内容提要：本文详细阐述了组合式液压绞车的设计与应用和工作原理，制动器的设计依据，设计参数的选择及其液压系统的工作原理。

关键词： 绞车   制动器    液压系统

我们知道，绞车具有提升和牵引的特性，它广泛地应用于起重运输、建筑、港口码头及地质勘探等各种产业机械设备之中，根据使用要求，绞车的结构形式多种多样，操作方式也各具特色。笔者在工厂工作期间，主持开发了铁路维护装备SQ型系列铁路平板车起重机。在该起重机中，设计采用了一种新型的组合式液压绞车，该绞车结构主要由棘轮机构、丝杠螺母机构、摩擦离合机构及齿轮啮合机构等组合而成，几年来根据用户使用，反映良好。其特点是：结构紧凑，操作简单、灵活，维修方便，提升重物平稳，制动可靠。为此，本文将从工作原理、制动器的设计依据及液压系统工作原理等三个方面介绍这种组合式液压绞车的设计原理与应用，以便有关的工程技术人员参考。

组合式液压绞车的结构。

一、          工作原理

卷筒12左端是液压绞车的制动部分，右端马达座14连接低速大扭矩钢球马达，经主动轴9传递扭矩。定盘5通过键8固定在主动轴上，棘轮4与摩擦片16铆接，再与钢套7装配后空套在定盘上，动盘6是螺母与渐开线外花键的组合件，并通过梯形螺纹连接主动轴，且可以左右移动，渐开线外花键与卷筒左端的渐开线内花键啮合，将扭矩传递至卷筒。为了便于说明直驱动式液压绞车的工作原理，假定图1中主动轴上的梯形螺纹螺旋方向为左旋，当钢球马达工作，主动轴逆时针方向旋转时。作用在主动轴上的力矩迫使动盘左移，和定盘同时压紧棘轮两侧的摩擦片，这是在接触面摩擦力作用下，棘轮随同主动轴同方向旋转，而棘爪1在棘轮齿上打滑，此时，绞车完成提升运动。当提升动作停止，即主动轴停止旋转，重物在自重的作用下，在卷筒上产生的力矩传递至动盘，因为动盘是螺母，进而沿主动轴左移，于是仍然使动盘、定盘与棘轮处于压紧状态，此时重物有要带动卷筒、动盘及棘轮一起向下降方向旋转的趋势，即顺时针旋转，但是，由于棘爪的阻碍而停止。

当钢球马达反响工作，组东周顺时针方向旋转，使重物下降，动盘沿左旋梯形螺纹右移，放松棘轮，致使棘轮与定盘、动盘之间的摩擦力不足以产生制动作用，此时重物在自重的作用下开始下降。如果重物在下降的过程中需要停止在某一位置，这时钢球马达停止工作，则主动轴停止转动，动盘继续顺时针转，由于主动轴上的螺纹是左旋，则动盘左移与棘轮又从新压紧并产生制动力矩，重物停止下降。倘若主动轴继续顺时针旋转，重物又将继续下降。

二、          制动器的设计依据

1、              确定螺纹升角α：

α＝arctg  zt/πd2

式中：z----螺纹头数

      t----螺距，㎜

      d2----螺纹中径，㎜

在设计中，一般取螺纹头数z=2—4,螺纹升角α＝12度―20度之间。

2、              制动条件

Mc/Mz=K

式中：Mc=2FμRmp ——制动摩擦力矩，Nm

Mz=F·r2·tg(α+ρ)+FRmpμ——载荷力矩，Nm

F——压紧制动圆盘的轴向力，N

μ——摩擦面间的摩擦系数见表1

r2——螺纹中径的半径，m

ρ——螺旋副摩擦角  （一般取ρ=3度26分---5度24分）

Rmp——摩擦片表面摩擦合力的作用半径，Rmp=（D+d）/4,m

K——制动安全系数（一般取K=1.2—1.3）

根据以上参数带入公式计算，则可以得出制动条件公式如下：

2μRmp/（r2·tg(α+ρ)+ μRmp）=K

表1   摩擦系数μ及许用单位压力［p］值

3、              校核摩擦片表面单位压力p：

p=Fμ/π(D+d)Ks·r2·tg(α+ρ)≤［p］

式中：F=Mz/［r2·tg(α+ρ)+ μRmp］,N

D——摩擦片外经，m

D——摩擦片内经，m

［p］——许用单位压力，MPa见表1

Ks——实际计算的安全系数值

4、              重物下降时所需的驱动力矩：

Mn=Mc-Mz

将上面的制动条件公式带入得：

Mn=（Ks –1）Mz

5、重物下降的停止条件：

r2·tg(α+ρ)≤μRmp/ Ks

6、校核螺纹挤压强度：

      σj =4F/π(d3·d3－d1·d1)n≤［σj］

式中: d1——螺纹内经，m

d3——螺纹外径，m

n——螺纹工作牙数，

［σj］——许用挤压应力，Mpa

一般对于钢制丝杠与铸铁螺母摩擦时［σj］=5.0 Mpa

        钢制丝杠与青铜螺母摩擦时［σj］=8.0 Mpa

三、          液压系统工作原理

直驱动式液压绞车的液压系统原理。

该液压系统属于简单的开式循环系统，钢球马达1上的两个进油口A、B分别控制绞车的提升和下降，即主动轴逆时针或顺时针旋转。当齿轮泵5工作时，手动换向阀2换向，液压油经单向阀3及换向阀进入钢球马达A口，则B口回油，主动轴逆时针转动，完成重物提升动作；反之，钢球马达B口进油，则A口回油，主动轴顺时针旋转，则重物下降，若换向阀复中位，则重物停止下降。

参考书;

1、《工程起重机》中国建筑工业出版社，1981

2、《机械设计师手册》机械工业出版社，1989

3、《起重运输机械》机械工业出版社，1982

4、《机械技术手册》上册 日本机械学会编，1984