CN107381390A - 最轻起升双联卷筒与设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出最轻起升双联卷筒与设置方法，涉及起重机领域。根据起重机起升卷筒的受力情况，通过设定焊接卷筒横向肋板的最佳位置和改进的计算方法，并在保证卷筒强度、寿命和稳定性的前提下减小卷筒的壁厚，使得起重机起升机构的卷筒构造合理化和焊接双联卷筒最轻。本最轻焊接双联卷筒与设置方法具有构造确定性、易实现和合理性、适用性好等优点。本发明是在保证卷筒机械性能的前提下，使卷筒的质量最轻、卷制与焊接成本下降，提高了卷筒制造的经济性。随着卷筒质量和转动惯量下降，起升机构电动机负荷随之下降，起重机主梁承力也变小、制造成本下降，起重机整机制造和使用更节能环保。

Description

最轻起升双联卷筒与设置方法

技术领域

本发明涉及起重机领域，具体地，涉及最轻起升双联卷筒与设置方法。

背景技术

随着起重机向大型化，重型化发展，起重机卷筒的尺寸和重量越来越大，对起重机节能环保十分不利。

起初对于卷筒的设计计算是根据卷筒的传统简化计算得到的，此种计算方法是针对脆性材料铸造卷筒的简化力学模型适应，和目前广泛采用的合金结构钢焊接卷筒的真实构造和受力情况存在较大差距，致使现在焊接卷筒的重量和尺寸都偏大。

广泛使用的起重机焊接带肋板卷筒的内肋板位置设置还没有可靠的力学性能推导证明，对设置横肋板的合理位置对卷筒受力的改善程度也没有可靠结论。

现有的卷筒肋板添加位置不尽相同，不能充分发挥肋板的作用。

综上所述，现有的双联焊接卷筒设计方法没有从理论或统计学上论证减轻卷筒质量的可行方法。

发明内容

本发明的目的是提供最轻起升双联卷筒与设置方法，适应结构钢卷制焊接卷筒，其构造如图1所示，构造与设计方法包括以下步骤。

在双联焊接卷筒左右卷绕钢丝绳部分的对称位置设置内或外肋板，在内腔其它位置设置或者不设置内肋板，根据卷筒的真实受力情况给出性能分析设计的方法，保证卷筒强度、稳定性和寿命，达到卷筒壁厚下降到最薄和最节能环保的目标。

本发明的特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制，在附图中。

图1是本发明针对的双联卷筒的三维模型外观。

图2是本发明的必有关键位置肋板情况下的三维模型截面图,1为肋板。

图3是本发明的必有关键位置肋板情况下卷筒的二维图。

图4是本发明的必有关键位置肋板情况下卷筒的内部剖视图，其中1为肋板，2为卷筒部位1的计算位置，3为卷筒部位2的计算位置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供最轻起升双联卷筒与设置方法，如图1所示，其中，该设置方法包括以下步骤。

使用三维建模技术建立有肋板的卷筒模型，使得设置方法更加直观。

在卷筒内部的不同位置添加肋板1，通过肋板1的加入，改进钢丝绳缠绕箍紧所产生的压应力的计算方法，使得计算结果更加接近实际情况，通过对添加肋板1的卷筒的计算分析，得出在卷筒内部的中间位置添加肋板1对卷筒强度和稳定性的提升效果更佳显著。

不像以往随设计者不确定设置内肋板位置和延续使用无内肋板卷筒计算方法，本发明关键肋板1的位置的确定设置能使卷筒的机械性能得到最大的提升，在保证卷筒使用性能的前提下可以进一步减小卷筒的壁厚，通过考虑内肋板有利作用的新的计算方法，最终实现卷筒最轻的目标。

根据本发明的最轻起升双联卷筒与设置方法，列举如下。

（1）双联焊接卷筒新的强度计算方法。

缠入的最大张力钢丝绳距离肋板1最近时，钢丝绳缠绕箍紧所产生的卷筒壁环向压应力新的计算方法为。

缠入的最大张力钢丝绳远离肋板1时，钢丝绳缠绕箍紧所产生的卷筒壁环向压应力新的计算方法为。

式中， S_max为钢丝绳的最大拉力(N)，t为钢丝绳卷绕节距(mm)，δ为卷筒槽底壁厚(mm)，x为距卷筒中间最近绳槽的距离(mm)，h为卷筒光面厚度（mm）， b为肋板厚度(mm)，d为肋板内孔直径(mm)，K₁为部位3的构造系数，K₂为部位2的构造系数。

本发明钢丝绳缠绕箍紧所产生的最大压应力。

式中，σ_y是不同计算位置σ_y1和σ_y2筛选出的卷筒环形压应力的最大值。

弯曲应力

(双联卷筒)。

式中，L为卷筒长度(mm)。

抗弯截面系数为。

式中，D为卷筒槽底平均直径(mm)。

弯曲应力为

。

合成应力

由于焊接双联卷筒材料的允许拉和压应力值一致，其强度验算式为。

式中，[σ]为许用应力(N/mm²)。

（2）双联焊接卷筒稳定性计算

允许正压应力。

式中，E为卷筒材料弹性模量（MPa），v为材料的泊松比，δ和R分别为卷筒槽底厚度和平均半径（mm），R=0.5D，L_j为卷筒稳定性计算长度（mm）。

卷筒表明单位面积正压力σ_m为

。

以上计算方法经过大量卷筒结构分析数据验证，具有很好的可靠性。

以上结合附图详细描述了本发明的实施方式，但是本发明并限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.最轻起升双联卷筒与设置方法，包括设置一个横向肋板的焊接双联卷筒，其特征在于，在卷筒关键位置设置肋板能显著降低卷筒壁的应力水平、提高卷筒的承力，且其中一个横向肋板位置必位于双联卷筒左右分割的中间位置，通过此构造，能实现卷筒的最轻量化，达到制造成本下降和使用节能减排的目的。

2.根据权利要求1所述的最轻起升双联卷筒与设置方法，其特征在于，在卷筒内添加一个或者几个横向肋板，添加肋板后的卷筒的焊缝和主体结构满足强度和寿命要求。

3.根据权利要求1所述的最轻起升双联卷筒与设置方法，其特征在于，卷筒为焊接双联卷筒，其设计方法具有科学合理性。

4.根据权利要求1所述的最轻起升双联卷筒与设置方法，其特征在于，包含了有槽双双联卷筒，也包含光面双联和双双联卷筒，还包含它们的钢丝绳多层缠绕形式。