卷筒的结构设计

宋今朝

【摘要】 对龙门吊卷筒的结构设计做了简要的介绍，并指出了设计中应注意的问题。

【关键词】 卷筒 绳槽 联轴器

一、概述

在龙门吊起升机构的设计中，卷筒的设计至关重要.卷筒一般由铸铁或铸钢制成，大型卷筒也有用钢板焊成的。卷筒大多用作单层卷绕，卷筒上有螺旋绳槽，绳槽的尺寸是有标准规定的。半圆形的绳槽最利于钢丝绳与卷筒外壁之间的接触。为了不使绳槽卡住钢丝绳，故绳槽半径应稍大于钢丝绳的半径，R=0.53d。

当钢丝绳从卷筒上方绕出时，尤其是使用抓斗时，为避免由于钢丝绳松弛而扰乱绳子的排列，宜用深槽，卷筒端部也应有档边。

在一般情况下尽量用浅槽，以缩减卷筒长度。卷筒与减速器轴可以通过特种联轴器相连接，在减速器轴的悬臂部分有半个齿形联轴器，另外半个则在卷筒的轮辐上。同时倦筒轴的一端还支承在减速器轴的悬臂内，减速器输出轴的扭矩并不通过轴，而是通过齿形联轴器直接传绐卷筒。这种连接卷筒方法紧凑可靠。

当卷筒与开式齿轮传动的大齿轮连接时，卷筒端面同齿轮轮辐之间用螺钉相连，或者用精制螺栓承受剪切力以传递扭矩，或者在螺孔内铰配受剪套筒面采用受拉的粗制螺拴。

卷筒长，其轴也长，从节约的原则考虑，可取消长轴，而采用与卷筒轮辐相固接的悬臂轴套. 卷筒与减速器的连接是省略卷筒长轴的另一种方案。卷筒的一端通过一圈沿圆周均布的鼓形滚柱支承在减速器输出轴的悬臂上，滚柱嵌在轮毂和轮辐内外圈之间的半圆形凹槽内，沿着圆周能够传递切向力，也就是能够传递扭矩，同时这圈滚柱还兼有调位性的径向轴承的作用。滚柱的传递扭矩由全部滚柱分担，而径向载荷则由分布在180°范围内的滚柱来承担。

总之，采用这种结构可以达到轴的静定，结构紧凑.安全可靠和安装性能良好的效果。将鼓形滚柱改成固接于圆盘的柱销时，就形成鼓形柱销联轴器，它也可以起到铰接支承和传递扭矩的作用。

钢丝绳在卷简上的固定通常都采用螺钉压板或者使钢丝绳通过卷筒表面孔道穿入内部，然后用压板或楔块将钢丝绳固定起来。在钢丝绳拉力s的作用下，卷筒承受压缩.扭转和弯曲。

当卷简的长度和直径的关系l≤3D时，压缩起着决定作用，而弯曲和扭转所引起的综合应力不超过压缩应力的10～25%，所以对卷筒壁厚只需计算压缩应力就可以了。钢丝绳以拉力S绕上卷简，对简壁产生径向压缩、在一个绳圈节距t的宽度上，以卷简对半取分离体，直接可得厚度为δ的简壁的压缩应力. 实际上所受压缩沿卷筒长度是变化的，随着离开钢丝绳进出端的距离增加而逐渐减小。

二、卷筒主要尺寸的确定

2.1卷筒的直径

由绕在卷筒上的钢丝绳中心算起的卷筒直径，称为卷筒的名义直径。为保证钢丝绳具有一定的使用寿命，卷筒的名义直径不能太小，规范规定按下式确定：

D≥ed

式中 e——系数， d——钢丝绳直径。

卷筒的名义直径D应圆整，为下列数值，300，400，500，650，700，800，900，1000毫米。

绳槽节距：

标准槽 t1=d+（2～4）（mm）

深槽 t2=d+（6～8）（mm）

绳槽深度：

标准槽 C1=（0.25～0.4）d

深槽 C2=（0.6～0.9）d

绳槽半径： R=（0.53～0.6）d以上各式中d 为钢丝绳的直径。

2.2卷筒的长度

1.单层卷绕卷筒的长度

单层卷筒又分为单联卷筒与双联卷筒，单联卷筒用语单联滑轮组，双联卷筒用语双联滑轮组。

单联卷筒的长度 L单=L0+L1+2L2

双联卷筒的长度 L双=2（L0+L1+L2）+L

式中 L1——固定绳端所需要的长度，一般可取L1≈3t（t为绳槽的节距）；

L2——卷筒两端空余部分的长度，根据结构需要决定；

L3——卷筒上车螺旋槽部分的长度；

L光——對于双联合卷筒中间无绳槽部分的长度。

2.3卷筒的壁厚δ

卷筒的壁厚可按经验公式确定：

对于铸铁卷筒 δ=0.02D+（6～10）mm 对于铸铁卷筒 δ≈d

式中 D——卷筒的直径；

d——钢丝绳直径。

然后进行强度校核，最后确定其壁厚。由于铸造工艺的要求，壁厚不宜过小，对与铸铁卷筒壁厚应大与12mm，铸钢卷筒壁厚应大与15mm。

三、结论

卷筒在设计中，要考虑其结构，尺寸，及其与外部的连接等，力使其设计最优化。