一种双折线式卷筒的导向抬升垫块的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种双折线式卷筒的导向抬升垫块的设计方法，一、建立导向抬升垫块模型，设定抬升垫块的宽度为b1，高度为h1，导向垫块的宽度为b2，高度为h2；二、设定一圈钢丝绳中一段折线段所对应圆心角为γ/2，抬升垫块起始宽度为t，圆心角参数变量θ；并确定导向抬升垫块各段对应b1、h1、b2和h2参数与θ的函数关系；三、对钢丝绳与导向垫块、抬升垫块所围成的空间进行填充，填充部的外侧面为弧面。依照本设计方法制作的导向抬升垫块有效改善钢丝绳在爬升阶段钢丝绳与卷筒法兰挡板之间的接触，减少了传统设计方法中挤压抬升造成的钢丝绳磨损严重的现象，有利于钢丝绳的稳定缠绕，保证整个缠绕系统的稳定性，有效减少缠绕过程中的乱绳、爬绳现象。

Method for designing guiding lifting block of double line type reel

The invention discloses a design method of lifting a block oriented double broken line reel, a guide block, a lifting model, setting uplift pad width B1, height H1, guide pad width is B2, height is H2; two, set in a circle of wire rope line some of the central angle gamma /2, uplift pad initial width is t, the center angle parameter theta and determine the relationship oriented function; lifting pad sections corresponding to B1, H1, B2 and H2 parameters and theta; three, the wire rope and the guide pad, lifting block surrounded by space the outer side of the filling, filling part is a cambered surface. The contact between the climbing of wire rope and reel flange baffle made in accordance with the design method of the guide pad to effectively improve the lifting wire rope, wire rope to reduce wear serious phenomenon caused by the traditional design method of extrusion uplift, is conducive to the stability of wire rope winding stability, to ensure that the entire winding system, effectively reduce the rope disorder and climbing phenomenon during the process of winding.

【技术实现步骤摘要】
一种双折线式卷筒的导向抬升垫块的设计方法
本专利技术具体涉及一种双折线式卷筒的导向抬升垫块的设计方法，常应用于大吨位、大起升高度的起重机上。
技术介绍
随着世界经济的飞速发展，大型设施的建设、大型矿井矿山的开发、海洋工程的快速发展和港口装卸服务质量的提高，推动了大吨位、大起升高度的起重机的需求。钢丝绳卷筒是起重机钢丝绳卷绕系统中关键的零部件，在设计大吨位、高扬程起重机起升机构时，传统的光面卷筒和螺旋槽卷筒已不满足需要了。这是因为起升高度的加大和起升重量的增加，使钢丝绳的缠绕量大大增加。传统的光面卷筒和螺旋型卷筒不适用于进行钢丝绳多层缠绕，其仅仅能很好地完成单层或者双层钢丝绳缠绕。当缠绕层数增多时就会出现乱绳、挤压的现象，因此越来越多企业引进了双折线式卷筒，该卷筒的优点是能进行多层缠绕，且能保证钢丝绳按照指定的缠绕轨迹进行有序的缠绕，减少由于钢丝绳缠绕乱序导致的骑绳、乱绳现象，这大大提高了设备的稳定性。如图1所示，双折线式卷筒相比螺旋式卷筒在结构上有大致相同点，双折线式卷筒在绳槽的一个圆周上由75％-80％的直线段和百分之20％-25％的折线段组成。因此钢丝绳大部分都落在直线绳槽上，保证的钢丝绳排绳与缠绕的稳定性，这就能保持钢丝绳与卷筒有良好的接触状态，有利于缠绕的平稳性。同时钢丝绳接触大部分都是线接触(直线段)，只有在折线段会形成点接触，这极大的改善了钢丝绳的摩擦及接触应力，这就给提高钢丝绳的使用寿命提供了保障。钢丝绳的初始段一般采用绳卡固定法固定在卷筒上，进行4-5圈的缠绕固定，增加绳子的预紧力，以防绳子脱离。在第一层缠绕中卷筒按照绳槽的固定位置嵌入缠绕，每一圈都经历直线段和折线段，而每段折线段的轴向偏移距离为半个绳槽节距大小，因此每绕过2个折线段就被绳槽轴向推进一个节距，就完成该圈的螺旋升角。直至缠绕到该层末端时会与该处的导向抬升垫块强制接触引导绳子被迫抬升。导向抬升垫块一般设定在该层末端的折线段区域，通过改变导向垫块的形状来引导钢丝绳在第二层改变旋向，即在折线段区域上层钢丝绳与下层钢丝绳交叉接触，在直线段会自动缠绕在下一层的形成的绳槽下，以此类推完成卷筒的多层缠绕，可见在缠绕中，导向抬升垫块的设定对缠绕的稳定性和钢丝绳的使用寿命有着至关重要的作用。在卷筒上多层缠绕的钢丝绳，层与层之间的缠绕旋向在是相反的，在进行换层交替时，需要在两侧法兰挡边上设定固定的导向抬升垫块，用于完成钢丝绳的爬升以及半个节距距离的轴向位移。在实际的缠绕工作中，钢丝绳发生乱绳现象都是由于导向抬升垫块的设计不合理，并且此处的入卷筒的偏角值最大，伴随着卷筒的不断缠绕，缠绕进去卷筒的钢丝绳和两侧的法兰挡板之间的间隙不断减小，严重的影响了后续层钢丝绳的有序排列，且导向抬升垫块处的钢丝绳磨损严重，经发现在两侧的法兰挡板的导向抬升垫块处磨损更为严重，因此改善导向抬升垫块的需求迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双折线式卷筒的导向抬升垫块的设计方法，解决现有导向抬升垫块设计不合理，导致钢丝绳不能有序排列，且导向抬升垫块以及与导向抬升垫块接触处钢丝绳磨损严重的技术问题。为了解决上述问题，本专利技术采取如下技术方案：一种双折线式卷筒的导向抬升垫块的设计方法，包括如下步骤：步骤一、建立导向抬升垫块模型，所述导向抬升垫块模型包括导向垫块和抬升垫块，导向垫块固定设置在抬升垫块的顶部，抬升垫块的底面与为圆弧面与卷筒表面或者下一层的钢丝绳相切合，导向垫块和抬升垫块靠近卷筒法兰挡板的侧面共面，且与卷筒法兰挡板的内侧面固连，导向垫块和抬升垫块的纵向截面均为矩形；设定抬升垫块的宽度为b1，高度为h1，导向垫块的宽度为b2，高度为h2；b1、h1、b2和h2均为变量参数；步骤二、设定在一圈钢丝绳中双折线对应的卷筒的圆心角为γ，则在一圈钢丝绳中一段折线段所对应的圆心角为γ/2，即导向抬升垫块所对应的圆心角为γ/2；钢丝绳刚进入起升状态时，抬升垫块的宽度为t，每层处于直线段的相邻两权钢丝绳的中心距为t，钢丝绳的直径为d，设定抬升垫块从起始位置到任一点对应圆弧的圆心角参数变量为θ，则，当0≤θ≤(γt-dγ/2)/3t：在此阶段，钢丝绳分别与导向垫块远离卷筒法兰挡板的侧面相切和与抬升垫块的顶面相切；θ＝(γt-dγ/2)/3t时，钢丝绳爬升到与上层钢丝绳的等高的位置；当(γt-dγ/2)/3t≤θ≤γ/3：在此阶段，钢丝绳分别与钢丝绳分别与导向垫块远离卷筒法兰挡板的侧面抵接和抬升垫块的顶面抵接；θ＝γ/3，钢丝绳进入了最高点，与下层钢丝绳发生交叉接触，此时抬升垫块的宽度为2t/3；当γ/3≤θ≤γ/2：在此阶段，钢丝绳与抬升垫块远离卷筒法兰挡板的侧面相切，钢绳槽完成爬升后继续轴向移动进入下层相邻两圈钢丝绳形成的绳槽中，则进入直线段，至此钢丝绳完成换层爬升并轴向偏移的任务。利于钢丝绳的稳定缠绕，保证了整个缠绕系统的稳定性，也能有效的减少缠绕过程中出现的乱绳、爬绳现象。步骤三、对钢丝绳与导向垫块、抬升垫块所围成的空间进行填充，形成填充部，填充部的外侧面为弧面，所述外侧面为填充部与钢丝绳相切合的面。通过设置填充部，增大钢丝绳与导向抬升垫块的接触面积，防止钢丝绳过分挤压导向抬升垫块，造成导向抬升垫块、钢丝绳磨损。进一步改进，在0≤θ≤(γt-dγ/2)/3t和(γt-dγ/2)/3t≤θ≤γ/3所对应的两段导向垫块的填充部外侧面连接处圆弧过渡，0≤θ≤(γt-dγ/2)/3t和(γt-dγ/2)/3t≤θ≤γ/3所对应的两段抬升垫块的填充部外侧面连接处圆弧过渡。圆弧处理后的接触情况变好了，但是还是存在极少部位接触不到的情况，但是考虑到实际情况中，钢丝绳是柔性体，受到载荷后会发生变形，所以钢丝绳在爬升过程中与导向抬升垫块能够很好的接触。进一步改进，所述填充部的外侧面为仿行面，仿行面为模仿钢丝绳加捻的面，使钢丝绳在爬升过程中与导向抬升垫块能够很好的接触。进一步改进，所述抬升垫块起始端的高度为1-3mm，导向垫块起始端的宽度为1-3mm，在实际生产制作过程中，导向抬升垫块的起始端不可能制作的特别薄，因为易对操作人员划伤，且易折断，故需要设定一定的厚度。与现有技术相比，本方案具有如下有益效果：1、依照本设计方法制作的导向抬升垫块可以有效改善钢丝绳在爬升阶段钢丝绳与卷筒法兰挡板之间的接触，减少了传统设计方法中由于挤压抬升造成的钢丝绳磨损严重的现象。2、本专利技术涉及的导向抬升垫块的设计方法是按照钢丝绳中心线缠绕轨迹进行设计的，因此能保证钢丝绳在换层爬升阶段在固定的缠绕轨迹进行缠绕，有利于钢丝绳的稳定缠绕，保证了整个缠绕系统的稳定性，也能有效的减少缠绕过程中出现的乱绳、爬绳现象。附图说明图1为现有技术中双折线卷筒展开图。图2为本专利技术所述圆心分别为O1、O2、O3的这钢丝绳处于爬升起始阶段时的纵向截面图。图3为本专利技术所述圆心为O1的这圈钢丝绳在0<θ<(γt-dγ/2)/3t爬升时的纵向截面图。图4为本专利技术所述圆心为O1的这圈钢丝绳在爬升至时的纵向截面图。图5为本专利技术所述圆心为O1的这圈钢丝绳在(γt-dγ/2)/3t<θ<γ/3爬升时的纵向截面图。图6为本专利技术所述圆心为O1的这圈钢丝绳在爬升至θ＝γ/3时的纵向截面图。图7为本专利技术所述钢丝绳爬升阶段的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双折线式卷筒的导向抬升垫块的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、建立导向抬升垫块模型，所述导向抬升垫块模型包括导向垫块和抬升垫块，导向垫块固定设置在抬升垫块的顶部，抬升垫块的底面与为弧面与卷筒表面或者下一层的钢丝绳相切合，导向垫块和抬升垫块靠近卷筒法兰挡板的侧面共面，且与卷筒法兰挡板的内侧面固连，导向垫块和抬升垫块的纵向截面均为矩形；设定抬升垫块的宽度为b1，高度为h1，导向垫块的宽度为b2，高度为h2；b1、h1、b2和h2均为变量参数；步骤二、设定在一圈钢丝绳中双折线段对应的卷筒的圆心角为γ，则在一圈钢丝绳中一段折线段所对应的圆心角为γ/2，即导向抬升垫块所对应的卷筒的圆心角为γ/2；钢丝绳刚进入起升状态时，抬升垫块的宽度为t，每层处于直线段的相邻两权钢丝绳的中心距为t，钢丝绳的直径为d，设定抬升垫块从起始位置到任一点对应圆弧的圆心角参数变量为θ，则，当0≤θ≤(γt‑dγ/2)/3t：

【技术特征摘要】
1.一种双折线式卷筒的导向抬升垫块的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、建立导向抬升垫块模型，所述导向抬升垫块模型包括导向垫块和抬升垫块，导向垫块固定设置在抬升垫块的顶部，抬升垫块的底面与为弧面与卷筒表面或者下一层的钢丝绳相切合，导向垫块和抬升垫块靠近卷筒法兰挡板的侧面共面，且与卷筒法兰挡板的内侧面固连，导向垫块和抬升垫块的纵向截面均为矩形；设定抬升垫块的宽度为b1，高度为h1，导向垫块的宽度为b2，高度为h2；b1、h1、b2和h2均为变量参数；步骤二、设定在一圈钢丝绳中双折线段对应的卷筒的圆心角为γ，则在一圈钢丝绳中一段折线段所对应的圆心角为γ/2，即导向抬升垫块所对应的卷筒的圆心角为γ/2；钢丝绳刚进入起升状态时，抬升垫块的宽度为t，每层处于直线段的相邻两权钢丝绳的中心距为t，钢丝绳的直径为d，设定抬升垫块从起始位置到任一点对应圆弧的圆心角参数变量为θ，则，当0≤θ≤(γt-dγ/2)/3t：在此阶段，钢丝绳分别与导向垫块远离卷筒法兰挡板的侧面相切和与抬升垫块的顶面相切；当(γt-dγ/2)/3t≤θ≤γ/3：

【专利技术属性】
技术研发人员：胡静波，丁树庆，冯月贵，刘晓军，张军，米涌，王会方，庆光蔚，周前飞，王爽，吴翰盈，韩郡业，王建华，
申请(专利权)人：南京市特种设备安全监督检验研究院，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32