【正文】 壽命是有利的。故設計中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最小比值（D/d），見46。D/d與卷揚機的工作級別有關。 表46 系數(shù)Ke1工作級別 A1 A2 A3 A4~A6 A7~A8 Ke1 14 16 19 20 22使用中，應盡量減少鋼絲繩的彎折次數(shù)并盡量避免反向彎折。二．決定滑輪繩槽尺寸時，必須考慮新鋼絲繩直徑較公稱直徑有6%~8%的過盈量這一事實。過小的繩槽直徑會使鋼絲繩受到過度擠壓而提前斷絲；繩槽尺寸過大，又會使鋼絲繩在槽內的支承面積減小，增大鋼絲繩的接觸應力。合理的繩槽尺寸應比鋼絲繩的公稱直徑大10%左右。三、滑輪與卷筒的材料太硬，對鋼絲繩壽命不利。據有關資料表明：以鑄鐵代替鋼，可提高鋼絲繩的壽命約10%。四、．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，176。~2176。之間。五、良好的周期性潤滑是提高鋼絲繩壽命的一項重要因素。它可以防止銹蝕，減少鋼絲繩內外磨損。一般常用中、低粘度潤滑油和濾青質化合物。目前我國生產的“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。六、在室外、潮濕或腐蝕介質存在的環(huán)境里，應選用鍍鋅鋼絲繩。七、經常檢查鋼絲繩是否與別的機件摩擦，重新更換新繩時必須核對新繩與原繩的型式、直徑是否相同；經常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲，遇到問題及時解決。 鋼絲繩在卷筒上的固定一、鋼絲繩在卷筒上的固定方式鋼絲繩在卷筒上的固定應保證工作時安全可靠、便于檢查、裝拆及調整，且固定處不應使鋼絲繩過份彎折。繩端常見的固定方式有：壓板固定和楔塊固定兩類。1． 壓板和螺釘繩端固定裝置圖49a中，鋼絲繩繩端從端側板預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，卷筒結構簡單，對鑄造卷筒及鋼板焊接卷筒都適用。設計時應注意斜孔的角度不能太大，一般要小于45176。；斜孔的邊緣處應倒出圓角，以保證鋼絲繩平緩地纏繞在卷筒上，避免損傷鋼絲繩。斜孔的出繩方向，可根據需要決定。圖49b中，鋼絲繩直接在卷筒上用壓板固定，適用單層纏繞。圖49c中，鋼絲繩在卷筒端部的V型孔內，用壓板和螺釘固定。對多層纏繞，螺釘頭不能露出卷筒表面。這種繩端的固定方式，工作可靠，對鋼絲繩的損傷小，安裝、固定方便，出繩方向容易變換。2． 楔形塊固定裝置圖49d中，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。二、鋼絲繩固定端承載能力驗算國家標準規(guī)定，建筑卷揚機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。圖 49 鋼絲繩繩端的固定方式 a) b) c) 壓板式固定 d) 楔塊式固定根據比較，圖49b的固定方式制造簡單，安裝方便，決定采用該種固定方式。選取為壓板1GB/T59751986。其相關尺寸見表47。表 47 壓板（摘自GB/T59751986） 壓板序號尺 寸/mm單件重量/kg適用鋼絲繩公稱直徑dABCDEFGKR壓板螺栓直徑標準槽深槽標準槽深槽基本尺寸極限偏 差標準槽深槽16～8252925891＋0M8國家標準規(guī)定，建筑卷揚機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。當鋼絲繩安全圈數(shù)不少于3圈時，固定端處的拉力按歐拉公式計算： 則在保留2圈時的計算公式為：＝式中 —鋼絲繩繩端處拉力（N）； —最大靜強度計算拉力，為動載系數(shù)，=+*（）=； μ—鋼絲繩與卷筒表面的摩擦系數(shù)，計算時取μ≈； —鋼絲繩安全圈在卷筒上的包角，安去圈數(shù)應不少于3圈，當取2圈時，則＝4。為使固定端聯(lián)接可靠，該處的摩擦力必須大于繩端拉力，即 ﹥又根據參考文獻[1]，螺栓得扣緊力＝＝＝。所以選取的螺栓、。建筑卷揚機卷筒系鋼絲繩多層纏繞，所受應力非常復雜。她作為建筑卷揚機的重要零件，對卷揚機安全、可靠的工作至關重要，應該進行合理的設計。 一、卷筒的結構 卷筒結構形式較多，可按下述分類： 按照制造方式的不同可以分為鑄造卷筒（圖410）和焊接卷筒（圖411）。鑄造卷筒應用廣泛。建筑卷揚機卷筒，成本低，工藝性好。大噸位建筑卷揚機一般采用鑄鋼卷筒，鑄鋼卷筒雖然承載能力較大，但成本高，若工藝允許，可該鋼板焊接結構。圖410鑄造卷筒 圖411焊接卷筒按照卷筒纏繞層數(shù)的不同可分為單層纏繞卷筒和多層纏繞卷筒。建筑卷揚機主要使用多層纏繞卷筒。圖412帶筋板卷筒按照卷筒內部是否帶有筋板，可分為帶筋板卷筒（圖412）和不帶筋板卷筒。無論是卷筒內的環(huán)向筋還是縱向筋，均增加了制造難度同時在壁筒和筋板的連接處還會引起應力集中。目前的設計趨勢，主張取消環(huán)向筋和縱向筋。按照結構的整體性，卷筒可分為整體式卷筒（圖410）和分體裝配式卷筒。卷揚機噸位比較小時，卷筒常采用整體結構。對噸位較大的卷筒，常作成分體裝配式，這樣可簡化工藝，減輕重量。按照轉矩的傳遞方式來分，常采用端側板周邊大齒輪外唸合式（圖411）和筒端或筒內齒輪內唸合式。圖411和圖413卷筒的共同特點是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉矩。圖413 齒輪盤式卷筒二、卷筒常用材料卷筒材料一般用不低于HT20—4的鑄鐵，特殊需要的可用ZG25Ⅱ、ZG35Ⅱ鑄鋼。鑄鋼卷筒由于成本高，并限于鑄造工藝，壁厚并不能減少很多，因而很少采用。重要卷筒可以采用球墨鑄鐵。大型卷筒多用A3,16Mn鋼板卷成筒形焊接而成，焊接卷筒特別適宜用于單件生產，可以降低自重。常用的卷筒材料如下：表48常用的卷筒材料（MPa）料材極限應力鑄 造 卷 筒焊 接 卷 筒HT200QT45010ZG270500ZG310570Q2352016MnFB200450500570FS（）310270310上述卷筒材料具有良好的鑄造工藝性或焊接工藝性，且貨源廣泛，并為我國許多專業(yè)廠家所采用。根據以上的分析和了解，考慮到成本和制造工藝性，選擇材料為灰鑄鐵HT200的鑄造卷筒。卷筒容繩尺寸參數(shù)意義及表示方法應符合國家標準規(guī)定，參見圖414所示。圖414卷筒榮繩尺寸參數(shù)示意圖一、卷筒節(jié)徑D卷筒節(jié)徑D應滿足下式D ≥ 式中 ——卷繩直徑比，是與卷揚機工作級別有關的系數(shù)，可查表（49）得到。d——鋼絲繩直徑（mm）。表49 系數(shù)工作級別1214161920根據前面的選擇，本設計卷揚機的工作級別為，?。?9；。代入上面的公式得：D≥d ＝19＝（mm）根據參考文獻[1]。卷筒節(jié)徑D對筒壁和端側板的設計具有重要意義，也影響鋼絲繩直徑的選擇。D值小，結構緊湊，但單位長度上的力較大，鋼絲繩壽命低。因此，D/d值可認為是對應一定工作級別的最小值，如結構需要完全可以增大該值。二、卷筒容繩寬度Bt一般可按下述關系式確定Bt＜3D式中 D——卷筒直徑（mm）。建筑卷揚機卷筒壁厚的設計計算中，通常卷筒長度都設計成小于直徑的3倍，甚至小于直徑的2倍。因此此時的鋼絲繩拉力產生的扭剪應力和彎曲應力的合成應力較小，故計算卷筒強度時可忽略不計，簡化了設計計算。根據設計要求，鋼絲繩的長度為30M。卷筒卷繞鋼絲繩層次，由于所需容繩量不大，取為單層。卷筒卷繞鋼絲繩圈數(shù)n,按鋼絲繩卷繞長度，再加上卷筒的保留圈數(shù)3圈計算。n=+ n=+== =nd== (mm) 取為300mm3=3300=900mm)B=300(mm)＜3 所以選取的卷筒容繩寬度是合理的。三、卷筒邊緣直徑卷筒邊緣直徑即卷筒端側板直徑。端側板直徑≥＋4d 由于采用單層纏繞，所以＝D,即≥D＋4dD＋4d＝300＋4=(mm) 所以≥（mm）,?。?50（mm）。四、卷筒壁厚 取五、卷筒槽型卷筒槽多數(shù)采用標準槽，在使用過程中鋼絲繩有可能脫槽時，宜用深槽。深槽半徑：r=4mm。繩槽深度： 標準槽 深 槽 此建筑卷揚機選用標準槽，將d=，得=，取=2mm。繩槽節(jié)距： 標準槽 （毫米） 深 槽 （毫米）取mm。卷筒槽尺寸可參考表410選用。表410 卷筒槽尺寸（mm）鋼絲繩直徑R標準槽深槽6～5113六、卷筒長度L= 式中 ih—滑輪組的倍率取2—附加安全系數(shù)，取=2； —卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動滑輪的間距，即=A=200mm,實際長度在繩偏斜角允許范圍內可以適當增減； 卷筒計算直徑，D0= D+d/2=300+將起升高度H=15m,繩槽節(jié)距t=9mm等代入式中，得L= 取L=350mm。..3強度計算一、卷筒壁壓力驗算：式中 ＆—卷筒壁厚，取7mm t—卷筒繩槽節(jié)距，取16mm選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強度，許用壓應力： 故抗拉強度足夠二、卷筒拉應力驗算：由于卷筒長度,尚應校驗由彎矩產生的拉應力，卷筒彎矩圖示于圖415 圖415 卷筒彎矩圖卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時卷筒斷面系數(shù)：式中—卷筒外徑，D=315mm—卷筒內徑，=于是合成應力：式中許用拉應力 所以 卷筒強度驗算通過。故選定卷筒節(jié)徑D=300mm,卷筒邊緣直徑，長度L=350mm,卷筒槽型的槽底半徑r=4mm,繩槽節(jié)距t=16mm,繩槽深度；起升高度H=15m,倍率；靠近減速器一端的卷筒槽向為左的A型卷筒，標記為：卷筒 一、卷筒軸的受力分析與工作應力分析常用的卷筒軸分軸固定和軸轉動，卷揚機卷筒工作時，鋼絲繩在卷筒上的位置是變化的。鋼絲繩拉力經卷筒及支承作用到軸上產生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷筒上位置的變化而不同。強度計算時應按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位置分別計算。由卷揚機工作情況和軸的受力分析可知，下圖（416）a、b圖卷筒主要承受彎矩，可簡化為簡單的心軸。a圖為固定心軸，b圖為轉動心軸。對于轉動心軸，其彎曲應力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸，其應力循環(huán)特征為0≤r≤+1，視具體的載荷性質而定。對固定心軸的疲勞失效而言，最危險的應力情況是脈動循環(huán)變化，為安去起見，卷筒的固定心軸應力，以按脈動循環(huán)處理為宜。c圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉軸。其彎曲應力的應力性質為對稱循環(huán)變應力，而扭轉剪應力的應力性質可視為脈動循環(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。但不排除在偶然超載或意外情況下發(fā)生靜強度破壞。圖416a固定心軸 圖416 b轉動心軸 圖416 c轉軸