屏蔽容器吊車起升機(jī)構(gòu)起吊定位精度±1mm的設(shè)計(jì)

姜靜濤 劉云峰

摘 要：起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)在起升過程中，其吊鉤的水平位移是隨起升高度的不同相對變化的，而鋼絲繩的纏繞方式是這個(gè)“變化”產(chǎn)生的主要因素，因此本文將重點(diǎn)探討起升鋼絲繩纏繞方式，使各股鋼絲繩的水平力達(dá)到平衡，保證吊鉤位移量盡可能控制在可控的范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：起升機(jī)構(gòu)；鋼絲繩纏繞；起升高度；水平位移

中圖分類號：TH248 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

我們在使用常規(guī)起重機(jī)的過程中，它們的吊鉤水平位移量由于不涉及精確定位，采用手動掛鉤，大、小車運(yùn)行點(diǎn)動粗定位即可，因此使用者基本可以忽略吊鉤本體隨著起升高度不同產(chǎn)生的水平位移。但對于屏蔽容器吊車，傳統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)布置是一定達(dá)不到：在總起升高度5.7m時(shí)，在起升高度3m的范圍內(nèi)定位精度控制在±1mm的范圍內(nèi)。

1 屏蔽容器吊車技術(shù)參數(shù)及條件限制

（a）無大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，不可能通過它們來修正吊鉤的水平位移。

（b）地面至房頂總高度為7m，起升高度為5.7m，因此可以排除吊鉤借助如：伸縮套筒、導(dǎo)向架、滑板導(dǎo)向等剛性導(dǎo)向措施，因?yàn)檩o助的導(dǎo)向設(shè)備將占去大量空間，無法滿足極限起升高度要求。

（c）起重量為：10t；在高度3m處，吊取一直徑?1000±0.05mm長1m的金屬桶，下降至地面，放置在直徑?1001±0.05mm長1m的金屬孔內(nèi)，起升速度0.4m/min～4m/min。

（d）為確保可靠性，必須有兩股鋼絲繩，當(dāng)一股鋼絲繩破斷，另一股鋼絲繩能確保一個(gè)工作循環(huán)。

2 常規(guī)起重機(jī)鋼絲繩纏繞方式對吊鉤水平位移的影響

以起重量20t，倍率為4，起升高度為5.7m為例。20t起升機(jī)構(gòu)纏繞方式示圖，如圖1所示。

（a）當(dāng)在起升上極限位置時(shí)，吊鉤位置的確定：

卷筒出繩與吊鉤動滑輪進(jìn)繩的夾角；定滑輪進(jìn)出繩與動滑輪進(jìn)出繩夾角，這些夾角使鋼絲繩產(chǎn)生水平力，多根鋼絲繩不同大小水平力的綜合作用產(chǎn)生平衡，確定了吊鉤組在空中的位置，起升高度的變化，這些鋼絲繩夾角也隨之改變，相應(yīng)每根鋼絲繩的水平力也發(fā)生變化，吊鉤組的空中位置也相應(yīng)自然調(diào)整確定。

如圖2所示，第①鋼絲繩水平力f1有兩根；第②鋼絲繩水平力f2有5根；第③鋼絲繩水平力f3有1根；每根鋼絲繩垂直力f相等。

綜合水平力可以確定為：2f1+1f3=5f2，可以通過作圖的方式確定此時(shí)吊鉤的位置是否達(dá)到平衡：

初步判定吊鉤組滑輪的位置，如圖3所示。

從上述作圖可以看出，2f1+1f3-5f2=H≠0，說明水平力沒有達(dá)到平衡，動滑輪組與定滑輪組的水平距離仍沒有達(dá)到動平衡。

當(dāng)動滑輪組與定滑輪組的水平距離為120mm，用相同的作圖方式驗(yàn)證結(jié)果為H=0可以看出，2f1+1f3-5f2=0，說明水平力達(dá)到平衡，動滑輪組與定滑輪組的水平距離達(dá)到動平衡。

此時(shí)，當(dāng)?shù)蹉^下降5.7m時(shí)，用同樣的作圖法，得出2f1+1f3-5f2=H1≠0，通過修正，2f1+1f3-5f2=0時(shí)，動滑輪組與定滑輪組的水平距離為90mm時(shí)，動滑輪組與定滑輪組的水平距離達(dá)到動平衡。可以得出吊鉤組上下起升高度為5.7mm時(shí)，吊鉤組的水平位移量為30mm，由此可見，對于一般工礦企業(yè)這點(diǎn)偏移完全可以滿足用戶的使用要求，但對屏蔽容器吊車的定位精度±1的要求，偏移量就太大了，不能滿足。

3 改進(jìn)方案

（a）纏繞方式的確定：為保證當(dāng)以股鋼絲繩斷裂，吊機(jī)仍可滿足一個(gè)工作循環(huán)的要求，這就需要設(shè)計(jì)為兩股及兩股以上鋼絲繩的獨(dú)立纏繞的方式。

（b）鋼絲繩纏繞正面圖（圖4）：

合并圖中，鋼絲繩應(yīng)是 1對應(yīng) ①；2對應(yīng) ②；3對應(yīng) ③；4對應(yīng) ④；對應(yīng)的角度相等，此平面方向鋼絲繩水平力相抵，吊鉤在此平面方向不會產(chǎn)生水平位移。第一股鋼絲繩纏繞用動滑輪組的內(nèi)檔滑輪，定滑輪用對應(yīng)動滑輪組的內(nèi)檔滑輪間距的小直徑滑輪。第二股鋼絲繩纏繞用動滑輪組的外檔滑輪，定滑輪用對應(yīng)動滑輪組的外檔滑輪間距的大直徑滑輪。

鋼絲繩纏繞側(cè)視圖，如圖5所示。

首先初步確定動滑輪組；定滑輪組；平衡梁；卷筒組的相對位置尺寸，且根據(jù)上述的作圖方法，確定吊鉤組上極限位置和下極限位置時(shí)在綜合水平力的作用下，其具體的相對水平位移量。

側(cè)視圖中尺寸A和B，偏移量H，再使動滑輪組下降5.7m，再次獲得偏移量H的變量H1，首先調(diào)整側(cè)視圖中尺寸A，使下極限位置偏移量H1盡可能接近零，再起升3m，再獲得偏移量H2，此時(shí)微調(diào)側(cè)視圖中尺寸B， 使下極限位置偏移量H2盡可能接近零，再起升3m，如此反復(fù)，最終獲得側(cè)視圖中尺寸A和B的尺寸，如圖6所示。

數(shù)據(jù)說明調(diào)整平衡梁后，綜合水平力發(fā)生了明顯的變化，因此根據(jù)以上的描述和作圖對此項(xiàng)目設(shè)計(jì)有了初步思路：

（1）可以采用上述2股鋼絲繩的纏繞方式。

（2）兩個(gè)固定滑輪的直徑一大一小，有利于兩股鋼絲繩纏繞水平力相抵，且不會相互干擾。

（3）固定滑輪位置盡量抬高，有利于吊鉤上極限位置的提高。

（4）吊鉤組動滑輪的位置與定滑輪直徑相對應(yīng)。

（5）固定滑輪與卷筒組位置必須可調(diào)。

（6）平衡梁與卷筒組水平位置必須可調(diào)。

（7）選擇柔軟的鋼絲繩，盡量減少鋼絲繩填充物及繩絲間的摩擦力。

（8）卷筒繩槽直徑以及繩槽對稱尺寸必須有嚴(yán)格的公差要求。

（9）設(shè)備安裝結(jié)束后，廠內(nèi)必須做調(diào)試試驗(yàn)，測得±1mm定位精度方可出廠。

參考文獻(xiàn)

[1]張質(zhì)文，虞和謙.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1997.