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外文資料與中文翻譯 外文資料: China is a mining power and mining equipment manufacture and use of mechanical and electrical power.From the 20th century,modeled after the 50's the first since the mine hoist has been designed and manufactured,used more than 6,000. With the needs of the community and the rapid development of technology,mining industry production equipment and facilities need to mechanization,electrification,The mining industry is the throat of the elevator equipment,replacement products,old products long time run,the structural problems behind the original exposed prominent fault more serious impact on the safety of mining operations,curb the rapid development of mining industries to the national economy with to the adverse effects.With the ever-changing mine to increase production ,upgrade the machine to improve safety,of machine to run automated,reducing operation and maintenance of the labor intensity,the speed of of the accident and so on,into the urgent requirement.Mine hoist for renovation,is extremely important. For example,wood lining hoist drum serious wear and tear,when the trees lining up to a certain degree of wear and tear on the lining must be replaced wooden reel,or a security incident is likely to affect the safety in production.And replacement of wooden drum liner is a very cumbersome process,while the high cost of wood lining reel,high maintenance costs, maintenance time.Consume a large amount of manpower,material and time at the same time,and affects the security of the entire mine production and demand for production,to that end, the design of a reel turning wood lining device is a very necessary technology.As a result of taking into account the existing trees lining reel slot car there are many devices deficiencies,the paper lining from the existing wooden reel slot cars of the principle of analyzing devices,wear and tear on wire rope of research,the role of drum parts and the forces analysis of the existing car tank equipment to improve processing methods and applications,based on the user-friendly, effective and practical under the premise of turning wood on the drum liner device was designed to maximize the improvement of steel wire rope and reel service life of wood lining and reduce production costs and shorten the processing and maintenance cycle,reducing the labor intensity.Through constantly improving and perfecting the design of the drum lining wood turning can be a convenient device for turning wood drum liner,the installation of wire rope to reduce wear and tear,but also extended the service life of wooden drum and the lining can produce a substantial savings cost. HKM2×4×1.8-based transformation of hoist Jiaomei jiulishan mine hoist HKM2×4 ×1.8 Department of the former Soviet Union and type of products manufactured in the 50's,the reel structure of a typical shell thick branch. Put into use since 1963 until now,has been running for 47 years,for a total of about 64 million out of coal t.With the increasing production to meet the needs of the mine production in 1982 had a greater technological innovation,the annual output from 1,200,000 t to 1,800,000 t. Enhance the increase in weight as a result of running some time after percutaneous invagination and open reel welding,crack phenomenon. Also in 1985 inside the drum in two directions along the circumference,respectively,an increase of the I-11 # 2,to increase the support drum,to try to resolve open reel reel welding and the phenomenon of skin retraction.However, after running for some time, the support drum parts and drum skin open welding,the cracks gradually serious phenomenon,there are four supported I-beam 3 has a horizontal fracture,open reel welding vice 21,all four I-beam horizontal fracture.In order to ensure safety in production,we have adopted a variety of methods,such as an increase to strengthen the board,direct welding, hit 45 ° groove welding, welding,after annealing,and so will not solve the problem of DC welding,but welding arising as a result of repeated stress concentration,so that Open welding phenomenon more serious run-time hoister abnormal dislocation metal sound, has seriously affected the security of the entire mine production.In order to ensure safety in production, production management group and the jiulishan mining joint research,the status quo through the survey and found that the existence of the following issues: 1.Invagination serious skin drum,about 10~12mm,resulting in severe deformation of wood lining,the sound of running. 2.Lord, Vice-reel wood lining wear inconsistent,resulting in the main,the Deputy reel run that is inconsistent paragraph rope wrapped around the lame often said,resulting in loading,unloading difficulties. 3.Reel support I-beam and drum parts are cracking skin serious run soon after welding cracks,and cracks have been increased and extended. Is the main,the Deputy reel 8 to support the horizontal I-beam are broken,cracks in skin reel has been extended to drum brake wheel, hoist the wrong run-time anomalies metal sound. 4.The high maintenance costs.Reel hoist wood lining must be replaced once a year,each to be 24h,the material consumption for 35,000 yuan. 5.Repair time.Reel monthly reinforcement welding carried out in more than 16h,consume a large amount of manpower,material and time. Due to these aspects of the fault,resulting in the normal operation of hoist can not be seriously affected the security of the entire mine production and demand for production,for which a technological transformation of the reel. Rehabilitation programs As the replacement cost of the elevator and the time too long,not in conformity with the actual scene,after full investigation, research and feasibility analysis,we have decided to upgrade the existing machines on the basis of the transformation, that is,to keep the original motor, speed machine,the braking system,the spindle and spindle support device round, the replacement of the main,the Deputy reel and reel spokes.The use of the new reel CITIC Heavy Machinery Company with a fixed rope groove, the structure of the reel one,two and a half of each reel by the reel of the drum skin is 40mm thick rolled steel plate 16Mn,tungsten above have fixed rope groove,which is a weak branch structure Cryptocarya high-strength roll. Drum replacement program and a key link: (1)The new reel will be processed to the scene, (2)Installed in the garage outside the drilling of two in order to field drilling, (3)Crane transform garages, walk in part by the manually read electric, (4)The laying of railway, from the bus garages Shop Housing, in order to save time for the delivery drum, (5)Preparation of a cable car, the garage is responsible for the lifting of work outside the drum, (6)Principal, vice skip on the wellhead, (7)Hoist to remove the gate and gate post, (8)Spoke to the old Office disconnected from the reel, cut in half, were transported onto the Housing (9)New drum hanging in place, the scene is looking for its eyes. And then transported onto the room, eyes drilling with drilling, (10)through eyes will be hanging a new reel in place, Reaming and bolts, (11)Field testing of the hoist at all stages of technical parameters and characteristics, (12)Pile gate and gate installation and test on the ropes。 Program to determine how to ensure that the installation of the new reel spindle centerline and the centerline of coincidence is the key to this project. After studying the use of the original decision to hoist the main branch of the only round I,as a benchmark to look for now. When the old reel suspended from the Spindle, the technical staff from the new reel to detect only the spindle diameter and round the mouth of the branch diameter, and calculated only the mouth space, the new reel position determined by the gap is quite good, and then use Support round the old hole in the new roll number of the spokes on the eyes, drilling, Reaming, the last link to the original reel wheel support. Works in several technical issues （1）CITIC Heavy Machinery Company to use the vernier caliper to provide a new reel on the mouth and the only round of the spindle support Uehara I only measured the diameter of 1.5mm drum replacement. （2）Diameter of the brake drum wheel drum brake wheel than the original diameter increased by 40mm the original wooden gates to re-processing. （3）To increase the connection of the fastening screws, we adopted the first measurement of hole diameter, screw-processing method is to ensure co-ordination of the screw size, and the use of anaerobic technology to enhance the connection of the fastening. Through the joint efforts of all the construction workers, which lasted 60h, the successful completion of the task. After field testing, the new reel to run a smooth, radial drum beat, the oval-round gate, the two-drum winding rope to meet the requirements of the accumulated error. Effective The total cost of million renovation project to completely upgrade the operation to solve the problems of insecurity, and ensure the safety of all mine production. Considerable economic benefits, compared with the transformation of the former: (1)Savings once a year to replace wood lining reel maintenance time, saving each time 24h, (2)Once a year to replace wooden drum lining material consumption, a total of 35,000 yuan. (3)Twice a month savings Consolidation reel maintenance time per month of 16h,a year can save maintenance time 192h, can record 1.642 million yuan in profits. Transformed in less than a year to recover the full investment. At the same time enhance our province to fill a gap machine. Modified operation After the transformation,from January 1995 until now,has been running for more than 15 years,4.2 million to upgrade coalt, running in good condition,compared with the transformation of the former has the following advantages: (1) Completely eliminate the original invagination drum skin, cracks,the phenomenon of lift to run a smooth, no noise, and ensure the safety in production. (2) As a result of the strong integration of thick shell support structure,the total elimination of the support of the original drum parts (I-) fracture phenomenon and improve the overall strength. (3) Trough as a result of the use of fixed ropes,there is no inconsistency rope groove wear, thereby overcoming the countries of origin,the Deputy reel winding rope running above inconsistencies and enhance the work efficiency, (4）Greatly reduce the workload of maintenance and repair saves time,saves maintenance costs （5） Extended the life of wire rope.Trough as a result of the use of fixed rope to remove the original wire rope hoist run-time switch to the phenomenon of bite rope to rope to run a smooth,extended its service life and improve the whole system to enhance security. Some Experience Old-fashioned elevator renovation,is now facing the problem of the old mines in general,as the long run and changed mine,the expansion of most of the original hoist production can no longer meet the security needs of the operation，There are hidden dangers of insecurity,the need for reform.But how the transformation is a widespread problem.Although the replacement of hoist solve the problem,but the high cost of long hours do not meet the needs of actual production of coal,and the transformation of the mine,I opened up a shortcut to solve the problems not only save a lot of cost and time, with a certain degree of practicality and the value of a wide range of promotion. 中文翻譯： 我國是一個采礦大國,也是礦山機電設備制造和使用大國。從20世紀50年代仿造第一臺礦山提升機以來,至今已設計制造,使用了近6000多臺。隨著社會需求和現(xiàn)代技術的高速發(fā)展,礦山工業(yè)企業(yè)亟待生產(chǎn)設備及設施的機械化,電氣化,現(xiàn)代化。而礦山工業(yè)的提升機是咽喉設備,產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代,老產(chǎn)品運行年深日久,原本落后的結構問題暴露突出,故障增多,嚴重影響礦山的安全運轉,抑制了礦山工業(yè)的高速發(fā)展,給國民經(jīng)濟帶來了不良的影響。隨著國內(nèi)礦井產(chǎn)量的日新月異的提高,對提高提升機的安全性,可靠性,生產(chǎn)效率以及整機自動化運行水平,降低操作者及維護人員的勞動強度,處理設備事故的速度與對策等,成了迫切要求。對于礦井提升機的更新改造,具有極其重要的意義。例如提升機卷筒襯木的磨損嚴重，當襯木磨損達到一定程度時就必須更換卷筒襯木，否則就很有可能出現(xiàn)安全事故，影響安全生產(chǎn)。而更換卷筒襯木又是一個十分繁瑣的過程，同時卷筒襯木價格昂貴，維修費用高，維修時間長。消耗大量人力、物力和時間的同時，又影響了全礦的安全生產(chǎn)和產(chǎn)量的需求，為此，設計一個卷筒襯木車削裝置是一項十分必要的技術改造。由于考慮到現(xiàn)有卷筒襯木車槽裝置存在許多不足之處，本文從現(xiàn)有卷筒襯木車槽裝置的原理分析入手，通過對鋼絲繩磨損的調研，卷筒部件的作用和受力情況的分析，現(xiàn)有車槽設備加工方法的改進和應用，立足于方便，高效、實用的前提下對卷筒襯木車削裝置進行設計，目的在于最大程度的提高鋼絲繩和卷筒襯木的使用壽命，降低生產(chǎn)成本，縮短加工和檢修周期，減緩了勞動強度。通過不斷地改進和完善，設計的卷筒襯木車削裝置可以很方便的進行卷筒襯木車削，該裝置減少了鋼絲繩的磨損，又延長了卷筒襯木的使用壽命且可大幅度節(jié)約生產(chǎn)成本。 HKM2×4×1.8型提升機的改造 焦煤九里山礦主井提升機HKM2×4×1.8系原蘇聯(lián)又型50年代制造的產(chǎn)品,其卷筒結構為典型的厚支薄殼。自1963年投入使用至今,已經(jīng)運行了47年,共計出煤約6400萬t。隨著產(chǎn)量的逐年增加,為滿足該礦生產(chǎn)的需要,1982年進行了一次較大的技術改造,年產(chǎn)量由120萬t增加到180萬t。由于提升重量的增加,運行一段時間后,出現(xiàn)卷筒皮內(nèi)陷及開焊、裂縫現(xiàn)象。1985年又在兩卷筒里面沿著周長方向分別增加了兩根11# 的工字鋼,來增加卷筒的支撐,試圖解決卷筒開焊及卷筒皮內(nèi)陷現(xiàn)象。但運行一段時間后,卷筒的支撐件和卷筒皮開焊、裂縫現(xiàn)象逐漸嚴重,4根支撐工字鋼有三根已經(jīng)橫向斷裂,副卷筒開焊21處,4根工字鋼全部橫向斷裂。為保證安全生產(chǎn),我們采取了各種方法,如增加加強板,直接焊接,打45°坡口焊接,焊接后退火,直流焊接等都不能解決問題,反而由于多次焊接而產(chǎn)生應力集中,使開焊現(xiàn)象更加嚴重,提升機運行時有金屬錯位的異常響聲,已經(jīng)嚴重影響到全礦的安全生產(chǎn)。為保證安全生產(chǎn),集團公司生產(chǎn)管理處和九里山礦聯(lián)合進行調研, 通過對現(xiàn)狀的調查,發(fā)現(xiàn)存在有以下幾方面的問題: 1.卷筒皮內(nèi)陷嚴重, 約為10~12mm，致使襯木變形嚴重,運行有響聲。 2.主、副卷筒襯木磨損不一致,致使主、副卷筒運行段纏繩不一致即常說的瘸腿,造成裝、卸煤困難。 3.卷筒的支撐件工字鋼和卷筒皮均開裂嚴重,焊接后運行不久又開裂,且裂縫一直在增加和延伸。現(xiàn)主、副卷筒的8根支撐工字鋼均橫向斷裂,卷筒皮的裂縫已經(jīng)延伸到卷筒閘輪上,提升機運行時有金屬錯位的異常響聲。 4.維修費用高。提升機的卷筒襯木每年必須更換一次,每次需24h,材料消耗為3.5萬元。 5.維修時間長。每月對卷筒進行的燒焊加固均在16h以上,消耗大量的人力、物力和時間。 由于以上幾方面的故障,造成提升機不能正常運行,嚴重影響了全礦的安全生產(chǎn)和產(chǎn)量的需求,為此對該卷筒進行了技術改造。 改造方案 由于更換整個提升機費用太高且時間又長,不符合現(xiàn)場的實際，經(jīng)過充分的調查、研究和可行性分析,我們決定在現(xiàn)有的提升機基礎上進行改造,即保留原有電機、減速機、制動系統(tǒng)、主軸裝置和主軸支輪,更換主、副卷筒及卷筒輪輻。新卷筒采用中信重型機械公司制造的帶有固定繩槽、一體結構的卷筒,每個卷筒由兩個半卷筒組成,卷筒皮為40mm厚的16Mn鋼板卷成,上面鎢有固定的繩槽,屬厚殼弱支結構的高強度卷筒。 卷筒更換的方案及關鍵環(huán)節(jié): (1) 將加工好的新卷筒運到現(xiàn)場, (2) 在車房外安裝兩臺鉆床,以便現(xiàn)場鉆孔, (3) 改造車房的天車,行走部分由手動改為電動, (4) 鋪設鐵道,從車房內(nèi)鋪出車房,以節(jié)省運送卷筒的時間, (5) 準備一臺的吊車,負責車房外卷筒的起吊工作, (6) 將主、副箕斗放在井口, (7) 拆除提升機的閘及閘樁, (8) 將老卷筒從輪輻處斷開,切割成兩半,分別運出車房 (9) 將新卷筒吊到位,現(xiàn)場找正號眼。然后運出車房,用鉆床鉆眼, (10) 將鉆過眼的新卷筒吊到位,鉸孔并聯(lián)接螺栓, (11) 現(xiàn)場測試提升機各技術參數(shù)和各個階段的特征, (12) 安裝閘樁和閘,并上繩試車。 方案確定后,如何保證新卷筒的安裝中心線與主軸中心線重合是此項工程的關鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)研究決定利用原提升機主軸支輪上的止口,做為基準來進行找正。當老卷筒吊離主軸后,由技術人員測出新卷筒的止口直徑和主軸上支輪口的直徑, 并算出止口間隙,新卷筒的位置按算好的間隙確定,然后利用支輪上的老孔在新卷筒的輪輻上進行號眼、鉆孔、鉸孔,最后將卷筒聯(lián)接在原支輪上。 工程中的幾個技術問題 (1) 利用中信重型機械公司提供的游標卡尺對新卷筒的止口和主軸上原支輪止口的直徑1.5mm進行測量卷筒更換。 (2) 卷筒的閘輪直徑比原卷筒閘輪直徑增加了40mm,原有閘木進行重新加工。 (3) 為增加聯(lián)接螺絲的緊固性,我們采用了先測量孔直徑,現(xiàn)加工螺絲的方法,保證了螺絲的配合尺寸,并采用厭氧膠技術提高了聯(lián)接的緊固性。 經(jīng)過全體施工人員的共同努力,歷時60h,圓滿完成了任務。經(jīng)現(xiàn)場測試,新卷筒運行平穩(wěn),卷筒的徑向跳動、閘輪的橢圓度、兩卷筒的纏繩累計誤差均滿足要求。 效益 此項改造工程共耗資萬元,徹底解決了提升運行中的不安全隱患,保證了全礦的安全生產(chǎn)。其經(jīng)濟效益相當可觀,與改造前相比較： （1） 節(jié)約了每年一次更換卷筒襯木的檢修時間,每次節(jié)約24h, （2） 每年一次更換卷筒襯木的材料消耗,共3.5萬元 （3） 節(jié)約了每月兩次加固卷筒的檢修時間,每月計16h,一年可節(jié)約檢修時間 192h,可創(chuàng)年利潤164.2萬元。 改造后,不到一年即可收回全部投資。同時還填補了我省提升機改造的一項空白。 改造后運行狀況 改造后,從1995年1月至今,已經(jīng)運行15年多,提升原煤420萬t,運行情況良好, 與改造前相比有以下優(yōu)點: (1) 完全消除了原來卷筒皮內(nèi)陷、裂縫現(xiàn)象,提升機運行平穩(wěn),無雜音,保證了安全生產(chǎn)。 (2) 由于采用了一體的厚殼強支結構,完全消除了原卷筒的支撐件（工字鋼）斷裂現(xiàn)象,提高了整體強度。 (3) 由于采用固定繩槽,不存在繩槽磨損不一致現(xiàn)象,從而克服了原主、副卷筒運行段纏繩不一致現(xiàn)象,提高了工作效率， (4) 維修工作量大大降低,并節(jié)約了檢修時間,節(jié)省了維修費用， (5) 鋼絲繩的使用壽命有所延長。由于采用固定繩槽,消除了原提升機運行時鋼絲繩跳槽、咬繩的現(xiàn)象,使鋼絲繩運行平穩(wěn),延長了其使用壽命,并提高了整個提升系統(tǒng)的安全。 幾點體會 老式提升機的更新改造,是目前老礦井普遍面臨問題,由于長時間的運行及礦井改、擴建,原有的提升機大多已經(jīng)不能滿足安全生產(chǎn)的需要,運行中都存在有不安全的隱患,必須進行改造。但如何改造又是普遍存在的一個難題。更換提升機雖可解決問題,但其費用高、時間長不符合煤礦實際生產(chǎn)的需要，而此次我礦的改造開辟了一條捷徑,既解決了問題又節(jié)省了大量的費用和時間,具有一定的實用性和廣泛的推廣價值。 12 大型H鋼翻轉提升機構設計 第1章 緒 論 1.1課題來源及研究的目的和意義 隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大型工業(yè)與民用建筑不斷的出現(xiàn)，以至使得像大型H鋼這樣的鋼材有著大量的市場需求。2005年推出的《鋼鐵新政》確立了一個重要的的產(chǎn)業(yè)政策是注重鋼材的節(jié)約使用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，是實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。同時還明確指出H型鋼材是綠色環(huán)保產(chǎn)品，要大力推廣應用。因此可以說，H鋼遠期需求依然很大。在H鋼的價格方面有利好因素，首先，板材價格持續(xù)上漲，自2005年以來，以冷軋為帶動，中厚板，熱卷以及螺紋等的價格都有不同程度的上漲。尤其寶鋼調價以來，板材價格在此帶動下持續(xù)高漲。鋼市場逐步回暖也給H型鋼市場形成了一個比較穩(wěn)定的外部環(huán)境。其次，國外H型鋼市場行情較好，為我國H型鋼出口創(chuàng)造了一個有利環(huán)境，日本，美國及歐洲等地H型鋼市場逐步回暖，價格均有不同程度的程度的回升，國內(nèi)市場進口H型鋼與國產(chǎn)H型鋼價格差距已經(jīng)消失，對國內(nèi)市場不再構成威脅，反而有利于國內(nèi)鋼材的出口。大型H鋼提升翻轉機機構在在這個經(jīng)濟背景下產(chǎn)生。 H鋼雖然可以用熱軋的方法制造，但只能在端面高度為400~600mm范圍內(nèi)取得最佳經(jīng)濟效果，小于或大于這個范圍，用其它焊接方法制造更為有利。同時，在焊接生產(chǎn)加工中，當H鋼完成組對并進行一面的焊接后，需要將其翻轉，以便焊接另一面。但由于H鋼體積大、重量重，人工很難翻轉，所以需要專用的設備，尤其是在大批量生產(chǎn)中，就更需要一種翻轉提升機構來完成這一操作，以提高生產(chǎn)效率。大型H鋼翻轉提升機就是應用在這種場合下的設備。 1.2同類設備目前的發(fā)展著狀況 對于翻轉機構，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈式、環(huán)式、推舉式等。并已在實際生產(chǎn)中用于各種工件的翻轉。目前國內(nèi)還未對各種形式的翻轉機制訂出系列標準，但國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉機，并成系列。 另外，配合焊接機器人使用的框架式、頭尾架式翻轉機，國內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都是點位控制，控制點數(shù)以使用要求而定，但多為2點(每隔)、4點（每隔）、8點（每隔）控制，翻轉速度以恒速的為多，但也有變速的。翻轉機與機器人聯(lián)機按程序動作，載重量多在20～3000之間。例如我國汽車、摩托車等制造行業(yè)使用的弧焊機器人加工中心，已成功地采用了國產(chǎn)頭尾架式和框架式的焊接翻轉機，由于是恒速翻轉，點位控制，并輔以電磁制動和汽缸錐銷強制定位，所以多采用交流電動機驅動、普通齒輪副減速，機械傳動系統(tǒng)的制造精度比軌跡控制的低1到2級，造價便宜。提升機構主要有機械式和液壓式兩種，且各種提升設備已形成標準系列。 機械式提升機構通常是以省力的鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構件的，所以可以有較大的提升范圍，滑輪組一般使用定滑輪、定滑輪和動滑輪、雙聯(lián)滑輪組（四分支）、雙聯(lián)滑輪組（八分支）等幾種形式。另外在機械式提升機構中，也有采用齒輪和齒條進行提升，但采用這種機構的設備一般只適用于小型貨物、輕載情況下的提升作業(yè)。 液壓式提升機構也是常用提升機構中的一種。它采用液壓作為動力源，包括有使用液壓馬達，其執(zhí)行提升的機構同機械式。由于液壓缸的行程有限，對于較大行程的提升都設計有增加行程的裝置，如X形的支架。因此，液壓式提升機構多用于升降臺、汽車翻斗等不需要很大行程，但卻有較大載重的設備中。 考慮液壓傳動具有在同樣的驅動功率下，液壓裝置的重量更輕、體積更小及耐沖擊的特點。選用液壓式提升機構作為H鋼的提升裝置。由于系統(tǒng)不需要較大的提升行程，所以使用液壓缸直接推動翻轉架進行提升即可，這樣做，雖然要使用較多的液壓缸，但可以簡化提升機構，所有翻轉架的液壓缸都由一個泵源提供動力，即可保證液壓缸的同步動作，也可以減少空間的使用。 我國研制的液壓提升機，因具有體積小、結構緊湊、安裝靈活、操作簡單及良好的防爆性能與容積調速和恒扭矩輸出特性等優(yōu)點，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中，并已在在各種金屬、非金屬礦山和現(xiàn)代工程施工、建筑等領域作非防爆提升設備也得一定程度的推廣應用，并仍有較大市場前景。 隨著技術的發(fā)展，在液壓提升機的使用市場受到挑戰(zhàn)的條件下，對液壓提升機動性的動態(tài)品質與綜合性能提出了更高的要求?，F(xiàn)有液壓提升機的液壓系統(tǒng)為開環(huán)加簡單的手動操作比例式減壓閥控制方式，液壓泵為直接反饋排量調節(jié)變量控制結構，這很難滿足對液壓提升機的高品質要求。在現(xiàn)有液壓提升機基礎上，如何調整液壓系統(tǒng)結構、設計控制策略，實現(xiàn)自動控制程度更高、安全可靠性更好、運行效率更高、滿足乘坐舒適性要求的高品質液壓提升機成了目前液壓提升機研究與生產(chǎn)廠家的當務之急。 液壓提升機按傳動系統(tǒng)有全液壓傳動的液壓提升機和液壓—機械傳動兩大類。 液壓提升機由于采用液壓傳動，減小了產(chǎn)生電火花的元件，空載直接啟動，完全由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)調速，電氣控制設備簡單，便于實現(xiàn)防爆，安全可靠性好，液壓系統(tǒng)傳遞動力均勻平穩(wěn)，而且通過液壓變量泵能實現(xiàn)無級變速，起動換向平穩(wěn)低速動轉性能好，電控制提升機在啟動和低速提升時電阻器消耗能量，在低速重載下放時靠制動間摩擦來實現(xiàn)調速。而液壓提升機調節(jié)速時無電阻器消耗電能，且在下放重載時向電網(wǎng)反饋電能。液壓提升機不象電控制提升機那樣頻繁啟動電動機，與同功率的電控防爆提升機相比，結構簡單，體積小，占用用室小、運輸、安裝費用低;安全保護設施齊全。 從控制理論角度來講，提升機液壓系統(tǒng)是典型的非線性、變載荷、變參數(shù)的系統(tǒng)，工作效率更高、安全可靠性更好、乘坐更為舒適性等技術要求又對液壓提升機的平層位置精度、速度、加(減)速度的動態(tài)控制指標提出了更高的要求。到目前為止，防爆液壓提升機控制系統(tǒng)主要是容積調速控制，即司機操作減壓式比例控制閥向變量控制系統(tǒng)的比例油缸輸入—逐漸變化的壓力油，比例油缸位移控制伺服閥閥芯位移，伺服閥又通過差動油缸控制擺動缸體，改變變量泵的斜盤傾角大小，改變液壓泵拾出流量的大小和方向，進而改變液壓馬達的速度大小和旋轉方向，實現(xiàn)對提升箕斗或雄籠的升降。液壓提升的電液比例控制和電液伺服控制方式正處于研究和研制階段。 根據(jù)國家計委等三部委發(fā)布的“提升設備產(chǎn)品市場總需求表”獲悉，礦用提升設備產(chǎn)品“九五”期間總需求量比“八五”期間增加38%,“十五”期間的總需求量也有增無減，其中大中型礦用提升設備全國每年平均需求量約為3250臺。同時，據(jù)不完全統(tǒng)汁，目前我國約有?1.2—?2.5m井下提升設備近15000臺，大部分為非防爆型。隨著電控防爆技術的發(fā)展，、液壓防爆提升機的井下市場的受到挑戰(zhàn)。但因液壓防爆提升機具有電控提升機無法比擬的優(yōu)點，特別是隨著液壓伺服控制技術的發(fā)展，各種液壓伺服控制策略如PID控制、自適應控制、變結構控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制在液壓提升機中的應用，液壓提升機的動態(tài)品質、綜合性能必將得到大幅度的提高，液壓防爆提升的優(yōu)勢將更加明顯。 液壓提升機的競爭優(yōu)勢除原有結構緊湊、安裝靈活、操作簡單及良好的防爆性能與容積調速恒扭矩輸出特性外，各種液壓伺服控制策略的應用必將使其具有新的技術優(yōu)勢，可以說液壓提升機的技術優(yōu)勢主要在于液壓伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，具體可歸納為大功率液壓伺服控制系統(tǒng)與電氣伺服控制系統(tǒng)相比，仍將保持體積小、重量輕、慣性小。一般電氣元件的動作是基于電磁作用，已知的各種鐵磁物質在很低的磁通下便飽和了，這意味著一定體積的電動機不可能獲得更大的力矩。電磁鐵每平方厘米能產(chǎn)生的最大力大致71.6N左右，即使昂貴的坡莫合金，每平方厘米面積的力也不超過215.7N、而采用作動筒的液壓伺服系統(tǒng)在lcm2能產(chǎn)生力372.9—2059.4N的力是很普遍的，45000N/cm2及以上壓力的液壓系統(tǒng)也在發(fā)展之中，由此看出與電氣元件同樣大小的液壓元件所產(chǎn)生的力要比電氣元件大得多，采用液壓馬達時，其轉動慣量約為相應功率電動機的轉動慣量的1%左右，液壓伺服控制系統(tǒng)的力矩慣性比，比電氣伺服系統(tǒng)大十幾倍到幾十倍，對于一個自動控制系統(tǒng)，元件的質量及慣量的降低減輕了系統(tǒng)的重量和體積外更重要性的是由于慣性小，變化速度與反向控制容易，其快速性可以大大提高，這在大功率的液壓提升機上將更明顯。 靜、動態(tài)控制精度對現(xiàn)代化的液壓提升設備來說已是一項非常重要的指標，由于液壓伺服系統(tǒng)特別是電液伺服系統(tǒng)可以允許較大的放大倍數(shù)，功率放大倍數(shù)可達106，因而可以獲得較高的靜態(tài)與動態(tài)精度，液壓伺服系統(tǒng)的時間常數(shù)在0.1—10-3s，而電動系統(tǒng)一般在0.5—10-2s;液壓伺服系統(tǒng)的壓力放大倍數(shù)大，故系統(tǒng)受負載變化的影響相對小，對反操作的抑制能力強;液壓伺服所表現(xiàn)的這種負載剛性大的另一個原因是液壓油本身帶來的油的體積的變化很小。電動機的輸出力是由電磁力的電磁場作用造成的，它的剛性比液壓的差，因而定位誤差也大。更高動態(tài)品質、綜合性能要求的液壓提升機的發(fā)展正是利用了液壓伺服控制的這些優(yōu)勢。 液壓伺服系統(tǒng)解決散熱問題方便，利用液體的流動把那些由于功率損耗而產(chǎn)生的熱量，從發(fā)生的地方帶到別處，只要在適當?shù)牡胤窖b上冷卻器便可解決散熱問題。電氣元件由于電阻損失和渦流損失等到產(chǎn)生的熱量無法很快帶走，故而限制了它的使用條件，或它的最小使用條件受到限制，因而液壓元件的體積可以做得相當小。 此外，液壓油能兼起潤滑作用，從而使液壓統(tǒng)的使用壽命得到延長;液壓伺服系統(tǒng)調速范圍寬，高低速之比可以達400以上，以及固有的枯滯性使其傳動平穩(wěn)，特別是低速有良好的穩(wěn)定性，當然液壓伺服系統(tǒng)也存在著如液壓油容易污染、流體流動復雜，理論上的描述不如電氣成熟，以及管路傳輸也不如電氣方便等缺點。 隨著對自動化生產(chǎn)和高生產(chǎn)效率的要求，對生產(chǎn)設備也提出新的要求，即需要解決液壓提升機的層位控制精度不高、提高安全可靠性等一系列問題，這是液壓提升機發(fā)展中大家密切注視和急待解決的問題。調整液壓系統(tǒng)結構、設計控制策略，實現(xiàn)自動控制程度更高、安全可靠性更好、運行效率更高、滿足乘坐舒適性要求的高品質液壓提升機是近幾年液壓提升機的主要發(fā)展趨勢。 液壓提升機提升繩系與電控式提升機的完全一樣，主機則為全液壓驅動與制動結構，液壓驅動系統(tǒng)為泵控馬達容積調速系統(tǒng)，制動系統(tǒng)則為閥控缸節(jié)流系統(tǒng)。由于兩液壓系統(tǒng)在動態(tài)特性上的固有差異，加之現(xiàn)役液壓提升機的控制手段相對落后，致使其綜合性能、品質不高。因此，除在降低振動噪聲、減少泄漏污染等方面繼續(xù)加以研究外，在技術上主要應解決提高平層精度的問題。 平層精度包括液壓提升機停穩(wěn)后提升容器在?？刻幣c平層間的位置誤差(規(guī)定誤差值為士50mm)和卷筒制動時刻至提升容器停穩(wěn)所經(jīng)歷的時間即平層時間兩方面，這是影響液壓提升機運行效率的主要因素。平層精度與液壓驅動系統(tǒng)的速度伺服控制方法、提升機減速過程中的激勵加速度函數(shù)、提升繩系的振蕩特性、提升容器所要?？康钠綄釉诰仓械奈恢?它決著提升鋼繩的長度)和負載大小密切相關。 提升機的減速停車過程設計主要為時間設計法和行程設計法兩種。在現(xiàn)有液壓提升機的減速運行過程中，司機根據(jù)深度指示器的指示，手動操作減壓式比例閥發(fā)出減速停車信號，其減速停車的過程是一種粗糙的距離控制法。這種控制法往往不夠精確而要靠司機一次或多次微動操作才能使提升容器達到規(guī)定誤差范圍，嚴重影響著運行效率的提高。 對提升繩系的動力學與振蕩特性的研究?？刂谱兞康乃欧兞繖C構——位置直接反饋比例排量調節(jié)系統(tǒng)使泵的拾出流量能限隨輸入信號——減壓式比例閥閥芯位移作連續(xù)比例變化，但液壓泵的容積效率隨系統(tǒng)工作壓力、油液粘度等的變化而變化，加之液壓油的可壓縮性、管道的彈性、液壓元件的泄漏等因素的影響，從而使輸人液壓馬達的流量得不到精確的控制，又由于液壓驅動系統(tǒng)沒有馬達輸出速度檢側與反饋閉環(huán)。因此，提高液壓提升機的平層精度就必須改變其現(xiàn)有控制方式。 提高液壓驅動與制動動作的協(xié)同性是保證液壓提升機可靠、安全有序工作的關鍵，在液壓提升機加速起動、減速停車的瞬間，司機操作減壓式比例閥向液壓驅動系統(tǒng)與制動系統(tǒng)同時發(fā)出控制信號，驅動系統(tǒng)液壓馬達輸出轉速與輸出扭矩逐漸動態(tài)地建立，同時液壓制動系統(tǒng)松閘或抱閘制動，兩者協(xié)同配合實現(xiàn)負載的升降。 液壓驅動系統(tǒng)為泵控馬達系統(tǒng)，制動系統(tǒng)為閥控制缸系統(tǒng)，相比之下，前者的響應速度慢很多，雖然液壓制動系統(tǒng)中設置有節(jié)流閥以調節(jié)制動、松閘時間，但因負載、系統(tǒng)油溫等因素的影響，液壓驅動系統(tǒng)扭矩、轉速(同步建立)建立或降低時間均是個變量，從而引起所謂的“上坡起動負載瞬時下滑”與停車時系統(tǒng)壓力沖擊現(xiàn)象。因此，設置液壓驅動系統(tǒng)輸出速度的閉環(huán)反饋與控制，對確保液壓驅動與制動的協(xié)同配合，提高系統(tǒng)的動態(tài)品質致關重要。 綜上所述 ，液壓提升機的液壓系統(tǒng)是典型的變負載、大慣量、非線性、時變高階系統(tǒng)，要提高其綜合性能與動態(tài)品質，關鍵是合理設計對應于一個提升循環(huán)中的液壓驅動系統(tǒng)馬達的輸出速度曲線，尤其是控制加速起動與減速停車過程中的加速度方程:這就必須改變液壓提升機的控制策略，采用閉環(huán)與多種控制策略來提高系統(tǒng)的速度剛度與負載擾動下的響應速度。 液壓提升機具有液壓傳動系統(tǒng)與電控提升機的眾多優(yōu)點，仍將有較大的市場前景，有我們多年來設計、制造與使用維護所積累的經(jīng)驗，對提高液壓提升機的動態(tài)品質與綜合性能是完全可能的;而其中的關鍵是改變現(xiàn)有液壓提升機的簡單手動操作比例式減壓閥操作與控制方式，而實現(xiàn)以數(shù)字PID控制、自適應控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制或它們的復合控制為算法的計算機控制系統(tǒng)，這也是近幾年液壓提升機的發(fā)展趨勢。目前，液壓提升機的計算機控制策略正在理論與試驗研究之中。 1.3 設計的基本內(nèi)容和擬解決的主要問題 1.3.1設計基本內(nèi)容 1．完成H鋼翻轉提升機構的主要參數(shù)計算和整體設計方案。 2. 進行H鋼翻轉部分的設計與計算，并進行主動軸強度和剛度的校核。 3. 進行提升部分設計，確定主要零部件的尺寸。 1.3.2擬解決的主要問題 根據(jù)生產(chǎn)中鋼的尺寸，設計出適當尺寸的翻轉機構。在H鋼翻轉過程中，需考慮到傳動傳動裝置的磨損，變松以及如何改善這種情況，另需注意各部件間的潤滑，確定H鋼提升的方式。本設計的提升機構用于H鋼的提升，工業(yè)上要求物料輸送過程的平穩(wěn)高效，同時要使所占用的空間盡可能小，以減小生產(chǎn)成本。 大型H鋼翻轉提升機構翻轉部分采用鏈式翻轉結構，該結構主要由鏈條、鏈輪、電動機、皮帶傳動裝置和架體等部分組成。提升部分采用液壓式提升機構，本設計完成翻轉部分的機械本體及提升部分的液壓系統(tǒng)設計。解決設計方案的確定，翻轉機構的設計，提升機構的設計，以及兩者的相互協(xié)調和運行平穩(wěn)。  第2章 系統(tǒng)總體設計 2.1初始參數(shù)的擬訂 翻轉的H鋼最大尺寸為：高1200mm、寬600mm、長18000mm，最大質量為10噸。每個翻轉機構設置1臺翻轉電機，要求機構能實現(xiàn)正反方向任意角度的翻轉。提升機構的最大提升高度為800mm。整個系統(tǒng)由3個翻轉提升架組成，分別編號為Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號。Ⅰ號與Ⅱ號之間相距4m，Ⅱ號與Ⅲ號之間相距7m。各翻轉提升架之間放置輸送輥道。 2.2機構的選擇及各部分形式的確定 根據(jù)對題目“大型H鋼翻轉提升機構設計”可知，該機構主要有兩部分組成，即翻轉機構和提升機構，現(xiàn)分別對這兩種機構進行討論。 2.2.1翻轉機構 翻轉機構是將工件沿水平軸轉動或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設機構。常見的有框架式、頭尾架式、鏈式、環(huán)式、推舉式等翻轉機構。它們的使用場合見表2.1。 表2.1 翻轉變位機構 形 式 變位速度 驅動方式 使 用 場 合 框架式 恒定 機電或液壓 板結構、桁架結構等較長焊件的傾斜變位 頭尾架式 可調 機電 軸類和橢圓形焊件的環(huán)形焊縫，表面堆焊時的旋轉變位 鏈式 恒定 機電 裝配定位焊后，自身剛度很強的梁住型的翻轉變位 環(huán)式 恒定 機電 裝配定位焊后，自身剛度很強的梁住型的翻轉變位。在大型構件的組對與焊接應用中較多 推舉式 恒定 液壓 各類構件的傾斜變位。裝配和焊接在同一工作臺上進行 根據(jù)各種機構的使用場合可知，對于大型H鋼的翻轉可以采用鏈式、環(huán)式和推舉式翻轉機構?，F(xiàn)對這三種機構加以比較，以確定最終采用的機構形式。 1、鏈式翻轉機構 鏈式翻轉機構結構形式如圖2.1。 4 1—鏈輪 2—鏈條 3—H鋼 4—支架 圖2.1 鏈式翻轉機構 由圖2.1可知，鏈式翻轉機構結構比較簡單，因為采用鏈條支撐，對箱形斷面的角接焊縫也同樣適用，其缺點是焊縫對中較費時，焊接是在自由狀態(tài)下焊接，不便于用夾具控制焊接變形。 2、環(huán)式翻轉機構 環(huán)式翻轉機構結構形式如圖2.2。 1—托輪 2—支撐環(huán) 3—鈍齒輪 4—驅動裝置 圖2.2 環(huán)式翻轉機構 在翻轉同等體積的H鋼時環(huán)式翻轉機構整體尺寸較大，機構上配有加緊裝置，因此，相對與鏈式而言，結構復雜。但特別適合與超大型工件的翻轉。 3、推舉式翻轉機構 推舉式翻轉機構結構如圖2.3。 1—反轉工作臺 2—推拉式軸銷 3—升液壓缸 圖2.3 推舉式翻轉機構 推舉式翻轉機構結構也比較簡單，且能翻轉的工件類型也較多，但這種結構一次最多只能翻轉 ，翻轉后工作臺需要復位。對于大角度的翻轉效率低下。 根據(jù)以上三種機構的特點，考慮結構的復雜程度和工作效率，選用鏈式翻轉機構做為大型H鋼的翻轉裝置 鏈式翻轉機構主要由電機、鏈條、鏈輪、張緊輪及架體等組成。 在起重機械中應用的鏈條主要有環(huán)形焊接鏈和片式關節(jié)鏈。使用環(huán)形焊接鏈條具有撓性好、可用較小直徑的鏈輪和卷筒，且傳動機構外形尺寸小，鏈條本身耐腐蝕。缺點是可靠性差、有突然斷裂的可能、不耐沖擊、質量大、不易用于高速提升設備中，鏈條本身運動中常產(chǎn)生滑移和摩擦。片式關節(jié)鏈的撓性比焊接鏈更好，比較可靠、運動平穩(wěn)。缺點是有方向性、橫向無撓性、成本高、對灰塵和銹蝕較為敏感。由于設備在運動中有沖擊，出于安全和運動穩(wěn)定性的考慮，選用片式關節(jié)鏈作為翻轉用鏈條。 電機通過窄V帶將功率傳遞給翻轉裝置，因為翻轉提升架的翻轉過程不需要準確的速比，且翻轉過程中對系統(tǒng)有沖擊，所以優(yōu)先選用帶傳動的形式。另外在各種帶中，窄V帶具有普通V帶的所有特點外，不但壽命長、傳動功率大、費用低而且可以減少帶輪的寬度和直徑。 2.2.2 提升機構 提升機構分為機械式和液壓式兩種，現(xiàn)對這兩種機構進行比較，以確定最終采用的機構形式。 機械式提升機構通常是以省力的鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構件的，所以可以有較大的提升范圍，滑輪組一般使用定滑輪、定滑輪和動滑輪、雙聯(lián)滑輪組（四分支）、雙聯(lián)滑輪組（八分支）等 幾種形式。另外在機械式提升機構中，也有采用齒輪和齒條進行提升，但采用這種機構的設備一般只適用于小型貨物、輕載情況下的提升作業(yè)。 液壓式提升機構也是常用提升機構中的一種。它采用液壓作為動力源。包括有使用液壓馬達，其執(zhí)行提升的機構同機械式。還有采用液壓缸進行提升。由于液壓缸的行程有限，對于較大行程的提升都設計有增加行程的裝置，如X形的支架。因此，液壓式提升機構多用于升降臺、汽車翻斗等不需要很大行程，但卻有較大載重的設備中。 考慮液壓傳動具有在同樣的驅動功率下，液壓裝置的重量更輕、體積更小及耐沖擊的特點。選用液壓式提升機構作為H鋼的提升裝置。由于系統(tǒng)不需要較大的提升行程，所以使用液壓缸直接推動翻轉架進行提升即可，這樣做，雖然要使用較多的液壓缸，但可以簡化提升機構，所有翻轉架的液壓缸都由一個泵源提供動力，即可保證液壓缸的同步動作，也可以減少空間的使用。 2.3 H鋼翻轉過程分析 在H鋼被提升起后，在鏈條上處于圖2.4所示狀態(tài)，當鏈條順時針旋轉時，H鋼將會以B點為中心逆時針方向翻轉。 圖2.4 翻轉過程 當A點達到最低點后，如圖2.5。若H鋼要繼續(xù)翻轉，就要以A點為中心，此時如果重心在支點A的左側如圖2.5（a），則它產(chǎn)生的力矩將會使H鋼繼續(xù)翻轉。如果重心在支點A的右側如圖2.5（b），它產(chǎn)生的力矩將會阻止H的翻轉，此時要求H鋼的慣性足以克服重力產(chǎn)生的力矩使H鋼繼續(xù)翻轉到重心移動到A點的左側，否則H鋼翻轉到此位置時將停止翻轉且在鏈條上打滑。 H鋼是否會打滑主要取決于H鋼與鏈條摩擦力的大小，即如果摩擦力足夠大，將出現(xiàn)圖2.5（a）的狀態(tài)，此時不會發(fā)生打滑現(xiàn)象。如果摩擦力不夠大，出現(xiàn)圖2.5（b）的狀態(tài)就要求H鋼有足夠的翻轉速度以保證不出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象。由于鏈條的表面有明顯的凹凸不平，所以H鋼與鏈條之間的摩擦力不能簡單的用平面之間的靜摩擦進行計算，所以這里不對H鋼是否打滑進行理論計算。 （a） (b) 圖2.5 H鋼翻轉過程簡圖 2.4 大型H鋼翻轉提升機的布置 整個系統(tǒng)由3個翻轉提升架組成，分別編號為Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號。要求三個翻轉提升架成一排放置，三個翻轉提升架的中心線保持在一條直線上，且Ⅰ號與Ⅱ號之間相距4m，Ⅱ號與Ⅲ號之間相距7m。各翻轉提升架之間放置輸送輥道。控制臺放置在Ⅱ號架的一側。見圖2.6。 圖2.6 大型H鋼翻轉提升機的布置 2.5本章小結 通過幾種提升機構和翻轉結構的分別比較，確立了本設計的最終所采用的大型H鋼提升翻轉機構的形式,其提升部分用液壓提升，翻轉部分采用鏈式翻轉。  第3章 傳動系統(tǒng)零件的選擇及設計 3.1電動機的選擇 翻轉部分的結構簡圖如圖3.1。 圖3.1 翻轉結構簡圖 設計鏈速為0.05，單個翻轉架承受重力為50000。受力分析如圖3.2。 圖3.2 鏈條受力分析 鏈條與水平方向夾角 鏈條受力 水平分力 功率 電機功率 式中 —鏈條傳動效率， 取=90% —皮帶傳動效率， 取 選取電動機型號YZ160L-8，轉速705r/min，額定功率7.5(電動機的功率因數(shù)為0.766，傳遞效率為0.824）。電動機YZ160L-8是起重設備專用電機，這種電動機具有啟動轉矩大，啟動電流小的特點，且能夠頻繁、重載啟動。因此選用這種類型的電機作為系統(tǒng)的翻轉電機。 3.2帶傳動設計 3.2.1帶傳動的計算 設計資料參數(shù)為：傳遞的功率，窄帶傳動，每天工作小于10小時，重載啟動且有載荷沖擊。 1、確定計算功率 （3.1） 式中 —計算功率 —工作情況系數(shù)。取 —傳遞的額定功率， 故 2、選擇帶型 根據(jù)小帶輪轉速，，由參考文獻[10]選用窄帶SPZ。 3、確定帶輪的基準直徑 （1）初選小帶輪基準直徑 根據(jù)帶截形，根據(jù)參考文獻[10]查得 ，則。 （2）計算帶速 （3.2） 式中 —主動輪的圓周速度 —主動輪的轉速 故 （3）計算從動輪基準直徑 設計傳動比，則 取，。 4、確定中心距a和帶的基準長度 初定中心距 (3.3) 解得 初選=550mm。 基準長度 =1622.212mm 選取。 考慮安裝調整和補償預緊力的需要，中心距的變動范圍為： 5、驗算主動輪上的包角 根據(jù)對包角的要求，應保證： 包角滿足要求。 6、確定帶的根數(shù) （3.4） 式中 —包角系數(shù)，查得=0.92； —長度系數(shù)，查得； —單根帶的基本額定功率，。 所以 取根 7、確定帶的預緊力 （3.5） 式中 —帶單位長度質量，查得； —帶速； —帶的根數(shù)； —包角系數(shù)； —計算功率。 N 8、計算傳動作用在軸上的力 （3.6） 式中 —帶的根數(shù) —單根帶的預緊力 —主動輪上的包角 3.2.2 帶輪設計及計算 根據(jù)帶輪的轉速和功率，帶輪采用材料HT200鑄造 1、小帶輪設計計算 由于小帶輪的基準直徑，所以小帶輪采用實心式，結構形式如圖3.3，結構參數(shù)見表3.1。 圖3.3 小帶輪結構 表3.1 小帶輪結構參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值(mm) 計算公式 d 32 58 63 67 B 64 L 83 ψ 36° 注：—第一槽對稱面至端面距離 —槽間距 2、大帶輪設計 大帶輪采用孔板式，結構形式如圖3.4，結構參數(shù)見表3.2。 圖3.4 大帶輪結構 表3.2 大帶輪結構參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值（mm） 計算公式 d 45 90 315 319 B 64 B=2f+4e L 64 B<1.5d時，L=B C’ 11 (1/7～1/4)B 259 174.5 =0.5(+) 50 =(0.2～0.3)( -) ψ 36° 注：—第一槽對稱面至端面距離 —槽間距 3.2.3 帶傳動的張緊 由于帶不是完全的彈性體，在預緊力的作用下，經(jīng)過一段時間的運轉后，就會由塑性變形而松弛，使預緊力降低。因此，為了保證皮帶能夠正常的工作，必須要有一種裝置使得皮帶始終處于一種張緊的狀態(tài)。 常見的張緊裝置有定期張緊裝置（滑道式和擺架式）、自動張緊裝置和采用張緊輪的裝置。 在接近水平和垂直的皮帶傳動中適合采用定期張緊的方法，本設計采用擺架式張緊的方法，結構如圖3.5。當要調節(jié)帶的預緊力時只要調整電動機下方的螺母即可。 圖3.5 擺架式張緊裝置 3.3 本章小結 在此章節(jié)中，選取了電動機，進行了大小帶輪和皮帶的選擇和計算,選擇大帶輪為孔板式結構，小帶輪采用實心形式，同時確定了V帶輪的材料，皮帶采用窄帶，并對皮帶張緊裝置進行了選擇，張緊裝置為擺架式張緊裝置。  第4章 翻轉和提升裝置零件設計 4.1鏈條的選擇及鏈輪的設計計算 4.1.1鏈條的選擇及計算 1、鏈條的選擇 根據(jù)第2章鏈條的受力分析可知，鏈條工作時拉力為39.984KN。選擇08A型板式起重鏈條?；緟?shù)如下： 公稱節(jié)距P 12.7mm 板數(shù)組合 6×6 極限拉伸載荷Q 66.7KN 2、鏈條的長度 鏈條的布置形式如圖4.1。 圖4.1 鏈條的布置形式 根據(jù)鏈條的布置形式初步確定鏈條長度 考慮到鏈輪部分的鏈條長度沒有算入，所以取L=6200mm 3、確定鏈條的節(jié)數(shù) （4.1） 取 4.1.2鏈輪的設計及計算 鏈輪采用整體式鋼制小鏈輪，結構形式如圖4.2。 圖4.2 鏈輪結構 表4.1 鏈輪基本參數(shù) 名稱 數(shù)值（mm） 計算公式 配用鏈條節(jié)距 12.7 根據(jù)《機械設計手冊》表8-1-73查得 配用鏈條的滾子外徑 5.12 配用鏈條的排距 6.25 Pt=3b0 分度圓直徑 68 齒數(shù) 17 取z=17 35 齒頂圓直徑 77 齒根圓直徑 63 分度圓旋齒高 5 輪轂厚度 11.5 輪轂長度 36 輪轂直徑 58 齒寬 3.7 注：—設計鏈速 —鏈輪轉速 —常數(shù) 50＜＜100時 =4.8 —鏈板厚度，08A型=2.08mm 4.1.3滑輪的設計 因為鏈條的布置形式特殊（鏈條的布置形式見圖4.1），所以要設計一個滑輪將下側的鏈條拉緊，以防止上下兩側的鏈條在工作的時候發(fā)生接觸。滑輪的結構形式見圖4.3。 圖4.3 滑輪的結構 表4.2 滑輪設計參數(shù) 名稱 數(shù)值（mm） 計算公式 80 輪槽直徑 140 輪緣直徑 160 輪緣間寬 30 滑輪寬 50 注：—鏈條節(jié)距，P=12.7mm —鏈條銷軸長度，b=27.99mm —鏈條通道高度，h1=12.32mm —鏈條銷軸直徑，=5.09mm 4.1.4鏈條的潤滑 由于鏈條采用的是開式傳動，且鏈條較長、布置形式特殊，不易采用手工潤滑。所以要求定期將鏈條拆下，放入煤油中清洗，干燥后，浸入70～80℃潤滑油中，待鉸鏈間隙中充滿油后安裝使用。 潤滑油采用牌號為L-AN46的全損耗系統(tǒng)用油，潤滑油中加入添加劑WS2。 4.2軸的結構設計及校核 4.2.1軸的設計及計算 系統(tǒng)中有主動軸1根，空場鏈輪軸1根、滑輪軸1根及電動機采用擺架式張緊安裝時使用的銷軸1根?，F(xiàn)僅對主動軸做精確的設計計算。 1、輸出軸上的功率、轉速和轉矩 鏈條的傳動效率為=0.98，則 =1.9992/0.98=2.04 2、作用在鏈輪上的力 由第2章鏈條的受力分析可知，=25000N，=23477N。 3、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調質處理。取=112，于是得 軸的最小直徑處為安裝鏈輪處，此處有一個鍵槽，軸徑應放大6%，即，取。 4、軸的結構設計 （1）擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案如圖4.4。 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了使鏈輪軸向定位，Ⅰ處右側制有螺紋，Ⅰ-Ⅱ處長70mm，Ⅱ處右側制出一軸肩，。 初選滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求，并根據(jù)，選用深溝球軸承6410，其尺寸為。考慮到Ⅱ-Ⅲ處端蓋的厚度及軸的伸出長度，取Ⅱ-Ⅲ處長51mm。 Ⅲ處右側制出一軸肩，Ⅲ-Ⅳ長550mm。，考慮到此處安裝有軸承、皮帶輪和端蓋，?、?Ⅴ長30mm,Ⅴ-Ⅵ長100mm。Ⅴ處右側制有螺紋M42，Ⅵ-Ⅶ長50mm。 （3）軸上零件的周向定位 皮帶輪、鏈輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。 圖4.4 輸出軸上零件裝配方案 鏈輪與軸的連接選用平鍵。皮帶輪與軸的定位選用平鍵××=14×9×50。選用皮帶輪、鏈輪與軸的配合為H7/r6，以保證良好的對中性。滾動軸承的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。 （4）確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角2×45°，各軸肩處的圓角半徑為。 5、軸的內(nèi)力 根據(jù)軸的結構簡圖作出軸的計算簡圖、彎矩圖和扭矩圖，如圖4.5所示。 圖4.5 軸的內(nèi)力圖 從軸的結構圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出處是危險截面?，F(xiàn)將計算出截面處的、及的值列于表4.3。 表4.3 截面處的載荷計算 載荷 水平面 垂直面 支反力 彎矩 彎矩 扭矩 6、按彎扭合成應力校核軸的強度 現(xiàn)只校核軸的危險截面處的強度 （4.2） 式中 —軸的直徑； —軸所受的彎矩； —軸所受的扭矩； —校正系數(shù)，雙向旋轉 —軸的許用彎曲應力，取 危險截面處軸的強度滿足要求 4.2.2 滾動軸承的校核 選用的滾動軸承為深溝球軸承6410，設計工作壽命為1000h。 （4.3） 式中 —基本額定動載荷； —當量動載荷； —壽命因數(shù)，查得； —速度因數(shù)，查得； —力矩載荷因數(shù)，查得； —沖擊載荷因數(shù)，查得； —溫度因數(shù)，查得； —軸承徑向基本額定動載荷，查得。 因為軸承只承受徑向力，故=，所以 ＜，故滾動軸承6410滿足動載荷要求。 4.2.3鍵的強度校核 軸上共有兩個鍵，由于鏈輪處的鍵所受的應力最大，故對此處的鍵做強度校核。 1、擠壓強度校核 （4.4） 式中 —傳遞的轉矩； —鍵與輪轂鍵槽的接觸高度； —鍵的工作長度，圓頭平鍵； —軸的直徑； —鍵連接的許用擠壓應力，查得。 計算得 故鍵擠壓強度滿足要求。 2、鍵的剪切強度校核 （4.5） 式中 —傳遞的轉矩； —軸的直徑； —鍵的寬度； —鍵的長度，圓頭平鍵 —許用剪應力，查得 計算得 故鍵的剪切強度滿足要求。 4.3 液壓缸的設計及計算 4.3.1液壓缸的結構設計 1、原始數(shù)據(jù) H鋼重10t，翻轉架重2t。單個液壓缸承受負載=（10/2+2）/4=1.75 t=17500N。行程，提升速度0.08m/s。 2、初步設計液壓缸為雙作用單活塞桿液壓缸 圖4.6 液壓缸結構形式 3、活塞及活塞桿計算 選擇液壓缸的工作壓力為。 （1）計算液壓缸的牽引力 F=++ + （4.6） 一般取=（0.01～0.1） =0.1×17500=1750N 而 = =0 所以 =17500+1750+1429+0=20679N （2）計算液壓缸內(nèi)徑、活塞直徑 選。 （3）活塞桿直徑 在受壓時情況下，取（0.5～0.55） =125×0.5=62.5mm 選取=63mm 4、缸筒長度以及其它部位尺寸 液壓缸結構如圖4.7所示。 圖4.7 液壓缸結構 最小導向長度 ≥+=+=102.5mm 取=103mm。 活塞寬度=（0.6～1.0），取 =0.8×125=100mm 導向套滑動面長度 當80mm時，=（0.6～1.0），取 =0.6×62.5=37.5mm 隔套 =－0.5（+）=103-0.5（100+37.5）=34.25 mm 取=35mm 5、缸筒壁厚及其驗算 （1）選取缸筒外徑為146mm，則壁厚 =（146-125）=10.1mm 取 （2）壁厚校核 ==0.081 當=0.08～0.3時，可用下列公式校核 （4.7） 式中 —缸筒內(nèi)最高工作壓力，=1.5×2.5=3.75MPa； —缸筒材料的許用應力，。 故 ==0.0017m=1.7mm ，壁厚強度合格。 6、缸底、缸蓋設計及計算 （1）缸底采用焊接方式，如圖4.8。 圖4.8 缸底連接方式 缸底厚度 ≥0.433D2 （4.8） 式中 —計算厚度處直徑，取。 則缸底厚度 ≥0.433×105×=6.2mm 焊縫應力計算公式為 = （4.9） 式中 —缸內(nèi)最大推力； —缸筒外徑； —焊縫直徑； —焊接效率，取η=0.7。 所以 ==13MPa 焊接強度可靠 （2）缸蓋采用外螺紋連接，如圖4.9。 圖4.9 缸蓋連接方式 螺紋處拉應力 = （4.10） 螺紋處剪應力 （4.11） 式中 —缸筒端部受最大推力； —缸筒內(nèi)徑； —螺紋外徑； —螺紋底徑，螺紋使用M140×4普通螺紋，查得 —擰緊螺紋的系數(shù)，不變載荷取=1.25～1.5； —螺紋連接的摩擦因數(shù)，取。 則 = = 相當應力=。 許用應力 = （4.12） 式中 —缸筒材料的屈服極限，35鋼為320MPa； —安全系數(shù)，取=1.2～2.5。 相當應力，螺紋強度滿足要求。 7、活塞桿穩(wěn)定性計算 液壓缸采用腳架方式兩端固定，則。由于活塞桿受力完全在軸線上，所以按式4.13驗證。 ≤ （4.13） 式中 —活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力； —安全系數(shù)，通常取3.5～6。 其中 （4.14） 式中 —實際彈性模數(shù)，取； —液壓缸安裝導向系數(shù)，查得=2 —活塞桿截面慣性矩 而 =20143N9.4×104N 所以，活塞桿有足夠的彎曲穩(wěn)定性。 4.3.2 液壓缸緩沖和排氣及密封防塵裝置設計及選擇 1、當活塞運動速度在0.1m/s以下時，不必采用緩沖裝置。由于本設計中活塞運動的速度僅為0.08m/s，所以不對緩沖裝置進行理論設計及計算。 2、排氣閥用來排除油缸內(nèi)的空氣，使油缸穩(wěn)定工作。根據(jù)液壓缸的安裝形式，將排氣閥放置在缸底上，選用整體式。 3、根據(jù)形狀，密封防塵件一般分為O形、Y形、U形、L形、J形及三角形等。參照各種密封防塵元件的適用形式，選擇情況如下： 活塞與活塞桿之間選用O形密封圈=65mm，=55mm。 活塞與缸體之間選用U形夾織物密封圈=125mm，=100mm。 活塞桿與缸蓋之間選用U形夾織物密封圈=85mm，=60mm。選用J形防塵圈=65mm，=59mm。 缸蓋與缸體之間選用O型密封圈=145mm，=135mm。 4.4本章小結 本章對于提升和翻轉部分的具體零件給出了選擇和設計，在提升部分對于鏈條給給出了選擇對于鏈輪給出了設計方案，對于傳動軸給出了設計。在翻轉部分，給出了液壓缸的設計選擇和計算，并對傳動軸和鍵給出了校核。  第5章 控制系統(tǒng)設計 5.1液壓系統(tǒng)設計 1、技術要求 根據(jù)前幾章設計可知，液壓系統(tǒng)的工作情況為：慢速提升→維持提升位置不動→慢速下降。提升下降速度均為0.08m/s，起升的總重量為120000N，上升的最大行程800mm。 系統(tǒng)中共有15個液壓缸，其中3個制動液壓缸由于額定壓力和流量都較小，不予單獨計算，將其壓力和流量計入到損失中去。每次提升時，僅有8個提升液壓缸在工作，故=8，=8×0.0123=0.0984，取缸的機械效率=91%。 2、編制工況圖 系統(tǒng)提升時，依靠液壓泵提供動力，下降時依靠負載的重力，故下降階段不需要系統(tǒng)提供動力?，F(xiàn)將液壓缸提升時各階段的壓力和流量列于表5.1。 表5.1 液壓缸提升時各階段的壓力和流量 工作階段 計算公式 受力/N 工作腔壓力/MPa 輸入流量 /cm3·s-1 /L·min-1 未帶負載 20000 0.22 7872 131 帶負載 120000 1.3 7872→0 131→0 各個階段的功率計算如下： 未帶負載工作時 帶負載工作時 根據(jù)以上分析與計算結果，可繪出液壓缸的工況圖 圖5.1 液壓缸工況圖 3、擬定液壓系統(tǒng)圖 系統(tǒng)中有三個翻轉提升架，每次工作任選其中的兩個架。所以依靠單向閥和2位2通閥來完成翻轉提升架液壓缸的選擇。液壓缸的通斷依靠一個3位4通閥控制，機架下降時，液壓缸靠負載和架體的重量返回?；赜吐飞系牧髁靠刂崎y保證回油流量一定，架體和負載有較穩(wěn)定的下降速度。液壓系統(tǒng)原理見圖5.2。 圖5.2 液壓系統(tǒng)原理 4、液壓元件選擇 由液壓系統(tǒng)工況圖可以看出液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在帶負載提升階段，。估取進油路壓力損失為。則泵的最高工作壓力為 液壓泵的最大供油量按液壓缸的最大輸入流量進行估算，取泄露量系數(shù)，則 根據(jù)以上計算結果，選取BB-BB125內(nèi)嚙合齒輪泵，其額定壓力為2.5MPa，額定轉速1500r/min，排量為125ml/r。由工況圖可知，最大功率出現(xiàn)在帶負載提升階段，由此時的液壓缸工作壓力和流量可算出此時液壓泵的最大理論功率。 取泵的總效率為，則液壓泵的實際功率，即所需電動機功率為 選用規(guī)格相近的Y801-4型三相異步電機，其額定功率為0.55，額定轉速為1390r/min。 按所選電動機的轉速和液壓泵的排量，液壓泵的最大理論流量為 ==1390×125=173750ml/min=173.75L/min 大于計算所需流量144L/min，滿足使用要求。 根據(jù)選擇的液壓泵及系統(tǒng)的工作情況，將選擇的系統(tǒng)其它液壓元件列入表5.2。 表5.2 翻轉提升機液壓系統(tǒng)元件型號規(guī)格 序號 元件名稱 額定 壓力 MPa 額定流量 L/min 型號規(guī)格 說明 1 過濾器 0.07 （損失) 160 XU-A160X30FS 通徑為40mm 2 齒輪泵 2.5 125 BB-B125 額定轉速1500r/min 電機功率0.55KW 3 溢流閥 25 200 BG-06 通徑為16mm 4 2位4通電液換向閥 16 180 24DF3B-E16B 通徑為16mm 5 減壓閥 31.5 60 DR6DP3-50 通徑為15mm 6、9 單向閥 31.5 175 S20P 通徑為20mm 7 2位4通電磁換向閥 16 80 24DF3-E10B 通徑為10mm 8 3位4通電液換向閥 28 160 4WEH16G 通徑為16mm 10 單向調速閥 32 100 QA-H20 通徑為20mm 11 液壓缸 自行設計 12 液壓缸 外購 注：所列元件均查自《機械設計手冊》第4卷 5、油管及油箱 各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，液壓缸進、出油管按輸入、排出的最大流量計算。當油液在壓力管中流速取5m/min時，油管的內(nèi)徑為 mm 根據(jù)GB/T8163油管選用內(nèi)徑25mm，外徑34mm的皮管。 油箱容積按下式估算 （5.1） 式中 —油箱的有效容積； —與系統(tǒng)壓力有關的經(jīng)驗系數(shù)，低壓系統(tǒng)； —液壓泵的額定流量。 選用AB40-01/0630油箱。 5.2電氣控制系統(tǒng)設計 1、控制要求 （1）翻轉電機要求能夠正反轉； （2）系統(tǒng)采用液壓驅動； （3）液壓泵由電機M4拖動； （4）翻轉過程由三臺翻轉電機中的任兩臺完成，通過旋轉開關選擇電動機型號。 翻轉電機M1、M2、M3選用YZ160L-8型，參數(shù)為380V、18A、705r/min； 液壓泵電機M4選用Y801-4型，參數(shù)為380V、1.5A、1390r/min。 2、電氣控制線路設計 （1）主回路設計 根據(jù)電氣傳動要求，由接觸器KM1、KM2實現(xiàn)電機的正反轉，由接觸器KM3控制液壓泵的電機。 系統(tǒng)的三相電源由電源引入開關Q引入，電機Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和液壓泵電機設短路保護——熔斷器FU2、FU3、FU4、FU5。電機Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ由于是短時工作，不設過載保護。液壓泵電機的過載保護由熱繼電器KR實現(xiàn)。 （2）控制電路設計 開關SB1負責整個系統(tǒng)的關閉，開關SB2用于啟動液壓泵電機。 旋轉開關S負責選擇要使用的翻轉提升架組合，即接通要使用的翻轉提升架的液壓回路，同時切斷未被選中的翻轉提升架的電機電路。 開關SB3、SB4負責翻轉架的提升和下降，同時設置限位開關ST1、ST2用于限制提升、下降的位置。 開關SB5、SB6、SB7負責電機的制動、正轉和反轉。 （3）電機啟動、制動回路設計 電機的啟動一般有直接啟動和降壓啟動兩種方法。降壓啟動包括：電阻或電抗器降壓啟動、Y-△降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動、延邊三角形啟動等幾種方法。但電阻或電抗器降壓啟動、Y-△降壓啟動時，要求電機輕載或空載。自耦變壓器降壓啟動不能用于頻繁啟動的回路中。延邊三角形啟動又對電機出線有特殊的要求。所以采用降壓啟動并不適合本系統(tǒng)對電機頻繁啟、制動，重載啟動的要求?？紤]到選用的翻轉電機YZ160L-8是起重行業(yè)專用電機，具有啟動轉矩大，啟動電流小的特點，因此采用直接啟動的方法。 根據(jù)供電部門規(guī)定，采用直接啟動時，在有獨立變壓器供電的情況下，若電動機啟動頻繁時，則電動機功率小于變壓器容量的20%時允許直接啟動。如果沒有獨立變壓器的情況下，電動機啟動頻繁，則滿足下列關系可直接啟動。 直接啟動的電動機有兩臺，功率共為15KW。當采用專用電源時，需要供電變壓器的容量不少于100KVA。當電源動力與照明混用時， ，即電源總容量大于261KVA時可直接啟動電動機。 在電動機停機時，系統(tǒng)中有專門的器件進行制動，所以不對電動機設計制動回路。 （4）繪制電氣原理圖 電器原理圖見圖紙。 3、選擇電氣元件 （1）電源引入開關Q Q主要作為電源隔離開關用，并不用它來直接起停電動機，可按電動機額定電流來選。根據(jù)4臺電機的額定電流，選用HZ5-60/10 L02型，額定電流60A，三極組合開關。 （2）熱繼電器KR 電機M4額定電流為1.5A，所以KR應選用JR15-10/2型熱繼電器，選用6號元件，熱元件電流為2.4A，刻度電流調節(jié)范圍是1.5～2.0～2.4A，工作時將額定電流調整為1.5A。 （3）熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4和FU5 FU1是對控制電路進行保護，選用RL1-15型熔斷器，配用熔斷體2A。 FU2、FU3、FU4是對翻轉電機M1、M2、M3進行保護的熔斷器，熔體電流為 可選用RL1-60型熔斷器，配用熔斷體40A。 FU5是對液壓泵電機進行保護的熔斷器，熔體電流為 可選用RL1-15型熔斷器，配用熔斷體5A。 （4）接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5和KM6 根據(jù)電機M1、M2、M3的額定電流18A，控制回路電源220V，KM1、KM2需主觸點3對，動合輔助觸點1對，動斷輔助觸點2對，KM4、KM5和KM6需主觸點3對，根據(jù)上述情況，選用CJ0-20A型交流接觸器，控制電壓為220V。 KM3選用CJ0-10A型交流接觸器，控制電壓為220V。 （5）控制變壓器TC 變壓器最大負載時是KM3、KM4、1YA、4YA、6YA同時工作，根據(jù) 式中 —所需變壓器容量; —變壓器容量儲備系數(shù)，=1.1~1.25; ∑PST—控制線路最大負載時工作的電器所需的總功率. 選擇BK-200型控制變壓器，容量為200VA，電壓等級380V/220V。其它元件的選用見表5.3。 表5.3 大型H鋼翻轉提升機電氣元件表 符號 名稱 型號 規(guī)格 數(shù)量 M1、M2、M3 異步電動機 TZ160L-8 7.5KW 380V 705r/min 3 M4 液壓泵電動機 Y801-4 0.55KW 380V 1390r/min 1 Q 組合開關 HZ5-60/10 L02 三極 380V 60A 1 KM1、KM2、KM4、KM5、KM6 交流接觸器 CJ0-20A 額定電流20A 線圈電壓220V 5 KM3 交流接觸器 CJ0-10A 額定電流10A 線圈電壓220V 1 KR 熱繼電器 JR15-10/2 熱元件6號 整定電流1.5A 1 FU1 熔斷器 RL1-15 380V 熔斷體2A 1 FU2、FU3、FU4 熔斷器 RL1-60 380V 熔斷體40A 3 FU5 熔斷器 RL1-15 380V 熔斷體5A 1 TC 控制變壓器 BK-200 200VA 380V/220V 1 S 旋轉開關 LS2-3 10A 1 ST1、ST2 限位開關 LX4A 2