鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)機(jī)型演變及發(fā)展創(chuàng)新

李銳鵬 謝曉暉 高宏波 李會(huì)勤

大連華銳重工集團(tuán)有限公司 大連 116052

1 機(jī)型演變

20世紀(jì)80年代以前，中國主要以平爐煉鋼為主，鋼廠鑄造起重機(jī)主要采用前蘇聯(lián)技術(shù)，其主起升機(jī)構(gòu)主要采用雙減速器加一級(jí)開式齒輪傳動(dòng)機(jī)型（見圖1）。1972年～1982年期間，TZ機(jī)器廠引進(jìn)奧地利技術(shù)設(shè)計(jì)制造了多臺(tái)行星減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)（見圖2），DQ機(jī)器廠引進(jìn)德國技術(shù)設(shè)計(jì)制造了多臺(tái)大行星減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)（見圖3）。由于當(dāng)時(shí)行星減速器質(zhì)量不過關(guān)，卷筒端沒有加裝緊急制動(dòng)器，出現(xiàn)過多起惡性事故，冶金部1982年262號(hào)文要求，全面停止生產(chǎn)行星減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)，現(xiàn)有產(chǎn)品一律改造，大部分改造為雙減速器加一級(jí)開式齒輪傳動(dòng)機(jī)型（見圖1）。

圖1 雙減速器加一級(jí)開式齒輪傳動(dòng)鑄造起重機(jī)

圖2 TZ行星減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)

圖3 DQ大行星減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)

由于平爐煉鋼廠起重機(jī)作業(yè)率較低，盡管環(huán)境較為惡劣，開式齒輪壽命較低，但還可以滿足使用要求。80年代以后，平爐煉鋼改為轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)，起重機(jī)作業(yè)率大大提高，當(dāng)時(shí)環(huán)保意識(shí)還不強(qiáng)，廠房內(nèi)金屬粉塵較大，開式齒輪壽命很低（每年要更換4次以上），安全性較差，不能滿足要求。1984年由DQ機(jī)器廠設(shè)計(jì)制造了國內(nèi)首臺(tái)75 t雙減速器主起升機(jī)構(gòu)鑄造起重機(jī)（見圖4），其安全可靠性較高，減速器壽命長，易維護(hù)性好，使得鑄造起重機(jī)性能得到了極大改善，該機(jī)型成為中小噸位（75 ～180 t）鑄造起重機(jī)的主力機(jī)型，以后演變?yōu)閳D5形式，一直沿用至今。

圖4 雙減速器主起升機(jī)構(gòu)鑄造起重機(jī)

圖5 雙減速器主起升機(jī)構(gòu)鑄造起重機(jī)演變形式

80年代初寶鋼成套引進(jìn)了日本某大型轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)及設(shè)備，鑄造起重機(jī)也朝著高速度、大起重量方向發(fā)展，其440 t鑄造起重機(jī)引進(jìn)了日本的設(shè)備及技術(shù)，主起升機(jī)構(gòu)采用了整體大減速器機(jī)型（見圖6），其主起升減速器箱體與小車架為一體，減速器箱體作為小車架的一部分，承受起升機(jī)構(gòu)的大部分載荷，由于減速器箱體作為小車架的一部分，對(duì)其強(qiáng)度、剛度、密封性、加工精度、制造工藝要求較高。

圖6 整體大減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)

80年代末大型轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)在國內(nèi)開始應(yīng)用，90年代開始在國內(nèi)普遍推廣，圖4、圖5所示的雙減速器主起升機(jī)構(gòu)已滿足不了大型鑄造起重機(jī)的要求，1988年DQ機(jī)器廠引進(jìn)日本技術(shù)開發(fā)了國內(nèi)首臺(tái)280 t整體大減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)（見圖7）。該機(jī)型適用于大型鑄造起重機(jī)，安全可靠性較高，一直沿用至今，是大型鑄造起重機(jī)的主力機(jī)型。由于減速器箱體為小車架的一部分，大減速器不能整體更換，使用維護(hù)性能較差。1995年寶鋼150電爐工程引進(jìn)了芬蘭某公司260 t大型鑄造起重機(jī)技術(shù)，與DQ機(jī)器廠聯(lián)合設(shè)計(jì)制造，其主起升機(jī)構(gòu)采用了輸入軸為圓錐齒輪傳動(dòng)的行星三減速器機(jī)型（見圖8），該機(jī)型于1997年首次實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

圖7 整體大減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)

圖8 圓錐齒輪傳動(dòng)的行星三減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)

1996年寶鋼三期工程引進(jìn)了德國某公司450 t特大型鑄造起重機(jī)技術(shù)，和TZ聯(lián)合設(shè)計(jì)制造。該鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)采用了輸入軸為圓柱齒輪傳動(dòng)的行星三減速器，機(jī)型（見圖9）。輸入軸為圓柱齒輪傳動(dòng)的行星減速器，性能和可靠性高于輸入軸為圓錐齒輪傳動(dòng)的行星減速器。2000年DQ設(shè)計(jì)開發(fā)了輸入軸為圓柱齒輪傳動(dòng)的240 t行星三減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)，2002年首次形成國產(chǎn)化（見圖10）。行星三減速器機(jī)型克服了整體大減速器機(jī)型減速器可更換性差的缺點(diǎn)，并具有單電機(jī)可長期半速運(yùn)行的特點(diǎn)。1997年以后開始在國內(nèi)與整體大減速器機(jī)型并行抗衡，市場擁有量一度超過整體大減速器機(jī)型。該機(jī)型雖然解決了主起升減速器可更換性差的問題，但其傳動(dòng)環(huán)節(jié)多、外形尺寸大、維護(hù)量大、維護(hù)空間小、行星減速器油溫高，由于2套機(jī)構(gòu)屬于高速級(jí)相連，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在卷筒上加緊急制動(dòng)器，控制系統(tǒng)復(fù)雜，安全可靠性較差，故障率較高。2006年以后新上項(xiàng)目很少采用這種機(jī)型。

圖9 圓柱齒輪傳動(dòng)的行星三減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)

圖10 圓柱齒輪傳動(dòng)的行星三減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)

2003年DQ引進(jìn)了日本分體大減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)技術(shù)（見圖11），2005年首次開發(fā)出該機(jī)型，應(yīng)用于某鋼廠180 t鑄造起重機(jī)改造項(xiàng)目。該機(jī)型減速器獨(dú)立安裝于小型車架上，減速器可以整體更換，但該機(jī)型2套機(jī)構(gòu)仍屬于高速級(jí)相連，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)在卷筒上需要加緊急制動(dòng)器，安全可靠性較低，控制較為復(fù)雜，且減速器中心高較高，起重機(jī)高度較大，市場擁有量很少。

圖11 分體大減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)

2006年DQ開發(fā)出行星大減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)（見圖12），將行星三減速器機(jī)型的3個(gè)減速器合并成1個(gè)行星大減速器，解決了行星三減速器機(jī)型傳動(dòng)環(huán)節(jié)多、外形尺寸大、維護(hù)量大、維護(hù)空間小、減速器油溫高的缺點(diǎn)，但該機(jī)型2套機(jī)構(gòu)仍屬于高速級(jí)相連，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)在卷筒上需加緊急制動(dòng)器，安全可靠性較低，控制較為復(fù)雜，且減速器中心高較高，起重機(jī)高度較大。DQ 2007年為印度設(shè)計(jì)制造了5臺(tái)250 t該機(jī)型鑄造起重機(jī)，目前國內(nèi)還沒有應(yīng)用。2006年之后大型及特大型鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)絕大部分采用整體大減速器機(jī)型，成了客戶不得已選用的機(jī)型。主起升減速器可更換性差的問題始終得不到解決，本文描述的平行軸式雙減速器主起升機(jī)構(gòu)鑄造起重機(jī)解決了以上機(jī)型的缺點(diǎn)，滿足了安全、可靠、易維護(hù)三性的要求。

圖12 行星大減速器機(jī)型鑄造起重機(jī)

2 平行軸式雙減速器主起升機(jī)構(gòu)鑄造起重機(jī)

該機(jī)型（見圖13）主起升機(jī)構(gòu)由2臺(tái)電機(jī)、4個(gè)制動(dòng)器、2組卷筒、2臺(tái)減速器、2組定滑輪組及4根鋼絲繩等組成。由2組獨(dú)立起升機(jī)構(gòu)通過2個(gè)卷筒上的齒輪相連達(dá)到同步及單機(jī)工作的要求。2套機(jī)構(gòu)的卷筒通過齒輪相連安全可靠性高，2臺(tái)減速器獨(dú)立安裝于小車架上，解決了整體大減速器機(jī)型減速器不能獨(dú)立更換的缺點(diǎn)。小車架構(gòu)造簡單、受力明確、制造工藝性好。雖然這種機(jī)型與圖1雙減速器加一級(jí)開式齒輪傳動(dòng)機(jī)型都是低速級(jí)由2個(gè)卷筒上的齒輪相連達(dá)到同步及單機(jī)工作的要求，但工作性質(zhì)截然不同。圖1開式齒輪傳動(dòng)機(jī)型減速器末級(jí)齒輪與卷筒上的齒輪屬于一級(jí)減速，減速器輸出開式齒輪轉(zhuǎn)速較高，承載力較大，且為工作載荷，而圖13新機(jī)型卷筒齒輪只起同步作用，承載力較小，只有在單機(jī)工作時(shí)短時(shí)承受較大載荷，且卷筒上的齒輪較大，壽命較長，加上鋼廠環(huán)境的改善，在齒輪上加裝防塵罩，齒輪可與卷筒等壽命。兩卷筒中心線距離小，主小車外形尺寸小。龍門鉤吊點(diǎn)距小、長度短、自重輕，是鑄造起重機(jī)的理想機(jī)型，但由于吊點(diǎn)距小，副小車軌距減小，副小車與常規(guī)設(shè)計(jì)有所不同，起重機(jī)高度也略有增大。由于該機(jī)型具有安全可靠性高、易維護(hù)性能強(qiáng)等特點(diǎn)，是大型鑄造起重機(jī)的理想機(jī)型，其龍門鉤長度較小的特點(diǎn)更適應(yīng)于鋼廠有地坑、脫硫等特殊要求的工況。

圖13 平行軸式雙減速器主起升機(jī)構(gòu)鑄造起重機(jī)

3 結(jié)語

改革開放以來，中國的鑄造起重機(jī)通過產(chǎn)品進(jìn)口、技術(shù)引進(jìn)、聯(lián)合設(shè)計(jì)制造等多種方式，使得鑄造起重機(jī)技術(shù)水平得到了長足發(fā)展，不僅取代了進(jìn)口還遠(yuǎn)銷歐洲、美洲、亞洲、非洲等，遍布全世界，鑄造起重機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)先，機(jī)型最全，得到了國際同仁的認(rèn)可。