第四章 钢丝绳及其卷绕装置
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摘要卷扬机又称绞车。
是起重垂直运输机械的重要组成部分,配合井架、桅杆、滑轮组等辅助设备,用来提升物料、安装设备等作业,由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。
垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。
分手动和电动两种。
现在以电动卷扬机为主。
本次设计的5吨电动卷扬机是由电动机、连轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、吊钩等组成。
本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手,然后依次对卷扬机的卷筒、卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、制动器、联轴器以及卷筒机的导向滑轮设计与选取。
其中卷筒、卷筒轴、卷筒毂、减速器的设计最为主要,本设计重点做了介绍,其余部分有得只是略作分析。
本次设计的卷筒机由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点,可以应用于冶金起重、建筑、水利作业等方面,但是此次设计的卷筒机主要运用于用于5吨桥式吊车起升机构。
提升重物是卷扬机的一种主要功能,各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。
关键词:卷扬机,卷筒,卷筒轴,减速器第一章绪论1.2卷扬机的常见类型:常见的卷扬机吨位有:0.3T卷扬机 0.5T卷扬机 1T卷扬机 1.5T卷扬机 2T卷扬机 3T 卷扬机 5T卷扬机 6T卷扬机 8T卷扬机 10T卷扬机 15T卷扬机 20T卷扬机 25T卷扬机 30T 卷扬机。
从是否符合国家标准的角度:卷扬机可分为国标卷扬机、非标卷扬机常见卷扬机型号有1、JK0.5-JK5单卷筒快速卷扬机2、JK0.5-JK12.5单卷筒慢速卷扬机3、JKL1.6-JKL5溜放型快速卷扬机4、JML5、JML6、JML10溜放型打桩用卷扬机5、2JK2-2JML10双卷筒卷扬机6、JT800、JT700型防爆提升卷扬机7、JK0.3-JK15 电控卷扬机9、非标卷扬机其中Jk表示快速卷扬机,jm表示慢速卷扬机,jt表示防爆卷扬机,单卷筒表示一个卷筒容纳钢丝绳,双卷筒表示两个卷筒容纳钢丝绳。
起重机械主要零部件安全技术常见的起重机械对安全影响较大的零部件,主要有吊钩、钢丝绳、滑轮和滑轮组、卷筒、减速装置及制动装置等。
(一)吊钩。
吊钩是起重机械的重要零件。
它可以是锻钢制造的,也可以是钢铆制的,但不能采用铸造吊钩。
吊钩在使用中一旦断裂,就会造成重大设备事故或人身伤亡事故。
吊钩的安全技术检验,由专门机构定期进行,现场作业中,也应经常检验吊钩的安全状况。
凡达到报废标准的吊钩必须及时报废。
(二)钢丝绳。
钢丝绳普遍用于起重机械起升、变幅和牵引机械,还可用作桅杆起重机在张紧绳或缆索起重机的支承绳等。
在吊装作业中,常常被用来捆扎物料和用作索具、缆风绳等。
钢丝绳的规格应根据不同的用途选择,使用中应每天检查一次绳端固定和断丝情况。
当钢丝绳的直径磨损变小。
表面腐蚀、结构破坏达到一定程度时,应降级使用或报废。
(三)滑轮和滑轮组。
滑轮和滑轮组是起重机械上必不可少的卷绕装置。
滑轮轴可以固定在面架或结构析上,成为定滑轮,它可以改变力的方向,也可以随重物上下运动成为动滑轮,起吊省力。
当有两支钢丝的张力需要平衡时,滑轮也可以做为均衡滑轮。
把动滑轮和定滑轮用钢丝绳联系在一起使用,就构成滑轮组,它既可以起吊省力,又可以改变力的方向,而且可以作为减速或增速装置。
当滑轮的轮轴磨损、滑轮槽壁磨损和径向磨损达到一定程度时,应检修或更换。
(四)卷筒。
钢丝绳通过卷筒卷绕,使重物上升或下降到所需要的位置。
卷筒上的钢丝绳受力后,箍紧筒壁产生压力,有将筒壁压瘪的趋势。
要注意检查卷筒中部有无裂纹,出现裂纹即应报废。
(五)制动器。
制动器是起重机械中不可缺少的组成部分,既可以在作业中起到夹持物件吊运的作用,又可以在意外情况下起到安全保险作用。
因此,制动器既是工作装置,又是安全装置。
动力驱动的起重机,其起升、变幅、运行和旋转机构都必须装设制动器。
人力驱动的起重机,其起升机构和变幅机构也必须装设制动器和停止器。
吊运炽热金属和易燃、易爆等危险品,以及发生事故后可能造成重大伤害或损失的起升机构。
钢丝绳在卷筒上的缠绕钢丝绳在卷筒上的缠绕无非单层和多层的区别,单层容易控制,而多层就比较难,尤其是多层后的乱绳问题。
是不是就没有办法呢?答案是肯定有办法。
请耐心看下去。
钢丝绳或许是任何提升设备最重要的元件,必须正确无误地卷绕到绞车卷筒上,才能顺利地进行作业。
带有绳槽的卷筒有助于将钢丝绳整齐地卷绕,避免钢丝绳乱绳。
钢丝绳的卷绕,要尽量平滑,这样才能发挥钢丝绳的性能,延长使用寿命。
钢丝绳卷绕在卷筒上的理想形式是一定要开始于卷筒的一端,每当卷筒旋转一圈时,新卷绕的钢丝绳恰好落在下面一层钢丝绳的绳股之间。
当钢丝绳卷绕到卷筒的另一端(或法兰)时,钢丝绳开始卷绕第二层,然后再整齐地卷绕到它最先开始的法兰处。
当卷筒上有几层钢丝绳时,上层钢丝绳有可能挤压下层钢丝绳。
若上层绳股与下层绳股成一定角度,问题尤其严重。
卷筒上若有为钢丝绳导向的绳槽,将有助于卷绕顺利进行。
绞车卷筒基本有两种绳槽形式,一是螺旋式的,一是折线式的。
螺旋式绳槽就像一条螺旋线,或者像螺栓的螺纹线。
螺旋式绳槽有助于引导钢丝绳整齐地卷绕在卷筒上,避免钢丝绳的损坏。
然而,这种几何形状绳槽的问题是,当钢丝绳到达卷筒的一端时,虽然第一层能够整齐地卷绕在整个卷筒上,但不能引导第二层钢丝绳沿着卷筒整齐地绕回,相反,第二钢丝绳自然地按一定的角度压在下面一层钢丝绳上。
解决这一问题的办法是在端部法兰上增加一个凸台。
即使这样,螺旋式绳槽也不适用于两层以上钢丝绳的卷绕方式。
早在上世纪50年代,Frank LeBus就设计了解决这个老问题的方案。
Frank LeBus是一位向油田提供设备的美国人,1937年他利用一根绳槽导杆解决了提升卷筒卷绕钢丝绳的问题,并获得了专利。
后来他对这个专利进行了改进,称为LeBus双折线卷绕系统。
该系统的几何形状与众不同,除了两处是折线外,绳槽与卷筒的法兰(边缘)平行。
折线绳槽意味着第二层钢丝绳没有与第一层钢丝绳交叉,它大部分卧在下面一层钢丝绳所形成的绳槽中。
第一章:起重机械概论起重机械的用途和特点:起重机械是一种能在一定范围内完成物料升降和转移的机械,起重机属于特种设备,国家对起重机械的生产使用检验检测等环节实行监督。
起重机械的工作过程具有周期循环间歇运动的特点,一个工作循环一般包括上料运送卸料空车复位四个阶段。
起重机的组成:通常可以看作由机械部分金属部分电气控制部分三部分组成。
机械部分主要实现起升运行回转和变幅等动作分别由相应的起升机构运行机构回转机构和变幅机构来实现的。
起重机主要技术参数:一,起重量Q:起重机正常工作允许一次吊起的重物连同吊具质量的总和称为额定起重量简称起重量。
起重量不包括吊钩或吊环的重量,但应包括抓斗电磁铁夹钳盛钢桶之类吊具的重量。
二,起升高度H:起升高度是指地面或轨道顶面至取物装置最高起升位置的铅锤距离,取最低点,三,跨度L和轨距I:桥式类型起重机大车运行轨道中心线之间的水平距离称为跨度L 四,幅度R旋转臂架式起重机处于水平位置时,回转中心线与取物装置中心铅锤线之间的水平距离称为幅度。
五,起重力矩M:起重力矩的臂架类型起重机的主要技术参数之一,它等于额定起重量Q和与其相应的工作幅度R。
即M=QR一般单位用t·m六,机构工作速度:主要有起升速度运行速度变幅速度和回转速度等①额定起升速度:是指起升机构电动机在额定转速条件下或油泵输出额度流量时,取物装置满载的速度。
起升速度与起重机的用途起重量大小和起升高度有关。
②额定运行速度:是指运动机构电动机在额定转速条件下或油泵额度流量时,起重机或小车的速度。
③额定变幅速度:是指变幅机构电动机在额定条件下或油泵额定输出额定流量时,取物装置从最大幅度到最小幅度的平均线速度(单位m/s)也可用最大幅度到最小幅度所需的变幅时间表示(单位S)④额定回转速度:是指回转机构电动机在额定转速条件下或油泵额定输出流量时取物装置满载,并在最小幅度时起重机安全旋转的速度。
起重机的工作级别:包括起重机整机的工作级别和机构的工作级别。
第四章钢丝绳及其卷绕装置4-1 钢丝绳钢丝绳具有强度高、自重轻、挠性好和运行平稳,高速运动无噪音,很少出现突然断折,安全性可靠性较高等优点。
因此是起重机应用最广泛的挠性构件。
钢丝绳是起重机的重要构件之一,在起升机构、变幅机构中作为承载绳(如图4-1a),有时也用于回旋机构、运行机构中,作为牵引绳(如图4-1b)、c))。
此外,钢丝绳还用作桅杆起重机的张紧绳、缆索起重机承载绳。
系扎物品也多采用钢丝绳。
图4-1钢丝绳在起重机中的应用一、钢丝绳的构造和种类钢丝绳是由多根钢丝围绕绳芯按一定规律捻制而成。
捻制钢丝绳的钢丝其抗拉强度为1400~2000N/mm2,钢丝的表面一般为光面,为适应潮湿环境以及具有腐蚀性环境条件下工作,可采用镀锌钢丝。
根据许用弯曲次数,钢丝分为三级:特级,用于安全性要求较高的载客电梯;I级,用于一般起重机;II级,用于系扎、张紧绳等。
绳芯用以充填钢丝绳的中央断面,增加挠性。
绳芯根据其材料不同,主要有以下几种:1)有机芯:用浸透润滑油的麻绳做成,工作时可起润滑作用。
有机芯钢丝绳挠性较好,承受横向压力的能力较差。
2)石棉芯:用石棉绳做成,石棉芯钢丝绳的性能和有机芯钢丝绳相似,但能耐高温。
3)金属芯:用软钢丝做成,可耐高温,能承受较大的横向压力,但润滑性差。
近年来也有用储有润滑油的螺旋金属管做绳芯。
钢丝绳的种类繁多,有多种分类方法。
根据捻绕次数,钢丝绳分为单、双绕及三绕组三种。
(1)单绕绳:由若干层钢丝一次捻制而成。
这种钢丝绳僵性最大,不能承受横向压力,适用于作为不运动的拉索。
(2)双绕绳:先由钢丝制成股,再由股围绕绳芯捻制成绳。
这种绳挠性较好,承载能力大,制造工艺也不复杂,因此在起重机上广泛应用。
(3)三绕绳:以双绕绳作为绳股,围绕绳芯绕制成绳。
它的挠性最好,但制造工艺复杂,成本高,外层钢丝细,易磨损,存起重机上极少采用。
根据钢丝绳的捻制方向可分:同向捻(顺绕)、交互捻(交绕)和混合捻。
钢丝绳在卷筒上的缠绕钢丝绳在卷筒上的缠绕无非单层和多层的区别,单层容易控制,而多层就比较难,尤其是多层后的乱绳问题。
是不是就没有办法呢?答案是肯定有办法。
请耐心看下去。
钢丝绳或许是任何提升设备最重要的元件,必须正确无误地卷绕到绞车卷筒上,才能顺利地进行作业。
带有绳槽的卷筒有助于将钢丝绳整齐地卷绕,避免钢丝绳乱绳。
钢丝绳的卷绕,要尽量平滑,这样才能发挥钢丝绳的性能,延长使用寿命。
钢丝绳卷绕在卷筒上的理想形式是一定要开始于卷筒的一端,每当卷筒旋转一圈时,新卷绕的钢丝绳恰好落在下面一层钢丝绳的绳股之间。
当钢丝绳卷绕到卷筒的另一端(或法兰)时,钢丝绳开始卷绕第二层,然后再整齐地卷绕到它最先开始的法兰处。
当卷筒上有几层钢丝绳时,上层钢丝绳有可能挤压下层钢丝绳。
若上层绳股与下层绳股成一定角度,问题尤其严重。
卷筒上若有为钢丝绳导向的绳槽,将有助于卷绕顺利进行。
绞车卷筒基本有两种绳槽形式,一是螺旋式的,一是折线式的。
螺旋式绳槽就像一条螺旋线,或者像螺栓的螺纹线。
螺旋式绳槽有助于引导钢丝绳整齐地卷绕在卷筒上,避免钢丝绳的损坏。
然而,这种几何形状绳槽的问题是,当钢丝绳到达卷筒的一端时,虽然第一层能够整齐地卷绕在整个卷筒上,但不能引导第二层钢丝绳沿着卷筒整齐地绕回,相反,第二钢丝绳自然地按一定的角度压在下面一层钢丝绳上。
解决这一问题的办法是在端部法兰上增加一个凸台。
即使这样,螺旋式绳槽也不适用于两层以上钢丝绳的卷绕方式。
早在上世纪50年代,Frank LeBus就设计了解决这个老问题的方案。
Frank LeBus是一位向油田提供设备的美国人,1937年他利用一根绳槽导杆解决了提升卷筒卷绕钢丝绳的问题,并获得了专利。
后来他对这个专利进行了改进,称为LeBus双折线卷绕系统。
该系统的几何形状与众不同,除了两处是折线外,绳槽与卷筒的法兰(边缘)平行。
折线绳槽意味着第二层钢丝绳没有与第一层钢丝绳交叉,它大部分卧在下面一层钢丝绳所形成的绳槽中。