钢丝绳卷扬提升尾车驱动系统的计算
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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，则应将轴径加大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