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30m高桿燈燈盤提升系統動力傳遞的設計計算

編輯:揚州市朗旭照明科技有限公司時間:2019-07-11

以力學的相關公式、概念為依據 ,理性地給出以定滑輪、動滑輪、齒輪、輪軸、減速機、電機等組成的高桿燈燈盤提升系統的設計計算方法 ,以期對國內高桿燈照明技術中 ,有關燈盤及其提升系統的構思和設計提供積極的作用。

1、燈盤的提升方法

見圖 1,用三根分鋼索通過三組固定在桿頂支架上的定滑輪組 (每組兩只定滑輪 )歸結到提升鐵板上 ,主鋼索的一端栓牢在燈桿桿根內壁。另一端穿過提升鐵板下方的動滑輪后盤繞在卷揚機組的輪軸上。

2、動力傳遞的設計計算

設: 燈盤的最大重量 460kg〈注 1〉。單列向心滾珠軸承的定滑軸的效率η 0 ≥ 0. 93,三根提升燈盤的分鋼索分別跨過桿頂三角支架內的兩只定滑輪后歸結到提升鐵板上〈注 2〉。

2. 1三根分鋼索上作用力分別為 F1 :F1 = ( 460÷ 3) /( 0. 93× 0. 93) × 9. 8= 1 737N

2. 2跨過提升鐵板的主鋼索盤繞在卷揚機組輪軸的一段受到的作用力 F2 :F2 =3F 12/Z0 =3× 17372/0. 93= 2802 N〈注 3〉

2.3主鋼索選用直徑 為 7. 7mm, 橫 截 面積為22. 37mm2, 抗 拉 強 度 155kg /mm2 , (即1 519N /mm2) ,能承受最大拉力 33 908N。 現提升拉力F 2 =2 802N.使用中的安全系數 β= 33908/2802= 12. 1> 8。 完全符合國家有關部門規定。

2.4卷揚機的主體結構和關鍵尺寸。 卷揚機組的輪軸直徑0 = 110mm,可排繞主鋼索的長度 L= 215mm。 30m高桿燈 ,燈盤上升或下降的最大行程為 28m。 主鋼索在輪軸上盤繞部分的總長度 ,即為主鋼索跨過動滑輪移動的長度 S= 56m。 據計算: 56m主鋼索在輪軸上需排繞 6層。 排繞第 1層時 ,輪軸加鋼索的力學計算直徑 O′0 = 110+ 7. 7= 117. 7mm;排繞第 6層時 ,輪軸加鋼索后的力學計算直徑 O″ 0 為190mm。 設這兩種情況時 ,輪軸需付出的最小、最大扭矩分別為 M 小 和 M 大 :

注 4. 這里選用的 4P、 940r/min電機是因為該型電機為慢轉速,而同樣功率的電機、慢速電機轉出的力矩和作用力較大。

M 小= F2 · ′ 0 /2= 2 802× 0. 118/2= 165. 3Nm( ′ 0 = 117. 7mm 0. 118m)M 大 = F 2 · ″ 0 /2= 2 802× 0. 19/2= 266. 2Nm

2.5卷揚機的輪軸與大齒輪同軸心組合。 大齒輪的分度圓直徑  1 = 280mm,齒數為 70;與大齒輪銜接的小齒輪 (組裝在減速機的輸出軸心上 )分度圓直徑2 = 192mm,齒數為 48。 兩個傳遞齒輪的模數皆為4。 齒輪間的傳遞效率 η 2 = 0. 95。

2.6  因大齒輪與輪軸同心組合 ,大齒輪分度圓周上必須付出的力矩等于 M 小或 M大 。設大齒輪分度圓周上承擔的最大作用力為 F 3 :F3 = M 大 /12= 266. 2 / 0. 282= 1 901. 4N;

2.7小齒輪與大齒輪銜接 ,小齒輪必須付出的作用力為 F 4 ,付出的力矩 M:F4= F3/η2 = 1 901. 4/0. 95= 2 001. 5N;M= F 4 ·  2 /2= 2 001. 5× 0. 192 /2= 192. 1Nm

2.8若選用 W PA80型減速機 ,其輸入轉速為 800r /min,輸出扭矩為 211Nm,減速比為 62∶ 1,因 211Nm> M( 192. 1Nm) ,符合需求。


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