教材建筑卷扬机及其排绳机构的设计.docx

1绪论1.1建筑卷扬机的简介随着微机技术在世界的改变及在电路中的智能化，PLC在电路中的运用得到了广泛的应用,而它可靠性高、能经受恶劣环境的考验、使用极方便的巨大优越性，迅速占领工业自控领域，成为工业自动控制的首选产品，与机动人、CDM/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。1.2设计方法或技术路线：1.2.1设计要求1）设计一台带排绳机构的卷扬机2）要求能提升5吨的物体1.2.2各零部件的设计1）电动机的功率计算及选用：2）减速箱的参数设计与选用：减速箱的选择主要根据齿面性能，传动比等方面进行选择。本设计中选择硬齿面及合适的传动比减速器作为卷扬机的选型方案，其传动比需满足设计要求。3）卷扬机滚筒及排绳机构的设计：卷扬机滚筒的选择主要包括结构设计和强度设计，强度设计主要是考虑弯曲校核、扭矩校核和寿命校核。4）电动机控制线路的设计及卷扬机钢丝绳的选择：卷扬机绳径的选择依据是JG／T5031—93《建筑卷扬机设计规范》4．1．1条，根据安全系数来确定的。控制线路的设计实现三相异步电机的正、反转、快转和慢转的要求。1.2.3拟采用的方法或技术路线1）动力及传动部分采用合适的三相异步电机，通过减速箱驱动卷扬机转动2）排绳机构设计出排绳机构，以减速箱齿轮提供的动力，驱动排绳机构往复直线运动，使得钢丝绳能在卷扬机卷筒上整齐排列3）卷扬机对卷扬机滚筒进行结构设计和强度、寿命校核4）采用继电器和手动按钮设计三相异步电机的正、反转、快转和慢转，完成控制面板的设计1.3本设计的意义随着卷扬机在工业的广泛应用，所以本设计就是为了更好地改善已往卷扬机在工业中的缺点，如：钢丝绳在工作中由于受到挤压而使其使用寿命下降，而采用排绳机构进行均匀排绳从而提高了钢丝绳的使用寿命。同样在控制电路中，采用plc来进行控制这样能减少电路中的繁锁，跟据科学技术要从智能化和微型化进行发展。从而改善了采用继电器来控制电路。并增强了控制的实时性，更能保证精度要求的产品质量。这样也跟上了主流计算机发展的潮流、将生产控制与生产管理合二为一。也就是迎合了全集成自动化的概念，将数据处理、通信、控制程序统一起来了。这也就是本设计的意义。2卷扬机部件的设计计算2.1：电动机功率选择、总传动比设计计算与校验正确选择电动机额定功率的原则是：在电动机能够满足机械负载要求的前提下，最经济、最合理地决定电动机功率。根据电动机的类别有直流电动机和交流电动机。而它又分为三相异步电动机和同步电动机。异步电动机结构简单，维护容易，运行可靠，价格便宜，具有较好的稳态和动态特性，而直流电动机也结构简单、维护方便，但由于长期以来交流电动的调速问题未能得到满意的解决。因此，交流电动机在工业中使用得最为广泛的一种电动机。卷扬机属于非连续制工作机械，而且起动、制动频繁。因此，选择电动机应与其工作特点相适应。卷扬机主要采用三相交流异步电动机。根据工作特点，电动机工作制应考虑选择短时重复工作制和短时工作制，并优先选用YZR（绕线转子）、YZ（笼型转子）系列起重专用电动机。多数情况下选用绕线转子电动机；根据本设计要求，综合以上分析，本设计主要选择绕线转子的短时重复工作制。2.1.1．电动机功率的初选：卷扬机电动机功率的初选可按所需的静功率计算，然后根据电动机工作方式类别进一步确定电动机的功率，并进行必要的校验。静功率（单位：KW）计算公式为：……………………(1)式中——钢丝绳额定拉力（N）；——钢丝绳额定速度（m/min）；——卷扬机整机传动效率。这里的传动效率包括传动装置、轴承、联轴器、离合器和卷筒缠绕等的效率。图1卷扬机工作原理图根据《建筑卷扬机的设计》表3－3选取各传动件的传动效率：弹性联轴器＝99％＝1两级圆柱齿轮减速器(同轴式)＝93％齿式连轴器＝99％＝1开式齿轮传动＝98％卷筒（滚动轴承）＝96％链传动＝94％丝杠＝40％则总传动效率为：＝0.86选取钢丝绳的速度＝0.25m/s，则动载系数＝1.13＝＝14.24(KW)卷筒转速：D>=Ked\#"#,##0"式中——钢丝绳额定速度（m/min）；——卷筒基准层钢丝绳中心直径（mm）。＝…………………(2)总传动比式中——电动机额定转速（r/min）；——卷筒转速（r/min）。＝68.18根据《建筑卷扬机的设计》表3－7可选取传动比的两级圆柱齿轮减速器(同轴式)。并取＝25，则开式齿轮传动比＝＝=2.73根据《电气工程师手册》表7.6－4可选取：YR系列绕线转子三相异步电动机，转速＝750r/min；额定功率P＝15KW；额定电压：380V。2.2：钢丝绳的计算及确定2.2.1材料和种类的分析钢丝绳由许多高强度钢丝绳编绕而成，可单捻、双捻成形。绳芯常采用天然纤维芯（NF）、合成纤维芯（SF）、金属丝绳芯（IWR）和金属丝股芯（IWS）。纤维芯钢丝绳具