卷扬机设计说明书

河南理工大学本科毕业设计（论文）

卷杨机应优先选用线接触钢丝绳。

4.1.2 钢丝绳直径的选择

卷扬机系多层缠绕．钢丝绳受力比较复杂。为简化计算，钢丝绳选择多采用安

全系数法，这是—种静力计算方法。 钢丝绳的安全系数按下式计算： ng?SpFr??n? （4-1）

式中Sp—整条钢丝绳的破断拉力，N；

?n?—卷扬机工作级别规定的最小安全系数；

Fr—钢丝绳的额定拉力，N；

设计时，钢丝绳的额定拉力为已知，将额定拉力乘以规定的最小安全系数?n?，然后从产品目录中选择一种破断拉力不小于Fr · [M〕的钢丝绳直径。

目前在工业化国家，对钢丝绳直径的选择普遍采用选择系数法。国际标准绳的选择也推荐采用此方法。该方如下； 钢丝绳直径不应小于下式计算的最小直径 dmin〓cFmax （4-2） 式中 Fmax—钢丝绳最大静拉力(N)。由起升载荷（额定起重量，钢丝绳悬挂部分的重量，滑轮组及其它吊具的重量）并考虑滑轮组效率相倍率来确定；

c—钢丝绳选择系数，它与机构的工作级别、钢丝绳是否旋转以及吊运物品的性质等因素有关。目前，卷扬机还没有此系数的具体规定。

该设计卷扬机额定载荷5吨，采用双联滑轮起重滑轮组，所以每根承受载荷 Fmax＝

14F总＝ 1.25×10 N （4-3） 4该卷扬机用于冶金行业铸造用，所以工作级别为M7，钢绳系数选择c＝0.123。 dmin〓cFmax＝13.78 mm （4-4） 所以钢丝绳选择d=14 mm。

按钢丝绳所在机构工作级别来选钢丝绳直径时，所选的钢丝绳拉断力应满足下式：

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F0? n Fmax （4-5） 式中 F0——所选用钢丝绳最小拉断力，N； n——安全系数，查手册选n=7

所以 F0?7×1.25×10=87.5 kN （4-6） 又钢丝绳最小拉断力总和等于钢丝绳最小拉断力×1.134（纤维芯）或×1.214（钢芯），所以钢丝绳最小拉断力总和为99.225 kN

（本设计中钢丝绳不接触高温，横向压力较小，选用纤维芯钢丝绳） 钢丝绳型号选择：

钢丝绳6×19（a）类14—NAT—FC—1470—ZS—102—79.5

44.1.3 钢丝绳的使用

钢丝绳在工作时卷绕进出滑轮和卷筒，除产生拉应力外，还有挤压、弯曲、接

触和扭转等应力，应力情况是非常复杂的。实践表明，由于钢丝绳反复弯曲相挤压所造成的金属疲劳是钢丝绳破坏的主要原因。钢丝绳破坏时，外层钢丝由于疲劳和磨损首先开始断裂，随着断丝数的增多，破坏速度逐渐加快，达到一定限度后，仍继续使用，就会造成整根绳的破断。

在正确选择钢丝绳的结构和直径之后，实际使用寿命的长短，在很大程度上取决于钢丝绳在使用中的维护和保养及与相关机件的合理配置。可从以下几方面考虑该问题：

1. 滑轮和卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值大小对钢丝绳的寿命影响较大，几乎成平方关系。因此，选用较大的滑轮和卷简直径对钢丝绳的寿命是有利的。故设计中规定了卷筒直径和钢丝绳直径的最小比值（D/d），与卷扬机的工作级别有关。使用中，应尽量减少钢丝绳的弯折次数并尽量避免反向弯折。

2. 决定滑轮绳槽尺寸时，必须考虑钢丝绳直径较公称直径有6％~8％的过盈量这一事实。过小的绳槽直径会使钢丝绳受到过度挤压而提前断丝，绳槽尺寸过大，又会使钢丝绳在槽内的支承面积减小，增大钢丝绳的接触应力。合理的绳槽尺寸应比钢丝绳的公称直径大10％左右。

3. 滑轮与卷筒的材料太硬，对钢丝绳寿命不利。据有关资料表明：以铸铁代替钢．可提高钢丝绳的寿命约10％。

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4. 为保证钢丝绳在绳筒上平滑缠绕，避免各圈钢丝绳间相互摩擦及多层缠绕锤击和堆绕现象，延长钢丝绳的使用寿命，钢丝绳在卷筒及绳轮上的偏角必须保持在一定的限度之内，一般在0.5?~2?之间。

5. 良好的周期性润滑是提高钢丝绳使用寿命的一项重要因素。它可以防止锈蚀，减少钢丝绳内外磨损。一般常用中、低粘度润滑油和滤青质化合物。目前我国生产的“钢丝绳油’’属于中等粘度油，适用于各种股捻钢丝绳的润滑。其附着力大，不易滑落或与水起作用，且含有防锈剂，是一种良好的润滑剂。

6. 在室外、润湿或腐蚀介质存在的环境里，应选用镀锌钢丝绳。

7. 经常检查钢丝绳是否与别的机件摩擦，重新更换新绳时必须核对新绳与原绳的型式直径是否相同；经常检查钢丝绳表面的磨损及断丝，遇到问题及时解决。 钢丝绳的报废处理，可参考有关标准相资料。

4.2 卷筒的结构设计及尺寸确定

卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和钢丝绳的尺寸来确定。卷筒用来卷绕钢丝绳，把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并把原动机的回转运动变为所需要的直线运动。卷筒通常是中空的圆柱形，特殊要求的卷筒也有做成圆锥或曲线形的。

4.2.1 卷筒的分类

按照钢丝绳在卷筒上的卷绕层数分，卷筒分单层绕和多层绕两种。一般起重机大

多采用单层绕卷筒。只有在绕绳量特别大或特别要求机构紧凑的情况下，为了缩小卷筒的外形尺寸，才采用多层绕的方式。本设计采用单层绕。

4.2.2 卷筒绳槽的确定

卷筒绳槽槽底半径R，槽深c 槽的节矩t 其尺寸关系为：

R=（0.54~0.6）d（d 为钢丝绳直径） （4-7）

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绳槽深度：标准槽： c1=（0.25~0.4）d （4-8） 深槽： c2=（0.6~0.9）d （4-9）

绳槽节距：标准槽： t1＝d＋（2~4） （4-10） 深槽： t2＝d＋（6~8） （4-11）

卷筒槽多数采用标准槽，只有在使用过程中钢丝绳有可能脱槽的情况才使用深槽，本设计选用标准槽，钢丝绳直径选用14 mm，

R=（0.54~0.6）d=7.56~8.4 mm

取R=8 mm （4-12） c=（0.25~0.4）d =3.5~5.6 mm

取c=4 mm （4-13） 所以 t＝d＋（2~4）=16 mm

4.2.3 卷筒的设计

卷筒按照转矩的传递方式来分．有端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式，其共同特点是卷筒轴只承受弯矩，不承受转矩。本设计卷筒采用内齿轮啮合式。如图4-1。

图 4-1 内齿啮合式卷

卷筒的设计主要尺寸有节径D0 、卷筒长度 L 、卷筒壁厚 δ。

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