第二章 滑轮组、钢丝绳与卷筒

第二章滑轮组、钢丝绳与卷筒重点：滑轮组、钢丝绳与卷筒是起重机的主要零部件，它直接承担起重任务使物品作升降运动。§1滑轮组定义：滑轮组是绳索和一定数量的定滑轮与动滑轮的组合体，多作为起升机构中的一个组成部分，但也可单独作为起重装置使用。一、轮滑组的组成形式1.分类：增速滑轮组：省力滑轮组：滑轮组的倍率是用来表征滑轮组减速（或省力）的大小的。§1滑轮平衡滑轮组倍率通常等于卷筒圆周速度Vj与物品的起升速度V之比，也等于滑轮组中承载绳索分支数ZC与绕入卷筒的绳索分支数Zj之比。jchjVZiVZ单联滑轮组：其特点是绕入卷筒的绳索分支数为一根，即：Zj=1缺点：升降时，有水平移动。2.省力滑轮组：§1滑轮组§1滑轮组双联滑轮组：其特点是绕入卷筒的绳索分支数为二根，即：Zj=2优点：升降时，无水平移动。一般在不能设置导向滑轮的起重机中，广泛采用双联滑轮组。双联滑轮组是由两个倍率相同的单联滑轮组并联而成的，绳索两端都固定在带有左右螺旋槽的卷筒上。为使绳索由一边的单联滑轮组过渡到另一边的单联滑轮组，中间应用了一个平衡滑轮（或平衡杠杆），来调整两边滑轮组的绳索张力和长度。正常情况下，平衡滑轮是不转动的，只有在张力不等时才会有一些转动。因而绕在它上面的绳索几乎相当于固定，故平衡滑轮没必要做的很大。滑轮的阻力系数1.绳索僵性阻力：绳索进入滑轮时由直变弯，离开时由弯变直，克服绳索的僵性阻力，需要附加的作用力。2.轮轴阻力：滑轮在轴上转动时，滑轮轴承的摩擦阻力。两种阻力合成后的总附加阻力以F表示：rFS(1)crrrrSSSSkScrSSFk=1+β—滑轮的阻力系数§1滑轮组滑轮组的一般计算1.绳的最大张力：由于各分支绳张力不相等。为计算和选择钢丝绳，需先求出绳索分支中的最大张力。如图：§1滑轮组12340221321343123123430;;(1)(1)SSSSQGSkSSkSkSSkSkSSkkkSkkkkQG故：10max12()1.......hhhiiikQGSSkkk10(1)()1hhiikkQGk30423()max1kQGSSkkk倍率为ih的滑轮组，最大张力的一般计算公式为：§1滑轮组2.滑轮组的效率：滑轮组的效率，可由绕入卷筒的绳索分支的理想张力（不计绳索在滑轮上的阻力）与实际张力之比来确定。理想张力：滑轮组效率：§1滑轮组0004hQGQGSi0hhiSS§1滑轮组001101111hhhhhihihiihiQGSkikkQGSikkk表明：效率只与滑轮组的倍率有关3.用效率表示的最大张力：§1滑轮组111hhihihkikk10max(1)()1hhiikkQGSk0maxhhQGSi（单联）§1滑轮组0maxhhQGSai通用计算公式:对双联滑轮组，可视为由两个倍率相同的单联滑轮组共同承受载荷重量，故绳索的最大张力为：0max0max22hhhhQGSiQGSi（）（双联）§2钢丝绳钢丝绳是起重机的重要零件之一1、钢丝绳的钢丝要求很高的强度，通常由含碳量0.5-0.8的优质碳素结构钢制成。2、钢丝有光面和镀锌的两种，镀锌钢丝多用于露天和有腐蚀性环境的场所。3、钢丝的韧性根据耐弯次数和扭转次数的多少分为：特号、I号和II号三种。特号用于升降人员和大型浇铸的钢丝绳I号多用于起重机II号用于系物等次要用途。§2钢丝绳主要内容：一、钢丝绳的种类二、钢丝绳的选择和计算三、延长钢丝绳使用寿命的途径四、钢丝绳末端的联接方法§2钢丝绳钢丝绳的种类1.按捻绕次数：A单绕绳B双重绕绳2.按绕制方向：A同向捻钢丝绳B交互捻钢丝绳注意：A上述两种双绕绳，按由股捻成绳的方向，分为左旋和右旋。B近年来，制绳工艺上采用预变形的方法；称为不松散绳。3.按股的形状（从横切面看）：A园股绳B异形股绳4.按股的构造：A点接触绳B线接触绳C面接触绳线接触绳中各层钢丝的螺距相等，外层钢丝位于内层钢丝之间的沟缝里，内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上形成了线接触。为此，需要采用不同直径的钢丝。其具有优点：1）挠性较好2）寿命较长3）承载能力大4）使结构紧凑现使用的绝大部分为此类钢丝绳。5.绳芯：作用：增加挠性、弹性和润滑种类：A有机芯B石棉芯C软钢丝芯§2钢丝绳钢丝绳的选择和计算步骤：1.确定型式按表2-22.确定尺寸选定钢丝绳型式后，应按钢丝绳所受的最大静张力和钢丝绳的抗拉强度来确定钢丝绳直径。maxbSSn§2钢丝绳即：钢丝绳破断拉力换算系数n，安全系数钢丝绳的寿命不仅与钢丝绳张力大小，在很大程度上，还决定于它所绕过的卷筒和滑轮的直径（弯曲应力的大小）。因此，对卷筒和滑轮的最小直径提出如下要求：§2钢丝绳(1)DdeD__卷筒和滑轮的名义直径，即槽底直径d__钢丝绳直径，即其外接圆直径__轮绳直径比，查表D0=D+d__卷筒和滑轮的计算直径（钢丝绳缠绕圈截面中心直径）即：0Ded延长钢丝绳使用寿命的途径1.报废标准：见表2-52.延长寿命的措施：A提高安全系数nB选大的滑轮和卷筒直径C滑轮材料和尺寸D减少弯曲次数E合理的维护保养钢丝绳末端的联接方法5种（见书）§2钢丝绳☆钢丝绳的标记圆形钢丝绳的直径为钢丝绳的公称外接圆直径。其标记示例为：标记由九段数字和字母组成，分别解释为；钢丝绳公称直径、钢丝绳表面状态、钢丝绳结构型式、钢丝绳类型代号、钢丝绳绳芯代号、钢丝公称抗拉强度（MPa）、捻向代号、最小破断拉力（KN）、产品标准编号。186191770190891888NATWFCZSGB§3滑轮和卷筒滑轮1.材料及制造工艺铸铁---轻、中级起重机HT铸钢---重级、特重级起重机ZG铝合金—伸臂式起重机工艺：小型---铸大型—-焊2.滑轮绳槽截面形状及尺寸对槽形要求：a保证绳槽有足够的接触面积b允许钢丝绳有一定偏斜，不使钢丝绳与绳槽边缘摩擦c绳槽截面的具体尺寸可查资料滑轮的名义直径Ｄ是由绳槽底部测量的，大小应根据钢丝绳直径来决定。即：3.滑轮支撑与润滑一般都通过心轴的中心油孔将润滑油注入。§3滑轮和卷筒(1)Dde卷筒1.结构圆柱形卷筒1）光面卷筒多层缠绕，结构简单缺点是内层钢丝绳受到外层钢丝绳的挤压，且相邻钢丝绳工作时会产生摩擦，将降低钢丝绳的使用寿命。2）螺旋槽面卷筒单层卷绕钢丝绳，钢丝绳卷绕在绳槽内，降低单位压力；此外，绳槽的节距大于钢丝绳直径，绳圈间有一定间隙，工作时不会彼此摩擦。分浅槽（标准槽）和深槽两种。3）用于单联滑轮组的卷筒采用单螺旋槽（右旋）；双联则采用双螺旋槽（一边左旋，一边右旋）。§3滑轮和卷筒§3滑轮和卷筒2.卷筒计算1）材料：HT20-40、ZG252）直径：与滑轮类似3）长度Ｌ：决定于绕在卷筒上的绳索工作圈数Ｚ（ｌ）、附加圈数Ｚ0（长度）、附加长度等。§3滑轮和卷筒(1)Dde单联滑轮组：00hHilZDD§3滑轮和卷筒000000055hhHiLZZtZtDHitZtDL=L01010424hHitLZtLDL=2（L）双联滑轮组：§3滑轮和卷筒§3滑轮和卷筒§3滑轮和卷筒4）壁厚δ：初步计算先由经验公式确定，然后验算强度:::0.02(610)12gjtdmmzzjtDmmmm5）强度计算卷筒强度计算根据受力情况决定，卷筒壁主要受钢丝绳缠绕所产生的压缩应力，此外，还承受弯曲和扭转。（1）L≤3D只按压缩应力计算§3滑轮和卷筒maxmaxmaxmax:11.54.25yyysybyySDDifDtDSttogjt:totjt:按拉曼公式，最大压缩应力在筒壁的内表面，为：§3滑轮和卷筒（2）L＞3D应计入由弯曲力矩产生的拉应力（因扭转应力甚小，忽略不计）/max442:0.125wllllylyislblMWhcylDDWDD0.8gjt:tjt:§3滑轮和卷筒（3）D＞1.2米，L＞2D应验算卷筒壁的抗压稳定性max3221.31.5kkppnSpDtpEDn卷筒壁单位面积所受的外压力：受压失稳的临界压力：§3滑轮和卷筒3.钢丝绳在卷同上的固定（参书）§3滑轮和卷筒