【正文】 鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計(jì)算 n ? ?nFSepgs ?? 式中 Sp 。 標(biāo)記示例： 設(shè)計(jì)說明書（論文） 35 鋼絲繩直徑的選擇 建筑卷揚(yáng)機(jī)系多層纏繞，鋼絲繩受力比較復(fù)雜。 鋼絲繩的標(biāo)記代號(hào) 國(guó)標(biāo) GB 870788 規(guī)定了鋼絲繩的兩種標(biāo)記方法，即全稱標(biāo)記合簡(jiǎn)化標(biāo)記。這種鋼絲繩彎曲疲勞強(qiáng)度較高，抗磨損能力較高，使用中也減少了鋼絲繩的扭結(jié)趨勢(shì)。針對(duì)這種情況，我國(guó)已生產(chǎn)出幾種不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。設(shè)計(jì)說明書（論文） 34 鋼絲之間的接觸 應(yīng)力比線接觸鋼絲繩要小，從而進(jìn)一步改善了鋼絲繩的性能，但鋼絲繩的撓性較差。它里邊是點(diǎn)接觸，外面是西魯式線接觸。在鋼絲繩股中內(nèi)外層鋼絲間形成的溝槽中充填細(xì)鋼絲，增加了承載能力。這種鋼絲繩為建筑卷揚(yáng)機(jī)廣泛采用。 2）瓦林吞式（又稱粗細(xì)式），代號(hào)為 W。其特點(diǎn)式耐磨性好，但撓性較差。 線接觸鋼絲繩根據(jù)繩股斷面的結(jié)構(gòu)又可分為三種型式： 1）西魯式（又稱外粗式），代號(hào)為 S。如果在破斷拉力相同的情況下選用線接觸鋼絲繩，可以采用較小的滑輪和卷筒直徑，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸減小。這種鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲雖承受比外層鋼絲稍大的應(yīng)力，但它避免了應(yīng)力集中，消除了鋼絲在接觸處的二次彎曲現(xiàn)象，減少了鋼絲間的摩擦阻力，使鋼絲繩在彎曲上有 較大的自由度，從而顯著提高了抗疲勞強(qiáng)度，其壽命通常高于點(diǎn)接觸鋼絲繩。 （ 2） 線接觸鋼絲繩 線接觸鋼絲繩繩股由不同直徑的鋼絲繞制而成，每一層鋼絲的節(jié)距相等。但制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 鋼絲繩的種類，根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為： （ 1） 點(diǎn)接觸鋼絲繩 點(diǎn)接觸鋼絲繩繩股中各層鋼絲直徑均相同，而內(nèi)外各層鋼絲的節(jié)距不同，因而相互交叉形成點(diǎn)接觸。 設(shè)計(jì)說明書（論文） 33 （ 2） 交捻鋼絲繩 交捻鋼絲繩又分為右交互捻（ ZS）和左交互捻（ SZ）。其特點(diǎn)是：鋼絲繩撓性好，磨損小 ，使用壽命長(zhǎng)，但容易松散和扭轉(zhuǎn)。 鋼絲繩的種類，根據(jù)鋼絲繞成股和股繞成繩的相互方向可分為 : （ 1） 順捻鋼絲繩 順捻鋼絲繩又分為右同向捻（ ZZ）和左同向捻（ SS）。金屬絲芯鋼絲繩強(qiáng)度較高，能承受高溫和橫向壓力，但撓性較差。繩芯常采用天然纖維芯（ NF）、合成纖維芯（ SF）、金屬絲繩芯（ IWR）和金屬絲股芯（ IWS）。因此，應(yīng)特別重視鋼絲繩的合理選擇與使用。 所以 ? ? KNaGF n % )50 00500( 0m a x ??? ????? ? 第 6 章 鋼絲繩的選擇 建筑卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩升降、拽引重物。 表 滑輪組的效率 軸承種類 滑輪組倍率 a 2 3 4 5 6 8 10 滑動(dòng) ％ 95％ ％ 90％ 88％ 84％ 80％ 滾動(dòng) 99％ ％ ％ 97％ 96％ ％ ％ 滑輪組繩索最大拉力 滑輪組繩索工作時(shí)所受最大拉力 maxF 由下式計(jì)算： ? ?naGF ?K 0m ax ?? N 式中 Q— 起重質(zhì)量（ kg）； 設(shè)計(jì)說明書（論文） 32 0G — 取物裝置（如吊鉤組等）質(zhì)量（ kg）； a— 滑輪組倍率； K— 滑輪組型式系數(shù)。 滑輪組的倍率等于卷筒的圓周速度 jv 與貨載的起升速度 gv 之比，也等于滑輪組中承載繩索分支數(shù) cz 與繞入卷筒的繩索分支數(shù) jz 之比，即： jcgj zzvva ?? 對(duì)于單聯(lián)滑輪組，倍率 a等于承載分支數(shù) cz ，即： a＝ cz 對(duì)于雙聯(lián)滑輪組，倍率 a等于承載分支數(shù) cz 的一半，即： 2cza? 滑輪組的效率 若假設(shè)滑輪組中每個(gè)滑輪的效率均相同，則滑輪組的效率為： ? ? %10011%10011/ ???????? ????? aQaQ aan 式中 Q— 起重質(zhì)量； a— 滑輪組的倍率； η — 滑輪的效率。速度降低的多少?zèng)Q定于滑輪組的型式和動(dòng)滑輪與定滑輪的數(shù)量。 滑輪組按構(gòu)造形式不同可分為單聯(lián)滑輪組（圖 ）和雙聯(lián)滑輪組（圖 ）。 即： dKD e1min0 ? ＝ 20 8＝ 160mm 滑輪直徑與鋼絲繩直徑應(yīng)匹配，根據(jù)《建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)》表 3104 進(jìn)行選取 0D ＝225mm。 設(shè)計(jì)說明書（論文） 29 圖 滑輪直徑的選用系列與匹配 滑輪的名義直徑為滑輪槽底直徑 D，該值的大小與鋼絲繩的疲勞強(qiáng)度有關(guān)，所以不能選得太小。故槽底半徑應(yīng)稍大于鋼絲繩直徑?；喞K槽尺寸應(yīng)能保證鋼絲繩順利繞過并使接觸面積盡可能大。鑄鋼滑輪常用于重級(jí)和特重級(jí)工作類型的起重機(jī)械 ZG230450 ZG270500 ZG35Mn 焊接滑輪 Q235A 大型滑輪，滑輪直徑 D＞ 800mm 根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，選取實(shí)體滑輪，材料為 Q235。 滑輪材料見下表 。 設(shè)計(jì)說明書（論文） 28 圖 圖 滑輪常裝在固定的心軸上。鋼絲繩繞過若干動(dòng)滑輪和定滑輪組成滑輪組，滑輪組可以起到省力和增速的作用（建筑卷揚(yáng)機(jī)使用滑輪組主要起省力作用），它是 起重機(jī)械的重要組成部分。 吊鉤的材料 吊鉤的材料根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二卷表 （ GB/— 1988），鉤號(hào) 5，柄部直徑 1d ＝ 53mm，材料為 20Mn。 吊鉤型號(hào)的選擇 吊鉤是根據(jù)吊鉤的起重量來選取的。鉤號(hào) ～ 5 柄端為普通螺紋；鉤號(hào) 6～ 250 柄端為梯形圓螺紋。 起重吊鉤的結(jié)構(gòu)形式 鉤號(hào) ～ 40 的吊鉤采用 模鍛，鉤號(hào) 10～ 250 的吊鉤采用自由鍛造。依據(jù)吊鉤材料屈服強(qiáng)度極限不同，將其機(jī)械性能分為五個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。 直柄吊鉤的分類，強(qiáng)度等級(jí)及承載能力 直柄單鉤的結(jié)構(gòu)形式按照鍛造方法的不同及有無凸耳分四種： LM 型、 LMD 型、 LY型及 LYD 型。 通用吊鉤已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。 設(shè)計(jì)說明書（論文） 26 第 5 章 吊鉤、滑輪組設(shè)計(jì) 吊鉤是起重機(jī)械中最常用的取物零件，工作中經(jīng)常受貨載沖擊，當(dāng)起重量較小時(shí)可采用單鉤，起重量較大時(shí)可采用雙鉤。 m 可見聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度足夠。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 取鑄造輪轂鍵槽的許用擠壓應(yīng)力 ? ?p? ＝ 80MPa。參考轂長(zhǎng)選鍵長(zhǎng) l＝ 80mm。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，卷筒要求有一定的定心性，因此選用平鍵，由于是靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。 （ a） （ b） （ c） 軸直徑的計(jì)算 軸的材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由 《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表表 516，材料安全系數(shù) A為（ 126～ 103） 由于軸端有鍵槽，軸徑再增加 5％ ? ?? ?3103~126%51 npd ?? ? ?? ?3~126%51 ?? ~? mm 由結(jié)構(gòu)將軸端直徑定為 d＝ 60mm。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。 C 圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉(zhuǎn)軸。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，其彎曲應(yīng)力一般為對(duì)稱循環(huán)變化；對(duì)固定心軸，其應(yīng)力循環(huán)特征為 0≤ r≤ +1，視具體的載荷性質(zhì)而定。由卷揚(yáng)機(jī)工作情況和軸的受力分析 可知， a、 b圖卷筒主要承受彎矩，可簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的心軸。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筒上位置的變化而不同。根據(jù)表 取 ??? ＝ 61； 設(shè)計(jì)說明書（論文） 23 h— 端側(cè)板厚度。 端側(cè)板強(qiáng)度計(jì)算 端側(cè)板的強(qiáng)度計(jì)算 ? ＝ sB ? ?2/hFe ≤ ??? 式中 sB — 綜合影響 系數(shù)。根據(jù)表 取 ??c? ＝ 120MPa。初選 30mm； P— 鋼絲繩軸向卷繞節(jié)距。 單層卷繞卷筒壓應(yīng)力 1?? 按下式： 1?? ＝ ? ?cPFA ?? ?max1 1A — 多層纏繞系數(shù)，根據(jù)表 取 ； maxF — 鋼絲繩最大拉力。當(dāng) B≤ 3D 時(shí)，彎曲和扭剪應(yīng)力合成力不超過 10％壓縮應(yīng)力。忽略卷筒自重力，卷筒在鋼絲繩最大拉力作用下，卷筒產(chǎn)生壓縮、彎曲和扭剪應(yīng)力。 卷筒槽形 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二卷表 （摘自 JB/）選取 1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)槽形，標(biāo)記為：槽形 91 JB/ 卷筒強(qiáng)度計(jì)算主要包括兩個(gè)方面：一是筒壁的強(qiáng)度計(jì)算：二是端側(cè)板的強(qiáng)度計(jì)算。 卷筒邊緣直徑 kD 卷筒邊緣直徑即卷筒端側(cè)板直徑。 卷筒卷繞鋼絲繩圈數(shù) n,按鋼絲繩卷繞長(zhǎng)度 l ，再加上卷筒的保留圈數(shù) 3圈計(jì)算。 卷筒容繩寬度 tB 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼絲繩的長(zhǎng)度為 30M。 表 系數(shù) eK 工作級(jí)別 1A 2A 3A 4A ～ 6A 7A ～ 8A eK 12 14 16 19 20 卷筒節(jié)徑 D 卷筒節(jié)徑 D應(yīng)滿足下式 D≥ eK d 式中 eK — 筒繩直徑比，是與卷揚(yáng)機(jī)工作級(jí)別有關(guān)的系數(shù)，見下表 d — 鋼絲繩直徑（ mm） 根據(jù)前面的選擇，本設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)的工 作級(jí)別為 6A ，取 eK ＝ 19；鋼絲繩的直徑為 8mm。 根據(jù)以上的分析和了解，考慮到成本和制造工藝性，選擇材料為 HT200 的鑄造卷筒。 按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分，常采用端側(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。卷揚(yáng)機(jī)噸位比較小時(shí)，卷筒常采用整體結(jié)構(gòu)。目前的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，主張取消縱向筋和環(huán)向筋。 按照卷筒內(nèi)部是否 帶有筋板，可分為帶筋板卷筒和不帶筋板卷筒。 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(yáng)機(jī)卷設(shè)計(jì)說明書（論文） 20 筒大多為鑄鐵卷筒，成本低，工藝性好。 第 4 章 滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 卷筒結(jié)構(gòu)及常用材料的選擇 卷筒結(jié)構(gòu) 卷筒結(jié)構(gòu)形式較多，可按下述方法分類： 按照制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。；對(duì)于排繩器排繩， ? ≤ 2176。 表 建筑卷揚(yáng)機(jī)分類 類別 工作級(jí)別 說明 舉例 Ⅰ A1 ～ A4 不經(jīng)常使用，輕或中等載荷狀態(tài)的快速和慢速建筑卷揚(yáng)機(jī) 工程安裝 Ⅱ A3 ～ A5 經(jīng) 常中等使用，中等載荷狀態(tài)的快速建筑卷揚(yáng)機(jī) 垂直或傾斜吊運(yùn)，水平拽引，牽引 Ⅲ A4 ～ A6 有時(shí)經(jīng)常頻繁使用，中等載荷狀態(tài)的快速建筑卷揚(yáng)機(jī) 與井字架、人字架和桅桿等配合使用垂直吊運(yùn) Ⅳ A6 ～ A8 經(jīng)常頻繁使用，重級(jí)載荷狀態(tài)的快速和慢速建筑卷揚(yáng)機(jī) 斜坡拽引、牽引、冷拉鋼筋、沖抓、拉樁 額定