广州五羊建设机械有限公司
引言
各种建筑技术在近年来的发展有目共睹，各大的建筑公司的生产规模也逐渐加大，相应的对起重机的工作性能和起重量也有了更高的要求。为了让起重机能够满足建筑方面的诸多要求。各大设计单位对起重机的设计已经引起重视，对起重机的设计展开优化，让起重机的故障率全面降低。
一、常见塔式起重机的起升结构形式
目前使用广泛的起重机主要有以下几种形式。第一，起升机构采用单电机，单减速器。第二，起升机构采取的是双电机以及双减速器，结构采取的是双卷筒结构。使用联轴器将减速器有效连接起来，使得两个卷筒之间能够有效保持同步性。第三，起升机构使用的是双电机和大减速器，结构采用的主要形式为双卷筒形式。减速器和高速轴之间有效连接，整个卷筒加装安全制动器。起升机构采用双电机，使用的减速器也是大减速器，使得低速轴和减速器之间同步连接。第四，起升机结构采用的主要是双电机，使用的减速器主要是行星减速器，结构形式采取的也是双卷筒，然后在卷筒上安装一个安全制动器[1]。
二、起升机构中卷筒的作用
起升机构中卷筒的作用主要是根据辘轳发展演化而来，为了节省更大的力气，就在其中加入了滑轮组和定滑轮组。起重机就是在不断更新的环节中演化出来的一种产物，起重机中最重要的就是卷筒，卷筒在起吊和下降过程中发挥的作用是巨大的。卷筒的直径一般都是从小到大，这样卷筒的设计理念相应的也会发生变化[2]。卷筒的受力由图1表示。卷筒联轴器能够给卷筒传递旋转扭矩，在这个过程中，钢丝绳也会向卷筒承担一种力，这个力就用F2表示起来。卷筒两端也会产生一种支反力，这种力度使用F1和F2表示，这样能够对钢丝绳传递的力度进行调节，让其处于平衡状态，让其到达卷筒的力度为F2。
三、对卷筒轴的优化设计
卷筒中最脆弱的环节就是卷筒轴，卷筒在旋转过程中不仅能够加速，相应的也可以减速，这能够对整个速度有效进行调整。在速度不断的一个变化过程中，卷筒会受到很大的冲击力，这对整个钢丝绳的力度也会造成相应的影响，让钢丝绳传递的力量有效发生变化。因此，卷筒在传递过程中会产生一个支反力，这个支反力就是交变载荷，同时用F3来表示。卷筒处于交变载荷之下，长时间的运行之下，发生故障最多的地方就是卷筒轴。根据某建筑工地实际反馈的经验来看，如果卷筒装置使用的频率比较频繁，经过10年之后，如果对卷筒进行检测，就会发现卷筒短轴会出现一些裂纹，如果不采取维护措施继续使用，将会被造成卷筒短轴断裂问题。
对于卷筒短轴出现的断裂问题，需要根据理论对其进行分析，并对计算结果进行分析，让计算结果能够达到相关规范的要求。一般情况下，工地现场的工况十分复杂，卷筒短轴很容易出现裂纹问题，这就需要对卷筒短轴在设计方面进行优化，提高卷筒短轴的使用寿命[3]。
对卷筒实施优化之前，由于轴承定位的需要，对卷筒轴加工出一个轴肩，轴肩处的截面变化比较大。卷筒轴受到载荷方面的作用时，会产生应力集中系数，该系数的变化会比较大。因此，轴肩处的裂纹会非常多。
对结构有效进行优化之后，截面的变化就会非常小，卷筒轴受到相关的承载力时，产生的应力集中系数就会非常校因此，出现裂纹的可能性会大大降低，也会全面减小，这样能够让卷筒的使用寿命得以延长。
对起重机的机构进行优化设计过程中，为了解决起升高度的问题，除了对卷筒直径进行加大之外，还可以采用一种经济有效的方法，这种方法就是设计卷筒时设置成双层缠绕。这种双层缠绕的方法需要注意两个问题。其一，钢丝绳进入第二层时方向上会和旋向相反，这样很容易引起钢丝绳缠绕不规则的状况、其二，钢丝绳如果在第二层底部出现不规则的状况，卷筒上就会出现钢丝绳缠绕不规则的状况和堆积现象。为了避免出现这两个问题，就可以采用一种新颖的设计方法，就是将卷筒设置成折线式多层卷绕，绳槽也需要特殊进行设计，让其能够具备对内端面进行挡环的现象，防止钢丝绳对挡环造成的挤压问题。让钢丝绳的缠绕能够整齐和平滑，使得钢丝绳的摩擦能够全面减少，避免给端面造成磨损问题。这种卷筒结构中的圆柱形筒体会固定在挡环之上。在挡环的侧面可以设置阶梯，使其和筒体处于同心。这些阶梯中会存在凸台，能够对钢丝绳末圈起到一定的支撑作用，使得钢丝绳的末圈能够抬升，避免钢丝绳圈之前互相挤压。布置好侧环圆周，让卷筒在旋转过程中钢丝绳能够得到抬升。在侧环上面设置支撑垫，起到一定的支撑作用，并适当进行定位。为了让绳圈之间能够正常排列，在筒体表面应该设置折线式绳槽，这种绳槽和一般的绳槽具有一定的区别，大多部分都是没有旋转的直槽。这样当钢丝绳进入打破旋转部分时，就会绕过前一层的钢丝绳，让相邻的凹槽内部。反复操作之下，就能够解决起重机起升高度的问题。
四、带制动盘卷筒的应用
带制动盘卷筒在结构上分为几种形式，主要由下图所示。
上图中的①和②是最常见的结构形式，这种结构形式也是最常使用的。卷筒联轴器侧边需要安装制动盘，卷筒短轴侧面也可以安装制动盘。
上图中③和④的结构形式一般不常见，这种结构形式主要使用的厂房是旧厂房，需要对起重机重新进行改造。这种起重机需要按照国家相应的要求和标准增加一些制动器，让安全系数得到相应的保障。在这个过程中，起重机的整个高度不能增加。
旧厂房的空间会受到很大的限制，如果使用①和②这种常见的形式，会让起重机的高度全面上升，导致不能在原来的生产车间进行安装。处于这种状况，就需要采用③和④这样的结构。③采用的安装方法是将制动盘安装在光筒上，这种光筒上不会具备绳槽，这样就会让制动盘的直径全面缩小[4]。但是缩小也需要把握好度，不能让制动盘的直径比卷筒法兰的直径校如果需要对制动盘的直径进一步进行减小，就可以采用④这样的结构方式，对直径卷筒的卷筒结构有效进行改变，这样就能够让制动盘的直径全面缩小，将其直径控制在合适的范围中，不会让其比卷筒法兰的直径校这样，只要起重机的高度不会增加，加上对起重机有效进行改造，让起重机的安全系数得到较大的保障，就能够达到起重机安全方面的标准。
五、避免出现设计不合理方面的问题
对卷筒进行设计过程中，还需要考虑到卷筒方面的更换和维修，让卷筒在维修方面能够保持相应的方便性。对结构进行设计过程中，不能使用不合理的结构，避免后期的维修不便。第一，对卷筒进行安装使用之后，如果卷筒有故障问题出现，要想拆除卷筒比较困难。对卷筒装置进行设计的过程中，需要提前对比卷筒的更换问题提前考虑，并设置一个对目前的卷筒进行拆除的方案。
图3 中表示的是卷筒拆卸图，其中的四个尺寸只有满足图中所示A、B、C、D、E各种关系时才可以将卷筒直接拆除。
方案一：当B大于C时，就可以将卷筒拆除，拆除的过程中可以水平向右进行拆除。
方案二：当C大于B的时候，需要同时满足E大于D，在满足这个条件的同时，还需要满足C减去B之后比A校当这两个条件同时满足的状态下，才可以直接将卷筒拆除。对路线进行拆除的过程中，需要先向右移动，然后再向上移动，最后再向右移动。
方案三：当卷筒的直径略大时，应该对卷筒短轴侧边的法兰合理设计，让法兰的开孔直径较大，使得维修人员完全可以从开孔中钻过去，从而进行仔细的检查，做好维修保养工作。
六、结语
对卷筒轴结构有效进行优化，并加以设计，主要是为了将应力集中系数全面降低，让整个结构从设计上不会出现截面突变的状况，这样能够让应力集中系数全面降低，从而让轴类零件的使用寿命有效提高。对卷筒结构有效进行改进，起重机就不需要按装安全制动器。但是一般状况下，不会让起重机增加高度。设计大直径的卷筒时，需要对后期维护全面考虑，让其保持相应的方便性。对开孔问题全面考虑，后续过程中需要做好维修功工作，定期进行保养。
参考文献：
[1]潘锦平, 黄伟兴. 定子调压调速在桥式起重机起升机构上的应用[J]. 机电信息, 2018(6):30-31.
[2]罗棨宇, 胡吉全, 孙振宁,等. 门座起重机起升机构的位能回收及其检测[J]. 起重运输机械, 2017(2):82-85.
[3]肖炳林. 单臂架门座起重机起升机构2种钢丝绳缠绕系统对比分析[J]. 港口装卸, 2018(1):18-20.
[4]张庆丰, 张铖宏, 赵在俊, et al. 一起重机起升机构齿式联轴器连接松动分析[J]. 设备管理与维修, 2017(8):68-69.
论文作者:杜国开
论文发表刊物:《科技尚品》2019年第3期
论文发表时间:2019/7/18
标签：卷筒论文; 起重机论文; 钢丝绳论文; 结构论文; 直径论文; 减速器论文; 过程中论文; 《科技尚品》2019年第3期论文;