【文章內(nèi)容簡介】 稱直徑大10％左右。 3）滑輪與卷筒的材料太硬，對鋼絲繩壽命不利。據(jù)有關(guān)資料表明：以鑄鐵代替鋼．可提高鋼絲繩的壽命約10％。 4）為保證鋼絲繩在繩筒上平滑纏繞，避免各圈鋼絲繩間相互摩擦及多層纏繞錘擊和堆繞現(xiàn)象，延長鋼絲繩的使用壽命，鋼絲繩在卷筒及繩輪上的偏角必須保持在一定的限度之內(nèi)，—2之間。 5）良好的周期性潤滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項(xiàng)重要因素。它可以防止銹蝕，減少鋼絲繩內(nèi)外磨損。一般常用中、低粘度潤滑油和濾青質(zhì)化合物。目前我國生產(chǎn)的“鋼絲繩油’’屬于中等粘度油，適用于各種股捻鋼絲繩的潤滑。其附著力大，不易滑落或與水起作用，且含有防銹劑，是一種良好的潤滑劑。 6）在室外、潤濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。 7）經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機(jī)件摩擦，重新更換新繩時(shí)必須核對新繩與原繩的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲，遇到問題及時(shí)解決。 鋼絲繩的報(bào)廢處理，可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相資料。第四章 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和鋼絲繩的尺寸來確定。卷筒用來卷繞鋼絲繩，把原動機(jī)的驅(qū)動力傳遞給鋼絲繩，并把原動機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)樗枰闹本€運(yùn)動。卷筒通常是中空的圓柱形，特殊要求的卷筒也有做成圓錐或曲線形的。 按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重機(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計(jì)采用單層繞。 按照卷筒的表面分，有光卷筒和帶螺旋槽卷筒兩種。光卷筒用于多層卷繞，其結(jié)構(gòu)比較簡單，鋼絲繩按螺旋形緊密地排列在卷筒表面上，繩圈的節(jié)矩等于鋼絲繩的直徑。由于鋼絲繩和卷筒表面之間接觸應(yīng)力較高，相鄰繩圈在工作時(shí)又有摩擦，鋼絲繩使用壽命就要降低。為了使鋼絲繩在卷筒表面上排列整齊，單層繞卷筒一般都有螺旋槽，有了繩槽后，使鋼絲繩與卷筒的接觸面積增加，因而減小了它們之間的接觸應(yīng)力，也消除了在卷筒卷繞過程中繩圈間可能產(chǎn)生的摩擦，因此提高了鋼絲繩的使用壽命，目前，多層繞卷筒也制成帶繩槽的，更為合理。繩槽在卷筒上的卷繞方向可以制成左旋或右旋。單聯(lián)滑輪組的卷筒只有一條螺旋繩槽；雙聯(lián)滑輪的卷筒，兩側(cè)應(yīng)分別右一條左旋和右旋的繩槽。繩槽的形狀分別為標(biāo)準(zhǔn)繩槽和深槽兩種，如圖（4—1）。圖 4—1 （a） 標(biāo)準(zhǔn)繩槽 （b） 深繩槽查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知，卷筒繩槽槽底半徑R，槽深c 槽的節(jié)矩t 其尺寸關(guān)系為： R=（~）d（ d 為鋼絲繩直徑 ） （4—1）繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽：=（~）d （mm） （4—2）深槽： =（~） d （mm） （4—3）繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽：＝d＋（2～4） （mm） （4—4）深槽： ＝d＋（6～8） （mm） （4—5）卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有在使用過程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用14mm， R=（~）d mm=~ 取R=8mmc=（~）d mm =~ 取c=4mm t＝d＋（2～4）mm=16mm卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分．有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計(jì)卷筒采用內(nèi)齒輪嚙合式。如圖（4—2）。圖 4—2 內(nèi)齒嚙合式卷筒 卷筒的設(shè)計(jì)主要尺寸有節(jié)徑 、卷筒長度 L 、卷筒壁厚 δ。 卷筒節(jié)徑 設(shè)計(jì)卷筒的節(jié)徑即卷筒的卷繞直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知不能小于下式： （4—6）式中 —按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒最小直徑（mm）； h — 與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境級別為，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊h=28； d — 鋼絲繩的直徑（mm）。按式計(jì)算： ＝2814 ＝392（mm）選取=400（mm） 卷筒的長度設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)滑輪組，如圖4—3圖4—3 雙聯(lián)滑輪組卷筒的長度 （4—7）式中 L—卷筒總長度； —繩槽部分長度，其值為： （4—8）其中 H—最大起升高度； a—滑輪組倍率； —卷筒卷繞直徑； t — 繩槽節(jié)矩， n — 附加安全圈數(shù)，使鋼絲繩端受力減小，便于固定，通常取n＝～3圈； —固定鋼絲繩所需要的長度，一般取＝3t； —兩端的邊緣長度（包括凸臺在內(nèi)），根據(jù)卷筒結(jié)構(gòu)而定；—卷筒中間無繩槽部分長度，由鋼絲繩的允許偏斜角α和卷筒軸到動滑輪軸的最小距離決定。對于有螺旋槽的單層繞卷筒，鋼絲繩允許偏斜度通常為1：10，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知，選?。?00 mm。 ＝=380mm。＝3t=48mm所以 ＝2（380+48+20）＋100＝996mm。選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長度為1000mm 卷筒壁厚設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)為了延長鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒，對于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 對于鑄鐵筒壁厚 mm （4—9）根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12 mm， mm ＝400＋（6～10） ＝7+8 ＝15mm所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t＝16mm、槽底半徑＝4mm、卷筒節(jié)距＝400mm、卷筒長度L=1000mm、卷筒壁厚mm 卷筒強(qiáng)度計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二冊可知，卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，特殊需要時(shí)可采用ZG230450、ZG270500鑄鋼或Q235A焊接制造。本設(shè)計(jì)的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇HT200的鑄鐵制造。一般卷筒壁厚相對于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計(jì)，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。當(dāng)3時(shí)彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過壓應(yīng)力10%,所以當(dāng)3時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。本設(shè)計(jì)中L=1000mm D=400 mm，符合3的要求，所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時(shí)，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計(jì)算：=A （4—10）其中 為鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力（） 為鋼絲繩最大拉力（N） 為卷筒壁厚 A 為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取A= 為許用壓力，對于鑄鐵= 為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限所以=A=39查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知195，所以39。所以 經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算，卷筒抗壓強(qiáng)度符合要求。第五章 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 卷筒軸是支持卷揚(yáng)機(jī)正常工作的重要零件，合理設(shè)計(jì)與計(jì)算卷筒軸對卷揚(yáng)機(jī)性能至關(guān)重要。 卷筒軸的受力分析與工作應(yīng)力分析 常用的卷筒軸分軸固定式軸轉(zhuǎn)動式（圖5—1）兩種情況。卷揚(yáng)機(jī)卷筒工作時(shí)，鋼絲繩在卷簡上的位置是變化的。鋼絲繩拉力經(jīng)卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷簡上位置的變化而不同。強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位旨分別計(jì)算。由卷揚(yáng)機(jī)工作情況和軸的受力分析可知，a、b因卷筒軸主要承受彎矩，可簡化為簡單的心軸。a圖為固定心軸，b圖為轉(zhuǎn)動心軸。對于轉(zhuǎn)動心軸，其彎曲應(yīng)力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸，其應(yīng)力循環(huán)特征為，視具體的載荷性質(zhì)而定。對固定心軸的疲勞失效而言，最危險(xiǎn)的應(yīng)力情況是脈動循環(huán)變化，為安全起見，卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動循環(huán)處理為宜。c圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉(zhuǎn)軸。其彎曲應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)為對稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)可視為脈動循環(huán)變化。由此可知，卷筒軸在正常使用條件下，最終將發(fā)生疲勞破壞。但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強(qiáng)度破壞。 圖 5—1 卷筒軸的類型 a: 軸固定式 b、c: 軸轉(zhuǎn)動式 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于卷筒軸的可靠性對卷揚(yáng)機(jī)安全、可靠的工作非常重要，因此應(yīng)十分重視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；此外，對較長的軸還需校核軸的剛度。本設(shè)計(jì)以計(jì)算出的參數(shù)有：繩的額定拉力＝KN，卷筒直徑400mm，鋼絲繩的直徑14mm，外齒軸套齒輪分度圓直徑D＝224mm，查機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊，軸的材質(zhì)選擇45鋼，調(diào)制處理，。 由圖5—1可知，該卷筒軸用軸端擋板固定于卷筒上，是不動的心軸。計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位置分別計(jì)算。根據(jù)受力分析可知，當(dāng)鋼絲繩位于右極限位置時(shí)，心軸受力較大，因此應(yīng)按有極限位置進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算時(shí)，卷筒支承作用到心軸的力，可簡化為作用于軸承寬度中點(diǎn)的集中力。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊，初步得到心軸各段直徑和長度，如圖52所示,本設(shè)計(jì)心軸左邊選用調(diào)心滾子軸承圓柱孔20000型，右邊選用調(diào)心球軸承圓柱孔10000（TNM）型。圖52 心軸的各部分尺寸將軸上所有作用力分解為垂直平面的力和水平平面的力，見圖5—3所示。圖5—3 軸的彎矩圖 作用力計(jì)算 齒輪圓周力： （5—1） ＝ ＝ ＝ （KN） 齒輪徑向力： （5—2） ＝ ＝ （KN） 垂直面支承反力及彎矩 支反力，簡圖8—3b。 （5—3） ＝（KN） （5—4） ＝（KN）彎矩，見圖 8—3c。 （5—5） ＝ ＝（） （5—6） ＝60 ＝ （） 水平面支承反力及彎矩支反力，水平面支承反力見圖5—3d。 （5—7） ＝ ＝（KN） （5—8） ＝ ＝（KN）彎矩計(jì)算，見圖 8—3e （5—9） ＝ ＝321 （KNmm） （5—10） ＝ ＝ （KNmm）合成彎矩，見圖 8—3f （5—11） ＝ ＝ （KNmm）