大型橋式抓斗卸船機托繩小車系統的研究

摘要：大型橋式抓斗卸船機托繩小車系統的使用，是實現抓斗起升、開閉和與小車運行的整合，以此解決小車自身的重量過大，或是鋼絲繩過多的問題，延長零件的使用壽命。由此，托繩小車系統的研究，是基于現有大型橋式抓斗機械的操作，提出的系統方案。

關鍵詞：大型橋式抓斗卸船機；托繩小車系統；鋼絲繩

大型橋式抓斗卸船機實現“三合一”的操作后，可提高機械的運行效率，實現差動補償，但其運行的核心是，用托繩小車系統。所以本文是基于托繩小車系統，闡述了該系統建設的原因，以及系統包含的特征，為進一研究提供理論支持。

1 托繩小車系統建設的原因

設計托繩小車系統，是為了解決抓斗運行過程中產生的補償，而系統控制繩索的運行是連接機器前后設置的鋼絲繩、小車、滑輪等。橋式抓斗卸船機抓斗動作時，不會被外力驅動，是用本身的動作與物料的重力完成整個動作，期間會產生自重，此時，需用系統控制小車操作，改變自重。整個系統的運行結構是，使用開閉與支持滑輪，設置主小車，安裝卷筒和鋼絲繩，具體運行時，因主小車的運行與抓斗合二為一，所以增加了零件承受的荷載，為應對這一情況，需把鋼絲繩的直徑放到最大，但這在大型橋式的機械中，也需考慮主小車運行距離的問題，如果距離過長，鋼索的向下垂直隨之增加。同時，其還需要考慮的問題是，閉合抓斗時，開閉與支持的鋼絲繩會從松弛的狀態變為緊張的狀態，期間最大的速度可以達到每分鐘180米，使鋼絲繩發出劇烈的晃動，有時甚至會出現斷絲的可能，增加了對其他零件的沖擊。最后，鋼絲繩屬于撓性構件的一種，如果它向下的垂直度過大，可能會讓位于不同位置的鋼絲繩互相干涉，或是掛在其他零件上，給機械正常工作增加了阻礙[1]。

所以，構建托繩小車系統的原理是，在整個運行軌道上，放入4組鋼絲繩，用這些鋼絲繩連接多個小車，讓其按照規律運動。

2 托繩小車系統

對該系統的分析，是根據各零件的總體布置，進行闡述。該布置中共有數個小車，每個位置分別有不同的小車數量，同時，在某些特定的位置設置了保護接頭，用鋼絲繩連接，具體鏈接方式是，在大型橋式的設備中，會在初始位置設置一個垂直輪滑，隨后連接前托與后托的小車，在小車之后方式保護接頭，接著是水平的滑輪、不同類型的鋼絲繩，最后是張緊液壓缸或重錘式張緊，由其控制整個裝置運行的穩定性[2]。

由此，總結的特點如下：

從整體受力的角度分析，在不同的位置小車和滑輪有不同的受力，所以在不同位置每個鋼絲繩的直徑有特殊要求，但每種直徑的鋼絲繩需使用對應的零件，所以為減少零件的數量，簡化對裝置的維護，保證各個位置連接的互通，選擇的直徑均是18.5mm；整個布置中共使用了四輛小車，每個小車由兩個繩子引導，引導中為讓鋼絲繩的拉力一樣，讓小車在正常的軌道上行駛，會用水平輪滑處理，用串聯的方式連接鋼絲繩，以此保證這些鋼絲繩運動時始終保持直線，讓整個結構的操作更加便捷；當機械的大梁上升，與平面呈80°時，主小車應在料斗的正上方，位于前測的兩個小車位置隨之上升，此時為保證鋼絲繩運行的穩定，防止其突然斷裂讓小車下落，引發安全事故，會在后部的位置放置保護接頭，這樣做的目的是，如果一根鋼絲繩斷裂，保護結構在很短的時間內抓住另一根完好的繩索，避免小車下墜。對此，需注意的一點是，選擇鋼絲繩直徑的同時，也要檢驗其強度，確保它的強度可支撐一輛單車，而保護接頭設置在某些位置的原因是，負責牽引的鋼絲繩運行到這個位置時，自身變化量最小，此處用保護接頭處理，不會影響其正常的工作量，減少使用繩索的長度；鋼絲繩索纏繞方式復雜，該布置按照系統設定的程序運行一段時間后，在某些位置可能會出現故障，需更換新的零件或維修，此時，需改變鋼絲繩的預張力，同時，如果機械的主梁揚起，臂架的幾何位置隨之變化，各小車之間的位置也會改變，所以為調整這一情況，會在端部放置張緊液壓缸，如此的原因是，用液壓缸完成力的控制，減少繩索的抖動，用液壓缸的補償保證繩索的長度符合使用要求；為保證小車運行的穩定，其也會用相應的方式處理：對于結構的選擇以輕便為主，而為避免因鋼絲繩振動讓小車脫離到軌道外，每個小車都會安裝一個反滾輪裝置，一旦有偏離軌道的趨勢，反滾輪會按照設定的道路移動，同時，為控制小車的前后翻滾，保持整體運行的平穩，要求牽引鋼絲繩的力大于小車的力矩，另也要以滿足行程為前提，縮短大梁的長度，減少結構的自重，讓小車在鋼絲繩的引導下，以及緩沖器的作用下，控制車與車之間的碰撞；最后，布置主要的鋼絲繩時，也要布置托錕，為避免其被外部的附加力影響，需預先調整主鋼絲繩的位置，且托錕應與支架之間設置一定的間隙，但它需小于繩索的直徑，這是為避免繩索卡入縫隙，讓小車的運行受阻。

現在，該系統已經在青島港使用，驗證后得出其具備良好的性能，幫助卸船機解決了關鍵問題。

3 結語

對大型橋式抓斗卸船機托繩小車系統的分析，是根據托繩小車系統建設的原因，即解決大型橋梁抓斗機械的補償問題，提出建設方案，在方案中闡述了具體的零件布置，以及各部分結構需注意的事項，由此，可為系統的進一步優化提供方案。

參考文獻：

[1]梁發盛，吳偉源，葉展超.大型橋式抓斗卸船機主小車行走系統故障診斷與處理[A].中國電力企業聯合會科技開發服務中心、全國發電機組技術協作會.全國火電600MW級機組能效對標及競賽第十七屆年會論文集[C].中國電力企業聯合會科技開發服務中心、全國發電機組技術協作會，2013：6.

[2]林星銘.港口散貨卸船機選型分析[D].上海交通大學，2007.

作者簡介：王建力（1984），男，河北唐山人，工程師，研究方向：機電工程。