機(jī)構(gòu)外置的起重小車減重綠色設(shè)計(jì)
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周珊珊，楊 明，秦義校，杜玉祥
（太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024）
摘要：采用將橋式起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)放置在橋架兩側(cè)端梁的布置方案，有效減輕了起重機(jī)移動(dòng)小車的質(zhì)量。通過雙聯(lián)卷筒多層纏繞且合理布置滑輪位置的方法，解決了在兩側(cè)端梁附近鋼絲繩因偏角過大脫離繩槽的問題。一臺(tái)起重量為50 t的雙梁橋式起重機(jī)小車的質(zhì)量由原來的14.3 t降低為5.5 t，實(shí)現(xiàn)了橋式起重機(jī)小車的輕量化和綠色環(huán)保設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)；機(jī)構(gòu)外置；輕量化；綠色設(shè)計(jì) 中圖分類號(hào)：TH215
0 引言
目前，橋式起重機(jī)在機(jī)械加工、化工、電力、能源、鐵路、交通、倉儲(chǔ)、冶金、礦山等各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。橋式起重機(jī)主要由橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起重小車等結(jié)構(gòu)組成。起重小車工作時(shí)將承受的起重載荷傳遞給橋架，又通過支撐橋架的大車運(yùn)行車輪將全部載荷傳遞給廠房軌道和建筑結(jié)構(gòu)，因此小車的質(zhì)量在很大程度上決定了橋架的結(jié)構(gòu)自重以及廠房的布置。所以，優(yōu)化小車結(jié)構(gòu)、減輕小車的自重，不僅能節(jié)約鋼材降低成本，提高運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，而且還會(huì)減輕橋架和廠房建筑結(jié)構(gòu)的受載，從而節(jié)省大量建筑費(fèi)用。目前國產(chǎn)起重小車自重較大，10 t橋吊起重小車質(zhì)量約為3.3 t，而歐式起重機(jī)的小車質(zhì)量僅
0. 77 t，可見我國起重機(jī)小車輕量化有很大的空間。
1 小車輕量化方案
小車結(jié)構(gòu)輕量化途徑之一是將自行式小車改為牽引式小車。但從小車總質(zhì)量看，運(yùn)行機(jī)構(gòu)僅占很小一部分。而占小車質(zhì)量絕大部分的是小車的起升機(jī)構(gòu)。據(jù)此，本文采用如圖1所示的起升機(jī)構(gòu)外置的方案來減輕小車的質(zhì)量，這對改善主梁的受力狀況十分有利。
為了防止橋式起重機(jī)在搬運(yùn)重物時(shí)鋼絲繩脫離繩槽，在繞進(jìn)或繞出卷筒時(shí)要求鋼絲繩偏離卷筒螺旋槽兩側(cè)的角度a≤3.50；布置卷繞系統(tǒng)時(shí)，鋼絲繩繞進(jìn)或繞出滑輪繩槽的最大偏角θ ≤50。
在圖2所示的傳統(tǒng)起升機(jī)構(gòu)中，卷筒位于滑輪組的上方，當(dāng)物料起升到上極限位置時(shí)，雙聯(lián)卷筒鋼絲繩卷到卷筒內(nèi)側(cè)，由于吊鉤中心線與卷筒中心線有安全距離，鋼絲繩繞入、繞出滑輪繩槽與卷筒螺旋槽時(shí)，不會(huì)脫離繩槽。本文采用將起升機(jī)構(gòu)放置在端梁的設(shè)計(jì)方案，在物料起升到上極限位置的過程中，左側(cè)雙聯(lián)卷筒上的鋼絲繩逐漸由內(nèi)側(cè)卷繞到卷筒的兩側(cè)；同理，在物料下降到下極限位置的過程中，右側(cè)雙聯(lián)卷筒上的鋼絲繩逐漸由內(nèi)側(cè)卷繞到卷筒的兩側(cè)。但由于卷筒有螺旋槽的部分長度過長．導(dǎo)致小車在橋式起重機(jī)跨度內(nèi)水平運(yùn)行到主梁左、右極限位置附近時(shí)，出現(xiàn)鋼絲繩因角度過大而脫槽的問題，從而使得物料起升到上極限位置后在左端梁附近的跨度內(nèi)和物料下降到下極限位置后在右端梁附近的跨度內(nèi)，不能完成水平搬運(yùn)。
本文以起重量Q= 50 t、跨度L= 26.5 m、起升高度H=15 m、工作級別為A5的雙梁橋式起重機(jī)為例，其外置起升機(jī)構(gòu)，通過雙聯(lián)卷筒多層卷繞及合理布置滑輪在小車架上位置的方式（見圖3），解決了采用主起升機(jī)構(gòu)放置在兩側(cè)端梁的布置方案時(shí)，小車運(yùn)行到兩側(cè)端梁附近時(shí)，鋼絲繩因角度過大而發(fā)生脫離繩槽的問題（本文以左雙聯(lián)卷筒為例進(jìn)行說明）。
繩必然存在由于角度過大而導(dǎo)致的脫槽問題。
本文采用雙聯(lián)卷筒三層卷繞及合理確定滑輪位置的方法使得小車在跨度內(nèi)的任何位置都能滿足鋼絲繩不脫離繩槽的要求。
2結(jié)論
本文采用將起升機(jī)構(gòu)放置在橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)兩端的布置方案，通過雙聯(lián)卷筒多層纏繞及合理布置滑輪位置的方法，解決了在橋架跨度內(nèi)兩端附近因鋼絲繩偏角過大而脫離繩槽的問題，使得一臺(tái)50 t橋式起重機(jī)小車的自重由傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的約14.3 t降低為本文方案的約5.5 t，減重60%，實(shí)現(xiàn)了小車減重設(shè)計(jì)，由此也帶來起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)的輕量化。本文提出的方案實(shí)現(xiàn)了工作級別不高的橋式起重機(jī)的節(jié)能環(huán)保綠色設(shè)計(jì)。
