第二章_滑轮组、钢丝绳与卷筒

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钢丝绳
主要内容： 一、钢丝绳的种类 二、钢丝绳的选择和计算 三、延长钢丝绳使用寿命的途径 四、钢丝绳末端的联接方法
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钢丝绳
钢丝绳的种类 1.按捻绕次数 ：A 单绕绳 B 双重绕绳 2.按绕制方向： A 同向捻钢丝绳 B 交互捻钢丝绳 注 意：A 上述两种双绕绳，按由股捻成绳的方向，分 为左旋和右旋。 B 近年来，制绳工艺上采用预变形的方法；称 为不松散绳。
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钢丝绳
钢丝绳的选择和计算
步骤：1. 确定型式 按表2-2 2. 确定尺寸 选定钢丝绳型式后，应按钢丝绳所受的最大静张 力和钢丝绳的抗拉强度来确定钢丝绳直径。 即：
S max
Sb
n

钢丝绳破断拉力换算系数 n，安全系数
钢丝绳的寿命不仅与钢丝绳张力大小，在很大程度上，还 决定于它所绕过的卷筒和滑轮的直径（弯曲应力的大小）。 因此，对卷筒和滑轮的最小直径提出如下要求：
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滑轮组
滑轮的阻力系数
1.绳索僵性阻力：绳索进入滑轮时由直变弯，离开时由弯变 直，克服绳索的僵性阻力，需要附加的作用力。 2.轮轴阻力：滑轮在轴上转动时，滑轮 轴承的摩擦阻力。两种阻力合成后的 总附加阻力以F表示：
Sc Sr F
F Sr
Sc S r Sr (1 )Sr kSr
ih
k 1 h ih 1 ih k k 1
Smax
Q G0 ihh
（单联）
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滑轮组
对双联滑轮组，可视为由两个倍率相同的 单联滑轮组共同承受载荷重量，故绳索的 最大张力为：
Smax Smax
（Q G0） 2 ihh Q G0 2ihh （双联）
3
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滑轮和卷筒
3.钢丝绳在卷同上的固定（参书）
钢丝绳末端的联接方法
5种 （见书）
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钢丝绳
☆ 钢丝绳的标记 圆形钢丝绳的直径为钢丝绳的公称外接圆直径。 其标记示例为：
18 NAT 6 19 W FC 1770 ZS 190 GB8918 88
标记由九段数字和字母组成，分别解释为； 钢丝绳公称直径、钢丝绳表面状态、钢丝绳结构型式、 钢丝绳类型代号、钢丝绳绳芯代号、钢丝公称抗拉强度 （ MPa）、捻向代号、最小破断拉力（KN）、产品标准 编号。
滑轮组
Q G0 ih k ih 1 ih 1 ih 1 k k 1 Q G0 ih k k 1 k ih 1
表明：效率只与滑轮组的倍率有关
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滑轮组
ih 1
3.用效率表示的最大张力：
Smax
k
(k 1)(Q G0 ) k ih 1
y max
Smax y t
togjt: y totjt: y
s 1.5 by 4.25
§3
滑轮和卷筒
（2）L＞3D 应计入由弯曲力矩产生的拉应力（因扭转应力甚 小，忽略不计）
Mw l W hcyl :
/ l
ห้องสมุดไป่ตู้
l l y max y
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滑轮和卷筒
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2.卷筒计算
滑轮和卷筒
1）材料：HT20-40、ZG25 2）直径：与滑轮类似
D d (e 1)
3）长度Ｌ： 决定于绕在卷筒上的绳索工作圈数Ｚ（ｌ）、附加 圈数Ｚ0（长度）、附加长度等。 单联滑轮组：
Hih l Z D0 D0
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滑轮和卷筒
Hih L0 Z Z 0 t Z0 t D0 Hih L=L0 5t Z0 5 t D0
k = 1+β —滑轮的阻力系数
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滑轮组
滑轮组的一般计算
1.绳的最大张力： 由于各分支绳张力不相等。为 计算和选择钢丝绳，需先求出 绳索分支中的最大张力。 如图：
S1 S2 S3 S4 Q G0 S2 kS1 ; S3 kS2 k 2 S1 ; S4 kS3 k 3 S1
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滑 轮
滑轮和卷筒
1.材料及制造工艺 铸铁---轻、中级起重机 HT 铸钢---重级、特重级起重机 ZG 铝合金—伸臂式起重机 工艺： 小型---铸 大型—-焊 2.滑轮绳槽截面形状及尺寸 对槽形要求： a 保证绳槽有足够的接触面积 b 允许钢丝绳有一定偏斜，不使钢丝绳与绳槽边缘摩擦 c 绳槽截面的具体尺寸可查资料
D 4 Di4 D
l
W 0.1 gjt: tjt:
0.8 D

2
l l

s b
5 2
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滑轮和卷筒
应验算卷筒壁的抗压稳定性
（3）D＞1.2米，L＞2D
pk p n 2 S max 卷筒壁单位面积所受的外压力： p Dt 受压失稳的临界压力： n 1.3 1.5 pk 2 E D
Q G0 通用计算公式 : Smax a ih h
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钢丝绳
钢丝绳是起重机的重要零件之一 1、钢丝绳的钢丝要求很高的强度，通常由含碳量0.50.8的优质碳素结构钢制成。 2、钢丝有光面和镀锌的两种，镀锌钢丝多用于露天和 有腐蚀性环境的场所。 3、钢丝的韧性根据耐弯次数和扭转次数的多少分为： 特号、I号和II号三种。 特号用于升降人员和大型浇铸的钢丝绳 I号多用于起重机 II号用于系物等次要用途。
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双联滑轮组 ：
滑轮组
其特点是绕入卷筒的绳索分支数为二根，即： Zj = 2 优 点 ： 升降时，无水平移动。 一般在不能设置导向滑轮的起重机 中，广泛 采用双联滑轮组。 双联滑轮组是由两个倍率相同的单联滑轮组并 联而成的，绳索两端都固定在带有左右螺旋槽 的卷筒上。 为使绳索由一边的单联滑轮组过渡到另一边的 单联滑轮组，中间应用了一个平衡滑轮（或平 衡杠杆），来调整两边滑轮组的绳索张力和长 度。正常情况下，平衡滑轮是不转动的，只有 在张力不等时才会有一些转动。因而绕在它上 面的绳索几乎相当于固定，故平衡滑轮没必要 做的很大。
双联滑轮组：
Hih L=2（L0 4t） L1 2 Z0 4 t L1 D0
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滑轮和卷筒
§3
滑轮和卷筒
§3
4）壁厚δ ：
滑轮和卷筒
初步计算先由经验公式确定，然后验算强度:
gjt : d mm zzjt : 0.02 D (6 10) mm 12 mm
第二章 滑轮组、钢丝绳与卷筒
重 点： 滑轮组、钢丝绳与卷筒是起重机的主要零 部件，它直接承担起重任务使物品作升降运动。
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滑轮组
定 义： 滑轮组是绳索和一定数量的定滑轮与动滑轮的组 合体，多作为起升机构中的一个组成部分，但也可 单独作为起重装置使用。 一、轮滑组的组成形式 1.分 类： 增速滑轮组： 省力滑轮组： 滑轮组的倍率是用来表征滑轮 组减速（或省力）的大小的。
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滑轮平衡滑轮组
倍率通常等于卷筒圆周速度Vj与物品的起升 速度V之比，也等于滑轮组中承载绳索分支 数ZC与绕入卷筒的绳索分支数Zj之比。
Zc ih V Zj
Vj
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2.省力滑轮组：
单联滑轮组 ：
其特点是绕入卷 筒的绳索分支数 为一根，即：
滑轮组
Zj = 1
缺 点 ： 升降时，有水 平移动。
5）强度计算
卷筒强度计算根据受力情况决定，卷筒壁主要受 钢丝绳缠绕所产生的压缩应力，此外，还承受弯 曲和扭转。 （1）L≤3D 只按压缩应力计算
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滑轮和卷筒
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滑轮和卷筒
按拉曼公式，最大压缩应力在筒壁的内表面，为：
y max
Smax D D t
D if : 1 D
§2 钢丝绳
即：
D d (e 1)
D__卷筒和滑轮的名义直径，即槽底直径 d__钢丝绳直径，即其外接圆直径
D0 e d
__轮绳直径比，查表
D0=D+d__卷筒和滑轮的计算直径（钢丝绳缠 绕圈截面中心直径）
延长钢丝绳使用寿命的途径
1.报废标准：见表2-5 2.延长寿命的措施： A 提高安全系数 n B 选大的滑轮和卷筒直径 C 滑轮材料和尺寸 D 减少弯曲次数 E 合理的维护保养
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滑轮和卷筒
滑轮的名义直径Ｄ是由绳 槽 底部测量的，大小应根据 钢 丝绳直径来决定。 即：
D d (e 1)
3.滑轮支撑与润滑 一般都通过心轴的中心 油 孔将润滑油注入。
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卷 筒
滑轮和卷筒
1.结构 圆柱形卷筒 1） 光面卷筒 多层缠绕，结构简单 缺点是内层钢丝绳受到外层钢丝绳的挤压，且相邻钢丝绳工 作时会产生摩擦，将降低钢丝绳的使用寿命。 2） 螺旋槽面卷筒 单层卷绕钢丝绳，钢丝绳卷绕在绳槽内，降低单位压力；此 外，绳槽的节距大于钢丝绳直径，绳圈间有一定间隙，工作 时不会彼此摩擦。 分浅槽（标准槽）和深槽两种。 3） 用于单联滑轮组的卷筒采用单螺旋槽（右旋）；双联则采用 双螺旋槽（一边左旋，一边右旋）。
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钢丝绳
3.按股的形状（从横切面看）：A 园股绳 B 异形股绳 4.按股的构造：A 点接触绳 B 线接触绳 C 面接触绳 线接触绳中各层钢丝的螺距相等，外层钢丝位于内层钢丝之间的 沟缝里，内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上形成了线接触。为 此，需要采用不同直径的钢丝。其具有优点： 1） 挠性较好 2） 寿命较长 3） 承载能力大 4） 使结构紧凑 现使用的绝大部分为此类钢丝绳。 5.绳 芯： 作 用：增加挠性、弹性和润滑 种 类：A 有机芯 B 石棉芯 C 软钢丝芯
k
ih 1
(k 1)(Q G0 ) ih k 1
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滑轮组
2.滑轮组的效率： 滑轮组的效率，可由绕入卷筒的绳索分支的理想 张力（不计绳索在滑轮上的阻力）与实际张力之 比来确定。
Q G0 Q G0 理想张力： S0 4 ih
滑轮组效率：
S0 h Sih
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S0 h Sih
S1 (1 k k 2 k 3 ) S4 (1 k k 2 k 3 ) k3 Q G0
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滑轮组
k 3 (Q G0 ) 故： S max S4 1 k k 2 k3
倍率为ih的滑轮组，最大张力的一般计算公式为：
ih 1
Smax
k (Q G0 ) Sih ih 1 2 1 k k ....... k