机械毕业设计（论文）碎焦卷扬机的设计【全套图纸】.doc

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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：碎焦卷扬机的设计学生姓名：学 号：2003041329专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机2003-3班指导教师： 碎焦卷扬机的设计摘要 碎焦卷扬机是碎焦卷扬系统里的重要设备。碎焦卷扬机又叫焦末卷扬机，其主要是有电动机、减速器、卷筒装置、制动器和松弛开关组成。其工作过程为电动机驱动，通过减速器减速，然后带动卷筒的转动，通过钢丝绳来提升碎焦小车。制动器和松弛开关为安全装置，来保证碎焦卷扬机安全生产。在设计中，我完成了以下工作，确定正确的传动方案，卷筒部分的详细设计计算，选择合适的电动机和减速器，简单设计了操纵装置用到的齿轮，介绍了底座，外壳，松弛开关

2、等设备。关键词 碎焦卷扬机 卷筒装置 电动机 松弛开关全套图纸，加153893706The design of the fine coke hoisterAbstract The fine coke hoister is an importance equipment of the coke breeze system. The fine coke hoister is also called coking breeze hoister, it is primarily composed of electric motor, retarder, spooling equipment, brak

3、e and slack switch .The working process is for the electric motor driven, by the retarder dragging, then bring along spool turning and by the wire rope exalting the fine coke bogie .Both stopper and slack switch is used to guarantee the fine coke hoister safety in production. In the design, I finish

4、ed my work: assessed the right transmission scheme, detail designed and counted the spool segmental, selected seemly the electromotor and the retarder, simplicity designed the gear of the operating device, introduced the foundation, the crust and the slack switch. Key words fine coke hoister spoolin

5、g equipment electric motor slack switch目 录碎焦卷扬机的设计IThe design of the fine coke hoisterII第一章 引 言31.1 碎焦卷扬的介绍31.2 卷扬机的简介41.2.1 概述41.2.2 主要零部件结构与参数51.2.2.1钢丝绳51.2.2.2卷筒91.3 碎焦卷扬机的简介11第二章 卷扬机的设计132.1 卷扬机总体方案的确定132.2 钢丝绳的计算132.3 卷筒的设计计算152.3.1 卷筒直径152.3.2 卷筒壁厚度152.3.3 卷筒长度152.3.4 卷筒强度计算172.3.5 轴的设计182.3.

6、6 卷筒转速222.3.7 钢丝绳在卷筒上的固定232.4 电动机的选择232.5 减速传动系统的263.5.1减速系统总传动比263.5.2减速器的选择与校核262.6 制动器的选择262.7 联轴器的选择282.8 键的选择31第三章 其它设备介绍343.1 底座343.2 齿轮及外壳363.2.1 齿轮的设计363.2.2 外壳的介绍403.3 松弛开关41第四章 结束语43主要参考文献44 第一章 引 言1.1 碎焦卷扬的介绍碎焦卷扬由碎焦卷扬机、碎焦车、碎焦自动闸门等设备组成。它的任务是把碎焦漏斗里的碎焦通过碎焦车运往碎焦仓，如图1-1所示 2。碎焦卷扬机4通过钢丝绳及滑轮带动碎焦车

7、3，并按各自独立的竖轨运行，一台重车上行，则另一台空车下降。碎焦车的轨道，一般在料坑内为倾斜阶段，然后经由过度段到垂直段，在上部为了保证碎焦车倾翻卸料，做成卸料曲线段。1.2 卷扬机的简介1.2.1 概述卷扬机又称绞车，是一种比较简单而重要的起重设备。它可独立应用，也可作为起重机的组成部分，广泛用于安装及装载工作，或用于牵引工作。图1-2 1为一台用于冶炼上料的卷扬机总体示意图。它主要有电动机、制动器、卷筒、钢丝绳以及机架组成。当提升小车或重物时，接通电源，电磁铁吸合，制动器松开，电动机驱使卷筒旋转，卷起钢丝绳。当切断电源，则电动机停转，电磁铁松开，制动器抱紧，卷筒立即停止旋转。如欲小车或重物

8、下降，则需按动下降电钮，使制动器松开，电动机反转，放出钢丝绳便可。卷扬机在结构上分两大部分：传动装置（包括电动机、制动器、减速器、卷筒装置等）和钢丝绳卷绕系统（包括滑轮、钢丝绳等）。而我们在这里主要关注卷扬机主要零部件的典型结构，包括个零部件主要参数尺寸的确定，以及电动机与传动装置的选取等。1.2.2 主要零部件结构与参数1.2.2.1钢丝绳（一）型式与构造钢丝绳是卷扬机中必不可少的挠性件。它用于传动的优点是承载能力大，工作可靠、自重轻、运行平稳无噪音，适用于远距离高速传动等，故在起重机械上广为使用。钢丝绳型式很多。按捻绕层次可分为单绕、双重绕；按捻绕方向可分为顺绕、交绕；按绳芯材料可分为棉（

9、麻）芯、石棉芯与金属芯。目前在卷扬机和起重机上使用最多的是双重绕钢丝绳，见图1-3 1。它是先由丝捻成股，然后由股饶着绳芯捻成绳。这种钢丝绳的优点是有一柔软的绳芯，挠性较好，适于绕卷在直径较小的滑轮和卷筒上工作。双重绕钢丝绳的股与绳的绕向对性能影响很大。如果采用顺绕，即绳与股的绕向相同（见图1-4a 1），挠性好，钢丝之间接触较好，寿命长，但它容易松散和扭转，故只使用于钢丝绳经常保持张紧的地方。如果采用交绕绳与股的绕向相反（见图1-4b 1），钢丝绳没有扭转松散的趋势，但寿命较低，卷扬机上应用较多。双重绕钢丝绳中丝与丝的接触影响也很大，一种是点接触，造价低廉，寿命较低，另一种是线接触，寿命较长

10、，挠性也较好，故应用较多。我国生产的线接触钢丝绳有6W（19）型（瓦林吞型）及6X（19）型等，前者挠性较好，起重机常用。钢丝绳的国家标准为GB110274。（二）材料与规格 1 钢丝绳的钢丝材料采用50、60或65钢；钢丝直径一般为0.5-2毫米.钢丝有光面和镀锌两种,后者防腐蚀能力较高,但绳索强度稍有降低.常见钢丝的性能参数见表1-1、表1-2、表1-3、表1-4。（三）钢丝绳的端部固定钢丝绳端部必需加以固定，以便与其它构件联接和防止钢丝松散。常用固定方法如图1-5 1所示。图1-5a为楔形套筒固定，它把钢丝绳绕过一楔块弯曲后卡入锥形套，利用楔块在套内的锁紧作用使钢丝固定，此法装拆较方便，

11、但在冲击载荷下不适用。图1-5b为编结固定，它把钢丝绳绕过特制套环后用细钢丝扎紧。图1-5c为绳卡固定，她将钢丝绳绕过套环后用绳卡子固定联接，此法使用方便，较常用。1.2.2.2卷筒卷筒的作用是卷绕钢丝绳，把原动机的回转运动转变为重物的升降直线运动。（一）结构与材料 1卷筒可做成整体铸造的、焊接的或组合式的。铸造卷筒如1-6a所示，一般用HT20-40制做（对重载情况有时也用铸钢ZG25，ZG35铸造）。焊接卷筒结构可参见图1-7，它与铸造卷筒相比，自重大为减轻，特别适用于直径较大的单件生产。组合式卷筒如图1-6b所示，筒体可有铸造或钢管制成，端盖与筒体可用螺栓联接。卷筒通常只卷绕一层钢丝绳，

12、但当绕绳量很大时，为了减少卷筒长度，可采用多层卷筒，这时筒的两端必须带有侧边，侧边高度要比最外层钢丝绳高出1.0-1.5d（d为钢丝绳直径）。卷筒表面有光面和螺旋面两种，一般情况下均采用螺旋槽面，只在手驱动与多层卷绕时才采用光面。筒槽分为标准槽与深槽两种，如图1-8所示，通常采用标准槽，只在钢丝绳脱槽可能性较大时才采用深槽。卷筒槽尺寸可参考表1-5。（二）钢丝绳在卷筒上的固定 1钢丝绳在卷筒上的固定，必须牢固可靠，而且便于装拆、检查。固定方法很多，其中最常用的一种是用压板和螺钉的固定，如图1-9所示。此法用螺钉把钢板压在卷筒外表面上，压板上带有半圆形槽，以便压紧固定钢丝。1.3 碎焦卷扬机的简

13、介碎焦卷扬机是碎焦卷扬系统的主要设备，由电动机、减速器、卷筒装置、防松装置等组成。它的任务是提升碎焦车。工作时由一个卷筒同时带动两个碎焦车运行。碎焦卷扬机的速度一般为0.5米/秒，不需要调速。采用JZR型电动机驱动。它与料车卷扬系统连锁而自动操作。碎焦卷扬机的生产能力应满足各种装料制度和赶料线时的操作要求。当一侧的焦碳筛检修只有一个碎焦车工作时，仍须满足高炉正常生产的要求。高炉碎焦卷扬机应满足下列要求：（1） 必须有足够的生产能力，既要满足工艺操作的要求也要满足生产率进一步增长的要求；（2） 运转可靠，耐用，以保证高炉的连续生产；（3） 有可靠的自动控制和安全控制，最大程度的实现自动化；（4）

14、 结构简单，维护和修理方便。目前我国高炉所使用的碎焦卷扬机，见表1-6 2碎焦卷扬常用的结构形式如图1-10：其传动过程通常是由电动机1为驱动装置，通过斜齿轮减速器的减速装置3的减速，传到工作装置的卷筒装置。还有装在联轴器上的安全装置制动器4以及操纵装置5。 图1-10碎焦卷扬机结构简图1 电动机 2 制动器 3 斜齿轮减速器 4 联轴器 5 操纵装置 6,7 齿轮 8 卷筒装置第二章 卷扬机的设计2.1 卷扬机总体方案的确定卷扬机的方案一般在总体上，采用电力拖动、机械减速。现将通常几种减速传动方案作以分析比较列于表2-1 1。选择时，应根据实际工作情况分析比较择优确定之。考虑碎焦卷扬机工作的

15、环境，以及表2-1中的各种传动方案优缺点比较，碎焦卷扬机设计的总体方案采用电动机驱动，圆柱齿轮减速器减速。2.2 钢丝绳的计算考虑到钢丝绳受牵引力大小为15000N(原始数据1500kg)，故选用一个纤维芯，钢丝6X（19）右交绕号光面线接触钢丝绳。由下式计算来选取钢丝绳直径： 式中：钢丝绳所受的最大工作静压力（牛顿）； 式中：已知为15000N； ：滑轮组倍率，取1； ：滑轮组效率，取0.98。 n ：钢丝绳的安全系数，取6.0（查表2-2）； ：钢丝绳的破断拉力（牛顿）。 而 由表1-3选取纤维芯钢丝绳6X（19），d=15毫米，时，。则： 强度足够 所选钢丝绳标记为：钢丝绳6X（19）1

16、51700光右交 GB1102-742.3 卷筒的设计计算考虑卷筒的各种结构和材料的优缺点，卷筒采用铸造型式，单层卷绕式, 卷筒槽采用标准尺寸，材料采用HT2140。2.3.1 卷筒直径按下式求出的卷筒的最小允许直径: ：轮绳直径比，取e=35, (查表2-2)；钢丝绳直径（毫米） 从机构总体布置综合考虑,卷筒内径选取为D=600mm。2.3.2 卷筒壁厚度因卷筒通体采用HT2140铸造,采用下式估算壁厚。式中 D：卷筒直径（毫米）； d ：钢丝绳直径（毫米）。考虑加工，以及现场应用等因素，取卷筒上厚度最小处的壁厚为=27.5mm 。则 卷筒厚度最小的地方直径为655mm。所以钢丝绳中心线上卷

17、筒的直径为670mm。考虑到铸造和加工，卷筒边部的直径为700mm。2.3.3 卷筒长度考虑单层卷绕卷筒（图2-1 1）卷筒长度可按下式确定：固定绳端所需要的长度，一般取3t=3X20=60（t为绳槽的节距，t=20）：卷筒两端空余部分的长度，由结构需要确定, =20mm；：卷筒上带螺旋绳槽部分的长度，可按下式计算式中：最大起升高度,为原始数据, =36米 ； ：滑轮组的倍率，即滑轮组省力的倍数，或者增速的倍数，取1.0； ：卷筒上钢丝绳中心处的直径，=670mm；：固定钢丝绳留出的储备圈数，一般去=1.-3圈，取2.0;: 绳槽节距 t=20。（查表1-5） 取 L=520 mm卷筒长度决定

18、于绕绳量的多少和钢丝绳允许偏角。钢丝绳上卷筒的偏角（图2-1）应有限制，太大时会使绳缠绕疏密不均或者乱扣；一般对光面卷筒，对槽面卷筒。推荐不大于。2.3.4 卷筒强度计算 卷筒的材料一般采用不低于HT200铸铁，特殊需要时可采用可用ZG300450或ZG270500焊接而成。设计中用到是铸造卷筒，其材料为HT2140。 若忽略卷筒自重力，卷筒在钢丝绳最大拉力作用下，使卷筒产生压缩、弯曲和扭剪应力。其中压缩应力最大。当L3D时，弯曲和扭剪应力合成应力不超过10%压缩应力。所以，当L3D时，只须计算压缩应力即可。当L3D时还要考虑弯曲应力。由于所设计的卷筒L3D，所以只须计算压缩应力，所设计卷筒属

19、于单层卷绕，压缩应力按下式计算：式中： ：单层卷绕卷筒压应力 MPa ：钢丝绳最大拉力 =15000N ：卷筒壁厚 =27.5mm ：应力减小系数，一般取=0.75 ：绳槽节距 =20 ：许用压应力，对铸铁 查资料 8，铸铁抗压强度极限 MPa 所以卷筒的强度足够工作需要。2.3.5 轴的设计1选择轴的材料 5选用调质处理的45钢。其性能参数如下表：45钢的主要力学性能和许用弯曲应力材料牌号热处理力学性能许用弯曲应力抗拉强度极限抗拉屈服极限弯曲疲劳极限剪切疲劳极限优质碳素钢调质 2 初步估算轴径理论公式：式中 材料常数由机械设计书表取107，选取的原则是对于一定材料的转轴，当弯矩相对于转矩的影

20、响较大时，C值取大值；当弯矩相对于转矩较小时，C值取小值。 ：轴所传递的功率，； : 轴的转速 ， 转/分 。由于安装轴上有键槽所以轴径应增加5，则，取。3 轴上零件的轴向定位及确定各段轴径和长度卷筒的轴向固定一端采用轴肩固定，另外一段采用轴套固定。然后考虑轴承的固定的和轴向尺寸，两边轴承一个是采用轴肩固定一边，然后用在轴承盖固定另外一边；另外一个是一端采用轴套和环固定，另外一端采用轴承盖固定。卷筒与轴的周向定位采用平键连接，齿轮和联轴器的周向固定采用键连接。滚动轴承的内圈与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差为6。定位轴肩的高度一般取h=(0.070.1)d,轴环宽度b1.4h,套筒内径与轴一般

21、为动配合，套筒结构、尺寸可视需要灵活设计，但一般套筒壁厚大于3mm。，非定位轴肩高度一般取12.5mm，同时考虑到一些标准件的结构尺寸定位要求，确定各段轴长从左依次为：轴全长1025mm轴径从左向右依次为： 所设计的轴整体如下所示：4 考虑轴的结构工艺性考虑轴的结构工艺性，在轴的左端和右端均制成倒角；装轴承处为磨削加工，留有砂轮越程槽；为便于加工，卷筒，齿轮，联轴器处的键槽布置在同一个母线上。5 轴的强度验算a. 卷筒和齿轮上作用力大小的确定卷筒：转矩； 圆周力： 自重 ：齿轮：转矩： 圆周力： 径向力： 法向力： b.轴承的支反力根据力矩平衡：垂直面上的支反力：； 方向如图所示。水平面上的支

22、反力：； 方向如图所示。c.弯矩大小的确定截面E处的弯矩为：垂直面上的弯矩:；。水平面上的弯矩：；。合成弯矩为:；转矩为；计算弯矩因为轴受对称循环变换，应力矫正系数，则截 处的当量弯矩为：；。 所受力和弯矩如图所示。d.按弯扭合成应力校核轴的强度 截面处当量弯矩最大，故为可能危险截面。查得 轴端处仅受转矩，但其直径最小，则该截面亦为可能危险截面 所以强度足够。轴的E截面和D截面的疲劳强度通过校核证明满足使用要求，这里就不再详细的计算。轴的强度计算受力图：（弯矩和转矩单位为：）2.3.6 卷筒转速 （转/分）式中 ：卷筒转速； D ：卷筒直径（米） D=0.67米； ：卷上卷筒的钢丝绳分支的绳速

23、，其值为33.8米/分 (原始数据)。 转/分2.3.7 钢丝绳在卷筒上的固定钢丝绳在卷筒上的固定，必须牢固可靠，而且便于装拆、检查。其中固定的方法很多,其中最常用的就是如图1-9所示的用压板和螺钉固定。在这个设计中，钢丝绳在卷筒上的固定就采用此种方法。用螺钉把钢板压在卷筒外表面上，压板上带有半圆形槽，以便压紧固定钢丝。2.4 电动机的选择在正常工作情况下，碎焦卷扬机工作状态是重车提升空车下降，此卷扬机构工作类型为JC100%。考虑到一侧检修，维持高炉的正常生产，所以卷扬机的传动功率应按消耗功率较大的提升单个碎焦车时为计算依据。电动机的选择包括电动机的类型、功率和转速三个方面 1。一、电动机类

24、型的选择电动机分直流与交流两种。直流电动机调速性能好，起动转矩大，但价格较贵，且需要直流电源，故通常不用，一般均采用交流电动机。在交流电动机中，常用异步电动机；它可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式异步电动机结构简单，坚固耐用，价格低，维护方便，故应用最广。其缺点是起动转矩小，调速困难，功率因素低，故使用上受到一定限制。绕线式异步电动机起动性能较好，并可作一定调速，但价格较贵，维护也不方便，故应用较少。电动机类型的选择，主要根据机器的工作环境，工作特点，并考虑各种电动机的特点及供应情况等来选型。在生产中，对于一些不经常起动和无特殊要求的机器，应尽量采用三相鼠笼式异步电动机。对于经常起动、制动和正反

25、转的场合（如起重、提升设备），要求电动机具有较大的过载能力与较小的转动惯量，应选用起重及冶金用三相异步电动机，其常用系列为JZ型（鼠笼式）、JZR（饶线式）。二、电动机功率的选择电动机所能发出的功率主要取决于绕组绝缘材料允许的温度。发出的功率越高，或负载工作时间越长，电动机的工作温度也越高。当温度升高过高时，电动机的寿命就要缩短，因此，电动机功率的选择，一方面要根据生产机器所需要输入功率的大小，同时也要考虑电动机负载工作的持续时间。电动机功率的大小应当选择合适。选得偏小，就不能保证机械的正常运行，或使电动机应长期超载而过早损坏。如果选得过大，则电动机价格增高，其能力又不能充分发挥。确定电动机功

26、率时，所需电动机的功率可按下式计算：式中 ：起重量与吊具重量（牛顿）， Q+q=15000 N； ：起升速度，v=33.8米/分=0.56米/秒； ：机构总效率，取0.80, (查表2-3 2)。 三、电动机转速的选择当电动机功率一定时，其转速越低，则其尺寸越大、价格越高，且较低。因此，传动系统往往以选用转速较高的电动机，另配一台减速装置为宜。但由于工作机构的转速为一定值，如果电动机转速取的过高，则机器总传动比势必增大，这就造成传动装置的级数增多，使其尺寸、重量与成本有所增加。因此，在确定电动机转速时，应进行分析比较，权衡利弊，兼顾机、电两方安，按最佳方案选择。考虑选择电动机时的三个方面，以及

27、计算出的所需功率P，根据卷扬机属于频繁启动,制动,反转的情况,故选用机械强度较高及过载能力较大的YZY型的电动机(YZY型相当于原来JZR型式), 型号为YZY180L6, 额定功率(JC100%时), 相应转速n=975转/分。相应于实际JC%值的电动机功率应满足 2： 式中 ：电动机发热情况系数，取0.9, (查表2-4)； ：相应于卷扬机构实际工作类型的电动机功率。 故所选电动机满足工作要求 。2.5 减速传动系统的3.5.1减速系统总传动比 式中 ：电动机转速，975转/分； ：卷筒转速，16.05转/分。 3.5.2减速器的选择与校核减速器是一种用于原动机和工作机构之间的独立闭式传动

28、装置，其主要功能是降低转速，增大转矩。减速器由于结构简单、效率高、工作可靠、维护简单，故在现代机器中广为应用。减速器一般分为齿轮减速器、蜗轮减速器、齿轮-蜗轮减速器等几类。各大类减速器大都已标准化了，在作机械设计时，应尽量选用标准减速器 7。 起重设备常用的标准减速器有ZQH型（JB1585-75）和JZQ型等，其参数尺寸可参见有关手册。在选择时，应按与它所在的卷扬机构的工作类型相应的传递能力来计算。 在设计中减速器的选用为已经装配好的标准减速器产品ZQ60(相当于原来的JZQ型)，其传动比为60.7,与所需传动比几乎一样,能满足传动需要。结果证明传动功率能力比较充裕。2.6 制动器的选择在卷

29、扬机上，必须设置可靠的制动器，才能保证重物随时停在空中，工作安全可靠。为了减小制动力矩，通常将制动器装在机构的高速轴上，或减速器的输入轴上 1。制动器按构造可分为：块试制动器、带式制动器等。块试制动器构造简单，制动与安装都很方便，在起重机中应用广泛。带式制动器制动力矩较大，结构简单，尺寸紧凑，常用在对紧凑性要求较高的起重机上。制动器的选择应根据使用要求和工作条件来确定。具选择时应考虑以下几点。（1）所需制动器的工作性质和条件。例如对于起重机械的起升和变幅机构都必须采用常闭式制动器。（2）应充分注意制动器的任务。例如支持制动器的制动转矩必须有足够的储备，即应保证一定的安全系数。对于落重制动器，则

30、应考虑散热问题，它必须具有足够的散热面积，使其能将重物位能所产生的热量散去，以免热损坏或失效。（3）应考虑应用的场所，如安装地点有足够的空间，则可选用外抱块式制动器，空间受限制处，则可采用带式或者盘式制动器。在卷扬机和中小型起重机械中，一般较多应用短行程电磁开闸的双瓦块式制动器。它是一种常闭式制动器，主要是优点是：开闸闭闸迅速，外形尺寸小，维修调整教容易。此制动器目前已有标准产品，其主要性能见表2-5 1。设计时，按制动力矩选用相应的型号。电动机轴上的静力矩计算 在重物起升时，作用在电动机轴上的静力矩为 式中： ：卷筒直径（米），； ：滑轮组的倍率，取1。 所选制动器的制动力矩应满足式中 ：制

31、动安全系数。对轻级工作，=1.5;中级工作,=1.75;重级工作,=2.0，取=1.75。 根据以上条件，选用双瓦块式制动器JWZ300/200，其制动力矩为240， 故能满足工作需要。2.7 联轴器的选择联轴器是联接两轴或轴和回转件，在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开的一种装置。此外，联轴器还能具有补偿两轴相对位移、缓冲和减振以及安全防护等作用。按照联轴器的性能可分为刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器或固定式联轴器，这种联轴器虽然不具有补偿性能，但有结构简单、制造容易、不须维护、成本低等特点而仍有其应用的范围。挠性联轴器又可分为有弹性元件挠性联轴器（也称可移式刚性联轴器）和带弹性元件联轴

32、器，前一类只具有补偿两轴相对位移的能力，后一类由于含有能产生较大弹性变形的元件，除有补偿性能外还具有缓冲和减振的作用，但在传递转矩的能力上，因受弹性元件刚度的限制，一般不及无弹性元件联轴器。带弹性元件联轴器中按弹性元件的材质不同，又可再分为金属弹性元件和非金属弹性元件，金属弹性元件的主要特点是强度高、传递转矩能力大、使用寿命长，不易变质且性能稳定。非金属弹性元件的优点是制造方便，易获得各种结构形状，且具有较高的阻尼性能。联轴器的类型选择应根据使用要求和工作条件来确定。具体选择时应考虑以下几点：（1）所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲装置和减振方面的要求。例如对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器

33、；对有严重冲击载荷或消除轴系扭转振动的传动，可选用橡胶金属环联轴器、簧片联轴器等具有高弹性的联轴器。（2）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小，对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，例如齿式联轴器，而不宜选用存在偏心的滑快联轴器。（3）两轴相对位移的大小和方向，当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作过程两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器，例如当径向位移较大时，可选用滑块联轴器。角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器。（4）联轴器的可靠性和工作环境，通常由金属元件制成不需润滑的联轴器比较可靠，需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境。含有橡胶

34、等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质、光等比较敏感，而且容易老化。（5）联轴器的制造、安装、维护和成本，在满足使用性能的前提下 ，应选用装拆方便，维护简单，成本低的减速器。例如刚性联轴器不但结构简单，而且装拆方便，其中夹壳联轴器，可在不移动两轴的情况下，装拆联轴器，可用于低速、刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器（例如梅花形弹性联轴器、弹性柱销联轴器等），由于具有良好的综合性能，适宜用于一般的中小功率传动。考虑到以上几个方面，在碎焦卷扬机中所用的联轴器选为齿式联轴器，该联轴器是利用内外齿啮合以实现两半联轴联接的联轴器。它的特点是结构紧凑，承载能力大，使用的范围广，工作可靠，具有综合补偿

35、两轴相对位移的能力，但制造困难，使用于重载下工作。在设计中有两处用到了联轴器，它们均选用齿式联轴器，它们的选择过程如下：联轴器的计算力矩公式为 3： 式中 ：传动重要程度系数，查表2-6，取1.2； ：联轴器工作条件系数，查表2-6，取1.0； ：联轴器长期承受的理论转矩， 。所选联轴器可按下式进行验算： 式中 ： ：联轴器的许用转矩 。表2-6 4联轴器传动重要程度系数和工作条件系数传动重要程度机械工作规范联轴器破坏后的后果载荷均匀工作平稳10机器停车10载荷不均匀1013机器事故12重要工作和冲击载荷与不可逆机构1315一系列机器事故15人员伤亡18一、 联接电动机与减速器的联轴器的选择。

36、 根据轴的结构尺寸以及计算力矩的大小，查手册（机械设计师手册P359）选取齿式联轴器： 允许最大扭矩为1400 ，允许最大转速3000转/分，满足 ，故所选联轴能满足工作的需要。二、 联接减速器与卷筒装置的联轴器的选择。 根据轴的结构尺寸以及计算力矩的大小，查手册（机械设计师手册P359）选取齿式联轴器： 允许最大扭矩为8000 ，允许最大转速1680转/分，满足 ，故所选联轴器能满足工作的需要。2.8 键的选择键连接是轴毂连接使用的主要形式，主要是使轴向固定以传递运动和转矩 5。键是标准件，键连接可分为松连接（平键，半圆键）和紧连接（斜键）两类。在卷扬机的这个设计中，主要应用是松连接的平键连

37、接。平键按用途分为三种，普通平键、导键和滑键。平键连接是靠侧面传递运动和转矩，两侧面是工作面，键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙。平键连接结构简单、装拆方便，加工容易，对中性较好，应用广泛。但这种键连接不能够实现轴上零件的轴向固定。在这个设计中使用的平键主要是普通平键，它用于静连接，即轴与轮毂间无轴向相对移动。按端部形状不同可分为A型（圆头）、B型（平头）、C型（单圆头）三种。圆头键的轴槽用指状铣刀加工，键在轴槽中固定良好，但轴上键槽端部的应力集中较大。平头键的轴槽用盘形铣刀加工，轴的应力集中较小，但对于尺寸较大的键宜用紧定螺钉固定在轴上的键槽中，以防松动。单圆头键常用于轴端与毂类零件的连接。如

38、果传递的转矩很大，又不能增加键的长度时，可使用两个普通平键，为使轴与轮毂对中良好，通常两个键相隔或者安装。在设计中，考虑所使用的键均为静连接，故全部使用普通平键，这样还可以减少键种类，便于购买和管理。考虑到三钟普通平键的性能以及优缺点，选用A型（圆头）键，即可满足工作的要求。在设计使用的键如下：减速器中 ： 用于固定齿轮和轴的2个平键24X14X80和平键36X18X120卷筒装置中 ： 用于固定卷筒和轴的2个平键32X18X100，用于固定齿轮和轴的平键18X11X50装配中 ：用于固定联轴器CL2与电机轴和减速器轴的2个平键12X8X60 用于固定联轴器CL5与电机轴和卷筒装置轴的2个平键

39、24X14X100为了设计和生产安全的需要，对所选平键的连接强度进行校核。平键连接的可能失效形式有较弱零件（通常为轮毂）工作面被压溃（静连接）、磨损（动连接）、键的折断等。对于实际采用的材料和标准尺寸来说，压溃和磨损常是主要的失效形式，所以通常只进行键连接的挤压强度或耐磨性计算。由于设计中所涉及到平键均为静连接，故只须进行挤压强度校核。在假设工作压力沿键的长度和高度均匀分布时，它的校核公式如下： 式 中 ：键连接工作表面的挤压应力 MPa T ：转矩， ：轴的直径 mm ：键的接触长度，mm，A型键 ：键与轮毂接触高度，mm， ：许用挤压应力 ，MPa，查表，取 MPa对用于固定联轴器CL2与

40、减速器的平键12X8X60校核如下： 故平键12X8X60挤压强度足够满足工作要求。其余各平键的校核方法同上，经校核挤压强度均能满足工作的要求。这里就不列出。第三章 其它设备介绍3.1 底座底座是机架的一种，机架就是在机器中支承或容纳零、部件的零件。而底座的主要作用就是支承机器，与其它设施或设备联接。底座的设计主要应保证刚度，强度及稳定性 4。（a）刚度，是评定大多数底座工作能力的主要标准。当底座的刚度不够时，会产生教大的变形，而使机器中各个部分的相对位置发生变化，这样就会影响机器的性能和寿命。（b）强度，强度是评定底座工作性能的基本准则。底座的强度应根据机器的重量以及运转过程中所能产生的最大

41、载荷来校核其静强度。此外，还要考虑因机器在工作过程中产生振动以及别的载荷而要校核其疲劳强度。底座的强度和刚度都需要从静态和动态两个方面考虑。动刚度是衡量底座抗振能力的指标。而提高底座抗振性能应从提高底座的静刚度、控制固有频率、加大阻尼等方面着手。提高静刚度和控制固有频率的途径是：合理设计底座截面形状和尺寸，合理布肋、注意底座的整体刚度和局部刚度的匹配等。（3）稳定性，底座因承受很大的受压而都存在失稳问题。所加肋也可能存在局部失稳现象。稳定性是保证底座能够正常工作的基本条件，必须加以校核。底座设计的一般要求为：（1）在满足强度和刚度的前提下，底座的重量应要求轻、成本低。（2）抗振性能好。（3）由

42、于内应力及温度变化引起的结构变形力要最小。（4）结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。（5）结构上应便于安装和调整。底座多为铸造件，它常用的材料为铸铁，铸铁有以下的优点，它的流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状复杂的铸件。铸铁的内摩擦大，阻尼作用强，故动态刚性好。铸铁还具有切削性能好、价格便宜和便于大量生产等优点。但铸件的壁厚超过临界值时，其机械性能会显著下降，故在设计底座壁厚的时候应加以注意。对底座必须进行时效处理，时效处理的目的是在不降低铸铁力学性能的前提下，使铸铁的内应力和机加工切削应力得到消除或稳定，以减少长期使用中的变形，保证几何精度。时效处理分为自然时效和人工时效

43、，人工时效的方法又有热处理方法和机械振动法。自然处理就是在粗加工后，放在室外搁置相当长的一段时间（一般都要一年以上），使内应力自然松弛或消除。它具有方法简单，效果好的优点，但生产周期长，占地面积大，积压资金等缺点。人工时效中的热处理方法就是将铸件共析点以下（一般为），保温一段时间，然后缓缓冷却，以消除内应力。机械振动法是将激振器装卡在底座上时其共振，经持续一段时间后，金属产生了局部塑性变形，消除残余应力。人工时效的特点就是时间短，效果显著。在碎焦卷扬机的设计中用到的底座有两个，它们是卷扬机底座和马达底座。考虑到工作环境以及底座设计制造中的注意事项，他们均采用铸造，材料为HT2040，进行人工时效处理。它们的设计过程在这里就不加以说明，形状尺寸均已在图纸上表达清楚。在卷筒设计中还用到了支架，设计中用到的操纵装置的支柱，采用焊接结构，共用6块钢板焊接而成，其尺寸如图纸所示。焊接结构较铸造结构具有强度和刚度高、重量轻、生产周期短以及施工简便等优点。焊接件在设计中一般应注意的问题如下：（1）材料的可焊性，焊接件钢材的选择要考虑可焊性，可焊性差的材料会造成焊接困难，使焊缝可靠性降低。（2）合理布置焊缝，a：焊缝应位于低应力区，以获得承载能力大，变形