整備150 t吊車起升機(jī)構(gòu)改進(jìn)

杜強(qiáng)

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021）

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠四分廠連鑄區(qū)域整備150 t吊車額定起重量為150 t，主要負(fù)責(zé)吊運(yùn)鋼水罐作業(yè)，具有作業(yè)率高（90%以上）、載荷大（額定起重量的90%以上）等特點(diǎn)，采用片式單鉤摘、掛鋼水罐時操作不穩(wěn)，而且主起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩和滑輪磨損較快，在線運(yùn)行周期短，多次發(fā)生鋼絲繩掉道事故，嚴(yán)重影響吊車的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，分析了吊車起升機(jī)構(gòu)存在的問題并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，以保證生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

1 150 t吊車起升機(jī)構(gòu)組成及工作原理

150 t吊車起升機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動裝置、傳動裝置、卷繞系統(tǒng)、取物裝置、安全裝置等組成［1］。起升機(jī)構(gòu)工作原理是：以電動機(jī)作為動力源，通過聯(lián)軸器與減速機(jī)的高速軸相連，減速機(jī)的低速軸帶動卷筒，鋼絲繩纏繞在卷筒上，并通過滑輪組與吊鉤裝置相連。電動機(jī)將正反兩個方向的活動傳送給卷筒時，通過卷筒不同方向的旋轉(zhuǎn)將鋼絲繩卷入或放出，從而使吊鉤與重物實(shí)現(xiàn)升降活動。起升機(jī)構(gòu)停止工作時，制動器使吊鉤連同重物懸停在空中。

2 存在的問題

整備150 t吊車吊運(yùn)鋼水罐時，主要依靠單鉤懸掛二級吊具作業(yè)。坐罐時由于鋼絲繩帶動吊鉤整體擺動，致使鋼水罐與罐車雙吹氬裝置對接難度很大，尤其是在煉鋼底吹氬氣系統(tǒng)、整備場、罐車吹氬裝置改造完成后，需要反復(fù)坐罐才能完成。在摘、掛罐時由于吊具鉤板周向擺動，造成吊具偏斜，起升運(yùn)行不平穩(wěn)、操作不便，易發(fā)生刮碰鋼水罐、罐車、鋼水罐整備場等，發(fā)生操作事故，同時增加了附加作業(yè)時間，影響生產(chǎn)。

2.1 卷筒結(jié)構(gòu)

150 t吊車起升機(jī)構(gòu)組成示意圖見圖1。

圖1 150 t吊車起升機(jī)構(gòu)組成示意圖Fig.1 Schematic Diagram for Structure of 150 t Crane Lifting Mechanism

如圖1所示，原卷繞系統(tǒng)為單卷筒帶螺旋槽單層卷繞結(jié)構(gòu)形式。標(biāo)準(zhǔn)槽形40 mm，卷筒型號為Φ1 250 mm×5 686 mm，采用的雙聯(lián)滑輪組，倍率為4，兩根6×19W+IWR-36-1570的鋼芯鋼絲繩，其纏繞方式為：卷筒側(cè)的下繩從動滑輪組的內(nèi)側(cè)滑輪開始繞進(jìn)，經(jīng)過最外側(cè)兩片滑輪的鋼絲繩分別連接臂長為900 mm的平衡臂。鋼絲繩下降過程中（在卷筒上逐漸往固定端移動）與滑輪之間的偏角越來越大，對最內(nèi)側(cè)兩片滑輪側(cè)壁的磨損較大，容易造成滑輪片磨漏事故。理論計算當(dāng)鉤頭接近下極限位置時（起升高度26 m），鋼絲繩與最內(nèi)側(cè)滑輪的偏角為 5.56°（標(biāo)準(zhǔn)值為 4°～6°［2］），已接近限值，磨損嚴(yán)重，容易造成主卷動滑輪組鋼絲繩掉道事故，處理非常不便，影響生產(chǎn)。

2.2 滑輪組

滑輪組包括定滑輪組和動滑輪組，定滑輪組在起重作業(yè)中起到保持重物的平衡，支持承重鋼絲繩的升降和改變繩索拉力方向的作用；動滑輪組在起重作業(yè)中一般只起省力和承重作用，它在使用中隨著重物移動而移動，省力但不能改變力的方向。一個單輪動滑輪能夠節(jié)省一半的起升拉力，動滑輪數(shù)量越多起升鋼絲繩的牽引力越?。?］。

原滑輪組結(jié)構(gòu)形式為單套雙聯(lián)滑輪組，定、動滑輪數(shù)量分別為6片和8片，每片直徑均為800 mm，壁厚均為14 mm。動滑輪組保護(hù)罩采用半封閉結(jié)構(gòu)形式，設(shè)置主起升上極限重錘托架，當(dāng)?shù)蹉^上升高度達(dá)到極限位置時，重錘極限托架觸碰到重錘，使重錘抬起打開限位開關(guān)，限位器發(fā)生作用，使起升重物停止上升，避免“鉤頭上天”事故。半封閉結(jié)構(gòu)形式的保護(hù)罩雖然易于觀察鋼絲繩和動滑輪的磨損情況，但易發(fā)生鋼絲繩在滑輪側(cè)面掉道事故。此外，動滑輪組快速滑輪上的鋼絲繩與慢速滑輪上的鋼絲繩交叉摩擦造成了鋼絲繩磨損較快。

2.3 吊鉤結(jié)構(gòu)

原吊鉤裝置見圖2所示，采用片式單鉤，存在吊具易傾斜，穩(wěn)定性差等問題。

圖2 原吊鉤裝置Fig.2 Old Hanging Hook Device

3 改進(jìn)措施

3.1 卷筒結(jié)構(gòu)改進(jìn)

改進(jìn)卷筒結(jié)構(gòu)為左右對稱的雙卷筒帶螺旋槽單層卷繞結(jié)構(gòu)形式，圖3為改進(jìn)后卷筒的左半部分結(jié)構(gòu)形式。

圖3 改進(jìn)后卷筒的左半部分結(jié)構(gòu)形式Fig.3 Improved Structural Style of Left Side of Reel

標(biāo)準(zhǔn)槽形為29 mm，卷筒型號為Φ1 250 mm×3 200 mm，滑輪組倍率不變。采用齒輪聯(lián)軸器連接兩卷筒使其同步，以補(bǔ)償兩個卷筒的軸向及徑向位移量。采用四根6×19W+IWR-26-1670鋼芯鋼絲繩，其纏繞方式為：卷筒側(cè)的下繩從動滑輪組的內(nèi)側(cè)滑輪開始繞進(jìn)，經(jīng)過最外側(cè)兩片滑輪的鋼絲繩分別連接臂長為1 700 mm的平衡臂。采用雙卷筒結(jié)構(gòu)形式后，與原鋼絲繩卷繞方式相同，但由于卷筒長度縮短，鋼絲繩與滑輪組之間的偏角變小，減輕了兩者之間的磨損，延長了滑輪組及鋼絲繩的使用壽命。另外，單側(cè)卷筒雖然比原卷筒短，但是由于卷筒繩槽的槽形和鋼絲繩的直徑都相應(yīng)減小，因此仍然能夠滿足起升高度要求，并且雙機(jī)構(gòu)形式大大提高了實(shí)際工作中起升機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.2 滑輪組結(jié)構(gòu)改進(jìn)

改進(jìn)后采用雙套滑輪組機(jī)構(gòu)，兩定滑輪組處于小車架上卷筒前側(cè)的同一水平線上，兩平衡臂安裝在定滑輪組前側(cè)的同一水平線上，每組定滑輪組數(shù)量仍為6片，直徑和壁厚不變。兩動滑輪組分別安裝在主起升吊具上的兩側(cè)相應(yīng)位置，數(shù)量和倍率不變。為防止動滑輪組快速滑輪上的鋼絲繩與慢速滑輪上的鋼絲繩交叉摩擦，改進(jìn)動滑輪組中間兩片快速滑輪直徑為1 000 mm，其它滑輪片直徑和壁厚不變。鋼絲繩從動滑輪組的中間兩個快速滑輪開始繞入，在吊鉤組下降過程中卷筒上的鋼絲繩往卷筒兩邊移動。

另外，將動滑輪組下半部半封閉保護(hù)罩改為全封閉結(jié)構(gòu)形式，減小了鋼絲繩掉道的風(fēng)險。取消主卷揚(yáng)重錘極限托架，由動滑輪組保護(hù)罩直接觸碰重錘，使限位器發(fā)生作用。

3.3 吊鉤結(jié)構(gòu)改進(jìn)

為了增強(qiáng)吊具的穩(wěn)定性，將吊鉤改進(jìn)為龍門式固定吊鉤，改進(jìn)后吊鉤裝置見圖4。

圖4 改進(jìn)后吊鉤裝置Fig.4 Improved Hanging Hook Device

安裝龍門式固定吊鉤要求小車具備足夠的寬度，因此重新設(shè)計制作安裝小車車架，將其加寬4 m，主鉤采用鉤臺鉤叉的結(jié)構(gòu)形式，有效地解決了吊鉤周向擺動的問題，大大提高了起升性能，解決了掛、摘鋼水罐不穩(wěn)，作業(yè)耗時長等問題。

4 取得的效果

整備150 t吊車主起升機(jī)構(gòu)改進(jìn)前，新鋼絲繩運(yùn)行3個月左右開始出現(xiàn)斷絲、磨損加劇情況，動滑輪組內(nèi)側(cè)兩片快速滑輪運(yùn)行2年即由于壁厚磨損報廢。自2019年10月改進(jìn)后，鋼絲繩運(yùn)行6個月左右才開始出現(xiàn)斷絲情況，鋼絲繩的更換周期延長一倍；動滑輪組快速滑輪在線運(yùn)行2年7個月，壁厚磨損仍未達(dá)到報廢標(biāo)準(zhǔn)，動滑輪組的使用壽命大大延長，在線運(yùn)行效果好，降低了設(shè)備的故障維修率，吊車摘、掛鋼水罐時穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，節(jié)省設(shè)備事故處理時間約20 h，避免了操作事故的發(fā)生，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

5 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠四分廠整備150 t吊車摘、掛鋼水罐時由于吊具鉤板周向擺動，造成吊具偏斜，起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行不平穩(wěn)易發(fā)生操作事故問題，為此，對吊車起升機(jī)構(gòu)卷筒、滑輪組及吊鉤的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了改進(jìn)，采用雙卷筒帶螺旋槽單層卷繞結(jié)構(gòu)形式和雙套滑輪組機(jī)構(gòu)，將動滑輪組下半部半封閉保護(hù)罩改進(jìn)為全封閉結(jié)構(gòu)形式，片式單鉤改進(jìn)為龍門式固定吊鉤。解決了鋼絲繩掉道磨損報廢快，滑輪片不均勻磨損問題，吊車摘、掛鋼水罐作業(yè)時的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，節(jié)省設(shè)備事故處理時間約20 h，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。