钢丝绳牵引小车装置设计

钢丝绳牵引小车装置设计

1步法工艺设计通过大直径弧形焊接机制造大直径埋弧焊接管，形状后的开口管由带有支撑管的小型车床垂直打开，并进行后序列的焊接。为此,设计了一种钢丝绳牵引小车装置,通过缠绕在滚筒上的钢丝绳拉动推管小车实现出管功能。但经常在钢丝绳张紧后出现打滑而中断运行,因此,如何对钢丝绳张力下降予以补偿,成为急需解决的问题。2结构原理分析2.1确定小筒人钢筒与卷筒之间的安装位置图1所示为钢丝绳完整一根缠绕一圈,当马达逆时针旋转时为向前推料。推管车6前面为垂直推料面,钢丝绳在推管车6上对折从中间绕起(图2),依此经过左转向滑轮5、换向滑轮4到钢丝绳滚筒3(以下简称滚筒)。由滚筒上部垂直沿工作台中心线对称绕入,即旋向一正一反,在滚筒上缠绕4.25圈后从其下部向后拉出,经过下转向滑轮8,右转向滑轮7最后在推料板上固定,两个端头压到推管车6的绳夹上固定。设钢丝绳与卷筒之间静滑动摩擦系数为μ=0.16,钢丝绳在滚筒上包角为α,根据力平衡,滚筒紧边拉力等于松边拉力与需克服阻力F阻之和。钢管在下模上滑动出料,取滑动摩擦系数f=0.15,钢管重量需克服G=20t的滑动阻力为:将数据代入有:设最小松边拉力为F松最小,对应的最小紧边拉力为F紧最小,绳缠绕圈数4.25圈,有包角α:2.2紧边、松边及紧边滑动弧区钢绳需由张紧机构获得初张力F0,在承受负载后绳与滚筒之间产生摩擦力。滚筒作用在钢丝绳上的摩擦力方向与滚筒的圆周速度方向相同,滚筒即依靠该摩擦力驱使绳运动,紧边拉力由F0增加到F紧,松边拉力由F0减小到F松。钢丝绳在负载下工作时,要产生弹性变形,在由紧边向松边绕进的过程中,绳所受拉力由F紧逐渐降低到F松,弹性变形也随之逐渐减小,因此,绳沿滚筒的运动是一面绕进一面向后收缩,所以绳的速度便过渡到逐渐低于滚筒的圆周速度,即绳与滚筒之间发生了相对滑动,该滑动区域称为滑动弧,未发生相对滑动的区域称为静弧。对确定的松边拉力与负载,滑动弧由式(6)计算出对应的角度α,即相应的静弧是由钢丝绳在滚筒上的包角减去滑动弧而得到。滑动弧α为:紧边与松边长度随行程改变而变化,用变量L1、L2表示,其中L3为滑动弧长,图3所示为紧边、松边及滑动弧长受力状况,滚筒静弧包含在紧边中。滑动弧长上的摩擦阻力均布于整个弧长上,如图4所示。此时有:式中:A——横截面面积;γ——线密度,N/m3。摩擦阻力沿绳弧长展开后为一线载荷均布于全长上,从X处取得长为dX的微段,以N(X)表示该微段轴力,有:dX微段的伸长为:将上式积分,得到该段伸长为:当阻力一定时,要实现运行连续必须保证松边张力始终不小于所有的包角参与摩擦传动所需的最小拉力F松最小,张紧并受载后所有紧边的伸长值不大于所有松边的减小值,才能保证松边有一定张力存在,以此求出所需初张力的最小值。则有:E和A分别为钢丝绳的弹性模量及单位受拉面积,由式(8)、(9)联立,可得到对初张紧力F0的要求:式(11)取等号时,为其必须的最小值,此时F松取最小。设所有滚筒前与滚筒后的单边紧边长度与单边松边长度均为19350mm,由式(11)可计算出预张力:3柔性边坡防护和有效试验3.1滑轮座的滑动分析为了补偿受拉钢丝绳张紧力下降,安装了弹簧预压缩张紧装置如图5所示,钢丝绳由螺栓螺母预紧获得初张力,套1内的压缩弹簧2处于完全压缩状态,用预压缩弹簧伸长量补偿松边放松量。假设上部及下部两处滑轮座移动距离分别为Y1和Y2,则松边总伸长量为Y1+Y2,一个弹簧最大压缩力为F弹最大,K为弹簧刚性系数,取值28,单位为N/mm,设单股绳的一个滑轮座自重为G1=60kg=60×9.8=588(N),其滑动摩擦系数为0.15,上下各2处滑轮座,每个滑轮座有2个弹簧并排张紧,松边总伸长量Y1+Y2为:由式(13)可以得出,由于Y1+Y2的存在,初张力F0得到减小,减小量△为:式(11)中由于滑轮自重的影响,实际下转向滑轮位移量Y2比上转向滑轮位移量Y1多出X,而且位移量不多于3.15mm这由以下得到。由于Y1-Y2总为负,因此有:3.2下弹簧压缩力(1)假设安装位置如图5所示,计算松边张力刚好等于弹簧最大压缩力时需要的预张紧力F0式(13)右端第二项刚好是下转向滑轮的向右位移,令该位移为零算出F松进而求出F0。这里不算第一项的原因是上部弹簧被完全压缩,滑轮所受向左的力大于了弹簧最大压缩力F弹最大。于是有:由于α值非常小,cosα≈1,sinα≈0。带入数字得:由式(12)得到滑动弧:对应的滑动弧长为:静弧长为:将数字带入式(13)右端并令其等于零,于是有:(2)设松边总伸长量为15mm时计算此时所需要的初张力F0已知L=3800,X=Y2-Y1,由于X相比于L太小,故cosα≈1,令(13)右端等于15mm,得:以此计算滑动弧:对应的滑动弧长为:静弧长为:将数字带入式(13)右端并令其等于零,于是有:由上述计算可见,两种情况的初张力均小于由式(