提升机驱动系统设计

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

1.1.2

方案一：电机和滚筒轴线

（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/min

n 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=7.5KW

p III =7.5×0.99×0.97=7.2KW

p III =7.2×0.99×0.97=6.92KW

③各轴的转矩

T I =9550 ×7.5/970=73.84N.m

T III =9550×7.2×175.09=392.7 N.M

T 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：

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