机械设计手册(第六版)
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3.5 起重机卷筒

3.5.1 卷筒尺寸和卷筒绳槽(摘自JB/T 9006—2014)

(1)卷筒尺寸

①卷筒直径D应根据表9-1-76中按钢丝绳中心计算的卷筒卷绕直径D1,并按优先数R10、R20或R40系列选择确定,宜优先选取表9-1-81中的数值。

表9-1-81 卷筒直径系列

推荐直径小于500mm的卷筒采用无缝钢管加工而成,其直径可根据GB/T 17395—2008《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》中无缝钢管的规格确定。

②卷筒长度宜按优先数R40系列选择确定。

③卷筒的壁厚应根据不同材料、结构型式、工作级别环境及预订使用条件由计算或试验确定。必要时,考虑增加磨损裕量。

若壁厚的公差(或不均匀性)偏大,导致对较高转速的卷筒的支承和传力部件产生较大的附加载荷,乃至影响卷筒的强度、刚度和起升机构起重量限制器或称量装置的系统精度时,则卷筒应进行静平衡试验和检测。卷筒静平衡等级宜满足GB/T 9239.1—2006中规定的G16及以上等级。对不平衡补偿建议采用配平衡的方法进行补偿。

(2)卷筒绳槽

卷筒绳槽的槽底半径r,按(0.53~0.6)dd为钢丝绳直径)确定。绳槽形式分为标准槽和加深槽两种形式。卷筒绳槽断面尺寸应符合表9-1-82的规定,一般情况应采用标准槽,当钢丝绳有脱槽危险以及高速传动机构中使用的卷筒,宜采用加深槽。

卷筒绳槽断面尺寸

表9-1-82

注1.本标准规定的槽形除多层缠绕和电动葫芦用卷筒外,适用所有起重机的钢丝绳缠绕的铸造卷筒和焊接卷筒。
2.钢丝绳绕进或绕出卷筒时,钢丝绳中心线偏离螺旋槽中心线两侧的角度不应大于3.5°;对大起升高度及D/d值较大的卷筒,其钢丝绳偏离螺旋槽中心线的允许偏斜角应由计算确定。

3.5.2 卷筒型式和技术要求(摘自JB/T 9006—2014)

(1)卷筒型式

1)按制造工艺分

①铸造卷筒[部分典型结构型式见表9-1-83中的图(c)和图(d),部分典型结构组装型式见图(a)和图(b)]。

表9-1-83

②焊接卷筒[部分典型结构型式见表9-1-83中的图(k)~图(p),部分典型结构组装型式见图(e)~图(j)]。

注:典型结构组装结构型式是卷筒典型结构型式的上一级部件。

2)按卷筒轴的布置形式分

①长轴式卷筒[部分典型组装型式见表9-1-83中的图(a)、图(b)和图(e)、图(f)]。

②短轴式卷筒[部分典型组装型式见表9-1-83中的图(g)~图(j)]。

(2)技术要求

1)材料

①铸铁卷筒材料的力学性能不应低于GB/T 9439—2010《灰铸铁件》表2中规定的HT200灰铸铁,铸钢卷筒材料的力学性能不应低于GB/T 11352—2009《一般工程用铸造碳钢件》表2中规定的ZG270~500铸钢。

②推荐焊接卷筒钢板(包括用无缝钢管做筒体)材料的力学性能不应低于GB/T 700—2006《碳素结构钢》表2中规定的Q235B,也可以采用力学性能和焊接性能均不低于上述材料的其他材料。

③焊接卷筒短轴材料的力学性能不应低于GB/T 699—1999《优质碳素结构钢》表3中规定的正火状态下硬度为140~180HBW的35钢,也可以采用力学性能和焊接性能均不低于上述材质的其他材料。

④短轴材料应进行化学成分检验、硬度检验和超声波无损探伤检验,无损探伤检验质量等级应达到JB/T 5000.15—2007《重型机械通用技术条件 第15部分:锻钢件无损探伤》表7中的Ⅲ级。

2)筒体

①铸铁卷筒应符合JB/T 5000.4《重型机械通用技术条件 第4部分:铸铁件》的规定。铸钢卷筒应符合JB/T 5000.6《重型机械通用技术条件 第6部分:铸钢件》的规定,且其缺陷的补焊应符合JB/T 5000.7《重型机械通用技术条件 第7部分:铸钢件补焊》的规定。

②焊接卷筒应符合JB/T 5000.3《重型机械通用技术条件 第3部分:焊接件》的规定。根据钢板规格或制造工艺的需要,筒体允许环向对接焊缝和纵向对接焊缝同时存在。采用无缝钢管作为筒体的加工毛坯时,筒体不应出现环形焊缝。接长的筒体在环向对接焊缝处的两相邻纵向对接焊缝应符合以下规定。

a.卷制成形的错开位置不应小于45°或弧长200mm以上的焊接热影响区。

b.两半压制成形的应错开90°。

c.不应出现十字交叉焊缝。

3)焊接及焊缝质量检验

①焊材应与被焊接的材料相适应,并应符合GB/T 5117《碳钢焊条》的规定。

②焊缝坡口型式应符合GB/T 985.1《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能焊的推荐坡口》和GB/T 985.2《埋弧焊的推荐坡口》的规定。

③焊缝应进行外观检验,不应有弧坑、飞溅、熔渣、严重咬边、表面裂纹等影响性能和外观质量的缺陷。

④短轴与其他板件(端板、筋板和锥筋板)往一起组焊时应根据材料的焊接性能,必要时采取焊前预热和焊后缓冷的工艺措施。

⑤筒体环向对接焊缝应进行100%的无损检测;用射线检测时不应低于GB/T 3323《金属熔化焊焊接接头射线照相》中的Ⅱ级;用超声波检测时不应低于JB/T 10559《起重机械无损检测 钢焊缝超声检测》中的Ⅰ级。

⑥筒体纵向对接焊缝应进行≥20%无损检测,但至少要保证筒体两端各160mm范围内做检验;用射线检测时不应低于GB/T 3323中的Ⅲ级;用超声波检测时不应低于JB/T 10559中的3级。

⑦筒体与法兰、端板的连接焊缝应进行≥20%的无损检测,不允许有裂纹;用磁粉检测时验收水平不应低于JB/T 6061《无损检测 焊缝磁粉检测》中的2级。

⑧短轴与端板连接焊缝应进行100%的无损检验,不允许有裂纹。用磁粉检测时验收水平不应低于JB/T 6061《无损检测 焊缝磁粉检测》中的2级。

4)消除应力处理

①铸铁卷筒应进行时效处理或退火处理。

②铸钢卷筒应进行退火处理。

③焊接卷筒组装型式1和2中所示结构的焊接卷筒型式1和2(见表9-1-83)允许不进行退火处理,其他结构型式的焊接卷筒应进行退火处理或采取其他措施进行消除应力处理。

④对圆锥型短轴组件结构的焊接卷筒,允许只对短轴组件部分进行退火处理。

5)外观及表面处理

①铸铁卷筒绳槽表面粗糙度不应低于GB/T 1031《产品几何技术规范(GPS)表面结构 轮廓法》中规定的Ra12.5,铸钢和焊接卷筒绳槽表面粗糙度不应低于GB/T 1031中规定的Ra6.3。

②同一卷筒上左旋和右旋绳槽的底径极限偏差,不应超过GB/T 1801《产品几何技术规范(GPS)极限配合公差带和配合的选择》中规定的h12。

③加工表面未注公差尺寸的公差等级应按GB/T 1804《一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差》中的m级(中等级)。

④卷筒不应有裂纹。铸造卷筒成品的表面不应有影响使用性能和有损外观的显著缺陷(如气孔、疏松、夹渣等)。

⑤铸造卷筒钢丝绳压板用的螺孔应完整,螺纹不应有破碎、断裂等缺陷。

⑥采用卷筒联轴器与减速器连接的卷筒,其与卷筒联轴器的连接配合面应符合JB/T 7009—2007《卷筒用球面滚子联轴器》中的配合技术要求。

⑦卷筒加工后需配合的部位应涂抗腐蚀的防锈油,其余应涂防锈漆。

6)形位公差

卷筒上配合圆孔的圆度t1、同轴度фt2、左右螺旋槽的径向圆跳动t3以及端面圆跳动t4,不得大于GB/T 1184《形状和位置公差 未注公差值》中的下列值:

t1≤(配合孔的公差带)/2;

фt2不低于8级;

t3D/1000≤1.0;

t4不低于8级。

7)使用条件

①使用环境温度为-20℃~+40℃,超出该范围由用户与制造商协商解决。

②钢丝绳绕进或绕出卷筒时,其钢丝绳中心线偏离螺旋槽中心线两侧的角度不应大于3.5°;对大起升高度及D/d值较大的卷筒,其钢丝绳偏离螺旋槽中心线的允许偏斜角应由计算确定。

③对于光卷筒无绳槽多层卷绕卷筒,当未采用排绳装置时钢丝绳中心线与卷筒轴垂直平面的偏离角度不应大于1.7°。

8)卷筒的修复及报废

①铸造卷筒出现影响性能的表面缺陷(如:裂纹等)时,应报废。

②焊接卷筒出现影响性能的裂纹时,应采取焊补措施;如不能修复,应报废。

③绳槽槽底壁厚磨损达原设计壁厚的20%时,应报废。

9)其他

①钢丝绳在卷筒上应能按顺序整齐排列。只缠绕一层钢丝绳的卷筒,应做出螺旋形槽。用于多层缠绕的卷筒,应采用使用排绳装置或便于钢丝绳自动转层缠绕的凸缘导板结构等措施。

②多层缠绕的卷筒,应有防止钢丝绳从端部滑落的凸缘。当钢丝绳全部缠绕在卷筒后,凸缘超出缠绕钢丝绳外表面的高度不应小于钢丝绳直径的1.5倍(对塔式起重机是钢丝绳直径的2倍)。

③用于电动葫芦的卷筒,推荐采用焊接的方法制作。

④钢丝绳在卷筒上绳端的固定应符合GB/T 3811—2008《起重机设计规范》和GB/T 5975《钢丝绳压板》的规定。

3.5.3 卷筒的部分典型结构组装型式和部分典型结构型式示例(摘自JB/T 9006—2014)

3.5.4 焊接卷筒组尺寸参数

表9-1-84 卷筒组尺寸参数(圆锥板型短轴式)

表9-1-85 卷筒组尺寸参数(双圆板型短轴式)