)行檢查，間隔的時(shí)間可以取的長(zhǎng)些)，則取Ls=3m </p><p><b>　　參數(shù)：</b></p

43、><p>　　B=900mm，d=21mm，=25mm，b=d/2-(1~1.5)=35.5~48，取b=40mm，t=d+(2~3)=23mm，=3，D=1.6m</p><p><b>　　結(jié)果：</b></p><p>　　結(jié)論：斜坡提升的繩長(zhǎng)是73×2＝146mm，所以，單層提升高度值滿足要求。</p><p&

44、gt;<b>　　4、變位質(zhì)量計(jì)算</b></p><p><b>　　(1)、筒殼</b></p><p>　　參考《液壓絞車》中的相關(guān)參數(shù)，并由設(shè)計(jì)圖紙，取筒殼的質(zhì)量為</p><p><b>　　圖1.2　滾筒筒殼</b></p><p>　　參數(shù)：Di零件i的慣性回轉(zhuǎn)直

45、徑m</p><p>　　Gi零件的實(shí)際重量kg</p><p><b>　　D滾筒直徑m</b></p><p><b>　　(2.6)</b></p><p><b>　　(2.7)</b></p><p><b>　　(2)、支輪<

46、/b></p><p>　　支輪的結(jié)構(gòu)如下圖，由輪、圈、環(huán)、筋四部分組成，其尺寸已經(jīng)在圖中標(biāo)注出，以便于后續(xù)的計(jì)算。</p><p><b>　　圖1.3　滾筒支輪</b></p><p>　　支輪重量，將支輪分解為四部分：</p><p>　　主軸裝置變位質(zhì)量為：</p><p><

47、b>　　5、筒殼強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　(1)、已知條件，絞車滾筒的筒殼的結(jié)構(gòu)尺寸如下：</p><p>　　圖1.4　滾筒筒殼結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>　　筒殼材質(zhì)：16Mn</b></p><p><b>　　筒殼厚度：</b></p>&l

48、t;p>　　筒殼厚度中線半徑：r=700mm </p><p><b>　　筒殼彈性模數(shù)：E=</b></p><p><b>　　鋼絲繩彈性模數(shù)：</b></p><p>　　鋼絲繩橫向彈性模數(shù)：</p><p>　　(2)、筒殼自由段強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　查

49、表得16Mn是低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量0.16%，用于制造大型容器和管道。其抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)，伸長(zhǎng)率，則許用應(yīng)力</p><p><b>　　參數(shù)：</b></p><p>　　T鋼絲繩最大靜張力，T=45000N</p><p>　　筒殼厚度，=5.0cm</p><p>　　t繩圈間距，t=d+=21+2=23mm，取鋼

50、絲繩排列間隙，=2mm</p><p>　　C由于筒殼變形，使鋼絲繩拉力降低的系數(shù)</p><p>　　B滾筒寬度，B=900，</p><p><b>　　筒殼的彈性系數(shù)</b></p><p>　　p鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量，p=1.832kg/m</p><p><b>　　斜坡傾角，&

51、lt;/b></p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p>　　纏繞一層繩時(shí)，筒殼自由段壓縮應(yīng)力：</p><p><b>　　<=21530</b></p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　該絞車滾筒采

52、用16Mn，鋼板時(shí)，可以滿足要求。</p><p>　　(3)、筒殼在支輪處的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　當(dāng)時(shí)，可認(rèn)為筒殼與支輪的連接為固接結(jié)構(gòu)；當(dāng)時(shí)，可認(rèn)為筒殼與支輪的連接為鉸接結(jié)構(gòu)。</p><p>　　該絞車筒殼的尺寸，筒殼的彈性系數(shù)：</p><p>　　故認(rèn)為該絞車筒殼與支輪連接為鉸接結(jié)構(gòu)，可按下述方法計(jì)算筒殼在支輪處的強(qiáng)度。&l

53、t;/p><p><b>　　支輪區(qū)筒殼彎矩為：</b></p><p>　　最大彎矩可由求出，即在處，</p><p><b>　　相應(yīng)的彎曲應(yīng)力：</b></p><p><b>　　相應(yīng)的壓縮應(yīng)力：</b></p><p>　　根據(jù)最大剪應(yīng)力理論，合成

54、應(yīng)力：</p><p>　　據(jù)計(jì)算最大合應(yīng)力發(fā)生在處，此時(shí)合應(yīng)力為： </p><p>　　筒殼在支輪處的強(qiáng)度計(jì)算如下，筒殼上單位面積的壓力：</p><p>　　支輪處鋼絲繩拉力降低系數(shù)取平均值：</p><p><b>　　在處，</b></p><p><b>　　在處，<

55、/b></p><p><b>　　筒殼符合要求。</b></p><p><b>　　6、主軸的結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　主軸使用的材料為45號(hào)鋼，經(jīng)熱處理正火加回火，相應(yīng)得參數(shù)：</p><p>　　主軸的尺寸設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上承載的各個(gè)部件的尺寸，并考慮各個(gè)零部件的定位情況而確定

56、。在主軸上有：兩個(gè)滾筒、一對(duì)滑動(dòng)軸承、開式齒輪、深度指示器、光電旋轉(zhuǎn)編碼器的安裝。此外，還要考慮盤形制動(dòng)器的尺寸。主軸結(jié)構(gòu)尺寸如圖紙。</p><p><b>　　2.5主軸承的選擇</b></p><p>　　主軸處的軸承，我采用對(duì)開式四螺柱正滑動(dòng)軸承。主軸承的結(jié)構(gòu)，它是由鑄鐵制作的軸承體、軸承蓋，鑄鐵制的上、下瓦襯和巴氏合金襯層等部件組成。在上、下瓦襯的接口處有瓦

57、口墊，以便調(diào)整軸頸與軸瓦間的間隙用。</p><p><b>　　2.6滑輪組的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　滑輪組的布局不同，會(huì)導(dǎo)致絞車的提升鋼絲繩的長(zhǎng)度不同，從而影響到對(duì)滾筒強(qiáng)度的要求的不同，同時(shí)，鋼絲繩本身的受力情況也要發(fā)生變化，所以，應(yīng)該合理進(jìn)行布局。</p><p>　　繩索滑輪一般用來導(dǎo)向和支承，以改變繩索及其傳遞拉力的方向或平

58、衡繩索分支的拉力?；喗M分為省力和倍增兩種，省力滑輪組用于提升物品，它的撓性件的自由端或者經(jīng)過導(dǎo)向滑輪，或者直接卷上絞車卷筒。我所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中使用的是省力滑輪組，并且使用鋼絲繩作為撓性件，鋼絲繩經(jīng)過導(dǎo)向滑輪，一端卷上絞車滾筒，另一端連接于液壓缸。</p><p>　　2.6.1滑輪主要尺寸</p><p>　　參考纜索式起重機(jī)(GB3811-83)，裝卸用吊鉤式主起升機(jī)構(gòu)，取機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別

59、M7，則系數(shù)h的值，查表得，卷筒h=22.4，滑輪h=25</p><p>　　圖2.5：滑輪主要尺寸</p><p>　　鋼絲繩直徑d =21mm</p><p>　　滑輪繩槽底半徑R=(0.53~0.6)d=0.55×21=11.55mm</p><p>　　繩槽兩側(cè)面夾角，一般為，取</p><p>&

60、lt;b>　　滑輪直徑</b></p><p><b>　　平衡滑輪直徑</b></p><p>　　D>350mm屬于大尺寸滑輪，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。</p><p>　　查表得，標(biāo)記為：繩槽斷面11.5-2　ZBJ80006.1-87，即滑輪繩槽半徑R=11.2mm，表面精度為2級(jí)的繩槽斷面。</p>&l

61、t;p>　　查表，選擇滑輪，滑輪A21×525-80　ZBJ80 006.3-87</p><p>　　2.6.2滑輪強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　計(jì)算假定：假定輪緣是多點(diǎn)支點(diǎn)梁，繩索拉力s使輪緣彎曲。</p><p>　　圖2.6 滑輪輪緣的受力</p><p><b>　　參數(shù)：</b></p&

62、gt;<p><b>　　s繩索拉力N</b></p><p>　　繩索在滑輪上包角的圓心角</p><p>　　l兩輪輻間的輪緣弧長(zhǎng)mm</p><p>　　w輪緣抗彎段面模數(shù)mm</p><p>　　許用彎曲應(yīng)力，對(duì)于Q235型鋼應(yīng)小于100N/ </p><p><b&g

63、t;　　F輻條段面積 </b></p><p><b>　　斷面折減系數(shù) </b></p><p>　　許用壓應(yīng)力，對(duì)于Q235鋼大約為100 N/ </p><p><b>　　繩索拉力的合力：</b></p><p>　　由于鋼絲繩的最大靜張力小于其破斷力總和，使用鋼絲繩破斷

64、力總和值進(jìn)行驗(yàn)算，若滿足，則滑輪的選型符合要求。</p><p><b>　　輪緣最大彎矩：</b></p><p><b>　　最大彎曲應(yīng)力：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　輻條內(nèi)壓應(yīng)力：</b><

65、;/p><p>　　當(dāng)p力方向與輻條中心線重合時(shí)，輻條中產(chǎn)生的壓力最大，查表，以輻條斷面為正方形，F(xiàn)=，=0.84，則：</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　2.6.3滑輪組設(shè)計(jì)</p><p><b>　　選用省力滑輪組。</b></p><p>

66、;<b>　　參數(shù)：</b></p><p>　　p撓性件自由端牽引力N</p><p><b>　　Q起重物的重力N</b></p><p>　　滑輪倍率，單聯(lián)滑輪組m=n，雙聯(lián)滑輪組m=n/2</p><p>　　n懸掛物品撓性件分支數(shù)</p><p>　　撓性件自由端牽

67、引速度m/min</p><p>　　動(dòng)滑輪組速度m/min</p><p><b>　　撓性件自由端：</b></p><p><b>　　牽引力：</b></p><p><b>　　牽引速度：</b></p><p>　　滑輪的結(jié)構(gòu)尺寸可由查表得相

68、應(yīng)得值，通過手冊(cè)來確定。</p><p>　　2.7預(yù)選絞車使用的電動(dòng)機(jī)</p><p>　　計(jì)算：　　　　　(2.8)</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　Fjm是鋼絲繩最大靜張力</p><p>　　vm鋼絲繩最大繩速 </p><p>　

69、　動(dòng)力系數(shù)，取=1.2~1.4</p><p>　　絞車減速器的傳動(dòng)效率。當(dāng)減速器的傳動(dòng)比時(shí)，=0.92；當(dāng)時(shí)，=0.85?？紤]到此處的電動(dòng)機(jī)只作一般用途，初定為常用的Y系列，而其常用的同步轉(zhuǎn)速中最低為600r/min，而絞車的提升速度是0.067m/s，由公式ω＝2πn/60和n=rω得到絞車的轉(zhuǎn)速是n＝0.8r/min，則整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)比較大，取=0.75。</p><p>　　由計(jì)算

70、結(jié)果，選用Y160L—8型，功率是7.5KW的異步電動(dòng)機(jī)。同步轉(zhuǎn)速750r/min，工作轉(zhuǎn)速720r/min。</p><p>　　2.8設(shè)計(jì)的驗(yàn)算計(jì)算</p><p>　　(1)、驗(yàn)算滾筒寬度</p><p>　　計(jì)算：　　　　　　(2.9)</p><p><b>　　其中，</b></p><p

71、><b>　　H為提升斜長(zhǎng)m</b></p><p>　　相鄰繩圈的間隙，取=2mm</p><p><b>　　纏繞層數(shù)：層</b></p><p>　　計(jì)算出的滾筒寬度小于所設(shè)計(jì)絞車的寬度，應(yīng)為一層，因此，符合要求。</p><p>　　(2)、驗(yàn)算主電機(jī)功率</p><

72、;p>　　計(jì)算：　　　　　(2.10)</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　考慮附加阻力備用系數(shù)，一般取=1.1~1.2 </p><p>　　滿載系數(shù)，一般取=0.7~0.85 </p><p>　　最大靜張力差，=45000N</p><p>　　絞車總傳動(dòng)

73、效率，一般取=0.75~0.78 </p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算，可以選用Y160L—8型異步電動(dòng)機(jī)，功率為7.5KW，而且有較大的余量，能夠保證系統(tǒng)的正常工作。</p><p><b>　　3總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　牽引絞車的設(shè)計(jì)是參考礦用絞車的設(shè)計(jì)方法完成的，完成絞車的選型設(shè)計(jì)后，應(yīng)考慮整個(gè)系統(tǒng)的總體布局方案，以便于充分利

74、用現(xiàn)場(chǎng)的條件。首先，要考慮到對(duì)于絞車的控制要求，并應(yīng)該考慮絞車硐室的大小和布置問題。</p><p>　　3.1絞車的控制要求</p><p>　　(1)、牽引絞車是提升泵房系統(tǒng)的重要組成部分之一，其安全可靠性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全。由于水廠泵房的工作環(huán)境較惡劣，運(yùn)行工況復(fù)雜，各種操作要求準(zhǔn)確，因此對(duì)絞車電控系統(tǒng)來說，除了能夠滿足各種復(fù)雜的控制要求外，更重要的是其可靠性和安全保障。&

75、lt;/p><p>　　(2)、要求有很好的調(diào)速性能，能夠較精確地完成泵房的提升和下放的各個(gè)運(yùn)行階段。能重載起動(dòng)，有一定的過載能力。</p><p>　　(3)、工作方式轉(zhuǎn)換容易，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。</p><p>　　(5) 、技術(shù)先進(jìn)，維護(hù)簡(jiǎn)單、方便，在保證安全可靠運(yùn)行前提下，控制線路簡(jiǎn)潔明了，便于維修排除故障。</p><p>　　(6) 、

76、盡量降低投資成本，減少運(yùn)行費(fèi)用，提高節(jié)電效果和經(jīng)濟(jì)效益，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的長(zhǎng)期運(yùn)行，具有較長(zhǎng)的工作壽命。</p><p><b>　　3.2絞車房的布局</b></p><p>　　絞車房的布置方式有以下兩種：</p><p><b>　　(1)、集中布置</b></p><p>　　將絞車主機(jī)部分

77、與液壓傳動(dòng)部分，電氣控制部分都集中布置在一個(gè)絞車房中。這種集中布置的方式結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，維護(hù)檢查方便。但是液壓傳動(dòng)裝置(特別是主油泵)的噪聲大，對(duì)液壓絞車司機(jī)的操作有不良的影響。</p><p>　　(2)、設(shè)單獨(dú)的泵站</p><p>　　絞車的液壓傳動(dòng)的動(dòng)力部分是由油泵、閥組、油箱、冷卻器、濾油器等組成。將液壓站單獨(dú)安放在一個(gè)相鄰的小房中。這種布置的優(yōu)點(diǎn)是便于采取措施減輕絞車噪聲

78、對(duì)司機(jī)操作的影響。</p><p>　　上述兩種方案的比較：</p><p>　　集中布置要比單獨(dú)為泵站設(shè)置小房的占地小，而且，成本相對(duì)較低些，適用于噪聲不是很大的絞車系統(tǒng)。</p><p>　　而單獨(dú)設(shè)泵站的方案比集中布置易于設(shè)置隔音系統(tǒng)，保證操作員不受噪音的影響，使用于噪音較大的場(chǎng)合。</p><p>　　3.3根據(jù)減速器選擇的不同，絞車

79、的布局也會(huì)不同</p><p>　　(1)、采用圓柱齒輪減速器和開式齒輪傳動(dòng)的方式進(jìn)行減速。其優(yōu)點(diǎn)是占地少，緊湊。缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低。</p><p>　　(2)、采用三級(jí)行星減速器，并使用直線式布置。其優(yōu)點(diǎn)是效率高。缺點(diǎn)是占地大。</p><p>　　因此，選用第一種方案，會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p><b>　　4 減速

80、器的選用</b></p><p><b>　　4.1減速器</b></p><p>　　對(duì)于減速器的選擇有兩種方案：一種是采用圓柱齒輪減速器配合開式齒輪傳動(dòng)；另一種是選用行星齒輪減速器。兩者的特點(diǎn)如下：</p><p>　　行星齒輪減速器的特點(diǎn)：體積小，重量輕，承載能力大，傳動(dòng)效率高，占地面積小，噪聲低和運(yùn)行平穩(wěn)可靠。</p&

81、gt;<p>　　平行軸漸開線齒輪減速器的特點(diǎn)：傳動(dòng)速度和功率范圍大。漸開線齒廓嚙合具有可分性，對(duì)中心距偏差的敏感性小，裝配和維修簡(jiǎn)單。</p><p>　　我選用三級(jí)展開式圓柱齒輪減速器</p><p>　　圖4.1：減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　減速器參數(shù)初算：</b></p><p>　

82、　開式小齒輪的轉(zhuǎn)速=4r/min，選用Y系列電動(dòng)機(jī)Y160L—8型，功率7.5KW，轉(zhuǎn)速n=720r/min。</p><p>　　4.1.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配</p><p>　　總傳動(dòng)比 ，取 則：</p><p>　　4.1.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　1 、各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算</b><

83、;/p><p>　　式中，n電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速r/min，電動(dòng)機(jī)至Ⅰ軸的傳動(dòng)比，</p><p>　　是Ⅰ軸至Ⅱ軸，Ⅱ軸至Ⅲ軸，Ⅲ軸至Ⅳ軸的傳動(dòng)比。</p><p><b>　　2、各軸功率計(jì)算</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　聯(lián)軸器或帶傳動(dòng)效率

84、，查表齒輪式聯(lián)軸器的=0.99</p><p>　　軸承效率，查表得球軸承=0.99，滾子軸承=0.98 </p><p>　　齒輪或蝸桿的傳動(dòng)效率，對(duì)于閉式圓柱齒輪效率(跑合良好6級(jí)精度和7級(jí)精度的齒輪傳動(dòng)，稀油潤(rùn)滑)=0.99</p><p><b>　　3、各軸扭矩計(jì)算</b></p><p><b>

85、　　4、參數(shù)表</b></p><p><b>　　表4.1</b></p><p>　　5、直齒圓柱齒輪減速器中Ⅰ、Ⅱ軸上的齒輪的基本參數(shù)</p><p><b>　　表4.2</b></p><p>　　6、直齒圓柱齒輪減速器中Ⅲ、Ⅳ軸上的齒輪的基本參數(shù)</p><

86、;p><b>　　表4.3</b></p><p>　　使用《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》軟件驗(yàn)算，減速器中各對(duì)嚙合齒輪的設(shè)計(jì)滿足其齒根彎曲強(qiáng)度要求。</p><p><b>　　4.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　開式齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比是5。</p><p>　　已知條件：減速器低速級(jí)軸端的齒輪

87、的功率，即小齒輪的功率P=6.5KW，轉(zhuǎn)速n=4r/min，傳動(dòng)比i=5，工作預(yù)期壽命三年，即26280h。雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作條件是減速器低速軸工作平穩(wěn)，而絞車主軸也工作平穩(wěn)。開式齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算如下所示：</p><p>　　5 聯(lián)軸器和制動(dòng)器的選型</p><p>　　5.1電動(dòng)機(jī)與減速器的輸入軸處的聯(lián)軸器</p><p>　　我國使用KJ型提升機(jī)的高速軸和低速軸的聯(lián)

88、軸器是齒輪聯(lián)軸器；2JK型和JKM型提升機(jī)，低速軸均配套齒輪聯(lián)軸器，高速軸則采用蛇形彈簧聯(lián)軸器。</p><p>　　齒輪聯(lián)軸器的特點(diǎn)：具有制造加工方便，安裝找正容易，但存在著在減速、停車和安全制動(dòng)時(shí)，齒面沖擊大、磨損快、維修量大、更換頻繁等。</p><p>　　蛇形彈簧聯(lián)軸器的齒輪沖擊方面有明顯的效果，但蛇形彈簧易折斷損壞，而且制造空難，購置費(fèi)用高。</p><p&

89、gt;　　系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)與減速器的輸入軸處的聯(lián)軸器，考慮到電動(dòng)機(jī)的需要制動(dòng)的要求，我選用帶制動(dòng)輪的鼓形齒式聯(lián)軸器NGCLZ型(A型)的。</p><p>　　聯(lián)軸器一般根據(jù)負(fù)荷情況，計(jì)算轉(zhuǎn)矩，軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。已知條件是減速器高速軸扭矩T=96.8N·m，軸徑d=40mm；電動(dòng)的工作轉(zhuǎn)速n=720r/min，軸徑d=42mm，則選型如下：</p><p><b>

90、;　　表5.1</b></p><p><b>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩如下：</b></p><p><b>　　公式：</b></p><p>　　Tc=K·T=K·9550×PW/n≤[Tn] (5.1)</p><p>

91、;<b>　　其中，</b></p><p><b>　　T理論轉(zhuǎn)矩，N·m</b></p><p>　　[Tn]許用轉(zhuǎn)矩，N·m</p><p>　　N工作轉(zhuǎn)速，r/min</p><p><b>　　PW驅(qū)動(dòng)功率，KW</b></p>&l

92、t;p>　　K工作情況系數(shù)，取K＝1.5</p><p>　　結(jié)果：Tc=1.5×9550×7.5/720＝149.2 N·m≤1600 N·m</p><p>　　對(duì)于齒式聯(lián)軸器，還應(yīng)考慮轉(zhuǎn)速與角向補(bǔ)償量的變化對(duì)傳遞轉(zhuǎn)矩的影響。即：Tc≤K1·Tn，</p><p>　　式中K1為轉(zhuǎn)矩修正系數(shù)，其由角向補(bǔ)償量

93、Δα=1°30’=90min和轉(zhuǎn)速系數(shù)Kn查表得到，而Kn＝n/[n]=720/3800=0.19，</p><p>　　式中n工作轉(zhuǎn)速r/min</p><p>　　[n]許用轉(zhuǎn)速r/min</p><p>　　所以查表得到K1＝0.62，則：</p><p>　　Tc≤0.62×1600＝992N·m<

94、/p><p>　　結(jié)論：選型滿足要求。</p><p>　　5.2絞車電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)器</p><p>　　電磁鐵式制動(dòng)器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠。但工作是響聲大，沖擊大，電磁線圈壽命短，磨損嚴(yán)重。用于操作頻繁，快速起動(dòng)的場(chǎng)合。雖然，我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)起動(dòng)不是很頻繁，但是要求其能夠快速起動(dòng)，以便于實(shí)現(xiàn)絞車的準(zhǔn)確定位。</p><p>　　(1)

95、、制動(dòng)力矩的確定</p><p>　　對(duì)于提升機(jī)構(gòu)，制動(dòng)力矩M通常是根據(jù)重物可靠的懸吊在空中來確定的，因有較大的安全系數(shù)，可略去慣性力矩。</p><p>　　公式： 　　　　　　　　　　　　(5.2)</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　W重物與吊具重力之和，N</p>

96、<p><b>　　D提升卷筒直徑，m</b></p><p>　　制動(dòng)軸到卷筒的傳動(dòng)比 </p><p><b>　　η制動(dòng)軸到卷筒</b></p><p><b>　　S制動(dòng)安全系數(shù)</b></p><p>　　參數(shù)：W＝50000×9

97、.8＝490000N，D=1.6m，設(shè)備類型是機(jī)動(dòng)的重級(jí)工作制，所以S=2，JC=40%，η＝(0.97)5＝0.86，＝180×5＝900</p><p><b>　　結(jié)果：</b></p><p>　　(2)、選型：TJ2交流電磁鐵塊式制動(dòng)器，TJ2-200／100型，</p><p><b>　　技術(shù)性能如下：<

98、/b></p><p><b>　　表5.2</b></p><p>　　5.3盤形制動(dòng)器的選型</p><p>　　盤形制動(dòng)器的作用是實(shí)現(xiàn)絞車的停車。</p><p>　　盤形制動(dòng)器的主要特點(diǎn)：閘瓦不作用于制動(dòng)輪上，而是作用在制動(dòng)盤上。與其他類型的制動(dòng)器相比，盤形制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，慣量小，結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)

99、作迅速，安全可靠，制動(dòng)力矩可調(diào)性好，零件通用，方便制造與維修等。</p><p>　　液壓式盤形制動(dòng)器的基本工作原理是液壓松閘，彈簧力制動(dòng)。其主要參數(shù)如下：</p><p><b>　　5.3.1正壓力</b></p><p>　　公式：盤形制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力矩：MZ=2NfRmn</p><p>　　同時(shí)制動(dòng)力矩MZ應(yīng)

100、能滿足三倍最大靜力矩Mj的要求，則有</p><p>　　MZ=2NfRmn=3Mj=3FC(D/2)</p><p>　　即：　　　　　　　　　　　　　　　(5.3)</p><p><b>　　其中， </b></p><p>　　MZ制動(dòng)力矩，N·m</p><p>　　f閘盤對(duì)制

101、動(dòng)盤得摩擦系數(shù)，f=0.35~0.4</p><p>　　Rm制動(dòng)盤的平均摩擦半徑，m </p><p><b>　　N制動(dòng)器閘瓦副數(shù)</b></p><p><b>　　D滾筒名義直徑，m</b></p><p>　　FC絞車最大靜張力，N</p><p>　　參數(shù)：D=1

102、.6m，F(xiàn)C=45000N，f=0.35，n=2，</p><p>　　Rm=(1.85-1.6)/4+1.6/2=0.863m</p><p><b>　　結(jié)果：</b></p><p>　　由正壓力的值選擇TP1-10型盤形制動(dòng)器，其最大正壓力是98000N。</p><p>　　5.3.2最大工作油壓</p&

103、gt;<p>　　公式：在松閘時(shí)，壓力油作用于活塞上的推力需要克服三部分力，即：</p><p>　　彈簧的預(yù)壓力，其數(shù)值等于正壓力；</p><p>　　為保持必須的閘瓦間隙使彈簧壓縮的反力；</p><p><b>　　制動(dòng)器部分的阻力.</b></p><p><b>　　活塞推力：<

104、/b></p><p>　　F1=N+Kδ／n1+C　　　　　　　　　　　　　　　(5.4)</p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　N所需正壓力</b></p><p>　　δ閘瓦最大間隙，mm</p><p>　　K碟形彈簧的剛度，取

105、K＝54300N/mm</p><p>　　n1一組碟形彈簧的片數(shù)</p><p>　　C盤形閘制動(dòng)器各運(yùn)動(dòng)部分的阻力，取C＝0.1N</p><p>　　制動(dòng)器所需最大工作油壓力：</p><p>　　P=4F1/[π(D2-d2)] 　　　　　　　　　　　　　　(5.5)</p><p><b>　　其中

106、，</b></p><p><b>　　D油缸直徑，cm</b></p><p>　　D活塞小端直徑，cm</p><p><b>　　參數(shù):</b></p><p>　　N=89389N，K=54300N/mm，δ＝2mm，C=0.1，n1=9，D=140mm，d=50mm</p

107、><p><b>　　結(jié)果：</b></p><p>　　F1=N+Kδ／n1+C＝98389+54300×2/9+0.1＝101456N</p><p>　　P=4F1/[π(D2-d2)]＝4×101456/［3.14×(1402-502)］＝7.5N/mm2</p><p><b&g

108、t;　?。?.5MPa</b></p><p>　　5.3.3盤形制動(dòng)器選型結(jié)果及其參數(shù)</p><p><b>　　表5.3</b></p><p><b>　　5.4液壓站的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成有能源裝置、執(zhí)行裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置、工作介質(zhì)。其

109、中，能源裝置是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成油液的壓力能；執(zhí)行裝置是將油液壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，并對(duì)外做功；控制調(diào)節(jié)裝置是控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和流動(dòng)方向的裝置；輔助裝置對(duì)保證液壓系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、持久的工作，有重要作用；工作介質(zhì)是液壓油或其他合成液體。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是工作壓力和流量，是選擇液壓元件的主要依據(jù)，而系統(tǒng)的工作壓力和流量分別取決于液壓執(zhí)行元件的工作壓力，管路上的壓力損失和液壓執(zhí)行元件所需

110、的流量、回路泄漏。所以，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)實(shí)質(zhì)上是確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)。在我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中主要是考慮對(duì)于盤形制動(dòng)器提高液壓油。</p><p>　　5.4.1液壓站的組成</p><p>　　本系統(tǒng)的液壓站是由油泵，電動(dòng)機(jī)，過濾器，溫度計(jì)，電液調(diào)壓裝置，減壓閥，蓄能器，電磁換向閥(G1、G2)等組成。</p><p>　　5.4.2液壓站的結(jié)構(gòu)</p&

111、gt;<p>　　雙繩雙滾筒絞車的液壓站原理如圖紙，由于我所設(shè)計(jì)的絞車工作不是很頻繁，而且絞車的運(yùn)行速度很慢。為了確保絞車的正常工作，以一套油泵和電動(dòng)機(jī)提供液壓油，就可以滿足液壓站的安全要求。設(shè)置溫度計(jì)可以方便的了解油箱內(nèi)液壓油的溫度，從而決定是否換油。</p><p>　　5.4.3液壓站的工作原理</p><p>　　液壓站通過電液調(diào)壓裝置來調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的油壓，為盤形制動(dòng)器

112、提供所需的油壓值。油壓得變化，通過絞車司機(jī)控制電液調(diào)壓裝置的信號(hào)電流大小來實(shí)現(xiàn)的，從而達(dá)到調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的目的。</p><p>　　絞車正常工作時(shí)，液壓站的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，油泵產(chǎn)生的壓力油經(jīng)過濾油器，一部分經(jīng)減壓閥進(jìn)入調(diào)繩液壓缸處的電磁換向閥G1，再進(jìn)入調(diào)繩液壓缸和蓄能器。另一部分經(jīng)電磁換向閥G2進(jìn)入盤形制動(dòng)器的油缸內(nèi)，使盤形制動(dòng)器松閘，滾筒正常轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　絞車實(shí)現(xiàn)

113、停車制動(dòng)或是處于停車狀態(tài)時(shí)，電磁換向閥G1、G2經(jīng)彈簧復(fù)位，此時(shí)，調(diào)繩液壓缸的壓力油與繩的張力平衡，并由蓄能器提供壓力能。而盤形制動(dòng)器的壓力油流回油箱，使盤形制動(dòng)器由碟形彈簧復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)操作。</p><p>　　5.4.4電液調(diào)壓裝置的作用</p><p>　　電液調(diào)壓裝置是液壓站中的重要工作機(jī)構(gòu)，它的作用是：一、根據(jù)絞車的實(shí)際工作額定負(fù)荷，確定最大工作油壓值，并通過電液調(diào)壓裝置的

114、固定的手柄進(jìn)行調(diào)定的；二、通過改變電液調(diào)壓裝置的線圈的電流的大小實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)油壓的可調(diào)性，保證實(shí)際制動(dòng)力矩的需要。</p><p>　　5.4.5液壓站元件的選型和計(jì)算</p><p><b>　　1、調(diào)繩液壓缸</b></p><p>　　調(diào)繩液壓缸的設(shè)計(jì)目的是補(bǔ)償由提升鋼絲繩變形引起的變化。提升鋼絲繩經(jīng)過多次的提升絞車，時(shí)間長(zhǎng)了，由于多種原因，

115、繩子會(huì)出現(xiàn)塑性伸長(zhǎng)，需要進(jìn)行補(bǔ)償。通過繩的最大靜張力和液壓缸內(nèi)液壓油的油壓力的平衡原理，來設(shè)計(jì)液壓缸。調(diào)繩液壓缸可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償繩的拉伸變化，使調(diào)整繩長(zhǎng)更簡(jiǎn)單。</p><p>　　液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。液壓缸由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋、活塞桿密封件等主要部件組成。根據(jù)設(shè)計(jì)目的和用途，我選用單作用單活塞液壓缸，由于單作用缸是向缸的一側(cè)輸入高壓油，靠其它外力使活塞反向回程。如圖

116、8，液壓缸缸體固定，而液壓缸的活塞桿連于提升鋼絲繩，由P1處輸入高壓油，由高壓油產(chǎn)生的壓力和鋼絲繩的靜張力處于平衡狀態(tài)，當(dāng)鋼絲繩發(fā)生變形時(shí)，液壓缸的活塞受力不平衡，液壓油會(huì)自動(dòng)向缸內(nèi)補(bǔ)充，從而達(dá)到補(bǔ)償鋼絲繩的變化的目的。</p><p>　　已知條件：負(fù)載大小，F(xiàn)=45000N；工作壓力，P=10.8MPa(為了便于液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使液壓缸的工作壓力盡量與盤形制動(dòng)器的最大工作油壓相近)。</p>&

117、lt;p><b>　　圖5.1：液壓缸</b></p><p>　　設(shè)：無桿腔活塞的有效面積A1=(π／4)D2</p><p>　　有桿腔活塞的有效面積A2=(π／4)(D2-d2)</p><p>　　當(dāng)壓力油進(jìn)入有桿腔時(shí)的輸出力是F2，而且活塞桿受拉伸，查表取d=(0.3~0.5)D=0.3D，由平衡原理，則有：</p>

118、<p>　　F2＝P1A2-P2A1　　　　　　　　　　　　　　(5.6)</p><p>　　其中，F(xiàn)= P2A1=45000N， P1=P=10.8MPa， F2=0，得：</p><p>　　P1A2＝P(π／4)(D2-d2)=10.8×(3.14/4)×［D2-(0.3D)2］=45000</p><p>　　結(jié)果：D=7

119、2.86mm</p><p>　　由標(biāo)準(zhǔn)系列選缸筒的內(nèi)徑D=80mm，則活塞桿直徑d=0.3×80＝24mm，圓整取d=25mm，缸長(zhǎng)L≤20×80＝1600mm，則實(shí)際的工作壓力為：</p><p>　　PS=F2/A2=45000/[(3.14/4)×(802-252)]=9.93MPa　　　　 (5.7)</p><p>　　選型

120、：W140L-1 LB 80 C 140 N600 A </p><p>　　含義：型號(hào)W140L，采用丁腈橡膠密封，缸徑80mm，桿型為C，額定壓力為14MPa，無緩沖，行程長(zhǎng)度600mm，進(jìn)出油口位置A(GB/T2348-1993)。</p><p><b>　　參數(shù)：</b></p><p><b>　　表5.4</b&g

121、t;</p><p><b>　　2、液壓泵</b></p><p>　　液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把驅(qū)動(dòng)它的原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸送到系統(tǒng)中去的油液的壓力能。</p><p>　　(1)、液壓泵工作壓力：</p><p>　　PP≥P+ΣΔP　　　　　　　　　　　　　(5.8)</p><p>

122、;<b>　　其中，</b></p><p>　　P盤形制動(dòng)器和調(diào)繩液壓缸額最大工作壓力，取P＝10.8MPa</p><p>　　ΣΔP進(jìn)油路上壓力損失，在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中取ΣΔP＝0.3MPa</p><p>　　結(jié)果：PP≥10.8+0.3＝11.1MPa</p><p>　　(2)、液壓泵流量：</p>

123、<p>　　QP≥K(ΣQi)max　　　　　　　　　　　(5.9)</p><p><b>　　其中，　</b></p><p>　　K回油泄漏折算系數(shù)K＝1.1～1.3</p><p>　　(ΣQi)max同時(shí)工作的執(zhí)行元件流量之和的最大值。</p><p>　　由于調(diào)繩液壓缸的主要作用是平衡鋼絲繩的張力的

124、，對(duì)其流量要求不是很嚴(yán)格，可以不予考慮。主要考慮盤形制動(dòng)器的最大流量，取其松閘的時(shí)間是t=1s，閘瓦的允許間隙是δ＝2mm，而活塞的有效面積是A＝13430mm2，由于有兩副，即四個(gè)制動(dòng)頭，則盤形制動(dòng)器的流量是：</p><p>　　Q1=4Aδ(60×10-6)／t＝4×13430×2×(60×10-6)／0.1=6.4L/min</p><

125、p>　　若取K=1.3，則：</p><p>　　結(jié)果：QP≥K(ΣQi)max＝K Q1＝1.3×6.4＝8.32 L/min</p><p>　　(3)、計(jì)算所得的PP是系統(tǒng)的靜壓力。</p><p>　　系統(tǒng)在工作過程常因過渡過程的壓力超調(diào)或周期性的壓力脈動(dòng)而存在著動(dòng)態(tài)壓力，其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過靜態(tài)壓力.所以液壓泵的額定壓力，應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大出25％

126、～60％，至于液壓泵的流量應(yīng)與系統(tǒng)所需的最大流量相適應(yīng)即可。</p><p>　　則液壓泵的額定壓力PN=11.1×(1+30％)＝14.43MPa，取PN＝14MPa</p><p><b>　　選型：</b></p><p>　　Y2B型雙級(jí)雙作用葉片泵，其特點(diǎn)是具有工作可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但軸向尺寸較大，容積效率較低。</

127、p><p><b>　　參數(shù)：</b></p><p><b>　　表5.5</b></p><p>　　液壓泵理論流量Q＝Vn=8.9×10-3×1000＝8.9L/min，即最大流量。</p><p><b>　　3、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)</b></p>

128、<p>　　油泵電動(dòng)機(jī)的功率的計(jì)算</p><p>　　公式：　Nb=Kb·Km·Fc·Vmax/(1000ηZ) 　　　　　　　　　　　(5.10)</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　Nb油泵電動(dòng)機(jī)功率，kw</p><p>　　Fc絞車最大靜張力

129、，N</p><p>　　Vmax鋼絲繩最大繩速，m/s</p><p>　　Kb備用系數(shù)，一般取Kb＝1.1～1.2</p><p>　　Km滿載工作系數(shù)，一般取Km＝0.7～0.85</p><p>　　ηZ液壓絞車總效率，一般ηZ＝0.75～0.8</p><p>　　參數(shù)：Kb＝1.1，Km＝0.8，ηZ＝0.

130、75，Vmax＝0.067m/s，F(xiàn)c＝45000N</p><p>　　結(jié)果：P=1.1×0.8×45000×0.067／(1000×0.75)＝3.54KW</p><p><b>　　選型：</b></p><p>　　液壓泵的應(yīng)用范圍很廣，但可以歸納為兩大類：一類為固定設(shè)備用液壓裝置，另一類為移動(dòng)

131、設(shè)備用液壓裝置，這兩類液壓裝置對(duì)液壓泵的選用有較大的差異。由于本系統(tǒng)中的液壓泵為盤形制動(dòng)器和液壓缸提供壓力油，屬于固定設(shè)備用液壓裝置，則原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定，且多為1450r/min左右。</p><p>　　由計(jì)算結(jié)果及液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率，選用Y132M1型電動(dòng)機(jī)，其功率是4KW，同步轉(zhuǎn)速是1000r/min，即可滿足要求。</p><p><b>　　4、電液調(diào)速閥&