四联卷筒的设计

　　钢厂用于钢坯堆垛作业的电磁挂梁起重机有两种：一是由上部旋转小车和下部行走小车组成的双层小车;上部小车由小车旋转机构和双卷筒、双吊点起升机构、吊具等组成。二是单小车，双卷筒、双吊点起升机构、回转吊具等组成。起升机构实现钢坯的上升、下降，上部旋转小车或回转吊具实现钢坯90°旋转堆垛。在生产实践中，发现这两种起重机存在结构复杂、自重大高速作业过程中，吊具会发生较大的偏斜、摇摆，工作效率低，性差。一种四联卷筒的设计解决了这个问题。
 

一、四联卷筒起升机构的功能及结构特点
 

　　机构工作级别M7，额定载荷为12.5 t，起升速度为1 ～ 10 m/min，环境温度为60℃，起升高度为10 m。机构钢丝绳缠绕系统应具有防吊具摇摆和偏载不发生倾斜的功能，见图1。
 

　　图1 四联卷筒起升机构示意图
 

　　1.电机 2. 双制动轮联轴器 3. 浮动轴 4. 双制动器 5. 减速器6. 四联卷筒 7. 转向滑轮 8. 钢丝绳 9. 绳头固定装置
 

　　起升机构由电机、双制动轮联轴器、浮动轴、双制动器、减速器、四联卷筒、转向滑轮、绳头固定装置、钢丝绳等组成，是四吊点起升机构中结构较简单的设计。如图2 所示，钢丝绳缠绕系统由钢丝绳、四联卷筒、转向滑轮、吊具滑轮和绳头固定装置等组成，实现了回转吊具防摇摆及偏载不发生倾斜的功能。用一个四联卷筒代替2个双联卷筒，形成回转吊具4 个吊点正交十字布局，是区别于其他电磁挂梁起重机起升机构较显著的特点。
 

　　图2 四联卷筒钢丝绳缠绕系统
 

　　1. 绳头固定装置 2. 转向滑轮 3. 四联卷筒 4. 钢丝绳5. 正交十字交点 6. 吊具回转线
 

二、四联卷筒起升机构设计
 

　　起升机构设计中滑轮组倍率的选取不仅对钢丝绳、滑轮、卷筒直径的选择，以及减速器低速轴静扭矩计算有较大影响，而且还直接影响到钢丝绳在卷筒上的有效工作圈数，进而影响转向滑轮与卷筒之间的距离。这个距离越近，钢丝绳出入滑轮、卷筒的偏角就越大，反之则越小。
 

　　为使钢丝绳出入滑轮、卷筒的偏角在设计规范规定的范围内，采取2倍率滑轮组，适当放大卷筒直径，把转向滑轮绳槽与卷筒绳槽有效工作圈长度对齐等措施，实现了纵向2个吊点距离短，这即减小了左右，扩大了作业区域，也相应缩小了小车尺寸，占用空间小，减轻了小车质量。
 

　　倍率确定后，按照起重机设计手册计算钢丝绳静拉力，考虑钢丝绳斜拉和钢坯与吊具回转不重合的因素，选用合适型号的钢丝绳，依据GB/T3811—2008确定合理的滑轮直径和卷筒直径。

　　起升机构中的电机、制动器、减速器、联轴器配套件和标准件按常规计算选型。

　　钢丝绳缠绕系统有4根绳子，绳头的一端用钢丝绳压板固定在四联卷筒上。4根绳子在纵横方向上两两对称布置。纵向的2根绳子对称绕入卷筒内侧绳槽，从卷筒反方向绕出，依次穿过各自的转向滑轮、吊具滑轮，另一端与绳头固定装置相连，形成纵向对称的2个吊点。横向的2 根绳子对称绕入卷筒外侧绳槽，从卷筒同方向绕出，穿过各自的吊具滑轮，另一端与绳头固定装置相连，形成横向对称的2个吊点。4个吊点呈正交十字分布。
 

　　为使吊具在上下范围内升、降不会出现倾斜，防止运行中摇摆，设计时保证绕入绕出吊具滑轮的绳子与水平面的夹度完全相等。
 

　　考虑到钢丝绳缠绕系统比较复杂，为避免钢丝绳与运行机构、绳头固定装置等发生干涉，设计时将小车运行机构偏置于起升机构减速器一侧，个别转向滑轮半沉于小车架内，绳头固定装置全部沉入小车架腹部。为便于维护、更换滑轮和钢丝绳，转向滑轮支座全部采用U 形口与轴端挡板相结合的设计，绳头固定装置能整体装卸。
 

三、四联卷筒起升机构的性
 

　　为确保起升机构、可靠运行，机构中设置了双制动器，每个制动器均能单独制动住全部额定载荷，其系数取1.25。由于钢丝绳倾斜设计，以及吊运钢坯作业时可能出现的偏载情况，钢丝绳应按受力的一根选择。 经验证，四联卷筒的钢丝绳缠绕系统能保证任意一根绳子断开时，吊具不会发生倾斜或坠落，性、可靠性得到提高。
 

　　该四联卷筒的设计的应用，产生了一种结构简单、占用空间小、自重轻、吊具具有防倾斜、防偏摆、堆垛的电磁挂梁起重机，使用效果很好。
 

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　　(拓展阅读：起重机滑轮检修的作业指导)