CN103910298B - 一种新型卷筒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型卷筒，包括卷筒部及设置在卷筒部两个端部、挡绳用的法兰；卷筒部的外侧壁上开设有用于对钢丝绳导向的绳槽；绳槽包括平行部、钢丝绳变层和变道用的第一交叉部以及钢丝绳变道用的第二交叉部；平行部、第一交叉部和第二交叉部分别沿卷筒部的轴向设置，并且第一交叉部和第二交叉部间隔设置在两个平行部之间；法兰的内端面上与第二交叉部相对应的区域设置有凸起结构；凸起结构从法兰的外径边缘沿法兰的径向延伸至卷筒部，凸起结构的横截面为梯形。本发明能使上层钢丝绳在第二交叉部实现正确和平稳的变道。

Description

一种新型卷筒

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是涉及一种新型卷筒。

背景技术

卷筒是工程机械特别是起重设备中常用的、用于缠绕钢丝绳的装置。现在行业内多采用双折线卷筒，如图1所示，卷筒包括卷筒部1及设置在卷筒部1两个端部、用于阻挡钢丝绳滑脱（下文简称“挡绳”）的法兰2。图2示出的是图1的展开图，如图2所示，从展开图可以看出：卷筒部1的外侧壁上开设有绳槽3，绳槽3是用于对钢丝绳导向的凹槽。

绳槽3分为平行部31、第一交叉部32和第二交叉部33，第一交叉部32和第二交叉部33分别间隔设置在两个平行部31中间。其中，上层钢丝绳和下层钢丝绳（下文均简称为“上、下层钢丝绳”）在平行部31相互平行，法兰2的内端面与平行部31相对应的位置是平面。上、下层钢丝绳在第一交叉部32和第二交叉部33相互交叉。不相同的是：上、下层钢丝绳在第一交叉部32既变层，又变道，法兰2的内端面与第一交叉部32相对应的位置是平面4（如图3所示，图3中的箭头表示绕绳方向）。上、下层钢丝绳在第二交叉部33仅变道，不变层，法兰2的内侧面与第二交叉部33相对应的位置是三角形凸起5（如图4所示）。

对于第一交叉部32的排绳情况，图5显示的是钢丝绳在第一交叉部32的理论占位示意图，上、下层钢丝绳的中心位于同一条竖向的直线上，紧挨法兰2内侧平面4的钢丝绳A和钢丝绳B的一侧应当有一部分与平面4相抵接，因此，钢丝绳A和钢丝绳B与法兰2内侧具有相交的区域。但是，由于法兰2内侧为平面4，因此，将钢丝绳A和钢丝绳B朝图中示出的右侧方向挤压，直到将钢丝绳A和钢丝绳B挤压到如图6所示的位置，此时，钢丝绳A和钢丝绳B分别与钢丝绳C和钢丝绳D相干涉，直至造成图7情况的发生。也就是说，由于传统的卷筒对应于第一交叉部32的法兰2内端面是平的，因此无论爬起的钢丝绳在什么位置，都不能满足后面各圈排绳在图5示出的理论位置。由于第一圈变层的钢丝绳先占据位置，所以第二圈只能向后排。但由于后面的钢丝绳在下层绳槽的导向作用下，有占据理论位置的倾向，所以第二圈钢丝绳被挤压后凸起（如图7所示），并造成第三层闪缝，进而使得往上层的排绳也会相应的不整齐。

对于第二交叉部33的排绳情况，图8示出的是第二交叉部33第一层到第N层钢丝绳的理论排绳状态示意图，横向箭头为钢丝绳的排列方向，竖向箭头为钢丝绳绕绳方向。图中，奇数层排列方向相同，偶数层排列方向相同，奇偶数之间排列方向相反。并且，上层和下层钢丝绳在第二交叉部33的中心位于同一条水平线上，显示为横向排列。图9示出的是第二交叉部33第一圈到第N圈钢丝绳的实际排绳状态示意图，横向箭头为钢丝绳的排列方向，图中箭头为钢丝绳绕绳方向。图中，上层和下层钢丝绳在第二交叉部33的中心并没有位于同一条水平线上，而是倾斜排布的，因此显示为斜向排列。下面将相邻的两层钢丝绳分开示意，以说明相邻两层钢丝绳在第二交叉部33斜向排列的原因。

图10a和图10b分别示出的是下层钢丝绳在第二交叉部33的理论排绳状态示意图和实际排绳状态示意图。图11a和图11b分别示出的是上层钢丝绳在第二交叉部33的理论排绳状态示意图和实际排绳状态示意图。如图10a和图10b及图11a和图11b所示，下文将“钢丝绳缠绕方向”定义为“前方”，三角形凸起5具有后斜面51和前斜面52，后斜面51指的是与绕绳方向相对的斜面，否则为前斜面52。图10a和图10b中下层钢丝绳的第一圈为a1，位于最左侧；最后一圈为a2，位于最右侧。图11a和图11b中上层钢丝绳的第一圈为b1，位于最右侧；最后一圈为b2，位于最左侧。

比较图10a和图11a可以看出：下层钢丝绳的第一圈a1和上层钢丝绳的第一圈b1均与其相邻的法兰的后斜面51相贴合，下层钢丝绳的最后一圈a2和上层钢丝绳的最后一圈b2均与其相邻的法兰的前斜面52相贴合。

比较图10b和图11b可以看出：下层钢丝绳的第一圈a1和上层钢丝绳的第一圈b1均与其相邻的法兰的后斜面51相贴合，下层钢丝绳的最后一圈a2和上层钢丝绳的最后一圈b2均与其相邻的法兰的前斜面52无法贴合，从而分别产生了间隙c1和间隙c2，其原因在于钢丝绳在第二交叉部33呈斜向排列，而该斜向排列也是由于钢丝绳在第二交叉部33的排列沿钢丝绳缠绕方向产生了转角所造成的结果。下面阐述钢丝绳在第二交叉部33的排列沿钢丝绳缠绕方向产生转角的原因：

由于第一层钢丝绳M受卷筒的绳槽3的约束，因此可以在理论位置排绳。由第二层及以上钢丝绳N开始，在平行部31的钢丝绳还可以由下层钢丝绳排列形成的沟槽导向，因此还能保持绳与绳之间的间隙，而第二交叉部33的第二层以及上钢丝绳就没有沟槽导向，完全是靠前一圈钢丝绳的挤压来导向，因此在第二交叉部33的第二层以及上钢丝绳的排列是没有间隙的紧密排列。而卷筒部的节距（相邻两个绳槽的中心距离）往往大于钢丝绳的实际直径，因此，没有间隙的紧密排列相当于每个第二交叉部33的每后一圈钢丝绳都比前一圈钢丝绳在其缠绕方向上多绕了一小段距离，圈数越多最后一圈偏离其理论位置的绝对值就越多，形成的间隙就越大。

将图10a和图11a中相邻两层钢丝层叠加一起后形成了图12a和图12b示出的理论排绳状态示意图。如图12a和图12b所示，由图12b所提供的A-A剖面图可以看出：上层钢丝绳M与下层钢丝绳N是上下中心对齐的，并且都是紧贴法兰2的三角形凸起5的最高点，再往前由于下层钢丝绳N是向右的，因此上层钢丝绳M只要向前一小段，就可以偏向下层钢丝绳N的左侧，下层钢丝绳N会对上层钢丝绳M产生一个向左的侧向分力，从而可以实现正常变道。

将图10b和图11b中相邻两层钢丝层叠加一起后形成了图12c和图12d示出的实际排绳状态示意图。如图12c和图12d所示，由图12d所提供的B-B剖面图可以看出：上层钢丝绳M是在下层钢丝绳N的右侧，而没有上下中心对齐。由受力分析可知，这种情况下钢丝绳绕入卷筒时，下层钢丝绳N对上层钢丝绳M不但有向上的支撑力，还有一个向右的分力，使上层钢丝绳M不但不能向左变道，反而沿着下层钢丝绳N与法兰2缝隙，压向右侧法兰2（如图12e）。而右侧法兰2的三角形凸起5过了最高点后就对上层钢丝绳M没有了向左的挤压作用，因而上层钢丝绳M会在下层钢丝绳N向右分力的挤压下继续向右贴向法兰2，没能实现正确变道。直到图12e所示的重合线d处，上层钢丝绳M和下层钢丝绳N的中心才能重合在一起，但此时下层钢丝绳N已经进入直线段而不是折线段，所以上层钢丝绳M和下层钢丝绳N是平行向前，中心保持重合，没有分力不易变道。

发明内容

本发明的目的是提出一种新型卷筒，其能使钢丝绳在变层爬升部位产生容绳空间，从而排绳整齐，并能使上层钢丝绳在第二交叉部实现正确和平稳的变道。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种新型卷筒，包括卷筒部及设置在卷筒部两个端部、挡绳用的法兰；卷筒部的外侧壁上开设有用于对钢丝绳导向的绳槽；绳槽包括平行部、钢丝绳变层和变道用的第一交叉部以及钢丝绳变道用的第二交叉部；平行部、第一交叉部和第二交叉部分别沿卷筒部侧壁的周向设置，并且第一交叉部和第二交叉部间隔设置在两个平行部之间；法兰的内端面上与第二交叉部相对应的区域设置有凸起结构；凸起结构从法兰的外径边缘沿法兰的径向延伸至卷筒部，凸起结构的横截面为梯形。

进一步地，凸起结构具有后斜面、前斜面及后斜面与前斜面之间的顶面。

进一步地，顶面的长度根据卷筒部的节距与钢丝绳直径的差值以及绳槽的数目确定。

进一步地，法兰的内端面与第一交叉部相对应的区域开设有容置钢丝绳的凹槽。

进一步地，凹槽的深度根据钢丝绳的直径确定。

进一步地，凹槽深度为钢丝绳直径的10%±1%。

基于上述技术方案，本发明的优点是：

本发明在卷筒现有结构的基础上，将法兰内端面与第二交叉部相对应的区域设置成横截面是梯形的凸起结构，上层钢丝绳虽然不能在凸起结构的后斜面与顶面相交的位置实现变道，但由于凸起结构的横截面是梯形，也就相当于过了图示的后斜面与顶面相交的位置后钢丝绳仍然还有凸起结构中顶面的支撑，并贴合顶面保持继续朝前，而不会发生向右转的情形，同时下层钢丝绳继续朝右转，上层钢丝绳向前方绕一小段距离后达到前斜面与顶面相交的位置，于是，相邻的上层钢丝绳和下层钢丝绳中心就可以实现对齐，从而下层钢丝绳也不会对上层钢丝绳施加侧向力作用，因此上层钢丝绳可以保持往前一小段，同时下层钢丝绳向右转，此时上层钢丝绳便可以位于下层钢丝绳的左侧，从而实现正确和平稳的变道。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中卷筒的结构示意图；

图2为图1的展开示意图；

图3为图2中第一交叉部与法兰内端面的结构示意图；

图4为图2中第二交叉部与法兰内端面的结构示意图；

图5为现有卷筒中钢丝绳在第一交叉部的理论占位示意图；

图6为现有卷筒中钢丝绳在第一交叉部相干涉的状态示意图；

图7为现有卷筒中钢丝绳在第一交叉部的实际占位示意图；

图8为第二交叉部第一层到第N层钢丝绳的理论排绳状态示意图；

图9为第二交叉部第一层到第N层钢丝绳的实际排绳状态示意图；

图10a为下层钢丝绳在第二交叉部的理论排绳状态示意图；

图10b为下层钢丝绳在第二交叉部的实际排绳状态示意图；

图11a为上层钢丝绳在第二交叉部的理论排绳状态示意图；

图11b为上层钢丝绳在第二交叉部的实际排绳状态示意图；

图12a为图10a和图11a中相邻两层钢丝层叠加一起后的理论排绳状态示意图；

图12b为图12a中的A-A剖面示意图；

图12c为图10b和图11b中相邻两层钢丝层叠加一起后的实际排绳状态示意图；

图12d为图12c中的B-B剖面示意图；

图12e为12c中上层钢丝绳和下层钢丝绳分别与三角形凸起相配合的对比示意图；

图13a为本发明所提供的新型卷筒中凸起结构的一实施例的结构示意图；

图13b为本发明所提供的新型卷筒中钢丝绳在第二交叉部的实际排绳示意图；

图13c为图13b的h-h剖面示意图;

图14为本发明所提供的新型卷筒中法兰内端面凹槽一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1和2所示，本发明所提供的新型卷筒包括卷筒部1及设置在卷筒部1两个端部（左端和右端）、用于阻挡钢丝绳滑脱的法兰2。卷筒部1的外侧壁上开设有绳槽3，绳槽3是用于对钢丝绳进行导向的凹槽。绳槽3包括平行部31、第一交叉部32和第二交叉部33，平行部31、第一交叉部32和第二交叉部33分别沿卷筒部1侧壁的周向设置，并且第一交叉部32和第二交叉部33间隔设置在两个平行部31之间。其中，上钢丝绳与下层钢丝绳在平行部31相互平行，法兰2的内端面与平行部31相对应的位置是平面。上钢丝绳与下层钢丝绳在第一交叉部32和第二交叉部33相互交叉。在上钢丝绳与下层钢丝绳在第一交叉部32既变层，又变道，法兰2的内端面与第一交叉部32相对应的位置是平面。上钢丝绳与下层钢丝绳在第二交叉部33仅变道。如图13所示，法兰2的内端面上与第二交叉部33相对应的区域设置有凸起结构21，凸起结构21从法兰2的外径边缘沿法兰2的径向延伸至卷筒部1，凸起结构21的横截面为梯形。

由受力分析可知，第二交叉部33区域的上层钢丝绳M要实现顺利地与下层钢丝绳N交叉向左变道的条件是上层钢丝绳M应在下层钢丝绳N的左侧。

如图13a所示，由于“钢丝绳缠绕方向”定义为“前方”，凸起结构21具有后斜面211、前斜面212及后斜面211与前斜面212之间的顶面213。其中的后斜面211指的是与绕绳方向相对的斜面，否则为前斜面212。

如图13b和图13c所示，上层钢丝绳M虽然不能在凸起结构21的后斜面211与顶面213相交的位置实现变道，但由于凸起结构21的横截面是梯形，也就相当于过了图示的后斜面211与顶面213相交的位置后钢丝绳仍然具有顶面213的支撑，并贴合顶面213保持继续朝前延伸，而不会发生向右转的情形；同时，下层钢丝绳N继续朝右转，上层钢丝绳M向前方绕一小段距离后达到前斜面212与顶面213相交的位置，于是，相邻的上层钢丝绳M和下层钢丝绳N中心就可以实现对齐，从而下层钢丝绳N也不会对上层钢丝绳M施加侧向力作用，因此上层钢丝绳M可以保持往前一小段，同时下层钢丝绳N向右转，此时上层钢丝绳M便可以位于下层钢丝绳N的左侧，从而实现正确和平稳的变道。

上述实施例中，顶面213沿绕绳方向的长度相当于上层钢丝绳M贴合顶面213保持继续朝前的延伸量，该延伸量大小与卷筒部1的节距和钢丝绳直径之间的差值相关，一般卷筒部1的节距与钢丝绳直径的差值越大，所述延伸量越大。同时，所述延伸量大小还与绳槽3的数目相关，绳槽3的数目越多，所述延伸量越大。即，所述延伸量根据卷筒部1的节距与钢丝绳直径的差值以及绳槽的数目确定。上述的节距指的是相邻两个绳槽2之间的中心距。下面举例对顶面213的大小与卷筒部1的节距与钢丝绳直径的差值以及绳槽的数目之间的关系进行说明。

当钢丝绳直径是28.6mm，卷筒部的节距是29.3mm，绳槽的数目是38，凸起结构不用延伸，凸起结构的横截面仍然为三角形。当钢丝绳直径是28.6mm，卷筒部的节距是29.5mm，绳槽的数目是38，凸起部分需延伸，凸起结构的横截面为梯形，顶面213的大小约80mm。当钢丝绳直径是28.9mm，卷筒部的节距是29.3mm，绳槽的数目是38，凸起结构不用延伸，凸起结构的横截面仍然为三角形。

一般情况：卷筒节距为钢丝绳实际直径的1.015-1.025倍时凸起结构不用延伸。但是，对于卷筒部的节距与钢丝绳直径的差值较大包括两种情形，一种是钢丝绳直径公差较小且卷筒部的节距为定值，另一种情形是钢丝绳直径公差为定值且卷筒部的节距偏大，这两种情形都会导致钢丝绳在第二交叉部33的排列沿钢丝绳缠绕方向所产生转角偏大，这种情形在绳槽数目为50圈以下时必然会需要延伸量。另外，在卷筒部的节距与钢丝绳直径的差值为定值，而绳槽数目较大的情形下，会导致钢丝绳在第二交叉部33的排列沿钢丝绳缠绕方向所产生转角偏大，这种情形也需要延伸量。

如图14所示，法兰1的内端面与第一交叉部32相对应的区域开设有容置钢丝绳的凹槽22，使这一部分有容绳的空间。

对于第一交叉部32的排绳情况，图5显示的是钢丝绳在第一交叉部32的理论占位示意图，上、下层钢丝绳的中心位于同一条竖向的直线上，紧挨法兰2内侧平面4的钢丝绳A和钢丝绳B的一侧应当有一部分与平面4相抵接，因此，钢丝绳A和钢丝绳B与法兰2内侧具有相交的区域。此时，本发明中由于法兰2内侧为凹槽22（如图14所示），因此，将钢丝绳A和钢丝绳B左侧的部分均可以容置在凹槽22内，二者的轴心线仍然保持在同一条直线上，从而可以避免与其它竖排的钢丝绳向干涉，进而可以避免闪缝问题的发生。

上述实施例中，凹槽22的深度根据钢丝绳的直径确定，通常凹槽22深度为钢丝绳直径的10%±1%，该深度能够满足容绳的要求，又不会因产生太大的空隙而乱绳。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种新型卷筒，包括卷筒部及设置在卷筒部两个端部、挡绳用的法兰；卷筒部的外侧壁上开设有用于对钢丝绳导向的绳槽；绳槽包括平行部、钢丝绳变层和变道用的第一交叉部以及钢丝绳变道用的第二交叉部；平行部、第一交叉部和第二交叉部分别沿卷筒部侧壁的周向设置，并且第一交叉部和第二交叉部间隔设置在两个平行部之间；其特征在于：

卷筒部两端的法兰的内端面上均在与第二交叉部相对应的区域设置有凸起结构；凸起结构从法兰的外径边缘沿法兰的径向延伸至卷筒部，凸起结构的横截面为梯形。

2.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于：

凸起结构具有后斜面、前斜面及后斜面与前斜面之间的顶面。

3.如权利要求2所述的卷筒，其特征在于：

顶面的长度根据卷筒部的节距与钢丝绳直径的差值以及绳槽的数目确定。

4.如权利要求3所述的卷筒，其特征在于：

卷筒部两端的法兰的内端面均在与第一交叉部相对应的区域开设有容置钢丝绳的凹槽。

5.如权利要求4所述的卷筒，其特征在于：

凹槽的深度根据钢丝绳的直径确定。

6.如权利要求5所述的卷筒，其特征在于：

凹槽深度为钢丝绳直径的10％±1％。