浅析卷扬启闭机的钢丝绳与滑轮组、卷筒的选型计算

3 圈压绳圈，3 圈安全圈，2 圈空余圈 最后计算卷筒长度：考虑钢丝绳在卷筒上排列可能不均 匀 ， 应 将 卷 绕 长 度 增 加 10% ， 即 卷 筒 的 卷 绕 长 度 。 L0=1.1Zt=1.1×29×30=957mm。 对于双联卷筒， 卷筒的长度： L 筒=2 （L0+L1+L2） +L 光。 式中： L 筒——卷筒的长度 （mm） ； L1——根据构造需要确定，取 L1=50mm；L2——固定钢丝绳 所需要的长度（mm） ，L2≈3t；L 光——根据钢丝绳允许偏斜 角（﹤3°）确定，L 光=100mm；t——卷筒上绳槽的节距， 对于标准绳槽，t=30mm。 将 数 据 代 入 (3.5) 式 ， 得 ： L 筒 =2 × （ 957+50+90 ） +176=2370mm。 上极限尺寸:420+620+2300.650=2690mm 2 30 50 111 0 满足要求. 上极限角 arctg 2690 下极限角 arctg
பைடு நூலகம்
Q zm 滑
12 4
0.728
3 3 2 29 圈
式中：Q=630 kN——起升力；Z=2 双联卷筒；η滑=0.925 滑 轮组效率;m=4 滑轮组倍率；于是： 630 S max 85.135 2 4 0.925 kN 钢丝绳的强度应满足：F≥ns 式中：F——所选用的钢丝绳的破断拉力，N；n——钢 丝绳的最小安全系数，由于参数中选取钢丝绳的工作级别 为 Q3， 故安全系数取 5.5； S——钢丝绳的最大工作静拉力， N ； 故 S=85.135 × 5.5=468kN 所 以 选 钢 丝 绳 ： 28ZA6 × 36SW+FC-1870-ZS 。钢丝绳的直径对滑轮直径、卷筒直径乃 至整机的结构尺寸都有重要影响。因此综合考虑，初选钢丝 绳直径 d＝28mm。 2 滑轮组的选型[2－3] 滑轮组主要用于缠绕钢丝绳、改变提升倍率的机构，由 若干动滑轮与定滑轮组成。滑轮组又有单式滑轮组与双联滑 轮组之分。固定卷扬式启闭机一般都采用双联滑轮组，相当 于两个单式滑轮组通过一个平衡滑轮组合在一起，卷筒上两 个分支移动方向是相反的，起吊装置垂直升降。在这种滑轮 组中往往有一个平衡滑轮（也有采用平衡杠杆的） ，通过平 衡滑轮的转动，自动调节两个单式滑轮组绳索的长度，保持 滑轮组的平衡，使滑轮组保持水平。 滑轮和卷筒的直径决定了钢丝绳绕过它们时的弯曲变 形程度，对钢丝绳的使用寿命有很大影响，钢丝绳中心计算 的滑轮最小名义直径按下式计算：D0=h2xd 式中： h2 —— 与机构工作级别有关的系数，选取 h2 ＝23.2；d——钢丝绳 的直径，d＝28mm。将数值代入(3.2)式中，得滑轮的直径： D0＝23.2x28＝650mm。 3 卷筒类型的确定 卷筒是起升机构中用来卷绕钢丝绳的部件。对于固定式 启闭机上使用的卷筒，为了获得较大传动比，为了缩小卷筒 尺寸，可采用多层卷绕。对于单层与双层卷绕，采用带螺旋 2015 年 17 期
技术应用
技术应用 浅析卷扬启闭机的钢丝绳与滑轮组、卷筒的选型计算
唐世俊 梅 岭 葛洲坝机械工业有限公司，湖北 宜昌 443002
摘要：随着国民经济的飞速发展， 国家各行各业及百姓生活对电力的需求量都大大增加。 为了解决电力不足、 缓解用电压力， 国家充分利用水资源，大力发展水利电力事业，各种大大小小的水电站星罗密布、遍布全国，其中启闭机取到了不可替代的 作用。而启闭机的安装质量，直接影响到设备运转工况及工程运行管理质量。其中启闭机的钢丝绳与滑轮组的选型对启闭机 的安装质量，有着直接的关系，对钢丝绳与滑轮组的选型进行计算是非常有必要性的. 关键词：启闭机；钢丝绳；滑轮组；选型计算 中图分类号： TV664.1 文献标识码： A 文章编号：1671-5799(2015)17-0074-01 在工农业生产和日常生活中，水电站在水利发电、防洪 排涝、农田灌溉及生产生活供水等方面都发挥着重要作用。 而启闭机是水电站中用来调节闸门开度、起吊拦污栅，实现 调节水流、拦泄洪峰、排沙冲沙等目的的重要的起重机械， 也是完成其他金属结构与机电设备安装和检修的辅助机械。 1 钢丝绳选型计算 固定卷扬式启闭机零部件的设计与计算主要包括：钢丝 绳的选型与计算，滑轮组的设计与计算，卷筒的设计计算与 强度校核，减速器的选择与计算，开式齿轮的设计计算与强 度校核，电动机的发热校核等。以下主要浅析钢丝绳与滑轮 [1] 组的计算 。 钢丝绳的型式，不仅决定于它的断面形状，而且还要决 定于它的绳芯、绕拧方向等等因素。由于考虑到启闭机的重 要性，不但要求钢丝绳绕性要好、制造方便，而且还要结构 紧凑、 使用寿命长、 不能自行松散等。 所以在此选用双绕绳、 圆形截面、线接触型、右旋交绕钢丝绳；在室外、水下及潮 湿或接触腐蚀介质的环境宜用镀锌钢丝绳。 这里设有一算例，先求钢丝绳最大工作拉力，依据单根 钢丝绳的拉力公式： S max 槽的卷筒；对于多层卷绕，则多采用光卷筒。多层卷绕的卷 筒，端部需带侧边，侧边高度在卷筒绕满钢丝绳后还要有 1~1.5 倍钢丝绳直径的余量。 多层卷绕时， 钢丝绳磨损较快， [4] 所以，卷筒的转速不易太高 。 卷筒材料一般采用不低于 HT20.40 的铸铁， 特殊需要时 也可用 ZG25Ⅱ、ZG35Ⅱ铸钢。由于本机的卷筒直径较大，要 求强度和刚度较高，所以卷筒的材料选用 Q235 钢，其屈服 强度σS= 235MPa。首先卷筒转速。由卷筒转速的计算公式： n 卷=av/πD，式中：n 卷——卷筒转速(r/min)a ——滑轮 组倍率，a=4；v ——提升速度，v =1.5m/min； D——卷筒 名 义 直 径 ， D=700mm 。 将 相 关 各 值 代 入 求 得 ， n 卷 =4*1.5/3.14*0.7=2.730r/min 然后计算卷筒直径。在初步估算卷筒的直径时，一般取 卷筒的直径为钢丝绳直径的 25 倍以上，由此计算出卷筒名 义直径为 D=650mm。从有利于传动机构方面来看，卷筒直径 越小越好，因为卷筒直径小可以降低减速机构的速比，可选 用较小的减速器，使机构紧凑。所以，这里选取卷筒直径为 D=700mm。 总圈数 Z