气力运输——第六讲

第六讲间歇式运输机械彭万喜博士教授[e-mail]木材工业运输系统，主要分为连续式运输和间歇式运输两种。其中连续式运输主要是在大量的物品经常沿一定的路线进行同一个方向的运输时采用作的运输设备，易于实现自动化。但当物品种类多、数量少、目的地不一的时候，连续式运输机从经济上和技术上都不能很好地发挥作用，这时主要采用具有较大灵活性的间歇式运输机，它弥补了连续式运输机在生产上的不足。间歇式运输包括有轨运和无轨运输。8.1钢丝绳由于钢丝绳具有强度高、与链条相比自重轻、运行平稳、适于高速运行且无噪声、弹性较好、极少骤然断折等优点而被广泛应用。但由于钢丝绳在工作中易发生相当大的伸长，在钢丝绳上不易固接工作构件，同时在一个方向内挠曲程度不如链条，因此钢丝绳在连续运输机中的应用目前尚受到一定的限制。8.1.1钢丝绳的结构钢丝绳，至少由两层钢丝或多个股围绕一个中心或一个绳芯螺旋捻制而成的结构。分为多股钢丝绳和单捻钢丝绳。钢丝绳具有多层结构单元。其中钢丝绳最小的单元是钢丝，在钢丝绳中使用的钢丝具有不同的形状。图8-2钢丝形状示例1-圆形，2一一全密封(Z)，3—半密封(H)，4—梯形(T)，5一一三角形(V)，6—矩形(R)，7-椭圆形{Q)8.1.2钢丝绳的单元8.1.2.1芯及芯的类型芯，是圆钢丝绳的中心组件，多股钢丝绳的股或缆式钢丝绳的单元钢丝绳围绕中心组件螺旋捻制。根据芯的材料分，纤维芯、钢芯、固态聚合物芯等四种，即：纤维芯，由天然纤维(NFC)或合成纤维(SF(:)组成的芯。纤维芯通常由纤维制成纱线，纱线制成股，再由股制成绳。钢芯，由钢丝股(WSC)或独立钢丝绳(IWRC)组成的芯。钢芯和/或其外层股也可以包覆纤维和固态聚合物；多股钢丝绳芯通常为独立的单元，但是平行捻密实绳芯除外。固态聚合物芯，由圆形或带有沟槽的圆形固态聚合物材料制成的芯，其内部可能还包含有钢丝或纤维。8.1.2.2股及股的类型股，是钢丝绳组件之一。通常由一定形状和尺寸钢丝绕一中心沿相同方向捻制一层或多层的螺旋状结构。其中股的第一层包括三根或四根钢丝，某些形状的股(如扁带股)可能没有中心钢丝。股是钢丝绳最接近的结构单元，按照不同分类方法，具有不同的类型。（1）按照股的横截面分圆股，横截面形状近似圆形的股。三角股，横截面形状近似三角形的股，其中注:三角股的股芯可以由组合芯构成。椭回股，横截面形状近似椭圆形的股。扁带股，没有中心钢丝，横截面形状近似矩形的股。（2）按照股数分按照股数分为单捻股、平行捻股、组合平行捻、多工序捻股、点接触捻、复合捻、压实股等，其中平行捻股又分为等捻距、西鲁式、瓦林吞式、填充式等四类。单捻股，仅由一层钢丝捻制而成的股。组合平行捻，由典型的瓦林吞式和西鲁式股类型组合而成，由三层或三层以上钢丝一次捻制成的平行捻股结构。多工序捻股，至少包含两层钢丝，并通过一次以上的工序逐层捻制而成的股结构。点接触捻，股中至少包括一层以上钢丝，而且都具有相同的捻向，两叠加层钢丝之间相互交叉呈点接触状态。复合捻，股中最少包含三层钢丝，而且外层钢丝单独捻制，但是在同一捻制方向上内层钢丝至少有一个平行捻结构。压实股，通过模拔、轧制或锻打等变形加工后，钢丝的形状和股的尺寸发生改变，而钢丝的金属横截面积保持不变的股。平行捻股中的等捻距，至少包括两层钢丝，所有的钢丝沿同一个方向一次捻制而成的股，而股中所有钢丝具有相同的捻距，而且两叠加层钢丝之间平行呈线接触状态。西鲁式，两层具有相同钢丝数的平行捻股结构。瓦林吞式，外层包含粗细两种交替排列的钢丝，而且外层钢丝数是内层钢丝数的两倍的平行捻结构。填充式，外层钢丝数是内层钢丝数的两倍，而且在两层钢丝问的间隙中有填充钢丝的平行捻股结构。8.1.3丝绳的类型8.1.3.1按照股层数分（1）单捻钢丝绳系单捻钢丝绳，由至少两层钢丝围绕一中心圆钢y},组合股或平行捻股螺旋捻制而成的钢丝绳。其中至少有一层钢丝沿相反方向捻制，即至少有一层钢丝与外层反向捻。单股钢丝绳，仅由圆钢丝捻制而成的单捻钢丝绳。半密封钢丝绳，外层由半密封钢丝(H形)和圆钢丝相间捻制而成的单捻钢丝绳。全密封钢丝绳，外层由全密封钢丝((Z形)捻制而成的单捻钢丝绳。（2）多股钢丝绳系多股钢丝绳，多个股围绕一个绳芯(单层股钢丝绳)或一个中心(阻旋转或平行捻密实钢丝绳)螺旋捻制一层或多层的钢丝绳。其中由三个或四个股组成的多股钢丝绳可能有也可能没有绳芯。（3）包覆和/或填充钢丝绳系固态聚合物包筱钢丝绳，外部包覆(涂)有固态聚合物的钢丝绳。其中固态聚合物填充钢丝绳，固态聚合物填充到钢丝绳的间隙中，并延伸到或稍微超出钢丝绳外接圆的钢丝绳。固态聚合物包覆和填充钢丝绳，包覆(涂)和填充固态聚合物的钢丝绳。衬垫芯钢丝绳，绳芯用固态聚合物包覆(涂)，或填充和包覆(涂)的钢丝绳。衬垫钢丝绳，在钢丝绳内层、内层股或股芯上包覆聚合物或纤维，从而在相邻股或叠加层之间形成衬垫的钢丝绳。8.1.3.2按照捻向分股的捻向，是指外层钢丝沿股轴线捻制的方向，即右捻（Z）或左捻（S）。8.1.4钢丝绳设计计算在选择钢丝绳时，主要从物理性质、力学强度，及内部质量，其中内部质量是常被忽视的标准参数。（1）外观尺度钢丝绳的物理性质是衡量钢丝绳是否适用的重要参数，通常考察钢丝绳的面积和质量。（2）力学强度钢丝绳的力学强度，是检验钢丝绳使用安全性的一个重要指标，主要考察钢丝绳的级别、最小破断拉力、弯曲疲劳等指标。最小破断拉力系数(K)，用来确定钢丝绳最小破断拉力的经验系数，它是钢丝绳相应类别或结构的填充系数（f），捻制损失系数（k）和常数（π/4）的乘积。最小破断拉力，最小破断拉力为钢丝绳公称直径（d）的平方、钢丝绳级别（R）及破断拉力系数（k）的乘积。钢丝绳级别(Rr}，用数值表示的要求的钢丝绳破断拉力水平。但这并不意味着钢丝绳中钢丝的实际抗拉强度级必须就是该级别。最小破断拉力总和Fe.min，最小破断拉力总和为钢丝绳公称直径（d）的平方、金属横截面积系数（C）及钢丝绳级别（Rr）的乘积。8.1.5钢丝绳的特性扭矩，在保持钢丝绳两端不旋转条件下对其施加规定的拉伸负荷，通过试验或计算确定的扭转特性值，通常用N·m表示。旋转度，在钢丝绳一端可以自由旋转的条件下对钢丝绳施加规定的拉伸负荷，通过试验或计算所确定的旋转特性值，通常用钢丝绳单位长度转动的度数或圈数表示。充分预变形钢丝绳，股中钢丝和钢丝绳中股的内应力减小，当解除所有约束后，钢丝绳中钢丝和股仍保持在原来的位置。8.1.6钢丝绳的防护与填充钢丝绳在生产、使用过程中，加强防护是非常重要的，主要采取的措施是镀层、润滑脂、浸渍剂、防腐剂、镶嵌材料等，即：镀层质量，按规定方法测得的去镀层钢丝单位表面积的镀层质量，用g/m“表示。8.1.7钢丝绳选择要求在不同环境中使用，钢丝绳应满足一定的条件，下面介绍两种在木材工业中常用的钢丝绳的要求。输送带用钢丝绳的主要种类：67-WSC结构的直径范围为2.5mm~5.9mm；619-WSC范围为4.5mm~15.0mm；69W-WSC范围为5.0mm~15.0mm。8.1.8钢丝绳工字轮缠绕输送带用钢丝绳的工字轮示意图。8.2起重机械起重机械是一种循环、间歇运动的机械，能同时完成垂直升降物品或兼作物品的水平移动，以满足物品的装卸转载和安装等作业要求。起重机的作业特点是，工作速度快、装卸效率高、起制动频繁等。在木材工业中，常用的起重机械有桥式起重机、门式起重机、装卸桥、门座起重机、塔式起重机、浮式起重机、以电动葫芦为起升机构的起重机、以及甲板起重机、履带起重机、轮胎起重机、汽车起重机等。起重机一般是由机械、金属结构和电气等三部分组成。其中机械方面一般包括四大机构；起升机构、运行机构、变幅机构和旋转机构。这些机构的零部件一般通用性零部件，而且绝大部分零部件已实现国家标准件。所以，针对木材工业的特点，我们不再详述起重机械的机械结构，而是了解掌握起重机械的基本类型和主要参数。8.2.1起重机械的主要参数8.2.1.1起重量基本载荷，是始终和经常作用在起重机结构上的载荷，即机械自身产生的载荷。附加载荷，是起重机在正常工作状态下结构所受到的非经常性作用的载荷，即作用在结构上的最大工作风载荷、悬吊物品在受风载作用时对结构产生的水平载荷、起重机偏斜运行引起的侧向力等。特殊载荷，是起重机处于非工作状态时结构可能受到的最大载荷或者在工作状态下结构偶然受到的不利载荷。8.2.1.2起升高度和下降深度起升高度是指空载状态下从起重机支承（停放）水平面或运行轨道顶面向上至吊具最高工作位置（采用吊钩时算到它的支承表面，采用抓斗或其他吊具时算到它们的最低点）之间的垂直距离，单位为米。下降深度是指空载状态下从起重机支承（停放）水平面或运行轨道顶面或水面向下至吊具最低工作位置之间的垂直距离，单位为米。根据作业最大提升高度、吊具高度、悬挂钢丝绳最小安全长度来确定起升高度和下降深度。8.2.1.3工作幅度工作幅度，是指起重机工作构件的作业最大范围，不同的起重机有不同要求。回转起重机的工作幅度是指回转起重机水平停放条件下空载吊具铅垂中心线至回转中心线之间的水平距离；非回转浮式重机的工作幅度是指空载吊具铅垂中心线至船首护木外侧间的水平距离；非回转起重机的工作幅度是指空载吊具铅垂中心线至臂架下铰点之间的水平距离。8.2.1.4工作速度起重机的工作速度主要有四类速度：起降速度、回转速度、运行速度、变幅速度。起降速度，是指起重机吊起额定起重量时吊具匀速上升或下降的速度。回转速度，是指起重机位于水平面上、最大幅度、吊有额定载重时，起重机回转部分匀速回转时的角速度。起重机（大车）运行速度，是指起重机吊有额定载重，在水平路面（或水平轨面）上匀速运行时的速度。变幅速度，是指臂架型起重机位于水平面上、吊有额定载重变幅时，载重水平移动（不计起制动）的平均速。8.2.1.5工作级别起重机工作的繁重程度影响着起重机金属结构、机构的零部件、电动机与电气设备的强度、磨损与发热等。其中工作级别是起重机工作繁重程度的参数。8.2.2常用起重机械起重机械的种类很多，按照不同分类方法，起重机类别不同，如按使用的动力设备可分为内燃机作动力和电动机作动力两种；按起重结构可分为龙门式和臂架式两类；按回转台的角度可分为全回转式和非全回转式；按起重机载荷率可分为轻型、中型、重型、特重型四类；按行走机构的构造可分为固定式和移动式两类。其中在木材工业中，常用起重机械有：可回转，臂架长度较大，结构轻巧，安装拆卸运输方便，广泛用于木材运输企业。但机体庞大，除轻型外，需要解体，拆装费时、费力；转移费用高，适用周期短不经济；高空作业，安全要求较高；需要构筑基础。适用范围：高屋、超高屋的民用建筑施工；重工业厂房施工，如电站主厂房结构和设备吊装，高炉设备吊装等；内爬式适用于施工现场狭窄的环境。汽车式起重机，采用通用或专用汽车底盘，可按汽车原有速度行驶，灵活机动，能快速转移；采用液压传动，传动平稳，操纵省力，吊装速度快，效率高；起重臂为折叠式，工作性能灵活，转移快。适用于流动性较大的施工单位或临时分散的工地以及露天装卸作业。但吊重时必须使用支腿，不能载荷行驶；转弯半径大，越野性能差；维修要求高。履带式起重机，行驶速度慢，越野性能好，爬坡能力强，牵引系数为轮胎式的1.5倍；可在淤泥、沼泽等松软地施工，吊重行驶比较平稳；可改换多种工作装置进行多种作业。适用于比较固定的地面及道路条件较差的工业厂房施工。但履带式起重机行驶时对道路破坏性大；在转移距离较长时，需用平板拖车装运。吊葫芦体积小，结构紧凑，坚实耐碰撞，使用中灵活、方便、安全、快捷，是一种使用最为广泛起重机械。吊葫芦分为手动葫芦、电动葫芦。其中电动葫芦可装在梁桥架上，即成梁门式起重机。这种起重机重量轻、造价低、维修方便。8.2.3设计与使用规范（1）起重机械在起吊时，不准歪拉斜吊，否则容易对电