1.1卷扬机概述

卷扬机是一种通过卷筒的旋转来控制钢丝绳的伸长和缩回，使得重物进行升降的一种起重设备，是一种较简单的提升或牵引机械，用途广泛。简而言之其工作原理就是由电机经减速器带动卷筒，接着收放钢丝绳来拉动重物并通过不同的滑轮来改变方向，使重物按规定路径运动。卷扬机将卷筒的旋转运动转化为钢丝绳的直线运动，可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。它由电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、吊钩等组成，主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖^[1]。

卷扬机对我们现在生产生活的重要性不言而喻，人们越来越离不开卷扬机。作为起重机械设备中最为常见的一种，卷扬机在起重行业中有着举足轻重的地位。它不仅大大减轻了人类的工作负担，而且大幅度提高了劳动生产率，实现了生产过程机械化，为国民经济建设创造了巨大的经济效益。

1.2国内外研究现状

近几年国内外对卷扬机的常见问题的优化以及解决方案有着丰富的研究，对于缠绳及噪声的成因提出了看法和改进措施，为方便生产，保护环境做出了重要的力量，使得卷扬机不仅在工业领域，而且还在其他领域发挥了很大的作用。陈霖等^[1]通过对卷扬机的结构、工作原理进行解析，就卷扬机在工作过程中所出现的缠绳、噪声进行分析，改善卷扬机的排绳系统，降低卷扬机在工作过程中所产生的噪声。就所提到运用整体制作底盘，减少噪声以及运用凸轮排绳系统或采用折线绳槽有效使卷筒和钢丝绳寿命提高，受力合理均匀，平稳工作。

为了解决超高扬程起升机构关键技术，李翔等^[2]对卷筒容绳量问题、卷筒排绳不整齐问题、吊具水平方向旋转问题、起升机构机械传动的安全监测及部件失效后的安全问题以及PLC控制系统安全问题进行了分析并给出了具体的解决方案，为超高扬程起重设备技术发展提供了理论和实践基础。

卷筒的设计在起升机构的设计中相当重要，为了解决大起升高度起升机构的卷筒设计问题，设计人员进行了相关的研究。郭献等^[3]对双折线卷筒的绳槽、设计要点、使用要求、应用和加工制造等进行了详细的介绍。孙彩虹等^[4]则研究了几种卷筒的多层卷绕以及导向环的设计。梁平祥^[5]提出了大扬高多层缠绕起升卷筒的新结构。胡勇等^[6]提出了多层卷绕钢丝绳卷筒的三种主要制造工艺，并介绍了其在实际使用过程中的使用条件。

在多层卷绕系统中，钢丝绳磨损情况严重。为了解决这一问题，胡志辉等^[7-10]对双折线式卷筒各区域钢丝绳卷绕过程中的受力情况和磨损损伤情况进行了详细的分析，研究了双折线式多层卷绕钢丝绳的失效机理，并以起重机械钢丝绳起升、变幅多层卷绕系统为原型，研制了一套能真实模拟钢丝绳实际作业工况的多层卷绕钢丝绳疲劳磨损试验装置，用于多层卷绕钢丝绳的损伤与失效行为研究。雷宽成^[11]也对钢丝绳在滚筒上的卷绕运动及磨损进行了研究分析。国外也有很多对钢丝绳的研究，比如利用金相测量、机械测试等对起重钢丝绳进行失效分析^[12]，研究钢丝绳在冲击载荷作用下自身滑动时的摩擦磨损性能^[13]等等。

起升卷绕系统的设计是卷扬起重机的设计的主要部分，相关人员在这方面做了大量的研究工作并取得了丰硕的成果。原韶坤等^[14]以单联卷筒为研究对像，对起重机卷扬系统中卷筒的受力情况进行了分析,由此建立了卷扬系统的数学模型,同时也指出了系统状态方程的建立方法。这为起重机卷扬系统分析与研究提供了必要的理论依据。