钢丝绳清洁润滑装置设计说明书

目录一、设计背景及目的…………………………………………………1二、作品简介…………………………………………………………21.设计思想…………………………………………………………22.结构简介…………………………………………………………23.创新点……………………………………………………………54.技术关键…………………………………………………………55.性能特点…………………………………………………………6三、设计方案…………………………………………………………71.规格尺寸设计依据………………………………………………72.结构设计…………………………………………………………92.1动力转化部分设计…………………………………………92.2增压泵的设计………………………………………………102.3润滑腔的设计………………………………………………23四、设备操作方法……………………………………………………271一、设计背景及目的许多种类的工业机械及建筑设备都使用大量的钢丝绳，例如牵引、起重、电梯、钻探、塔吊等。每一个应用都需要相应规格的钢丝绳。钢丝绳经过槽轮从松弛到张紧，许多钢丝彼此相互作用，良好的润滑可以减轻由于绳股之间移动而造成的磨损，润滑也可以预防由于锈蚀造成的钢丝绳强度退化。钢丝绳的润滑维护对钢丝绳的使用寿命及使用安全至关重要。很多公司一年钢丝绳的置换成本几十甚至上百万元，大型的装卸场所所要关心的重要问题之一就是钢丝绳的维护费用和起吊设备安全。实验研究及大量的实践经验证明，渗透型润滑剂在压力辅助下能渗透钢丝绳，并置换出钢丝绳芯潮气，进而减少磨损和腐蚀。用增压润滑的方法可提高钢丝绳寿命两倍以上，节约生产成本。并可减少50％人工，减轻环境污染，降低油耗40％－60％；钢丝绳拉长由10％降低到2％，载重能力更大，起重机停机维护时间减少，有效提高生产效率。因此，我们设计这款高效、便捷、环保节能、适应性强的自增压式钢丝绳清洁润滑装置。`油脂经增压后挤出油脂进入高压腔多余油脂回流油脂被吸入增压泵油脂桶2二、作品简介1.设计思想本作品旨在制作一种应用在工业生产环境的钢丝绳润滑设备。采用增压润滑的方式，设备不设置专用动力源，利用钢丝绳的自身直线运动来提供供油及增压的能量。动力转化装置将钢丝绳的直线运动着转化为旋转运动，然后驱动油脂泵，油脂泵将油脂压入（约2Mpa）润滑腔，在润滑腔中再由增压腔增压（约3~5Mpa），将油脂压入钢丝绳绳芯内部使之充分润滑。润滑脂量可自动调节，不会造成溢出浪费。润滑前需要对钢丝绳进行有效的清洁，以去除钢丝绳上附着的废旧的润滑脂和沙尘等污物，并对污物进行收集，防止污染环境。设备要求结构紧凑，安装定位方便准确，操作简单。一台设备要求可以适应多种规格的钢丝绳，本作品能够稳定可靠的适用于公称直径14mm至40mm的钢丝绳，衍生的型号可适应于30mm至90mm的绳体。应对不同规格的钢丝绳只需更换相应的密封组件，设备主体则无需更换。2.结构简介本设计的主体结构由动力转化及加压供油设备、增压润滑腔及清洁刷头三部分，采用模块化设计，机构合理，便有操作维护。3润滑腔清洁头动力装置钢丝绳图1整体结构清洁头图2动力转化及加压供油模块图3增压润滑腔及密封组件4螺旋清洁头图4螺旋结构的清洁刷头.螺旋定位圈高压密封圈常压密封圈图5各种密封、定位组件53.创新点（1）运用平行四边形机构自适应性将滚轮组压在钢丝绳上，通过压辊将钢丝绳自身的直线运动转化为旋转运动，带动油脂增压泵工作，不需要外接动力源；（2）自制的油脂泵比传统油脂泵效率高、体积小；（3）创造性的运用了压力渗透润滑的方式，在油脂泵增压后，结合钢丝绳的螺旋结构，钢丝绳运动与绳夹内的增压腔形成螺旋升压，进一步提高装置腔内的油脂压强，使高压油脂进入并渗透钢丝绳内部的绳芯，把钢丝绳内部聚集的潮气挤出去，新鲜的润滑剂充满钢丝绳内部。该装置适用于各种粘度的钢丝绳润滑剂；（4）为适应不同直径的钢丝绳，设计出一系列的密封组件，且方便定位安装。通过独特设计的钢丝绳凹槽清洁头，能有效清理附着在钢丝绳表面及凹槽上面的污染物和粉尘等有害污染物。4.技术关键(1)动力的产生（自适应性），及动力的稳定转化和传递；(2)特制油脂泵把钢丝绳润滑剂输送至钢丝绳润滑装置的高压腔；通过对钢丝绳的直径、运动速度、需要润滑剂的流量、工作压力及腔体体积的计算，优化设计传动系统及泵体结构，使润滑剂得到充分利用；(3)设计合理的腔体结构，使它装夹方便，密封承压效果良好；(4)相应的增压腔体的设计，使钢丝绳在运动过程中对油脂产生压力6累积，产生足够的压强；(5)设备在钢丝绳上安装、定位及固定。5.性能特点：(1)穿透力强、无失效。钢丝绳不仅表面需要润滑，芯部的润滑同样重要，高压润滑脂渗透钢丝绳，润滑充分，绝不会产生润滑失效现象；(2)节约高效。压力润滑可以循环利用润滑油，不会造成润滑剂的浪费，而且这种润滑方式可以在钢丝绳工作的同时进行，效率极高；(3)安装方便、重量轻。注油组件设计合理，重量轻，安装简单方便；(4)确保钢丝绳充分润滑，延长钢丝绳的寿命。一根22mm粗细的钢丝绳加上塑料套放在露天中使用，若不进行润滑仅仅8个月就可能彻底锈蚀而无法使用，而使用钢丝绳润滑设备进行润滑则可以延长钢丝绳寿命两倍以上。�7三、设计方案通常钢丝绳分为左交互捻、右交互捻和异形股钢丝绳，公称直径在3—98mm，在工业环境中由卷扬机拖动，运动速度在0.2—2m/s,承载能力很大。图5常见钢丝绳截面本设计说明中为便于列举计算，钢丝绳选右交互捻钢丝绳67+IWS，公称直径0d=22mm，捻距与公称直径比约为10，运动速度取为v=1m/s，符合实际运动工况，以下无特殊情况不再说明。1.规格尺寸设计依据：主要依据不同公称直径的钢丝绳单位长度所需的润滑剂体积进行推算：钢丝绳的截面积82222381.132Smm绳钢丝绳有7股，每股的直径为30d=322mm，钢丝绳每股截面积为22322股S42.222mm，1m钢丝绳理论上需要润滑剂量为：Q=mlSS62.85mm1062.8510122.42713.38110173333股界钢丝绳表面会有一定厚度的油脂，故1m钢丝绳实际需润滑剂量大约为：ml17062.8522QQ实钢丝绳的速度为1m/s，1m钢丝绳实际需润滑剂量为170ml，要使钢丝绳有充足的供油，供油泵的流量必须大于170ml/s（理想状态下）。2.结构设计：2.1动力转化部分平行四边形张合结构动力输出轴传动齿轮组滚轮组图6动力转换机构示意图9张合机构推杆图7动力转换机构简图利用平行四边形机构自适应性将两对滚轮组压在钢丝绳上，通过压辊将钢丝绳自身的直线运动转化为旋转运动输出，以便下一步利用。动力转化部分的滚轮直径1d=25mm，滚轮在钢丝绳上夹紧滚动，将钢丝绳的直线运动转化为圆周运动，故当钢丝绳以1m/s的速度运动时，滚轮转速为1n=1vd=3110/25rs=12.74/rs，约800转每分钟。滚轮组与动力输出轴间的齿轮传动比为1.5,故动力输出轴的转速约为600转每分钟。两根动力输出轴对称分布。102.2增压泵的设计实验证明：欲使润滑脂渗透到钢丝绳内部并置换出内部空气，须使润滑脂增压到3-6MPa。本设计中通过油脂泵增压到2MPa左右，属中低压。结合实际工做的情况及设计需求，我们没有选用的市场上的成品泵。重新设计制作了适宜的油脂泵，我们拟定两种方案;一为活塞式容积泵，另一方案为螺杆泵。容积泵与其他泵相比平均排量稳定，泵的排量取决于工作室容积的变化及其频率，当泵的转速一定时，泵的流量即是恒定的。容积泵中的活塞泵适用于输送流量较小、压力较高的各种介质，特别是流量小于1003mh，排出压力大于5MPa时更加显示出它较高的效率和良好的运行性能。方案一：活塞泵输入口活塞泵体曲柄滑块机构单向输出阀图8活塞泵结构示意图11图9单个单作用活塞泵结构示意图1—吸入阀；2—排出阀；3—液缸体；4—活塞；5—十字头导向套；6—连杆；7—曲柄图10活塞泵润滑系统简图两个活塞泵，使其连杆转角相差180°位移，可以减少流量和压力的脉动。1.流量分析活塞泵的理论平均排量60zASnQ式中z——活塞缸数；A——活塞面积，2m；S——活塞行程，m；12n——活塞每秒钟的往返次数（平均运动频率），次/秒。动力转化部分的滚轮直径1d=25mm，滚轮在钢丝绳上夹紧滚动，将钢丝绳的直线运动转化为圆周运动，故当钢丝绳以1m/s的速度运动时，滚轮转速为1n=1vd=3110/25rs=12.74/rs，活塞泵活塞往返频率，2n=1n=12.74次/秒。活塞泵活塞直径3d=20mm，曲柄连杆机构部分曲柄取为r=25mm,由L=3r算得连杆长度L=75mm，活塞行程为S=2r=50mm单活塞泵理论流量1Q=2nSA=232()2dnS=12.74503.14220()2=25310/mms=200/mls微观分析认为：活塞泵的瞬时理论流量/QAc式中c——活塞运动速度，m/s。活塞面积A在工作过程中式不变的，因此，瞬时理论流量/Q和活塞运动速度c有相同的变化规律。在曲柄连杆机构活塞泵中，当曲柄以不变的角速度旋转时，活塞做变速运动，故流量也是脉动的。/QAc由于流量的不均匀性，会造成排出压力的脉动，故采用两个活塞(sinsin2)2Ar13泵，使其连杆转角相差180°位移，可以减少流量和压力的脉动。双活塞泵理论流量为thQ=21Q=400/mls活塞泵在实际工作中由于受到以下影响，使得泵的实际流量小于理论流量，即存在流量系数。A.单向阀（吸入阀和排除阀）开闭的滞后性；B.阀、活塞、液缸体、活塞杆的不严密引起的泄露；C.润滑脂中溶解的少量气体压缩或膨胀引起充满不足；D.润滑脂的压缩性引起。以经验一般流量系数=0.85—0.98。本设计中考虑工况等情况取=0.9，则泵的实际流量为Q=thQ=360/mls2.压力分析：（1）泵的排出压力22222ddLcppghh式中2p——泵的排出压力（绝压），Pa；dp——排出容器液面的压力，Pa；dh——排出容器液面至泵基准面的距离，m；液面高于基准面时为正，低于基准面时为负；2c——排出管内的平均流速，m/s；2Lh——泵出口至排出容器之间的管路内液体的全部阻力的损失，m。142Lh主要由两项组成，一项是由各段排出管内液体的速度引起的摩擦阻力损失和冲击损失，另一项是有隔断排出管内液体的加速度头损失。故，2p是转角的函数。当管路长而细时，且管路内没有阻力系数较大的局部阻力元件时，加速度头的损失远大于速度头的损失，故2p近似与加速度成正比，而加速度与速度有π/2的相位差；当管路粗而短，且管内具有阻力系数较大的局部阻力时，速度头的损失远大于加速度头的损失，故2p的变化规律近似与速度成正比。（2）泵的吸入压力21112ssLcppghgh式中1p——泵的吸入压力（绝压），Pa；sp——吸入容器液面上的压力（绝压），Pa；sh——吸入容器液面至泵基准面的距离，称为泵的安装高度，m；液面低于基准面时为正，高于基准面为负；1Lh——吸入容器至泵入口之间的管路内液体的全部阻力损失，m；1c——吸入管路内液体的流速（泵入口处的流速），m/s。同理，1p也是转角的函数。其变化特点同2p。本装置将活塞泵集成在绳夹上，进口压力小，可选用细长没拐角的软管，出口管路选用能承压的钢管，因有回油系统回路，故管路有拐角（大阻力元件）。（3）泵的全压力是指排出压力和吸入压力之差（压力的增值），用下15式表示：21ppp（4）泵工作腔内液体的压力22111111()()2cvjcfcccppghhh22222222()()2cvjcfcccppghhh式中1cp，2cp——吸入或排出过程中工作腔内液体的压力，Pa；1vh，2vh——吸入和排出阀的阻力，m；1jch，2jch—