一種移動式港口起重機絞車松繩壓繩器

楊佳衛(wèi) 朱彤彤

南通潤邦重機有限公司

1 引言

目前，移動式港口起重機在大噸位機型和配備機械抓斗的情況下，起升機構(gòu)為雙絞車配置(見圖1)。雙絞車分為開閉繩絞車和支持繩絞車，兩絞車引出4根鋼絲繩，可以直接連接吊鉤，集裝箱吊具與吊鉤通過銷軸相連，也可以4根鋼絲繩直接連接到抓斗[1]。

圖1 纏繞系統(tǒng)

開閉繩絞車的作用是在機械抓斗工況下來控制抓斗的開閉，在開閉繩絞車上采用新型松繩壓繩器。此松繩壓繩器由下壓繩托輥、氣彈簧、上壓繩托輥、光電限位、機械限位及各連桿結(jié)構(gòu)組成(見圖2)。上壓繩托輥、下壓繩托輥共用鉸接點，通過氣彈簧繞鉸接點相互作用，受力后下壓繩托輥需要始終保持壓住卷筒下端鋼絲繩，起到壓繩作用；上壓繩托輥隨著卷筒鋼絲繩出繩的受力大小的變化，繞共用鉸接點轉(zhuǎn)動，當(dāng)鋼絲繩出繩松弛時，壓繩托輥會隨著向前擺動，若觸動光電限位，即出現(xiàn)松繩信號，系統(tǒng)會自動停止操作并只能做起升動作直至松繩信號消失。

1.上壓繩托輥 2.連桿結(jié)構(gòu) 3.機械限位 4.光電限位 5.氣彈簧 6.下壓繩托輥

2 松繩壓繩器的工作原理

松繩壓繩器受力的狀態(tài)見圖3，主要受鋼絲繩的拉力、托輥自身的重力和氣彈簧力，托輥軸承及銷軸銅套的轉(zhuǎn)動摩擦阻力忽略不計。上壓繩托輥受鋼絲繩力F4，通過鉸接點作用在氣彈簧上，氣彈簧再通過下鉸接點將下壓繩托輥緊緊壓在卷筒上。壓繩處尺寸B的數(shù)值要小于等于鋼絲繩直徑的一半，具體視鋼絲繩繩槽尺寸來決定。尺寸L3是氣彈簧此時壓縮后的長度，設(shè)計時在連桿位置確定后，通過計算鋼絲繩的受力得到氣彈簧的受力和行程。氣彈簧通過銷軸連接上下鉸點，此時氣彈簧的受力F2方向與氣彈簧的方向一致，L1為氣彈簧的力相對于上鉸點的力臂。上壓繩托輥在托輥上端鋼絲繩和下端鋼絲繩的作用下產(chǎn)生合力F1，通過作圖得到L2為F1作用在上壓繩托輥的力臂。

圖3 壓繩器受力分析圖

根據(jù)力臂平衡公式得到算式為：

F2L1+GL4=F1L2

(1)

式中，F(xiàn)2為氣彈簧的力；L1為氣彈簧力的力臂；L2為鋼絲繩作用壓繩托輥力的力臂；F1為鋼絲繩作用在壓繩托輥的合力,F1=2F4cosβ；G為轉(zhuǎn)動壓繩托輥及支架的重力；L4為轉(zhuǎn)動壓繩托輥及支架重力的力臂。

3 松繩壓繩器設(shè)計計算

移動式港口起重機在2個工況下會出現(xiàn)鋼絲繩松弛，從而引起鋼絲繩亂繩，因此可通過計算求得最小鋼絲繩受力，并依此設(shè)計出合適的松繩壓繩器。

3.1 機械抓斗工況

移動式港口起重機在操作抓斗開閉斗動作、抓斗開斗或閉斗起升下降動作時，受開閉斗的鋼絲繩倍率的影響，開閉絞車的鋼絲繩受力會隨動作出現(xiàn)變化。某公司1臺設(shè)備配備50 t抓斗，自重17.8 t,開閉繩倍率為4，抓斗在空載時進行一系列動作，通過程序監(jiān)測起升絞車的拉板傳感器數(shù)據(jù)(見表1)，得出開閉繩鋼絲繩受力[2]。目前可以分析在四繩機械抓斗工況中，開閉斗鋼絲繩的最小受力與抓斗開閉斗的倍率、抓斗重心位置及四繩相對應(yīng)重心的幾何關(guān)系都相關(guān)。

表1 抓斗工況下鋼絲繩受力計算表

3.2 趴臂工況

移動式港口起重機趴臂時，先在一定的臂架幅度下將吊鉤置于工裝擱凳，再緩緩將臂架頭部擱置在地面之上。因吊鉤放置地面后位置不能改變，臂架趴至地面時鋼絲繩會越來越緊，最終受力繃直，會有將吊鉤拖走的風(fēng)險，因此在趴臂時先將鋼絲繩松弛。松弛后的鋼絲繩可根據(jù)起重機設(shè)計手冊中鋼絲繩的下?lián)锨€作圖并計算得出最大下?lián)现岛弯摻z繩受力。

在趴臂狀態(tài)下與正常工作狀態(tài)對比，趴臂狀態(tài)下鋼絲繩長度為181.32 m，正常工作狀態(tài)鋼絲繩長度為173.95 m，因此趴臂時鋼絲繩需要多松弛7.37 m(見圖4)。操作絞車按照上述長度松弛卷筒,下放鋼絲繩,最終達到趴臂狀態(tài)，計算此時的鋼絲繩受力[3]：

圖4 趴臂狀態(tài)下與正常工作狀態(tài)對比圖

S=qgl2/8/cos2β/fmax

(2)

式中，S為鋼絲繩的拉力；q為鋼絲繩每米長的自重；g為重力加速度；l為鋼絲繩跨距；β為鋼鋼絲繩支座連線的坡度；fmax為鋼絲繩在拉力S作用下的最大垂度。經(jīng)計算，S=1 982.6 N

比較上述工況下鋼絲繩的受力，得到最小鋼絲繩受力，同時根據(jù)塔身頭部滑輪、絞車房出繩口及壓繩器連桿的大小位置，確定上部壓繩托輥的位置，代入式(1)計算出氣彈簧的受力和行程，并在調(diào)試時確定光電限位及機械限位的位置，最終完成壓繩器的設(shè)計和安裝。

4 結(jié)語

通過對移動式港口起重機松繩壓繩器的工作原理、受力及使用工況進行研究分析，確定其設(shè)計計算方案，并在實際項目上進行應(yīng)用，壓繩器上下托輥壓繩靈活且安全，并能有效地防止亂繩現(xiàn)象的出現(xiàn)。此新型松繩壓繩器相比于傳統(tǒng)的壓繩器，集壓繩和松繩檢測功能為一體，可作為港口移動式起重機起升絞車的標(biāo)準(zhǔn)配置進行推廣。