40 t-43 m門座式起重機(jī)導(dǎo)纜架優(yōu)化設(shè)計

張 輝

（滄州黃驊港礦石港務(wù)有限公司，河北滄州 061113）

0 引言

長期以來，40 t-43 m門座式起重機(jī)導(dǎo)纜架受外界條件、自身設(shè)計缺陷和天氣等外部條件的影響，導(dǎo)致張緊桿、導(dǎo)向桿和電纜均有不同程度的銹蝕、變形與磨損，在平常生產(chǎn)、維修、保養(yǎng)中有不小的困難。張緊限位器尺寸長、強(qiáng)度不足的設(shè)計缺陷，還造成過大風(fēng)中接貨網(wǎng)片將張緊限位器拉彎變形而卡壞電纜導(dǎo)致放炮的故障。為了解決維修困難，減少故障隱患和節(jié)約維修成本，設(shè)計了一套內(nèi)藏式行走導(dǎo)纜裝置。

1 故障原因分析

港務(wù)公司40 t-43 m門座式起重機(jī)所使用的電纜為UGFP 10 kV 3×35+1×16 乙丙絕緣盾構(gòu)機(jī)用電纜，由于之前導(dǎo)纜架托輥排布是簡單的曲線排布，且電纜工作環(huán)境差，在導(dǎo)纜過程中會引起電纜局部彎折度大和電纜架空，若在行走過程中導(dǎo)纜架故障或損壞，走車和導(dǎo)纜的過程中會出現(xiàn)卡纜與磨纜，使電纜出現(xiàn)外皮破損級磨損，嚴(yán)重時會發(fā)生電纜折斷或漏芯，引發(fā)事故。

門機(jī)行走時電纜會隨車收放，當(dāng)電纜在走車過程中過緊，則張緊桿抬起觸碰行程開關(guān)，電纜放纜；電纜松纜后，通過自重與拉簧拉力才可回位。張緊桿位于卷纜架外側(cè)，由于外延過長、體積過大，極易承受外力導(dǎo)致變形。恢復(fù)時若拉簧斷裂、張緊桿變形卡死、機(jī)械限位進(jìn)水或損壞導(dǎo)致持續(xù)掉纜，會對電纜造成損傷。

導(dǎo)向桿在長時間停放在同一位置時，鉸點處螺栓會生銹卡死，導(dǎo)致導(dǎo)向桿不能靈活轉(zhuǎn)動，且存在維修潤滑時拆裝困難、鉸點螺栓折斷后不易更換等問題。在走車時撥動限位靠的是導(dǎo)向桿上方的限位撥桿，由于導(dǎo)向桿過長、體積較大，導(dǎo)致導(dǎo)向桿下方托輥行程較大，且上方限位撥桿行程相對較大。若限位桿變形或者折斷，會引起限位的誤碰或需手動撥動限位，對門座式起重機(jī)走車造成困難。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

導(dǎo)纜架主要由導(dǎo)纜架主體、托輥、張緊器、導(dǎo)向桿、限位裝置、接線盒等組成（圖1）。港務(wù)公司40 t-43 m門座式起重機(jī)所使用的電纜為UGFP 10 kV 3×35+1×16 乙丙絕緣盾構(gòu)機(jī)用電纜，這種導(dǎo)纜具有優(yōu)良的彎曲移動性能和參數(shù)特性，通過參考技術(shù)參數(shù)及GB 50168—2016《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》可知UGFP 10 kV 3×35+1×16 電纜彎曲半徑為10D，即R=10×60=600 mm，當(dāng)彎曲度超過其彎曲半徑時電纜可能損壞。

圖1 導(dǎo)纜架

2.1 托輥排布

參照電纜的彎曲半徑對卷纜架的托輥重新排布（圖2）。已知在最大彎曲半徑R=600 mm的條件下，通過現(xiàn)場試驗得出R=2×10D 時電纜在托輥上的架空系數(shù)最小，且受到的彎曲變形損害最小，由此將原排布改為R=1200 mm的圓弧分布。此改造方案極大改善了導(dǎo)纜過程中，托輥對電纜由于分布不均造成的局部折彎、卡纜和磨纜的現(xiàn)象，對電纜的防護(hù)起到了顯著效果。

圖2 托輥排布

2.2 內(nèi)藏式張緊桿與限位

由托輥的排布與電纜的彎曲半徑，得到電纜在行走過程中的兩個極限位置（圖3）。在此基礎(chǔ)上縮小了張緊桿的長度和體積，將原長度縮短為220 mm；為了保證在使用過程中不受外力發(fā)生變形，將原導(dǎo)向桿厚度由5 mm 增加為7 mm，適當(dāng)加厚了張緊桿的厚度；且由原外露結(jié)構(gòu)改為內(nèi)藏式張緊桿。

圖3 內(nèi)藏式張緊桿

為了避免張緊桿未恢復(fù)導(dǎo)致掉纜，把拉簧結(jié)構(gòu)改為一體式機(jī)械裝置張緊器。選擇ROSTA 公司的彈性張緊裝置SE 15，其特點為：①免維護(hù)的設(shè)計；②自動張緊；③實現(xiàn)扭矩穩(wěn)定傳遞；④使用Rubmix 10 橡膠，由于橡膠良好的彈性性能，其壽命較彈簧長。通過已知張緊桿的兩極限位置可知，從過緊到放纜行程為45 mm，角度28°；而ROSTA 彈性張緊裝置SE 15的張緊力可連續(xù)調(diào)整，并且它的預(yù)張緊角度是0°～30°，行程為50 mm，維修時拆裝方便且價格適中，符合方案使用條件。

由于光電限位設(shè)備具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離遠(yuǎn)以及抗光、電、磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，把機(jī)械限位改為光電限位。通過外裝式限位架將光電限位設(shè)備固定于張緊器主體上（圖4），在張緊桿上外加光電限位遮光板，將張緊桿裝在張緊器活動桿上，正常松纜情況下遮光板與限位在同一位置，當(dāng)導(dǎo)纜過緊時張緊器活動桿受電纜張緊力抬起，張緊桿動作，光電限位做出反應(yīng)，導(dǎo)纜架開始松纜。

圖4 外裝式限位架

2.3 導(dǎo)向桿與限位

通過對原導(dǎo)向桿結(jié)構(gòu)分析，將導(dǎo)向桿鉸點軸改為螺栓軸，可以避免由長時間停車導(dǎo)致的鉸點螺栓折斷后不易更換的問題。為避免連接處生銹卡死，在導(dǎo)向桿軸孔處裝一ZQSn5-5-5 滑動軸承。結(jié)合門座式起重機(jī)的走車條件對比，將原導(dǎo)向桿長度縮短為300 mm，導(dǎo)向桿材料也由原來的空心方管改為厚度為10 mm的Q235A 鋼件，原常閉式導(dǎo)向限位改為常閉式光電限位。通過對導(dǎo)向桿限位與功能的實際研究與確定，將導(dǎo)向桿改為限位槽，避免了設(shè)備行走卷纜過地坑時的瞬時誤差，也保證了導(dǎo)向桿垂直條件下的電氣方面的保護(hù)功能（圖5）?？s短導(dǎo)向桿長度，即縮短了導(dǎo)向桿下部托輥擺動行程，減少了導(dǎo)向桿體積和限位進(jìn)水導(dǎo)致的失效，又避免了限位桿變形引起的限位誤碰。

圖5 導(dǎo)向桿

3 結(jié)語

優(yōu)化后的40 t-43 m門座式起重機(jī)導(dǎo)纜架，已應(yīng)用于滄州黃驊港礦石港務(wù)有限公司，導(dǎo)纜架故障率減少了95%，解決了帶病作業(yè)對維修和生產(chǎn)造成的影響，減少了維修和生產(chǎn)上的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。