洛阳理工学院毕业设计（论文）
6.2.3 卷筒参数
卷筒内径：D＝140mm 卷筒外径：Dˊ＝230mm 卷筒有效长度：L0＝100mm 容绳长度：L＝n·D∑
式中：n—钢丝绳圈数 n＝11
D∑—每层缠绳长度之和，共五层， D∑＝π[5（D+d）+20d]＝32m。
6.2.4 绞车参数
提升速度 卷筒转速 提升力 V1=0.22m/s n1=28r/min 12000N V2=0.44m/s n2=50r/min 6000N V3=0.75m/s n3=78r/min 3350N
6.3 绞车所需功率
1. 卷筒所受扭矩：
MT＝0.5(D+d)Q=0.5(0.14+0.0088)12000 =893N·m
2.绞车轴所受扭矩: MZ=MT/2=298N·m 3.绞车轴所需功率: P=MZ·n1·I/9550=2.6KW
6.4 零部件的强度及寿命计算
6.4.1 齿轮强度校核
对NGW型行星齿轮传动，只校核外啮合。即Z13与Z14。 Z13＝18、 m＝3、 X13=0.15、 材料为20CrMnTi、 HRC=57~62 Z14＝18、 m＝3、 X14=0.15、 材料为20CrMnTi、 HRC=57~62 бHIim=1500N/mm2 бFIim=450 N/mm2 传递扭矩：Mz＝298N·m
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转 速：nz=n1·i＝84r/min 按接触强度校核：
1. 分度圆圆周力 Ft=1000MZ/CS·R1=5518.5N 2. 工况系数 KA=1.25 3. 动载系数 KV=1 4. 齿间载荷分配系数 KHα=1.05 5. 齿向载荷分配系数 KHβ=1 6. 节点区域系数 ZH=2.35 7. 弹性系数 ZE=189.8 N/mm2 8. 重合度系数 Zε=0.97 9. 螺旋角系数 Zβ=1 10. 计算接触应力
?H?(Fti?1)KAKVK?HKZHZ? ?Z?H/(dbi)EZ11.寿命系数 ZN1=1.02 ZN2=1.11 12.最小安全系数 SHmin=1 SFmin＝1.4 13.润滑剂系数 ZL=1 14.速度系数 ZV=0.9 15.粗糙度系数 ZR=0.9 16.齿面工作硬化系数 ZW=1 17.尺寸系数 ZX=1 18.许用接触应力 бHP1＝
?Hlim?ZN1SHmin·ZL1·ZV1·ZR1·ZW1·ZX1
＝1239N/mm2 бHP2=1308.7N/mm2 19.接触强度判断
因为 бH＝978N/mm2<бHP1＝1239N/mm2,所以接触强度校核通过。 按弯曲疲劳强度校核
1. 齿向载荷分布系数 KFβ=1
2. 应力修正系数 YSα1=1.62 YSα2=1.58
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3. 重合度系数 Yε=0.9 4. 螺旋角系数 Yβ=1 5. 计算齿根应力бF
бF1＝
Ft·KA·KV·KFβ·KFα·YFα1·YSα1·Yε·Yβ bm＝263.5N/mm2 бF2=423 N/mm2
6. 寿命系数 YNT=1 7. 相对齿根圆角敏感系数 YδreIT=1 8. 相对齿根表面状况系数 YRreIT=1.04 9. 尺寸系数 YX=1 10. 许用齿根应力
бFP1=бFP2 ＝
?FlimYSTYNT1SFmin ·YδreIT1·YRreIT1·YX1
＝668.6N/mm2
因为 бF1 =263.5N/mm2<бFP1＝668.6N/mm2; бF2=423 N/mm2<бFP2＝668.6N/mm2。 所以弯曲强度校核通过。
6.4.2 绞车轴强度校核
绞车轴材料为20CrMnTi，бb＝1080N/mm2,δS＝835N/mm2, δ-1＝480N/mm2,HRC=57～62，输入功率P＝2.6KW,小传动齿轮 扭矩 T1=9550P/n1=9550×2.6/211=118N·m, 传动齿轮分度圆圆周力 Ft=2000T1/d1=2000×118/4×33=1788N, 径向力
Fr=tgα·Ft=651N。
表6-1 支反力
作用点 水 平 面 垂 直 面 合 成 24
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RAX=322Ft/350 A =1645 RAY=(125Q－332Fr)/350 =3668 RA=2R2AX?RAY =4020 RBX＝28Ft/350 B ＝143 RBY=(225Q－28Fr)/350 =7662 RB=2R2BX?RBY =7664 表6-2 弯矩
作用点 水平面 M＝28RAX/1000 ＝46 MDX＝125RBX/1000 =18 垂直面 MCY=28RAY/1000 ＝103 ＝113 D MDY＝125RBY/1000 MD＝＝958 2M2DX?MDY合成 Mc= 22MCX?MCY C ＝958
6.4.3 危险截面的确定
选取Ⅰ、Ⅱ截面来考虑，因为该两截面所受载荷较大，且一个有键槽，一个有应力较集中的地方。
表6-3 校核危险截面安全系数
计算值或数据 计算内容及公式 截面Ⅰ 扭矩T， N·m 弯矩M， N·m 截面模数Z， cm2 截面模数Zp, cm2 ζ-1 N/mm2 ψη, 圆角处应力集中系数 Kζ,Kη, 表面粗糙度系数KR 298 MⅠ=11×MD/176=60 5.36 11.6 480 0. 15 圆角Kζ=3.1,槽处Kζ=2.26 圆角Kη=1.81,槽处Kη=2.22 1 截面Ⅱ 298 MⅡ=81MD/176=441 8.95 17.9 480 0.15 圆角Kη=1.8 圆角Kζ=3.1 1.2 25
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绝对尺寸影响系数 εη，εζ λζ=(Kζ＋KR-1)/εζ εη=0.81,εζ=0.77 εη=0.78 εζ=0.73 圆角λζ=4, 槽处λζ=3 配合处λζ=3.45 圆角λζ=4.52 配合λζ=2.5 圆角λη=2.3 配合处λ=η2 λη=(Kη+KR-1)/εη 圆角λη=2.23, 槽处λη=2.74 配合处λ=η2.48 安全系数S?(??M/Z)2?0.75[(?????)T/Zp]2 SⅠ=6 SⅡ=2.1
取许用安全系数[S]=1.8,表中计算S均大于[S],故轴的疲劳强度足够。
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图6--1 轴结构草图
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