一種18-630型筐籃式合繩機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論分析

顧雪娟，何春紅，黃 熙，常永旺

（江蘇法爾勝泓昇重工有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

1 翻身比

首先根據(jù)搖籃的旋轉(zhuǎn)空間以及走線確定絞盤的大小[1，2]，再根據(jù)主軸中心和搖籃軸中心的中心距選擇合適的齒輪比，繼而通過(guò)絞盤上的齒輪比確定傳動(dòng)箱里齒輪的傳動(dòng)比，目前，比較常用的絞盤上的齒輪比有和兩種。

n為外嚙合的個(gè)數(shù)，當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)：

當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)：

當(dāng)要求小船100%翻身時(shí)，n2=0[3]，可得：

確定了太陽(yáng)輪和主軸的傳動(dòng)比就可以根據(jù)實(shí)際需要確定傳動(dòng)箱內(nèi)齒輪的傳動(dòng)比。

2 筐籃車主軸的校核計(jì)算

圖1 筐籃車示意圖

因?yàn)閮啥说慕g盤支撐6個(gè)搖籃（忽略第一個(gè)絞盤上支撐的齒輪的重量），所以：

軸上中間2個(gè)絞盤支撐12個(gè)搖籃，所以：

式中，m1為絞盤的質(zhì)量，m2為搖籃的質(zhì)量，m3為工字輪滿載時(shí)的質(zhì)量。

另外，軸為45#無(wú)縫鋼管，質(zhì)量為Mkg，自身重力為：

第一個(gè)軸承座距主軸上齒輪的距離為Ic，距第一個(gè)絞盤的距離為I1，距第二個(gè)絞盤的距離為I2，距第三個(gè)絞盤的距離為I3，距第四個(gè)絞盤的距離為I4，兩個(gè)軸承座的距離為I0，后一軸承據(jù)主軸末端的距離為Ia，主軸總長(zhǎng)為I。

根據(jù)電機(jī)提供的轉(zhuǎn)矩以及電機(jī)與主軸的轉(zhuǎn)速比可以計(jì)算出主軸上齒輪的轉(zhuǎn)矩T，從而計(jì)算出齒輪上所受的力，公式如下。

圓周力[4]：

徑向力[4]：

軸向力[4]：

式中：α為嚙合角；β為螺旋角。

根據(jù)力與力偶平衡得。

垂直支反力[4]：

當(dāng)絞盤均勻分布在兩軸承座間，且忽略齒輪所受的力時(shí)：

水平支反力：

水平彎矩[5]：

豎直方向沿軸向彎矩：

綜合軸上受力情況，軸在中心位置的強(qiáng)度需要進(jìn)行校核，軸在此處方向受的彎矩為：

彎曲應(yīng)力[6]：

扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[6]：

由第三強(qiáng)度理論：

式中：α為空心軸內(nèi)徑與外徑之比；M為軸所承受的彎矩單位N.mm；T為軸所受的扭矩單位N.mm；

W為軸的抗彎截面系統(tǒng)單位mm3；WT為軸的抗扭表面截面系數(shù)單位mm3；為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力。

3 軸的豎直方向彎曲變形[6]

式中：E為軸材料的彈性模量，Iz為截面慣性矩，，X為軸一半的長(zhǎng)度。

對(duì)上式積分：

再一次積分得撓度方程：

因?yàn)檩S在中心處的彎矩最大，所以只要計(jì)算到中心處的撓度即可。

4 結(jié)論

本文通過(guò)理論分析給出了如何確定齒輪翻身比的計(jì)算公式，絞盤上的齒輪比可以不局限于，可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)確定絞盤上齒輪的傳動(dòng)比，進(jìn)而計(jì)算傳動(dòng)箱內(nèi)的齒輪比。根據(jù)所計(jì)算出的支反力大小可以選擇適當(dāng)?shù)妮S承。利用本文中的公式可以確定所設(shè)計(jì)的主軸是否滿足強(qiáng)度要求以及偏心量大小，為合理設(shè)計(jì)筐籃式合繩機(jī)的結(jié)構(gòu)提供了一定的理論基礎(chǔ)支持。