CN108975193A - 卷筒、纤维绳的卷绕结构和工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械领域，公开了一种卷筒、纤维绳的卷绕结构和工程机械，其中，卷筒(100)包括卷筒主体(110)和绳端固定装置，卷筒主体包括用于缠绕绳索的筒状件和设置在筒状件的轴向两侧的侧板(111)，绳端固定装置设置在侧板的外表面上并包括楔块固定机构(120)和压板固定机构(130)，楔块固定机构包括楔块(121)和与楔块配合以压紧绕过楔块的第一绳索部分(210)的楔套(122)，压板固定机构包括用于将靠近第一绳索部分的第二绳索部分(220)压紧于侧板的压板(131)。本发明将纤维绳的绳端固定在卷筒的侧板上，避免占用筒状件的缠绕空间。并且，纤维绳的绳端通过楔块固定机构和压板固定机构获得双重固定，可以获得稳固、可靠的绳端固定。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地涉及卷筒、纤维绳的卷绕结构和工程机械。
背景技术
在工程机械中使用的卷扬设备中，纤维绳是常用的绳索类型。具体的，纤维绳通常缠绕在卷筒上，绳端通过压板固定等方式固定于卷筒的筒状部上，例如通过紧固件将压板固定于筒状部以压紧绳端。由于纤维绳的材质，纤维绳与卷筒之间的摩擦系数较小，因此需要通过压板提供较大的压紧力，为此，需要设置较多的压板和螺栓，占用筒状件的较多空间，相应减少了筒状件的可缠绕空间，影响卷扬设备的正常使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的绳端固定不牢且影响绳索缠绕的问题，提供一种卷筒，该卷筒能够方便、牢固地固定绳端且不影响绳索缠绕。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种卷筒，其中，所述卷筒包括卷筒主体和绳端固定装置，所述卷筒主体包括用于缠绕绳索的筒状件和设置在所述筒状件的轴向两侧的侧板，所述侧板上设置有允许所述绳索的绳端穿过的穿绳孔，所述绳端固定装置设置在所述侧板的外表面上并包括楔块固定机构和压板固定机构，所述楔块固定机构包括楔块和与所述楔块配合以压紧绕过所述楔块的第一绳索部分的楔套，所述压板固定机构包括用于将靠近所述第一绳索部分的第二绳索部分压紧于所述侧板的压板。
优选地，所述楔块包括大端和小端，所述楔套形成与所述楔块对应的形状并固定于所述侧板，所述第一绳索部分绕过所述大端，所述压板固定机构靠近所述小端设置。
优选地，所述楔块包括平行于所述侧板的一对表面以及沿所述表面的周缘垂直于所述表面延伸的侧面，所述表面的轮廓具有彼此呈角度γ设置的第一直形边和第二直形边，γ为12-16°。
优选地，所述压板固定机构包括至少一个所述压板，所述压板设置为使得所述第二绳索部分沿以所述侧板的中心为圆心的弧形延伸。
优选地，所述侧面设置有用于容纳所述第一绳索部分的第一凹槽，所述第一凹槽的横截面为半椭圆形，所述第一凹槽的槽口的宽度方向为该半椭圆形的长轴方向。
优选地，所述压板的朝向所述侧板的表面设置有用于容纳所述第二绳索部分的第二凹槽，所述第二凹槽的横截面为半椭圆形，所述第二凹槽的槽口的宽度方向为该半椭圆形的长轴方向；并且/或者，所述第二绳索部分通过所述压板的中部压紧。
优选地，所述第二绳索部分包括从所述楔块固定机构外部进入所述楔块固定机构的前端部和从所述楔块固定机构引出的后端部，所述前端部和后端部平行设置，所述压板横跨所述前端部和后端部设置，所述第二凹槽包括用于容纳所述前端部的进绳槽和用于容纳所述后端部的出绳槽。
优选地，所述压板通过紧固件固定于所述侧板，所述压板的数量为n，
其中：Q为所述绳索在所述绳端固定装置的入绳位置所受载荷，f为所述绳索与所述楔块、楔套和压板之间的摩擦系数，F3为所述紧固件的预紧力。
本发明还提供一种纤维绳的卷绕结构，其中，所述纤维绳的卷绕结构包括纤维绳和本发明的卷筒，所述纤维绳的主体部分缠绕在所述筒状件上，所述纤维绳的绳端包括通过所述楔块固定机构压紧的第一绳索部分和通过所述压板固定机构压紧的第二绳索部分。
本发明还提供一种工程机械，其中，所述工程机械包括本发明的纤维绳的卷绕结构。
通过上述技术方案，通过将纤维绳的绳端固定在卷筒的侧板上，可以避免占用筒状件的缠绕空间，确保卷扬设备的正常使用。并且，纤维绳的绳端通过楔块固定机构和压板固定机构获得双重固定，可以获得稳固、可靠的绳端固定。另外，楔块固定机构和压板固定机构都设置在侧板的外表面上，便于安装、拆卸和维护。
附图说明
图1是说明本发明的纤维绳的卷绕结构的一种实施方式的立体图；
图2是图1的主视图；
图3是说明图1中纤维绳的绳端的受力的示意图。
附图标记说明
100-卷筒，110-卷筒主体，111-侧板，111a-穿绳孔，120-楔块固定机构，121-楔块，121a-第一直形边，121b-第二直形边，121c-弧形边，122-楔套，130-压板固定机构，131-压板，132-紧固件，200-纤维绳，210-第一绳索部分，220-第二绳索部分，221-前端部，222-后端部。
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。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
根据本发明的一个方面，提供一种卷筒，其中，所述卷筒100包括卷筒主体110和绳端固定装置，所述卷筒主体110包括用于缠绕绳索的筒状件和设置在所述筒状件的轴向两侧的侧板111，所述绳端固定装置设置在所述侧板111的外表面(即背离筒状件的表面)上并包括楔块固定机构120和压板固定机构130，所述楔块固定机构120包括楔块121和与所述楔块121配合以压紧绕过所述楔块121的第一绳索部分210的楔套122，所述压板固定机构130包括用于将靠近所述第一绳索部分210的第二绳索部分220压紧于所述侧板111的压板131。
根据本发明的另一方面，提供一种纤维绳的卷绕结构，其中，所述纤维绳的卷绕结构包括纤维绳200和本发明的卷筒100，所述纤维绳200的主体部分缠绕在所述筒状件上，所述纤维绳200的绳端包括通过所述楔块固定机构120压紧的第一绳索部分210和通过所述压板固定机构130压紧的第二绳索部分220。
本发明的卷绕结构中，通过将纤维绳200的绳端固定在卷筒100的侧板111上，可以避免占用筒状件的缠绕空间，确保卷扬设备的正常使用。本发明的卷筒100和卷绕结构可以用于具有卷扬设备的工程机械，例如起重机等。根据本发明的还一方面，还提供一种工程机械，包括本发明的纤维绳的卷绕结构。
本发明中，纤维绳200的绳端可以通过楔块固定机构120和压板固定机构130获得双重固定，可以获得稳固、可靠的绳端固定，无需通过增加压板固定机构130的紧固件数量来获得所需的牢固固定，从而简化了结构、降低了成本。另外，通过利用楔块固定机构120的摩擦力压紧第一绳索部分210，可以减少所需压板131的数量，降低了安装、维护的复杂性和成本。
另外，楔块固定机构120和压板固定机构130都设置在侧板111的外表面上，便于安装、拆卸和维护。
本发明中，可以在卷筒主体110的至少一侧的侧板111上设置所述绳端固定装置，优选在两侧的侧板111上均设置所述绳端固定装置，以便在卷筒主体110的两侧均通过所述绳端固定装置将纤维绳200牢固、可靠地固定。
本发明的楔块固定机构120中，所述楔块121包括大端和小端，所述楔套122形成与所述楔块121对应的形状固定于所述侧板111，从而楔套122套设在楔块121外侧。其中，楔套122可以通过紧固件等方式固定于侧板111。由于楔套122与楔块121的形状对应，楔块121通过楔套122保持在楔套122和侧板111之间。
如图2所示，第一绳索部分210绕过楔块121的大端，也即第一绳索部分210从楔块121的小端引入和引出，以对大端施加朝向小端的作用力并压紧在楔块121和楔套122之间，所述压板固定机构130靠近所述小端设置，以辅助楔块固定机构120对纤维绳200的绳端提供固定。
其中，所述楔块121包括平行于所述侧板111的一对表面以及沿所述表面的周缘垂直于所述表面延伸的侧面。具体的，所述一对表面彼此平行且能够在垂直于表面的方向上重合(即轮廓一致)。为形成楔块121的大端和小端并在纤维绳200的作用下产生所需的楔紧效果，所述表面的轮廓具有彼此呈角度γ设置的第一直形边121a和第二直形边121b，γ为12-16°。其中，根据纤维绳200与楔块121和楔套122之间的摩擦系数，可以选择适当的γ值。
楔块121的表面的轮廓可以为各种形状，为便于第一绳索部分210绕过且避免在绕过位置过度应力集中，所述表面具有在所述大端连接所述第一直形边121a和第二直形边121b的弧形边121c，所述弧形边121c对应的圆心角α＝180°+γ。在小端处，楔块121的表面的轮廓可以具有连接第一直形边121a和第二直形边121b的连接边，连接边可以为直形边或弧形边。
优选地，为对绳端提供更稳固的固定，如图1和图2所示，所述压板固定机构130包括至少一个压板131。更优选地，所述压板131设置为使得所述第二绳索部分沿以所述侧板的中心为圆心的弧形延伸，以通过每个压板131对第二绳索部分220提供更均匀的压紧力。
其中，压板131的数量根据压板131的固定方式以及压紧第二绳索部分的方式有关。为便于布置和简化结构，所述压板131通过紧固件132固定于所述侧板111，所述第二绳索部分220通过所述压板131的中部压紧。
具体的，所述第二绳索部分220包括从所述楔块固定机构120外部进入所述楔块固定机构120的前端部221和从所述楔块固定机构120引出的后端部222，所述前端部221和后端部222平行设置，所述压板130横跨所述前端部221和后端部222设置。其中，前端部221和后端部222平行设置包括沿平行的直线设置以及沿同心的圆弧设置。所述压板130可以横跨所述前端部221和后端部222设置。
下面，根据图示的实施方式说明如何设定压板131的数量。在图示的实施方式中，每个压板131通过两端的紧固件132固定于侧板111，第二绳索部分220的前端部221和后端部222平行压紧在压板131的中部。
如图3所示，Q为纤维绳固定装置入绳端所受载荷，F1、F2为楔块两侧对纤维绳的作用力；F3为单个螺栓预紧力；S1、S2、S3、S4为纤维绳不同截面的拉力(S1为第一绳索部分210的前端截面的拉力，S4为第一绳索部分210的后端截面的拉力，S2为第一绳索110的与弧形边121c的前端接触的端面的拉力，S3为第一绳索210的与弧形边121c的后端接触的端面的拉力)；f为摩擦系数(设定纤维绳200与楔块121和楔套122之间的摩擦系数相同，均为f，设定纤维绳200与压板131摩擦系数也为f)；n为压板131的数量。
纤维绳200的拉力平衡，可得以下公式：
α＝π+γ (1)
S2＝S3eαf (2)
S3＝2F2f+S4 (3)
Sf＝S2-S3＝S3(efα-1) (4)
S1＝2F1f+2F2f+Sf+S4＝2F1f+2F2feαf+S4eαf (5)
考虑到楔块121上作用的反作用力的平衡调节，得到如下公式：
在上述公式中，α、γ均用弧度表征。
其中，对于纤维绳200的材质，f可以取0.04，γ可以选用已有的钢丝绳楔块的国家标准，例如γ可以为14.25°，则：F1＝1.01S1，F2＝1.07S1，S4＝0.48S1。由此可见，第一绳索部分210的前端截面的拉力为后端截面的拉力的一半，为达到受力平衡，需要通过压板固定机构130来平衡。
如图3所示，压板131以预紧力F3压紧第二绳索部分220，该预紧力产生的摩擦力与第一绳索部分210的前端截面及后端截面的拉力平衡，则：
S1＝Q-nF3f (9)
S4＝nF3f (10)。
由此，可以得到压板131的数量n与绳端固定装置入绳位置所受载荷Q之间的关系为：
其中，螺栓预紧力F3可由所用螺栓参数确定，若取螺栓规格为8.8级M20，则可取F3＝110KN，若取载荷Q＝50KN，摩擦系数f＝0.04，则n＝3.68，实取n＝4即可满足纤维绳在卷筒上的固定要求。
使用其他规格的螺栓、摩擦系数f等，可以参照上述方法，先获得S4与S1的关系式，并根据公式(9)-(11)计算得到n。
另外，所述侧面设置有用于容纳所述第一绳索部分210的第一凹槽，针对纤维绳200受力后变形较大，优选地，所述第一凹槽的横截面为半椭圆形，所述第一凹槽的槽口的宽度方向为该半椭圆形的长轴方向。由此，一方面可以方便地固定纤维绳200，另一方面可以减小纤维绳200在第一凹槽处的局部应力，避免局部磨损。同样地，所述压板131的朝向所述侧板111的表面设置有用于容纳所述第二绳索部分的第二凹槽，所述第二凹槽的横截面为半椭圆形，所述第二凹槽的槽口的宽度方向为该半椭圆形的长轴方向，从而在方便通过压板131固定的同时减小纤维绳200在第二凹槽处的局部应力。其中，第一凹槽和第二凹槽的半椭圆形的长轴可以设置为短轴的1-2倍，并且长轴可以为纤维绳200的直径的1.0～1.5倍。
为便于分别对前端部221和后端部222压紧，其中，所述第二凹槽可以包括用于容纳所述前端部221的进绳槽和用于容纳所述后端部222的出绳槽。每个压板131上的进绳槽和出绳槽可以为平行的直型槽，并且进绳槽和出绳槽的横截面均为半椭圆形，槽口的宽度方向为半椭圆形的长轴方向。
另外，为便于将纤维绳200的绳端从侧板111的内侧(即朝向筒状件的侧)延伸至外侧，如图1所示，所述侧板111上可以设置有穿绳孔111a。优选地，前端部221与穿绳孔111a位于同一圆周上，后端部222位于与该圆周同心的外侧圆周上。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。本发明包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种卷筒，其特征在于，所述卷筒(100)包括卷筒主体(110)和绳端固定装置，所述卷筒主体(110)包括用于缠绕绳索的筒状件和设置在所述筒状件的轴向两侧的侧板(111)，所述侧板(111)上设置有允许所述绳索的绳端穿过的穿绳孔(111a)，所述绳端固定装置设置在所述侧板(111)的外表面上并包括楔块固定机构(120)和压板固定机构(130)，所述楔块固定机构(120)包括楔块(121)和与所述楔块(121)配合以压紧绕过所述楔块(121)的第一绳索部分(210)的楔套(122)，所述压板固定机构(130)包括用于将靠近所述第一绳索部分(210)的第二绳索部分(220)压紧于所述侧板(111)的压板(131)。
2.根据权利要求1所述的卷筒，其特征在于，所述楔块(121)包括大端和小端，所述楔套(122)形成与所述楔块(121)对应的形状并固定于所述侧板(111)，所述第一绳索部分(210)绕过所述大端，所述压板固定机构(130)靠近所述小端设置。
3.根据权利要求2所述的卷筒，其特征在于，所述楔块(121)包括平行于所述侧板(111)的一对表面以及沿所述表面的周缘垂直于所述表面延伸的侧面，所述表面的轮廓具有彼此呈角度γ设置的第一直形边(121a)和第二直形边(121b)，γ为12-16°。
4.根据权利要求3所述的卷筒，其特征在于，所述压板固定机构(130)包括至少一个所述压板(131)，所述压板(131)设置为使得所述第二绳索部分(220)沿以所述侧板的中心为圆心的弧形延伸。
5.根据权利要求3所述的卷筒，其特征在于，所述侧面设置有用于容纳所述第一绳索部分(210)的第一凹槽，所述第一凹槽的横截面为半椭圆形，所述第一凹槽的槽口的宽度方向为该半椭圆形的长轴方向。
6.根据权利要求1所述的卷筒，其特征在于：
所述压板(131)的朝向所述侧板(111)的表面设置有用于容纳所述第二绳索部分(220)的第二凹槽，所述第二凹槽的横截面为半椭圆形，所述第二凹槽的槽口的宽度方向为该半椭圆形的长轴方向；并且/或者，
所述第二绳索部分(220)通过所述压板(131)的中部压紧。
7.根据权利要求6所述的卷筒，其特征在于，所述第二绳索部分(220)包括从所述楔块固定机构(120)外部进入所述楔块固定机构(120)的前端部(221)和从所述楔块固定机构(120)引出的后端部(222)，所述前端部(221)和后端部(222)平行设置，所述压板(130)横跨所述前端部(221)和后端部(222)设置，所述第二凹槽包括用于容纳所述前端部(221)的进绳槽和用于容纳所述后端部(222)的出绳槽。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的卷筒，其特征在于，所述压板(131)通过紧固件(132)固定于所述侧板(111)，所述压板(131)的数量为n，
其中：Q为所述绳索在所述绳端固定装置的入绳位置所受载荷，f为所述绳索与所述楔块(121)、楔套(122)和压板(131)之间的摩擦系数，F3为所述紧固件(132)的预紧力。
9.一种纤维绳的卷绕结构，其特征在于，所述纤维绳的卷绕结构包括纤维绳(200)和权利要求1-8中任意一项所述的卷筒(100)，所述纤维绳(200)的主体部分缠绕在所述筒状件上，所述纤维绳(200)的绳端包括通过所述楔块固定机构(120)压紧的第一绳索部分(210)和通过所述压板固定机构(130)压紧的第二绳索部分(220)。
10.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括权利要求9所述的纤维绳的卷绕结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181211 |