卷扬机的设计与计算

原

技

数

1.1 传动方案

1.1.1组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。

1.1.2特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，

本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。

带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。

齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是展开式两级直齿轮传动。

总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

第二部分 电动机的选择及传动比分配

2.1电动机的选择

2.1.1传动装置的总效率

542

342

1ηηηηηη= 按表2-5查得各部分效率为：联轴器传动效率为99.01=η，滚动轴承效率（一对）99.02=η，闭式齿轮传动效率为97.03=η，联轴器效率为99.04=η，传动滚筒效率为96.05=η，代入得

η=8504.096.099.097.099.099.024=⨯⨯⨯⨯

2.1.2工作机所需的输入功率

η

w

d P P =

，其中1000

)(FV

kw P W =

所以=⨯⨯⨯=

1000

8504.03

.1106.13d P 2.45kw 使电动机的额定功率P ed ＝（1～1.3）P d ，由查表得电动机的额定功率P ＝ 33KW 。

2.1.3确定电动机转速

计算滚筒工作转速nin r D n w /14.59420

3

.11000603.1100060=⨯⨯⨯=⨯⨯=

ππ：

由推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围：9~25，则总传动比的范围为，25~9'=i ,故电机的可选转速为：

min /1479~53214.59)25~9(''r n i n w d =⨯==

2.1.4确定电动机型号

根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有750r/min ，1000r/min ，1500r/min ，3000r/min ，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1000r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S - 6 ，满载转速 960r/min 。 其主要性能：额定功率：3KW ，满载转速960r/min ，额定转矩2.0。

2.2 计算总传动比及分配各级的传动比

2.2.1总传动比：i a =960/59.14=16.23 2.2.2分配各级传动比

根据指导书，减速器的传动比i 为

i=

90.153

71.4701==i i a 取两级援助齿轮减速器高速级的传动比

718.490.154.14.112=⨯==i i

则低速级的传动比为

376.371

.490

.1512

23==

=

i i i

2.3运动参数及动力参数计算

2.3.1 电动机轴 KW P P d 45.20==

m in /9700r n n m == m N m N T •=•=67.59970

06

.69550

0 2.3.2 Ⅰ轴（高速轴）

KW P P 81.596.006.6101=⨯==η

m N n P T r i n n •=⨯=====

78.171323

81

.595509550

min /3233

9701110101

2.3.3 Ⅱ轴（中间轴）

m N n P T r i n n KW P P •=⨯=====

=⨯⨯=⨯⨯=9.774

.6858.595509550

min /4.68718

.432358.597.099.081.522212123212ηη

2.3.4 Ⅲ轴（低速轴）

m n P T r i n n KW P P •=⨯=====

=⨯⨯=⨯⨯=20.254908

.2036.595509550

min /08.20376

.348.6836.597.099.058.533323233223ηη

2.3.5 Ⅳ轴（滚筒轴）

m N n P T r n n KW P P •=⨯=====⨯⨯=⨯⨯=9.249608

.2025.595509550

min /08.2025.599.099.036.5444343234ηη

各轴运动和动力参数如下表

三、V 带设计

3.1 确定皮带轮

3.1.1 确定计算功率ca P 。由表8-7查得工作情况系数2..1=A K ;故

KW P K P A ca 27.706.62.1=⨯==

3.1.2选取v 带带型。根据ca P 、1n 由图8-11选用A 型。确定带轮的基本直径

1d d 并验算带速v 。

3.1.3初选小带轮的基准直径1d d 。由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直

径mm d d 1801=；验算带速v ；按式8-13验算带的速度

s m n d v d /14.91000

60970

18014.31000601

1=⨯⨯⨯=

⨯=

π；因为5m/s

算带轮的基准直径；根据式8-15a ，计算大带轮的基准直径mm id d d d 540180312=⨯==；根据表8-8取540mm.

3.2确定v 带的中心距和基准长度d L

根据式8-20

()()

d d a d d a a a a 2102127.0+≤≤+

14405040≤≤a 取mm

a 7000

=，初定中心距

mm a 7000=。由式8-22计算带所需的基准长度

()()()mm a d d d d a L d d d d 78.2546700

4180540540180214

.370024)(2

22

2

122

100=⨯-+++⨯=-+

++

≈π

由表8-2选带的基准长度2500mm 。 按式8-23计算实际中心距a 。

mm L L a a d d 7202

2500

2546700200≈-+=-+

≈；由式8-24 mm mm a L a

d 795)250003.0720(03.0max

=⨯+=+=

mm mm a L a d 683)2500015.0720(015.0min =⨯-=-=得中心距的变化范围为683-795mm 。

3.3 验算小带轮上的包角

()()0000

012

1908.138500

3.571805401803.57180≥≈--=--≈a d d d d α。

3.4 计算带的根数z