毕业论文(设计)--吊装装置设计说明书.doc

目 录
第一章 绪论 1
第1.1节电动葫芦类型的选择 2
第1.2节 钢丝绳电动葫芦的构造 4
1.2.1电机和制动器 4
1.2.2减速机 7
1.2.3钢丝绳传动系统 7
1.2.4速接部件 10
1.2.5下滑轮组 11
1.2.6微速提升 12
第1.3节 链式电动葫芦 13
第二章 电葫芦的设计 15
第2.1设计方案选定 15
第2.2节 钢丝绳的选用 15
2.2.1钢丝绳特点 15
2.2.3钢丝绳直径的计算 16
2.2.4钢丝绳的安装 17
2.2.5钢丝绳的维护保养 19
第2.3节 卷筒的设计与校核 24
2.3.1卷筒几何尺寸设计 26
2.3.2卷筒的强度计算 29
第2.4节 电动机的选择 30
第2.5节V带传动设计 31
第2.6节 蜗轮蜗杆的传动设计 38
第2.7节蜗杆轴，涡轮轴的基本尺寸设计 55
2.7.1蜗杆轴基本尺寸设计 55
2.7.2蜗轮轴的尺寸设计 56
第2.8节工字钢的选用 56
第三章 电动葫芦的维修和保养 58
第四章 PLC控制 60
第4.1节 电机的正反启停转控制 60
第4.2节 PLC 控制电机正反转I/O 分配及硬件接线 61
第4.3节 PLC的编程 62
总 结 63
参考文献 64
翻译 66
英语原文 66
中文译文 78
致谢 85

中国矿业大学毕业设计
第一章 绪论
电动葫芦是一种最普通的成批生产的电动起重工具它适用于工业、手工业、农业以及堆放和转运等作业它的应用范围尚在不断扩大。与手拉葫芦和其他手动起重工具相比, 它的提升速度快, 可节约人力虽然初步投资较高, 但由时间和人力上的节约可以得到补偿。
本文介绍电动葫芦的技术发展和目前的水平, 其中包括电动链式葫芦和轻小型电动葫芦的结构和应用。
从历史来看, 电动葫芦的前身是气动起重工具。美国某公司声称, 大约在九十年前它们开始生产气动起重工具, 后来才过渡到生产电动葫芦。在德国,
机器制造厂, 即Demag公司的前身之一的Bechem和Keetmann公司, 在本世纪初开始生产电动葫芦。在生产第一批马达绞车时, 为了得到尽可能小的结构高度, 采用了环链作为承重元件。图加特的公司生产第一批电动滑车时也是用的环链。链轮由垂直安装的电机, 通过蜗轮蜗杆减速机驱动对于较大的链轮则经过一套附加的齿轮传动。
在当时原材料质量不能满足要求的情况下, 链条和链轮的损耗特别大, 直到应用钢丝绳才给葫芦的发展开辟一个新局面。公司于年生产了第一批钢丝绳电动葫芦在这种所谓型电动葫芦上, 电机和减速机都装在包有外壳的钢丝绳卷筒里。这样就成为一种坚实而又保护得很好的起重设备。其驱动装置为用控制器操作的直流电机或者交流的滑环转子电机。
第一次世界大战以后, 许多德国厂家开始生产钢丝绳电动葫芦。这些厂家对这种产品的发展作出了贡献, 并创造了具有方向性的结构型式。第二次世界大战后, 有更多的厂家开始生产电动葫芦。但在生产合理化的过程中, 这些工厂又大大地减少了。
下面涉及到的主要是在德意志联邦共和国生产的一些电动葫芦, 以及受德国电动葫芦结构原理影响的一些国家生产的电动葫芦。这些国家有挪威、意大利的一部分及东欧一些国家它们的产品名称畔“ Blakancar” , 集中于保加利亚, 基本上是按德国的型式做的。其他一些欧洲国家, 即法国、此利时、瑞士和意大利的另一部分, 他们的电动葫芦结构原理与德国有些差别。关于这一点, 后面在谈到各个结构部分时还要进一步讨论。美国和日本的电动葫芦与德国的结构原理有根本差别
下面介绍关于各种型式电动葫芦的概况。这些电动葫芦是组合式结构, 可以进一步地变化组装, 以满足对这种普通起重工具提出的各种特殊要求。
电动葫芦按照承重元件不同, 分为钢丝绳电动葫芦和链式电动葫芦。前者的起重量在。公斤至公斤或更高, 主要作为轻小型起重工具使用。
第1.1节电动葫芦类型的选择
电动葫芦的吨位首先是根据它所要提升的最大负荷确定的。绳电动葫芦和链式电动葫芦的起重量范围。

除了起重量以外,提升高度也是很重要的参数。图1是起重量250至25000公斤钢丝绳电动葫芦的提升高度。最大提升高度可达120米。此外, 提升速度也是一个重要参数。如图2所示, 每一个起重量都有很多提升速度, 特别是在500至2000公斤这个起重量范围内,提升速度的变化幅度较大。最小的提升速度是每分钟3至4米。最大的提升速度是每分钟米。
提升速度必须和企业的工作流程相适应。在起重量相同的情况下, 所需的电机功率随提升速度增加而增加。只有提升高度较大时,使用较大的提升速度才有意义。在提升高度较小的情况下, 由于起动时的加速和制动时的减速, 常常根本达不到较高的提升速度。因此,制造厂在考虑提升速度时, 必然要使之与提升高度相适应。
根据提升工作的性质和作业条件, 应考虑是否要给电葫芦配备一个微升速度。同时, 负荷物是只作垂直运动, 还是要进行水平方向的运动, 这个问题也必须考虑。采用一个行走机构可扩大电葫芦的工作范围和提高利用率。
第1.2节 钢丝绳电动葫芦的构造
钢丝绳电动葫芦的主要部件包括带制动器的电机、减速机、卷筒及连接部件。
1.2.1电机和制动器
一般考虑用交流鼠笼电机作驱动装置, 其电压为220/380伏或290/500伏, 频率为或60赫兹。在用直流电时多半在船上, 采用复激电动机
动机。在湿度特别大（热带气候）以及有强腐蚀性气体或蒸汽的车间, 电机可以考虑采用高绝缘材料。第二次世界大战后, 大部分德国的和受德国影响的电动葫芦都采用带有可移动的锥形转子的三相电动机及可调整的锥形制动器。这就在结构上把电动机和制动器联合在一起了电流接通时, 锥形转子的轴向推动力使制动器松闸图3和图4。

与上述锥形转子电动机不同, 有一些西德工厂、一些按其它结构原理生产的欧洲厂以及美国和日本的电动葫芦生产厂, 采用圆柱形鼠笼转子电动机。该电动机与一个瓦块式或盘式电磁制动器联在一起。此外, 在美国已经规定使用两个互相独立的制动器, 共中一个多半是瓦块式制动器, 另一个是带有矩形螺杆的盘式载荷制动器。
电动葫芦若装有用弹簧制动的电磁盘式制动器, 共制动力矩可以通过外面的一个调整螺钉在一定范围内进行调节。当电流中断时, 可以通过一个松闸装置将载荷放下。有一家瑞典公司的电动葫芦采用了片式制动器, 在整个使用期间可以不要维修和调整。
锥形转子和圆柱形转子, 各有其优点和缺点。带圆柱形转子的电动机, 造价较低, 但要有一个专用的电磁铁进行松闸。这块电磁铁, 由于它所引起的震动, 常常使它成为最易损坏的部件。
过去电动葫芦都用控制器进行操作。后来, 人们根据带有双鼠笼或深槽的趋肤效应转子的使用, 进行电机的按钮控制。这样可减小起动时冲击电流的影响。后来便开始采用安装在悬挂电缆上的按钮式控制器。第一批控制按钮是钢制的。
用星形一三角形接法起动是不允许的, 因为线圈上必须经常保持全电压, 以便把载荷从悬吊状态提升起来, 以及在锥形转子电机上把转子从制动器里脱出来。
较小的电动葫芦可直接操纵, 较大的电动葫芦由于起动电流很大, 有意识地经过继电器操纵。如果由于过高的接触电压例如在湿度很大或具有腐蚀性气体的场合要求采取特殊安全措施, 则可推荐用由24伏或42伏的安全变压器供电的保护性低电压来进行安全操纵。
为了避免吊钩超过最高和最低极限位置, 每台电动葫芦都装有限位开关。然而这个限位开关应作为事故装置使用, 不能作为断路的工作装置来使用。
在特殊情况下, 如需保持在一定高度上, 可在未到达限位开关以前, 由取物装置碰撞一个杠杆来切断电路。公司的终点开关有两个开关位置。它与一般开关一样, 在换相时第一个开关断开,马上第二个开关便进人工作状态。这样可以防止电动葫芦的提升机构损坏, 也可避免荷重堡落。在较小的电动葫芦上,大多不用终点断路开关。
1.2.2减速机
一般都采用装滚动轴承的, 在油浴中转动的三级圆柱齿轮。目前这种齿轮传动采用斜齿轮啮合形式。齿轮经过热处理后, 耐磨强度和所谓“ 满载寿命” 将显著提高
1.2.3钢丝绳传动系统
钢丝绳传动系统包括卷筒、钢丝绳及导绳器、钢绳张紧机构或称钢绳握绕器以及上、下滑轮组的滑轮。钢丝绳卷筒的长度取决于握绕钢绳的长度及其直径, 因而与吊钧的行程有一定关系, 即吊钩行程较大的电动葫芦需要较长的卷筒, 或者选用较大直径的卷筒。目前, 卷筒支承采用滚动轴承, 如图3和图4所示。电机布置在卷筒里面见图4,可以缩短结构的长度。电机布置在卷筒外面比放在里面冷却得好些。布置在里面的电机如图5那样, 安装有风扇叶片。当电动葫芦在室外作业时, 布置在卷筒外面冷却了的电机与放在里面未得到冷却的电机之间的温差, 实际上是非常小的, 因此在绝缘等级适宜的情况下可以不用冷却风扇。
Wilhelm公司的重型电动葫芦图5的全封闭提升电机可以简便地通过松开凸缘螺钉把它卸下来。kuhnnezug公司的电动葫芦是另一种布置方式, 即把传动机构安装在电机与卷筒之间, 而在卷筒的另一侧安装带接触器的保护罩。为了握绕钢丝绳, 在卷筒上有螺旋形的绳槽。也有个别例外,如SWF的liftikua轻型电葫芦和美国、日本的小型电葫芦只旋绕一层钢丝绳。用单向绳槽卷筒时, 随着钢绳的旋绕, 吊钩将产生侧向位移。在许多情况下, 吊钩挂着重物的这种位移是不理想的。这个问题可以通过采用带左右螺纹的双绳槽卷筒解决。图6是1/1, 2/1,3/1和4/1钢绳排列的单绳槽卷筒和略钢绳排列的双绳槽卷筒。这种表示方法的第一个数字是指吊挂重物的钢丝绳支数, 第二个数字是卷筒上的绳槽数。在双绳槽卷筒上, 同时有两支钢丝绳绕上或放下。通过钢丝绳绕过滑轮田带有双槽卷筒的重型电动葫芦的次数成倍地增长, 可在同一电机功率情况下提高起重量, 而提升速度和提升高度则以相同的比例减小。

最初的钢丝绳电动葫芦是采用双槽卷筒, 钢绳悬挂数目, 而今天起重量达吨的电葫芦, 多数是用单绳槽的卷筒, 用单根或双根钢丝绳来悬挂载荷。重型电葫芦例外, 它的起重量自公斤至公斤全用双槽卷筒和绳载荷悬挂见图5。
载荷钢丝绳是一种扭转角度小, 挠性很好的专用钢丝绳。如果电葫芦是用于室外, 为了防止天气的影响, 钢绳的每一绳股的钢丝都镀上锌。导绳器借助于卷筒上的绳槽沿卷筒作纵向移动。它同时也是一个钢绳张紧装置或钢绳旋绕器。按照公司的设计, 在带有内螺纹的、作轴向位移的导绳器下面, 有一个作螺旋式运动的金属片环, 将钢丝绳压在卷筒的绳槽上, 防止钢丝绳松弛。所谓钢丝绳松弛就是当载荷卸除以后, 由于钢绳的刚性产生的使钢绳从绳槽中脱出的力量。stahl公司到年为止,一直采用获得专利权的钢绳张紧装置即在导绳环中的压块, 使钢绳被压在绳槽里。自从双型钢绳电葫芦投产以来,stahl公司又采用了弹簧握绕器即装在导绳环里的螺旋弹簧,它使钢绳扭紧在整个卷筒上。
导绳器通过一支标尺和一个撞块使紧急终点开关动作, 从而限制吊钧的最高及最低位置。如果钢丝绳还要经过一个转向滑轮, 根据德国工业标准的要求, 这滑轮与卷筒中央最小应保持一个距离, 使钢丝绳的偏角不超过,经过计算得出的这个最小距离为20 , 这里指的是钢绳在卷筒上位移的一半。
1.2.4速接部件
连接部件的设计与电机、减速机和钢绳传动部分的布置有关系。电葫芦的电机和减速机是安装在卷筒的两侧, 一个用钢板制成的, 两端带有法兰的外完作为电机和减速机的连接部件。它同时又是卷筒和钢绳的保护罩。因为各部件的相对位置是可变的, 所以电葫芦有八个底脚螺栓位置每隔。一个和八个钢绳出口每隔一个, 底脚螺栓位置和钢绳出口可以有个不同的组合。减速机部分保留在正常位置以便保持正确的润滑。在其它工厂的制品中, 法兰是用螺栓与隔套连接的, 隔套也起保护钢绳的作用。通过转动导绳环也可以得到任何出口角度。与上述“ 外定心” 结构型式相反的是厂的
“ 内定心” 结构形式。它的电机和减速机的连接不是在卷筒外面, 而是以管状结构穿过卷筒进行连接的。管子同心地套在连接轴上, 通过法兰一端与电机、一端与减速机连接。卷筒两端的里面装有滚珠图带两根挑悬挂装置的一般电葫芦轴承, 卷筒就在轴承上转动。它是开启式的, 底脚
螺栓位置和钢绳出口之间没有一定的相互关系, 任一底脚螺栓位置都可以有各种钢绳出口。
1.2.5下滑轮组
目前的电葫芦大多数采用两根钢丝绳悬挂一个载荷下滑轮图。这种下滑轮一般是全封闭的,这不仅为了避免钢绳从绳槽中跳出来, 同时也防止人手受到损伤。因为在使用电葫芦时, 操作人员为了挂住重物, 常常要抓住靠近吊钩的下滑轮。按照最新的国际规定, 吊钩上装有防止重物脱钩的保险装置。为了防止载荷转动时把钢绳搅乱, 吊钩装在滚珠轴承上。当载荷用四绳悬挂时, 下滑轮组有两个滑轮, 并且大多采用长钩结构。只有当三绳悬挂3/1或四绳悬挂4/1时, 才用定滑轮作为上滑轮组图8。
现在很少采用三绳载荷悬挂结构, 只是在具有足够的结构高度时如在室外工作的高龙门起重机, 才考虑使用。在目前空间大多很狭窄的情况下, 人们都优先选用四绳的载荷悬挂装置, 因为这种结构可把定滑轮安装在卷筒旁边的同一高度上,重物可以提升到较高的高度。如果电动葫芦只用一根钢丝绳悬挂载荷, 必须在吊钩上附加一个球形或圆柱形的平衡重, 以便使钢绳在无重物时也能保持张紧状态。
1.2.6微速提升
在电葫芦的使用中, 有时除了正常的提升和下降速度以外, 还要求有另一个显著减小了的速度,即所谓微速提升或慢速提升。例如在铸造车间, 从砂型中取出木模, 或是倾倒钢水包, 又如在机械加工车间, 往车床上准确地装卡工件, 或者将工件送到工作台上等。就连在安装作业和在甲板上的作图梁悬挂式带载荷悬挂装置和业, 也必须以较低的加速度工作, 以便使零件能随着卷筒的移动式电葫芦提升到准确的高度并平稳地放下。
大多数电动葫芦都可利用一个中间传动装置或配备一个辅助电机来实现微速提升。辅助电机与主提升电机一样, 在德国产品上都是锥形转子电机, 而附加的微速传动装置采用滚动轴承和油浴润滑。在从主提升速度向微提升速度转换时, 锥形制动器就起联轴节的作用图3和图4。
比较小的电动葫芦, 提升电机采用变速电机改变极数来达到微升速度, 因而不用辅助电机和附加传动装置。变速电机有两个互相独立的线圈, 共用一个转子。线圈极数之比为1:4或1:8，所以微提升速度是主提升速度的1/4或1/8由于微速提升只应用于调整动作和相对来说较小的提升高度, 因此电机低速运转时要求的通电持续率是较低的。为了避免操作人员使用微速提升时间过长, 使低速线圈过载,可用一个双金属条或其它安全措施对线圈进行保护, 使过载时供电中断, 直到线圈得到足够的冷却时为止。当微速提升短时间停止使用时, 主提升仍然可以使用。下面要介绍的环链电动葫芦上也用一个变速电机来进行微速提升。过去, 微速提升是通过一个附加的中间传动装置纯粹机械地实现的。这个中间传动装置借助于一个摩擦联轴节可以立即接通或断开, 而不引起自由降落现象。现在, 微速提升机构是用微速提升电机和附加中间传动装置解决。
第1.3节 链式电动葫芦
它采用高强度的专用环链作为承重元件代替钢丝绳。这种环链比过去的链条尺寸减小了,可以采用较小的链轮。stahl公司制造了一台采用全封闭的行星传动的链式电动葫芦, 它的尺寸和重量小, 一个人就能把它拿起来。1950年, 它以elcktus的商标作为第一台携带式电动起重工具在市场上出现。新系列型是对第一台样机的进一步发展, 并作了许多决定性的改革, 如结构简单了, 安全程度提高了, 起重量提高到2000公斤。目前, 这种电葫芦共有起重量从150到2000公斤四种结构。由干采用了组合式结构, 可以以较少的规格型号得到多种装配型式。
Demag公司1952年生产的一种小型电葫芦, 起初是用的滚子链。1963年被起重量由125至公2000斤的,“junior” 环链小型电动葫芦所代替。由瑞士公司生产, 由德国SWF公司出售的GIS型链式电动葫芦起重量至公斤也采用环链。它的特点是有一个片式制动器。所有其它的链式电动葫芦都有一个带锥形转子的制动电机作为驱动机构, 并采用油浴润滑的传动机构。
1950年从stahl公司引进的锥形移动联轴节, 可省掉一个紧急终点开关, 并可作为防止过载的装置。这种联轴节的作用方式是在过载如超重或撞到其它障碍时接通并且旋转, 防止由于链条或吊具损坏使载荷堕落。stahl公司大约于。1960年用一个扁形联轴节来代替锥形联轴节图9。Demag公司和SWF公司的链式电葫芦也采用二个移动联轴节图10。SWF/GIS型链式电动葫芦另外还有一个电动终点开关。所有链式电动葫芦, 按照结构型式, 可以具有单链或双链的悬挂结构, 起重量较小的总是用单链悬挂。链条的无负荷端可以储存在一个链条贮存器里。在采用变速电机时, 除了有一个主提升速度外, 还有一个微提升速度。它们的比例关系大多是4:1 但Sthal公司的是8:1见表1。与钢丝绳电动葫芦一样, 链式电动葫芦的吊钩也有防止重物自行脱钩的装置。也可以在链条的两端都装上吊钩, 此时链式葫芦像双绞车一样地工作。链式葫芦的悬挂件可以用挂环或者吊钩, 只有stahl公司的产品可以用两个螺栓刚性地悬挂, 它被用来固接在运行机构上, 长期当作双绞车使用。提升和下降运动用按钮开关直接进行控制。吊钩行程一般为8米。生产厂所提供的自重参数最低为16至17公斤就是从这个数据出发的。采用较长的链条可以实现较长的吊钩行程, 但链条重量的增加使链式葫芦的自重增加, 并且增加的幅度比钢丝绳葫芦增加相同的吊钩行程所增加的重量更大。
第二章 电葫芦的设计
第2.1设计方案选定
吊装质量在300Kg以下的零件，如果选用整套的行星齿轮减速吊葫芦，因其刹车机构和联轴器的故障率较高，易损件不易购全，会经常影响生产。下面设计的是结构简单，经济耐用的简易吊葫芦。工作原理：由电动机经V带传动力传递给蜗杆，该传动起过载保护作用；然后由蜗轮、蜗杆机构产生反向自锁并经蜗轮减速后传递至卷筒，使一端缠绕在卷筒上的钢丝绳带动吊钩产生提升运动，电机反转则产生下降运动。整套机构悬挂于工字钢横梁上，借助人力可左右平移。
第2.2节 钢丝绳的选用
2.2.1钢丝绳特点
钢丝绳是起重设备不可缺少的关键件，也是易损件。正确选择及合理使用，按要求进行维护、保养。可提高钢丝绳的使用寿命，避免事故发生。
钢丝绳的特点及用途钢丝绳的特点是强度高、弹性大，能承受冲击载荷；挠性好、便于缠绕，使用灵活；在高速运行时运转平稳，无噪音；耐磨损，耐疲劳；钢丝绳破断前有断丝预兆，使用过程中不会立即折断，容易事先检查和预防。钢丝绳可广泛用于各种起重设备和机械传动机构，成为起重机械的组成部分，又可以单独用作起重索具、缆风拉绳、穿绕滑轮组和构件绑扎等。钢丝绳的使用和定期检查、运输、保管十分的重要。
2.2.2 钢丝绳选用
钢丝绳的选用钢丝绳是起重机械及起重运输、吊装捆绑作业不可缺少的主要零部件，被广泛地应用作为起升绳、变幅绳、牵引绳、吊装绳等。不论作为哪一种用途的钢丝绳。如果选用类型不当、使用方法不合理。缺乏安全检查、又不重视保养，更为严重的是已达报废还继续使用，都有可能发生因钢丝绳的损伤或破断而产生的重大事故。
2.2.3钢丝绳直径的计算
钢丝绳直径可由钢丝绳最大工作静拉力按式

式中 d———钢丝绳最小直径，mm；
C———选择系数，；
S———钢丝绳最大工作静拉力，N。
钢丝绳最大静拉力：
在起升机构中，钢丝绳最大工作静拉力是由起升载荷考虑滑轮组效率和承载分支数后确定，起升载荷是指起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最大有效物品、取物装置（下滑轮组、吊钩、吊梁、抓斗、容器、起重电磁铁等）, 悬挂挠性件及其他在升降中的设备质量。起升高度小于1米的起升钢丝绳的重量可以不计。
300Kg电葫芦的起升载荷可以只考虑起升的最大有效物品，其他的忽略不计。所以

选择系数c :
093 。
由钢丝绳最大静拉力S 和选择系数C 得：

根据GB / 78918 一1996，规格选为6X7 + FC 。
2.2.4钢丝绳的安装
( l ）解卷。当从卷轴和钢丝绳卷上抽出钢丝绳时，应将绳放置放在专用的支架上，也可用铁管穿入盘孔，两端套上绳索，将绳盘吊起，缓缓转动。并应采取措施防止钢丝绳打环、扭结、弯折或粘上杂物，如图1 :

( 2 ）截断。① 熔断：采用熔断机熔断，不损坏钢丝绳，端部不松散，便于安全操作，这是理想的断绳② 切断：钢丝绳在切断前，应在切断两端各相距10mm 一20mm 处用铁丝扎紧，捆扎长度为绳径1 一4 倍，再用切割工具切断，以防切断处引起钢丝绳松散。
( 3 ）卷绕。钢丝绳在卷筒上的缠绕方向与钢丝绳的捻向及出绳方向有关，见下图。右捻上出绳从左到右排列（图2a ) ，左捻上出绳从右到左排列（图2b ) ，右捻下出绳从右到左排列（图2c ) ，左捻下出绳从左到右排列（图2d ) ，并应排列整齐，避免出现偏绕或挤压现象。错误卷绕会造成乱绳、松股和打环。

( 4 ）绳槽。卷筒、滑轮上的槽形应符合有关规定，滑轮绳槽底部半径尺寸“(0.53 一0.6) d 。滑轮绳槽底部半径过大、过小都将影响钢丝与滑轮绳槽底部的接触面积，使之过度磨损，而降低滑轮和钢丝绳的使用寿命，也会影响传动效率。如图3 所示，绳与滑轮槽的接触角a " 1300 。图3b 绳径过大，图3c 绳径过小，图3d 为与槽径相匹配的绳径。

( 5 ）钢丝绳允许偏角。钢丝绳绕进或绕出卷筒、滑轮槽时偏斜的最大角度（即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面之间的角度）推荐不大于5 ”。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 . 50 。对于光卷筒和多层缠绕卷筒，钢丝绳偏离与卷筒轴垂直的平面的角度推荐不大于2o 。( 6 ）钢丝绳走向。钢丝绳走向反复弯曲易造成疲劳，产生断丝（见图4 ）。因此安装时应尽量避免反复弯折。

2.2.5钢丝绳的维护保养
钢丝绳的维护保养应根据用途、工作环境和钢丝绳的种类而定。在可能的情
况下，对钢丝绳应进行适时的清洗并涂以润滑油或润滑脂，特别是那些绕过滑轮时经受弯曲的部位，机械在腐蚀性环境中工作以及在某些由于与作业有关的原因而不能润滑的情况下运转时更应如此。涂刷的润滑油、润滑脂品种应与钢丝绳厂使用的相适应。
检验
① 日常观察。每个工作日都要经常对钢丝绳的任何可见部位进行观察，以便发现损坏与变形的情况，特别应留心钢丝绳的固定部位。当检查发现有断丝、磨损、腐蚀和变形等缺陷时，应按GB 汀5972 《 起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》 的规定判定。
② 定期检验。定期检验周期应考虑以下各点：① 国家的法规要求；② 机械的类型和工作环境：③ 机械的工作级别；① 前几次检验的结果及出现缺陷的情况；⑤ 钢丝绳已经使用的时间。
③ 一般起重用钢丝绳应保证每周至少检验一次。
④ 在所有情况下，每当发生任一事故之后或钢丝绳经拆卸后重新安装投入使用前均应进行一次检验。
⑤ 检验部位。① 一般部位：对钢丝绳应作全长检验，但要特别留心下列部位：钢丝绳运动和固定的始末端部位；通过滑轮组或绕过滑轮的绳段，在机构进行重复作业的情况下，应特别注意机构吊载期问绕过滑轮的任何部位；位于平衡滑轮的绳段；由于外部因素可能引起磨损的绳段；腐蚀及疲劳的内部检验。② 绳端部位。应对从固接端引出的那段钢丝绳进行检验，因为这个部位发生疲劳、断丝和腐蚀是危险的。还应对固定装置本身的变形或磨损进行检验。对于采用压制或锻造的绳端固定装置进行类似的检验，并检验绳箍是否有裂纹以及绳箍与钢丝绳间有否产生滑动。可拆卸的装置（楔形接头、绳夹、压板等）应检验其内部和绳端内的断丝及腐蚀情况，并确保楔形接头和钢丝绳夹的紧固性，检验还应确保绳端装置符合相应标准的要求。对编织的环状插扣式绳头应只使用在接头的尾部，以防绳端突出的钢丝伤手。接头的其余部位应随时用肉眼检查其断丝情况。如果断丝明显发生在绳端装置附近或绳端装置内，可将钢丝绳截短再重新装到绳端固定装置上使用，但钢丝绳的长度必须满足在卷筒上缠绕的最少圈数的要求。
2.2.6钢丝绳的储存和鉴别
为防止备用钢丝绳的损坏，应储存在清洁而干燥的仓库内，并应提供检验记录或能清楚地鉴别钢丝绳规格的方法。
2.2.7钢丝绳失效分析
引起钢丝绳失效的因素很多，通过对钢丝绳失效因素进行分析。以便能提高钢丝绳的使用寿命。
( l ）强度与伸长
根据设计，钢丝绳的最大断裂强度小于所有钢丝的集束强度，并与绳的结构和所用钢丝绳性能级别有关。在设计钢丝绳时，应考虑所有载荷因素（包括附加载荷、加速度、减速度、绳速等），滑轮和卷筒的数目和结构安装方式、产生腐蚀和磨损的条件以及绳的长度等。钢丝绳中的钢丝通常采用含碳量为0 . 5%和0 .80%的优质碳素结构钢制作而成，钢绳的弹性模量约1 . 6xl ON / mm 这是在载荷作用下钢丝可能伸长程度的度量。钢丝绳受拉力作用时，各钢丝为要调整其位置以达到对应所加载荷的稳定性，将发生相对运动。由此产生的伸长有两种形式，当钢丝绳第一次承受载荷时，钢丝将一稍微重新排列，产生永久性伸长。即结构伸长；同时还产生可恢复的伸长，即弹性伸长。结构伸长在一定程度取决于所加载荷的大小。
钢丝绳中钢丝的直径愈小，弯曲所需力矩愈小，即韧性较大。通常含有钢丝数较多的钢丝绳和纤维芯钢丝绳的韧性较好，由较少钢丝组成的全金属钢丝绳的韧性较差，并且前者比后者具有较大的伸长量。韧性愈大抗失效性能愈好。
( 2 ）滑轮
滑轮主要尺寸最小卷绕直径用绳槽底部滑轮直径再加钢丝绳直径表示。随滑轮尺寸减小，由弯曲和钢丝绳与滑轮之问的接触压力所产生的应力而增大。弯曲应力越高，绳的钢丝产生疲劳越快。接触应力增加也加速绳的损伤，同时还加速滑轮的磨损，随滑轮尺寸的增大，绳与滑轮之问的压力下降，弯曲程度也减小。如果仅考虑弯曲应力，对6xlg 点接触钢丝绳，可将滑轮直径增大到绳直径的90 倍极限数值，以提高绳的寿命。但是，除了必要设备之外，这样大直径的滑轮实际很少采用，因为，① 对于多数起重设备，采用这样大的滑轮是不切实际的。② 在各种情况下，很少只存在着弯曲这单一因素。实际上除弯曲以外，还有很多影响绳寿命的因素。如重复施加的应力、磨损、敲打、冲击、振动、扭转、转速、卷筒卷扬失误、腐蚀以及缺乏维护等，这些因素中的一个或几个都比滑轮尺寸更影响绳的寿命。
采用安全经济运行的一些因素来综合确定最佳滑轮尺寸。但有一点应注意，在钢丝绳中各接触点处的钢丝之间的巨大压力同因在小滑轮上工作而产生的大弯曲应力联合在一起。将会对钢丝绳的损伤失效起一定作用。在这种不利条件下，钢丝的破断失效常发生在各个线股相互接触点之间及各个线股与绳芯接触点之间的部位，在这些部位破断的钢丝常常很难察觉。甚至不可能从外观发现。因此，在载人或其他原因要求安全较高的设备，滑轮尺寸选用较大，以便能更有效地保证钢丝绳的损伤过程逐渐进行，而且发生在绳表面，使其容易发现和估计损伤程度。
( 3 ）卷简
卷筒尺寸、绳槽轮廓、压力与前面滑轮等讨论的情况相类似。采用平滑表面卷筒时，实际径向压力比较高，这是因为钢丝绳仅一面受到支撑作用，其周边部分得不到支撑。对于这类卷筒，钢丝绳和卷筒的磨损都比有绳槽的卷筒严重，绳更容易因压力作用而受损伤，在弯曲应力是影响钢丝绳的工作寿命的主要因素时，卷简直径可比系统中的滑轮直径稍小一点。因为在每一个方向运行时，钢丝绳要在滑轮上弯曲两次，在卷筒上只弯曲一次。钢丝绳在每一滑轮上的运行情况是：当绳接近滑轮由直线变成与滑轮的曲率一致时，开始第一次弯曲；当绳再伸直离开滑轮时第二次弯曲。在有些情况下，绳的行程不大，在卷筒上来回运行时一部分绳不通过滑轮运动，则绳的弯曲次数即行减小，失效减缓。
采用开槽的卷筒，如果卷筒绳槽轮廓适当，有助于使卷绳保持适当的位置。绳槽之间保持适当节距是十分重要的，以便使连续两绳匝之间获得足够而又不是过大的间隙，这对于防止未绕与已绕在卷筒上的钢丝绳发生拥挤和摩擦有很大作用。为了给多层卷绳提供适当的条件，绳槽中心线之间的节距，应在最大倾斜角的情况下足以防止钢丝绳互相接触。
( 6 ）其他失效因素
① 腐蚀也是钢丝绳失效的常见因素，由于使用环境形成的腐蚀气氛，对钢丝绳寿命有较大影响。
② 向钢丝绳施加冲击载荷及其发生振动，产生高频率的高弯曲应力，特别在钢丝绳末端连接点处振动作用最为严重，可造成疲劳失效。
③ 钢丝绳在工作过程中如处于过高温度下，也会因抗拉强度降低而失效。从以上种种失效分析可知，起重机用钢丝绳的失效往往有多种因素综合积累而至。在实际失效事例分析中应综合分析，分清主次，找出主要失效原因，以利提高钢丝绳使用寿命。
第2.3节 卷筒的设计与校核
电动葫芦的卷筒装置是起升机构重要的组成部分，其性能和工作可靠性直接影响着电动葫芦整机的性能和质量。卷筒装置主要由缠绕钢丝绳的卷筒体、卷筒体与减速器之间的连接装置、卷筒轴和端部支承座等部件组成。西方工业发达国家一直在不断地发展和完善此项技术，但我国起重机行业至今仍普遍采用50 年代的传统结构一一减速器与卷筒之间采用内外齿轮盘连接，其缺点较多，如减速器和卷筒的重量较大，装在卷筒腔内的通轴与内外齿轮盘及向心轴承之间很难安装和调整，卷筒轴线与减速器输出轴线之间的允许偏斜角度小，安装精度要求较高及制造成本高等。从80 年代末期开始，我国陆续开发和引进了一些新技术、新结构和新工艺，如新型的底座式减速器和三支点减速器（速比可达200 ) ，卷筒用鼓形滚柱联轴器、万向型球铰卷筒联轴器，钢板卷制焊接成形的卷筒体和支承短轴技术的应用等。使国产起重机卷筒装置在技术上有了长足的进步。根据近几年的实践与观察，这些新技术的应用使产品设计更合理，性能更优越、更安全可靠、成本也明显降低。但是这些技术目前还只在极少数国有大型企业中应用。因此，应积极向国内推广这些有价值的新技术，全面提高我国起重机行业的技术水平，使国产起重机在国际市场上更有竞争力。我国起重机行业采用的卷筒装置传统结构形式多为齿轮盘连接方式，近几年来，国内外起重机行业在卷筒装置上采用了一些成熟的新技术、新工艺及其设计方法。下图5 是德国MAN 公司采用的一种卷筒装置，其关键技术是在驱动减速器与卷筒之间安装有一套特殊的鼓形滚柱联轴器，此联轴器不仅能传递扭矩和承受较大的径向力，而且还能补偿减速器轴线与卷筒轴线的角度偏差，最大可达1 . 5 ”。由于这种联轴器制造难度大、造价高，未能在我国中小型起重机上推广应用。据近几年对这种卷筒联轴器应用的观察和分析，发现因其自身结构的缺陷，在轴线偏差的补偿和安全可靠性方面还存在一定的问题。

2.3.1卷筒几何尺寸设计
卷筒是钢丝绳的承装零件，卷筒的材料选用ZG25铸造。焊接卷桶选用A3钢制造。
卷筒名义直径

式中：d———钢丝绳直径；
H———与机构工作级别和钢丝绳机构有关的系数
选择系数h：
根据GB/T 3811-1983 ，h=14mm
式中d=8mm，所以

考虑到卷筒内部的键的尺寸，以及卷筒本身的壁厚，综合各方面要求，查表取:

绳槽深度（标准槽）

绳槽节距（标准槽）

卷筒厚度
刚卷筒：

铸铁卷筒：

式中 D：————卷筒绳槽底径；

卷筒长度（单联卷筒）

式中： ——— 无绳槽的卷筒端部尺寸，按需要定；
——— 固定绳末所需长度，；

其中: ——— 最大起升高度，5000mm
——— 滑轮组倍数，电葫芦m=2
——— 钢丝绳安全圈速，
——— 绳槽节距，P=12
所以，
按需要而定，取=20mm

2.3.2卷筒的强度计算
由于L>3D，所以只需要校核有弯矩产生的拉应力。计算公式：
（MPa）
式中———由钢丝绳最大拉力引起卷筒的最大弯矩
———抗弯截面系数，
mm
———卷筒绳槽底径，mm
———卷筒内径，mm
———需用拉力，MPa
刚： ，———屈服强度
铸铁： ，———抗拉强度
该设计选用铸铁作为卷筒的材料，由于L>3D，所以适用于上面的校核公式。

第2.4节 电动机的选择
由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用Y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V
根据生产设计要求，该减速器卷筒直径D=160mm。运输带的有效拉力F=2940N，带速V=0.1m/s，载荷平稳，常温下连续工作，工作环境多尘，电源为三相交流电，电压为380V。
按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380V，Y系列
传动滚筒所需功率
传动装置效率：
蜗杆传动效率η1=0.70
滚动轴承效率（一对）η2=0.98
带传动效率ηc=0.98
传动滚筒效率ηcy=0.96
所以：
η=η1•η23•ηc2•ηcy =0.7×0.985×0.96 =0.595
电动机所需功率： Pr= Pw/η =0.294/0.595=0.494KW
传动滚筒工作转速： nw＝60×1000×v×2 / ×390
＝23.68r/min
根据容量和转速，可查得所需的电动机Y系列三相异步电动机技术数据，参考《机械设计课程设计》根据设计要求，电动机N<1KW n=1500r/min 有两种电机供选择，分别为：Y801-4 N=0.55 Y802-4 N=0.75 在功率要求不高的情况下有限选用Y801-4三相异步电动机。相关参数为：
额定功率：0.55KW
额定电流：1.5A
转速：1390r·p·m
效率：73%
最大转矩：2.2。
第2.5节V带传动设计
1.确定设计功率
设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下：

式中 ——需要传递的名义功率
——工作情况系数，按下表工作情况系数选取=1.1；
工作机
原动机
ⅰ类
ⅱ类
一天工作时间/h

10~16

10~16

载荷
平稳
液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；离心式压缩机；轻型运输机
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
载荷
变动小
带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
载荷
变动较大
螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
载荷
变动很大
破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8

所以
2.选择带的型号

查看上表可