【正文】 83 * Page 83 7/5/2022 83 1 概述卷揚(yáng)機(jī)是一種起重設(shè)備，由于具有結(jié)構(gòu)簡單、搬運(yùn)安裝靈活、維護(hù)保養(yǎng)簡單、操作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用與物料提升、水平和傾斜拽引重物、打樁、集材、冷拉鋼筋、設(shè)備安裝等工作中。卷揚(yáng)機(jī)除在建筑工地、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外，在冶金、礦山、水電、農(nóng)業(yè)、軍事、化工及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中亦廣泛應(yīng)用，如高爐料鐘和物料的提升，礦井的物料提升，水平、傾斜牽引運(yùn)輸，礦車調(diào)度、回柱，船舶上錨鏈的提升等。 1）按鋼絲繩額定拉力分按鋼絲繩在基準(zhǔn)層上所能承受的最大拉力來區(qū)分為15級：5，10，16，20，25，32，50，80，120，160，200，320，500KN。2）按鋼絲繩額定速度分l 慢速卷揚(yáng)機(jī) 繩速l 中速卷揚(yáng)機(jī) 繩速l 快速卷揚(yáng)機(jī) 繩速l 高速卷揚(yáng)機(jī) 繩速3）按卷筒數(shù)目分一臺卷揚(yáng)機(jī)上卷筒數(shù)目的多少，直接影響到卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。卷揚(yáng)機(jī)按卷筒數(shù)目可分為單筒卷揚(yáng)機(jī)、雙筒卷揚(yáng)機(jī)和多筒卷揚(yáng)機(jī)三類。目前生產(chǎn)的大多數(shù)是單筒和雙筒卷揚(yáng)機(jī)，其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大多是輔助用卷筒，筒徑相對要小些。4）按動力源分l 手動卷揚(yáng)機(jī) 用于無動力源的小型卷揚(yáng)機(jī)l 電動卷揚(yáng)機(jī) 大多數(shù)卷揚(yáng)機(jī)多屬于此類l 內(nèi)燃卷揚(yáng)機(jī) 用于無電源的地方l 氣動卷揚(yáng)機(jī) 用于不能使用電源的地方l 液壓卷揚(yáng)機(jī) 與其他設(shè)備配套使用而有液壓源的地方5）按傳動形式分l 開式齒輪傳動 最早的形式。目前用于手動卷揚(yáng)機(jī)l 閉式齒輪傳動 主要為快速單筒卷揚(yáng)機(jī)，應(yīng)用廣泛6）按控制方法分 l 手動卷揚(yáng)機(jī)l 電控卷揚(yáng)機(jī)l 液控卷揚(yáng)機(jī)l 氣控卷揚(yáng)機(jī)l 自動控制卷揚(yáng)機(jī)7）按用途分l 提升重物 要求有一定的速度，以利于提高生產(chǎn)率，冰要求高的安全性，以防墜落。l 設(shè)備安裝 一般設(shè)備的質(zhì)量都較大，則要求卷揚(yáng)機(jī)具有較大的提升能力；為保證安裝精度，其速度就不能太高；為防止墜落，其安全性要求更高。l 拽引物品 因?yàn)榇隧?xiàng)工作一般式在水平和傾斜方向進(jìn)行的，為師物品能前后運(yùn)動，則要求卷揚(yáng)機(jī)的卷筒正反轉(zhuǎn)均能工作l 打樁 要求卷揚(yáng)機(jī)把重物提升到一定高度后，能使重物成自由落體下降，實(shí)現(xiàn)打樁工作，即要求卷揚(yáng)機(jī)具有溜放性能。 我國在很久以前的古代，就知道采用轆轤等來提升重物，以減輕體力勞動的強(qiáng)度和提高工作效率。但由于舊中國的工業(yè)落后，勞動力便宜，所以在物料的提升和搬運(yùn)過程中大都是靠工人的肩挑背扛，而卷揚(yáng)機(jī)只有在一些大型企業(yè)中才被使用，應(yīng)用很少，而且所適用的卷揚(yáng)機(jī)也均為國外生產(chǎn)，國內(nèi)基本沒有生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家。 我國的卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)是解放后才開始的，已有近60年的歷史。50年代為滿足恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的需要和第一個五年計(jì)劃的需要，卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽國泰機(jī)器廠（阜新礦山機(jī)械廠前身）等成批仿制了兩種卷揚(yáng)機(jī)，一種為日本的JIS8001型動力卷揚(yáng)機(jī)，它是一種原動機(jī)為電動機(jī)，傳動形式是開式圓柱齒輪傳動，雙錐體摩擦離合器，操作為手扳腳踩的快速卷揚(yáng)機(jī)；另一種是按蘇聯(lián)圖紙制造的1011型和1012型普通蝸桿傳動、電控慢速卷揚(yáng)機(jī)。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，到了60年代，卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和使用越來越多。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，主要卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家（阜新礦山機(jī)械廠、天津卷揚(yáng)機(jī)廠、山西機(jī)器廠、寶雞起重運(yùn)輸機(jī)廠等）組成了卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織，隸屬于第一機(jī)械工業(yè)部礦山機(jī)械行業(yè)下。為了發(fā)展卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)，行業(yè)組織了相關(guān)廠家的人員對全國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)查。在調(diào)查的基礎(chǔ)上，開始自行設(shè)計(jì)和制造新的卷揚(yáng)機(jī)，、1t、3t電動卷揚(yáng)機(jī)，但由于對當(dāng)時各廠家的生產(chǎn)能力估計(jì)不足，無法推廣。 從70年代起，我國卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多、定性生產(chǎn)的新階段。在各廠自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，1973年，由卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷揚(yáng)機(jī)基型設(shè)計(jì)，并充分考慮到了當(dāng)時中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬頁P(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操縱用手扳剎車帶制動。慢速卷揚(yáng)機(jī)的基型為閉式傳動（圓柱齒輪傳動或蝸桿傳動減速器）、電磁鐵制動結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到今天還在生產(chǎn)。為了適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了JB92674《建筑卷揚(yáng)機(jī)形式與基本參數(shù)》和JB180376《建筑卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)條件》兩個部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，各廠家相繼生產(chǎn)了20t和32t卷揚(yáng)機(jī)。 從70年代末開始，我國實(shí)行了改革開放政策，國民經(jīng)濟(jì)大發(fā)展，作為國民經(jīng)濟(jì)的動力，煤炭產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化和機(jī)械化的要求日益強(qiáng)烈，許多產(chǎn)品逗進(jìn)行了防爆改造，從而進(jìn)入到煤礦井下，其中卷揚(yáng)機(jī)是最成功的一種產(chǎn)品，JD系列的調(diào)度卷揚(yáng)機(jī)和JH系列的回柱卷揚(yáng)機(jī)至今還在大量的生產(chǎn)，是礦山井下，運(yùn)輸調(diào)度不可替代的機(jī)械設(shè)備。但這種設(shè)備的自動化的程度不高，無法實(shí)現(xiàn)無人值守的自動操作，往往由于卷揚(yáng)機(jī)操作工的操作失誤或精神不集中造成安全生產(chǎn)事故。 礦山卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展是伴隨著煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展，九十年代中后期，是我國煤炭生產(chǎn)的一個低潮，礦用卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展十分緩慢，沒有什么新的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品出現(xiàn)。但是，2000年以后，國際油價居高不下，煤炭再一次被人們所重視，煤炭價格一路上漲，卷揚(yáng)機(jī)等一系列的礦山機(jī)電產(chǎn)品需求量劇增，促進(jìn)了卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展，這一時期卷揚(yáng)機(jī)品種增加，自動化水平增加，新結(jié)構(gòu)、新功能不斷出現(xiàn)，但是仍然具有一定的技術(shù)瓶頸，即自動控制設(shè)備的防爆問題?，F(xiàn)在，變頻調(diào)速技術(shù)和PLC控制技術(shù)十分的成熟，但是，也只是在礦井的主井和副井的提升系統(tǒng)中得到了最廣泛的最成熟的應(yīng)用。然而，自動化和數(shù)字化是礦井發(fā)展的必然趨勢，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，礦山設(shè)備的自動化和數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)這一目的的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)也力求用最成熟的PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦井水倉的無人值守，達(dá)到牽引卷揚(yáng)機(jī)能夠根據(jù)水位自動提升和下降泵房的目的，探索一條能夠?qū)崿F(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)自動化控制的路徑。在國外，卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，鉆機(jī)制造商德國Wirth公司、Bentec公司以及美國Varco公司擁有先進(jìn)的卷揚(yáng)機(jī)控制技術(shù)、電動機(jī)四象限傳動技術(shù)以及電子(自動) 司鉆控制技術(shù)。這些卷揚(yáng)機(jī)控制系統(tǒng)能根據(jù)鉆壓、機(jī)械鉆速、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和扭矩等參數(shù)控制鉆井鋼絲繩的連續(xù)遞送以保持穩(wěn)定的鉆井狀態(tài)， 進(jìn)而大大提高鉆井效率。下面簡單介紹一下幾個國家上產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的狀況。一、日本日本東明治30年代開始制造和使用卷揚(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷藝機(jī)械研究所核計(jì)，1970~%。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計(jì)月報(bào)載，僅1977年單純土建卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)12萬臺，產(chǎn)值約100億日元。日本卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會、核藝機(jī)械技術(shù)委員會領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)藤鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多個廠家。北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷揚(yáng)機(jī)品種系列比較齊全，主要有：1）動力卷揚(yáng)機(jī) 粉BF、MF、DF三種形式。~44KW,鋼絲繩拉力從5800~44100N，有18格規(guī)格。BF型式V型帶傳動，MF型單筒開式齒輪傳動，DF型是雙筒開始齒輪傳動。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合器操縱，因而操作簡便，易調(diào)整。鼓形離合器采用單椎體式，摩擦材料采用帶型樹脂。2)電動卷揚(yáng)機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動機(jī)為KW型，~11KW,拉力6000~142100，四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：全封閉式內(nèi)齒輪傳動。電動機(jī)在一端，減速器、制動器和操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置；按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點(diǎn)是卷筒可纏繞8~9層，容繩量大，適于高層建筑使用。3）大型電動卷揚(yáng)機(jī) 主要用于提升大型重物或設(shè)備，可兩檔機(jī)械變速，設(shè)有電磁鐵制動器、手制動器和棘輪制動器，以確保安全。遠(yuǎn)藤鋼機(jī)公司有60多年歷史，它是日本唯一生產(chǎn)特殊電動卷揚(yáng)機(jī)的公司。ENDO型卷揚(yáng)機(jī)采用起重電動機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)可兩檔變速，排繩器裝在上部，是單螺旋軸雙導(dǎo)向桿式結(jié)構(gòu)，機(jī)座全部是焊接結(jié)構(gòu)，所有機(jī)械與電器部分裝在機(jī)座里。二、美國美國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家有近百家，主要有貝波（BEEBE）國家有限公司、哲恩（THERN）有限公司。貝波國際有限公司成立于1919年，有七十多家的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。主要產(chǎn)品有：氣動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)，防爆拖式氣動卷揚(yáng)機(jī)，駁船卷揚(yáng)機(jī)（手動、氣動、電動、液壓），電動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)，電動葫蘆，電動卷揚(yáng)機(jī)，手動卷揚(yáng)機(jī)，液壓卷揚(yáng)機(jī)，水平卷揚(yáng)機(jī)，手動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)，棘輪牽引器，空中吊運(yùn)車。哲恩有限公司是美國較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動卷揚(yáng)機(jī)、電動卷揚(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動系列、直齒齒輪傳動系列、齒輪蝸桿傳動組合系列、直接驅(qū)動系列、鏈傳動系列。其中直接驅(qū)動式電動卷揚(yáng)機(jī)的傳動式全封閉式行星齒輪傳動，傳動系統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。美國除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索藝德公司等。三、法國法國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家很多，其中包騰公司就是生成卷揚(yáng)機(jī)的主要廠家之一。包騰公司主要生產(chǎn)KUSW系列卷揚(yáng)機(jī)、LMD系列卷揚(yáng)機(jī)、PC系列卷揚(yáng)機(jī)和RCS系列卷揚(yáng)機(jī)。LUSW型卷揚(yáng)機(jī)輕巧緊湊，效率高，安全可靠，可遙控操作。這種卷揚(yáng)機(jī)能夠比較理想地與各種建筑機(jī)械配套。LMD型卷揚(yáng)機(jī)可兩檔變速，采用液壓控制。液壓系統(tǒng)可同時控制兩個機(jī)械制動器。LMD型卷揚(yáng)機(jī)綜合了電氣技術(shù)和液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，性能比較好。PC卷揚(yáng)機(jī)可五檔變速器，三個低速檔和兩個高速檔。由兩個獨(dú)立的裝有電磁剎車系統(tǒng)提升電動機(jī)驅(qū)動卷揚(yáng)機(jī)。電動機(jī)帶動直齒減速器，用錐齒輪電動卷筒。其他國家，如俄羅斯、英國、挪威、瑞典、加拿大、德國等也都生產(chǎn)著不同用途的各種型號的卷揚(yáng)機(jī)。 由于基礎(chǔ)工業(yè)大發(fā)展，大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝，促進(jìn)了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。 為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動控制和遙控，廣泛采用先進(jìn)的電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，可編程控制技術(shù)。 為了提高機(jī)械化程度，減輕工人的勞動強(qiáng)度，大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚(yáng)機(jī)。 此種卷揚(yáng)機(jī)借助汽車和拖拉機(jī)動力，結(jié)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個減速器即可。2鋼絲繩的選擇卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩升降、拽引重物。工作時鋼絲繩多層纏繞所受應(yīng)力十分復(fù)雜，加之對外界影響因素比較敏感，一旦失效，后果十分嚴(yán)重。因此應(yīng)特別重視鋼絲繩的合理選擇和實(shí)用。鋼絲繩鋼絲繩直徑（以下簡稱繩徑）的選取，是卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)的第一步。直徑的選擇直接影響卷筒的直徑及相關(guān)尺寸的確定，還關(guān)系到卷揚(yáng)機(jī)能否正常的運(yùn)行。在以往起重類，卷揚(yáng)機(jī)書目及卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范中，繩徑的選擇有兩種方法，這兩種方法是：安全系數(shù)法 （）選擇系數(shù)法 （）式中 ——整條鋼絲繩的破斷拉力（）； ——卷揚(yáng)機(jī)工作級別規(guī)定的最小安全系數(shù)； ——選定鋼絲繩的安全系數(shù)； ——鋼絲繩的額定拉力（）； ——鋼絲繩最小直徑（）； ——鋼絲繩選擇系數(shù)，它由機(jī)構(gòu)的工作級別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)； ——鋼絲繩最大工作拉力（）。由起升載荷（額定起重量，鋼絲繩懸掛部分的重量，滑輪組及其他吊具的重量）并考慮滑輪組效率和倍率還確定。該方法是一種靜力計(jì)算方法，間接選擇繩徑。設(shè)計(jì)時，鋼絲繩的額定拉力為已知，將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù)，然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于的繩徑。該方法是沿用多年的傳統(tǒng)方法，它具有簡化計(jì)算、資料系統(tǒng)、齊全、完整的特點(diǎn)，基本上能滿足現(xiàn)有國產(chǎn)繩徑的選擇，是一種比較成熟的選擇方法。它的不足之處就是選擇過程比較繁瑣，必須經(jīng)過多次的試算才能選出，而且是間接選擇的。 目前在工業(yè)化國家，對繩徑的選擇普遍采用這種方法。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4308（鋼絲繩的選擇）也推薦采用此方法。 這種方法能直接計(jì)算出繩徑，比間接選擇要方便的多，簡單明了而且直觀，一旦查到了選擇系數(shù)就能很容易的把繩徑計(jì)算出來。但目前兩個規(guī)范（GB/T38111983和GB137521992）上提供的選擇系數(shù)都有很大的局限性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足選擇鋼絲繩的需要。因?yàn)樗鼈儧]有把現(xiàn)有的國產(chǎn)鋼絲繩的各種規(guī)格型號，不同繩芯，不同的鋼絲抗拉強(qiáng)度的選擇系數(shù)統(tǒng)統(tǒng)列出來。 經(jīng)過綜合比較并查閱資料，本設(shè)計(jì)采用第一種方法即安全系數(shù)法。 。 由設(shè)計(jì)要求可求得鋼絲繩的額定拉力=60KN，鋼絲繩的破斷拉力=選型結(jié)果： 619+FC 1770 ZZ 521 GB/T162691996主要參數(shù)如下：鋼絲繩直徑：d=鋼絲直徑：鋼絲總斷面積：參考重力： 鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度：1550 N/該型號的鋼絲繩具有如下的特點(diǎn)： 是一種鍍鉻鋼絲繩，提高了鋼絲繩的耐腐蝕性，適用于室外，潮濕的環(huán)境中； 是一種面接觸鋼絲繩，這種鋼絲繩的接觸應(yīng)力小，進(jìn)一步改善了鋼絲繩的性能； 繩芯采用天然纖維芯，具有較高的撓性和彈性，纏繞時彎曲應(yīng)力較小； 采用右同向捻，鋼絲繩的撓性好，磨損小，使用壽命長，因泵房采用剛性導(dǎo)軌，克服了松散性和扭轉(zhuǎn)性。折減系數(shù)鋼絲繩破斷拉力總和折減后=300KN所以強(qiáng)度足夠鋼絲繩在卷筒上固定應(yīng)保證工作時安全可靠，便于檢查、裝拆及調(diào)整，且固定處不應(yīng)使鋼絲繩過分彎折。鋼絲繩常用的固定方式有：楔塊固定和壓板固定兩類。鋼絲繩通過楔塊固定在卷筒上。楔塊的斜度通常取1：4～1：5，以滿足自鎖條件。這種繩端的固定方式比較簡單，但鋼絲繩允許的直徑不能太大。鋼絲繩端從端側(cè)板預(yù)留斜孔中引出至板外，通過壓板和螺釘把繩端固定。為安全起見，壓板數(shù)目至少為兩個。這種繩端的固定方式，卷筒結(jié)構(gòu)簡單，對鑄造卷筒及鋼板焊接卷筒都適用。本設(shè)計(jì)中就采用此種固定方式。斜孔角度為45176。，斜孔的邊緣倒圓角，這樣可保證鋼絲繩平緩的纏繞在卷筒上，避免了鋼絲繩的損傷。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋼絲繩在卷筒上的安全圈數(shù)不得小于3圈。在保留兩圈的情況下。 當(dāng)鋼絲繩安全圈數(shù)不少于3圈時，固定端處的拉力可按歐拉公式計(jì)算 （）式中 ——