折线绳槽技术在卷筒装置上的应用探讨_论文发表__墨水学术,论文发

所属栏目：机械论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:201

副标题#e#
　　折线绳槽技术在卷筒装置上的应用探讨
　　徐君广东江海机电工程有限公司广东广州510500
　　摘要：折线绳槽卷筒缠绕技术，在我国水利机械工程领域应用广泛，而合理的设计可以提高钢丝绳使用寿命，减少成本。
　　关键词：折线绳槽卷筒，阶梯挡环，单双折线绳槽卷筒启闭机与起重机的大型化，大型卷筒的应用越来越多，一种能使钢丝绳卷绕整齐排列的折线绳槽技术在卷筒装置上的应用也越来越广。折线绳槽的槽形有两种形式，一种是单折线绳槽，一种是双折线绳槽。前者为最初的绳槽形式，后者为改进的绳槽形式，目前应用较多的是后一种形式。
　　一折线绳槽卷筒的应用
　　近年来随着我国高坝建筑的发展，对数十米到上百米的高扬程大型启闭机的需求，折线绳槽卷筒的应用越来越多，例如在龙羊峡水库5000kN坝顶门式启闭机回转吊上的应用，安康水电站卷扬式启闭机中的应用，太原重型机械(集团)有限公司在320t坝顶门式启闭机上的应用，小浪底枢纽工程5000kN固定卷扬式启闭机及4000kN门式启闭机主卷扬机构上的应用。最近由国家电力公司郑州机械设计研究所设计，目前国内最大型的8000kN固定卷扬式启闭机上也采用了折线绳槽卷筒，安装试运成功。
　　1折线绳槽卷筒的特点
　　对螺旋槽的多层卷绕，由于上下层钢丝绳的卷绕旋向相反，上层钢丝绳不能很好地落入下层钢丝绳形成的螺旋槽内，每卷绕一圈，上下层钢丝绳之间必有两处交叉过渡的位置，此交叉过渡处在卷筒圆周上的位置不是完全固定的，从而有可能引起钢丝绳排列不整齐。
　　折线绳槽卷筒的特点是绳槽在卷筒的每一周范围内，有大约75％一80％的绳槽为直线段，其余少部分为斜线绳槽。钢丝绳在进行多层卷绕时，通过斜线绳槽来固定上层钢丝绳与下层钢丝绳交叉过渡的位置，在绳槽直线段，上层钢丝绳完全落入下层钢丝绳两相邻的绳圈形成的绳槽内，使上下层钢丝绳之间的接触改善，提高了钢丝绳的使用寿命。再配合卷筒两端带有返回凸缘的阶梯挡环，引导钢丝绳顺利爬升返回，避免钢丝绳由于相互切入挤压而造成的乱绳，且减少磨损，使钢丝绳卷绕按设计者的意图一层层的整齐排列。
　　对于起重吨位大，要求多层卷绕的卷扬装置，由于钢丝绳的受载大，排绳机构的设备较为笨重，且双向月牙螺母磨损严重，设备运行可靠性难以保证。此时可采用折线绳槽和阶梯挡环代替传统的排绳机构以实现钢丝绳的多层卷绕及整齐排列。目前所有的折线绳槽卷筒都是在卷筒一周范围内分两段折线绳槽和两段斜线绳槽，且直线绳槽和斜线绳槽相间布置，我们称其为双折线绳槽。8000kN固定卷扬式启闭机卷筒采用四层卷绕和双折线绳槽，在设计中，我们发现双折线绳槽有不足之处，且是无法克服的缺陷，于是研究出单折线绳槽卷筒，下面分别对两种折线绳槽卷筒进行分析比较。
　　二双折线绳槽卷筒
　　1双折线绳槽卷筒的结构
　　双折线绳槽卷筒通常由两段对应圆周角各为135°的直线绳槽和两段对应圆周角各为45°的斜线绳槽组成，如图1所示(图中虚线为第二层钢丝绳)。每段斜线绳槽沿轴向绕进半个节距，每一周绳槽通过两段斜线绳槽沿轴向绕进一个节距。
　　图1双折线绳槽及其阶梯挡环
　　2配套阶梯挡环的结构
　　要让折线绳槽代替传统的排绳机构，关键是与其配套使用的卷筒两端带有返回凸缘的阶梯挡环，没有这种阶梯挡环，钢丝绳在由下层向上层过渡时，必然受到严重的挤压、磨损而缩短钢丝绳的寿命，且不能保证固定钢丝绳返回时的位置，即在上层钢丝绳的起始位置处没有将上下层钢丝绳的交叉过渡位置固定下来，从而可能引起排绳不整齐。抬升和引导钢丝绳的阶梯挡环通常由3段组成，如图1两端所示，第一段对应圆周角45°，与卷筒绳槽斜线段对应，挡环台阶沿轴向宽度由一个绳径宽逐渐缩为半个绳径宽，沿径向的厚度由0逐渐增加为一层钢丝绳的高度#p#副标题#e#(即下层钢丝绳中心至上层钢丝绳中心的垂直高度)，这样当第一层钢丝绳绕至此处时，由挡环将它抬起至第二层钢丝绳的高度。第二段对应的圆周角为135°，与卷筒绳槽直线段对应，其宽度为半个绳径宽，厚度为一层钢丝绳高，是一个等宽等厚的环面，作用是使被抬起的钢丝绳落在由此环和邻近的第一层钢丝绳的绳圈所形成的沟槽内。第三段对应的圆周角为45°，与卷筒绳槽的另一个斜线段对应，其宽度由半个绳径宽逐渐缩为0，厚度为一个绳层高，在此处增设返回凸缘，当钢丝绳到达此段时，使其与下层钢丝绳交叉过渡到邻近的第一层钢丝绳的两个绳圈所形成的直线沟槽内，这样钢丝绳就能平滑顺利地由下一层过渡到上层，且上下层钢丝绳交叉过渡固定在绳槽斜线段，接下来的钢丝绳将按直线——交叉——直线——交叉的顺序卷绕。
　　3双折线绳槽卷筒的缺陷
　　双折线绳槽卷筒的不足之处就在于第二层钢丝绳开始卷绕第一次与第一层钢丝绳交叉过渡后，接下来在对应圆周角135°的绳槽直线段，第二层钢丝绳与阶梯挡环间会形成一宽度为半个绳径的空挡，如图1所示。此空挡是没法用在挡环上加工凸台来弥补的，因为第一层钢丝绳要在此处卷绕，不能有凸台干涉，当第三层钢丝绳绕到此处时，钢丝绳将有部分陷入此空挡内，使钢丝绳产生挤压磨损。且此处钢丝绳形成的圆圈表面不平、凹陷。影响后续
　　层钢丝绳的排列，同样在第二层钢丝绳向第三层钢丝绳过渡时亦会形成选样的空挡，每一层过渡都有一个这样的空挡产生，所以对于超过三层卷绕的钢丝绳卷筒，采用双折线绳槽有其不可克服的缺陷。
　　三单折线绳槽卷筒
　　1结构及特点
　　图2单折线绳槽及其阶梯挡环
　　单折线绳槽卷筒可以克服双折线绳槽卷筒的缺陷，如图2所示(图中虚线为第二层钢丝绳)。单折线绳槽在卷筒的每一周范围内只有一段直线绳槽和一段折线绳槽，实际上单折线绳槽可以看成双折线绳槽的变化形式，如果将双折线绳槽中会形成空段部分圆弧所对应的135。圆周角减小，当减小至0对，两斜线段合并成一段斜线，即为单折线绳槽。单折线绳槽在每一周绳槽中通过一段斜线绳槽沿轴向绕进一个节距，在斜线段上层钢丝绳与下层钢丝绳交差过渡，上层钢丝绳跨过下层钢丝绳的两个绳顶，而进入下一个直线段。从钢丝绳的弯折情况看，每一周钢丝绳弯折两次，而双折线绳槽在每一周钢丝绳弯折4次，在弯折卷绕过程中，钢丝绳的僵性是引起钢丝绳排列不齐的原因之一，所以单折线绳槽更有利于钢丝绳稳定排列。
　　2绳槽的几何参数
　　过去卷筒绳槽通常为螺旋形，其槽形已有相关标准(见ZBJSCO07．1—1987)，螺旋槽倾斜角θ由卷筒直径和绳槽的导程而定，一般θ为1°左右。折线绳槽的槽形可参照上述槽形标准，折线绳槽斜线段的倾斜角θ则由卷筒直径和绳槽导程及斜线段所对应的圆周角而定，一般为3°左右。单折线绳槽斜线段对应的圆周角a可用下面方法确定：
　　e为卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值：
　　e=D／d
　　当20≤e<35时，a取90°，则θ为4°～2.3°
　　当e≥35时，a取72°,则θ<2.9°
　　双折绳槽两段斜线对应的圆周角可按上述方法各取为a/2。
　　四两种折线绳槽的比较
　　（1）如上所述，单折线绳槽使钢丝绳卷绕时弯折次数为双折线绳槽的一半，更有利于钢丝绳卷绕时的稳定排列。
　　（2）单折线绳槽没有双折线绳槽在层与层过渡时形成的钢丝绳与挡环间的空挡，使得更上一层钢丝绳排列更稳定可靠，这一点对于三层以上钢丝绳的卷绕尤其重要。
　　(3)单折线绳槽卷筒每周只有一段折线，与双折线绳槽相比，加工工艺上将更为简单，从而提高卷筒的加工精度和绳槽曲线的准确度。
　　(4)从卷筒两端挡环结构上看，对3层及3层以上的钢丝绳卷绕，单折线绳槽的挡环结构更为简单，加工更方便，但挡环的宽度比双折线绳槽时宽半个绳径。#p#副标题#e#
　　(5)对挡环上的返回凸缘：由于双折线绳槽每段斜线绳槽沿轴向只绕进半个节距，当钢丝绳在斜线段返回时，返回凸缘的厚度只能作到1／4个绳径，对单折线绳槽每一段斜线绳槽沿轴向绕进一个节距，钢丝绳在斜线段返回时，返回凸缘的厚度可作到1／3个绳径，即返回凸缘能够凸起更高，更能够使钢丝绳在设计的返回处返回，从而更精确地按设计者的意图使钢丝绳排列整齐。
　　总之，从经济上和技术性能上看，单折线绳槽优于双折线绳槽。在不使用排绳器时，通常对单层卷绕采用螺旋槽卷筒。对双层卷绕可采用螺旋槽或折线绳槽，螺旋槽经济，折线绳槽可靠。对于3层卷绕用折线绳槽，单折线绳槽比双折线绳槽经济。对于3层以上卷绕只用单折线绳槽。