吊运熔融金属起重机异型滑轮的研发及运用

　　摘 要：在最新的起重机械安全规程要求下，依据起重机械规划规范理论，规划了一种结构合理、安全经济性价比更高、设备快捷的异型滑轮替代吊运熔融金属起重机起升钢丝绳环绕体系中的平衡滑轮，使其满意单吊点至少选用两根独立钢丝绳的安全要求，一起下降企业出产本钱，进步出产作业的安全性。

　　0 导言吊运熔融金属起重机首要运用于吊运高温液态金属和火热金属，作业环境恶劣、满载率高、吊装动作杂乱及安全要求高，所以其自身的规划安全系数和部件装备要求也显着高于其他同类型的起重机械[1]。在现行GB6067.5—2014《起重机械安全规程第5 部分：桥式和门式起重机》中具体规矩了吊运熔融金属起重机规划与制作等方面的根本安全要求，其间4.2.4 条规矩了主起升组织钢丝绳应满意：1）双吊点应当选用四根钢丝绳环绕体系；2）单吊点至少选用两根钢丝绳环绕体系；

　　3）钢丝绳环绕体系中，不应当选用平衡滑轮[2]。新修订的TSGQ7015 － 2016《起重机械定时查验规矩》也清晰了一切在用吊运熔融金属起重机的主起升组织（电动葫芦在外）钢丝绳体系应契合以上要求[3]，保证在一根钢丝绳开裂的情况下，另一根钢丝绳仍能支撑重物，然后防止因为钢丝绳开裂后直接形成钢包掉落倾翻的事端产生。

　　比照相关规范和检规未对吊运熔融金属起重机（Q＜ 75t）的起升钢丝绳需求分隔设置作出强制性规矩，工厂中在用吊运融熔金属起重机根本按一根钢丝绳环绕办法规划，所以新检规施行后，大多数在用吊运熔融金属起重机的起升钢丝绳环绕体系将面对安全整改。依据查验数据统计剖析，浙江省将有1 000 余台吊运熔融金属起重机的定时查验不合格，其间宁波市约为300 余台。依据整改费用测算，替换一台20 t 吊运熔融金属起升小车的价格为20 余万，假如替换整机其费用会更高，高额的整改费用必然将给企业带来巨大的经济负担，所以拟定一套简捷、有用且安全牢靠的整改措施是广阔冶金企业急迫迫需的。

　　1 异型滑轮的规划1.1 规划理念在用吊运熔融金属起重机整改的技能难点首要是由单吊点单根钢丝绳环绕体系怎么快捷有用改变为单吊点双根钢丝绳环绕体系，一起考虑到双根钢丝绳环绕体系或许存在着双侧钢丝绳受力不均、双侧钢丝绳拉伸长度不共同等要素，所以在不运用平衡滑轮的前提下怎么在设备规划中充分考虑平衡的特色也特别重要。本文在此研讨布景下，提出了一种经济实用而且可以调整两根独立起升钢丝绳因犬牙交错而形成受力不均滚动起伏过大的异型滑轮, 其首要规划理念为：

　　1）将原平衡滑轮处钢丝绳一分为二，两组绳头独自设置，然后满意单吊点两根钢丝绳环绕办法，保证一侧钢丝绳产生开裂时，另一侧也能保证支撑住吊钩下的载荷；

　　2）保证中心两头绳头起到上下方位调整的效果，然后防止因为两根独立钢丝绳拉伸不共同或载荷的偏斜而形成两头钢丝绳受力不均；

　　3）设备结构及办法的规划应尽或许考虑各结构部件应力的优化，并考虑钢丝绳和设备替换、查看的便利性。

　　将该新式异型滑轮替代原起升钢丝绳环绕体系中吊钩滑轮上的平衡滑轮，奇妙地完结了起升钢丝绳环绕体系办法由单吊点单根钢丝绳转化为单吊点双根钢丝绳，整改前后起升钢丝绳环绕体系办法比照如图1 所示。而且异型滑轮的扇形结构受力均匀，可以主动平衡两根独立效果钢丝绳的受力不均现象，使整改后的起升钢丝绳环绕体系满意最新规范和检规的要求，且该异型滑轮加工制作简略便利，本钱低价，设备快捷，具有很好的施行效果和推行含义。

　　1.2 结构规划文中所述异型滑轮结构形状为扇形吊板，如图2 所示。该设备首要由上下两部分组成：设备上部为绳头联接部分，别离在扇形吊板的上宽两头开孔，孔的巨细应与钢丝绳楔套的吊孔巨细坚持共同，楔套与扇形吊板的联接选用空隙合作，在两孔中心设备轴套与固定轴，并在固定轴一侧设备挡板和开口销（防止窜动）。空隙合作意图首要保证钢丝绳绳头有必定的相对滚动空间，满意当扇形吊板因为两头钢丝绳长短误差产生滚动时，其两头楔套绳头也随之滚动，然后保证绳头的拉力一直坚持在笔直的方位；设备下部为铰座板，上宽下窄，底部为半圆形，上部为长方形，这种结构便于三点受力的合理分配和制作工艺便利性。铰座板的资料为Q345B，板底部的中心开孔设备轴承室钢套，钢套与铰座板选用焊接联接，钢套中再设备深沟球轴承，轴承与钢套采纳过盈合作联接，轴承室内孔的直径巨细则与原吊钩滑轮组轴直径巨细坚持共同，整个异型滑轮固定办法依照原吊钩平衡滑轮固定即可。

　　1. 钢丝绳绳头楔套组件 2. 铰座板 3. 轴承室4. 挡尘板 5. 轴承 6. 楔套固定轴图 2 异型滑轮结构图

　　1.3 功能剖析1）异型滑轮不是单纯的平衡梁设备，其结构为扇形结构，它归纳了圆形滑轮均匀受力和杆件平衡梁的平衡效果等要素；

　　2）该滑轮滚动视点较大，然后可调整两头钢丝绳因为犬牙交错形成受力不均的起伏规模较大的问题；

　　3）该滑轮的扇形结构规划是为了满意不同重载工况下其结构件受力的均匀性，保证在重载调整状态下，其平衡结构件不下降受力强度，而一般平衡梁歪斜至必定视点时，其杆件的笔直受力强度会大起伏下降；

　　4）该滑轮设备方位较便利，方位一般固定于原吊钩滑轮组中心平衡滑轮方位处，改造时，只需撤除吊钩滑轮组上平衡滑轮后，再设备轴孔巨细与原滑轮共同的异型滑轮即可。别的，异型滑轮的全体巨细不会超出原吊钩滑轮组的直径规模，不会影响吊钩滑轮组的运转空间和起重机全体的提高高度。

　　1.4 强度校核异型滑轮设备中铰座板的巨细、厚度、钢丝绳楔套巨细及各开孔的巨细均应依据现场起重机额外起重量和吊钩滑轮组的巨细核算得出。

　　依据异型滑轮的结构组成进行受力剖析，首要均衡板与钢丝绳的楔形接头销轴衔接处存在部分应力，需验算校核；其次，把均衡板与钢丝绳楔形接头两个铰点看做支点，滑轮轴效果处看做会集载荷效果，均衡板按简支梁核算，均衡板滑轮轴效果处存在最大弯矩，而且在滑轮轴处效果的轴承座存在部分应力，需校核验算[4]。以额外起重量50 t 的吊运熔融金属起重机为例，相关核算如下：1）钢丝绳楔形接头销轴处部分应力校核销轴校核

　　式中:[σ bs] 为轴孔的揉捏许用应力，考虑作业受力时和销轴无相对滚动，首要用于冶金起重，取[σ bs]=σs/6=45.83 MPa。

　　2）各风险断面最大拉应力核算图3 中轴孔A-A、B-B、C-C 截面为风险截面，对风险截面的应力核算如下：A-A 截面应力为

　　式中：b 为铰孔中心至左边际间隔，b =60 mm；α 为应力会集系数，取α =2.2。验算经过。B-B 截面应力为

　　式中：h 1 为铰孔中心至上边际间隔，h 1=60 mm。验算经过。C-C 截面处为直接风险截面, 其截面应力为

　　3）均衡板最大弯矩处应力核算均衡板截面图如图4 所示，轴孔均匀揉捏应力为

　　式中：M 为跨中弯矩, M=F l/2=100 00N·m；Wx 为均衡板中心截面抗弯弯矩，验算经过。

　　2 异型滑轮的制作及设备2.1 制作工序经过对所规划的异型平衡滑轮各组件强度校核经往后，其制作工序流程如图5 所示：

　　2.2 设备工序关于现已投入运用的吊运熔融金属起重机吊钩组替换异形平衡滑轮的设备过程为：1）撤除卷筒上的钢丝绳压板，使钢丝绳和起重机别离；2）将钢丝绳从吊钩组中抽出后全体拆分原吊钩组；3）拆分吊钩组后取出中心定滑轮并设备上配套的异形滑轮；4）设备好别的的滑轮及滑轮罩等部件使吊钩组恢复；5）将原先撤除的一根钢丝绳分红两根相同长的钢丝绳；6）将两根钢丝绳别离绕过卷筒、定滑轮、和吊钩组滑轮终究固定在异形滑轮两头的钢丝绳绳头楔套组件中；7）设备结束后查看各紧固件是否紧固牢靠，异形滑轮两头是否坚持相对平衡。若两头未平衡应进行调整以保证异形滑轮受力均匀。

　　本文选取3 倍率异形滑轮吊钩组什物图为例，其终究设备替换后的吊钩组什物图如图6 所示。

　　3 运用实例3.1 实例布景某铸造厂一台在用吊运熔融金属起重机的型号为QDY50-21A7S, 设备额外起重量为50 t；跨度为21 m；起升高度9 m；起升倍率为5。其起升组织绕绳办法为平衡滑轮坐落吊钩组的中心滑轮方位，且是单吊点单根钢丝绳环绕体系，不契合参考文献[2]、[3] 中相关规矩要求，存在因为起升钢丝绳的忽然开裂，导致重物急剧下坠的安全隐患。

　　3.2 实例运用剖析依据最新起重机械定时检规要求，该起重机会到了定时查验不合格、停止运用的局势，这对企业的正常出产运转形成巨大的困难。该类起重机有必要进行相应整改，才干到达要求，如整机从头规划制作，存在周期长、投入本钱大等晦气要素。因而从吊钩组下手选用异形滑轮来替代动滑轮组中的中心滑轮其结构，如图7 所示，5倍率异型滑轮钢丝绳起升体系。整改完结的起升组织钢丝绳环绕体系，契合相关安全技能规范中提出的单吊点两根独立钢丝绳的要求，保证吊运熔融金属的起重机在作业过程中，即便一侧钢丝绳产生开裂，另一侧也能支持住吊钩下的载荷，防止事端的产生，一起也满意了不能运用平衡滑轮这一要求。顺畅经过查验组织的监督查验。在各项载荷实验时未呈现两根钢丝绳受力不均、异型滑轮受力变形等晦气现象。经过改动吊钩组平衡滑轮为异型滑轮这个整改办法大大缩短了整改时刻也下降了企业的整改费用。

　　4 定论1）本文所规划的异型滑轮与两根独立起升钢丝绳绳头的楔套联接选用插销办法，便于钢丝绳的替换，而共同的扇形结构使平衡滑轮受力更为均匀，扇形结构与吊钩滑轮轴选用的深沟球轴承联接能主动平衡两个独立钢丝绳因为犬牙交错而引起的受力不均，使两根钢丝绳受力共同。然后处理了原钢丝绳环绕体系办法由单吊点单钢丝绳向单吊点双钢丝绳体系的改变和两根钢丝绳受力动态平衡性这两大吊点整改技能难点。

　　2）异型滑轮制作设备便利、安全牢靠，只需替换原吊钩滑轮组中的平衡滑轮，不需对小车架进行额外的整改，故可便利快捷满意在用吊运融熔起重机械的整改作业，在保证契合安全技能要求的条件下，大起伏地下降了整改费用，削减了企业本钱。依据一台额外起重量为50 t 吊运熔融起重机的整改费用测算，如替换整个小车费用约为35 万，如添加钢丝绳环绕圈数（高度答应）+ 加装小车架平衡梁+ 替换吊钩滑轮组约为15 万，而加装异型滑轮设备只需2 万左右。

　　3）对部分吨位的新制作吊运熔融起重机供给了规划优化手法，如原规划为3、5 倍率的起升钢丝绳环绕办法，可不用改为4 和6 倍率，然后削减钢丝绳和卷筒的长度，有利小车架及整机的布局。