矿用提升机驱动系统的设计

摘要社会的飞速发展，机械行业的复苏，越来越多的领域需要使用各种起重运输机械，进行装卸、运转、输送、分配等生产作业。

起重机械的身影随处可见；工矿企业、车站港口、建筑工地、林区农场、食品工厂等等。

起重机械的作用早已超出单纯的铺助设备范围，它们被直接应用于生产工艺过程中，成为生产作业线上主体设备的组成部分。

为促进社会主义建设事业的发展，提高劳动生产率，充分发挥起重机械的作用是具有重要意义的。

本课题是应用机械原理、机械制造技术进行提升机的设计。

提升机是适用于各种工业的一般起重机械。

它由电动机带动，通过齿轮传动、行星机传动传递动力。

其设计主要包括：驱动系统的设计、传动系统的设计、执行机构的设计、控制系统的设计及机体的润滑与密封等。

关键字：机械机构提升机机械设计SummaryThe development at full speed of the summary society, the recovery of the mechanical trade, more and more fields need to use various kinds of handling machinery, carry on the production operation of loading and unload, operating , sending , assigning etc.. The figure of the hoisting machinery is seen everywhere: Industrial and mining enterprises , station port ,construction site , forest zone farm , food processing factory ,etc..It is beyond the scope of simple auxiliary equipment to already played a heavy and mechanical role, they use in the course of production technology, directly,become the component of the subject equipment on the line of production cause , raise labour productivity, it is with important significance to fully give play to the role of playing the life tool instrument.This subject is the design using the theory of mechanics, mechanical Manufacturing technology to carry on the lifting machine. The lifting machine is the general hoisting machinery which is suitable for various kinds of industry. It is driven by the motor.KEY word: Machinery Organization Lifting machineMachinery is designed目录摘要 (Ⅰ)SUMMARY (Ⅱ)前言 (1)1 提升机驱动系统的设计 (2)1.1设计方案的确定 (2)1.2电机的选择 (3)2 提升机传动系统的设计 (6)2.1 电动机轴齿轮的设计 (6)2.2 内齿轮的设计 (7)2.3行星齿轮的设计 (9)2.4 轴的设计及轴承的选择 (11)3行星架的选择 (16)4提升机执行机构的设计 (17)4.1 钢丝绳的设计 (17)4.2 卷筒的设计 (18)4.3 吊钩的设计 (20)5 制动器的设计 (22)6润滑的密封 (27)设计小结 (28)参考文献 (29)致谢 (30)前言随着生产的不断发展，在现代的工矿企业、车站港口、建筑工地、林区农场、食品加工和国民经济各部门，越来越广泛地使用各种起重运输机械，进行装卸、运转、输送、分配等生产行业。

例如一个年产上千万吨钢的钢铁联合企业，仅运进物了就有两千万吨；再加上生产作业过程中的运转设备，没有现代化、高效率的起重运输机械是无法进行生产的。

在起重运输机械中有些是不可缺少的运转设备，但更多的起重运输机械，其作用早已超出单纯的辅助设备范围，它们被直接应用于生产工艺过程中，成为生产作业线上主体设备的组成部分。

钢铁联合企业如此，其他国民经济部门也是如此。

为促进社会主义建设事业的发展，提高劳动生产率，充分发挥起重运输机械的作用是具有重要意义的。

为了对起重设备进行更深入的学习，在这次毕业设计中，我准备了矿用提升机构设计。

设计的主要内容有：矿用提升机的主要零部件（钢丝绳、吊钩、制动装置、卷筒、齿轮、行星架、轴和电动机等）的构造，工作原理及主要机构的组成和设计计算。

由于本人水平、能力有限，文中难免会出现错误和遗漏，恳请各位老师批评指正。

1 提升机驱动系统的设计1.1 设计方案的确定1.1.1、设计参数：调度重量7.5吨；容绳量300m。

此矿用提升机构一般的起重机构，选取滚筒速度为40m/min1.1.2、设计方案的确定方案一：采用蜗杆减速器开式齿轮传动。

蜗杆减速器均装在滚筒外，电机和滚筒轴线不同轴。

这种方案的特点是构造简单，但结构不紧凑，占地面积大。

（见图1.1）图1.1 方案一图方案二：采用行星轮、内、外齿轮传递运动和动力。

行星轮、内、外齿轮装在滚筒及行星架内。

这种方案的优点是具有重量轻、体积小、传动比大和效率高，因此广泛应用于矿山冶金等工业部门。

（见图1.2）图1.2 方案二图综上比较两种方案一、所以择优选方案二。

方案二在各个方面都优于方案一。

1.2电机的选择电动机已经标准化、系列化。

电动机有交流电机和直流电机之分。

一般工厂都采用三相交流电，因而多采用交流电动机。

交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型的绕型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。

目前应用最广的是Y 系列自扇冷式笼型三相异步电动机，其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉，维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。

在经常需要起动、制动和正、反转的场合（如起重机），则要求电动机转动惯量小、过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）。

提升机为一般起重设备，电动机的工作载塔为中级，启动反转频繁，工作环境较差。

故采用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。

1.2.1、电动机的容量已知条件：卷筒刊径D=300mm，卷筒运转速度V=40,/min，高度重量F=7.5t。

电动机输出功率P0=P w/η=FV/1000ηw=7.5×103×0.67/（1000×0.96×0.973×0.992）=5.79kw=(1～1.3) ×5.79=5.79～7.53kw额定功率P.=（1～1.3）P查资料取P.为7.5kw 。

1.2.2、卷筒的转速n w =60×V/（ｎ×D ）=60×0.67/（ｎ×300）=42.68t/min查《机械课程设计手册》可得电动机的型号为Y160M-6。

n m =970r/min 。

1.2.3、计算总传动比，分配各级传动比 （1）总传动比I=n m /n w =970/42.68=22.73 （2）分配各级传动比 取i b =5.54,I g =i/i b /22.73/5.54=4.1 （3）计算传动装置的运动和动力参数 ①各轴的转速 n I =970r/minn III =n I /i b =970/5.54=175.09 n III =n II /i g =175.09/4.1=42.68 ②各轴的功率p I =pm=7.5KWp III =7.5×0.99×0.97=7.2KWp III =7.2×0.99×0.97=6.92KW③各轴的转矩T I =9550 ×7.5/970=73.84N.mT III =9550×7.2×175.09=392.7 N.MT III =9550×6.92×42.69=1549.5 N.M最后，将所度算的结果填入下表1.1：参数轴名电动机I II轴滚筒轴(III)转速n（r/min）970 970 175.09 42.68 功率P/kw 7.5 7.5 7.2 6.92 转矩（N.m）73.84 73.84 392.7 1549.5 传动比i 5.54 4.1 1效率η0.97 0.99 0.99表1.1轴的工况表2 提升机传动系统的设计2.1 电动机轴齿轮的设计2.1.1、齿轮传动是应用最广泛的一种机械传动，它是依靠齿轮齿廓直接接触来传递运动和动力的，具有传动比恒定，效率高，使用帮助长，适用范围广及承载有力高等优点。

在生产实践中，对齿轮传动的要求是多方面的，但归纳起来不外乎下列两项基本要求： （1）传动要准确平稳 即要求齿轮传动在工作过程中，瞬时传动比要恒定，且冲击、振动小。

（2）承载能力高 即要求齿轮传动能传递较大的动力，且体积小，重量轻，寿命长。

2.1.2、选定齿轮的传动类型、精度等级、材料、热处理方式，确定许用应力。

为提高齿轮的承载能力和传动平稳性，采用高变位齿轮传动。

考虑上减速器的功率较大，故齿轮选用硬齿面，齿轮的材料为20Cr 钢渗碳淬火，硬度为56∽62HRC （查表）齿轮按7级精度制造（查表）。

o HIim =1500MP （查图）， OF Iim =460MP(查图) S F =1（查表），S H =1， Y x =1.0（查图），故 [O H ]=o HIim /S H =1500/1=1500 MP 。

[o F ]=o FIim Yx/S F =460×1=460 MP 。

2.1.3、按轮齿弯曲疲劳强度设计 计算齿轮的模数由公式m ≥{2KT 1Y Fs Y /Ψd Z 12[o F ]}1/3 MP 。

确定公式内各计算数值 （1）初步选定齿轮参数设齿数比为u=4, Z 1=24，故Z 2=u Z 1=4×24=96 Ψd =0.7（查表） （2）计算小齿轮的名义转矩T 1=9550P/n 1=9550×7.5/970=73.84N.m=0.7384N.mm（3）计算2载荷系数KK A =1（查表） V =3m/s ， V Z 1/100=3×24/100=0.72 K v =1.15（查图）εa =[1.88-3.2（1/Z 1+1/Z 2）]COS ß=[1.88-3.2（1/24+/96）×1=0.2448K a =1.1（查图） K ß=1.19 （查图） K=K A K V K a K ß=1×1.15×1.11×1.19=1.5（4）查取复合齿形系数Y FS 并比较Y FS /[ o F ] Y FS1=4.25， Y FS2=3.98 （查图）Y FS1/[ o F ]1=4.25/460=0.0092 >Y FS2/[ o F ]2=3.98/460=0.0057 （5）计算重合度系数Y ε=0.25+0.75/εa=0.25+0.75/1.71=0.6886 （6）设计计算m ≥{2KT1Y FS Y 2/Ψd Z 12[o F ]}1/3={2×1.5×0.7384×105×0.0092×0.6886/0.9×242}1/3=1.52 将模数圆整为标准值，取m=2 2.1.4、几何尺寸的计算 d 1=m Z 1=24×2=48mm d 2=mZ 2=2×96=192mma=m/2（Z 1+Z 2）=2/2（24+96）=120mm b=Ψd ×d 1×0.9×48=43.2mm ，取b 2=45mm b 1=b 2+（5∽10）=50∽55mm ，取b 1=55mm 2.1.5、校核齿面接触疲劳强度 O H =Z E Z H Z ε[2KT 1（U+1）ubd 12]1/2 式中 Z E =189.8MPa Z H =2.5Z ε=[（4-ε a ）/3]1/20-[（4-1.71/3）]1/2=0.87 o H =Z E Z H Z ε[2KT 1（U+1）/ubd 12]1/2=189.8×2.5×0.87×[2×1.5×0.7384×105×105×(4+1)/45×482×4]1/2=674.64MPa<[o H ]=1500MPa 接触疲劳强度足够。