卷筒机的设计说明书(编辑修改稿)

卷筒机的设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

（38）深槽： =（~）d （39）绳槽节距：标准槽： ＝d＋（2~4） （310）深槽： ＝d＋（6~8） （311）卷筒槽多数采用标准槽，只有在使用过程中钢丝绳有可能脱槽的情况才使用深槽，本设计选用标准槽，钢丝绳直径选用14 mm， R=（~）d=~ mm 取R=8 mm （312）c=（~）d =~ mm 取c=4 mm （313） 所以 t＝d＋（2~4）=16 mm167。 卷筒的设计卷筒按照转矩的传递方式来分．有端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式，其共同特点是卷筒轴只承受弯矩，不承受转矩。 本设计卷筒采用内齿轮啮合式。 如图31。 图 31 内齿啮合式卷 卷筒的设计主要尺寸有节径 、卷筒长度 L 、卷筒壁厚 δ。 167。 卷筒节径 设计卷筒的节径即卷筒的卷绕直径，由设计知不能小于下式： （314）式中 —按钢丝绳中心计算的卷筒最小直径，mm； h — 与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据工作环境级别为，查机械设计手册h=28 mm。 d — 钢丝绳的直径,mm。 按式计算： ＝392 mm所以选取=400 mm （315）167。 卷筒的长度设计本设计采用双联滑轮组，如图32图32 双联滑轮组卷筒的长度 （316）式中 —卷筒总长度，mm； —绳槽部分长度，其计算公式为： （317）其中 —最大起升高度，mm； —滑轮组倍率； —卷筒卷绕直径，mm； — 绳槽节矩，mm； — 附加安全圈数，使钢丝绳端受力减小，便于固定，通常取n＝~3圈； —固定钢丝绳所需要的长度，一般取＝3t，mm； —两端的边缘长度（包括凸台在内），根据卷筒结构而定，mm；—卷筒中间无绳槽部分长度，由钢丝绳的允许偏斜角α和卷筒轴到动滑轮轴的最小距离决定。 对于有螺旋槽的单层绕卷筒，钢丝绳允许偏斜度通常为1：10，可知选取＝100 mm。 =380 mm。 ＝3t=48 mm所以 ＝996 mm。 选取标准卷筒长度为1000 mm167。 卷筒壁厚设计 本设计为了延长钢丝绳的寿命，采用铸铁卷筒，对于铸铁卷筒可按经验公式初步确定，然后进行强度验算。 对于铸铁筒壁 mm （318）根据铸造工艺的要求，铸铁卷筒的壁厚不应小于12 mm，所以15mm所以卷筒的参数选择为：绳槽节距t＝16 mm、槽底半径＝4 mm、卷筒节距＝400 mm、卷筒长度L=1000 mm、卷筒壁厚 mm。 167。 卷筒强度计算及检验卷筒材料一般采用不低于HT200的铸铁，特殊需要时可采用ZG230450、ZG270500铸钢或Q235A焊接制造。 本设计的卷筒五特殊需要，额定起重重量不是很大，所以选择HT200的铸铁制造。 一般卷筒壁厚相对于卷筒直径较小，所以卷筒壁厚可以忽略不计，在钢丝绳的最大拉力作用下，使卷筒产生压应力、弯曲应力和扭曲应力。 其中压应力最大。 当3时弯曲应力和扭曲应力的合成力不超过压应力10%,所以当3时只计算压应力即可。 本设计中L=1000 mm D=400 mm，符合3的要求，所以只计算压应力即可。 当钢丝绳单层卷绕时，卷筒所受压应力按下式来计算：=A （319）其中 为钢丝绳单层卷绕时卷筒所受压应力，MPa； 为钢丝绳最大拉力，N； 为卷筒壁厚，mm； A 为应力减小系数，一般取A= 为许用压力，对于铸铁= 为铸铁抗压强度极限所以 =A39 MPa查教材机械设计基础知195MPa，所以39MPa。 所以 经检验计算，卷筒抗压强度符合要求。 167。 卷筒轴的设计计算卷筒轴是支持卷扬机正常工作的重要零件，合理设计与计算卷筒轴对卷扬机性能至关重要。 167。 卷筒轴的受力计算及工作应力计算 常用的卷筒轴分轴固定式轴转动式（如图33）两种情况。 卷扬机卷筒工作时，钢丝绳在卷简上的位置是变化的。 钢丝绳拉力经卷筒及支承作用到轴上产生的力矩，其大小随钢丝绳在卷简上位置的变化而不同。 强度计算时应按钢丝绳在卷筒上两个极限位旨分别计算。 由卷扬机工作情况和轴的受力分析可知，a、b因卷筒轴主要承受弯矩，可简化为简单的心轴。 a图为固定心轴，b图为转动心轴。 对于转动心轴，其弯曲应力一般为对称循环变化；对固定心轴，其应力循环特征为，视具体的载荷性质而定。 对固定心轴的疲劳失效而言，最危险的应力情况是脉动循环变化，为安全起见，卷筒的固定心轴应力以按脉动循环处理为宜。 c图卷筒轴既受弯又受扭，为转轴。 其弯曲应力的应力性质为对称循环变应力，而扭转剪应力的应力性质可视为脉动循环变化。 由此可知，卷筒轴在正常使用条件下，最终将发生疲劳破坏。 但也不排除在超载或意外情况下发生静强度破坏。 图 33 卷筒轴的类型 a: 轴固定式 b、c: 轴转动式167。 卷筒轴的设计 由于卷筒轴的可靠性对卷扬机安全、可靠的工作非常重要，因此应十分重视卷筒轴的结构设计和强度、刚度计算。 卷筒轴的结构，应尽可能简单、合理，应力集中应尽可能小。 卷筒轴不仅要计算疲劳强度，而且还要计算静强度；此外，对较长的轴还需校核轴的刚度。 本设计以计算出的参数有：绳的额定拉力＝kN，卷筒直径400 mm，钢丝绳的直径14 mm，外齿轴套齿轮分度圆直径D＝224 mm，查机械传动设计手册，轴的材质选择45钢，调制处理，MPa，MPa，MPa，MPa。 由图5—1可知，该卷筒轴用轴端挡板固定于卷筒上，是不动的心轴。 计算时应按钢丝绳在卷筒上两个极限位置分别计算。 根据受力分析可知，当钢丝绳位于右极限位置时，心轴受力较大，因此应按有极限位置进行轴的强度计算。 计算时，卷筒支承作用到心轴的力，可简化为作用于轴承宽度中点的集中力， mm， mm。 查机械设计手册、机械传动设计手册、起重机设计手册，初步得到心轴各段直径和长度，如图34所示,本设计心轴左边选用调心滚子轴承圆柱孔图 图34 心轴的各部分尺寸20000型，右边选用调心球轴承圆柱孔10000（TNM）型。 将轴上所有作用力分解为垂直平面的力和水平平面的力，如下图35所示。 167。 心轴作用力计算 齿轮圆周力： ＝ kN （320） 齿轮径向力： ＝ kN （321）167。 心轴垂直面支承反力及弯矩 支反力，如下图35b。 ＝ kN （322） ＝ kN （323） 弯矩，如下图 35c。 ＝ kNmm （324）＝ kNmm （325）167。 心轴水平面支承反力及弯矩支反力水平面支承反力如下图35d。 ＝ kN （326） ＝ kN （327）弯矩计算，如下图35e ＝321 kNmm （328） ＝ kNmm （329）合成弯矩，如。