慢速卷扬机的工作原理及钢丝绳的选择设计
当电动机或内燃机启动后,动力通过联轴节传给减速箱,将动力装置的旋转速度下降,变成卷扬机要求的工作速度,从而带动卷筒旋转,收(起升)、放(下降)钢丝绳进行正常作业。
卷扬机早正常运转中,若出现意外情况需要紧急制动时,操作者只要切断动力源,使电磁制动机构失去电能,制动瓦(双抱块)就会将制动轮抱住,卷扬机即停止运转。
(1)卷筒速度: 公式1-1
式中: ——电动机的转速,r/min;
——卷扬机传动系统总传动比;
(蜗杆件的齿数系指蜗杆的头数或线数)
(2)卷扬速度: 公式1-2
式中:v——卷筒上钢丝绳的运行速度,m/s;
D——卷筒直径,m;
——卷筒转速,r/min。
(3)卷扬力: 公式1-3
式中:F——钢丝绳所受拉力,N;
P——电动机功率,kW;
——卷扬机的机械效率,当卷扬机为齿轮传动时, =0.80;为涡轮蜗杆传动时, =0.52。
(4)卷筒的容绳量: 公式1-4
式中:L——卷筒上所绕钢丝绳的总长度,m;
c——卷筒的有效长度内钢丝绳所绕圈数, ;
l——卷筒的有效长度,cm;
b——钢丝绳绕线的节距,cm(一般光面卷筒的 );
d——钢丝绳的直径,cm;
n——钢丝绳在卷筒上缠绕的层数;
——3圈安全圈钢丝绳的长度。
钢丝绳是起重机作业时使用的绳索,其特点时自重轻、挠性好、强度高、韧性好、能承受冲击载荷作用并且在高速运行时无噪声,破断前有断丝征兆。因此,广泛应用于各种起重机上的起重绳、牵引绳以及起重作业中的索绳(吊挂索绳、捆绑索绳)。
1、 挂索绳的类型、特点及应用
根据钢丝捻成股,股再捻成绳的相互方向的不同,可将钢丝绳分为以下三种:
(1) 同向捻绳:钢丝捻成股的方向与股再捻成绳的方向相反,又称为顺绕绳。这种绳的挠性好,但使用中容易发生旋转和松散,故只适用于作牵引绳。
(2) 交互捻绳:钢丝捻成股的方向与股捻成绳的方向相反,又称为交绕绳。这种绳的挠性不如同向捻绳好,但在使用中不易发生旋转和松散,所以,起重机上应用的钢丝绳都是交互捻绳。
(3) 混合捻绳:一半同向捻,一半交互捻所形成的钢丝绳即为混合捻绳,又称为混绕绳。这种钢丝绳的生产工艺复杂、钢丝绳的强度高,一般只用于作重要的缆绳,起重机上极少应用。
2、 钢丝绳的标准及选用
国家标准(GB1102-85)对钢丝绳的代号及含义、强度等级作了相关规定。
(1) 代号及含义:如下方块图所示
其中,前两项表示普通构造绳,如6*19+1、6*37+1等。“+1”表示绳芯,因为都有绳芯,所以代号中也可不标出。
工程抗拉强度:国家标准对钢丝绳的抗拉强度划分出五级,它们是1400MPa,1500MPa,1700MPa,1850MPa,2000MPa。
钢丝绳的韧性号分为三级,即特号(韧性最好)、Ⅰ号(韧性较好)、Ⅱ号(韧性一般),它们在代号中分别用特、Ⅰ、Ⅱ来表示。
钢丝表面处理状况分为光面钢丝(用“光”字表示)和镀锌钢丝(用“镀”字表示)。在使用中又分为用于严重腐蚀环境的钢丝(用“甲”表示)。用于一般腐蚀环境的钢丝(用“乙”表示)和用于较轻腐蚀环境的钢丝(用“丙”表示)。
例如:
(2) 钢丝绳的选用原则:
钢丝绳在使用过程中受力是比较复杂的,不仅要受拉,还要承受弯曲、挤压、摩擦力等。由于受力复杂、工作环境又差,所以,在确定钢丝绳的构造类型和直径大小时,应考虑的原则是:首先保证有足够的强度,能承受要求的最大载荷;还要有足够的耐磨性、抗冲击性和足够的抗弯强度,其中承受最大拉力是主要矛盾。
3、 钢丝绳直径的计算
起重绳直径的计算:因为钢丝绳作业中的主要矛盾是拉力,所以,钢丝绳的直径都是以所受最大拉力为近似计算标准,即:
式中:n——钢丝绳的安全系数(见下表)
——钢丝绳破断拉力,N,需从钢丝绳破断拉力总和中求得:
式中: ——全部钢丝被拉断是的拉力,N;
——钢丝绳折减系数,对于6*19绳, ;6*37绳, ;6*61绳, 。
由上二式可得出 ,此式可用来求出钢丝绳破断拉力总和。如果再已知钢丝绳的构造类型和强度等级,则可从标准中确定出所需要的钢丝绳直径。
表1-1 钢丝绳安全系数
用途 安全系数 用途 安全系数
一般工作环境
吊索(无弯边)
使用频繁
绑扎吊索
手动起重设备
载人升降机 14
根据要求可以得出,应选择6*19-15.5-1550-I-甲-镀-交-GB1102-85型钢丝绳。