电动葫芦新型卷筒装置结构设计

王晨

摘 要：作为钢丝绳电动葫芦的主要结构部件，卷筒装置设计影响着钢丝绳收放效果、吊具吊钩的升降情况，最终影响重物吊放作业，并且卷筒装置尺寸决定了整个葫芦外形，进而决定其加工性、抗噪性以及稳定性等，可以说是电动葫芦设计中需要特别注意的地方。该文通过相关资料，介绍了电动葫芦的相关定义和传统卷筒装置存在的弊端，对新型的卷筒装置设计进行了详细讲解，希望对现代工业的宣传和发展有所裨益。

关键词：钢丝绳电动葫芦 新型卷筒装置 结构设计

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0088-02

从1950年开始电动葫芦就在我国开始生产，多年来经历了从仿造、试制到开发的递增过程，可以说是我国工业发展的一个小缩影，因为其在工业上的重要性，电动葫芦的改变一直受到广泛关注。卷筒装置作为钢丝绳电动葫芦的重要零件，经历了反复地实践和改革后，一种新型的卷筒装置被应用于电动葫芦，起到了不错的效果。

1 电动葫芦和传统设计

电动葫芦是一种特种起重设备，分为钢丝绳和环链2种，主要安放在天车和龙门吊上方，与传统的机器相比，体积不大、质量较轻、容易上手，常常在工矿企业、码头等地方出现，为起吊、运输重物做出了巨大贡献。该文中主要介绍钢丝绳电动葫芦中的重要装置：卷筒装置，作为电动葫芦的重要构成部分，主要包括的结构有：葫芦卷筒、卷筒外壳、导绳器等，其尺寸、形状、性能决定了电动葫芦的大小、功能和作用，其结构设计的合理性、安全性一直是电动葫芦设计的重点。传统设计的钢丝绳电动葫芦往往具有很长的卷筒，随着科技的进步，渐渐不能适应工业的发展，占地面积大、生产加工不易，造成卷筒和绳槽不能同心，传统卷筒难以加工以及精度问题给众多企业带来了生产问题，有待改善。[1]

2 新型卷筒装置结构设计

由于传统的卷筒装置存在各种问题，新型卷筒装结构设计符合时代发展、结合了实践的卷筒装置结构设计渐渐被提出，为电动葫芦带来了进一步的发展。该文中所讲解的新型卷筒装置以双层绕绳结构替代了传统的单层，减少了卷筒长度，有效地解决了精度问题，非常符合现有的工业要求标准。

2.1 钢丝绳选型

钢丝绳作为卷筒中主要的组成部分，其设计选择必须要符合其拉力范围和等级，确保卷筒装置具有合格的承载性和安全性。

已知的数据有：额定载荷（Gn）为10 ton，滑轮倍率（a）为4/2，钢丝绳安全系数（n）为4，动载冲击系数（φ2）为1.1，相关公式为钢丝绳拉力（N）等于动载冲击系数与额定载荷的乘积除以钢丝绳安全系数，即N=φ2Gn/n，根据此计算得到钢丝绳拉力为2.75 t。该文中选用的钢丝绳的抗拉强度等级有1 770 MPa、6×37-∮15-IER，最小破断力（F）为127 kN，计算可得钢丝绳安全系数（nj=F/Nη）达到5.23，大于原来的安全系数，与相关标准相符合。[2]

2.2 卷筒直径、长度

确定卷筒直径和长度。为了保证钢丝绳具有一定的使用寿命，所选卷筒直径不能过小，具体数据有：已知卷筒直径（D）和钢丝绳直径（d）的比值不能小于16，d=15 mm，因此D不能小于240 mm，根据安装条件、扭矩条件该文中选取了D=426 mm的卷筒直径，根据公式L=[aH÷（∏×（D+d））+4.5]p+200，起升高度（H）为90 m，滑轮倍率（a）为4/2，卷筒绳槽螺距（p）为16 mm，可得L=2 351.8 mm，这就确定了卷筒长度。[3]

卷筒直径、长度是新型卷筒与传统卷筒装置最为显著的区别，在设计上是依靠绕绳结构达到改变的，将单层变为双层的过程中使得卷筒长度减少了59%，使其长度达到了普通设备加工的标准，也增强了精度、简化了工艺，可以说避免了传统卷筒面临的主要弊端，受到了许多加工厂的热烈追捧。

2.3 卷筒强度

卷筒强度即卷筒壁厚设计的要求，进行强度校核后确定其壁厚，由于铸造工艺，壁厚不能过小，这从根本上决定了卷筒装置的作用。卷筒应力的计算公式为σl=MW/W+[σl]σ/Y/[σY]≤[σl]，根据已有数据计算σl为157.16 MPa，符合相关标准。可见该文中用到的这种新型卷筒达到了作业的应力要求，完全可以用于各项工作中，完成对重物的起吊。

2.4 阶梯形导绳器

导绳器在钢丝绳的拉动中起到重要的作用，可以使得钢丝绳沿着滚筒顺势卷入和排出，决定了拉松的顺畅度，避免了卷入、乱绳、磨损等情况，它与起升限位器配合动作，能保证行程终点的安全限位。由于该文中的新型卷筒采用的是双层绕绳结构，与传统的单层绕绳结构有所区别，导绳器需要压2层绳，还要保证其运行同步且留有间距，这是设计的难点之一。该文中的设计选用了阶梯形导绳器，包括的部件有：阶梯形导绳螺母、固定钢带、出绳卡板等。导绳器螺母的左右端设计有所區别，右端与卷筒设计相应和，带有内螺纹结构，中部有第一层钢丝绳结构、第一出绳口、第一出绳口卡板、固定钢带等设计，以第一层钢丝绳为服务对象；右端则以第二层钢丝绳为服务对象，其他设计基本相同。这种连接方式紧凑又可靠，这项设计已经通过了实际应用检验。

2.5 导绳器2个出绳口的间距设计

当使用阶梯形导绳器时，对于2个出绳口之间的间距也有了一定的要求，合适的间距可以使整个卷筒高效、正常运作，减少失误、摩擦的产生。相关资料表明：当吊钩动滑轮上升至最高位置时，动滑轮与卷筒中心间距达到542 mm，此时2个动滑轮的间距为220 mm，钢丝绳与动滑轮的轴夹角（α）为2.5°，可得出绳口到动滑轮有23.7 mm的垂直距离（X），根据公式220+2X≥S≥220-2X，以及S的绳槽螺距整数倍要求，可以得到S的值为180 mm，此时α为2.11°，小于上限3.5°，符合标准。

3 结语

该文中介绍了电动葫芦的定义，以及传统的卷筒装置存在的问题，在其设计中，需要考虑尺寸、结构及与外部连接，使其构造达到最优，并具体介绍了新型的卷筒装置结构设计工艺，值得一提的是，这种新型卷筒装置已经在电动葫芦中得到了一段时间的应用，其结果符合我们的预期，新型的卷筒设置在钢丝绳设计、卷筒直径长度设计、卷筒强度设计、导绳器设计等方面存在着优势，其设计的改变主要是围绕着双层绕绳结构的改变而进行，极大程度上避免了传统电动葫芦的弊端，具有性能优、加工易、消耗小等特点，且其尺寸的改变使得厂房面积的利用率被增大。

科技的发展往往会带来技术的革新，在调研中发现，一些卷筒的设计厂家在新型卷筒的设计基础上增加了棘轮机构，主要是起到安全制动器的作用，在很大程度上增强了电动葫芦的安全性，但是由于篇幅和内容所限，该文中并未对此进行详细描述，但是我们不妨展望，卷筒设计的改变在不断更新着，从大而笨重，到小而精细，这是一个持续的过程，离不开千千万万研究者和作业者的共同努力，笔者相信，将来必定会有更加优秀的设计应用于电动葫芦中，带来更加好的效果，其设计的改进也会对其他工业设计产生一些借鉴作用。

参考文献

[1] 于缤峰.一种应用在钢丝绳电动葫芦上的卷筒装置[J].起重运输机械，2014，12（12）：112-114.

[2] 高明利.电动葫芦新型卷筒装置结构设计[J].河南科技，2012，23（28）：247-248.