一種大倍率橋機(jī)非常規(guī)卷繞系統(tǒng)

石小飛，胡水根，姚俊威，趙小偉，曾 光

(華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450046)

1 概述

2016年6月，某水工廠向華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院訂購了一臺(tái)200 t-32 m A5電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)，起升高度為18 m。起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用平行軸向布置，選用單層、雙聯(lián)螺旋繩槽卷筒，如圖1所示。

設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)比分析8倍率和10倍率滑輪組的卷繞系統(tǒng)方案中減速器型號(hào)、額定轉(zhuǎn)矩和高速軸許用功率利用率，以及鋼繩偏角、鋼繩干涉等決定性因素的差別后，決定采用一種10倍率橋機(jī)非常規(guī)卷繞系統(tǒng)，如圖2所示。

2 鋼繩允許偏角

GB/T 3811—2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定[1]：鋼繩繞進(jìn)或繞出卷筒時(shí)，鋼繩中心線偏離螺旋槽中心線兩側(cè)的角度不應(yīng)大于3.5°。

3 常規(guī)8倍率卷繞系統(tǒng)分析

200 t橋式起重機(jī)廣泛采用的滑輪組倍率數(shù)是8[2]。通常倍率≥6時(shí)，為不使卷筒中間的光面部分過長(zhǎng)，卷筒上鋼繩分支一般引向動(dòng)滑輪組中間的兩個(gè)動(dòng)滑輪上，且其直徑比其他滑輪稍大，使鋼絲繩分支在運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)相碰。同時(shí)，為避免邊部滑輪出繩偏角過大，用平衡梁或平衡滑輪組代替單平衡滑輪。起升機(jī)構(gòu)大倍率常規(guī)卷繞系統(tǒng)如圖3所示。

圖2 起升機(jī)構(gòu)非常規(guī)卷繞系統(tǒng)

圖3 起升機(jī)構(gòu)大倍率常規(guī)卷繞系統(tǒng)

由此，可得兩種設(shè)計(jì)方案，如表1所示。

表1 200 t橋機(jī)常規(guī)8倍率卷繞系統(tǒng)分析

由表1可知：①方案1中鋼繩偏角α=3.83°≥3.5°，超出規(guī)范要求，不但會(huì)加劇鋼繩磨損，使得繩槽側(cè)壁受較大橫向力的作用，使槽口損壞，鋼繩脫槽，甚至?xí)斐墒鹿?，因此不推薦；②方案2中減速器型號(hào)比方案1大一個(gè)級(jí)別，轉(zhuǎn)矩和功率富裕量更大，且質(zhì)量和外廓均增加30%左右，由此不但會(huì)增加起升機(jī)構(gòu)質(zhì)量和外形尺寸，造成布置困難，更會(huì)增加成本，使得此方案不夠經(jīng)濟(jì)合理。 由此，我們?cè)O(shè)想，在保證電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸器型號(hào)基本不變的情況下，通過倍率的增減、繞繩方式的改進(jìn)，使得鋼繩偏角既能滿足規(guī)范要求，又能提高減速器的利用率，使得起升機(jī)構(gòu)更加經(jīng)濟(jì)合理。

4 非常規(guī)10倍率卷繞系統(tǒng)分析

我們適當(dāng)增加滑輪組倍率，同時(shí)采用較大的卷筒底徑，并且通過增加動(dòng)、靜滑輪組中部滑輪直徑，改變滑輪和卷筒間繞繩方式，使得上述設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)，具體參數(shù)如表2所示。

表2 200 t橋機(jī)非常規(guī)10倍率卷繞系統(tǒng)(方案3)分析

由表2可知：改進(jìn)的方案3中鋼繩偏角α=3.23°<3.50°，不但滿足規(guī)范要求，并且有7.6%的富裕；減速器的額定轉(zhuǎn)矩富裕量更小，因此，減速器的選擇更加經(jīng)濟(jì)合理。

由圖2可知，鋼繩交差點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)鋼繩干涉，我們通過增加動(dòng)、定滑輪組中部滑輪直徑，使得鋼繩交叉點(diǎn)繩間最小間隙為36.5 mm，如圖4所示。

圖4 鋼繩交叉平面間隙

5 實(shí)物分析

2016年10月，該機(jī)通過業(yè)主驗(yàn)收，并進(jìn)行了相應(yīng)的載荷試驗(yàn)，經(jīng)近兩年的使用，該機(jī)一直運(yùn)行良好，未出現(xiàn)任何故障。200 t-32 mA5電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)實(shí)物如圖5所示。

6 結(jié)束語

上述以200 t-32 m A5電動(dòng)雙梁橋機(jī)起升機(jī)構(gòu)繞繩系統(tǒng)為例，全面、系統(tǒng)地給出了大倍率、單層、雙聯(lián)螺旋繩槽纏繞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。需要說明的是，本文中的纏繞方式是一種新型、非常規(guī)的纏繞方式，但該方法不失一般性地可用于任何繞繩方式的分析。

圖5 200 t-32 m A5電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)