宋开功 崔建强
（山东协和学院 山东 济南 250107）
摘要：卷扬机是滚筒缠绕钢丝绳提升或者牵引重物的小型起重设备，虽然塔吊取代了卷扬机的一部分功能，但是，由于塔吊成本高，灵活性差只能在大型建筑中使用，而在中小型建筑中，卷扬机仍是不可或缺的起重设备之一。卷扬机的工作效率，安全性以及性能都对现场工作人员和设备的安全情况息息相关，基于此设计了一款安全可靠的小型卷扬机。本课题简要介绍了卷扬机的结构和特点，给出了卷扬机的设计，并对卷筒的设计要点以及自动排绳器进行了说明。本课题重点是以安全可靠，提升效率为主要设计目的对卷扬机的结构以及传、制动方面进行了优化。
关键词：卷扬机 减速器 轴 齿轮 排绳器 设计
背景：
建筑卷扬机是在冶金，化工，水电，农业和军事等行业中被广泛使用一种起重运输设备，由于具有起重能力大、速度快、机构紧凑、体积小、操作方便、安全等优点，所以被广泛应用于运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖。
提升重物是建筑卷扬机最基础也是最为重要的功能，所以各类卷扬机都是根据这一点为基础进一步进行改造的。在建筑业方面，现在塔吊，汽车吊取代了很大一部分建筑卷扬机的工作。但是塔吊只能用于大型建筑，其灵活性较差，也需要小型的卷扬机进行辅助，而在中小型建筑中不仅无法使用，而且经济性差，更需要合适的卷扬机。建筑卷扬机不仅用于建筑业还用于林业的集材工作。建筑卷扬机具有多种用途，在冶金，化工，水电，农业和军事等行业亦被广泛使用。
我国在古代就知道采用轳辘等来提升重物，以减轻体力劳动的强度和提高生产效率。我国由于旧中国工业落后，卷扬机发展缓慢。
在80年代以前,我国还没有制定有关建筑卷扬机的国家标准,也缺少建筑卷扬机的设计、试验、生产、使用规范。全国处于无标准可循,呈现出放任自流状态,产品规格五花八门,结构与技术基本上维持根据日本JIS8001等40年代落后标准及按苏联图纸制造的1011、1012等落后机型,进展十分缓慢。
80年代以后，各种竞争机制的引入,科技是第一生产力的概念逐渐被人们所认识,所接受。是我国建筑卷扬机设计制造技术发展最快的时期。国家也制定了有关建筑卷扬机的配套标准、规范。新产品种数近十个,其中最具有代表性的产品有福建省建筑机械厂的行星传动卷扬机、昆明建筑机械厂的少齿差传动卷扬机、长沙建筑机械研究所与福州市建筑机械厂联合开发的仿日本Seibu公司采用立式齿轮传动的电控卷扬机,广州市-建公司机械厂的高速卷扬机适应高层建筑的多功能需要,而江苏海门第三机械厂引进专利技术开发的系列多排顶杆蠕动传动的卷扬机分为三大系列:即电控、手控和微机程控三大类,其综合性能优于代表国际先进水平的Seibu一字型卷扬机，使我国的建筑卷扬机技术跨入世界先进行列。1991年10月通过的省科委组织的专家鉴定意见:该产品整机组合合理、结构紧凑、重量轻、过载能力强.工作安全可靠,与同类产品相比，居国内先进水.平,其中传动方式部分的设计构思独特、新颖，受力均匀、合理,属国内外首创。
国外卷扬机的概况：在国外，卷扬机的品种繁多，应用也很广泛。在西方技术先进的国家中，虽然工业水平先进，机械化程度不断提高，起重设备也不断更新，但仍不能淘汰这样的行之有效的简单机械设备。
国外卷扬机的发展趋势
1．大型化 由于基础工业的发展，大型设备和建筑构件要求整体安装，促进了大型卷扬机的发展。
目前，俄罗斯已生产了60t的卷扬机，日本生产了32t,50t,60t液压和气动卷扬机，美国生产了136t和270t卷扬机。
2．采用先进电子技术 为了实现自动控制和遥控，国外采用了先进的电子技术。对大型卷扬机安装了电器连锁装置，以保证绝对的安全可靠。
3．发展手提式卷扬机 为了提高机械化水平，减轻工人劳动强度，国外发展小型手提式卷扬机，如以汽车蓄电池为动力的直流电动小型卷扬机。
4．大力发展不带电源装置的卷扬机 欧美国家非常重视发展借助汽车和拖拉机动力的卷扬机。此种卷扬机结构简单，有一个卷筒和一个变速箱即可。
研究内容：建筑卷扬机由于应用广泛，为适应各种不同使用条件，应按照高的要求进行设计，使卷扬机实现一机多用。工作的原理是建筑卷扬机通过卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物。工作时钢丝绳所所应力十分复杂，加之对外界影响因素比较敏感，一旦失败，后果十分严重。所以选择更好的更合适的钢丝绳。建筑卷扬机卷筒系钢丝绳多层缠绕，所受应力非常复杂。它作为卷扬机的重要零件，对卷扬机安全、可靠的工作至关重要，应合理的进行设计。减速器是每个卷扬机必不可少的装置，作为在动力机与工作机之间为减速的传动装置，应进行合理的设计。
卷扬机由于其用途不同，使其条件的差异，其结构设计上也有差异。
(1)提升重物 要求有一定的速度，以利于提高生产率，并要求高的安全性，以防坠落。
(2)设备安装 一般设备的质量较大，则要求卷扬机具有较大的提升能 力；以保证安装精度，其速度就不能太高；为防止坠落，其安全性要求更高。
结论：本文所设计的卷扬机主要从下面几点出发：钢丝绳的选择、卷筒的设计、减速器的设计、自动排绳器的设计、工作的效率、工作时造成的影响及工作环境。符合国家的标准、操作简单、使用寿命长、满足日常生活及建筑工地上的使用。
参考文献：
[1] 曹喜生,坚德毅,杜海峰,赵兴彦.大功率矿井提升机传动系统方案综述[J].自动化与仪器仪表,2019.
[] 王华帝.基于PLC控制的卷扬机钢丝绳自动收放系统的设计与实现[J].工业控制计算机,2019.
[2] 张国强，王青.JK1建筑卷扬机结构改进设计方法[J].建筑机械，2002.
[3] 陈伟.利用电梯井安装高层建筑垂直运输装置[J].中国科技信息，2008.
[4] 常晋雷.关于矿用绞车滚筒的振动模态分析[J].机械管理开发,2019.
[5]赵又红，周知进主编.《机械设计基础课程设计指导》[M]中南大学出版社,2012.