1.概述
　　我公司承接的斗轮机项目，按用户要求采用钢丝绳卷扬机构提升的尾车，来实现地面胶带机系统可逆运行的输运工艺。这种工艺的作用是：当地面胶带机正向运行时，斗轮机尾车提升到高位，物料经过尾车转交给斗轮机上的悬臂胶带机卸到堆场，实现堆料工艺；当地面胶带机反向运行时，斗轮机尾车下降到水平低位并定位于斗轮机主机的正下方，承接斗轮机挖取的物料并送出，实现取料工艺。见图一《钢丝绳卷扬尾车》。
　　2.计算钢丝绳卷扬机构所需提升的总质量
　　设钢丝绳卷扬机构所需提升的总质量为g总，则g总=σgi
　　σgi-提升的各个分部件质量之和，如斜梁、托辊组、滚筒组、胶带等。
　　解得g总=σgi=10260kg
　　为安全起见，（考虑污染载荷、活载荷等因素），需提升的质量按g总=σgi=10260kg的1.25倍进行计算，并令此计算值为g计
　　则g计=1.25g总=1.25*10260=12825kg。
　　3.计算驱动功率
　　卷扬系统布置见图二
　　初步确定尾车提升速度2.8m/min～3.0m/min，按2.9m/min进行计算。
　　已知：滑轮倍率m=4
　　求功率p：
　　公式 p=
　　式中η滑动—动滑轮组效率
　　η滑动=查表η=0.98 因有两套滑轮组
　　所以η滑动=
　　求η定滑—定滑轮组效率 见《港口起重机设手册》520页
　　η定滑=0.9924×0.994=0.93
　　求η筒—卷筒组效率 见520页，η筒=0.99
　　求η驱—驱动装置效率
　　η驱=η减·η联=0.97×0.99=0.96
　　式中η减——减速机效率
　　η联——联轴器效率
　　所以η总=0.942×0.93×0.99×0.96=0.83
　　所以驱动功率p=，
　　查电机手册，考虑功率裕度，选电机yzr160l-8 s3=15% p=11kw 定子电流27.5a 转子电流36.3a 转速n=676 r/min
　　4.计算钢丝绳的张力
　　初选钢丝绳的型号为：6×19-13-155-j-2-交绕。其d=13mm 破断拉力总和∑t=156000n
　　考虑钢丝绳换算系数的破断拉力总和为sp=φ*∑t
　　式中φ——破断拉力的换算系数，查手册φ=0.9。
　　则sp=φ*∑t=0.9*156000=140400n
　　已知 重力q=12825kg 共2套动滑轮组，倍率m=4
　　所以：单根钢丝绳的张力为q单=
　　安全系数n=（ 安全 ）
　　验算卷筒的长度和卷绕长度
　　解：见下图。暂按实际提升行程为hmax=4760mm
　　下步计算可将此值加大，以适应以后更大的提升行程。
　　对单层双联缠绕，卷筒长度ls=2（l0+l1+l2）+lg
　　式中l0—卷绕长度，且l0=（）·p1
　　l1—卷筒端部无绳槽段长度，这里l1=45
　　l2—固定绳尾所需的长度l2≈3p1
　　lg—卷筒中间光滑部分长度，根据钢绳允许偏角确定，这里lg=50
　　n—钢绳安全圈数，n≥1.5 现n=3
　　p1—为节距
　　则有l0= （现实值为375，安全）
　　ls=2（290.55+45+3×16）+50=735mm
　　现实值长度为890mm，大于735mm，安全。
　　5.选择减速机
　　初选行星齿轮减速机，型号：ngw72-16.行星齿轮减速机350kg
　　第16种传动比，2级传动，7号机座查样本，传动比代号为16的，传动比i=80
　　在输入转速750r/min时，高速轴许用功率p1=6kw 轴径φ45，低速轴许用输出扭矩t2=590kg·m 轴径φ110，（电动机转速n=676 r/min）
　　计算输入功率pc1 ， （机械设计手册，中册924页）
　　pc1=p·k1·k2 =7.468×0.8×1=5.97kw
　　计算输出扭矩tc2=t·k1·k2
　　求式中t—实际输出扭矩，见右图
　　t=
　　tc2=641×0.8×1=513kg·m　　结论：满足
　　分析：因为pc1=5.97=p1=6所以功率裕度不宽裕，但由于减速机工作时间很短（1.64min）所以热功率没有问题，且由于t2 =590>tc2=513所以强度尚可。
　　6.卷筒的校核
　　6.1卷筒轴的校核
　　卷筒轴材料为45号钢，与联轴器的连接处的轴头φ90mm
　　按《机械设计手册》中册763页计算
　　按扭转强度计算：空心轴d=
　　此值是按45号钢且[τ]=2.5～45 取最大值计算的
　　所以，不安全，应重新选择轴的材料，如换成42crmo
　　其[τ]值约为[τ]=5.5
　　则d42crmo=则φ90mm尚可.
　　注意：若钢绳提升高度增加，则卷筒及轴可能都要加长，则应将轴径

大10mm
　　另：卷筒可换成钢板卷制的（q235-b）见《港口起重机手册》314页， 《起重机设计册》228页
　　6.2卷筒壁厚的核算
　　应用q235钢板卷制（或无缝钢管），因为只有一件产品，所以不应用铸件。钢板卷制卷筒壁厚 按《港口起重机手册》，δ≈d（钢绳直径）
　　令δ=15，则d2=356
　　验算卷筒内壁最大压应力
　　公式
　　查表a1=1，a2=0.75
　　则
　　对于钢
　　所以安全。
　　由于若将尾车抬高，则提升高度有所增加，则卷筒长径比l>30（有可能）则此时按计算由弯矩和转矩产生的换算应力
　　mmax—smax引起的最大张力
　　设l=1200mm ，则mmax=
　　t—卷筒转矩，对于双联卷筒
　　w—抗弯模量
　　6.3 加大提升高度后验算卷筒和绳轮的允许偏角
　　设s=3300mm，（见下图）设新设计的尾车提升高度hmax=4760+1000=5760mm
　　注：4760为原初步设计的提升距离
　　解：l0=ls=2（l0+l1+l2）+lg
　　式中：l0—卷饶长度；m—滑轮倍率，n—安全圈数，n≥1.5；（今令n=2），p—节距；l1—筒端无绳槽长度，此处l1=45；l2—固定绳尾所需长度，l2≈3p；lg—中间光滑部分长度
　　解得l0=
　　ls=2×（325.5+45+3×16）+50=887mm现实体为890mm，可以应用。
　　求α1和α2
　　已知：卷筒绳槽螺旋角
　　先算出卷筒上钢绳向空槽方向的允许偏角γ1（即α1的限制范围），从书中可知γ1=ψ1+ε=3.5°+0.73°=4.23°。式中ψ1=3.5°为《规范》推荐。
　　再计算卷筒上钢丝绳向有绳方向的允许偏角γ2（即α2的限制范围），从书中可知γ2=ψ1-ε=3.5°-0.73°=2.77°。
　　设s=2700mm（此值亦经过反复试算才得出的）
　　令1=195，则2=325-195=130mm，
　　此时
　　对于另一只定滑轮来说：此时的s1=s+1800 4500mm，
　　这种情况下，α3、α4的夹角就很小了，
　　令3=200，4=125，
　　则
　　另外，这四个γ1、γ2、γ3、γ4的夹角，也是进入绳轮的角度γ0，一般情况下，进入绳轮的允许偏角在γ0=4°～6°，推荐γ0不大于5°，所以，这四个夹角对于绳轮来说，也是可以应用的。
　　参考文献
　　[1]《港口起重机手册》
　　[2]《起重机设计手册》
　　作者简介
　　姚勇，男，出生年月：1978.10.9，民族：汉，毕业学校：天津商业大学，学位：硕士，现有职称：工程师，工作时间：2002至今