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行业动态

绞车机械结构设计与液压元件选型

液压马达与电机混合驱动运输绞车,需要满足煤矿现有JYB系列煤矿运输绞车所有功能要求。另外基于设备适用性等方面综合考虑,设计一款能够实现远程控制操作,无级调速,又能不更换设备情况下输出大扭矩满足不同负载要求,能有效地替代不同驱动功率工况下的矿用运输绞车。365体育在线通过煤矿实地调研,运输绞车的使用工况主要有井下巷道及井上运输物料,一般在水平地面或小于22°的坡道运行,本课题设计的绞车使用工况为绞车在22°的坡道运行,提升物料。绞车提升示意图如图1所示。

 

图1:运输绞车提升系统示意图

运输绞车提升系统示意图

针对不同物料的牵引任务,通过对煤炭、矸石不同介质物料进行计算校核,确定该运输绞车可牵引5辆矸石车或7辆煤炭车。产品的外形尺寸主要是在其功能性要求的前提下,综合考虑加工工艺性、经济型、维修调试性能等因素,所决定的最小工艺尺寸。滚筒的结构尺寸设计也即滚筒的外形尺寸,365体育在线主要包括滚筒的公称直径和滚筒的容绳宽度,前者决定了滚筒的径向尺寸,在满足刚度强度前提下,为降低启动载荷及降低绞车重量应尽可能小。对于后者的确定,由于钢丝绳长度决定缠绕圈数有限,应适当选取合理数值。滚筒的轮廓结构如图2所示。

 

图2:滚筒的轮廓结构

滚筒的轮廓结构

综合考虑实际工况要求,绞车的滚筒公称直径D0应结合钢丝绳直径d、容绳量L合理选取,既要保证减少钢丝绳缠绕层数,提高钢丝绳的寿命,又要避免增加加工制作成本。滚筒容绳宽度设计应避免过大,导致入绳倾角过大排绳困难,增加主轴弯矩。选取滚筒直径D0=580mm,滚筒容绳宽度B=600mm。绞车滚筒的厚度与钢丝绳的缠绕层数有关,缠绕层数越多,滚筒受到钢丝绳的径向挤压力和轴向推力作用就越大,365体育在线根据设计经验滚筒厚度取δ=35mm。由于钢丝绳需要在滚筒上缠绕多层,为保证其不会从滚筒侧面窜出,在滚筒的侧面上加设保护侧板,侧板的外边缘距离最外层钢丝绳缠绳高度应不小于2.5倍钢丝绳直径,选取盘形制动器作为绞车的制动器,制动盘的制动半径的选取首先要考虑到滚筒的公称直径,滚筒保护侧板的间距以及提供足够安全系数下的制动力矩。

 

制动半径选取过大会导致绞车整体尺寸加大,制动力矩较大,相应的安全系数也随之变大;选取过小则导致制动力矩相应变小,安全性难以保证。因此综合考虑上述因素,合理选取盘形制动器制动半径为R盘=600mm。365体育在线针对滚筒在实际运行中进行受力分析,参照绞车滚筒运行工况,可知在工作过程中受到的力以及力矩主要包括缠绕在滚筒上的钢丝绳对滚筒的径向力、钢丝绳对侧壁产生的轴向力、钢丝绳拉力对滚筒产生的扭矩以及弯矩。其中钢丝绳对侧壁的轴向力和对滚筒的弯矩产生的应力较小,可忽略不计。

 

钢丝绳在滚筒的缠绕,对滚筒的筒壁产生均匀的径向挤压力,产生紧箍作用。将绕在滚筒壁上的螺旋绳圈视为绳环,且同一圈的钢丝绳张力为常数,滚筒受到的径向力为均布载荷。当钢丝绳在滚筒上只缠绕一层时,滚筒单元受力示意图如图3所示,钢丝绳受到的拉力与滚筒对它的反力在垂直方向的分力相平衡。

 

图3:滚筒单元受力示意图

Figure1Drumunitforcediagram

滚筒单元受力示意图

在多层缠绳的情况下,下层钢丝绳会受到上层钢丝绳挤压以及滚筒筒壁的径向弯曲变形而使张力减小,这就使筒壁上所受到的压力并不是随着缠绳层数的增加而线性成比例的增加。钢丝绳是在一定压力的情况下缠绕到滚筒上的,东莞电机对滚筒的力主要有两个方面,一方面是已经缠到滚筒上的钢丝绳对滚筒的挤压力,另一方面是未缠到滚筒上的钢丝绳对滚筒产生的弯曲和扭转作用力。

 

由于滚筒可视为空心圆柱体,其直径比厚度大很多,使截面惯性矩较大,因此,未缠到滚筒上的钢丝绳对筒壁产生的剪应力和弯曲应力相对很小,可忽略不计。钢丝绳在滚筒端部缠满一层向新一层过渡,东莞电机对侧板产生轴向推力,使侧板产生弯曲并在侧板与筒壁过渡处产生一定的应力。该力的大小与钢丝绳的张力、缠绕层数及钢丝绳与筒壁的摩擦因数有关。