卷扬机选绳:容绳量、层数与排绳

先算卷筒能装多少绳,再定层数和拉力,最后才选直径与结构

卷扬机选绳:容绳量、层数与排绳

先算容绳量,再定直径

卷扬机选绳的顺序常常被弄反。正确的顺序是先确定需要缠绕的绳长,再算卷筒能容纳多少层,最后才选绳径和结构。先选直径再算容绳量,很容易出现装不下或层数过多的问题。

容绳量的粗略算法是:卷筒有效宽度除以绳径,得到每层的圈数;再用卷筒直径和绳径算出每圈长度;逐层累加,得到总长度。精确计算要考虑排绳间隙和绳径公差。

实际容绳量应留出余量。绳在受力后直径会略有变化,排绳也不可能完全紧密,按计算值满打满算,现场往往差几米。

容绳量的计算还要扣除端部固定占用的长度。楔块固定和压板固定都会占去一段卷筒宽度,按满宽计算会高估容量。

层数带来的直径与拉力变化

绳缠到第二层、第三层时,有效卷筒直径变大。同样扭矩下,外层绳的拉力下降;反过来说,要达到同样的拉力,卷筒需要更大扭矩。选型时要按最大层数下的拉力核算电机和制动器。

外层绳承受的挤压力比底层小,但底层绳要承受上面所有层的重量和挤压。层数越多,底层绳的变形越严重,寿命越短。

很多卷扬机的额定拉力是按第一层标注的。实际使用到第三层时,拉力会明显下降。如果工况需要全程满拉力,应把这一点写进技术要求。

排绳与偏角

绳从卷筒绕出到第一个导向轮之间有一个偏角。偏角过大会让绳在卷筒上斜绕,层与层之间交叉,形成咬绳。一般建议偏角控制在一点五度到两度以内,具体按设备说明。

偏角在整个卷筒宽度上是变化的。绳靠近一侧凸缘时偏角最大,靠中间时最小。布置导向轮时,要按最不利的位置核算,而不是按卷筒中心。

排绳器的作用是让绳逐圈整齐排列。排绳器的节距要与绳径匹配,过大留缝,过小挤压。绳径公差较大时,固定节距的排绳器可能不适配。

没有排绳器的小型卷扬机,靠人工或张力引导排绳。这时操作者的习惯直接影响绳的寿命,应在操作规程中写明。

第一个导向轮的槽型与卷筒同样重要。槽太窄会夹绳,槽磨损太深会让绳陷得过低,两者都会缩短寿命。槽型选择见 滑轮绳槽

背张力与缠绕质量

绳在卷筒上要有一定的背张力,才能排列紧密。背张力不足,上层绳会嵌入下层绳的缝隙,形成交叉和压扁;背张力过大,又会增加绳的磨损和卷筒负荷。

背张力通常由载荷本身或专门的张紧装置提供。空载收绳时最容易出现排列松散,长期如此会在卷筒上形成松层,再次受力时绳层突然收紧,造成冲击。

新绳第一次缠绕时应低速进行,并保持一定张力。缠绕质量好的绳层,后续排绳更稳定,寿命也更长。卷筒与绳槽的匹配见 卷筒设计

多层缠绕该用什么结构

多层缠绕的绳要能承受层间挤压,同时保持圆度。纤维芯绳在多层缠绕下容易被压扁,导致绳径缩小和排绳混乱,通常不如钢芯绳适合。

压实股和密封股抗挤压能力较好,但表面较硬,层间摩擦大。普通圆股钢芯绳是常见选择,兼顾抗压和成本。

抗旋转绳不适合多层缠绕。它的结构决定了它在承受挤压时容易变形,而且旋转特性在卷筒上并不需要。

绳的捻向要与卷筒的缠绕方向匹配。捻向与缠绕方向相反时,绳在卷筒上有散开的趋势,排绳会更困难。

卷筒与绳槽

光面卷筒依靠绳与绳之间的摩擦排列,适合多层缠绕;带槽卷筒只适合单层或少层,槽距要与绳径匹配。槽距过大绳会左右晃动,过小则挤压。

卷筒边缘的凸缘高度要足够。层数多时,最外层绳可能高出凸缘,造成跳绳。凸缘高度一般按最外层绳顶面再加一点余量设计。

卷筒直径与绳径之比影响弯曲应力。卷筒直径越小,绳的弯曲越剧烈,寿命越短。选型时应把这个比值和滑轮直径一起考虑。绳径与载荷的关系见 按载荷选绳径

常见错误

第一个错误是按额定拉力选绳,却不核算最大层数下的实际拉力。第二个错误是容绳量算得太紧,现场只能减少绳长或换成更细的绳。

第三个错误是忽略偏角,导向轮位置随便定,导致绳在卷筒上斜绕。第四个错误是新绳不张紧就高速收绳,形成松层。

还有一个常见错误是把起升卷扬和牵引卷扬混为一谈。起升有制动和保持载荷的要求,牵引通常没有,两者的安全系数和结构要求不同。

订货与验收

订货要写明绳的结构、直径、钢级、绳芯、捻向、表面、长度和端部。卷扬机用绳通常两端都有端部,一端固定在卷筒上,一端连接吊钩或牵引件。

端部形式要和卷筒固定方式匹配。压板固定、楔块固定和压制接头对绳端的要求不同,订货时应提供固定方式简图。

验收时应核对绳径、长度、端部和合格证,并检查绳在运输中是否受伤。技术参数可查 钢丝绳技术数据

一句话原则

卷扬机选绳的顺序是:绳长定容绳量,容绳量定层数,层数定拉力,拉力定绳径和结构。

把这个顺序走完,再谈价格,才不会在安装现场发现装不下或拉不动。