第二章起重机械零部件课件.ppt

第二章 起重机械零部件,第一节 钢丝绳,第二节 滑轮、滑轮组、卷筒,第三节 制动器,第四节 卷扬机,退,本章学习要求,4,掌握钢丝绳直径的选择计算,熟悉钢丝绳头的固接方法,了解滑轮组、卷筒的种类,掌握卷筒的容绳量、钢丝绳的允许偏斜角,5,了解起重机零部件的种类,第一节钢丝绳,1.4,1.4如何量度钢丝绳直径,1.8钢丝绳的寿命,1.5常见的钢丝绳,1.7钢丝绳直径的选择计算,1.6钢丝绳的损坏原因,第一节基 本 概 念,1.1钢丝绳的组成,1.2,1.3,1.1钢丝绳的组成,1）钢丝,钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。,钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。,2）绳芯,常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。,它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。,钢丝绳不是等方性的材料，它的性能取决于外来荷载的方向。（它是用来承受轴向拉力的，而不是用来承受压力或者张力的）。,钢丝绳不是线性弹性材料，它的形变跟荷载不成正比（对于高度或者低度荷载更是如此）。必须注意的是：当钢丝绳经受反复弯曲或者经常承受变动荷载时，它就很容易磨损或者断裂。磨损和断裂的程度取决于载荷的密度以及所使用的钢丝绳的种类。,1.2 钢丝绳的分类,1.2.1按拧绕的层次分类1.2.2 按钢丝绕成股和股绕成绳的相互方向分1.2.3按其股绳捻向分为1.2.4按接触状态分类,1.2.1按拧绕的层次分类,单绕绳双绕绳三绕绳,单绕绳,由若干细钢丝围绕一根金属芯拧制而成，挠性差，反复弯曲时易磨损折断，主要用作不运动的拉紧索。,由钢丝拧成股后再由股围绕绳芯拧成绳。常用的绳芯为麻芯，高温作业宜用石棉芯或软钢丝拧成的金属芯。,制绳前绳芯浸涂润滑油，可减少钢丝间互相摩擦所引起的损伤。双绕绳挠性较好，制造简便，应用最广,双绕绳,以双绕绳作股再围绕双绕绳芯拧成绳，挠性好；但制造较复杂，且钢丝太细，容易磨损，故很少应用。,三绕绳,1.2.2 按钢丝绕成股和 股绕成绳的相互方向分,顺绕绳(同向捻)交绕绳,顺绕绳(同向捻),钢丝拧成股的绕向与股拧成绳的绕向相同者称顺绕。顺绕钢丝绳的钢丝间接触较好，挠性也较好，使用寿命长，但有扭转松散的趋向，不宜用作自由端悬吊重物的提升绳，可作为有刚性导轨对重物导行时的提升绳或牵引绳。,钢丝拧成股的绕向与股拧成绳的绕向相反者称交绕。,交绕的钢丝绳不易扭转松散，在起重作业中广泛使用。按接触状态分类,交绕绳,1.2.3按其股绳捻向分为,左、右同向捻和 左、右交互捻；,钢丝拧成股的绕向与股拧成绳的绕向相反者称交绕。,交绕的钢丝绳不易扭转松散，在起重作业中广泛使用。按接触状态分类,交绕绳,同向捻大大改善了钢丝绳的抗磨损和抗挤压性能。特别在钢丝绳多层绕制的情况下，此优点表现得更加明显，而且钢丝绳能够更加无噪音工作。,同向捻,与同向捻相反，钢丝沿着与钢股闭合的相对方向绕制而成。交互捻能有效地减少在卷轴里的钢丝绳相互间的压伤。,交绕的钢丝绳不易扭转松散，在起重作业中广泛使用。按接触状态分类,交绕绳,点接触线接触面接触,1.2.4按接触状态分类,点接触的钢丝绳:股中钢丝直径均相同。为使钢丝受力均匀，每层钢丝拧绕后的螺旋角大致相等，但拧距不等，所以内外层钢丝相互交叉，呈点接触状态。,点接触,线接触的钢丝绳：股中各层钢丝的拧距相等，内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上，呈线接触状态。线接触钢丝绳的性能比点接触的有很大改善，所以使用广泛。,线接触,密封式钢丝绳：面接触绳股的一种，外层用乙形钢丝制成，表面光滑，耐磨性好，与相同直径的其他类型钢丝绳相比，抗拉强度较大，并能承受横向压力，但挠性差、工艺较复杂、制造成本高，常用作承载索，如缆索起重机和架空索道上的缆索。,面接触,1.3 钢丝绳的标记,名称,股数,每股钢丝数,钢丝绳直径,公称抗拉强度,钢丝绳级别(特、),股绕成绳的螺旋方向(右Z、左S),股绳捻向(同向捻和交互捻),正确量度钢丝绳的直径是相对的钢股间的距离,1.4 如何量度钢丝绳直径,1.5常见的钢丝绳,跟很多其它的材料一样，钢丝绳的损坏率在使用初期和末期是非常迅速的，损坏经常由以下原因引起：,在使用初期在使用末期出现的损坏,1.6钢丝绳的损坏原因,选择了错误的钢丝绳安装不恰当没有将设备和钢丝绳调试好在使用初期过后，钢丝绳就会长期保持稳定状态。（前提条件是必须提供必要的保养和维护）。,在使用初期,钢丝断裂钢丝绳直径变小钢丝绳硬化,根据损坏扩展的速度，必须对产品的预期剩余使用寿命和使用安全性作出估算。,在使用末期出现的损坏,首先根据机构工作类型的要求，选择钢丝绳的结构形式，然后再根据钢丝绳所受的最大静拉力，选择一条破断拉力总和稍大一些的钢丝绳，采用破断载荷法定出钢丝绳的直径d，即 S丝nSmax/,S丝-断拉力总和n-钢丝绳的安全系数Smax-钢丝绳所受的最大静拉力-钢丝绳破断拉力折减系数,1.7钢丝绳直径的选择计算,安全系数n及系数e,）当进行一次无导向重物提升时或在较大高度下进行多次无导向重物提升时，选用不旋转钢丝绳：,）当进行一次有导向重物提升或在较小高度下进行多次有导向重物提升（如行车）或左旋和右旋绳成对使用时，可选用普通钢丝绳。,钢丝绳的选择原则,右旋绳槽的卷筒推荐使用左旋钢丝绳：反之，左旋绳槽的卷筒应使用右旋钢丝绳。,对于单层缠绕的不旋转钢丝绳，必须严格遵守上述原则，否则易引起钢丝绳结构的永久变形；对于多层缠绕的情况，绳的旋向由卷筒绳槽的方向决定，以便为下一层打好基础。,钢丝绳旋向的确定应遵循,3)多层绕卷筒的钢丝绳相互间摩擦力及受到的挤压力都较大，易产生乱绳现象，因此应选用直径略小于绳槽节距和绳槽直径的钢丝绳，以增加钢丝绳与卷筒间的接触面积，减少相邻钢丝绳间的摩擦力，从而提高钢丝绳的寿命。,实践证明，钢丝绳的直径比绳槽节距小，有助于排绳紧密，有效消除爬绳、乱绳现象。,4)在相同直径下，钢丝绳外股数目越多直径则越细，单根钢丝就越细，这种钢丝绳的挠性好，能很好的克服钢丝绳多次进出卷筒时受到的反向弯折力，穿绳也容易。而较粗的外股，其钢丝也较粗，则能更好的抵抗磨损、机械损伤、腐蚀和挤压力。因此，只有将两种优点很好的结合起来，才是真正高性能的优质钢丝绳。,此外，钢丝绳在选用过程中还要注意其最小直径和最小破断拉力应符合标准的规定。,如何处理钢丝绳,多层卷筒的缠绕方式,钢丝绳破坏的因素:金属疲劳 磨损 腐蚀,钢丝绳的寿命 钢丝绳的寿命是指从使用时直至达到报废标准时的期限。,1.8钢丝绳的寿命,钢丝绳报废断丝数标准,1）要求滑轮或卷筒必须有足够的直径，即 Dde,D为卷筒或滑轮的名义直径，即槽底直径（mm）；d为钢丝绳直径（mm）；e为所允许的最小轮绳直径比D/d。,提高钢丝绳寿命的主要措施,2）应尽可能减少钢丝绳的弯折次数和反复的正、反想弯饶。,4）对钢丝绳进行良好的润滑和保养。,5）滑轮槽的直径应比绳的直径大12.5mm。滑轮槽过大，钢丝绳容易压扁；过小则容易磨损。,3）滑轮和卷筒的材料应适当松软一些，这样有利于钢丝绳寿命的提高。,（1）编结连接（2）绳卡固定（3）楔块、楔套连接（4）合金套筒浇注法,1.9钢丝绳端头的固接方法,编结方法是将绳端部弯曲成环状，环状内侧套入一个心形环，使绳尾端部（短端）在心形环的尖部与绳体（长端）部分合并，然后用钢丝将合并的绳部分扎紧，靠合并的两绳段的摩擦力把钢丝绳尾固定。,安全要求是编结长度应大于钢丝绳直径的15倍，并不应小于300毫米；连接强度不小于75%钢丝绳破断拉力。,（1）编结连接,编结连接,绳卡固定由于简单、可靠，绳卡可拆卸更换，得到广泛应用。用绳卡固定时，应注意绳卡数量、绳卡间距、绳卡的方向和固定部位的强度。,固定连接处的强度不能小于钢丝绳破断拉力的85%。绳卡数量根据钢丝绳直径加大而增多。例如，钢丝绳直径是16毫米，用3个绳卡就可以；当钢丝绳直径是45毫米时，则需要6个以上的绳卡才能满足固定处的强度要求。绳卡压板应在钢丝绳长边，U形构件在短端，不可搞反或一颠一倒（见下图）。绳卡间距不应小于钢丝绳直径的6倍。,（2）绳卡固定,钢丝绳一端绕过楔，利用楔在钢制的套筒内的锁紧作用使钢丝绳固定，受力越大，套筒内楔的斜面对钢丝绳压得越紧。固定处的强度约为绳自身强度的75%85%。,（3）楔块、楔套连接,钢丝绳末端穿过锥形套筒后松散钢丝，将头部钢丝弯成小钩，浇入金属液凝固而成。,固定处的强度与钢丝绳自身的强度大致相同。,（4）合金套筒浇注法,第二节 滑轮、滑轮组、卷筒,2.3卷筒,2.1 滑轮,1.滑轮的组成,2.滑轮的分类,3.滑轮的作用,内容,滑轮是由滑轮、轴、拉杆、连接件、夹板等零件组成的,1.滑轮的组成,轴,滑轮,连接件,夹板,拉杆,2.滑轮的分类,1).按滑轮数多少可分2).按滑轮连接方式的不同可分 3).按滑轮作用的不同可分,单门滑轮、双门滑轮、三门滑轮多门滑轮等,1).按滑轮数多少可分,单门滑轮,双门滑轮,三门滑轮,多门滑轮,吊钩式、链环式、吊环式、吊 梁式等。一般中小型滑轮为吊钩式、链环式和吊环式,大型滑轮则采用吊环式和吊梁式。,2).按滑轮连接方式的不同可分,吊钩式,链环式,吊环式,吊 梁式,定滑轮、动滑轮、导向滑轮等,3).按滑轮作用的不同可分,定滑轮,动滑轮,导向滑轮,定滑轮的中央枢轴位置是固定的,其作用是用来改变绳索或拉力的方向。,定滑轮,动滑轮的中央枢轴和重物一起升降或移动,其作用是省力。,动滑轮,导向滑轮用来改变牵引绳索的方向,通常装在起重檐杆的底脚处或钢丝绳转弯处。,导向滑轮,在起重机中,滑轮的主要作用是穿绕钢丝绳。滑轮根据中心轴是否运动,分为动滑轮和定滑轮;根据制造方法,分为铸铁滑轮、铸钢滑轮、焊接滑轮、尼龙滑轮和铝合金滑轮等,3.滑轮的作用,2.2滑轮组,1.滑轮组的种类,2.滑轮组的倍率,3.单联滑轮组的效率及钢丝绳拉力,内容,1).按滑轮组的构造形式分,1.滑轮组的种类,2).按滑轮组的作用分,单联滑轮组,单联滑轮组用于建筑起重机中,1).按滑轮组的构造形式分,双滑轮组用于桥式起重机中,双联滑轮组,省力联滑轮组,用于建筑起重机中,2).按滑轮组的作用分,增速滑轮组,用于液压或气动驱动机构中,滑轮组中承重钢丝绳分支数与引入卷筒钢丝绳数之比称为滑轮组的倍率，也就是卷筒上绳的圆周速度与重物起升速度之比。,对于单联滑轮组，倍率m等于载分支数Z。,2.滑轮组的倍率,对于单联滑轮组，倍率m等于载分支数Z的一半Z，即Z/2,滑轮组的倍率对起升机构的构造有着很大的影响。倍率愈大钢丝绳所受的拉力愈小；但由于绕绳量的增加，将使钢丝绳和卷筒长度增加，同时由于滑轮数目的增多，也加剧了钢丝绳的磨损和疲劳，从而降低钢丝绳的使用寿命。但从另一方面看，增加倍率，须相应提高卷筒的转速，因此传动比就可以减小，使结构较为紧凑。,（1）滑轮组的效率。实际情况下，滑轮组的省力倍数比无摩擦的理想状况要小。滑轮的效率损失主要来自轴承摩擦阻力和钢丝绳僵性阻力，二者产生的内摩擦，消耗了钢丝绳部分要比滑轮组的小些，因为对卷筒只有单方面的绕进或绕出，但计算时，滑轮与卷筒两者的效率常取同值。,3.单联滑轮组的效率及钢丝绳拉力,对于单个滑轮，其效率是由绕进滑轮的分支拉力与绕出分支拉力之比值所决定，滚动轴承的滑轮效率为098，滑动轴承的滑轮效率为095。滑轮组效率与滑轮效率及倍率有关，滑轮组的倍率和效率见下表。,滑轮组效率(n）,在考虑滑轮的阻力后，应计算滑轮组钢丝绳每分支实际的拉力。单联滑轮组钢丝绳每分支的拉力为：,式中:S-钢丝绳每分支所受的拉力；PQ-起升载荷；m-滑轮组倍率；z-滑轮组效率。,（2）滑轮组钢丝绳的拉力。,2.3 卷 筒,1.卷筒的作用,2.卷筒的种类,3.卷筒的结构,内容,4.卷筒的容绳量,5.钢丝绳的 允许偏斜角,卷筒是用来卷绕钢丝绳的部件，它承载起升载荷，收放钢丝绳，实现取物装置的升降。,1.卷筒的作用,（1）按筒体形状,2.卷筒的种类,（2）按制造方式,（3）按卷筒的筒体表面是否有绳槽,（4）按钢丝绳在卷筒上卷绕的层数,长轴卷筒和短轴卷筒。,（1）按筒体形状,短轴卷筒,长轴卷筒,铸造卷筒和焊接卷筒,（2）按制造方式,光面和螺旋槽面卷筒,（3）按卷筒的筒体表面是否有绳槽,光面卷筒,槽面卷筒,可分为单层缠绕卷筒和多层缠绕卷筒,（4）按钢丝绳在卷筒上卷绕的层数,一般起重机大多采用单层缠绕卷筒，多层缠绕卷筒用于起升高度特大，或要求机构紧凑的起重机（例如汽车起重机）。,卷筒是由筒体、连接盘、轴以及轴承支架等构成的。,3.卷筒的结构,筒体,轴,轴承支架,（1）卷筒的名义直径D,4.卷筒的容绳量,对于光面卷筒为外圆直径,对于槽面卷筒槽底直径,（2）卷筒的容绳量L,单层缠绕卷筒 L=（D+d）（Z-Z0）,多层缠绕卷筒 L=Zm（D+md）,d为钢丝绳直径 Z为缠绕钢丝绳的总圈数Z0为增强钢丝绳与卷筒 连接而不放出的安全圈数Z0=23圈 m为钢丝绳缠绕层数,为了确保钢丝绳在卷筒上卷绕均匀，排列整齐，避免钢丝绳堆挤和松散，必须保证钢丝绳出绳水平方向的偏斜角不超过允许的数值.要求自然排绳的偏斜角，排绳器排绳的偏斜角。,5.钢丝绳的允许偏斜角,本节内容,1制动器的作用,2制动器的种类,第三节 制动器,（1）支持作用,1制动器的作用,（2）停止作用,（3）落重作用,使原来静止物体保持静止状态。,（1）支持作用：,例如，在起升机构中，保持吊重静止在空中；在臂架起重机的变幅机构中，将臂架维持在一定的位置保持不动；对室外起重机起防风抗滑的作用。,消耗运动部分的动能，通过摩擦副转化为摩擦热能，使机构迅速在一定时间或一定行程内停止运动。,（2）停止作用,例如，各个机构在运动状态下的制动。,制动力与重力平衡，使运动体以稳定的速度下降。,（3）落重作用：,例如，汽车起重机的下坡速行驶。,（1）根据构造不同制动器可分,2制动器的种类,带式制动器 块式制动器盘式与锥式制动器,（2）按操作情况，制动器可分为,常闭式制动器 常开式制动器。综合式制动器,制动钢带在径向环抱制动轮而产生制动力矩,带式制动器,带式制动器1-制动轮 2-制动带 3-限位螺钉,两个对称布置的制动瓦块，在径向抱紧制动轮而产生制动力矩,块式制动器,块式制动器1-液压电磁铁 2-杠杆 3-挡板 4-螺杆5-弹簧架 6-制动臂 7-拉杆 8-瓦块9-制动轮,块式制动器,带有摩擦衬料的盘式和锥式金属盘，在轴向互相贴紧而产生制动力矩,盘式与锥式制动器,锥式制动器1-顶套 2-锥式制动盘,盘式制动器,气动盘式制动器,只要机构不工作，制动器则处于闭合状态；当机构的驱动能源一接通，首先将制动器打开，机构就可以正常工作。,常闭式制动器,起重机械中的提升机构常采用常闭式制动器,制动器经常处于松开状态，随时可以根据需要施加上闸力，产生制动力矩，使制动器制动。,常开式制动器,各种车辆的主制动器则采用常开式,它具有常开式，在制动器松开时可利用操纵杠杆随意进行制动，也具有常闭式，在机构不工作时制动器可靠制动的功能。,综合式制动器,第四节 卷扬机,卷扬机又称为绞车，它主要用于提升和拖曳重物。,4.1卷扬机的作用,它可以单独使用，也可以配合滑车作其它起重机构使用。,机架 1，卷筒 2、减速箱3、制动器4电动机5等部分组成,4.2卷扬机的组成,卷筒,电动机,机架,制动器,减速箱,（1）根据卷扬机速度分,4.3卷扬机的分类,快速卷扬机、慢速卷扬机、调速卷扬机,（2）按卷扬机卷筒数量多少分,单筒卷扬机、双筒卷扬机、多筒卷扬机,（3）按卷扬机的动力不同分,手动卷扬机、机动卷扬机、电动卷扬机,JK快速卷扬机,JM电控慢速卷扬机,JT调速卷扬机,单筒卷扬机,2JKL系列手控双筒快速溜放卷扬机,2JKYL快速液压系列卷扬机,慢速电控卷扬机可配用蜗杆减速器，用于安全要求较高的场合。溜放卷扬机的操纵系统除手动操纵外，还有液压控制系统，大幅度降低操作工的劳动强度，提高工作效率。通过机械、电气实现有级、无级变速，无级变速能通过变频技术及直流电机调速。有级变速能通过机械变速、电阻变速、双速和三速电机变速。,3JB(三卷筒柴油机动力)系列卷扬机,快慢速卷扬机，可为天车、港口吊车、船厂、水泥机械及汽车吊等各类专用设备配套，能在卷扬机上实现；实现测速、测长、侧重、定距牵引、同步牵引及限重牵引。承接满足各类工况需要，具有各种特殊功能的专用卷扬机设计及制造。,手摇卷扬机,