CN103420293A - 大容绳量卷筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大容绳量卷筒，其包括卷筒体、入绳端端板和另一侧的挡板，卷筒体上有折线绳槽，卷筒体或入绳端端板上设置有入绳缺口，入绳端端板和挡板的内侧面上均还各自设置有由内向外分别为第一层直到第m层的且同心分布的补绳凸起，其中m为卷筒的最大卷绕层数，每一层补绳凸起均由设置在入绳端端板上的A侧凸起和设置在挡板上的B侧凸起组成，各补绳凸起的凸起高度及其所在同心圆的外径依据钢丝绳的缠绕方向和钢丝绳的直径规则变化，使得各层钢丝绳缠绕在卷筒上时，由相应层的补绳凸起约束在入绳端端板和挡板之间。其结构简单，多层卷绕时也不乱绳，可用于改造旧卷筒，也可用于新卷筒设计，尤其适合用于需要卷绕超长钢丝绳的卷扬机构。

Description

大容绳量卷筒

技术领域

本发明涉及一种卷筒，尤其是一种大容绳量卷筒。

背景技术

起升机构的性能直接决定着塔式起重机的性能，而卷筒是起升机构的重要元件。目前，随着我国经济不断发展，超高建筑越来越多。修建超高建筑需用到大型超高塔式起重机。而塔式起重机的起升机构需要超长钢丝绳，一般都在1000m～2000m，由于各方面的制约，超长钢丝绳只能采取在卷筒上进行多层缠绕，一般缠绕圈数都在8层以上，来解决超长钢丝绳在卷筒上的卷绕问题。

对于多层数卷筒而言，排绳乱绳问题一直是一个业内的难题。

目前行业内一般采用在卷筒上加工折线绳槽来解决排绳问题，每一圆周的折线绳槽由依次连接的第一直线槽段、第一折线槽段、第二直线槽段和第二折线槽段组成，钢丝绳绕卷筒一周，通过两个折线槽段完成轴向移动一个节距。但在实际使用过程中，折线槽卷筒最多只能保证4层约500m长钢丝绳不乱绳，超过4层后钢丝绳就会排列不整齐，还会出现乱绳现象，不仅加剧了钢丝绳的磨损，减少钢丝绳的寿命，增加了塔机的使用成本，且重物起吊不稳定，还会引起钢丝绳跳出卷筒外等问题，严重的会造成意外事故，对塔式起重机的使用安全性有重要影响。此外，行业内也有采用伺服排绳系统的，但这种系统体积重量大，额外增加了制造成本，安装调试麻烦。

根据本申请发明人的分析，折线槽卷筒仍然出现乱绳的原因是：由于钢丝绳层与卷筒两端挡板之间存在间隙，钢丝绳在卷筒上多层缠绕时，钢丝绳容易因为挡板间隙使得同一层的钢丝绳之间中靠近挡板的那圈钢丝绳松动，排列不整齐。

发明内容

为了克服现有多层卷筒排绳乱绳的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种排绳整齐的可多层卷绕的大容绳量卷筒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：大容绳量卷筒，包括卷筒体、入绳端端板和另一侧的挡板，卷筒体或入绳端端板上设置有入绳缺口，卷筒体上设置有位于入绳端端板和挡板之间的折线绳槽，折线绳槽包括交错设置的绳槽直线段和绳槽折线段，入绳端端板和挡板的内侧面上均还各自设置有由内向外分别为第一层直到第m层的且同心分布的补绳凸起，其中m为卷筒的最大卷绕层数，每一层补绳凸起均由设置在入绳端端板上的A侧凸起和设置在挡板上的B侧凸起组成，各补绳凸起的凸起高度及其所在同心圆的外径依据钢丝绳的缠绕方向和钢丝绳的直径规则变化，使得各层钢丝绳缠绕在卷筒上时，由相应层的补绳凸起约束在入绳端端板和挡板之间。

所述第一层补绳凸起的凸起高度这样确定，在对应于入绳缺口的部分，没有补绳凸起，凸起高度为零；在对应于绳槽直线段的部分，凸起高度保持相同；在对应于绳槽折线段的部分，凸起高度随钢丝绳缠绕方向单调变化。

所述第二层～第m层补绳凸起的凸起高度这样确定，在对应于绳槽直线段的部分，凸起高度保持相同；在对应于绳槽折线段的部分，凸起高度单调减小至补绳凸起的端头处。

定义所述第n层补绳凸起所在同心圆的外径为Rn，

则Rn=D₀/₂+H_n， $H_n=(n-1)\sqrt{d^2-{\left(\frac{t}{2}\right)}^2}+d,$

其中n为由内向外补绳凸起的层序号，n为正整数且n∈[1，m]，D₀为卷筒底径，d为钢丝绳直径，t为绳槽节距。

所述入绳缺口是对应从绳槽直线段和绳槽折线段交点沿绳槽折线段方向延伸的开口。

所述第一层补绳凸起的A侧凸起起于入绳缺口，止于顺绕绳方向入绳缺口对侧的绳槽折线段终点。

所述第一层补绳凸起的B侧凸起起于按绕绳方向与入绳缺口相邻的绳槽折线段在挡板上的投影起点，止于按绕绳方向入绳缺口对侧的绳槽折线段在挡板上的投影终点。

所述第二层～第m层的补绳凸起起于对应于其中一侧绳槽折线段的圆心角的范围内，止于对侧绳槽折线段的圆心角的范围内。

所述位于同一圆周上的A侧凸起、B侧凸起各自是连续的圆弧条形。

本发明的有益效果是：结构简单，多层卷绕时也不乱绳，既可用于改造旧卷筒，也可用于新卷筒设计，尤其适合用于需要卷绕超长钢丝绳的卷扬机构。

附图说明

图1是常规折线绳槽卷筒的主视图。

图2是图1的360°展开示意图。

图3是本发明大容绳量卷筒的主视图。

图4是图3中入绳端端板上的补绳凸起的分布图（E向）。

图5是图3中挡板上的补绳凸起的分布图（F向）。

图6是图4中第一层补绳凸起的A侧凸起A1的展开示意图。

图7是图5中第一层补绳凸起的B侧凸起B1的展开示意图。

图8中示出一种结构，可用作图4中第2层～第m层补绳凸起的A侧凸起或B侧凸起。

图9是图8的展开图。

图中标记为，1-卷筒体，2-入绳端端板，3-挡板，4-入绳缺口，5-折线绳槽，6-补绳凸起，51-绳槽直线段，52-绳槽折线段，62-A侧凸起，63-B侧凸起，γ-折线段与直线段的夹角，α-折线段所对应的圆心角，（180°-α）-直线段所对应的圆心角。

图3中“A1……”表示第一层起的各层A侧凸起，“B1……”表示第一层起的各层B侧凸起。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，常规的折线绳槽的卷筒，通常折线绳槽5由交错设置的绳槽直线段51和绳槽折线段52组成，D₀为卷筒底径，t为绳槽节距，d为钢丝绳直径。

图2为图1中的卷筒的360°展开示意图。从图中可以看出，钢丝绳槽在卷筒一周圈内分为直线段一，折线段一，直线段二，折线段二共4段，钢丝绳绕卷筒一周，通过两个绳槽折线段完成轴向移动一个节距。其中L1为直线段一的圆周长度，L2为直线段二的圆周长度，LZ1为折线段一的圆周长度，LZ2为折线段二的圆周长度，Lq是入绳缺口4的圆周长度。基于平衡受力的需要，直线段一与直线段二的圆周长度是相等的，L1=L2；折线段一和折线段二的圆周长度是相等的，LZ1=LZ2。γ是绳槽折线段51与绳槽直线段52的夹角。绳槽折线段52对应的圆心角为α。

如图3～图9所示，本发明的大容绳量卷筒，包括卷筒体1、入绳端端板2和另一侧的挡板3，卷筒体1上设置有入绳缺口4，卷筒体1上设置有位于入绳端端板2和挡板3之间的折线绳槽5，折线绳槽5包括交错设置的绳槽直线段51和绳槽折线段52，入绳端端板2和挡板3的内侧面上均还各自设置有由内向外分别为第一层直到第m层的且同心分布的补绳凸起6，其中m为卷筒的最大卷绕层数，每一层补绳凸起6均由设置在入绳端端板2上的A侧凸起62和设置在挡板上的B侧凸起63组成，各补绳凸起6的凸起高度及其所在同心圆的外径依据钢丝绳的缠绕方向和钢丝绳的直径规则变化，使得各层钢丝绳缠绕在卷筒上时，由相应层的补绳凸起6约束在入绳端端板2和挡板3之间，补绳凸起6弥补了钢丝绳与端板或挡板之间的间隙，钢丝绳圈在端板或挡板处的轴向间距得到了有效控制，该处钢丝绳圈将在补绳凸起的导引、约束作用下变得与卷筒轴向中段的钢丝绳圈同样的规则，避免了由内层钢丝绳向其外层钢丝绳过渡转折时的乱绳，使得每一内层钢丝绳均可排列得像卷筒的绳槽上那样规则，则外层钢丝绳就像直接缠绕在卷筒上那样不容易出现乱绳，保证了由内向外每一层的钢丝绳均排列有序。理论上，补绳凸起可以做到无限多层，所以无限长的钢丝绳也可以完全正常的卷绕而不乱绳。

各补绳凸起6的凸起高度的绝对值要依据钢丝绳的直径合理确定。

如图3、图4、图5、图6和图7所示，所述第一层补绳凸起6的凸起高度这样确定，在对应于入绳缺口4的部分，没有补绳凸起6，凸起高度为零，以便进绳；在对应于绳槽直线段51的部分，凸起高度保持相同，保持缠绕在绳槽直线段51的钢丝绳与补绳凸起的间距一致；在对应于绳槽折线段52的部分，凸起高度随钢丝绳缠绕方向单调变化，以弥补由于斜向导绳在钢丝绳与端板或挡板之间形成的间隙。

所述第二层～第m层补绳凸起6的凸起高度这样确定，在对应于绳槽直线段51的部分，凸起高度保持相同；在对应于绳槽折线段52的部分，凸起高度单调减小至补绳凸起6的端头处，主要依靠补绳凸起6对应于绳槽直线段51的部分来约束该层的钢丝绳圈，补绳凸起6对应于绳槽折线段52的部分主要起导向作用。

根据卷筒的设计参数，定义所述第n层补绳凸起6所在同心圆的外径为Rn，

则Rn=D₀/2+H_n， $H_n=(n-1)\sqrt{d^2-{\left(\frac{t}{2}\right)}^2}+d,$

其中n为由内向外补绳凸起的层序号，n为正整数且n∈[1，m]，H_n是补绳凸起顶部距卷筒槽底的尺寸，D0为卷筒底径，d为钢丝绳直径，t为绳槽节距，根据上述公式来确定补绳凸起6的位置，就能够与钢丝绳缠绕在卷筒上的状态相适应。

此外，根据通常的入绳缺口设计，所述入绳缺口4是对应从绳槽直线段51和绳槽折线段52交点沿绳槽折线段52方向延伸的开口，即钢丝绳在进入卷筒绳槽后首先沿绳槽直线段缠绕，再沿绳槽折线段缠绕。根据不同的设计，入绳缺口4也可以设置在入绳端端板2上。

根据上述的入绳缺口设计，则所述第一层补绳凸起6的A侧凸起62起于入绳缺口4，止于顺绕绳方向入绳缺口4对侧的绳槽折线段52终点。

所述第一层补绳凸起6的B侧凸起63起于按绕绳方向与入绳缺口4相邻的绳槽折线段52在挡板上3的投影起点，止于按绕绳方向入绳缺口4对侧的绳槽折线段52在挡板上3的投影终点。

优选所述第二层～第m层的补绳凸起6起于对应于其中一侧绳槽折线段52的圆心角的范围内，止于对侧绳槽折线段52的圆心角的范围内，即保证能够以补绳凸起6对应约束缠绕在绳槽直线段的钢丝绳，主要是为了在实现约束的同时简化补绳凸起的制作。

优选所述位于同一圆周上的A侧凸起62、B侧凸起63各自是连续的圆弧条形，以保证对各层缠绕钢丝绳形成主要作用在卷筒轴向的可靠约束，对靠入绳端端板2或挡板3的钢丝绳，在卷筒径向也存在约束。

A侧凸起62或B侧凸起63也可以做成依照上述的指示设置的断续连接的两个以上凸起，但改造加工不便。

实施例：

如图1～图9所示，利用本发明改造如图1所示的卷筒。在入绳端端板2和挡板3的内侧面上各自设置由内向外分别为第一层直到第m层的且同心分布的补绳凸起6，其中m为卷筒的最大卷绕层数，每一层补绳凸起6均由设置在入绳端端板2上的A侧凸起62和设置在挡板上的B侧凸起63组成。

图6和图7所示为第一层的A侧凸起A1和B侧凸起B1的展开示意图，α是折线段对应的圆心角，α的单位为度。A侧凸起A1和B侧凸起B1由圆钢条制作。

图6、7中：LA1、LB1是圆钢条长度，R是圆钢条的半径，

A侧凸起A1的长度LA1=L1+Lz2+Lz1-Lq，L1+Lz1=（D0+d）л/2，

B侧凸起B1的长度LB1=L1+Lz1+Lz2=（D0+d）л/2+Lz1，

式中，Lz1-第一段折线段的圆周长度，Lz2-第二段折线段的圆周长度，L1-第一段直线段的圆周长度，L2-第二段直线段的圆周长度，Lq-入绳缺口的圆周长度，圆钢条的半径R等于或略小于钢丝绳的半径，R=d/2。

图8和图9所示为第2层～第m层补绳凸起的A侧凸起或B侧凸起，也用圆钢条制作，R是圆钢条的半径。

圆钢条的长度L=（Hn+D₀/2-R）×（180-α）×π/180+2Ly，

式中，α是折线段对应的圆心角，Ly为过渡段长度，根据实际需要确定，Hn是圆钢条顶部距卷筒槽底的尺寸，

$H_n=(n-1)\sqrt{d^2-\left(\frac{t}{2}\right)}+d,$

式中：n为由内向外补绳凸起的层序号，n为正整数且n∈[1，m]，Hn是补绳凸起顶部距卷筒槽底的尺寸，D₀为卷筒底径，d为钢丝绳直径，t为绳槽节距。

Claims (9)

1.大容绳量卷筒，包括卷筒体（1）、入绳端端板（2）和另一侧的挡板（3），卷筒体（1）或入绳端端板（2）上设置有入绳缺口（4），卷筒体（1）上设置有位于入绳端端板（2）和挡板（3）之间的折线绳槽（5），折线绳槽（5）包括交错设置的绳槽直线段（51）和绳槽折线段（52），其特征是：入绳端端板（2）和挡板（3）的内侧面上均还各自设置有由内向外分别为第一层直到第m层的且同心分布的补绳凸起（6），其中m为卷筒的最大卷绕层数，每一层补绳凸起（6）均由设置在入绳端端板（2）上的A侧凸起（62）和设置在挡板上的B侧凸起（63）组成，各补绳凸起（6）的凸起高度及其所在同心圆的外径依据钢丝绳的缠绕方向和钢丝绳的直径规则变化，使得各层钢丝绳缠绕在卷筒上时，由相应层的补绳凸起（6）约束在入绳端端板（2）和挡板（3）之间。

2.如权利要求1所述的大容绳量卷筒，其特征是：所述第一层补绳凸起（6）的凸起高度这样确定，在对应于入绳缺口（4）的部分，没有补绳凸起（6），凸起高度为零；在对应于绳槽直线段（51）的部分，凸起高度保持相同；在对应于绳槽折线段（52）的部分，凸起高度随钢丝绳缠绕方向单调变化。

3.如权利要求1所述的大容绳量卷筒，其特征是：所述第二层～第m层补绳凸起（6）的凸起高度这样确定，在对应于绳槽直线段（51）的部分，凸起高度保持相同；在对应于绳槽折线段（52）的部分，凸起高度单调减小至补绳凸起（6）的端头处。

4.如权利要求1、2或3所述的大容绳量卷筒，其特征是：

定义所述第n层补绳凸起（6）所在同心圆的外径为Rn，

则Rn=D₀/2+H_n， $H_n=(n-1)\sqrt{d^2-{\left(\frac{t}{2}\right)}^2}+d,$

其中n为由内向外补绳凸起的层序号，n为正整数且n∈[1，m]，D₀为卷筒底径，d为钢丝绳直径，t为绳槽节距。

5.如权利要求1、2或3所述的大容绳量卷筒，其特征是：所述入绳缺口（4）是对应从绳槽直线段（51）和绳槽折线段（52）交点沿绳槽折线段（52）方向延伸的开口。

6.如权利要求5所述的大容绳量卷筒，其特征是：所述第一层补绳凸起（6）的A侧凸起（62）起于入绳缺口（4），止于顺绕绳方向入绳缺口（4）对侧的绳槽折线段（52）终点。

7.如权利要求5所述的大容绳量卷筒，其特征是：所述第一层补绳凸起（6）的B侧凸起（63）起于按绕绳方向与入绳缺口（4）相邻的绳槽折线段（52）在挡板上（3）的投影起点，止于按绕绳方向入绳缺口（4）对侧的绳槽折线段（52）在挡板上（3）的投影终点。

8.如权利要求1、2或3所述的大容绳量卷筒，其特征是：所述第二层～第m层的补绳凸起（6）起于对应于其中一侧绳槽折线段（52）的圆心角的范围内，止于对侧绳槽折线段（52）的圆心角的范围内。

9.如权利要求1、2或3所述的大容绳量卷筒，其特征是：所述位于同一圆周上的A侧凸起、B侧凸起（63）各自是连续的圆弧条形。

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