牵引绞车及其控制系统

毕业设计主要内容和要求：

主要内容

了解牵引绞车的用途、工作原理以及工作中存在的问题，设计一台牵引绞车，根据水位自动和手动提升或下降泵房。泵房总质量：20t；提升高度：25m；倾斜角度：20°；工作制：S1；使用：3×365×24，一年一小修。

基本要求

1.设计完成牵引绞车系统总体装配图设计；

2.设计完成牵引绞车减速器装配图；

3.完成主要传动组件、零件的工作图设计；

4.设计牵引绞车的控制方式和编写控制程序；

5.编写完成整体设计计算说明书。

摘  要

绞车，是用卷筒缠绕钢丝绳以提升或牵引重物的轻小型起重设备。本设计以零件疲劳理论和线性累积损伤假说为理论基础，运用静力学的普遍原理，分析和解决了绞车运动过程中的一些受力和运动问题，力求最优化和最可靠设计绞车减速器和卷筒。在最普遍绞车传动方式和结构的基础上，运用位置传感和水位传感技术，采用PLC控制，实现了牵引绞车根据水位提升和下放泵房的自动控制和手动控制。

本文主要介绍了绞车的发展历史，用途，组成及工作原理；牵引绞车的工作特点；设计的一般步骤；使用中存在的问题及改进措施。在本次牵引绞车的设计过程中，着重对减速器、卷筒进行了分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核，根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求，给出了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。

关键词：牵引绞车； 减速器； PLC； 自动控制

目    录

1 概述..1

1.1绞车的应用.. 1

1.2绞车的发展概况..1

1.3国外绞车概况.2

1.4绞车发展趋势.4

2 绞车的计算基础.5

2.1绞车工作级别划分的理论基础..5

2.2绞车的工作级别与类别..6

2.2.1利用等级6

2.2.2载荷状..7

2.2.3绞车工作级别的划分..8

2.3绞车计算载荷.9

2.3.1额定拉力9

2.3.2当量拉力9

2.3.3静强度计算拉力9

2.3.4动载系数10

2.3.5试验拉力10

2.3.6许用应力和安全系数..10

2.3.7零件强度的可靠性计算安全系数和许用应力13

3 钢丝绳的选择17

3.1概述17

3.1.1安全系数法.17

3.1.2选择系数法.18

3.2钢丝绳选择18

3.3钢丝绳在卷筒上的固定..19

3.3.1钢丝绳在卷筒上的固定方式..19

3.3.2钢丝绳固定端承载能力验算..19

3.3.3钢丝绳的出绳方向及其偏角..20

4 卷筒设计计算.．21

4.1卷筒结构..21

4.2卷筒容绳尺寸参数计算..22

4.2.1卷筒节径22

4.2.2卷筒边缘直径..22

4.2.3卷筒容绳宽度..22

4.2.4卷筒筒壳厚度..23

4.2.5卷筒端侧板厚度23

4.3卷筒的受力分析..23

4.3.1钢丝绳拉力与卷筒支撑处反力24

4.3.2由钢丝绳拉力产生在筒壁上的转矩..24

4.3.3卷筒筒壁的径向压力..24

4.3.4钢丝绳对端侧板产生的轴向推力.25

5 减速器的设计计算..26

5.1传动方式的拟定..26

5.2电动机的选型设计27

5.3总传动比及传动比分配..28

5.3.1总传动比28

5.3.2传动比分配.28

5.4传动装置运动参数计算29

5.4.1各轴转速计算29

5.4.2各轴功率计算29

5.4.3各轴扭矩计算30

5.5齿轮参数计算..31

5.5.1开式齿轮齿面接触疲劳强度设计计算．..31

5.5.2开式齿轮齿根弯曲疲劳强度校核计算.33

5.5.3齿轮其他主要参数..34

5.6轴的设计计算..35

5.6.1轴的材料选择35

5.6.2轴.35

5.7滚动轴承的选择及校核计算..45

5.7.1轴承的类型选择.45

5.7.2滚动轴承常见的失效形式及计算准则.45

5.7.3滚动轴承的校核计算46

5.8键连接的校核计算.48

5.9联接螺栓的校核计算..50

5.9.2螺栓剪切强度校核．50

5.10减速器的润滑和密封.50

5.10.1减速器的润滑..50

5.10.2减速器的密封..51

5.11减速器箱体及附件的选型设计..51

5.11.1减速器箱体的设计.51

5.11.2减速器附件的选型设计51

6 联轴器与制动器的选型设计.54

6.1联轴器的选型设计.54

6.2制动器的选型设计.55

6.2.1制动器的选型计算..56

7 牵引绞车控制系统的设计 57

7.1牵引绞车降压起动.57

7.2绝对式旋转编码器.57

7.2.1绝对式旋转编码器的工作原理.57

7.2.2绝对式旋转编码器的特点与应用..58

7.2.3绝对式旋转编码器的选型..59

7.2.4绝对式旋转编码器的机械安装使用60

7.2.5编码器脉冲转换.61

7.3水位传感器的选型.61

7.4可编程控制器控制系..62

7.4.1PLC的主要功能..62

7.4.2PLC的特点62

7.4.3被控绞车的工作情况63

7.4.4PLC选型..64

7.4.5PLC控制系统图..65

7.4.6I/O接线及I/O分配.65

7.4.7PLC自动控制程序设计..66

7.5提高PLC控制系统可靠性的措施.70

7.5.1PLC安装的环境条件.70

7.5.2PLC的抗干扰措施70

设计总结.73

参考文献.74

翻译部分．．75

英文原文.75

中文译文.80

致谢85