淺析某型號(hào)隨車(chē)起重機(jī)絞盤(pán)鋼絲繩繞繩設(shè)計(jì)
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作者張毅
本文對(duì)多層鋼絲繩在絞盤(pán)上自適應(yīng)有序纏繞的機(jī)理進(jìn)行了深入分析，提出了在隨車(chē)起重機(jī)上實(shí)施鋼絲繩自控有序纏繞的工程應(yīng)用方案，并對(duì)該方案的相關(guān)零部件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，建立了樣機(jī)模型，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，從而有效地保證了該隨車(chē)起重機(jī)的有序繞繩。
1鋼絲繩自控有序纏繞機(jī)理
多層鋼絲繩在絞盤(pán)上進(jìn)行纏繞時(shí)，出現(xiàn)跳繩（即跨過(guò)鋼絲繩直徑的節(jié)距進(jìn)行纏繞）、重疊（在集中區(qū)域內(nèi)疊加纏繞）等亂繩現(xiàn)象，在起吊過(guò)程中，易發(fā)生鋼絲繩跨塌，從而造成起吊沖擊，對(duì)起吊設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)沖擊等影響。
為保證多層鋼絲繩在絞盤(pán)上自適應(yīng)有序纏繞，需要理清鋼絲繩在絞盤(pán)上的自控纏繞機(jī)理，才能做出工程實(shí)施方案。要使鋼絲繩在絞盤(pán)上自動(dòng)有序纏繞，找出鋼絲繩在整個(gè)絞盤(pán)寬度范圍內(nèi)的出繩方向即可。
在絞盤(pán)整個(gè)寬度范圍內(nèi)，鋼絲繩的出繩方向應(yīng)有兩種狀態(tài)，如圖1所示，當(dāng)鋼絲繩位于側(cè)板那一圈進(jìn)行纏繞時(shí)，應(yīng)具有AB向的出繩方向，這樣可引導(dǎo)鋼絲繩進(jìn)入下一層纏繞狀態(tài)，否則鋼絲繩就會(huì)在同一圈鋼絲繩上疊加，發(fā)生鋼絲繩垮塌而產(chǎn)生沖擊；當(dāng)鋼絲繩位于非側(cè)板那一圈（即中間圈）進(jìn)行纏繞時(shí)，應(yīng)具有CD向的出繩方向。為使鋼絲繩自適應(yīng)有序纏繞，則絞盤(pán)上的鋼絲繩在纏繞過(guò)程受的擠壓力F應(yīng)大于非絞盤(pán)上的鋼絲繩段受的反作用力Ff，即可獲得鋼絲繩在絞盤(pán)上自適應(yīng)有序纏繞工況。
2絞盤(pán)出繩布局設(shè)計(jì)
在鋼絲繩繞繩過(guò)程中，為獲得AB向、CD向的出繩方向，且滿(mǎn)足正、反兩個(gè)方向上的自適應(yīng)繞繩工況，可在工程應(yīng)用上設(shè)計(jì)如圖2所示的絞盤(pán)、導(dǎo)輪、鋼絲繩纏繞布局。
對(duì)于圖2中絞盤(pán)、導(dǎo)輪、鋼絲繩纏繞布局應(yīng)遵從以下原則：
(4)在圖2中，尺寸L4取鋼絲繩直徑，即可得到鋼絲繩靠邊后反向有序繞繩效果。
2.1 絞盤(pán)卷筒設(shè)計(jì)
對(duì)于多層鋼絲繩纏繞的工況，絞盤(pán)卷筒導(dǎo)向槽的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定著鋼絲繩第一層、第二層的纏繞狀態(tài)是否良好。絞盤(pán)卷筒的設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：
(1)將絞盤(pán)卷筒設(shè)計(jì)為利巴式卷筒，如圖3所示。在絞盤(pán)單個(gè)圓周上，存在h1、h2、h3三段長(zhǎng)度不等的溝槽，其中，鋼絲繩沿h1、h3段纏繞時(shí)，不形成導(dǎo)程增加量；鋼絲繩沿h2段纏繞時(shí)，形成鋼絲繩直徑大小的導(dǎo)程增加量，纏繞的圓周長(zhǎng)度約為6倍鋼絲直徑，此即為利巴式卷筒。由于鋼絲繩纏繞過(guò)程大部分不形成導(dǎo)程增加量，當(dāng)進(jìn)行第二層鋼絲繩纏繞時(shí)，鋼絲繩能更順利地進(jìn)入第一層鋼絲繩纏繞形成的溝槽中，進(jìn)行第二層的鋼絲繩纏繞。
(2)如圖3中M處所示，由于在卷筒上安裝有鋼絲繩限位板，即在卷筒上鋼絲繩的入繩處和收繩處形成約1／2圈小于鋼絲繩直徑的溝槽，此段區(qū)域?yàn)殇摻z繩非纏繞區(qū)域，需要進(jìn)行填補(bǔ)。否則，當(dāng)鋼絲繩纏繞層數(shù)大于2層時(shí)，在負(fù)載的作用下，鋼絲繩會(huì)滑入前面兩層鋼絲繩形成的溝槽中，發(fā)生塌繩沖擊。
2.2導(dǎo)輪設(shè)計(jì)
對(duì)于自適應(yīng)纏繞鋼絲繩的絞盤(pán)而言，需設(shè)計(jì)鋼絲繩導(dǎo)輪，以形成如圖2中所示纏繞過(guò)程的摩擦反作用力f，導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4，主要包括以下內(nèi)容：
(1)導(dǎo)輪尺寸d1等于圖2中絞盤(pán)內(nèi)開(kāi)檔尺寸L。。
(2) dl-d2等于2倍鋼絲繩直徑。
(3)n1一n2等于2倍鋼絲繩直徑。
(4)導(dǎo)輪安裝后，能夠正反方向旋轉(zhuǎn)，以減小導(dǎo)輪、鋼絲繩的磨損。
(5)導(dǎo)輪材料選用尼龍棒，減小鋼絲繩的磨損。
(6)導(dǎo)輪應(yīng)作為易損件配備，安裝結(jié)構(gòu)方便拆卸。
3試驗(yàn)驗(yàn)證
基于上述關(guān)于鋼絲繩在絞盤(pán)上自適應(yīng)纏繞的理論分析，設(shè)計(jì)了某型號(hào)專(zhuān)用隨車(chē)起重機(jī)，其中關(guān)于絞盤(pán)、導(dǎo)輪、鋼絲繩安裝布置圖如圖5所示，并進(jìn)行了額定負(fù)載工況下的起吊試驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證過(guò)程及結(jié)果如下：分別在30。、45。、60。、70。起吊額定負(fù)載80次，鋼絲繩纏繞4層，鋼絲繩纏繞排列整齊，起吊過(guò)程平穩(wěn)，無(wú)沖擊振動(dòng)。
4結(jié)論
本文對(duì)絞盤(pán)上鋼絲繩自適應(yīng)有序纏繞的機(jī)理進(jìn)行了分析，提出了鋼絲繩有序纏繞的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)絞盤(pán)、導(dǎo)輪、鋼絲繩進(jìn)行有效布局，解決了該數(shù)學(xué)模型的工程應(yīng)用問(wèn)題，并在某型號(hào)專(zhuān)用隨車(chē)起重機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明該設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崿F(xiàn)某型號(hào)隨車(chē)起重機(jī)絞盤(pán)多層鋼絲繩自適應(yīng)有序纏繞。
5摘要：某型號(hào)專(zhuān)用隨車(chē)起重機(jī)通過(guò)液壓絞盤(pán)收放鋼絲繩，帶動(dòng)吊鉤起吊專(zhuān)用裝備，該裝備對(duì)起吊過(guò)程的平穩(wěn)性、安全性有較高要求。因此要求絞盤(pán)上的多層鋼絲繩能自適應(yīng)有序纏繞，防止亂繩導(dǎo)致起吊過(guò)程失穩(wěn)，產(chǎn)生沖擊，損壞設(shè)備。為保證多層鋼絲繩在絞盤(pán)上自適應(yīng)有序纏繞，深入分析了鋼絲繩自適應(yīng)有序纏繞的機(jī)理，提出了增設(shè)鋼絲繩導(dǎo)輪以有效控制絞盤(pán)上鋼絲繩出繩角度，達(dá)到了自適應(yīng)有序纏繞鋼絲繩的目的，滿(mǎn)足了起吊過(guò)程平穩(wěn)性和安全性的要求。
