工程机械(7章)

CompanyLogo第七章起重机零部件钢丝绳1制动器3卷扬机4滑轮、滑轮组和卷筒2CompanyLogo第七章学习目标及基本要求学习目标及基本要求：（1）掌握起重机零部件的基本组成和作用；（2）掌握钢丝绳的破坏原因和选用原则；（3）掌握单联滑轮组的效率及钢丝绳拉力计算；（4）掌握卷扬机的选用和卷筒容绳量的计算方法；重难点：（1）卷筒容绳量的计算方法。（2）单联滑轮组的效率及钢丝绳拉力计算。熟悉了解:（1）钢丝绳的种类、钢丝绳捻绕方式及绳端固接方法；（2）滑轮组倍率，各类制动器、卷扬机的工作原理。CompanyLogo起重机图片（二）轮胎起重机（专用底盘）汽车起重机（专用汽车底盘）CompanyLogo起重机图片（三）履带式起重机CompanyLogo起重机图片（一）门式起重机塔式起重机龙门吊桅杆式起重机CompanyLogo起重机的专用零部件组成钢丝绳：传递运动和力。滑轮：穿绕钢丝绳，改变钢丝绳的走向。滑轮组：钢丝绳依次绕过若干定滑轮和动滑轮的装置。卷筒：贮绳,传递动力,将绳的回转运动转变为直线运动。制动器：控制机械的运动速度，使其减速或停止。卷扬机：以电动机为动力，使卷筒作回转运动。吊钩：取物装置CompanyLogo起重机的专用零部件的组合1—电动机2—联轴器3—减速器4—卷筒5—制动器6—离合器7—滑轮组（滑轮、钢丝绳）8—吊钩CompanyLogo7.1钢丝绳一、钢丝绳的种类钢丝绳的钢丝：优质碳素结构钢，抗拉强度1400～2000MPa钢丝有光面和镀锌两种1、按钢丝韧性的高低钢丝绳分类特级、I级、Ⅱ级。起重机多采用I级，载客电梯用特级，捆绑系物用Ⅱ级。2、根据钢丝绳捻绕次数分类单绕绳、双绕绳、三绕绳。CompanyLogo7.1钢丝绳单绕绳:由若干断面相同或不同的钢丝一次捻绕而成，主要用作不运动的张紧绳、支撑绳。双绕绳:先由钢丝绕成股，再用股绕成绳。它强度高，挠性好，广泛用于起重机械中，即作起重绳。三绕绳:把双绕绳作为股，再用这种股绕成的绳。它的挠性最好，但制造复杂，外层钢丝细，易磨损断裂，起重机中用得很少。3、绳芯的作用充填中央断面，增加钢丝绳的挠性、弹性和抗横压能力。绳芯：有机芯、纤维芯、石棉芯和金属芯四种。起重机上宜用纤维芯或金属芯钢丝绳CompanyLogo7.1钢丝绳4、按股绕成绳时的绕制螺旋方向分类:“右捻”绳，左捻绳。“右捻”绳用“Z”，“左捻”绳用“S”表示。CompanyLogo7.1钢丝绳5、按钢丝绳的绕制方法的不同分类交互捻、同向捻、混合捻钢丝绳交互捻钢丝绳(图7-1d、c）是钢丝绕成股的方向和股捻成绳的方向相反的钢丝绳。交互捻钢丝绳易磨损，挠性较差，寿命较短，不容易扭转打结，使用方便，在起重机中广泛使用。同向捻钢丝绳(图7-1a、b）是钢丝绕成股的方向和股捻成绳的方向相同的钢丝绳。同向捻钢丝绳寿命长，挠性好，但容易打结，不宜用作起升绳。混合捻钢丝绳是钢丝绕成股的方向和股捻成绳的方向一部分相同，一部分相反。CompanyLogo7.1钢丝绳6、根据绳股的构造和丝与丝的接触状态不同分类点接触、线接触、面接触钢丝绳三种。CompanyLogo7.1钢丝绳点接触绳(D型)，绳股中各层钢丝直径相同(图7-2a)，股中相邻各层钢丝的捻距不等，彼此交叉，在交叉点上成点接触。这种钢丝绳易于磨损折断，寿命较短，但制造工艺简单。线接触绳有西尔型(X)、瓦林吞型(W)和填充型(T)等结构，分别如图7-2b)、c)、d)所示。绳股内钢丝直径不同，但各层钢丝的捻距相等，外层钢丝位于内层各钢丝之间的沟缝里，内外层钢丝在一条螺旋线上互相接触，接触应力较小，挠性好。这种钢丝绳寿命长，承载能力强，广泛用于各种起重机中。面接触绳的钢丝制成梯形、“S”等异形断面，如图7-2e)所示。这种钢丝绳的优点同线接触型绳，但工艺较复杂，较少采用。CompanyLogo7.1钢丝绳7、钢丝绳的标记方法钢丝绳的标记方法：钢丝绳、股数、结构型式、（股中钢丝数目）、直径、公称抗拉强度、韧性号、表面情况、捻向、标准号。钢丝绳标记示例1）公称抗拉强度1550N／mm2、I号光面钢丝、直径35.0mm、右向交互捻瓦林吞型6W(19)钢丝绳的标记为：钢丝绳6W(19)-35.0-155-I-光-Z交GBll02--742）公称抗拉强度1700N／mm2、特号甲组镀锌钢丝、直径15.0mm、右同向捻6股37丝点接触钢丝绳的标记为：钢丝绳6×37-15.0-170-特-甲-镀-Z同GBll02--74CompanyLogo7.1钢丝绳二、钢丝绳直径的选择计算根据机构工作类型和使用要求，选择钢丝绳的结构形式根据钢丝绳所受的最大静拉力，选择破断拉力总和稍大一些的钢丝绳采用破断载荷法确定出钢丝绳的直径d式中：∑S丝—钢丝破断拉力总和；n—钢丝绳安全系数；Smax—钢丝绳工作时承受的最大静拉力a—钢丝绳破断拉力折减系数。CompanyLogo7.1钢丝绳三、钢丝绳的寿命钢丝绳破坏的原因：金属疲劳、磨损和腐蚀等，其中金属疲劳为其失效的主要原因。钢丝绳的寿命：从使用时直至达到报废标准时的使用期限。钢丝绳报废标准:（1）在一个捻节距内，钢丝绳断丝数达到表7-2规定的数，则应报废。（2）当有一股折断，或者钢丝径向磨损或腐蚀量超过原直径的40％，应报废。（3）如果外层钢丝严重磨损，但尚低于钢丝直径的40％，应根据磨损程度，按表7-3的折减系数相应减少报废断丝数CompanyLogo7.1钢丝绳提高钢丝绳寿命的主要措施：（1）要求滑轮或卷筒必须有足够大的直径：D≥deD：为卷筒或滑轮的名义直径，即槽底直径(mm)；d：为钢丝绳直径(mm)；e：为所允许的最小轮绳直径比D/d，由表7-1查取。（2）应尽可能减少钢丝绳的弯折次数和反复的正、反向弯绕。（3）滑轮和卷筒的材料应适当软一些，这样有利于钢丝绳寿命的提高。（4）对钢丝绳进行良好的润滑和保养。（5）滑轮槽的直径应比绳的直径大1～2.5mm。滑轮槽过大，钢丝绳容易压扁；过小则容易磨损。CompanyLogo7.1钢丝绳四、钢丝绳端头的固接方法编结法将钢丝绳一端绕过套环后，末端各股分别穿插于各股之间，然后用细钢丝绑紧，绑扎长度l=（20～25）d,且不应小于300mm。CompanyLogo7.1钢丝绳四、钢丝绳端头的固接方法楔形套筒法(方法简便)钢丝绳一端绕过楔块后，连同楔块一起放入套筒内，靠自锁将钢丝绳固定。CompanyLogo7.1钢丝绳四、钢丝绳端头的固接方法灌铅法（操作复杂，较少采用）钢丝绳末端穿过锥形套筒后，将钢丝拆散擦净，弯成小钩，再弯回锥形套筒里，然后灌入熔铅。CompanyLogo7.1钢丝绳四、钢丝绳端头的固接方法绳卡固定法绳卡由U形螺栓、鞍式零件和螺母组成。将钢丝绳末端绕过套环后，用绳卡固定。为了减少连接损坏后绳的损耗，绳卡鞍式零件要扣在承载分支上。绳卡数量按钢丝绳直径（mm）而定。d≤16：用3个绳卡；d＞26：用6个绳卡；16＜d≤20：用4个绳卡；20＜d≤26：用5个绳卡；每个螺栓要拧紧到绳被压扁1/3～1/4直径为止；之后再将螺栓拧紧一次。CompanyLogo7.1钢丝绳四、钢丝绳端头的固接方法铝合金压套法该方法加工工艺性好，重量轻，安装方便，常作起重机固定拉索用。与编结法类似，用铝合金套管代替钢丝绑扎。压力机把套管压制成型，将钢丝绳固定。CompanyLogo7.1钢丝绳五、钢丝绳的特点强度高，过载能力强不会突然断裂，工作安全可靠可在特殊环境下工作无噪音重量轻成本低CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒一、滑轮滑轮的作用：穿绕钢丝绳，改变钢丝绳的走向，平衡钢丝绳分支拉力。根据滑轮轴线是否运动分类：定滑轮、动滑轮（靠钢丝绳悬挂）。（1）定滑轮：只改变力的方向（具有固定轴，位置不变）（2）动滑轮:省力（具有活动轴，随钢丝绳的运动而改变位置）按制造工艺的不同分类：锻造滑轮、铸造滑轮、焊接滑轮（1）铸铁(HT300)滑轮常用于轻级、中级起重机上。（2）球墨铸铁(QT500-7)滑轮可用在重级、特重级起重机上。（3）焊接滑轮(Q235)特点是重量轻，强度和韧性都较高。（4）当滑轮直径D＞800mm时，一般采用钢板焊接滑轮CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒滑轮的构造a)—锻造滑轮b)—铸造滑轮c)—焊接滑轮CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒二、滑轮组钢丝绳依次绕过若干定滑轮和动滑轮所组成的装置.1．滑轮组的种类滑轮组按其作用分类：省力滑轮组(图7-6)、增速滑轮组(图7-8)。起重机上常用省力滑轮组。在某些液压或气动驱动机构中，如叉车的工作装置中，采用增速滑轮组。CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒2．滑轮组的倍率m滑轮组的倍率：滑轮组中承重钢丝绳分支数与引入卷筒的钢丝绳分支数之比，也是卷筒上绳的圆周速度与重物起升速度之比。单联滑轮组：倍率等于承载分支数,m=Z双联滑轮组：倍率等于承载分支数Z的一半，m=Z/2。CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒3．单联滑轮组的效率及钢丝绳拉力F2=F1ηF3=F2η=F1η2……Fm-1=Fm-2η=F1ηm-2Fm=Fm-1η=F1ηm-1F1+F2+F3+…+Fm-1+Fm=QF1(1+η+η2+ηm-2+ηm-1)=Qη)m(1η1QmQFFηmη1η10nmm1η1η1QF、（滑轮组效率）CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒承载分支中最大拉力：总起重量Q钢丝绳承载分支数＝倍率＝m每个滑轮的效率η滑轮组的效率:ηn=F0/F1(表7-4)钢丝绳从滑轮组引出后，再经过a个导向轮后，绕入卷筒，卷筒的拉力：导向轮＝定滑轮滑动轴承η＝0.95,滚动轴承η＝0.98nmQ1Fana1ηηQη1FFCompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒三、卷筒1．卷筒的种类卷筒的作用：卷绕、收存钢丝绳，传递动力，把旋转运动变为直线运动。按照绕绳层数分类：单层绕卷筒、多层绕卷筒按照卷筒表面结构分类：槽卷筒、光面卷筒多层绕卷筒为光面卷筒，单层绕卷筒为槽卷筒。CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒2．卷筒容绳量卷筒的名义直径D：槽面卷简为槽底直径，光面卷筒为外圆表面直径。卷筒容绳量：在额定拉力作用下卷筒容纳钢丝绳长度的数值。不包括钢丝绳安全圈的长度。对于单层绕光面卷筒，卷筒容绳量为：L=π(D＋d)(z-zO)式中：d—钢丝绳直径；z—钢丝绳总圈数；D—卷筒名义直径；z0—钢丝绳安全圈圈数；一般z0=2～3圈。对于多层绕卷筒，卷筒容绳量为：L=zmπ(D＋md)式中：d—钢丝绳直径；D—卷筒名义直径；z—每层绕的圈数；m—第m层。CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒为确保钢丝绳在卷筒上卷绕均匀，排列整齐，避免钢丝绳堆挤和松散，必须保证钢丝绳出绳水平方向的偏斜角不超过允许的数值。要求自然排绳的偏斜角γ≤1°30′，排绳器排绳的偏斜角γ≤2°否则将发生乱绳现象CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒例7-1:某一起升机构，重物所受重力Q为5×104N，起升高度为10m。已知：卷简直径300mm,卷筒长度为350mm；钢丝绳卷绕层数最多为4层；卷筒转速n＝50r/min；工作类型为轻型。试确定滑轮组倍率、卷筒上的绕绳拉力、钢丝绳直径、滑轮直径、所需绕绳长度、卷筒容绳量和重物的起升速度。CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒CompanyLogo7.2滑轮、滑轮组和卷筒CompanyLogo7.3制动器制动器的作用：使机构的运动速度降低，直至停止机构运转，或调节控制机构的速度。按构造形式不同分类：块式、带式、圆盘式、圆锥式，其中双块式用得最多。按工作状态分类：常闭式、常开式。(1)常闭式，即在机构不工作时，制动器处于自动合闸状态。(2)常开式，经常处于松闸状态，只有施加外力后才