滑輪、卷筒和鋼絲繩三者共同組成起重機(jī)的卷繞系統(tǒng),將驅(qū)動(dòng)裝置的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成吊載的升降直線運(yùn)動(dòng)。滑輪和卷筒是起重機(jī)的重要部件,它們的缺陷或運(yùn)行異常會(huì)加速鋼絲繩的磨損,導(dǎo)致鋼絲繩脫槽、掉鉤,從而引發(fā)事故。
1.概述
(1)滑輪的分類與作用。根據(jù)滑輪的中心軸是否運(yùn)動(dòng),可將其分為動(dòng)滑輪和定滑輪兩類。定滑輪的心軸固定不動(dòng),其作用是改變鋼絲繩的方向;動(dòng)滑輪的心軸可以位移,動(dòng)、定滑輪都可繞其心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。鋼絲繩依次繞過若干定滑輪和動(dòng)滑輪組成的滑輪組,可以達(dá)到省力或增速的目的。此外,通過滑輪可以改變鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)方向。平衡滑輪還可以均衡張力。
(2)滑輪的制造方法與材料。鑄鐵滑輪適于輕、中級(jí)工作機(jī)構(gòu),常用灰鑄鐵和球墨鑄鐵,對(duì)鋼絲繩磨損小,但其強(qiáng)度較低,脆性大,碰撞容易破損;當(dāng)工作機(jī)構(gòu)級(jí)別較高時(shí),采用鑄鋼滑輪;滑輪直徑較大,鑄造困難時(shí),采用焊接滑輪以減輕其自重。滑輪也可采用塑料、鋁合金等材料。
(3)滑輪的構(gòu)造與尺寸。滑防田輪緣(包括繩槽)、輪輻、輪轂組成(見圖6-12)。
圖6-12 滑輪幾何尺寸圖
輪緣是承載鋼絲繩的主要部位,輪福將輪緣與轂輪連接.整個(gè)滑輪通過輪轂安裝在滑輪軸上。滑輪的合理結(jié)構(gòu)保證鋼絲繩順利通過并不易跳槽。
滑輪的主要尺寸及其功能有:
D。--計(jì)算直徑,按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪卷繞直徑, mm。
R--繩槽半徑,保證鋼絲繩與繩槽有足夠的接觸面積. R=(0.53~0.6)d, mm。
β--鋼槽側(cè)夾角。鋼絲繩穿繞上下滑輪時(shí)。容許與滑輪軸線有一定偏斜,一般β=35°~40°。
C--繩槽深度,其足夠的深度防止鋼絲繩跳槽,mm。
D--滑輪繩槽直徑, mm。
B--輪轂厚度,mm。
其中,DO為影響鋼絲繩壽命的關(guān)鍵尺寸,必須滿足下列關(guān)系式:
DOmin≥h2dDO= D+d
式中:D0min--按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪允許的最小卷繞直徑,mm;
d--鋼絲繩直徑,mm;
h2--滑輪直徑與鋼絲繩直徑的比值。
2.滑輪組
鋼絲繩依次穿繞過若干動(dòng)滑輪和定滑輪組成的滑輪組。在理想狀態(tài)下,當(dāng)起升機(jī)構(gòu)升降運(yùn)動(dòng)時(shí),鋼絲繩隨著動(dòng)滑輪和定滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng),無摩擦地、滾動(dòng)地通過滑輪的繩槽。滑輪組中的平衡滑輪是用來調(diào)整滑輪左右兩邊鋼絲繩長(zhǎng)度與拉力的差異的。當(dāng)繞過它的鋼絲繩兩分支受力不均勻時(shí),平衡滑輪稍許轉(zhuǎn)動(dòng),以均衡鋼絲繩的張力。
(1)滑輪組的種類。按工作原理,可分為省力滑輪組和增速滑輪組。省力與增速不能兼得。省力滑輪組可用較小的力升降較重的物料,起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和鋼絲繩變幅機(jī)構(gòu)都采用省力滑輪組。
按構(gòu)造形式,根據(jù)繞入卷筒的鋼絲繩分支數(shù)可分為單聯(lián)滑輪組(見圖6-13)和雙聯(lián)滑輪組(見圖6-14)。單聯(lián)滑輪組繞人卷筒的鋼絲繩只有一根,多用于臂架類型起重機(jī);雙聯(lián)滑輪組繞人卷筒的鋼絲繩有兩根,常用于橋架類型的起重機(jī)。
圖6-13 滑輪幾何尺寸圖
1-動(dòng)滑輪 2-導(dǎo)向滑輪 3-卷筒
圖6-14 雙聯(lián)滑輪組
1-動(dòng)滑輪 2-均衡滑輪 3-卷筒
(2)滑輪組的倍率。倍率是指滑輪組省力的倍數(shù),也是減速的倍數(shù),用m表示。在不考慮摩擦的理想狀態(tài)下,m值可按下式計(jì)算:
單聯(lián)滑輪組的倍率等于鋼絲繩分支數(shù);雙聯(lián)滑輪組的倍率等于鋼絲繩分支數(shù)的一半。
滑輪組倍率大小,對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置總體尺寸有較大的影響。倍率增加時(shí),鋼絲繩每個(gè)分支拉 力減小,卷筒直徑也可減小。但在起升高度一定時(shí),卷筒長(zhǎng)度要增加,而且在起升速度不變時(shí),需提高卷筒轉(zhuǎn)數(shù)。滑輪組倍率不是越大越好,而要根據(jù)起重量按標(biāo)準(zhǔn)確定。
(3)滑輪組的效率。實(shí)際情況下,滑輪組的省力倍數(shù)比無摩擦的理想狀況要小。滑輪的效率損失主要來自軸承摩擦阻力和鋼絲繩僵性阻力,二者產(chǎn)生的內(nèi)摩擦,消耗了鋼絲繩部分要比滑輪組的小些,因?yàn)閷?duì)卷筒只有單方面的繞進(jìn)或繞出,但計(jì)算時(shí),滑輪與卷筒兩者的效率常取同值。
對(duì)于單個(gè)滑輪,其效率是由繞進(jìn)滑輪的分支拉力與繞出分支拉力之比值所決定,滾動(dòng)軸承的滑輪效率為0.98,滑動(dòng)軸承的滑輪效率為0.95。滑輪組效率與滑輪效率及倍率有關(guān),滑輪組的倍率和效率見表6-9。
滑輪組倍率(m) 2 3 4 5 6 8 10
滾動(dòng)軸承滑輪組效率(ηz) 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.935 0.916
滑動(dòng)軸承滑輪組效率(ηz) 0.975 0.95 0.925 0.90 0.88 0.84 0.80
表6-9滑輪組的倍率和效率
(4)滑輪組鋼絲繩的拉力。在考慮滑輪的阻力后,應(yīng)計(jì)算滑輪組鋼絲繩每分支實(shí)際的拉力。
單聯(lián)滑輪組鋼絲繩每分支的拉力為:
雙聯(lián)滑輪組鋼絲繩每分支的拉力為:
式中:S--鋼絲繩每分支所受的拉力;
PQ--起升載荷;
m--滑輪組倍率;
ηz--滑輪組效率。
(5)滑輪的安全要求和報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。
滑輪的使用安全要求為:
第一,保證滑輪直徑與鋼絲繩直徑的比值(h2)不應(yīng)小于表6-5中的規(guī)定值。平衡滑輪h2值,對(duì)于橋式類型起重機(jī)與一般滑輪取等值;對(duì)于臂架類型起重機(jī)取不小于一般滑輪直的0.6倍。
第二,滑輪不應(yīng)有缺損和裂紋,滑輪槽應(yīng)光潔平整,不得有損傷鋼絲繩的缺陷。
第三,滑輪應(yīng)配置防止鋼絲繩跳出繩槽的裝置。
金屬鑄造的滑輪,出現(xiàn)下述情況之一時(shí)應(yīng)報(bào)廢。
①裂紋;
②輪槽不均勻磨損達(dá) 3mm;
③輪槽壁厚磨損達(dá)原壁厚的20%;
④因磨損使輪槽底部直徑減小量達(dá)鋼絲繩直徑的50%;
⑤滑輪軸磨損量達(dá)原直徑的3%;
③其他損害鋼絲繩的缺陷。