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Abstract
Thedesignofthecranepulleywhich,itisnecessarytounderstandtheperformaneeandroleofpulley,thereistheclassificationofpulleyblocks,whicharedividedintocastingpulley,E-typepulleys,andtwodeputyboardpressedpulley.
ThestudyofthisprojectistocastE-typepulley,pulleyblocktocompleteitsdesign,pulleyblocksisdeterminedbythenumberofmatchingpulleyandmovablepulleyismadetoachievebotheffortandthepurposeofchangingthedirectionofforce.Use,howmucheffortandtheropearoundthelaw,thedecisionresultintheuseofpulleyblocks.Commitmentbytworopesfixedpulley,theobjectsandtakeactioneveryropepulley.Therearetwowheels:
fixedpulleyandmovablepulley,thecombinationofapulley,itcaneithereffortandcanchangethedirectionoftheforce.
Theuseofpulleyblocks:
Inordertosavepowerandcanchangedirection,canbecombinedintoapulleyandmovablepulleyblock.Effortofthesizeoftheuseofablockgroup,blockandtacklehangingropewithafewparagraphsobjects,objectsusedintheliftforceisafractionoftheweight.
Pulleypulleytoexperimentwithfeatures,itiseasytoseethatalthoughtheuseofablocksavepower,butthecostsofdistance-thedistancetraveledisgreaterthanpowerincreasesthedistancethegoods.
E-typepulleycastingcomponentsinclude:
pulleybody,everyring,rosering,sleeveAT,everysetofBT,therearedeepgroovecylindricalbearings.
E-typecranepulleybycastingthedesign,youneedtousesolidworkspartsonebyonethree-dimensionalmodelingsoftware,andthenassembled,generatedthroughthesolidworksdrawings,inordertounderstandthecompositionofblockandtackle.
Keywords:
fixedpulley;
movablepulley;
rope;
pulleys
1绪论1
1.1国内外起重机的特征1
1.2课题介绍2
1.2.1起重机的分类2
1.2.2本课题研究的背景及内容2
1.2.3课题的主要任务2
1.3滑轮组的方案3
2滑轮和滑轮组的介绍5
2.1通用滑轮的分类5
2.1.1定滑轮5
2.1.2动滑轮6
2.1.3滑轮组6
2.2起重机滑轮组的分类7
2.3滑轮和滑轮组的工作原理及应用条件8
2.3.1滑轮和滑轮组的工作原理8
2.3.2滑轮和滑轮组的工作条件8
2.4起重机滑轮的现状及发展趋势8
3选择钢丝绳以及滑轮主要尺寸的确定9
3.1钢丝绳的选择条件9
3.2钢丝绳的选用错误!
未定义书签。
3.2.1确定系数C错误!
3.2.2钢丝绳允许偏角错误!
3.3滑轮主要尺寸的确定13
4SolidWorks的介绍及建模部分16
4.1SolidWorks的介绍16
4.2三维设计的特点18
4.3三维零件图的建立19
5滑轮组装配方法错误!
5.2完成装配图25
6工程图25
6.1插入工程视图25
6.2插入尺寸及注解26
6.3注解26
6.4生成工程图26
全文总结28
参考文献29
致谢错
误!
1绪论
近年来,随着世界销售市场对起重机械需求量的不断增加,国外各种起重机制造企业在生产中不断的采用优化设计机械自动化和自动化设备以提高劳动生产率。
有关资料表明,美国、德国、日本等一些起重机公司都广泛应用,彻底抛弃了传统的图板,并且还与计算机辅助工艺规划砂和计算机辅助制造相衔接,做到了无图纸生产。
[1]
1.1国内外起重机的特征
当前,国外桥式起重机发展有四大特征:
大型化和专用化:
由于工业生产规模不断扩大,产品生产过程中物料装卸!
搬运费用所占比例逐渐增加,促使大型起重机的需求量不断增长"
同时起重量越来越大,工作速度越来越高,对能耗和可靠性提出更高的要求。
目前世界上最大的桥式起重机起重量为工业生产方式和用户需求的多样性,使专用起重机的市场不断扩大,品种也不断更新,以特有的功能满足特殊的需要,发挥出最佳的效用。
德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机,在国际市场打开了销路。
自动化和智能化:
将机械技术和电子技术相结合,将先进的计算机、微电子、电力电子、模糊控制等技术应用到机械的驱动和控制系统,实现起重机的自动化
和智能化。
大型高效起重机新一代电气控制装置己发展为全电子数字化控制系统。
例如德国采用激光装置查找起吊物的重心位置,在取物装置上装有超声波传感器引导取物装置自动抓取货物。
此外,变频调速在国外起重机上应用例如ABB公司、日本富士、、奥地利伊林公司等.。
该调速方案具有高调速比,甚至可达到无级调速,并有节能等优点"
成套化和系统化:
为提高生产率,降低生产成本,国外一些大厂把起重运输机械有机的结合在一起,构成先进的机械化运输系统。
例如,日本东芝洪川崎工厂用全自动桥式起重机组成的物料输送系统来搬运柔性加工线上的夹具和工件,为机
床运送毛坯或将加工好的零件送到下一工序或仓库,使车间得到充分利用。
模块化和组合化:
将起重机中功能基本相同的零件!
部件制成有多种用途,有相同联接要素和可互换的标准模块,通过不同模块的相互组合,形成不同类型和规格的起重机。
设计新型起重机,只需选用不同模块重新组合,使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产,改善了整机性能,降低了制造成本,充分满足用户需求。
目前德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计,并取得了显著的效益。
德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后,比单件设计的设计费用下降,生产成本下降。
[2]
1.2课题介绍
1.2.1起重机的分类
起重机是一种能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械,动作间歇性
和作业循环性是起重机的工作特点⑷呵。
根据起重机的主要用途和构造特征进行如下分类:
(1)按主要用途分通用起重机、建筑起重机、冶金起重机、铁路起重机、港口起重机、造船起重机、甲板起重机等;
(2)按结构特征分桥门式类型起重机和臂架式类型起重机;
旋转式起重机和非旋转式起重机;
固定式起重机和运行式起重机。
运行式起重机又分轨行式(在固定的钢轨上运行)和无轨式(无固定轨道,由轮胎或履带支承运行)
起重机滑轮用以支撑钢丝绳,并能改变钢丝绳的走向,平衡钢丝绳分支的拉力,组成滑轮组,达到省力或加速的目的。
⑶
1.2.2本课题研究的背景及内容
随着社会化大生产日益加剧,工业生产中物料搬运量趋大化,导致起重机的额定起重量也要不断加大。
伴随着现代工业的迅速发展,加之起重机设计理论的迅速发展和材料、制造工艺、控制技术的发展,大型化生产必定是起重机制造的发展趋势之一。
⑷
1.2.3课题的主要任务
本课题所要研究的起重机滑轮组是起升机构的一部分。
起升机构是起重机最主要的机构,由原动机、卷筒、钢丝绳、滑轮组和吊钩组成。
原动机的旋转运动,通过卷筒一钢丝绳一滑轮组机构变为吊钩的垂直上下直线运动。
起重机因驱动形式的不同,驱动卷筒的原动机可为电动机、液压马达,或机械传动中的某一主动轴。
当原动机为电动机或高速运动液压马达时,应通过减速器改变原动机的转矩和转速。
为了提高下降速度,起升机构往往设置离合器,使卷筒脱开原动机动力在重物自重作用下反向旋转,让重物和空钩自由下降。
滑轮是用来改变挠性件(钢丝绳)运动方向并平衡其分支拉力的承载零件。
其作用是导向和支承,以改变钢丝绳的走向;
组成滑轮组,达到省力或增速的目的。
滑轮组按构造形式可分为单联滑轮组和双联滑轮组;
按工作原理可分为省力滑轮组和增速滑轮组;
按滑轮组的头部结构可分吊钩型、吊环型、链环型和吊梁型。
如图1.1所示,滑轮是由滑防田轮缘(包括绳槽)、轮辐、轮毂组成的
轮缘是承载钢丝绳的主要部位,轮福将轮缘与毂轮连接•整个滑轮通过轮毂安装在滑轮轴上。
滑轮的合理结构保证钢丝绳顺利通过并不易跳槽。
图1.1铸造滑轮
1.3滑轮组的方案⑺
滑轮供钢丝绳导向和平衡钢丝绳的分支拉利用。
滑轮的尺寸不大时做成实体的或者铸造的;
尺寸较大时,由轮毂、肋板的轮辐和轮壳焊接而成。
铸造适合于成批的生产,而焊接的适合于单件的生产。
现代多应用无切屑的压制法制造滑轮,生产率高。
下面对几种滑轮进行比较。
铸造滑轮又三种材料可选择,铸铁滑轮的工艺性好,易于切削加工,而且对钢丝绳的损害极小,但是因其强度低且较脆,使用时用以引起轮毂破裂。
球墨铸铁滑轮的工艺性也好,有一定的强度和冲击韧性,使用时不易破裂。
铸钢滑轮的强度和冲击韧性都较高,但是工艺性稍差,而且由于绳槽表面硬度高,钢丝绳比较容易磨损。
在轻级和中级工作类型的起重机上可采用铸铁滑轮;
在重级和特重级工作类型起重机上适合采用铸钢滑轮或球墨铸铁滑轮。
焊接滑轮常用Q235刚,其性能与铸钢滑轮相似,滑轮尺寸相同时,其重量较轻。
问
比较上述的四种滑轮,中和其性能和成本,采用球墨铸铁的铸造滑轮。
桥式类型的起重机上广泛采用的是双联滑轮组。
滑轮组的组合有两种形式;
一种是采用是采用平衡滑轮,如下图1.2所示:
图1.2滑轮组方案一
另一种方案是平衡杆形式,如下图1.3所示:
图1.3滑轮组方案二
滑轮组中的平衡滑轮形式用来调整滑轮左右两边钢丝绳长度与拉力之间的差异,由于工作中的平衡滑轮常常转动,钢丝绳常在不长的一段上弯来弯去,使得钢丝绳迅速疲劳,以致断裂破坏。
为了提高钢丝绳耐久性,放大平衡滑轮的直径并将它装在滚动轴承上更加的合理。
为了避免放大直径导致强度上和性能上的一些弊端,本次设计中,用平衡杆来替换平衡滑轮。
绳端固定在平衡杆上,减少了钢丝绳的摩擦,提高了平衡强度。
同时还可以用平衡杆来调整钢丝绳的张力和长度,使得钢丝绳由一边的单联滑轮组过度到另一边的单联滑轮组。
[9]
滑轮在旋转时,要克服轴承的摩擦阻力,还要克服钢丝绳的僵性阻力。
因为钢丝绳有一定的僵性,使其在绕上滑轮时并不立刻适应滑轮的曲率,绕出滑轮时也不能立刻恢复到直线状态。
则在曲率的变化过程中,钢丝绳部分弹性势能被其内摩擦所消耗,故卷绕是有功磨损。
滑轮的效率是由绕进滑轮的分支拉力与绕出分支拉力之比值所决定的,其值与钢丝绳构造、滑轮及轴的直径、轴承的种类、钢丝绳包角以及润滑条件等因素有关。
2滑轮和滑轮组的介绍
2.1通用滑轮的分类
定滑轮和动滑轮,组合成为滑轮组,它既可以省力又可
以改变力的方向。
[10]
2.1.1定滑轮
图2.1定滑轮
定滑轮如图2.1所示,定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向•
定滑轮的特点
通过定滑轮来拉钩码并不省力。
通过或不通过定滑轮,弹簧秤的读数是一样的。
可见,使用定滑轮不省力但能改变力的方向。
在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。
定滑轮的原理
定滑轮实质是个等臂杠杆,动力L1、阻力L2臂都等于滑轮半径。
根据
杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。
2.1.2动滑轮
图2.2动滑轮
动滑轮如图2.2所示,动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省1/2力多费1倍距离.
动滑轮的特点:
使用动滑轮能省一半力,费距离。
这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。
使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离大于钩码升高的距离,即费了距离。
动滑轮的原理:
动滑轮实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆。
2.1.3滑轮组
滑轮组:
由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组,既省力又可改变力的方向滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是总重的几分之一
绳子的自由端绕过动滑轮的算一段,而绕过定滑轮的就不算了。
[11]
使用滑轮组虽然省了力,但费了距离,动力移动的距离大于重物移动的距离。
滑轮组的特点:
用滑轮组做实验,很容易看出,使用滑轮组虽然省了力,但是费了距离——动力移动的距离大于货物升高的距离。
2.2起重机华林组的分类
起重机滑轮又分为四个型号:
⑹
(一)铸造滑轮
(二)焊接滑轮
(三)尼龙滑轮
(四)双副板压制滑轮
按结构和使用要求不同分为6种,此6种形式都已经标准化
A型和B型为严密密封式,带有滚动轴承。
A型有内轴套,B型无内轴套用于工作条件恶劣的环境中。
C型和D型为较严密密封式,带有滚动轴承。
C型有内轴套,D型无内轴套。
E型为一般密封式,带有滚动轴承而无内轴承。
F型带有滑动轴承的滑轮。
用于转速较低的地方。
带滚动轴承的滑轮按所带轴承的类型不同分为I型(向心球轴承)和U型(圆柱滚子轴承)。
起重机用得较多的是C型、D型和E型。
焊接滑轮通用钢板和型钢焊接而成。
其重量可比同级铸钢滑轮轻30%~50%。
MC尼龙滑轮按密封性能分为两类:
一般密封性滑轮和严密密封型滑轮
(四)双副板压制滑轮
双副板压制滑轮的副板由两片4mm~8mm厚的钢板压制成型,并用胀铆接和过盈配合使滑轮轮壳连成一体。
滑轮自重仅为铸钢滑轮的1/3。
滑轮绳槽内镶
嵌铸型尼龙衬垫,能显著延长钢丝绳使用寿命。
2.3滑轮和滑轮组的工作原理及应用条件
2.3.1滑轮和滑轮组的工作原理[12]
起重机中滑轮支持和导引绳索运动,起到导向和平和两个作用。
滑轮组是由定滑轮和动滑轮传绕组成,它兼有动、定滑轮的特点,滑轮分定滑轮和动滑轮两种。
定滑轮只改变力的方向。
动滑轮可以省力。
所以,滑轮组既能改变力的方向又能省力。
而且可以作为减速和加速装置。
起重量较大时,宜采用较大倍率的滑轮组,以减少钢丝的拉力;
起重量较轻时,宜采用较小倍率的滑轮组,以减少钢丝绳的穿绕次数,提高工作效率,由钢丝绳、定滑轮和动滑轮组成的滑轮组是起升机构的重要组成部分,根据滑轮组的作用分为省力滑轮组和增速滑轮组两种。
滑轮组又分为有单联滑轮组和双联滑轮组两种。
2.3.2滑轮和滑轮组的工作条件
具备下列情况之一,滑轮应予以报废:
(1)裂纹(不能补焊);
(2)轮槽不均匀磨损达3mm
(3)轮槽壁厚度的磨损尺寸达原尺寸的20%
(4)因磨损使轮槽底部直径减少量达钢丝绳直径的50%
(5)其他符合报废条件的;
2.4起重机滑轮的现状及发展趋势[16]
目前,国内专业生产大型起重机的厂家很多。
其中以中联重科、三一重工、抚挖等公司产品系列较全,市场占有率较高。
中联重科在2007年12
月宣布实行品牌统一战略后。
现在已成功开发了50t~600t履带式起重机产
品系列。
作为中国起重机行业的领跑者,徐州重型机械有限公司现在已经形成了已汽车起重机为主导,履带式起重机和全路面起重机为侧翼强势推
进的庞大型谱群。
国内最具有历史的履带式起重机生产企业抚挖现已拥有
35卜350t的履带式起重机产品系列。
QUY350是抚挖2007年推出的国产首
台350t履带式起重机,填补了国内350t履带式起重机的产品型空白。
[17]
对齿轮的加工,传统的加工都是机械切削加工而制造的,就是通过毛培粗车的精车。
再滚齿成型,最后到热处理成产品。
如果改用一种新型额熔模精密铸造,这种小无切削的加工工艺。
大大降低了生产成本本节约了合金资源,提高了生产效率,特别是对于低速大模数的齿轮,效果更为明显。
所以铸造齿轮必将逐渐代替传统机械加工齿轮。
[18]
3选择钢丝绳以及滑轮主要尺寸的确定
3.1钢丝绳的选择条件[19]
钢丝绳是起重机上应用广泛的挠性构件,其优点是:
卷挠性好;
承载能力强,对于冲击载荷的承受能力强,卷绕过程中平稳,即使是在卷绕速度高的情况下也无噪音;
由于绳股钢丝断是逐渐发生的,一般不会突然发生整根钢丝绳的断裂,故工作时是比较可靠的。
钢丝绳股内相邻层钢丝的接触状态有三种形式:
点接触、线接触和面接触。
起重机上采用的钢丝绳主要有以下几种:
(1)点接触钢丝绳,因单股挠性差又不能承受横向压力,故仅作拉索用。
多股性能比单股好,故应用稍广泛。
(2)线接触钢丝绳,包括外粗型、细粗型及填充性,其优点是:
消除点接触
钢丝绳索具有的二次弯曲应力,能降低工作时总的弯曲应力,抗疲劳性能好;
结构紧密,金属断面利用系数高,使用寿命比普通的点接触钢丝绳要高1~2倍。
(3)多股不扭转钢丝绳,其优点是相邻层股的捻向相反,故钢丝绳受力时其自由端不会发生旋转:
在卷筒上的接触面较大,抗挤压强度高。
工作时不易变形;
总破断拉力大,寿命比普通的高很多。
[20]
(4)异性股钢丝绳,其优点是接触面积大,耐磨性好,钢丝比易断裂寿命比普通的约高3倍。
钢丝绳的结构密度大,在相同的绳径总破断拉力大于圆股钢丝绳。
(5)密封式接触钢丝绳,其优点是表面光滑,抗腐蚀性好,且耐磨性好,能
承受较大的横向力。
钢丝绳在一般的正常情况下使用不会发生突然断裂,除非安全报复装置失灵。
起重机用钢丝绳的破断过程及特征是:
钢丝绳超过卷绕系统时要反复弯曲和伸直并与滑轮或卷筒槽摩擦,工作条件恶劣,工作越频繁,此现象便会越严重。
经一定的时间,钢丝绳表面的钢丝发生弯曲疲劳与磨损,表面层得钢丝逐渐折断;
折断的钢丝数量越多,其它为折断的钢丝所承受的拉力越大,疲劳与磨损便越厉害,使得钢丝断裂的速度加快,当钢丝断裂的根数达到一定的程度,就保证不了钢丝绳的必须的安全性,这时钢丝绳就应该报废了,不能再继续使用了。
一、根据起重机具体作业条件选用合适的钢丝绳[22]所以我们在选择钢丝绳的时候要考虑下列一些因素:
1)绳芯的材料
钢丝绳的绳芯包括有机芯、石棉纤维芯及金属芯,有机芯的钢丝绳挠性我弹性都较好,但是承受横向压力差,故不宜用再多层卷绕的场合,耐高温差,故不宜用在高温环境下工作的起重机上。
石棉纤维的钢丝绳耐热性好,适宜用在高温环境下工作的起重机上。
金属芯的钢丝绳强度大,能承受较高的横向压力,可用在多层卷绕及高温环境,但是挠性和弹性较差。
2)钢丝绳的绕捻方向
钢丝绳的绕捻方分为单挠钢丝绳和双挠钢丝绳。
单挠钢丝绳刚性大且表面不光滑,在起重机上仅作为固定绳使用,双绕钢丝绳主要有顺绕和交绕两种,以顺绕钢丝绳寿命较长,在光卷筒上不宜用顺绕钢丝绳,因它会自行松散,使得卷绕到卷筒上的各圈钢丝绳由搭迭在一起的现象,故顺绕钢丝绳一般只用于有刚性导轨或钢丝绳绳端不会自由旋转的场合顺绕钢丝绳的绕捻方向与其在卷筒上的卷绕方向之间的关系是;
钢丝绳在卷筒上左向卷绕时,采用右绕钢丝绳;
钢丝绳在卷筒上右向卷绕时,采用左饶钢丝绳,在起升高度大而且承载分枝数少的场合应考虑采用多股不扭转的钢丝绳。
[23]
3)钢丝绳的结构形式
工作频繁的起重机应优先考虑选用线接触及异性股钢丝绳。
卷绕方向之关系(图3.1)应是:
钢丝绳在卷筒上左向卷绕时,采用右绕钢丝绳在卷简上右向卷绕时,采用左绕钢丝绳。
4)钢丝绳的极限强度
选用钢丝绳强度高的钢丝绳可缩小其尺寸,但强度太高时,钢丝绳僵性太大,对工作反
而不利。
起重机上适宜选用抗拉强度为155~185kg/mm3的钢丝绳。
5)钢丝绳的表面状况
对于室内工作的起重机,可选用一般光面钢丝绳,对于室外或潮湿空气及有酸性侵蚀的环境中工作的起重机,应选用镀锌钢丝绳。
[24]
根据上述选择钢丝绳的原则,选择纤维芯的线接触钢丝绳。
釆用右绕WW细
图3.1钢丝绳卷绕方式
钢丝绳使用场合及其合适的结构型式见表3.1。
表3.1选定钢丝绳型号
使用场所
常用型号
起升或变幅用
单层卷绕
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