隨著國民經(jīng)濟發(fā)展，裝備制造能力的提升，在造船業(yè)、重型裝備制造等行業(yè)中，對大噸位起重機的需求越來越大。

杭州起重機供應(yīng)商指出對于起重量大于300t的大噸位起重機的起升機構(gòu)，為減小鋼絲繩拉力，減小鋼絲繩直徑，從而減小滑輪及卷筒直徑，同時為了獲得低的起升速度，提高工作的平穩(wěn)性、安全性，在設(shè)計過程中，通常都采用了10或者10以上的滑輪組倍率。為了縮短卷筒長度，均衡鋼絲繩拉力，定滑輪采用了加裝平衡臂的結(jié)構(gòu)形式。鋼絲繩纏繞方式見下圖。采用上述結(jié)構(gòu)形式，對于大噸位的起升機構(gòu)是必要的，也是必需的。但是，由此帶來的問題是鋼絲繩繞進(jìn)卷筒的偏角不易控制。如鋼絲繩偏角過大，當(dāng)?shù)蹉^處于下極限，卷筒上開始纏繞頭幾圈鋼絲繩時，就可能出現(xiàn)繩排列不整齊甚至跳槽現(xiàn)象。

案例分析

某裝配廠房用1臺起重量300t工作級別A5橋式起重機，起升高度12m,滑輪組倍率10，卷筒直徑為￠1150，鋼絲繩直徑為￠40。據(jù)用戶反饋，當(dāng)剛開始起升，吊鉤處于下極限時，鋼絲繩有排繩不整齊現(xiàn)象。對吊鉤處于下極限時的鋼絲繩與卷筒螺旋槽之間的偏角進(jìn)行驗算。

鋼絲繩纏繞圖如下所示：

計算吊鉤下極限位置時鋼絲繩中心線與卷筒軸垂直平面間的夾角￠，單位（°）,按下式計算：

式中：l—卷筒繩槽與滑輪繩槽偏距，值為1428，單位（mm）；

H—卷筒中心線與滑輪中心線之間的高度距離，值為1428，單位（mm）。

計算卷筒的螺旋升角ε，單位（°）,按下式計算：

式中：d—鋼絲繩直徑，值為40，單位（mm）；

Dt—卷筒直徑，值為1150，單位（mm）；

t—卷繞節(jié)距，值為44，單位（mm）。

計算吊鉤下極限位置時鋼絲繩中心線與卷筒繩槽中心線間的夾角β，單位（°）,按下式計算：

式中：￠—鋼絲繩中心線與卷筒軸垂直平面間的夾角，值為5.25，單位（°）；

ε—卷筒的螺旋升角，值為0.67，單位（°）。

由于卷筒直徑與鋼絲繩直徑比值較大，需計算其許用偏角。

依據(jù)GB/T3811-2008《起重機機設(shè)計規(guī)范》中6.3.3.3.2條，鋼絲繩繞進(jìn)或繞出卷筒時，鋼絲繩中心線偏離螺旋槽中心線兩側(cè)的角度不應(yīng)大于3.5°?？梢?，鋼絲繩偏角已超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍。

許用偏角計算

由于卷筒直徑與鋼絲繩直徑比值較大，需計算其許用偏角。經(jīng)計算，許用角約為3°，鋼絲繩偏角已超出許用值。

減小此偏角的幾種方案

(1) 增大卷筒直徑

在不改變鋼絲繩纏繞方式的情況下，增加卷筒直徑可減小此偏角。通過計算，要將此鋼絲繩偏角控制在3.5°以內(nèi)，則卷筒直徑需加大至1450mm。可見，增大卷筒直徑對減小鋼絲繩偏角作用速度太慢。如果起升高度更高的話，則卷筒直徑會進(jìn)一步增加。增大卷筒直徑，減速機型號則相應(yīng)加大，成本增加很多。

(2) 增大大滑輪間距

由鋼絲繩纏繞圖看出，將吊鉤滑輪組中間兩個大滑輪之間距離加大可減小鋼絲繩偏角。經(jīng)計算，此方法對減小鋼絲繩偏角作用速度較慢。同時需計算校核此滑輪軸直徑。在偏角超出不多的情況下可以采用此方法。

(3) 使用排繩器

此方法是在不改變偏角的情況下，用排繩器來克服鋼絲繩偏角引起的水平分力，使鋼絲繩排列整齊。

(4) 使用高強度鋼絲繩

以此案例為例，根據(jù)計算可選擇直徑為30mm,公稱抗拉強度為1960N/mm2的進(jìn)口鋼絲繩，其最小破斷拉力為900.7kN。卷筒槽距為34mm。計算后發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩偏角為3.48°。

(5) 使用雙起升機構(gòu)抬吊

將起重量分配到兩個起升機構(gòu)，則每個機構(gòu)只承受大約一半的起重量，相應(yīng)的鋼絲繩直徑減小，鋼絲繩偏角可得到有效控制。結(jié)構(gòu)形式見下圖：

結(jié)束語