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開槽機牽引鋼絲繩的選擇

文檔作者：王國慶文檔來源：天津市祥威傳動設(shè)備有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月08日
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學(xué)兔
解決方案
工藝/工裝/模/斷/粗測/維修/改造
開槽機牽引鋼絲繩的選擇
王國慶
(天津市祥威傳動設(shè)備有限公司,天津300380)
摘要:開槽機是用于在煤層內(nèi)掏槽的采煤機械,應(yīng)用于采中硬和軟煤層,鋼絲繩作為開槽機牽引機構(gòu)的重要組成部
分,擔(dān)負著移動開槽機的任務(wù),文中介紹了正確選擇合理規(guī)格的鋼絲繩的方法。
關(guān)鍵詞:開槽機牽引機構(gòu);鋼絲繩應(yīng)力;破斷拉力
中圖分類號:TD532
文獻標(biāo)識碼:日
文章編號:1002-2333(2013)08-0236-03
1開槽機的用途和結(jié)構(gòu)
出軸,分別驅(qū)動截割部
開槽機是用于在煤層內(nèi)掏槽的采煤機械,在炮采工作和牽引部。引
面煤壁上截割出截槽,增加自由面以提高爆破落煤的效2開槽機牽引機構(gòu)及
果,應(yīng)用于開采中硬和軟煤層,也可開采其它成層礦產(chǎn),鋼絲繩的纏繞方法
但不能截割堅硬的夾石和硫鐵礦等
2.1牽引機構(gòu)簡述
在現(xiàn)代機械化采煤過程中,大規(guī)模的應(yīng)用采煤機等機
開槽機的牽引是利
械設(shè)備落煤,機械效率很高,但是存在一個難以解決的問題,用牽引鋼絲繩,這時,繩
就是機械截割部分的截齒相互之間的距離是有限的造成子的一端系在固定支柱
落煤塊度小,在產(chǎn)量一定時,降低了煤的價值,也降低了利上,另一端則繞在機器圖開槽機的構(gòu)成
潤。同時,在一些中小型的煤礦中,由于資金相對不足,大型的卷筒上,這個卷筒是1截盤2.4減速器3電動機5除
的機械設(shè)備不能得到很好的應(yīng)用,仍然采用人工落煤,生產(chǎn)由主電動機經(jīng)過牽引機
牽引粉器6固定支柱7牽引鋼絲繩
效率也不高。開槽機就能一定程度地解決這些問題首先用構(gòu)減速器而帶著轉(zhuǎn)動的,這個減速器跟繩筒合在一起被
開槽機在采煤工作面底部開出一道深槽,然后在上方煤壁上稱為牽引機構(gòu)
打眼放炮,達到落煤塊度大效率高的目的。
通常牽引機構(gòu)可保證開槽機產(chǎn)生幾種速度,司機根據(jù)
如圖1所示即為開槽機的主要構(gòu)成簡圖,電動機兩端煤的堅硬性的不同而選擇一種牽引速度,這個牽引速度要
使得回彈得到補償。另外固有飛濺焊渣的產(chǎn)生,嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量,同時為修光增加
定軌道1選用HT250材料很多工作量。
N鑄造,經(jīng)過加工最后研磨而(2)鋼件制作包邊拉鉚過程為:鋼板下料→煨彎→加
成,提高表面質(zhì)量,避免破工→組焊→修磨→包邊→拉鉚→檢驗。
壞鋁型材表面質(zhì)量
可見上述兩種工藝方法都具有復(fù)雜成本高、效率低
圖3
該裝置可以實現(xiàn)在任及外觀質(zhì)量差的缺點因此對于小批量以上產(chǎn)品不可取
意位置處作為弧線的起點,進行型材的拉彎。因此,如圖(3)模具拉彎過程為:劃線→拉彎→檢驗。
3所示,分別在M、N作為弧線起點,拉彎成形的件形成對該過程非常簡便,一次成型,保證了鋁型材的外觀質(zhì)
稱件,可以成對使用,提高材料利用率。
量,降低了制造成本,提高工作效率10倍左右,同時減輕
3工藝分析
操作人員的勞動強度。
根據(jù)工件圖紙的要求,在加工制造工藝過程中需要4結(jié)語
保證弧的尺寸及表面質(zhì)量。在以往設(shè)計上,或采用鋁合金
該裝置經(jīng)過使用,拉彎成形的產(chǎn)品完全能達到設(shè)計
鑄造后焊接,或采用鋼件制作,然后再用包邊拉鉚,這兩生產(chǎn)的要求,另外,更換滑動半模2、旋轉(zhuǎn)半模3、芯軸4、
種方法都具有工藝復(fù)雜、成本高、效率低的缺點,而且不支撐件5等件后,還可以用于其它截面型材的拉彎,實現(xiàn)
能保證外觀質(zhì)量。
了模塊式設(shè)計、一種裝置多用途的目標(biāo)。通過使用證明,
(1)鑄造修光焊接過程為:鑄造→檢驗→打磨清理該裝置操作方便,生產(chǎn)效率高降低了操作人員的勞動強
焊接→修光→檢驗。
度,提高了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。
編輯黃荻)
打磨清理時使用砂輪機修磨,然后再用拋光機修磨,
如果鑄件有鑄造缺陷,該件就得廢掉。所以造成成本高、作者簡介:趙曉榮(1974-),女,工程師從事機械制造工藝與設(shè)計工作
工序多、效率低、勞動強度大的缺點。另外,焊接過程難免收稿日期:013-06-06
236機械工程師2013年第8期
解決方案
工藝/工裝/模/診斷/檢測/維修/改造 OLUTION
使電動機的負荷剛好達到額定功率。但是由于開槽機上沒鋼絲繩中股數(shù)和捻向的不同,以及股中鋼絲數(shù)目、鋼絲直
有控制電動機負荷的儀器,所以選擇牽引速度是由司機聽徑、斷面形狀和排列方式的不同鋼絲繩可以有許多不同
電動機發(fā)出來的聲音而決定的,這在很大程度上取決于司的類型,因而性能不相同,使用條件也不一樣。
機的經(jīng)驗。除了工作速度外,牽引機構(gòu)還應(yīng)保證有一個比
鋼絲繩的繩芯是由苧麻、線麻或馬尼拉麻等具有較大
工作速度大得多的調(diào)動速度。
抗拉強度的纖維捻制而成,其作用是儲存繩油,以便減小
經(jīng)驗證明,把繩筒放在開槽機底部的垂直軸上是最為鋼絲繩工作時內(nèi)部鋼絲的相互磨損,并防止生銹和腐蝕,
合適的。這時卷筒直徑不應(yīng)大于機器機殼的寬度,同時又可增加儲油性,并起墊襯作用,減少繩股擠壓變形。
要讓卷筒上容得下20-30m的鋼絲繩
采煤機械用的牽引鋼絲繩構(gòu)造比較簡單,且成本比較
開槽機的工作牽引速度不高,一般都在1.4m/min以低。但是,繞在卷筒上時,鋼絲繩工作條件很惡劣因為它
作
下。應(yīng)用得最多的是很低的速度,大致為0.3-0.5mmin因不僅拉力很大同時又要在直徑較小的滑輪上彎曲。
為繩筒直徑一般為520-580mm,那么繩筒的每分鐘轉(zhuǎn)速
鋼絲繩有很多種,根據(jù)不同的特點有不同的分類方法:
應(yīng)該在0.165-0.860rmin之間
(1)按鋼絲類型分類
而在某些情況下,還要更低一些。這樣,當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速鋼絲有光面和鍍鋅兩種類型室內(nèi)工作時通常使用光
n1480min時牽引減速器的傳動比將為8970-1721之間。面鋼絲繩露天和潮濕環(huán)境中使用鍍鋅鋼絲繩鋼絲按
由于我們還必須要保持減速器尺寸最小所以如果用性分為特號、1號和Ⅱ號。特號鋼絲用于載人提升,1號用
普通的齒輪來實現(xiàn)大的傳動比在實際上是不可能的,因為于起重和牽引機械,Ⅱ號通常用于捆綁貨物等次要用途。
這樣就需要67對齒輪。因此,牽引機構(gòu)減速器設(shè)計或者(2)按捻制方向分類
用行星輪傳動,或者利用某些機構(gòu)傳動。
按鋼絲捻成股與股捻成繩的方向相同或相反,分為同
除了傳動機構(gòu)以外,牽引部減速器在某種情況下還加向捻和交互捻鋼絲繩。同向捻鋼絲繩撓性好,使用壽命長,
上保護裝置,以防止鋼絲繩內(nèi)可能因負荷過大打壞齒輪。但容易自行扭轉(zhuǎn)和松散,通常用作牽引繩,在自由懸掛的
這種保護裝置有摩擦離合器及彈簧牙嵌離合器。
才
提升、起重機械中不宜采用,只有在具有剛性軌道的提升
2.2鋼絲繩的纏繞方法
機械(如電梯)中才使用。交互捻鋼絲繩不易自行松散,在
 pedk pee
我們把鋼絲繩由直線位起重機械中廣泛應(yīng)用,但是撓性小壽命較短。
置變成曲線狀態(tài)時算作彎曲
按股捻成繩的方向,這兩種鋼絲繩又分為左旋和右旋
半次,鋼絲繩由曲線狀態(tài)又兩種類型,一般多用右旋繩。
變成直線狀態(tài),又由直線狀(3)按繩芯材料分類
態(tài)回復(fù)到曲線狀態(tài),我們就
按繩芯材料種類,鋼絲繩分為纖維芯(棉、麻芯)石棉芯
稱之為彎曲一次。在以后彎和鋼絲芯三種類型。纖維芯和石棉芯鋼絲繩撓性大、彈性好,
圖2
圖3
曲時,如果鋼絲繩彎曲方向但不能承受橫向壓力區(qū)別是前者不耐高溫后者耐高溫鋼
與第一次彎曲方向相反這就認(rèn)為在鋼絲繩的每一個反向絲芯鋼絲繩強度高,能夠承受高溫和橫向壓力但撓性較差。
彎曲上又加上了一次彎曲。由這一觀點出發(fā),我們來比較
通常使用纖維芯鋼絲繩,高溫、重載和多層卷繞的情
兩種不同的鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式,如圖2與圖3.況下使用鋼絲芯鋼絲繩
在圖2上我們得到:(1)鋼絲繩在滑輪上彎曲過去又反4)按鋼絲接觸狀態(tài)分類
過來;(2)繞在繩筒上時彎曲;(3)繞在繩筒上的方向跟繞
按股中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài),鋼絲繩分為點接觸
在滑輪上的彎曲方向相反。鋼絲繩受到25次彎曲式線接觸式和面接觸式
在圖3上我們得到:(1)鋼絲繩在滑輪上彎曲過去并點接觸鋼絲繩股中各層鋼絲直徑相同,捻距不同形
又反過來;(2)繞在卷筒上時彎曲。鋼絲繩受到1.5次彎曲。成點接觸,因而鋼絲接觸應(yīng)力很高,容易磨損和斷裂壽命
由于很多學(xué)者所做過的試驗證明,減少彎曲次數(shù)可以大大增較低但制造容易而且價廉
加鋼絲繩的使用年限,因此,圖3中的鋼絲繩工作方式要比
線接觸鋼絲繩股中各層鋼絲的捻距相等,直徑不同外
圖2中的方式要好得多。所以,應(yīng)用圖3中的纏繞方式。層粗鋼絲位于內(nèi)層細鋼絲的縫里形成線接觸因而鋼絲
3牽引鋼絲繩的選擇
接觸應(yīng)力低,撓性好,結(jié)構(gòu)緊密,壽命長,承載能力大,應(yīng)優(yōu)先
3鋼絲繩的結(jié)構(gòu)及類型
選用。線接觸鋼絲繩有三種結(jié)構(gòu)型式:粗細型(W型,也稱為
鋼絲繩絲繩是由一定數(shù)量(一般為6根)的細鋼絲捻瓦林吞型)外粗型(X型,也稱為西魯型)和填充型(T型)通
成繩股,再由股(一般為6股)捻制成繩,繩的中間夾有含常使用粗細型,外粗型適用于磨損較嚴(yán)重的場合
油麻芯。制造鋼絲繩的鋼絲為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,其抗拉強
面接觸鋼絲繩的鋼絲間為面接觸,耐磨損,能夠承受
度為1400-2000MPa。在承受相同終端載荷的條件下,抗大的橫向壓力,通常用于索道的承載索。
拉強度過高的鋼絲繩韌性差?？估瓘姸却箐摻z繩在承受(5)按股的斷面形狀分類
相同的載荷下,繩徑可以小一些,但其彎曲疲勞性能差一
按照股的斷面形狀,鋼絲繩分為圓形股和異形股。圓
些。鋼絲繩有光面和鍍鋅的兩種,后者可以防止銹蝕。由于形股制造方便,廣泛使用。異形股有三角形股、橢圓形股
機械工程師2013年第8期237
解決方案
 OLTON/裝/具/斷/測/維/改造
等,與卷筒或滑輪的接觸面大,強度高、耐磨損、壽命長,上,同時引進一個校正系數(shù),以考慮鋼絲的扭曲。
是制造復(fù)雜。
我們假設(shè)鋼絲的中性軸無變形,而只是曲率發(fā)生變
不同斷面形狀的鋼絲繩,其主要特點歸納如下:
化。在彎曲時,鋼絲的外端纖維受拉而內(nèi)側(cè)纖維受壓(在彎
(a)圓形股鋼絲繩。易于用眼檢查斷絲,有相當(dāng)大的撓曲之前外纖維長度等于中性軸長度)。外端纖維的伸長等
性,制造簡單,價格低。但隨載荷變化有旋轉(zhuǎn)趨勢,且外部于=bba=(+d+)2=2
鋼絲易磨損。
(b)三角股鋼絲繩。易于用眼檢查斷絲,在相同條件
下,比圓股繩強度大,壽命長;外部鋼絲比圓股耐磨。但隨
相對伸長量等于:==+d
載荷變化有旋轉(zhuǎn)趨勢,且撓性較圓股繩差。
2
(c)多層股鋼絲繩。旋轉(zhuǎn)性小,有相當(dāng)大的撓性。但內(nèi)
因此,外端纖維內(nèi)的應(yīng)力為n=E=E
部鋼絲不易檢查。
(d)密封、半密封鋼絲繩不旋轉(zhuǎn),外部鋼絲耐磨,抗腐蝕
但是,由于鋼絲的扭曲,這一應(yīng)力實際上是要小一些
性好在相同條件下強度最大,彈性變形小但內(nèi)部鋼絲不易的。一般采取一個校正系數(shù)等于38。那么在鋼絲繩的鋼
檢查,撓性小,直徑大時斷面易變形,制造復(fù)雜,價格高。絲內(nèi)的總應(yīng)力等于o=ro=+3.
 F8 D+d
(e)扁鋼絲繩。不旋轉(zhuǎn),易于檢查,有很大的撓性。但易
把已選好的鋼絲繩的參數(shù)帶入可得:
被磨損,手工生產(chǎn)效率低,價格高。
選擇鋼絲繩時,要根據(jù)使用條件和鋼絲繩的特點來考
rt-=1081.6+9
慮,基于本次設(shè)計的是井下小煤礦用的開槽機械故所選200010952kg/cm=1073mpa
的鋼絲繩的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,號鋼,類型是同向
所以鋼絲繩內(nèi)的總應(yīng)力小于鋼絲繩的許用應(yīng)力
捻的線接觸式圓股鋼絲繩6W(19),繩芯為纖維芯。
(1700MPa)。故所設(shè)計的鋼絲繩符合強度要求。
鋼絲繩直徑":d=cVF
(1
另外,還要保證以下公式滿足:F≥Sφ
式中,d鋼絲繩最小直徑,mm;c-選擇系數(shù),在機械設(shè)計手式中,F鋼絲繩中全部鋼絲的破斷拉力總和NF鋼絲
冊中可以查到F鋼絲繩最大靜拉力,N
繩工作時的最大靜拉力,N;S-最小安全系數(shù),查表可得;
由現(xiàn)場常用開槽機數(shù)據(jù)求得,鋼絲繩的最大靜拉力鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)。
為:F=Q=259896N
將本次設(shè)計的參數(shù)帶入,S=5,F=2652kg=25989.6N,
在機械設(shè)計手冊中可知,牽引鋼絲繩的最小安全系數(shù)另根據(jù)機械設(shè)計手冊知此形式的0.85,則得:
不得小于4,故本人安全系數(shù)取5,而對應(yīng)的鋼絲繩公稱抗25989650.85=5288
 ON
拉強度為1850MPa,c=0.096,帶入式(1)得:
查表可知,當(dāng)鋼絲繩直徑為16mm,公稱抗拉強度為
d=cvf=0.096xv25989.6=15.48m
即最小直徑為1548mm,此處取16mm查手冊可得到其計算的結(jié)果可知,所選鋼絲繩符合要求。
它參數(shù)如下:導(dǎo)向滑輪的直徑90mm;鋼絲繩直徑16mm
鋼絲繩的使用年限是不長的,大致是3-6個月。鋼絲
鋼絲中心直徑1.2mm;鋼絲總斷面積107.74mm2鋼絲繩公繩的使用年限還決定于它在工作中彎曲的次數(shù),有很多學(xué)
稱抗拉強度1700MPa;彈性模量E為200GPa
者做過實驗證明,減少彎曲次數(shù)可以大幅度增加鋼絲繩的
即所選鋼絲繩為:鋼絲繩6W(19)16-1700-1-光使用年限。
右同GB1102-74
4結(jié)語
3.2鋼絲繩的應(yīng)力計算及鋼絲繩破斷拉力的計算
開槽機牽引機構(gòu),一定要根據(jù)實際情況選擇適當(dāng)規(guī)格
鋼絲繩的拉力是由拉繩子的力所引起的,它等于:=QF的鋼絲繩,選擇合理的纏繞方法,并通過應(yīng)力計算及破斷
式中,F-鋼絲繩的全部鋼絲的斷面積
拉力計算驗證選擇鋼絲繩的可靠性,既不能選擇可靠性差
為了要考慮繩內(nèi)的彎曲應(yīng)力,我們來看一下繩在卷筒的鋼絲繩,否則會給生產(chǎn)安全帶來隱患,也不能選擇過高
上纏繞的情形。在纏繞時,鋼絲繩的鋼絲發(fā)生變形,其變形的可靠性造成大馬拉小車的資源浪費
可由圖4求出。大家知道,繩內(nèi)鋼絲扭成股,而股則捻成鋼
參考文獻]
絲繩。要精確地研究鋼絲的扭曲變形是很困難的因此,我[]潘英編,礦山提升機械設(shè)計[M]徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社2000
們只研究一根假想的鋼絲,這根鋼絲正位于鋼絲的中心線[2]采礦手冊編輯委員會采礦手冊:第M北京:金工業(yè)出版
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[4]徐主機械設(shè)計手冊M]北京:機械工業(yè)出版社,199
5
(編輯黃獲
圖4
作者簡介:王國慶(1980-),男,助理工程師,從事工業(yè)減速機設(shè)計工作。
收稿日期:2013-04-07
238機械工程師2013年第8期

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