【導(dǎo)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(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明，木襯。對筒殼能起到一定的保護(hù)作用，故設(shè)計(jì)時(shí)在筒殼外裝有木襯。但木襯對筒殼的保護(hù)只有在。裝設(shè)木襯時(shí)，應(yīng)使木襯襯條在長度方向上與筒殼均勻嚴(yán)密的接觸，木襯襯條之間的縫。隙應(yīng)盡量予以消除。在使用過程中當(dāng)木襯已經(jīng)磨損時(shí)，應(yīng)及時(shí)予以更換。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，利用CAD進(jìn)行裝配分析和設(shè)計(jì)，最后完成絞車滾筒的整體設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 矩陣和總剛度矩陣 （ 1）單元的應(yīng)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?yàn)?[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(diǎn)總數(shù)。 所以 2n 2n矩陣，也是對稱矩陣。 （ 4）節(jié)點(diǎn)載荷列陣 {R} 首先要求得每個(gè)單元的節(jié)點(diǎn)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(gè)節(jié)點(diǎn)上去。 圖 55 節(jié)點(diǎn)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(diǎn)上的集中載荷 ? ? ? ?Tmmijjie YXYXYXR ? 總的節(jié)點(diǎn)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(yīng)力的校核 1）滾筒滾殼自由段壓縮應(yīng)力的計(jì)算 滾筒滾殼自由段的長度應(yīng)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(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（航空工業(yè)出版社）表 11— 4 nM16 鋼板的許用壓縮應(yīng)力 [σ ]=1800Kg/cm2 。 一層纏繞時(shí)，在繩圈均布載荷作用下筒殼自由段的壓縮應(yīng)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(yīng)力滿足要求，故滿足筒殼壓縮應(yīng)力需求 。 支輪處筒殼應(yīng)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(dāng)認(rèn)為筒殼與支輪的連接為固接結(jié)構(gòu)，而與之相反，應(yīng)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(shí)，亦可視為固接結(jié)構(gòu)。 圖 56 筒殼支輪的連接結(jié)構(gòu) 因?yàn)? 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(yīng)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(yīng)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(dāng)支輪的剛度足夠大時(shí)，可以認(rèn)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(yīng)力為 0 20. 68 66 8. 67 /y Z yC k g c m??? ? ? ? 根據(jù)最大剪應(yīng)力理論，合成應(yīng)力 彎曲?????? )1(31 ????? y ? ?21 0 7 4 .8 1 /kg cm ??? ? —— 波桑比， ?? 故支輪處筒殼強(qiáng)度足夠。 （ 4）支環(huán)處筒殼應(yīng)力的校核 在焊接支環(huán)處，筒殼的壓縮應(yīng)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(yīng)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(yīng)力理論，合成應(yīng)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(qiáng)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?yàn)橥矚挾? 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(jì)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(shè)計(jì) 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(jī)的主軸還裝有減速的末級大齒輪。電動機(jī)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(yīng)能承受工作過程中的外負(fù)荷而不發(fā)生殘余變形和過量的彈性變形，同時(shí)要保證一定的使用壽命。主軸往往是提升機(jī)中重量最大的一個(gè)零件，其尺寸和傳遞的力矩也較大。 主軸裝置是一個(gè)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(gè)部件，而有根據(jù)主軸的應(yīng)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(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求外，還應(yīng)重視工藝和安裝方面的問題。主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)： （ 1）要便于起吊、拆裝和加工。零件在軸上要求定位準(zhǔn)確，工作中不發(fā)生移動。例如，為了便于安裝、找正，提升機(jī)主軸目前一般做成兩支點(diǎn)。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(jìn)行熱處理等?，F(xiàn)代提升機(jī)上已普遍采用滾動軸承代替原來的滑動軸承，這樣