钢丝绳保养系统——清洗设备设计.doc

济南大学毕业设计
1 前言
1.1选题背景及意义
1.1.1 国内外研究现状
钢丝绳保养系统作为野外工程的后勤维护设备，特别是电力系统在野外做架空或高压电路。早期，大多数采用人工清洗的方法，清洗过程劳动强度大，效率低，危险性强；后来，人们为了克服上述问题采用机械涮洗、压力冲洗、振动等代替人工的方法，对钢丝绳进行定期的清洗、上油保养工作，保养效率提高，清洗彻底，浸油效果好。目前，国内外做的比较成熟的是超声波清洗设备，超声波的应用的原理：超声波是以每秒4万6千次的振动在液体中传导，由于超声波是一种压缩纵波，在推动介质的使用下会使液体中压力变化而产生无数微小真空气泡，造成空穴效应，当气泡受压爆破时，会产生强大的冲击力，同时超声波还有乳化中和作用能更有效防止被清洗掉的油污重新附在被清洗物体上。超声波清洗的运用极大地提高了工作效率和清洗效果，以往，清洗死角、盲孔和难以触及的藏污纳垢一直使人们备感茫然，超声波清洗的开发和运用使这一工作变得轻而易举。相比其它多种的清洗方式，超声波清洗机显示出了巨大的优越性。已逐渐用超声波清洗机取代了传统浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法。超声波清洗机的高效率和高清洁度，得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波，但价格比较高。
1.1.2 选题的目的及意义
一些野外工程，例如，电力系统在野外做架空高压或超高压电路。由于野外作业的自然条件较差，因此，所述编织型防卷绕钢丝绳经使用一、二次之后，该编织型防卷绕钢丝绳上沾满土、砂和小石子，并且，不可避免地产生锈蚀和断丝。又因为工作时此钢丝绳承受极大负荷，一旦在工作时断裂，将会造成极严重的后果。例如，钢丝绳断裂会导致重大生产、安全事故，在造成重大经济损失的同时，也造成重大人员伤亡；钢丝绳如击打在操作工人身上则会造成伤亡事故。经过清洗保养后，就会延长钢丝绳的使用寿命，保证钢丝绳使用安全、可靠。降低劳动强度和人力资源消耗。
1.2方案设计及论证
清洗流程：钢丝绳先经过一分钟的高温水浸泡，然后进入另外一个水箱中利用旋转钢丝绳刷双向清洗，最后经过振打器，去除多余的水分。实现钢丝绳的基本物理清洗。
设计参数：
1.浸泡时间1分钟；
2.钢丝绳速度1500～2000米/小时；
3.要求浸泡的同时采用钢丝绳刷进行钢丝绳清洗；
4.清洗头可变范围：直径15mm～90mm。

2 系统的总体设计
2.1总体方案设计
根据设计要求，确定清洗结构如图2.1所示。

1—放线卷 2—滑轮 3—绕线轮 4—保温盖 5—清洗滚筒
6—振打器 7—收线卷 8—管状电热元件 9—箱体 10—排污口
图2.1 总体方案示意图
2.2设计主要内容
根据设计要求和流程，得出设计内容。主要包括：高温水浸泡、水中钢丝绳刷清洗和振打去除多余水分。
1.高温水浸泡
水池内有电阻加热器；采用温度传感器反馈调节稳定水温；水池下部采用斜面，利于排污，底部设置排污口。
2.钢丝绳刷清洗
清洗机构采用滚筒清洗，钢丝绳从滚筒内部经过，滚筒转动实现清洗；驱动采用电动机通过链传动带动滚筒转动
3.振打去除多余水分
敲击法，采用电机带动旋转体连续敲打钢丝绳，通过振动去除钢丝绳内部的泥沙，并去除多余水。

3 结构设计
3.1滑轮
3.1.1滑轮的绕线方式
为了顺利实现绕进和绕出，并满足钢丝绳的缠绕圈数，缠绕方式如下图3.1所示。

图 3.1 绕线方式

3.1.2滑轮槽
已知要求滑轮槽底部最小直径为600mm。又知道清洗钢丝绳的直径最大28mm，连接器的直径定为90mm。做到满足强度的同时，尽量做到使滑轮的结构简单、质量较小。
滑轮槽的主要尺寸见图 3.2。

图 3.2滑轮槽的主要尺寸

3.1.3滑轮的安装尺寸
由于滑轮已知浸泡在高温水中，又尽量减小其质量，所以选用聚四氟乙烯工程塑料；它对任何酸、碱、王水和有机溶剂都有卓越的耐腐蚀性，并具有耐热、耐寒的特点，可在-200℃到250℃的温度范围内使用，具有较高机械强度和高耐磨性[1]。根据后面选用的轴承的外径尺寸和宽度，分别为=120mm, =23。将滑轮的整体尺寸确定为如下图3.3所示。

图3.3 滑轮的整体尺寸

3.1.4滑轮组的整体尺寸
（1）由滑轮的宽度，再根据要求浸泡时间1分钟和清洗速度2000m/h。得出钢丝绳在水中的路程为33.4米。由后面可知两滑轮的中心距为1736mm。
缠绕相对的两个滑轮的路程为：

=3.1×600 + 2×1736 = 5356 (mm)

所以，得出所需缠绕圈数：

= =6.24 (圈)

故每侧需要7个滑轮。且每个滑轮间保留5mm的间隙。共占用695mm的箱体内壁宽度。
3.2浸泡箱体
3.2.1箱体的整体结构及尺寸
根据箱体长度大概为3米。采用保温措施，箱体为两层钢板及其夹在中间的保温棉组成，参考类似设计参数，里外均采用6mm厚的钢板焊接而成。为方便添加保温棉，外钢板做成活动设计，用螺丝固定，在四周及底部夹层放入80cm保温棉[2]。由于长时间浸泡在水中材料选不锈钢。
箱体壁结构如下图3.4所示。

图3.4 箱壁结构

箱体的总长度为3000mm，壁厚和184mm。
所以，浸泡箱体内部距离为：
3000-184=2816（mm）
由上面可知，7个滑轮已占用695mm箱体内壁宽度。最外面的滑轮距内壁距离为145mm.
所以内壁宽为：
695+145×2=985（mm）
再加上两个箱体壁厚和184mm。
故箱体宽度为：
985+184=1169（mm）

3.2.2箱体的其他附属件
（1）为了更好的引导钢丝绳及其连接器顺利的通过，在钢丝绳绕入和绕出的下面对应的箱体壁上焊接上一个引导轮。引导轮及安装的示意如图3.5所示。

图 3.5 引导轮及安装

（2）套在滑轮上的轴安装在箱体内壁上焊接的轴座上。由于滑轮与轴之间有轴承，另外，由于钢丝绳在滑轮上的运动是靠后面的收线轮提供的。所以这个轴不传递转矩，只承受弯矩。由此，将此轴设计为心轴。两端设计成如下图 3.6所示的结构。钢板厚均为10mm。槽深65mm，槽宽55mm，槽长55mm。

图3.6 轴座的结构

（3）为了方便产生的泥沙等的顺利排出，特意将箱体内层钢板底部设计成斜面，最低面设有排污口，并焊接有钢管，安装有阀门进行排污。如下图3.7所示。

图 3.7 排污结构

3.3清洗滚筒
3.3.1滚筒的基本结构
滚筒采用组合式，有几乎完全相同的二部分壳体组成。其中一部分壳体上安装2块钢丝绳刷板，装在外壳上圆弧内支座上，底部有复位弹簧；钢丝刷的可以绕支座转动；外壳上有长条形空隙，以污物的排除和水循环；钢丝刷与支座采用螺栓连接。壳体主要结构见图3.8。

图3.8 清洗滚筒

3.3.2滚筒的基本尺寸及选材
壳体最大外圆直径260mm ;筒体外径200mm;筒体内径180mm;筒体总长600mm;筒体与滚筒座接触部分外圆直径260mm，宽40mm;两壳体间的螺栓孔直径为13.5mm,均匀布置在凸起上；连接部分的板长30.5mm;一块壳体内壁有安装钢丝绳刷板和扭簧的支座，支座的上两孔的直径均为10mm;滚筒的一侧端面有安装链轮的钢板，大径260mm，小径180mm，钢板上均匀布置着6个连接孔，直径均为13.5mm；外壳上的长条状开口圆心角度为30度。由于长时间浸泡在水中材料选不锈钢。
3.4清洗滚筒座
滚筒座的作用是将清洗滚筒卡在里面、提供支撑和旋转基础。
3.4.1滚筒座的基本结构
（1）滚筒座有两部分组成，下半部分是座底，上半部分是盖。座底的主要作用是固定在箱体内壁上和承载滚筒，上半部分的作用是遮挡泥沙等的进入。主要结构有座体、螺纹孔、光杆心轴、滚子、通孔等。结构如图3.9所示。

图3.9 滚筒座的结构

3.4.2滚筒座的基本尺寸
结合清洗滚筒的尺寸，对座的尺寸进行确定。座底的高度为200mm；配合清洗滚筒的部分为直径200mm；钢板厚为10mm；光杆心轴的长度为100m，大端直径为40mm，厚度为10mm，杆体直径为20mm，光杆前段有安装开口销的孔，直径为5mm;滚子外径为60mm，内径为22mm，长度为56mm；座底有两个连接箱底固定用的带孔的板，板长40mm，板宽120mm,每块板上有两个用于安装螺栓的直径为13.5mm通孔。盖的结构主要有槽型圆弧钢板和凸缘组成。槽型圆弧钢板大径300mm，小径200mm,钢板厚为10mm，钢板外宽为70mm；凸缘厚15mm,上面用用于安装直径12mm螺栓的通孔，直径为13.5mm。其他尺寸参考图纸。由于长时间浸泡在水中材料选不锈钢。
3.5钢丝刷板的结构和尺寸
钢丝刷板的主要结构如下图3.10所示。

图3.10钢丝刷板

由于滚筒内钢丝绳刷清洗钢丝绳直径最大为28mm，要实现连接器的顺利通过，必须在连接器进入钢丝绳刷前附加一个引导件。原理为引导件和钢丝绳刷板相连，连接器通过时，通过引导件将钢丝绳刷板打开。在图的最右端所示的结构是一个竖直的钢板、筋和斜钢板，即起到引导作用。竖直钢板长82mm、宽为10mm、高55mm；可以看到底面均布有三个半圆柱的突起，作用是防止钢丝刷板上面的钢丝与钢丝绳的接触力太大而影响清洗效果，在地面上油钢丝绳刷丝。
最前端的凸耳结构的作用是将钢丝刷板连接在滚筒的内壁的支座上，结构和部分尺寸如图3.11所示。厚度为10mm。直径为11mm的圆孔的作用是将钢丝刷板与滚筒内壁支座通过细长杆穿在一起；直径为5mm的虚线圆为上图中的细杆，用来挂圆柱扭簧的挂耳，从而实现两个钢丝刷板的预紧力。由于长时间浸泡在水中材料选不锈钢。

图3.11 凸耳

3.6振打器的结构和尺寸
振打器的工作原理是通过不间断的敲打钢丝绳，通过惯性使钢丝绳上面的水去掉。主要结构如图3.12所示。

图3.12 振打器

如结构图所示，轮的直径为200mm厚度为40mm；中心有一个边长为35mm方形轴孔，用来和轴配合；两个伸出的细长状为厚度3mm、宽度为30mm的弹性钢板，最顶点轮中心的距离为225mm，前段做成圆弧，主要作用是振打钢丝绳，卡在轮槽内的部分口字型用来将钢板固定，口字型内有一个焊接的圆柱，用来固定弹性钢板；外面一边为圆弧的类似长方形为端面钢板，厚度为5mm,用来阻挡弹性钢板，和轮的链接采用直径为12mm的六角螺栓；焊接圆柱的钢板厚为5mm。

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4 传动的选择与计算
4.1链传动的选用及计算
链传动是一种挠性传动。它由链条和链轮（大链轮和小链轮）组成。通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递动力和运动。链传动在机械制造中应用广泛。
与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因此能保持准确的传动比，传动效率高，又因链条不需像带那样张的很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；链条采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑，同时，链传动能在高温和潮湿的环境中工作。
4.1.1滚子链的设计及计算
（1）链条的分类与选择：
链条按用途不同可以分为传动链、输送链和起重链。输送链和起重链主要用在运输和起重机械中。在一般机械中，常用的是传动链。
传动链又可以分为短节距精密滚子链（简称滚子链）、齿形链等类型。其中滚子链常用于传动系统的低速级，一般传递的功率在100KW以下，链速不超过15m/s，推荐使用的最大传动比为8。齿形链使用较少。由于其需要传输的功率不大，因此采用单排链就能满足工作要求，并且多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排链承受的载荷不易分布均匀，故排数不宜过多，因此选用单排链就合理。
（2）滚子链链轮的结构
①链轮由轮齿、轮缘和轮毂组成。链轮设计主要是确定其结构和尺寸，选择材料和热处理的方法。小直径的链轮可制成整体式。中等尺寸的链轮可制成孔板式；大直径的链轮，常可以将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上。
②链轮的材料。轮轮齿要有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮多，所受的冲击也较大、转速较高，故小链轮应用较好的材料，选用普通灰铸铁，经过淬火、回火热处理，硬度为260-280HBS。由于大链轮浸在水中，故选用35CrMo不锈钢材料，经过淬火、回火热处理，硬度可达40-50HBS。[3]
（3）选择链轮齿数
小链轮齿数 取=19，传动比=4。大链轮齿数==4×19 = 76
（4）确定计算功率
链轮传递功率为=1.5kw
= （4.1）
查文献[2]表9-6，工况系数=1.0，查图9-13 =1.3.
所以 =1.3×1×1.5= 1.95 (kw)
（5）选择链轮型号和链条节距P
由计算功率Pca=1.95kW和链轮转速=940r/min，根据文献[3]，查图9-11得选取08A型，即p=12.7mm。
（6）计算链节数和中心距
初选中心距=(30-50)
=30P=381 (mm)
=50P =635 (mm)
取a0=600mm
相应的链长节数:
= + + （4.2）
==143.7
取=144节
查文献[2]表9-7得中心距计算系数=0.245，则最大传动的中心距为：

= （4.3）
=0.245×12.7×[2×144﹣﹙76+19﹚]=600.5 (mm)
（7）链条长度L
==144×12.7=1828.8 (mm) （4.4）
4.1.2链轮的设计计算
（1）链轮齿数
传动机构中链轮齿数=19，=76。
（2）链轮的主要尺寸[3]
用到的数据：滚子直径=7.92 取=7mm。内链板高度=12.07mm，取=12mm.
①分度圆直径 = （4.5）
得 = = 77(mm)
= = 307(mm)
② 齿顶圆直径
（4.6）
（4.7）
得： ==81(mm)
==86(mm)
==313(mm)
==316(mm)

③齿根圆直径 （4.8）
得： =70(mm)
=300(mm)
④齿高
（4.9）

得： =2.85(mm)
=5(mm)
=4.5(mm)
⑤确定的最大轴凸缘直径
= cot －1.04－0.76 （4.10）
得： = cot －1.04－0.76=63(mm)
= cot －1.04－0.76=294(mm)
（3）链轮的轴向齿廓尺寸
用到的数据：内链节内宽=7.85(mm), =8（mm）。
由于≤12.7(mm)。
① 齿宽 =7.5(mm) （4.11）
②齿侧倒角 公称 =0.13=1.65(mm) （4.12）
③齿侧半径 公称 = =12.7(mm) （4.13）
4.1.3链传动的布置、张紧和防护
（1）链传动的布置
链传动布置时，链轮必须位于铅垂面内，两链轮共面。中心线可以水平，也可以倾斜，但尽量不要处于铅垂位置。一般边在上，松边在下，以免在上的松边下垂量过大而阻碍链轮的顺利运转。
（2）链轮的张紧
链传动的张紧的目的，主要是为了避免在链条的松边垂直度过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。当中心线与水平线的夹角大于60°时，通常设有张紧装置。
张紧的方法很多。当中心距可调时，可通过调节中心距来控制张紧程度；当中心距不可调时，可设置张紧轮，或在链条磨损变长后从中去掉一至二个链节以恢复原来的张紧程度。张紧轮可以是链轮，也可以是滚轮。张紧轮的直径应与小链轮的直径相近。张紧轮有自动张紧和定期张紧，前者多用于弹簧、吊重等自动张紧装置，后者可用螺旋、偏心等调节装置，另外还可用压板和托板张紧。[3]
4.2轴的设计及计算
此轴属于浸泡部分，用于支承滑轮的回转，但轴本身并不转动，属于心轴。由所学知识可知：对于仅仅（主要）承受弯矩的轴（心轴）应按弯曲强度条件计算，无需校核。轴的材料为45号钢，调质热处理，许用弯曲应力为60Mpa。[2]
4.2.1轴的受力分析
当钢丝绳被牵引通过放线滑轮时，欲保持进线侧拉力不变，出线侧牵引力必须有一个增加值△P（见图 4.1），以克服放线滑轮的阻力；两侧拉力的比值，就是放线滑车摩阻系数。即
≤ （4.14）

图 4.1 滑轮受力图

值的大小，由钢丝绳进出滑轮是的弯曲、拉伸造成能量损失的大小和滑轮轴承的摩擦损失等决定[4]。
根据滑轮槽底部直径D查得K=1.03。又有要求第一个滑轮的进线侧的拉力为500N.计算可得：△P≥ 15N。取△P=15N。由此可依次递推出各个滑轮的受力，且两力同向。由于滑轮的材料为工程塑料，故本身重力忽略不计。钢丝绳首先绕进轴--Ⅰ轴上滑轮的受力如表 4.1 所示。

表4.1 Ⅰ轴上各个滑轮的受力
轮的名称
进线侧拉力(N)
出线侧拉力(N)
滑轮1
500
515
滑轮2
530
545
滑轮3
560
575
滑轮4
590
605
滑轮5
620
635
滑轮6
650
665
滑轮7
680
695

另外一根轴—Ⅱ轴上各个滑轮的受力如表 4.2 所示。

表4.2 Ⅱ轴上各个滑轮的受力
轮的名称
进线侧拉力(N)
出线侧拉力(N)
滑轮1
515
530
滑轮2
545
560
滑轮3
575
590
滑轮4
605
620
滑轮5
635
650
滑轮6
665
680
滑轮7
695
710

由以上数据可以得出Ⅱ轴上的受力较大，所以按Ⅱ轴上的受力进行轴的设计。Ⅱ轴上的的载荷及其分布如下图 4.2 所示。图中力的大小由表 中数据计算得出， =1045N ，=1105N， =1165N， =1225N，=1285N ，=1345N ，=1405N。力的作用点为滑轮中心面与轴线的交点。

图 4.2 Ⅱ轴上的载荷及其分布

4.2.2计算轴上最大弯矩
参考文献[5]进行计算。
（1）求支座反力FA、FB
以A点为原点进行平面平行力系受力分析，得 =4119.5N , =4455.5N，
（2）根据载荷分布，计算各个受力点的弯矩的大小。
利用力学的基本知识，计算得
=×0.2=823.9 (N·m)
=×0.3－F1×0.1=1131.4 (N·m)
=×0.4－F2×0.1－F1×0.2=1328.3( N·m)
=×0.5－F7×0.3－F6×0.2－F3×0.1=1408.8 (N·m)
=×0.4－F7×0.2－F6×0.1 = 1366.7 (N·m)
=×0.3－F7×0.1=1196.2( N·m)
=×0.2=891.1(N·m)
由以上计算得出轴上的最大弯矩约为1408.8 (N·m)。
4.2.3确定最小轴径
参考文献[5]进行计算。
根据弯曲强度公式： ＝60Mpa。 （4.15）
弯曲应力计算公式： （4.16）
实心圆抗弯截面模量： （4.17）
联合以上公式可解得： （4.18）
=0.06208 (m)=62.8 (mm)
取最小轴径d=65mm。
4.2.4轴的结构和尺寸
结合轴上的零部件的布局和轴端的固定，对轴进行结构设计，如下图4.3 所示。

图 4.3 轴
滑轮组的轴向长度为695mm，与滑轮组相配合的轴径为65mm；左侧固定依靠轴左侧的轴肩，轴肩宽度为10mm，所在直径为77mm；右侧固定依靠螺钉锁紧挡圈，轴肩右侧面距螺钉孔中性线距离为705mm。轴上其余轴径均为65mm，但在轴端的部分被被铣出两个对称平行的平台，两平台的距离为55mm，长度为55mm。轴总长为940mm。

5 其他零部件的设计及选择
5.1钢丝绳连接器的设计
由于钢丝绳长度一定，要实现连续不间断的清洗，必须实现两条钢丝绳的链接。又有清洗钢丝绳的直径最大为28mm。根据设计经验以及方便使用，将钢丝绳连接器设计为两端为圆柱形接头，两接头中间采用钢丝绳连接，连接钢丝绳挤压在接头里。具体如下图 5.1 所示。

图5.1 钢丝绳连接器

主要结构和尺寸。圆柱直径为90mm，长度为140mm。两端均有边长为10mm的倒角，方便连接器通过清洗装备。虚线部分为沉孔，用于安装沉头螺栓，下面有公称直径为24mm的螺栓孔，螺栓的作用是穿过需要连接钢丝绳端得的回头。再向右部分主要用于和连接器钢丝绳形成一体。
5.2振打引导件的设计
根据振打的设计，只对钢丝绳进行振打，不对钢丝绳连接器进行振打。设计出简易的引导件。如图 5.2 所示。

图 5.2 振打引导件

主要结构如上图所示，最两端为带有五个直径为26mm通孔的底部钢板，厚为10mm，长为200mm，宽为100mm，圆角半径20mm，孔中心距长的为155mm，短的为50mm，孔到边得距离为25mm。主视图中的长斜坡作用是当钢丝绳连接器到来时就会沿着此坡向上运动，从而避开振打器，圆弧槽直径为90mm，槽深27mm，两侧留有10mm的边缘，右侧圆弧大径360mm，小径270mm。正常振打的钢丝绳在底部钢板向上高度为75mm的圆弧的开槽里通过。振打器安装在圆弧的竖直中心线上。
5.3振打轴的结构和尺寸
振打器所在轴上承受弯矩比较小，传递功率较小，根据设计经验，在结合电动机的输出轴的轴径为24mm，长度为50mm。通过联轴器后的轴径结合联轴器，确定轴径为24mm，长度为50mm。之后的轴段需要安装轴承座，结合轴承座，确定轴径为30mm，长度为90mm。由于轴承座内的安装轴承，轴径要发生变化，再结合轴承座，轴径变为35mm,长度为100mm。为了轴向固定振打器的，向后设置了一个轴肩，直径定为55mm，长度为10mm。再向后要安装振打器，振打器的周向固定采用方轴配合，结合振打器的尺寸，轴段方轴边长35mm，长度为38mm。振打器另一侧面的轴向固定采用螺钉锁紧挡圈，并加工有螺纹孔。为了保持轴的对称性，后面的轴径为35mm，长度为112mm。最后安装轴承座，轴径为30mm，长度为44mm。具体结构见图5.3。

图 5.3 振打轴

5.4滚动轴承的选择
选择滚动轴承主要依据几下几个原则
（1）轴承载荷
轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择滚动轴承类型的主要依据。
（2）轴承的转速
一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高时，才会有比较显著的影响。
（3）轴承的调心性能
当轴承的中心线与轴承座中心线补充和而有角度误差是，或因轴受力而弯曲或倾斜时，会造成轴承的内外圈轴线发生偏斜。这时，应采用具有一定调心性能的调心轴承或带座外球面球轴承。
（4）轴承的安装和拆卸
便于拆卸，也是在选择轴承类型时应考虑的一个因素。在轴承座没有刨分面而必须严轴向安装和拆卸轴承部件时，应优先选用内外圈可分离轴承[3]。
使用机械设计手册通过以上原则以及轴的内径，浸泡滑轮组与轴配合处选择深沟球轴承。轴承型号为6213―2RS,个数为28个,详细信息为：内径65mm，外径120mm，宽度23mm。振打器所在轴两端轴承选用深沟球轴承。轴承型号为6206个数为2个，详细信息：内径30mm，外径62mm，宽度16mm。
5.5电动机的选择
本系统中共有三部电机，两部电机安装在清洗部分，为滚筒提供动力；另一部电机安装在振打部分，为振打轮的旋转提供动力。根据清洗部分转速及水的阻力，再加上各部分传动效率，初步估算该部分的功率为1kw；根据振打的形式和主要功率损耗，初步估算该部分的功率为0.3kw。
5.5.1确定电动机的功率
（1）标准电动机的容量以额定功率表示，所选用电动机的额定功率应不小于所需工作机要求的功率。工作机要求的电动机功率为
（5.1）
式中—工作机要求的电动机输出功率，单位为kW；
—工作机所需输入功率，单位为kW；
—电动机至工作机之间传动装置的总效率[6]。
所以确定出清洗部分选用电机的功率为1.5kw,振打部分电动机的功率为0.75kw。
5.5.2电动机转速的选择
按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围,可以推算电动机转速的可选范围：各种常用传动机构的合理传动比查手册得：
其中链传动一般传递的功率在100kw以下，链速不超过15m/s，推荐使用的最大传动比为=8。
对于Y系列的电动机，通常多选用同步转速为1500r/min和1000r/min的电机，如无特殊需要，不选低于750r/min的电动机。由于对电机而没有特别的要求，因此通过查机械设计手册表选用同步转速为940r/min、额定功率为1.5kw的型号为Y100L-6的电动机和同步转速为940r/min、额定功率为0.75kw的型号为Y90S-6的电动机。
型号Y90S-6,伸出轴直径为24mm，长度为50mm。型号Y100L-6，伸出轴直径为28mm，长度为60mm。[6]
5.6加热元件的选择
加热时，水吸热根据公式
吸= （5.2）
进行计算，
加热管的放热按公式
放=0.24 （5.3）
进行计算，
其中为水的比热，为浸泡中水的质量，、，为加热到一定温度和未加热前的温度，为加热时间。
利用炉丝本身的电阻效应实现炉丝加热，从而带动管状加热器加热，达到设定油温的日的。根据计算和经验，保证加热器使用寿命和升温时间约两小时[1]。
吸=
=4.14J/(g·℃)，=90℃，=20℃
所以吸= 2×1000×1000×4.14×70=5.8×108(J)
又由加热时间为120分钟，即=7200(s)。
所以加热元件的总功率为总≈吸/ =80(kw)
由工作环境和生产需要，查文献[7]，选用SRS1型管状电热元件， 用于敞开式、封闭式的水槽中和循环系统内加热水用。浸泡槽选取SRS1-380/7型号的加热管每根功率7 kw、电压380V，共12根，总功率为84kW。
同理，清洗箱体内选取SRS1-380/5型号的加热管每根功率5 kw、电压380V，共12根，总功率为60kW。
5.7圆柱扭簧的选择
根据工作情况，选用NⅡ型圆柱螺旋扭转弹簧。最大工作扭矩Tmax=11N•m，最小工作扭矩Tmin=8N·m，工作扭转角º，载荷循环次数为。参考文献[3]进行设计。
1.选择材料并确定其许用应力
根据弹簧的工作情况，属于Ⅲ类弹簧。现选用60Si2Mn。由表16-2差得[σb] ＝1000Mpa。估取弹簧钢丝直径为5mm。
2.选择旋绕比 C并计算曲度系数
选取C=6，则
= = 1.15 （5.4）
3.根据强度条件试算弹簧钢丝直径
由式（16-16）得
（5.5）
==4.86 (mm)
原值d =5mm可用，不需重算。
4.计算弹簧的几何参数
==6×5=30(mm) （5.6）
=+=30+5=35(mm) （5.7）
=-=30-5=25(mm) （5.8）

取间距=05 mm，则
= + = 5 + 0.5 = 5.5 (mm) （5.9）
= arctan= arctan = （5.10）
5.按刚度条件计算弹簧的工作圈数
由表16-2知， =200000Mpa；===30.68。故式（16-22）得
===22.7（圈） （5.11）
取n=23圈。
6.计算弹簧的扭转刚度
由式（16-20）得
===49.4（5.12）
7.计算及
因为 = （5.13）
所以 ===
=-=222.67 - 60 =

5.8其他元件的选择
5.8.1滚动轴承座的选择
根据上面轴的尺寸和滚动轴承的代号，查文献[6]，可选定滚动轴承座的型号为SN206。
5.8.2联轴器的选择
根据电动机伸出轴的尺寸，查文献[6]，选用弹性套柱销联轴器，型号为LT4 联轴器。主动端：Y型轴孔、A型键槽、d=24mm、L=52mm；从动端：J1型轴孔、A型键槽、d=24mm、L=52mm。
5.8.3键的选择
（1）振打轴上与电动机的连接通过联轴器，它们将的动力传递需要键连接。根据轴径24mm，长度为50mm，查文献[6]，选择键宽为8mm、键高为7mm的A型平键，键长为40mm。
（2）清洗用电机与小链轮间的连接的键连接，电动机伸出轴的键宽为8mm、键高为7mm，选择键长为55mm。

5 结 论
本次设计所使用的传动系统之一为电动机--链传动—清洗滚筒，用于清洗。个人认为存在的问题如下：
（1）链传动在这个地方的应用较为勉强，在线速度较高情况下，不能进行很好的润滑。对链条和链轮的寿命有很大的影响，且在接近沸腾的水中，环境更是很恶劣。传动的方式有待寻找替换。
（2）在这个传动中没有联轴器缓冲环节，造成冲击会比较大，对动力源—电动机和传动环节会有不可忽略的影响，包括寿命和传动稳定性方面。应该将这个传动链进行扩展和再调整。
本系统中的另外一个传动链，电动机—联轴器—传动轴，用于振打。个人认为存在的问题如下：传动链比较短，转动速度比较高，带动的零部件转速较高，会造成很大冲击，容易造成安全隐患。
本次设计的钢丝绳保养系统属于根据实际需要去研制和改进的一种项目，在实际的使用中根据钢丝绳的保养需求还需要不断的设计改进。
毕业设计中，在导师的悉心帮助和指导下，解决了一系列的关键问题，提高了我的分析问题和解决问题的能力，扩宽和深化了学过的知识，掌握了设计的一般程序规范和方法。设计中难免存在不足之处，敬请各位老师指正。

参 考 文 献
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