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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410767175.5 (22)申请日 2014.12.12 B66D 3/04(2006.01) (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨浦区四平路 1239 号 申请人 宁波伟隆传动机械有限公司 上海振华重工（集团）股份有限公司 (72)发明人 张氢 郑安康 苏先裕 秦仙蓉 孙远韬 江华 张海炜 王磊 聂飞龙 王立刚 (74)专利代理机构 上海智信专利代理有限公司 31002 代理人 吴林松 (54) 发明名称 封闭型重载薄壁轻型滑轮装置 (57) 摘要 本发明提出了一种封闭型重载薄壁轻型滑轮 装置，属于重工机械技。
2、术领域。该装置包括从内到 外依次连接的均为环状的端盖、轮毂、两块腹板和 绳槽；还包括位于端盖的内圈以内的轴，支撑轴 的轴承以及定位轴承的内圈支套。两块腹板处于 滑轮装置的两侧面的位置，且在滑轮装置上处于 相同的径向位置。轮毂与端盖通过不锈钢丝圈固 定，端盖的外圈与轮毂连接，端盖的内圈与内圈支 套之间具有不大于 0.1 毫米的间隙。轮毂、端盖、 内圈支套与轴构成的内腔中充满润滑脂，以形成 封闭结构。本发明能够实现免维护，一次性加满润 滑脂，4-5 年不需要更换 ；同时，有效地实现了自 重更轻、载重更大和壁厚更小的滑轮装置，大大提 高了滑轮装置的使用寿命。 (51)Int.Cl. (19)中华人民。
3、共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104495674 A (43)申请公布日 2015.04.08 CN 104495674 A 1/1 页 2 1.一种封闭型重载薄壁轻型滑轮装置，其特征在于 ：包括从内到外依次连接的均为环 状的端盖、轮毂、两块腹板和绳槽 ；还包括位于所述端盖的内圈以内的轴，支撑所述轴的轴 承以及定位所述轴承的内圈支套 ；所述两块腹板处于所述滑轮装置的两侧面的位置，且在 所述滑轮装置上处于相同的径向位置 ； 所述轮毂与所述端盖通过不锈钢丝圈固定，所述端盖的外圈与所述轮毂连接，所述端 盖的内圈与所述内圈支。
4、套之间具有不大于 0.1 毫米的间隙 ；所述轮毂、端盖、内圈支套与轴 构成的内腔中充满润滑脂，以形成封闭结构。 2.根据权利要求 1 所述的封闭型重载薄壁轻型滑轮装置，其特征在于 ：所述两块腹板 上对应设置有一个以上的凸筋，所述凸筋处于所述腹板的边缘圆的同心圆上，且沿着所述 同心圆等间距布置 ；所述凸筋之间具有通孔，所述通孔也处于所述同心圆上且等间距布置 ； 所述两块腹板通过设置在对应通孔之间的穿管连接在一起 ；所述绳槽，轮毂，两块腹板，以 及穿管连接成封闭箱型结构。 3.根据权利要求 1 所述的封闭型重载薄壁轻型滑轮装置，其特征在于 ：所述绳槽通过 机加工制作，以使得所述绳槽的表面硬度达到 。
5、HRC38-62。 4.根据权利要求 1 所述的封闭型重载薄壁轻型滑轮装置，其特征在于 ：所述滑轮装置 的重量满足 ： 其中，M为所述滑轮装置的重量，单位为千克 ；D为滑轮直径，单位为毫米，这里D大于或 等于 400 毫米且小于等于 1800 毫米 ； 所述滑轮装置的壁厚即所述腹板的厚度满足 ：当滑轮直径大于或等于 400 毫米且小于 900 毫米时，所述滑轮装置的壁厚为 (50.5) 毫米 ；当滑轮直径大于或等于 900 毫米且小于 1400 毫米时，所述滑轮装置的壁厚为 (61) 毫米 ；当滑轮直径大于或等于 1400 毫米时，所述 滑轮装置的壁厚为 (81) 毫米 ； 所述滑轮装置的承载。
6、能力满足 ： 其中，T为所述滑轮装置的承载能力，单位为吨 ；D为滑轮直径，单位为毫米，这里D大于 或等于 400 毫米且小于等于 1800 毫米。 权 利 要 求 书CN 104495674 A 1/5 页 3 封闭型重载薄壁轻型滑轮装置 技术领域 0001 本发明属于重工机械技术领域，涉及一种滑轮装置。 背景技术 0002 众所周知，滑轮为钢丝绳的伴生物，钢丝绳依靠滑轮支承实现各种运动。根据相关 资料，世界钢产量的 0.3用于制造钢丝绳 (400 万吨左右 )。由此可以推知，尽管滑轮为耐 用工业品，不似钢丝绳那样需定期更换，但每年世界上需要新置或更新的滑轮仍是个巨大 数字。世界上在用的大小各。
7、种滑轮以百万只计，每年还要增加数十万只，仅我国年需大中型 滑轮 ( 暂不计小滑轮、塑料滑轮 ) 二十万只以上，专业生产厂约百余家，是市场有不小需要 量的商品。 0003 现有滑轮虽基本胜任不同工况工作，但存在共同缺点 ：其一是自重偏大，特别在高 速重载频繁起动的工况，因自重大、转动惯量大，会加大飞轮矩不利于迅速起动，耗能大。其 二是当钢绳包角不大时，因自身重量大，转动惯量大，起制动瞬间滑轮与钢绳间会产生微滑 动，磨损较大。其三是需定期加油保养，而在户外和作业条件受制约 ( 高空、起重臂端头、狭 窄处等 ) 进行例行保养具有一定难度。 0004 因此，如何提高滑轮质量，延长其使用寿命，减少其维护。
8、保养工作量，降低其重量， 尤其在重载时降低其重量和转动惯量，是业内研究者多年来不断研究的课题。 发明内容 0005 本发明的目的主要是提供一种重载薄壁轻型的滑轮装置 ；其次是提供一种维护保 养工作量小，工作寿命长的滑轮装置。 0006 为了达到上述目的，本发明的解决方案是 ： 0007 一种封闭型重载薄壁轻型滑轮装置，包括从内到外依次连接的均为环状的端盖、 轮毂、两块腹板和绳槽 ；还包括位于所述端盖的内圈以内的轴，支撑所述轴的轴承以及定位 所述轴承的内圈支套 ；所述两块腹板处于所述滑轮装置的两侧面的位置，且在所述滑轮装 置上处于相同的径向位置 ；所述轮毂与所述端盖通过不锈钢丝圈固定，所述端盖的。
9、外圈与 所述轮毂连接，所述端盖的内圈与所述内圈支套之间具有不大于 0.1 毫米的间隙 ；所述轮 毂、端盖、内圈支套与轴构成的内腔中充满润滑脂，以形成封闭结构。 0008 所述两块腹板上对应设置有一个以上的凸筋，所述凸筋处于所述腹板的边缘圆的 同心圆上，且沿着所述同心圆等间距布置 ；所述凸筋之间具有通孔，所述通孔也处于所述同 心圆上且等间距布置 ；所述两块腹板通过设置在对应通孔之间的穿管连接在一起 ；所述绳 槽，轮毂，两块腹板，以及穿管连接成封闭箱型结构。 0009 所述绳槽通过机加工制作，以使得所述绳槽的表面硬度达到 HRC38-62。 0010 所述滑轮装置的重量满足 ： 0011 说 明 。
10、书CN 104495674 A 2/5 页 4 0012 其中，M为所述滑轮装置的重量，单位为千克 ；D为滑轮直径，单位为毫米，这里D大 于或等于 400 毫米且小于等于 1800 毫米。 0013 所述滑轮装置的壁厚即所述腹板的厚度满足 ：当滑轮直径大于或等于 400 毫米且 小于 900 毫米时，所述滑轮装置的壁厚为 (50.5) 毫米 ；当滑轮直径大于或等于 900 毫米 且小于 1400 毫米时，所述滑轮装置的壁厚为 (61) 毫米 ；当滑轮直径大于或等于 1400 毫 米时，所述滑轮装置的壁厚为 (81) 毫米。 0014 所述滑轮装置的承载能力满足 ： 0015 0016 其中，T。
11、 为所述滑轮装置的承载能力，单位为吨 ；D 为滑轮直径，单位为毫米，这里 大于或等于 400 毫米且小于等于 1800 毫米。 0017 由于采用上述方案，本发明的有益效果是 ：本发明封闭型重载薄壁轻型滑轮装置 采用上述方案，能够有效实现免维护功能，一次性加满润滑脂，4-5年不需要更换。由于绳槽 采用机加工并使表面硬化，所以绳槽承载抗磨损能力大大提高，且会减少对钢丝绳的磨损， 因此可以延长滑轮以及钢丝绳的寿命。腹板采用表面压筋，双腹板之间用穿管焊接相连，双 腹板，绳槽，轮毂，穿管连接成封闭箱型结构，提高了滑轮的承载能力与抗压稳定性。因此， 滑轮的承载能力和使用寿命得以大大提高。 附图说明 00。
12、18 图 1a 是本发明实施例中滑轮结构的主视图 ； 0019 图 1b 是本发明实施例中滑轮结构的侧视图 ； 0020 图 2 是本发明实施例中绳槽精度测量示意图 ； 0021 图 3a 是本发明实施例中封闭型重载薄壁轻型滑轮装置的主视图 ； 0022 图 3b 是本发明实施例中封闭型重载薄壁轻型滑轮装置的侧视图 ； 0023 图 3c 是图 3a 中 A-A 视角的剖视图 ； 0024 图 3d 是图 3b 中所圈部分的放大图 ； 0025 图 4 是本发明实施例中封闭型重载薄壁轻型滑轮装置安装在滑轮架上的示意图。 0026 附图说明 ：1、绳槽 ；2、腹板 ；3、穿管 ；4、轮毂 ；5、。
13、端盖 ；6、螺钉 ；7、内圈支套 ；8、轴 承 ；9、闭锁钢丝圈 ；10、轴承隔套 ；11、轴 ；12、凸筋 ；13、滑轮架。 具体实施方式 0027 以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。 0028 针对现有滑轮因自身质量较大而造成的诸多问题，本发明提出了一种封闭型重载 薄壁轻型滑轮装置，该滑轮装置包括滑轮结构和与其配合的轴等部件。图 1a 是该滑轮装置 中滑轮结构的主视图，图1b是其剖视图。该滑轮结构包括均为环状的轮毂4、腹板结构2和 绳槽 1。轮毂 4、腹板结构 2 和绳槽 1 从内到外依次嵌套并焊接连接。 0029 腹板结构 2 包括两块腹板 ；绳槽 1、轮毂 4 封闭这两块腹。
14、板的内圈和外圈，使得这 两块腹板构成封闭箱型结构。这两块腹板处于滑轮装置的两侧面的位置，且在该滑轮装置 上处于相同的径向位置。该腹板结构 2 的截面为梯形，两块腹板处于该梯形的两条腰的位 说 明 书CN 104495674 A 3/5 页 5 置。 0030 两块腹板上均对应焊接有三根凸筋 12，这三根凸筋 12 处于所在腹板的边缘圆的 同心圆上，且沿着该同心圆等间距布置。每两个凸筋 12 之间具有一个通孔，共有三个通孔， 这三个通孔也处于所在腹板的边缘圆的同心圆上且等间距布置。两块腹板通过设置在对应 通孔之间的穿管 3 连接在一起。 0031 上述穿管 3 连接腹板结构 2 的两块腹板，与凸。
15、筋 12 一起起到了大大增强该箱式腹 板结构 2 强度的作用。从而，腹板结构 2 在滑轮装置运行时，对于循环出现的拉压载荷，上 述穿管 3 和凸筋 12 能够保持其在动载下的稳定。试验证明，在施加 120的钢绳破断载荷 下，其可保持稳定，在仅考虑腹板稳定情况下的安全系数可达到 6 以上，安全性非常强。 0032 绳槽 1 同样为环状体结构，其内圈的半径等于腹板结构 2 的外圈的半径。绳槽 1 的截面则为 U 型，且 U 型开口朝外，U 型底部焊接连接腹板结构 2 的外圈面，因此该绳槽 1 具有朝向外侧的槽体，以用于容纳绳体。绳槽 1 适合直径从 到 ( 单位为毫米 ) 的 钢丝绳，绳槽直径和钢。
16、丝绳直径的比不小于 30，其张开度约为 50 度，符合国家标准。绳槽 1 的硬度则根据载荷和不同工况的耐磨要求，通过不同材料和热处理工艺得到。本实施例中， 该绳槽通过机加工制作，其表面硬度达到 HRC38-62。 0033 在滑轮装置具有上述箱式腹板的基础上，根据滑轮直径的不同，腹板的厚度 ( 本 发明中将其定义为该滑轮装置的壁厚 ) 如下 ： 0034 当滑轮直径大于或等于 400 毫米且小于 900 毫米时，腹板的厚度为 (50.5) 毫 米 ；当滑轮直径大于或等于 900 毫米且小于 1400 毫米时，腹板的厚度为 (61) 毫米 ；当滑 轮直径大于或等于 1400 毫米时，腹板的厚度为。
17、 (81) 毫米。 0035 现有技术中，对于重载的滑轮装置，鉴于轴承腹板受力极为复杂 ( 拉压交替出 现 )，已有的弹性力学计算方法很难准确计算其所需厚度。因此，为了安全起见，均取较大 值，致使滑轮重量居高不下。而本实施例中的箱式腹板结构使得腹板厚度可以按照上述 方式取值，上述腹板厚度的取值依据是采用理论计算与试验台超载试验相结合的方法得 到科学结果，在保证滑轮装置安全性的前提下比常规热轧或铸造滑轮约轻 20-50，相对 来说是超轻型结构，其自重和转动惯量大大降低 ( 比同滑轮直径常规滑轮转动惯量减小 50-100 )，不仅有利于迅速启动和制动，也有利于降低所配套的整机重量。 0036 为了。
18、控制该滑轮装置的制造成本，其精度划分为三种不同的等级。图 2 为其精度 测量位置示意图。三种精度等级如下表 1 所示 ： 0037 表 1 滑轮等级误差表 ( 单位 ：毫米 ) 0038 0039 综上，该滑轮装置采用上述箱式腹板结构，腹板结构中腹板的厚度根据绳槽直径 说 明 书CN 104495674 A 4/5 页 6 ( 即滑轮直径 ) 的不同而不同，滑轮结构由绳槽、箱式腹板结构和轮毂焊接而成，实现了保 证重载安全性前提下的超轻型结构，消除了传统滑轮结构因自重过大造成的种种问题 ；同 时，滑轮结构中绳槽按照需要具有合适的硬度和精度，具有良好的抗磨损能力，使用寿命较 长。 0040 本发明。
19、封闭型重载薄壁轻型滑轮装置除了包含上述滑轮结构外，还包括处于轮毂 4 的内圈之内的环状的端盖 5、位于端盖 5 的内圈以内的轴 11，支撑该轴 11 的轴承 8 以及 定位该轴承 8 的内圈支套 7。图 3a 是该装置的主视图 ；图 3b 为其侧视图 ；图 3c 为图 3b 中 A-A 视角剖面图 ；图 3d 为图 3b 中所圈部分的放大图。从中可以看出，两个端盖 5 的外圈均 连接轮毂 4，内圈与内圈支套 7 之间具有不大于 0.1 毫米的间隙 ；具体为端盖 5 靠近轮毂 4 的外圈与轮毂 4 靠近内圈含有安装槽，通过在该安装槽中设置环状不锈钢丝连接端盖 5 和 轮毂 4。从而，轮毂 4、端。
20、盖 5、内圈支套 7 和轴 11 包围构成具有内腔的结构 ；轴承 8 位于该 内腔内。本实施例中，共包含两个轴承 8，轴 11 位于这两个轴承 8 上，这两个轴承 8 之间用 轴承隔套 10 隔开。 0041 为了降低上述滑轮装置的维护难度和成本，本实施例采取的措施是最大限度地封 闭其形成的内腔。除了通过上述结构的改进以外，还在该内腔 ( 包括上述间隙 ) 中注满润 滑脂，该润滑脂的锥入度为150到170。该润滑脂采用经特殊处理的锂基润滑脂并增加二硫 化钼特殊添加剂，从而使锥入度达到以上要求。鉴于世界起重运输机械现用滑轮的速度不 高，基本都在 100 转每分钟左右，属于低速型，运行时内部生热很。
21、小，所以采用锥入度为 150 左右的锂基润滑脂即可实现本发明所需的封闭程度。 0042 传统滑轮在轴和轮毂上均设有注油孔，通过注油孔更换润滑油。本实施例中，为了 提高滑轮装置的密封性，轮毂 4 为实体结构，与轮毂 4 配套使用的轴 11 亦为实体结构，在轮 毂 4 和轴 11 上均没有注油孔。该滑轮装置的注油孔设置在端盖 5 中，为端盖 5 上设置的通 孔，并通过螺栓封堵，用于供大修和清洗时使用。除了在密封性上的改善外，不设注油孔使 得本实施例中轮毂 4 和轴 11 的生产工艺更为简单，将注油孔设置在端盖 5 上使得油路距离 短，方便冲油。 0043 本发明封闭型重载薄壁轻型滑轮装置的重量 (。
22、 在滑轮直径与钢丝绳直径比值为 30，轴承选择依据成大先主编的机械设计手册 ( 第五版 )选择圆柱滚子轴承时 ) 满足 ： 0044 0045 其中，M为所述滑轮装置的重量，单位为千克 ；D为滑轮直径，单位为毫米，这里D大 于或等于400毫米且小于等于1800毫米 ；当滑轮直径大于1800毫米时，该公式计算重量也 可以做合理参考。 0046 该滑轮装置的壁厚即腹板的厚度与之前一致，能够满足 ：当滑轮直径大于或等于 400毫米且小于900毫米时，滑轮装置的壁厚为(50.5)毫米 ；当滑轮直径大于或等于900 毫米且小于 1400 毫米时，滑轮装置的壁厚为 (61) 毫米 ；当滑轮直径大于或等于 。
23、1400 毫 米时，滑轮装置的壁厚为 (81) 毫米。 0047 滑轮装置的承载能力满足 ： 说 明 书CN 104495674 A 5/5 页 7 0048 0049 其中，T为滑轮装置的承载能力，单位为吨 ；D为滑轮直径，单位为毫米，这里D大于 或等于400毫米且小于等于1800毫米 ；当滑轮直径大于1800毫米时，该公式计算重量也可 以做合理参考。 0050 图 4 是该滑轮装置使用时安装在滑轮架上的示意图 ；其中，13 为滑轮架。 0051 为了将本发明中滑轮装置的重量与传统滑轮装置的重量作对比，以下按照成大先 主编的机械设计手册 ( 第五版 )设计传统的滑轮，轴承选为圆柱滚子轴承、滑。
24、轮直径与钢 丝绳直径比值也取 30 以保证承载能力与本发明滑轮一致。以下为计算得到的传统滑轮体 的重量 0052 0053 对比本发明的滑轮装置重量可知，本发明的滑轮装置的重量要小于该滑轮装置的 重量，且随着滑轮直径的增大，差距越显著。这意味着在相同轴承类型、相同滑轮直径与钢 丝绳直径比值的情况下，本发明中的滑轮装置要比传统的滑轮装置轻。显然，在重量相同 时，本发明中的滑轮直径将会大于传统滑轮装置的滑轮直径所适用的钢丝绳直径也要大 于后者，所以重量相同时，本发明的滑轮装置承载力要大于传统滑轮。此外，本发明中滑轮 装置包括绳槽、轮毂、双腹板以及穿管连成的封闭箱型结构，强度、刚度、稳定性均超过传统。
25、 的滑轮装置，因此本发明滑轮质量轻，承载力大。 0054 上述滑轮装置中，端盖密封，不采用橡胶件，因而没有老化问题 ；不用螺钉紧固，而 是用不锈钢丝圈固定，因而结构极为紧凑。同时，轮毂、端盖以及轴组成的内腔与外部空气 基本隔离，使得灰土、湿气、盐雾等难以进入。此外，该装置内部填满润滑脂，基本无空腔，因 此当温度变化时，不会因为空气的呼吸作用而带入灰尘、湿气、盐雾等。也正是基于上述结 构，该装置干净且环境友好。该滑轮装置在生产时，一次充足润滑脂，使之可持续工作 7-8 年，具有免维护的优点，大大节约了维护产生的成本。 0055 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发。
26、 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施 例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在 本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 104495674 A 1/4 页 8 图 1a 图 1b 图2 说 明 书 附 图CN 104495674 A 2/4 页 9 图 3a 说 明 书 附 图CN 104495674 A 3/4 页 10 图 3b 图 3c 图 3d 说 明 书 附 图CN 104495674 A 4/4 页 11 图4 说 明 书 附 图CN 104495674 A 。