基于Pro_E的双折线绳槽卷筒的参数化设计
基于Pro／E伸缩折叠起重机虚拟设计与运动仿真
下 ，它 既 能带 着基 本 臂 和 伸 缩 臂 绕 回 转 支 座 的销
轴 向上变 幅 ，也 能绕 销 轴 向下 回转 ，与整 机折 叠 。
【 ］ 第３ 卷 １ ６ １ ４ 第３ 期 ２ １－３下 ） ０２ （
装置 、起升 绞车 、导绳 器 等 ，在此 不再做 介绍 。
收稿 日期：２ １ －１— ５ ０ １ ０ ２ 基金 项目：淮安市科技支撑计划 （ 工业 ）项 目 （ Ａ ２ １０７ Ｈ Ｇ ００３ ）。 作者简介：卢志珍 （９ ５ １ ６ 一），女 ，副教授 ，高级工程师 ，硕士 ，研究方 向为机械设计 与制造。 第３ 卷 ４ 第３ 期 ２１— （ ） ［１１ ０ ２ ３ 下 １５
卢志珍’ ，舒希勇’ ，倪学虎 ，王成龙
Ｌ ｉ ｈ ｎ。ＳＨＵ ． ｏ ｇ。ＮＩ ｅ ｈ Ｗ ＡＮＧ ｅ ｇ ｌｎ Ｕ Ｚｈ． ｅ ， ｚ Ｘｉ ｎ ， ｙ Ｘｕ － ｕ ， Ｃｈ ｎ － ｇ ｏ
摘
（。 １淮安信息职业 技术学院 。淮安 ２ ３ ０ ； ． ２ ０ ３ ２ 淮安远航船用设备 制造有 限公 司 ， 淮安 ２ ３ ０ ） ２０ １ 要 ： 运用Ｐ ｏ Ｅ ｒ／ 软件 ，对 ２Ｋ － ｍＩ ０ Ｎ ９ ｛缩折 叠起重机机构虚 拟设计 、虚 拟装 配 ，使机构的造型形象 ￣ 化 、可视化 。同时对设计 中出现的 问题做出了 改进 ，实现 了对该起重机在 各工况下作业过程
Ｄ ｉ １ ． ９ ９ Ｊ Ｉｓ ． ０ ９ １ ４ ２ １ ． （ ） ３ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｎ １ ０ －０ ３ ． ０ ２ ３ 下 ． ６ ０ ｓ
０ 引言
在 中 小 型 船 舶 上 ，由于 甲 板 上 场 地 及 空 间窄
塔机双折绳槽起升卷筒的加工装置
塔机双折绳槽起升卷筒的加工装置
杨耀清
【期刊名称】《建筑机械（上半月）》
【年(卷),期】2003(000)003
【摘要】@@ 张家港波坦(POTAIN)公司委托我厂为其开发塔机起升机构部件,要求起升卷筒上钢丝绳绳槽一圈有二个折线.法国称为Z形槽,也称为利巴斯绳槽,由于其加工难度较大,国内一般很少应用.
【总页数】2页(P48-49)
【作者】杨耀清
【作者单位】四川齿轮厂,四川,双流,610208
【正文语种】中文
【中图分类】TH213.3
【相关文献】
1.高层建筑外墙清洗机双卷筒起升机构设计 [J], 王锡伟
2.卷筒双阶螺旋绳槽的加工工艺 [J], 童丽丽;董国蓉
3.起重机起升卷筒的绳槽研磨装置 [J], 飞弹彰久
4.水电站启闭机大型卷筒折线绳槽加工研究 [J], 杜兴
5.提升机滚筒绳槽的快速加工装置 [J], 刘少海;乔占俊;叶静
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折线绳槽卷筒--卷筒设计是进行平滑提升作业的关键
折线绳槽卷筒--卷筒设计是进行平滑提升作业的关键
Cris Seidenather;邹十践
【期刊名称】《建设机械技术与管理》
【年(卷),期】2006(019)001
【摘要】@@ 钢丝绳或许是任何提升设备最重要的元件,必须正确无误地卷绕到绞车卷筒上,才能顺利地进行作业.带有绳槽的卷筒有助于将钢丝绳整齐地卷绕,避免钢丝绳乱绳.钢丝绳的卷绕,要尽量平滑,这样才能发挥钢丝绳的性能,延长使用寿命.【总页数】3页(P49-50,64)
【作者】Cris Seidenather;邹十践
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TU6
【相关文献】
1.卷筒折线绳槽爬台的理论尺寸分析 [J], 胡水根
2.折线绳槽卷筒在水库除险加固工程中的应用解析 [J], 耿鹏举
3.水电站启闭机大型卷筒折线绳槽加工研究 [J], 杜兴
4.平行绳槽折线型卷筒的设计 [J], 葛华
5.基于Pro/E的双折线绳槽卷筒铸造模具的参数化设计 [J], 彭红星
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起重机双折线卷筒的相关参数研究与确定
式中 θ——θ单=段t3an6偏°a～折|52线4AB°对之应间的［4圆］；心角，一般取 计算结K1=果1见.02表～41。.0n5，K取K2 K1K31=10.0.55；K2=18～24，β 的
¦¦ 公现爬装司象置规（，，定3钢）在钢丝为卷丝绳避筒绳必免内上须钢侧的保丝挡拉R持绳2环力足出上应1够设现不的ii计“nn小11拉§¨©§¨©挡乱于KK力绳绳ii钢，圈”丝KKL^进ii或绳e·¸¹·¸¹b行22“破us调德咬断整国绳荷；载分”
接D近OI于:相101关.1，4系1表R89数2明/j.Rc方n12判k程i.c定ii拟mnn111拟§¨©§¨©合9KK8合的1ii.2方效01KK程^果6ii.0·¸¹·¸¹的越122 .0精好04。度其，计R2算越式大为，越 ［［收基稿金日项期目］］K^国2i 0家158-6039项-2目9K（i 2012AA041804）
构上的不同之处还有使用条件，如Lebus折线卷筒 明确规定以下4项使用条件［4］：
（1）卷筒两端挡环在任何条件下都应与卷筒
tan E
4p ʌD直线段
图2 卷ta筒n E折线段2p 尺§¨©寸3ʌ关6D0T系q ·¸¹示意图
保持垂直；
（2）钢丝绳出绳K偏2 角yα4
=（2806.5.5°e～0.0216.824d5°），最 d
LUO Yan-feng，LIN Gui-yu，WANG Wan-zhen
1 双折线卷筒的相关参数分析
GB/T3811-2008《起重机设计规范》中规定：对于
1.1 卷筒与钢绳直径比K2取值 设卷筒直径与钢丝绳直径比为K2，即K2=D/d。
流动式起重机，卷筒K2=16，滑轮K2=18。根据美 国相关系列化12款产品的有关资料，其数值如表1 所示。
基于VB的双折线式多层卷绕系统参数化设计系统开发_图文(精)
基于 VB 的双折线式多层卷绕系统参数化设计系统开发摘要:为降低设计人员设计工作的重复性、方便进行有限元分析、提高设计效率、缩短开发周期,以双折线式多层卷绕系统为对象,运用 VB 对 SolidWorks 、ANSYS 进行二次开发,构建了双折线式多层卷绕系统参数化设计系统, 实现了双折线式多层卷绕系统设计计算、三维建模和卷筒有限元分析等功能的参数化,提高了设计效率。
关键字:双折线式多层卷绕系统、参数化设计系统、三维建模、有限元中图分类号 : TH213. 4 文献标识码 : A0引言起重装备的大型化发展使双折线式多层卷绕系统应用越来越广泛, 在起重机钢丝绳卷绕系统中, 相较于单层卷绕螺旋绳槽卷筒而言, 双折线式卷筒的结构更为复杂, 其设计计算量更大, 开发周期更长, 设计质量也无法保证。
近年来国内学者在双折线式多层卷绕卷筒设计方法进行了一些相关研究, 如王紫超 [1]进行了基于虚拟样机技术的平行折线绳槽卷筒智能设计研究,彭红星 [2]进行了基于 Pro/ E 的双折线绳槽卷筒的参数化设计研究,但这些研究工作都只停留在三维模型参数化构建层面, 并未实现对双折线式多层卷绕系统中卷筒结构分析的参数化。
本文通过 VB 对SolidWorks 、 ANSYS 进行二次开发,开发出双折线式多层卷绕系统参数化设计系统, 完成了双折线式多层卷绕系统设计计算、三维建模参数化, 实现了卷筒有限元分析的参数化。
1双折线式多层卷绕系统结构钢丝绳双折线式多层卷绕系统应用于起重机起升机构或变幅机构,由电动机、制动器、减速器、联轴器、双折线式卷筒及钢丝绳等组成, 其具体布置形式根据起重装备的实际应用需要进行设计。
典型的起重机钢丝绳双折线式多层卷绕系统结构布置如图 1所示, 电动机通过联轴器与减速器的高速轴相连接, 减速器的输出轴上装有双折线式卷筒, 卷筒通过钢丝绳和滑轮组与负载相连。
系统工作时, 卷筒将钢丝绳卷入或放出, 从而实现钢丝绳卷绕系统的整体动作。
一种双折线卷筒爬台结构的设计方法[发明专利]
![一种双折线卷筒爬台结构的设计方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a5e07af459f5f61fb7360b4c2e3f5727a5e9246f.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011392435.7(22)申请日 2020.12.02(71)申请人 上海振华重工(集团)股份有限公司地址 200125 上海市浦东新区东方路3261号(72)发明人 戴小琴 施湧 孙远韬 (74)专利代理机构 上海华诚知识产权代理有限公司 31300代理人 徐颖聪(51)Int.Cl.B66D 1/30(2006.01)B66D 1/36(2006.01)(54)发明名称一种双折线卷筒爬台结构的设计方法(57)摘要本发明公开了一种双折线卷筒爬台结构的设计方法，包括：设定爬台参数，分别计算圆心角α处于不同范围时，爬台参数所满足的关系式；当圆心角α处于第一范围内，利用多项式拟合获得爬台高度所满足的第一关系式；当圆心角α处于第二范围内，利用爬台高度和爬台宽度之间的三角关系，获得爬台高度和爬台宽度所满足的第二关系式；当圆心角α处于第三范围内，分别计算第一层折线段钢丝绳与挡盘之间的第一间隙和第二层折线段钢丝绳与挡盘之间的第二间隙，并计算第一间隙与第二间隙之间的差值，根据差值获得爬台高度所满足的第三关系式。
本方法通过分段设计爬台结构，从而可以有效避免钢丝绳在爬升缠绕过程中出现的跳绳、摞绳等失效情况。
权利要求书2页 说明书8页 附图7页CN 112374403 A 2021.02.19C N 112374403A1.一种双折线卷筒爬台结构的设计方法，所述卷筒包括筒体、设于所述筒体上的线槽以及设于所述筒体两端的挡盘，所述线槽上缠绕有钢丝绳，所述爬台结构设置于所述挡盘上，其特征在于，所述双折线卷筒爬台结构的设计方法包括：设定爬台参数，所述爬台参数包括爬台高度和爬台宽度；设定单个折线段对应的圆心角为圆心角α，分别计算所述圆心角α处于不同范围时，所述爬台参数所满足的关系式；其中，当所述圆心角α处于第一范围内，根据所述圆心角α和钢丝绳直径，利用多项式拟合获得所述爬台高度所满足的第一关系式；当所述圆心角α处于第二范围内，利用所述爬台高度和所述爬台宽度之间的三角关系，获得所述爬台高度和所述爬台宽度所满足的第二关系式；当所述圆心角α处于第三范围内，分别计算第一层折线段钢丝绳与所述挡盘之间的第一间隙和第二层折线段钢丝绳与所述挡盘之间的第二间隙，并计算所述第一间隙与所述第二间隙之间的差值，根据所述差值获得所述爬台高度所满足的第三关系式。
基于PRO／E的卷筒建模及仿真技术的应用与研究
２ 建模 及仿 真 系统流程 ． ４ 建模 及仿 真系统 流程 （ 图 ７ 。 见 ）
对卷筒缩小状 态的 圆度情况进行分析 ， 检测各部零件装 配精度和设计缺 陷。利 用Ｐ ＲＯ／ Ｅ中的组件模块可 以对卷 筒进行运动仿真 。Ｐ ＲＯ／ Ｅ动画模块 的三维空间表现 能力、 自然的人机 交互式操作环境 以及给人 带来的身临其境 感受， 从根本上改变人 与计算机之间枯燥 、 生硬和被动的现状 。
Ｐ ＯＥ Ｒ ／ 建模 及仿真
模 型 。然 后 将卡 环 与 四棱锥 套 约束 为轴 对齐 进行 装 配 。 最 后 应 用 全 局 干 涉 ， 碰 撞 干 涉 进 行 检 对 测 。红 色 轮廓 部位 就 是卡 环 与卷 筒外 表 面干 涉部
位 。结果 显示 ， 涉 部 位 容易 造 成 钢 卷 内表 面 摩 干 擦 。Ｐ Ｏ Ｅ中的工 具全 局 干 涉技 术 可 以快 速 的分 Ｒ ／ 析 出干 涉 位 置 ， 而且 干 涉 位 置 的定 位 非 常 准 确 。 同 时 ， 清 晰 地 了解 了干 涉 部 位 的体 积 。便 于 对 也 此 类设 计缺 陷进行 及时 修复 。
一
图 ２ 空心轴定位套
卷筒 涨 缩机 构 主要 包含 零件 和 组件 为 卷筒 芯
轴、 卷筒 头部 、 锥套 （ 图 ３ 图４ 和扇形板 等 。 四棱 见 ， ）
栏 目编 辑 ： 维 宁 孙
６ 一 ０
问题研究
第 ２ 卷 ２ １ 年第 ２ 总第 １２ ） ９ ０１ 期（ ５期
基于Pro／E的双圆弧齿轮参数化设计系统的二次开发
ａ ｃ ｇ ａ ，ａ ｄ ｕ ｅ ｈ ｕ ｃ ｉ ｎ ｏ ｒ￣ ｏ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｎ ｓ ｃ ｎ ａｙ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ，ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ａ ａ ｔｉ ｄ ｌ ｇ ｒ ｅ ｒ ｎ ｓ ｓ ｔ ｅ ｆ ｎ ｔ ｆ Ｐ ｏＴ ｏ ｋ ｔ ｏ ｃ ｒｙ Ｏ ｅ ｏ ｄ ｒ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｎ ｅ ｅｏ ｓ ｐ ｒ ｍｅ ｒ ｍｏ ｅ ｉ ｏ ｃ ｎ ｓ ｓｅ ． ｔ ａ ｉ ｃ ｉ ｅ ｍｅ ｎ ｎ ｏ ｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｄ ｌ ｇ ｏ ｔ ｅ ｉ ｄ ｆｃ ｍｐ ｉ ａ ｅ ａ ｔ． ｙ ｔｍｓ Ｉ ｈ ｓ ｄ ｒ ｔ ａ ｉ ｇ ｔ ｈ ａ ａ ｔ ｒｍｏ ｅ ｉ ｆｏ ｈ ｒ ｋ ｎ ｓ ｏ ｏ ｌｃ ｔ ｄ ｐ ｒ ｅ ｖ ｎ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｂ ｅ ｃ ｒ ｕ ａ ｒ ｅ ｒ ｍ， ｒ ｇ ａ Ｐ ｏ ｏ ｌ ｉ ｓ ｃ ｎ ａ ｙ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｄ ｕ ｌ ｉ ｌ ｒａ ｅ ｇ ａ ；Ｐ Ｐ ｏ ｒ ｍ； ｒ ／ ｏ ｋ ｔ ｅ ｏ ｄ ｒ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｃ Ｔ ；
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ａ ｅ ｓ ｓＰｒ／ ｒ ｇ ａ ｏ ｃ ｒｙ ｏ ｈ ａ ａ ｔ ｒ ｍｏ ｅ ｉ ｇ ｏ ｈ ｎ ｏ ｕ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ｇ ｏ ｏ ｂ ｅ ｃ ｒ ｕ ａ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｕ ｅ ｏＰ ｏ ｒ ｍ ｔ ａ ｒ ｎ ｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｄ ｌｎ ｆ ｔ ｅ ｉ ｖ ｌ ｔ ｄ ｌ ｆｄ ｕ ｌ ｉ ｌｒ ｎ ｃ
基于Pro_E的双圆弧齿轮参数化设计系统的二次开发.kdh
基于Pro/E 的双圆弧齿轮参数化设计系统的二次开发产文良，张文凡，梁方波（广州工程技术职业学院，广州510925）1引言双圆弧齿轮的轮齿是一个空间螺旋体，形状非常复杂，加上齿形设计灵活，给设计带来麻烦。
利用Pro/E 的二次开发工具模块Program 、Pro/Toolkit ，就可以方便地实现双圆弧齿轮设计的参数化，用户只需修改齿轮参数就可以生成新的双圆弧齿轮，减少繁琐复杂的重复劳动，从而大大提高设计效率。
2双圆弧齿轮建模的步骤（1）分析零件，提取其基本参数，然后设置基本参数，并确定几何参数。
二次开发的关键在于确定基本参数和几何参数的关系。
将双圆弧齿轮的模数M 、齿数Z 、压力角ALPHA 、螺旋角BETA 、旋向PS 、齿宽B 设置为基本参数，将齿顶高、齿根高等参数设置为几何参数，如图1所示。
（2）编制程序创建参数化实体零件模型，给基本参数赋值，给几何参数输入关系式。
在［工具］主菜单中选取［程序］选项，输入参数的关系式，即在INPUT 和END INPUT 之间输入基本参数表达式；在RELATIONS 和END RELATIONS 之间输入几何参数关系式，如模数在6～10时的条件语句：RELATIONS ……ELSEIF M>=6&M<10PF=1.395*M XF=0.0224*M LF=0.6957*M ……ELSE ……ELSE IF END RELATIONS在［工具］主菜单中选取［关系］选项，打开［关系］对话框，添加双圆弧齿轮各尺寸的关系式：齿顶高ha=0.9*m 齿根高hf=1.1*m 分度圆直径d=m*z/cos(beta)齿顶圆直径da=d+2*ha 齿根圆直径df=d-2*ha ……并要创建螺旋曲线方程：x=d*cos(t*beta)/2y=ps*d*sin(t*beta)/2z=b*t（3）运行程序，检验参数设置和程序编写的正确性。
3建模系统的二次开发Pro/toolkit 是Pro/E 中自带的二次开发工具，它是基于C 语言的。
新型双折线绳槽结构设计与实验研究
新型双折线绳槽结构设计与实验研究葛建兵;龚宪生;彭霞;刘劲军【摘要】为了适应超深矿井钢丝绳的多层缠绕和平稳过渡的需求,提出了一种新的层间过渡原理.设计了5层缠绕钢丝绳的绳槽,分析了绳槽主要结构参数选择范围和方法.根据钢丝绳平稳过渡条件,提出折线区圆心角的二次螺线计算方法.研究结果表明:绳槽间隙取0.03 d～0.4 d,绳槽深度取0.3 d～0.5 d,上层钢丝绳的圈数比下层钢丝绳的圈数多2圈;新型双折线绳槽能够实现钢丝绳的多层缠绕和整齐排绳,根据二次螺线方法得到的折线区圆心角能够使钢丝绳在缠绕过程中无滑动现象.【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(040)007【总页数】6页(P997-1001,1027)【关键词】钢丝绳;多层缠绕;平稳过渡;双折线绳槽;结构设计【作者】葛建兵;龚宪生;彭霞;刘劲军【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400044;重庆大学机械工程学院, 重庆 400044;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400044;重庆大学机械工程学院, 重庆 400044;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司, 河南洛阳 471039【正文语种】中文【中图分类】TD534随着社会发展,对矿产资源的需求日益增加,世界各国正在转向地下深层开采,在矿业大国南非的矿石开采深度已经达到2 500～4 000 m[1],其多使用双绳缠绕式双卷筒提升机,六七十年代安装的提升高度达2 370 m的4层缠绕双卷筒提升机仍在安全运行.目前,我国矿井提升装备主要采用的单绳缠绕式提升机和摩擦式提升机,均不能很好满足深井(h>1 500 m)提升的需要,从提升机械设计角度上看,我国与国外的差别主要体现在钢丝绳缠绕层数、安全系数等方面[2-3].随着我国冶金、机械制造等工业水平的不断提高,双绳双卷筒提升系统将在我国的超深井中得到广泛应用.缠绕式双绳双卷筒提升系统与单绳缠绕式提升装备的不同在于:卷筒上分为两个绳区,两根钢丝绳分别缠绕于各绳区的绳槽上,并通过天轮调节使得两钢丝绳同步提升罐笼.对于深井提升,高速重载提升的动载荷巨大,复杂工况严重影响提升设备平稳性.因此,必须对提升装备进行全面的理论分析和结构设计.学者在钢丝绳模型、振动控制、摩擦磨损、安全运行等方面取得了重要研究成果[4-13].但是,由于现有矿井提升机的安全运行要求,我国还没有4层、5层钢丝绳多层缠绕卷筒, 4层、5层钢丝绳过渡装置的设计研究也未见报道,钢丝绳多层缠绕的理论亟待进一步研究.为此,本文提出一种新型多层双折线绳槽的过渡装置结构设计原理,为了使钢丝绳在圈间过渡时不产生相对滑动,对其重要结构参数——过渡区的圆心角提出二次螺线计算方法. 并以5层缠绕卷筒为例,进行缠绕实验,验证相关结构参数的合理性.1 钢丝绳层间过渡原理双绳双卷筒缠绕式提升设备采用双折线绳槽.双折线绳槽在一个缠绕周期内有两个很长的直线区和两个短的折线区,这就使得在多层缠绕时大部分时间钢丝绳在下一层钢丝绳形成的直线段绳槽中缠绕,直线段绳槽有良好的导向作用,保证了钢丝绳的规则缠绕和排绳的稳定性,同时,大幅减小钢丝绳的摩擦磨损,改善钢丝绳之间的接触应力,提高钢丝绳的使用寿命.提升机卷筒折线区两边安装有过渡装置,过渡装置的结构尺寸影响钢丝绳在过渡过程中的受力状态,对钢丝绳排绳稳定性起到关键作用.1.1 新型多层缠绕层间过渡原理新型多层缠绕层间过渡原理见图1:在折线区I,各层层间过渡的钢丝绳沿着箭头所示的方向,通过过渡装置的层间过渡槽螺旋上升以实现层间过渡.为避免钢丝绳的同层干涉,在折线区II(见图2),利用圈间过渡块的导向槽,再次同层轴向偏转半个钢丝绳节距.1.2 新型双折线绳槽的结构新型双折线绳槽的结构如图2所示,它是5层钢丝绳双折线绳槽,与现有里巴斯绳槽组成相似,其原理如图2a所示,主要由底部的绳槽、过渡装置组成.其中过渡装置由平过渡块、层间过渡块、圈间过渡块组成,但在结构形式上与现有的3层过渡装置有很大差别,其三维模型如图2b所示.新型钢丝绳的各层宽度不相同:总体上呈现底层窄,随着层数的增加各层宽度逐渐增大.相应地,过渡块的宽度、高度都比里巴斯绳槽的过渡块尺寸大.图1 折线区I层间过渡原理Fig.1 Interlayer transition principle in fold line area I图2 新型双折线绳槽结构Fig.2 Structure of the new double-foldedgroove(a)—展开图； (b)—三维模型.1.3 钢丝绳的缠绕运动如图2a所示,钢丝绳在卷筒的带动下做缠绕运动,第1层钢丝绳按箭头方向沿着点划线从左向右运动,最后到达折线区I,在层间过渡块的抬升作用下,再做螺旋运动上升到第2层高度,继续向右移动,在折线区总共向右移动了一个节距(d+ε)的轴向位移.再沿着平过渡块,做圆周直线运动,到折线区II,在圈间过渡块的导向槽作用下,完成首次第2层圈间过渡.钢丝绳继续做圆周直线运动,再次到达折线区I,跨越做螺旋上升的下层钢丝绳,实现在层间过渡块中的第二次轴向左移,完成第2层钢丝绳在折线区I的第一次圈间过渡.接着,钢丝绳在同层钢丝绳排绳力、卷筒的带动下,从右向左运动,到达绳槽左边的折线区I.不断重复上述过程,实现钢丝绳的3层、4层、5层等的多层缠绕.2 新型双折线绳槽的主要结构尺寸计算方法新型双折线绳槽的主要几何参数有:钢丝绳直径d,绳槽间隙ε,绳槽深度hs,第m层缠绳区宽度Bm,绳槽直径D,折线区圆心角β.其中钢丝绳直径d、直径比η=D/d应符合国家安全标准[3],如图3所示的绳槽横截面:绳槽间隙ε一般在0.03 d～0.4 d 内选取，应保证对钢丝绳有良好的支撑,同层相邻的两圈钢丝绳不接触;保证上层钢丝绳绳圈不嵌入下层两绳圈所形成的间隙，避免造成卡绳;绳槽深度hs通常在0.3 d～0.5 d范围内选取.第m层的宽度为Bm=[n+2(m-1)](d+ε),n 为第1层绳的圈数,上式表明:上层钢丝绳的圈数比下层钢丝绳的圈数多2圈.绳槽的总宽B,总高度H应符合规定[3],而针对单绳双层缠绕卷筒采用的折线区圆心角β,仅有折线区长度大于12 d的规定[3].但是折线区圆心角与钢丝绳的平稳过渡问题密切相关[9].图3 绳槽横截面Fig.3 Cross section of rope grooves3 折线区圆心角的二次螺旋线设计方法折线区圆心角是整个绳槽的重要参数,它影响钢丝绳在过渡时产生的动张力大小和钢丝绳的振动规律.不合理的折线区圆心角必将引起钢丝绳在圈间过渡时的滑动冲击,加速钢丝绳的摩擦磨损.为此,Peng等[13]首先运用微分几何、力学、数学分析的方法,导出过渡角度的理论计算公式,并在此基础上,进行了相应的改进,使之适应折线区过渡的情况,但是由于公式只给出ε/d与过渡区圆心角的关系,限制了它的应用.弦线平稳缠绕物体的方法也运用微分几何、力学原理[14].在上述研究基础上,本文提出钢丝绳在过渡区不产生滑动的二次螺旋线设计方法.由于钢丝绳轴线在圈间过渡时形成的曲线是条测地线(二次螺旋线),而螺旋线的重要参数是螺旋升角,不同的圆心角都有一个相应的螺旋线,首要任务是找到一条螺旋线,使得该曲线上的每一点都满足关系式:kg/kn≤tan(γ)=μ .(1)式中:kg,kn分别是曲面上曲线的法曲率和测地率；γ为钢丝绳之间的摩擦角；μ为钢丝绳之间的摩擦系数.式(1)的工程意义是保证钢丝绳能平稳缠绕,无滑动冲击现象发生.3.1 建立钢丝绳过渡的曲线、曲面方程为便于建立钢丝绳多层缠绕的数学模型,对钢丝绳模型作如下基本假设:①平面假设:钢丝绳的横截面在变形后仍保持为平面,且形状和大小不变;②多层缠绕钢丝绳的拉、剪切、扭转和弯曲变形均为小变形;③ 不计因拉伸变形导致的长度方向的线密度改变;④钢丝绳为各向同性的线弹性材料.为了建立上层钢丝绳轴线方程,需要建立钢丝绳轴线上的一点在不同坐标系下的坐标及其相互关系.如图4所示,惯性坐标系M0置于卷筒中心,Z 轴沿着卷筒轴线,X轴沿着径向,Y轴为圆的切线方向.设下层钢丝绳轴线上的一点在固定坐标系M0中的坐标P0=[x0,y0,z0]T,其中,图4 钢丝绳的多层缠绕模型Fig.4 Multi-layer winding model of wire ropes(2)θ=βcosα1 .(3)式中:R为卷筒半径；ω1为卷筒角速度；α1为下层钢丝绳的螺旋升角，α1=arctan(d/(Dβ))；θ为卷筒绕Z轴转动角，即折线区圆心角；β为钢丝绳圆心角(见图2);v0为下层钢丝绳沿着Ζ轴的速度.上层钢丝绳轴线上一点在随动坐标系M1中坐标为P2=[x2,y2,z2]T,其中:(4)式中：r为上下两层钢丝绳轴线的距离;v2为上层钢丝绳相对下层钢丝绳的缠绕线速度;φ为上层钢丝绳缠绕下层钢丝绳的角度;ω2为钢丝绳沿着随动坐标系M1中Z1轴的角速度;α2为上层钢丝绳在M1 中的螺旋升角,α2=π/2-arctan(d/(D+d cos φ1)).利用欧拉角坐标变换方法和式(2)、式(4)得P2在固定坐标系M0中的坐标.由P=AP2+P0,得(5)式中:φ1=arccos((d+ε)/(2d));φ2=π-φ1(如图4所示).并有φ1≤φ≤φ2 .(6)上层钢丝绳在折线区的圈间过渡过程,可看作上层钢丝绳缠绕下层钢丝绳的过程,只是这个螺旋缠绕受到空间限制,上层钢丝绳轴线总共旋转了φ2-φ1.所以,在折线区的任意时间t内,下层钢丝绳线长度l=ds,就是上层钢丝绳上升高度:((Rω1)2+(Rω1tan(α1))2)1/2dt=v2t .(7)式中,和分别表示x0(t),y0(t)和z0(t)的导数.由式(7)可得θ=rtanα2cosα1/R .(8)因此,将式(8)代入式(5),上层钢丝绳轴线方程为(9)根据上层钢丝绳轴线方程,可得上层钢丝绳轴线所在螺旋曲面的方程:(10)3.2 钢丝绳平稳过渡的非线性方程曲面rs(u,v)上曲线rp(φ)的测地曲率kg、法曲率kn,由微分几何理论得下列两式：kg=k(α,β,n)，(11)(12)式(11)，式(12)中，根据式(9),式(10),用Maple编程求得式(11)和式(12)的具体表达式kg,kn,连同边界条件式(6)代入非线性方程式(1)，得到最佳的一层钢丝绳圆心角β1.再代入式(3)求得折线区圆心角.4 多层缠绕卷筒提升实验为了验证新型双折线绳槽参数的合理性,进行5层钢丝绳卷筒的缠绕实验,将5层新型双折线绳槽主要参数按表1进行设计制造，其中折线区圆心角为16.640 9°.并在中信重工机械股份集团的双绳双卷筒提升系统实验台进行实验,实验现场如图5所示.该双绳双卷筒提升系统的井架有效高40 m,地面以下基础坑深7 m,总高度为47 m.两卷筒之间夹角1.5°,摩擦圈第一层缠3圈,第2层缠5圈,第3层缠2圈.钢丝绳缠绕运动仅从第3层的第3圈开始,到第4层的第8圈结束.提升加速度在0.5～1.8 m/s2,并进行多次提升下放实验.实验表明:新型双折线绳槽可实现多层钢丝绳缠绕、整齐排绳,未出现卡绳、咬绳等异常现象.表1 新型双折线绳槽参数Table 1 Parameters of the new double-folded groove绳槽名义直径D/mm钢丝绳直径d/mm钢丝绳间隙ε/mm摩擦系数μ钢丝绳圆心角/(°)第一层β1第二层β2第三层β3第四层β4第五层β5800100.70.1616.641016.128815.637315.165514.7124图5 5层钢丝绳缠绕实验现场Fig.5 Five layer wire rope winding experimental site5 结论1) 提出一种新型多层双折线绳槽的设计原理,所设计的新型双折线绳槽可以实现钢丝绳的多层缠绕和整齐排绳.2) 提出了新型双折线绳槽主要参数选择范围与方法:绳槽间隙ε一般在0.03 d～0.4 d,绳槽深度hs通常在0.3 d～0.5 d, 第m层缠绳区宽度为Bm=[n+2(m-1)](d+ε),折线区圆心角可用二次螺旋线计算方法设计.3) 所建立的钢丝绳多层过渡模型准确反映了钢丝绳在多层过渡时的运动轨迹;二次螺旋线法设计的折线区圆心角能够实现钢丝绳平稳过渡,钢丝绳在缠绕过程中无滑动冲击现象.参考文献：【相关文献】[1] 刘劲军，邹声勇，张步斌，等.我国大型千米深井提升机械的发展趋势[J].矿山机械,2012,40(7):1-5.(Liu Jin-jun,Zou Sheng-yong,Zhang Bu-bin,et al.Discussion trend of domestic large hoisting equipments for deep shafts of thousands meters[J].Mining & Processing Equipment,2012,40 (7):1-5.)[2] Alfred C.Mine hoisting in deep shafts in the 1st half of 21st century[J].Acta Montanistica 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提·绞
2 卷筒参数化设计的相关参数
在卷筒实体建模前，通过“工具”菜单中的“关系”添加表 1 所列的 12 个关系式。
由表 1 中的 12 个的目的。
各参数具体的含义见图 2 ~ 4。
α 决定，以保证钢丝绳在直图 2 卷筒剖视图
Fig 2 Sectional view of drum
图 4 上下钢丝绳叠压情况示意
Fig 4 Stacking sketch of upper and lower steel rope 图 1 卷筒三维造型流程
Fig 1 3D modeling process of drum
(a) (b) (c) (d)
图 3 双折线绳槽展开图
Fig 3 Extension of double dogleg groove
= 20 mm；α = 50°；n = 35 圈；W = 18 mm；α
3 卷筒三维造型的细节及参数化(3) 图 3 中 n -1 条“完整”的绳槽，先创建最下方的 1 条，再通过阵列的方式完成所有“完整”的绳图 8 展开图中 4 个区间的确定
Fig 8 Determination of four zones in extension diagram
图9 扫描轨迹Fig 9 Scanning track
= 10 mm；α = 50°； n = 40 圈；W = 12 mm；图 5 不同参数时卷筒的三维模型
Fig 5 3D model of drum with different parameters
图 7 扁平面组
Fig 7 Flat surface group
图 6 某型双折线绳槽卷筒零件的三维模型Fig 6 3D model of part of a certain Lebus drum
图 10 爬升段过渡曲线
Fig 10 Transition curve of climbing section
提
·
绞
图 11 使用可变剖面扫描工具创建爬升返回凸缘
Fig 11 Climbing back fl ange created by variable section
scanning tools
寸的基准参照图 1(a) 中长方体的左右端面。
如参照了。