40 t-43 m門座式起重機導纜架優化設計

張 輝

（滄州黃驊港礦石港務有限公司，河北滄州 061113）

0 引言

長期以來，40 t-43 m門座式起重機導纜架受外界條件、自身設計缺陷和天氣等外部條件的影響，導致張緊桿、導向桿和電纜均有不同程度的銹蝕、變形與磨損，在平常生產、維修、保養中有不小的困難。張緊限位器尺寸長、強度不足的設計缺陷，還造成過大風中接貨網片將張緊限位器拉彎變形而卡壞電纜導致放炮的故障。為了解決維修困難，減少故障隱患和節約維修成本，設計了一套內藏式行走導纜裝置。

1 故障原因分析

港務公司40 t-43 m門座式起重機所使用的電纜為UGFP 10 kV 3×35+1×16 乙丙絕緣盾構機用電纜，由于之前導纜架托輥排布是簡單的曲線排布，且電纜工作環境差，在導纜過程中會引起電纜局部彎折度大和電纜架空，若在行走過程中導纜架故障或損壞，走車和導纜的過程中會出現卡纜與磨纜，使電纜出現外皮破損級磨損，嚴重時會發生電纜折斷或漏芯，引發事故。

門機行走時電纜會隨車收放，當電纜在走車過程中過緊，則張緊桿抬起觸碰行程開關，電纜放纜；電纜松纜后，通過自重與拉簧拉力才可回位。張緊桿位于卷纜架外側，由于外延過長、體積過大，極易承受外力導致變形。恢復時若拉簧斷裂、張緊桿變形卡死、機械限位進水或損壞導致持續掉纜，會對電纜造成損傷。

導向桿在長時間停放在同一位置時，鉸點處螺栓會生銹卡死，導致導向桿不能靈活轉動，且存在維修潤滑時拆裝困難、鉸點螺栓折斷后不易更換等問題。在走車時撥動限位靠的是導向桿上方的限位撥桿，由于導向桿過長、體積較大，導致導向桿下方托輥行程較大，且上方限位撥桿行程相對較大。若限位桿變形或者折斷，會引起限位的誤碰或需手動撥動限位，對門座式起重機走車造成困難。

2 機械結構設計

導纜架主要由導纜架主體、托輥、張緊器、導向桿、限位裝置、接線盒等組成（圖1）。港務公司40 t-43 m門座式起重機所使用的電纜為UGFP 10 kV 3×35+1×16 乙丙絕緣盾構機用電纜，這種導纜具有優良的彎曲移動性能和參數特性，通過參考技術參數及GB 50168—2016《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范》可知UGFP 10 kV 3×35+1×16 電纜彎曲半徑為10D，即R=10×60=600 mm，當彎曲度超過其彎曲半徑時電纜可能損壞。

圖1 導纜架

2.1 托輥排布

參照電纜的彎曲半徑對卷纜架的托輥重新排布（圖2）。已知在最大彎曲半徑R=600 mm的條件下，通過現場試驗得出R=2×10D 時電纜在托輥上的架空系數最小，且受到的彎曲變形損害最小，由此將原排布改為R=1200 mm的圓弧分布。此改造方案極大改善了導纜過程中，托輥對電纜由于分布不均造成的局部折彎、卡纜和磨纜的現象，對電纜的防護起到了顯著效果。

圖2 托輥排布

2.2 內藏式張緊桿與限位

由托輥的排布與電纜的彎曲半徑，得到電纜在行走過程中的兩個極限位置（圖3）。在此基礎上縮小了張緊桿的長度和體積，將原長度縮短為220 mm；為了保證在使用過程中不受外力發生變形，將原導向桿厚度由5 mm 增加為7 mm，適當加厚了張緊桿的厚度；且由原外露結構改為內藏式張緊桿。

圖3 內藏式張緊桿

為了避免張緊桿未恢復導致掉纜，把拉簧結構改為一體式機械裝置張緊器。選擇ROSTA 公司的彈性張緊裝置SE 15，其特點為：①免維護的設計；②自動張緊；③實現扭矩穩定傳遞；④使用Rubmix 10 橡膠，由于橡膠良好的彈性性能，其壽命較彈簧長。通過已知張緊桿的兩極限位置可知，從過緊到放纜行程為45 mm，角度28°；而ROSTA 彈性張緊裝置SE 15的張緊力可連續調整，并且它的預張緊角度是0°～30°，行程為50 mm，維修時拆裝方便且價格適中，符合方案使用條件。

由于光電限位設備具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應速度快、檢測距離遠以及抗光、電、磁干擾能力強等優點，把機械限位改為光電限位。通過外裝式限位架將光電限位設備固定于張緊器主體上（圖4），在張緊桿上外加光電限位遮光板，將張緊桿裝在張緊器活動桿上，正常松纜情況下遮光板與限位在同一位置，當導纜過緊時張緊器活動桿受電纜張緊力抬起，張緊桿動作，光電限位做出反應，導纜架開始松纜。

圖4 外裝式限位架

2.3 導向桿與限位

通過對原導向桿結構分析，將導向桿鉸點軸改為螺栓軸，可以避免由長時間停車導致的鉸點螺栓折斷后不易更換的問題。為避免連接處生銹卡死，在導向桿軸孔處裝一ZQSn5-5-5 滑動軸承。結合門座式起重機的走車條件對比，將原導向桿長度縮短為300 mm，導向桿材料也由原來的空心方管改為厚度為10 mm的Q235A 鋼件，原常閉式導向限位改為常閉式光電限位。通過對導向桿限位與功能的實際研究與確定，將導向桿改為限位槽，避免了設備行走卷纜過地坑時的瞬時誤差，也保證了導向桿垂直條件下的電氣方面的保護功能（圖5）。縮短導向桿長度，即縮短了導向桿下部托輥擺動行程，減少了導向桿體積和限位進水導致的失效，又避免了限位桿變形引起的限位誤碰。

圖5 導向桿

3 結語

優化后的40 t-43 m門座式起重機導纜架，已應用于滄州黃驊港礦石港務有限公司，導纜架故障率減少了95%，解決了帶病作業對維修和生產造成的影響，減少了維修和生產上的直接和間接經濟損失。