一种18-630型筐篮式合绳机的结构设计理论分析

顾雪娟，何春红，黄 熙，常永旺

（江苏法尔胜泓昇重工有限公司，江苏 无锡 214000）

1 翻身比

首先根据摇篮的旋转空间以及走线确定绞盘的大小[1，2]，再根据主轴中心和摇篮轴中心的中心距选择合适的齿轮比，继而通过绞盘上的齿轮比确定传动箱里齿轮的传动比，目前，比较常用的绞盘上的齿轮比有和两种。

n为外啮合的个数，当n为奇数时：

当n为偶数时：

当要求小船100%翻身时，n2=0[3]，可得：

确定了太阳轮和主轴的传动比就可以根据实际需要确定传动箱内齿轮的传动比。

2 筐篮车主轴的校核计算

图1 筐篮车示意图

因为两端的绞盘支撑6个摇篮（忽略第一个绞盘上支撑的齿轮的重量），所以：

轴上中间2个绞盘支撑12个摇篮，所以：

式中，m1为绞盘的质量，m2为摇篮的质量，m3为工字轮满载时的质量。

另外，轴为45#无缝钢管，质量为Mkg，自身重力为：

第一个轴承座距主轴上齿轮的距离为Ic，距第一个绞盘的距离为I1，距第二个绞盘的距离为I2，距第三个绞盘的距离为I3，距第四个绞盘的距离为I4，两个轴承座的距离为I0，后一轴承据主轴末端的距离为Ia，主轴总长为I。

根据电机提供的转矩以及电机与主轴的转速比可以计算出主轴上齿轮的转矩T，从而计算出齿轮上所受的力，公式如下。

圆周力[4]：

径向力[4]：

轴向力[4]：

式中：α为啮合角；β为螺旋角。

根据力与力偶平衡得。

垂直支反力[4]：

当绞盘均匀分布在两轴承座间，且忽略齿轮所受的力时：

水平支反力：

水平弯矩[5]：

竖直方向沿轴向弯矩：

综合轴上受力情况，轴在中心位置的强度需要进行校核，轴在此处方向受的弯矩为：

弯曲应力[6]：

扭转切应力[6]：

由第三强度理论：

式中：α为空心轴内径与外径之比；M为轴所承受的弯矩单位N.mm；T为轴所受的扭矩单位N.mm；

W为轴的抗弯截面系统单位mm3；WT为轴的抗扭表面截面系数单位mm3；为对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。

3 轴的竖直方向弯曲变形[6]

式中：E为轴材料的弹性模量，Iz为截面惯性矩，，X为轴一半的长度。

对上式积分：

再一次积分得挠度方程：

因为轴在中心处的弯矩最大，所以只要计算到中心处的挠度即可。

4 结论

本文通过理论分析给出了如何确定齿轮翻身比的计算公式，绞盘上的齿轮比可以不局限于，可以根据实际需要来确定绞盘上齿轮的传动比，进而计算传动箱内的齿轮比。根据所计算出的支反力大小可以选择适当的轴承。利用本文中的公式可以确定所设计的主轴是否满足强度要求以及偏心量大小，为合理设计筐篮式合绳机的结构提供了一定的理论基础支持。