Mechanical Engineering and Design December 2012, Volume 1, Issue 1, PP.7-13

Research on New “S” Type Rope Rolling Pressing Mechanism of Hoist Zeguang Han 1, Tao Han 2#, Ruiqin Hao 3 (School of Traffic and Engineering, Shenyang JianZhu University,Shenyang,China,100168 #Email: hanxiao1030@126.com Abstract： It mainly depends on the preloaded force of the spring to press the steel wire rope in the traditional hoist mechanism, achieving the movement of the working platform. But this method results some problems, such as it is difficult to control for preloaded force of the spring, the pressing force of plate distributes unevenly and others, leading the life of steel wire rope is too short. To solve those problems, we analysis wire rope tension of the hoist winding mechanism and the pressure of pressure plate, basing on the theory of friction drive. Accordingly, the lifting force is contact to the pressure of plate pressure. Based on this, a new type of hoist rope rolling pressing mechanism with the pre-deformation in the pressure plate is designed and the contour curve equation of pressure plate is derived. At the same time, the rope rolling pressing mechanism structure is simplified, realizing the uniform pressing force distribution and enhancing the service life of the rope. Key words：hoist；roll rope institutions；Pre-deformation

。北京奥宏远工贸有限公司通过对高处作业吊篮提升机“α”型、“S”型两种卷绳机构的分析推导出拉簧

[10]

。小天鹅建筑机械厂发现在提升机的运行过程中经常出现咯噔声，

1 提升机概述 1.1 提升机分类 根据提升动力方式的不同，提升机可分为手动式、气动式和电动式三种类型；根据提升方式的不同，可 分为卷扬式提升机和爬升式提升机。电动爬升式提升机应用较广，主要由电动机、齿轮传动机构和卷绳机构 [1]

1.2 提升机工作原理 电动爬升式提升机按钢丝绳在减速机内夹持方向分为轴向和径向夹绳两种，不论是“α”型绕法还是“S” 型绕法，电动爬升式提升机都可以采用轴向或径向夹绳产生足够的摩擦力，使钢丝绳牢靠地贴在绳轮上运动， 8 www.ivypub.org/med

2 新型卷绳机构分析 2.1 压盘压力的分析 现基于摩擦传动原理对图 3 所示的“S”型卷绳机构的钢丝绳进行张力分析。

dT = f ∙ dN + 2f dα

(1)

α

dF dα

= fF +

2fP

(2)

α

F2 − F1 = F1 �e2fα − 1� + F2 =

2Q α

�e2fα − 1�

9 www.ivypub.org/med

[1]

2Q α

（e2fα − 1）

(3)

(4)

F2 α

(5)

2(e2fα −1)

2.2 接触应力 两个物体相互压紧时，在接触区附近产生的应力和变形，称为接触应力和接触变形。接触应力和接触变 形具有明显的局部性，随着离开接触处的距离增加而迅速减小。材料在接触处的变形受到的各方向的限制， 接触区附近处在三向应力状态。在齿轮、滚动轴承、凸轮和机车车轮等机械零件的强度计算中，接触应力具 有重要意义。 受到均布载荷力P的作用下，两个圆柱体将会产生变形，两个圆柱体的接触宽度假设为2b，轴线间缩小 的距离假设为δ。对于这种问题可以看成是半无限平面受分布载荷的作用，可以运用半无限平面受集中载荷 的方法对分布载荷积分求解。 对于图 4 所示的半平面受集中载荷的情况：

2 p0 = 0.564�p 1−μ21 1−μ 2 1+ 2 E1 E2

1

1

ρ1

+

1

ρ2

1

p0 = � ca ZE ρ ϵ

(6) P

α

=

F2

2(e2fα −1）

，ρ1 、ρ2 为钢丝绳和压盘接触线处的曲率半径；接触线上单位载荷 pca =

(7) dQ L

；弹

E1

E2

2.3 压盘轮廓曲线 2.3.1 某接触点处的变形曲线方程 10 www.ivypub.org/med

σH ∙R

E1

∆R = R ∙ ε = R ∙

σH E1

=

σH ∙R E1

(8)

1.变形曲线为抛物线 设变形曲线的变化规律为抛物线，方程为 y = ax 2 + bx + c，建立图 5 所示的坐标系，

2.变形曲线为圆弧 假设圆的方程为(x − a)2 + (y − b)2 = R2 ，建立如图 6 所示的坐标系。

3.变形曲线为椭圆 x2

y2

b2

= 1，建立如图 7 所示的坐标系。

2.3.2 压盘轮廓曲线构建 将压盘与钢丝绳接触弧段等分，按式（7）求得各点的接触应力，结合 2.3.1 方法求出每个等分点处的抛 物线方程，逐点包络后可得压盘轮廓曲线。该曲线是按“预变形”方式保证钢丝绳产生足够的摩擦力来实现 工作平台的正常运行（要求接触应力变化量控制在 0.5%以内），从而解决了弹簧压紧力难以控制及长时间工 作压紧力不足的问题。

11 www.ivypub.org/med

2.3.3 压盘轮廓曲线的优选 利用式（7）求得上述三种变形曲线的压盘与钢丝绳接触部分的接触应力最大值分别为σmax1 ，σmax2 ，σmax3 。

3 实例 某型号吊篮提升机的额定载荷 F=2000kg，摩擦系数 f=0.105，钢丝绳直径为 14mm，包角α=4/3π。应用 式（5） 、 （6）、 （7）和（8）可得压盘的总压力 Q=29113.58N，接触应力σH = 356.54MPa，变形增量∆R = 0.018mm。

356.54MPa

357MPa

357.68MPa

358.05MPa

4 结论 （1）结构简单。在不改变提升机其他结构的前提下，采用在压盘上加工出预变形，很好的解决在“S” 型提升机中弹簧的预紧力难以控制的问题，为提升机的设计提供了一种新的设计思路。 （2）钢丝绳是通过设计的平滑曲线到达槽底，解决了“融绳”和钢丝绳突然落入槽底产生异常声响的 问题。 （3）通过对三种变形曲线的接触分析，得到最优的压盘变形曲线。

REFERENCES [1]

Lu,jianping, Zhang,guoyo, Niu,haijun. Analysis of two twisting rope mechanism of gondola hoist[J]. Construction Mechanization,2010(05)：47~50.

[2]

Wu,xiaolong, Luozhiqiang. Analysis of Lifting Capacity of Temporarily Installed Suspended Access Equipment for Work at Heights[J].Journal of HeiBei University of Technology,2008（4） ：70~73.

[3]

Du,jingming, Fan,benjuan. The analysis of the abnormal sound of gondola hoist[J]. Construction Mechanization .2002（6）:23~25.

[4]

Wu,yuhou, Song,guocang, Zhang,ke, Wu,jie, Sun, jia. Research on the Scattered Location of Lifting Points Lifted by U-High 12 www.ivypub.org/med

Working Platform [J].Journal of Shenyang Jianzhu University. 2010（5）:557~560. [5]

S Timoshenko ,D H Young ,W Weaver ,JR ,Vibration Problems in Engineering,1974

[6]

Zhang,hua, Dong,wei, Yu,hai. Several problem should be solved for aerial suspended platform development[J].Construction Machinery.2009（12）：73~76.

[7]

Yu,huiye.

Understanding

of

GB19155-2003

Temporarily

installed

suspended

access

equipment(1).

Construction

GB19155-2003

Temporarily

installed

suspended

access

equipment(1).

Construction

Mechanization,2004（6）：51-52. [8]

Yu,huiye.

Understanding

of

Mechanization,2004（8）：54-56. [9]

Zhang,ke, Zhao,liang, Sun,jia. 14 Meters Large-Scale Aerial Work Platform Mechanics Performance Analysis[J]. Journal of Shenyang Jianzhu University .2010（7）：772-776.

[10] Cao,guohua,Zhu,Zhencai,Peng,Weihong. Coupled vibration of hoist rope with complicated operating condition. p V2511-V2515, 2010.

【作者简介】 1

2

hanxiao1030@126.com。

3

hanzeguang1@163.com

Email:haoruiqin1@163.com。

13 www.ivypub.org/med

Research on New “S” Type Rope Rolling

It mainly depends on the preloaded force of the spring to press the steel wire rope in the traditional hoist mechanism, achieving the moveme...