【導讀】傳遞動力的元件，是絞車的重要組成部分。筒殼是滾筒最基本和最薄弱的元件，是滾筒的主要承載部分。增加滾筒的穩(wěn)定性。筒殼和支輪的材料為Mn16鋼板。礦井提升機的運轉(zhuǎn)實踐證明，木襯。對筒殼能起到一定的保護作用，故設計時在筒殼外裝有木襯。但木襯對筒殼的保護只有在。裝設木襯時，應使木襯襯條在長度方向上與筒殼均勻嚴密的接觸，木襯襯條之間的縫。隙應盡量予以消除。在使用過程中當木襯已經(jīng)磨損時，應及時予以更換。在結(jié)構(gòu)設計完成后，利用CAD進行裝配分析和設計，最后完成絞車滾筒的整體設計。

　　

【正文】 矩陣和總剛度矩陣 （ 1）單元的應力矩陣 ? ? ? ?? ??????????????????????????????????mmjjiimjimjimjibcbcbccccfffbbbAAAAAAAEBDS000000000000010101)21)(1(2)1(2111111??? ??????????????????????????? ??mmjjiimmmjjjiiimmmjjjiiimmmjjjiiibAcAbAcAbAcAcfbAcfbAcfbAcAfbAcAfbAcAfbAcAfAbcAfAbcAfAbE222222111111111111111)()()()21)(1(2)1(??? （ 374） 式中 )1(2 21,1 21 ???? ????? AA （ 2）剛度短陣 ??eK ? ?????????????????????????????????????????????????mmjjiimmmijjiiimmmjjjiiimmmjjjiiimmmmmjjjjjiiiiioebAcAbAcAbAcAcfbAcfbAcfbAcAfbAcAfbAcAfbAcAfAbcAfAbcAfAbbccfbbccfbbccfbErK222222111111111111111)()()(000000000)21)(1()1(???? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? )21)(1()1(0?????????????????? ErKKKKKKKKKemmemjemiejmejjejieimeijeii （ 375） 式中 )(310 mji rrrr ??? 式（ 375）中： ? ? 1 1 2 1 1 21 2 21 2 1 21 2 2( ) ( )()( ) ( )()e r s s r s s r s r s r s r srsr s s r s r s r sr s r s r s r s r s r r r s r sr s s r s r s r sb b A f f A b f c A c b A c f A c c A bKc A b f b A c c c b A bb b f f A b f f b A c c b A b f c A c bA c b f A b c c c A b b? ? ? ? ? ??????? ? ???? ? ? ? ? ??? ? ? （ 376） 因為 [D]是對稱矩陣，所以 [B]T[D][B]也是對稱矩陣。故剛度矩陣 [K]e是對稱矩陣，而且是6 6方陣。 （ 3）總剛度矩陣 [K] ? ? ? ?eKK ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?)211)(1()1(212222111211??????????????????????????????????????????? oenneneneneeenerKKKKKKKKK (377) 式中 n—— 節(jié)點總數(shù)。 所以 2n 2n矩陣，也是對稱矩陣。 （ 4）節(jié)點載荷列陣 {R} 首先要求得每個單元的節(jié)點載荷列陣 {R}e，如圖 5－ 5所示。對勻質(zhì)、等厚度的三角形單元來講，若考慮自重，只 須把單元重量的 1/3移到每個節(jié)點上去。 圖 55 節(jié)點載荷 面力的移置：等效力 ejR 按靜力等效原則，有 )322(623)(22310iijiijiijejqqqllqllqqdqlqqlR????????? ? ??? 所以同樣可得 ?????????)2(6)2(6jieiijejqqlRqqlR （ 378） 如果再加節(jié)點上的集中載荷 ? ? ? ?Tmmijjie YXYXYXR ? 總的節(jié)點載荷列陣為 ? ? ? ?????????????????????????????????nneYXYXYXRR 2211 （ 23） 求出 ? ???RK, 后，用式 (3— 62)求 ??? ，然后代回到各單元體，求 ? ? ? ?? ?eS ?? ? ，求解完畢。 滾筒筒殼自由段壓縮應力的校核 1）滾筒滾殼自由段壓縮應力的計算 滾筒滾殼自由段的長度應滿足 RhL ?? ＝ 2 1 .8 3 6 0 2 4 0 .0 7? ? ? 故取 L=45cm 式中， R——— 滾筒半徑； h——— 筒殼厚度。 查《機械設計課程設計指導書》（航空工業(yè)出版社）表 11— 4 nM16 鋼板的許用壓縮應力 [σ ]=1800Kg/cm2 。 一層纏繞時，在繩圈均布載荷作用下筒殼自由段的壓縮應力為 ? ?221 3 8 5 4 2 . 7 1 1/ 8 7 5 9 . 7 0 8 / 1 8 0 0 0 /2 . 0 2 . 2y TC t c m N c m? ? ??? ? ? ? ?? 式中 S—— 鋼絲繩的最大靜拉力（ N）； —— 滾筒筒殼的厚度（ cm）， ； t—— 鋼絲繩在滾筒上的纏繞節(jié)距（ cm）， t=； ——— 鋼絲繩拉力降低系數(shù)， C=1。 由于鋼絲繩應力滿足要求，故滿足筒殼壓縮應力需求 。 支輪處筒殼應力的校核 （ 1）首先決定筒殼與支輪的結(jié)構(gòu)類型 如圖所示，當認為筒殼與支輪的連接為固接結(jié)構(gòu)，而與之相反，應將其視為鉸接結(jié)構(gòu)。另外，如果筒殼與支輪連接處沿圓周方向分布較多時，亦可視為固接結(jié)構(gòu)。 圖 56 筒殼支輪的連接結(jié)構(gòu) 因為 1 .2 8 5 1 .2 8 5 0 .1 25 9 2rh? ? ? ?? 式中， r筒殼厚度平均半徑， r=； h滾筒筒殼的厚度（ cm）， h=； 10 .9 0 .9 7 .50 .1 2 L? ??= 因此，筒殼與支輪的連接應該視為鉸接結(jié)構(gòu)。 （ 2） 滾筒支輪輪緣直徑 1 1 3 0 0 2 2 1 3 8 0D d d m m? ? ? ? D1—— 滾筒支輪輪緣直徑； d —— 鋼絲繩的直徑， d=20mm （ 3）在最大彎曲力矩處筒殼的壓縮應力 0 20. 59 58 0. 2 /zyC k g c m??? ? ? ?彎 曲 式中， Cz—— 支輪處鋼絲繩拉力降低系數(shù)，當支輪的剛度足夠大時，可以認為支輪處的筒殼不變形，故 Cz=1。在支輪與筒殼自由段之間的區(qū)段，近似取平均值 12 1 ??? CCZ q筒殼上的單位面積壓力 23 9 3 2 . 9 3 3 6 . 4 2 /5 9 2 . 0Tq k g c mrt? ? ?? r—— 筒殼厚度平均半徑， r=59cm； h—— 滾筒筒殼的厚度， h= cm； 0 23 6 . 4 2 5 9/ 9 8 3 . 3 4 /2 . 0y q r h k g c m? ?? ? ? 在最 大彎曲力矩處筒殼的壓縮應力為 0 20. 68 66 8. 67 /y Z yC k g c m??? ? ? ? 根據(jù)最大剪應力理論，合成應力 彎曲?????? )1(31 ????? y ? ?21 0 7 4 .8 1 /kg cm ??? ? —— 波桑比， ?? 故支輪處筒殼強度足夠。 （ 4）支環(huán)處筒殼應力的校核 在焊接支環(huán)處，筒殼的壓縮應力為： 2( 1 ) 4 8 1 . 8 4 /Zhy Z hq C r K k g c mh? ? ???? ? ? 式中 KZh—— 支環(huán)的剛度系數(shù)，一般取 ~??hZK ，此處 取 KZh=； CZh—— 鋼絲繩拉力降低系數(shù) (1 ) h Z hC C K C??? ? ? ? 式中 C—— 筒殼自由段鋼絲繩拉力降低系數(shù) 在焊接支 環(huán)處的彎曲應力為： 21 . 8 2 8 7 6 . 9 4 /Zh Zhq C r K k g c mh? ? ???彎 曲 根據(jù)最大剪應力理論，合成應力為 ? ?2( 1 ) 1 0 9 5 .7 /y k g c m? ? ? ? ?? ? ? ? ?彎 曲 故支環(huán)處的筒殼強度足夠。 二支環(huán)間筒殼的穩(wěn)定性條件為： 0nqrtCTq k?? 式中 qk——— 筒殼表面的臨界單位壓力（ kg/cm2）； no ——— 筒殼穩(wěn)定性安全系數(shù)， no=2~， 此 處取 no= 其中， .5 1 0 8 0 .1 2 /k khq k g c mrL? ? ?? 式中 Lk —— 筒殼的臨界長度， 則 01 .5 1 0 2 6 6 .5 7k hL c mr q n? ? ??? 因為筒殼寬度 B=150cmLk=,故滿足了穩(wěn)定性條件。 滾筒右支輪部件的結(jié)構(gòu) 右支輪的結(jié)構(gòu)尺寸為：（計算過程省略）如圖 57所示 圖 57 右支輪結(jié)構(gòu)簡圖 第六篇 主軸的設計 主軸是絞車承載的主要部件，提升絞車 的主要工作構(gòu)件如滾筒、軸承、離合器以及聯(lián)軸器等均安裝在主軸上。有些小型提升機的主軸還裝有減速的末級大齒輪。電動機通過主軸驅(qū)動滾筒．主軸也是傳動的主要部件。提升絞車主軸應能承受工作過程中的外負荷而不發(fā)生殘余變形和過量的彈性變形，同時要保證一定的使用壽命。主軸往往是提升機中重量最大的一個零件，其尺寸和傳遞的力矩也較大。 主軸裝置是一個完整的結(jié)構(gòu)，包括軸承、端蓋、離合器、聯(lián)軸器、支輪等多個部件，而有根據(jù)主軸的應用場合不同，具體軸上需用的部件和結(jié)構(gòu)也不盡相同，例如本絞車上用到的部件有滾 筒、支輪、軸承、端蓋、制動輪轂等部件，主軸的結(jié)構(gòu)簡圖如 61圖所示： 圖 61 主軸結(jié)構(gòu)簡圖 結(jié)構(gòu)上除應滿足強度和剛度要求外，還應重視工藝和安裝方面的問題。主軸的結(jié)構(gòu)設計應考慮如下幾點： （ 1）要便于起吊、拆裝和加工。零件在軸上要求定位準確，工作中不發(fā)生移動。例如，為了便于安裝、找正，提升機主軸目前一般做成兩支點。為了便于加工，主軸軸向尺寸不宜過長．以免需要大型工裝及需要大型爐進行熱處理等?，F(xiàn)代提升機上已普遍采用滾動軸承代替原來的滑動軸承，這樣