卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計

宋今朝

【摘要】 對龍門吊卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計做了簡要的介紹，并指出了設(shè)計中應(yīng)注意的問題。

【關(guān)鍵詞】 卷筒 繩槽 聯(lián)軸器

一、概述

在龍門吊起升機構(gòu)的設(shè)計中，卷筒的設(shè)計至關(guān)重要.卷筒一般由鑄鐵或鑄鋼制成，大型卷筒也有用鋼板焊成的。卷筒大多用作單層卷繞，卷筒上有螺旋繩槽，繩槽的尺寸是有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。半圓形的繩槽最利于鋼絲繩與卷筒外壁之間的接觸。為了不使繩槽卡住鋼絲繩，故繩槽半徑應(yīng)稍大于鋼絲繩的半徑，R=0.53d。

當(dāng)鋼絲繩從卷筒上方繞出時，尤其是使用抓斗時，為避免由于鋼絲繩松弛而擾亂繩子的排列，宜用深槽，卷筒端部也應(yīng)有檔邊。

在一般情況下盡量用淺槽，以縮減卷筒長度。卷筒與減速器軸可以通過特種聯(lián)軸器相連接，在減速器軸的懸臂部分有半個齒形聯(lián)軸器，另外半個則在卷筒的輪輻上。同時倦筒軸的一端還支承在減速器軸的懸臂內(nèi)，減速器輸出軸的扭矩并不通過軸，而是通過齒形聯(lián)軸器直接傳紿卷筒。這種連接卷筒方法緊湊可靠。

當(dāng)卷筒與開式齒輪傳動的大齒輪連接時，卷筒端面同齒輪輪輻之間用螺釘相連，或者用精制螺栓承受剪切力以傳遞扭矩，或者在螺孔內(nèi)鉸配受剪套筒面采用受拉的粗制螺拴。

卷筒長，其軸也長，從節(jié)約的原則考慮，可取消長軸，而采用與卷筒輪輻相固接的懸臂軸套. 卷筒與減速器的連接是省略卷筒長軸的另一種方案。卷筒的一端通過一圈沿圓周均布的鼓形滾柱支承在減速器輸出軸的懸臂上，滾柱嵌在輪轂和輪輻內(nèi)外圈之間的半圓形凹槽內(nèi)，沿著圓周能夠傳遞切向力，也就是能夠傳遞扭矩，同時這圈滾柱還兼有調(diào)位性的徑向軸承的作用。滾柱的傳遞扭矩由全部滾柱分擔(dān)，而徑向載荷則由分布在180°范圍內(nèi)的滾柱來承擔(dān)。

總之，采用這種結(jié)構(gòu)可以達(dá)到軸的靜定，結(jié)構(gòu)緊湊.安全可靠和安裝性能良好的效果。將鼓形滾柱改成固接于圓盤的柱銷時，就形成鼓形柱銷聯(lián)軸器，它也可以起到鉸接支承和傳遞扭矩的作用。

鋼絲繩在卷簡上的固定通常都采用螺釘壓板或者使鋼絲繩通過卷筒表面孔道穿入內(nèi)部，然后用壓板或楔塊將鋼絲繩固定起來。在鋼絲繩拉力s的作用下，卷筒承受壓縮.扭轉(zhuǎn)和彎曲。

當(dāng)卷簡的長度和直徑的關(guān)系l≤3D時，壓縮起著決定作用，而彎曲和扭轉(zhuǎn)所引起的綜合應(yīng)力不超過壓縮應(yīng)力的10～25%，所以對卷筒壁厚只需計算壓縮應(yīng)力就可以了。鋼絲繩以拉力S繞上卷簡，對簡壁產(chǎn)生徑向壓縮、在一個繩圈節(jié)距t的寬度上，以卷簡對半取分離體，直接可得厚度為δ的簡壁的壓縮應(yīng)力. 實際上所受壓縮沿卷筒長度是變化的，隨著離開鋼絲繩進(jìn)出端的距離增加而逐漸減小。

二、卷筒主要尺寸的確定

2.1卷筒的直徑

由繞在卷筒上的鋼絲繩中心算起的卷筒直徑，稱為卷筒的名義直徑。為保證鋼絲繩具有一定的使用壽命，卷筒的名義直徑不能太小，規(guī)范規(guī)定按下式確定：

D≥ed

式中 e——系數(shù)， d——鋼絲繩直徑。

卷筒的名義直徑D應(yīng)圓整，為下列數(shù)值，300，400，500，650，700，800，900，1000毫米。

繩槽節(jié)距：

標(biāo)準(zhǔn)槽 t1=d+（2～4）（mm）

深槽 t2=d+（6～8）（mm）

繩槽深度：

標(biāo)準(zhǔn)槽 C1=（0.25～0.4）d

深槽 C2=（0.6～0.9）d

繩槽半徑： R=（0.53～0.6）d以上各式中d 為鋼絲繩的直徑。

2.2卷筒的長度

1.單層卷繞卷筒的長度

單層卷筒又分為單聯(lián)卷筒與雙聯(lián)卷筒，單聯(lián)卷筒用語單聯(lián)滑輪組，雙聯(lián)卷筒用語雙聯(lián)滑輪組。

單聯(lián)卷筒的長度 L單=L0+L1+2L2

雙聯(lián)卷筒的長度 L雙=2（L0+L1+L2）+L

式中 L1——固定繩端所需要的長度，一般可取L1≈3t（t為繩槽的節(jié)距）；

L2——卷筒兩端空余部分的長度，根據(jù)結(jié)構(gòu)需要決定；

L3——卷筒上車螺旋槽部分的長度；

L光——對于雙聯(lián)合卷筒中間無繩槽部分的長度。

2.3卷筒的壁厚δ

卷筒的壁厚可按經(jīng)驗公式確定：

對于鑄鐵卷筒 δ=0.02D+（6～10）mm 對于鑄鐵卷筒 δ≈d

式中 D——卷筒的直徑；

d——鋼絲繩直徑。

然后進(jìn)行強度校核，最后確定其壁厚。由于鑄造工藝的要求，壁厚不宜過小，對與鑄鐵卷筒壁厚應(yīng)大與12mm，鑄鋼卷筒壁厚應(yīng)大與15mm。

三、結(jié)論

卷筒在設(shè)計中，要考慮其結(jié)構(gòu)，尺寸，及其與外部的連接等，力使其設(shè)計最優(yōu)化。