3 钢丝绳的选择和卷筒的设计
3钢丝绳的选择和卷筒的设计
建筑卷扬机通过钢丝绳升降、牵引重物。工作时钢丝绳所所应力十分复杂，加之对外界影响因素比较敏感，一旦失败，后果十分严重。因此，应特别重视选择与使用。
3.1 钢丝绳的选择
3.1.1 钢丝绳的种类和构造
钢丝绳是由许多高强度钢上编绕而成，可单捻、也可双捻成行。绳芯采用天然纤维芯（NF）、合成纤维芯（SF）、金属纤维芯（IWR）和金属丝股芯（IWS）。
纤维芯钢丝具有较高的扰性和弹性，缠绕时弯曲应力较小。但不能承受横向压力；金属丝芯钢丝绳强度较高，能承受高温和横向压力，但扰性较差。建筑卷扬机系多层缠绕，更合适选用双捻制金属丝芯钢丝绳。
钢丝绳的种类，根据钢丝绳绕成股和股绕成绳的互相方向可分：（1）顺捻钢丝绳 、（2）交捻钢丝绳。
因为交捻钢丝绳在卷扬机设计中应优先考虑，故在本设计上钢丝绳的选取是双捻制金属丝芯钢丝绳。
3.1.2 钢丝绳直径的选择
钢丝绳的安全系数按下式计算：
spfe
ngs???n? 式（2.1）
式中sp——整条钢丝绳的破短拉力（N）；
fe——钢丝绳的额定拉力；
?n?——卷扬机工作级别规定的最小安全系数； 机械手册查表得卷扬机的工作级别为A6，则选取安全系数[n]=5； sp?f?n sp?300kN
e??钢丝绳不应小于下式计算的最小值：
dmin?cs
dmin?0.103650?23.769
式中S——钢丝绳的最大工作拉力（kN）
c——钢丝绳的选取系数，经查表c=0.1036
机械手册查表得d=24(mm),钢丝绳的抗拉强度为1570Mpa，使用双捻制金属丝芯钢丝绳。
3.2 卷筒的设计
由于建筑卷扬机的卷筒系钢丝绳采用的是多层缠绕，因此它所受的应力十分复
9
商丘工学院本科毕业论文（设计）
杂。卷筒是卷扬机很重要的零件，它对卷扬机操作的安全性和工作的可靠性非常重要，因此应该合理地进行设计。
3.2.1 卷筒的材料
由于考虑到卷筒材料具有良好的铸造性和焊接工艺性，且货源广泛，在本设计中选取材料Q235。
3.2.2 卷筒容绳尺寸计算
卷筒容绳尺寸参数意义及表示方法应符合国家标准规定。 a) 卷筒节径D
卷筒节径D 应满足下式 D?Ked 式（2.2）
式中Ke——筒绳直径比，由建筑卷扬机设计查表得Ke?19
d 则D
——钢丝绳直径（mm）
?19?24?456 取D?459mm
D0?D?d?459?24?435mm
b) 卷筒容绳宽度Bt
卷筒容绳宽度Bt，一般可以由下式确定
Bt?3D0 式（2.3）
式中D0——卷筒直径（mm）
则Bt?3?435 取Bt?800 c) 卷筒边缘直径Dk
卷筒边缘直径即卷筒端侧板直径．端侧板直径用下式计算
Dk?Ds?4d 式（2.4） 式中Ds——最外层钢丝绳直径，由下式确定Ds?D0??2S?1?d
S
——钢丝绳缠绕层数
则Dk?603?96 取DK?700
d)缠绕层数S
缠绕层数S按下式计算
S?DK?D0?2mK 式（2.5）
2d
式中mK——为保证钢丝绳不越出端侧板外圆的的安全高度（mm） 计算得mK?1.5d?24?1.5?36mm
700?435?2?36?4.52 取S?4 则S?2?24e)卷筒容绳量L
卷筒容绳量是指钢丝绳在卷筒上顺序紧密排练时，达到规定的缠绕层数所能容纳的钢丝绳工作长度的最大值。
10
3 钢丝绳的选择和卷筒的设计
卷筒容绳量按下式计算:
i层钢丝绳绳芯直径为
Di?D0??2Si?1?d 式（2.6）
第
式中的Si——第i层，i?1,2,3,?S
则 D1?435??2?1??24?459mm
D2?435??4?1??24?483mm D3?435??6?1??24?507mm D4?435??8?1??24?531mm
第i层钢丝绳长度为:
L1??(80024?1)?435??2?1?24??10?3?46.60mm
Li??(Btd?1)?D0??2Si?1?d??10?3 式（2.7）
L2??(80024?1)?435??4?1?24??10?3?51.47mmL3??(80024?1)?435??6?1?24??10?3?56.35mmL4??(80024?1)?435??8?1?24??10?3?61.22mm
卷筒容绳量为:
L?L1?L2???Li
L?46.0?51.47?56.35?56.35?61.22
L?215mm
3.2.3 卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算 1)多层缠绕系数As的确定
多层缠绕系数As的理论计算
1??1?S??21??1????1? 式（2.8） As?? S1???1???2??1?S??1???2?式中S——钢丝绳的缠绕层数
E'F''??
Et?De?0?18
dE'F''??2''
D0E
——钢丝绳的缠绕节距 t?0.01d?0.24mm
?——卷筒的壁厚(mm)
D0——卷筒的直径(mm) D0?435mm d——钢丝绳的直径(mm) d?24mm
'' E——钢丝绳纵向弹性模量(Mpa) E?100Gpa
其中t 11
商丘工学院本科毕业论文（设计）
——钢丝绳横向弹性模量(Mpa) E''?600Mpa
Gpa E——卷筒材料的弹性模量(Mpa) E?1202''
F——钢丝绳的断面积(mm)
E
''
则As?1.55
Fe 式（2.9）
2)卷筒的厚度设计
卷筒厚度为??Ast??c? 式中
建筑卷扬机设计查得??c??183Mpa
50000 则??1.15 ??14mm
0.24?183003) 卷筒壁的强度计算 式（2.10）
Fe——钢丝绳的额定拉力(N)
Fe???c? t?50000?c?1.15??171.43Mpa
0.24?14?c?As 经强度计算较合适无需调整。
3.3 卷筒轴的设计
由于卷筒轴的可靠性对卷扬机的的安全，可靠性非常重要，因此十分重视卷筒
轴的结构设计和强度，刚性计算。卷筒轴的结构，应力求简单，合理，应力集中应尽可能小。卷筒轴不仅要计算疲劳强度，而且还要计算静强度；次外，对较长的轴还需校核轴的刚度。
在卷筒轴的设计上轴的材料采用45钢，调质处理
0pa由机械设计手册查得?B?650Mpa ?S?36M
0pa0pa ??1?30M ??b?0?65M
已知钢丝绳的额定拉力为Fe?50kN，卷筒的直径D0?435mm，钢丝绳的直径
d?24mm，圆柱齿轮的分度圆直径d6?710mm
1)作用力的计算
?Dd?2Fe?0???22??50??435?24??34.9(kN) 式 齿轮圆周力：Ft?（2.11） d6710 齿轮径向力：Fr?Ft?tg??34.9?tg20。?12.7(kN)
将轴上的所有的作用力分解为垂直平面的力和水平平面的力，如图3-1所示：
2)垂直面支承反力及弯矩 (1)支反力：
12
相关推荐：
loading