鑄造起重機主起升機構機型演變及發展創新

李銳鵬 謝曉暉 高宏波 李會勤

大連華銳重工集團有限公司 大連 116052

1 機型演變

20世紀80年代以前，中國主要以平爐煉鋼為主，鋼廠鑄造起重機主要采用前蘇聯技術，其主起升機構主要采用雙減速器加一級開式齒輪傳動機型（見圖1）。1972年～1982年期間，TZ機器廠引進奧地利技術設計制造了多臺行星減速器機型鑄造起重機（見圖2），DQ機器廠引進德國技術設計制造了多臺大行星減速器機型鑄造起重機（見圖3）。由于當時行星減速器質量不過關，卷筒端沒有加裝緊急制動器，出現過多起惡性事故，冶金部1982年262號文要求，全面停止生產行星減速器機型鑄造起重機，現有產品一律改造，大部分改造為雙減速器加一級開式齒輪傳動機型（見圖1）。

圖1 雙減速器加一級開式齒輪傳動鑄造起重機

圖2 TZ行星減速器機型鑄造起重機

圖3 DQ大行星減速器機型鑄造起重機

由于平爐煉鋼廠起重機作業率較低，盡管環境較為惡劣，開式齒輪壽命較低，但還可以滿足使用要求。80年代以后，平爐煉鋼改為轉爐煉鋼技術，起重機作業率大大提高，當時環保意識還不強，廠房內金屬粉塵較大，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機器廠設計制造了國內首臺75 t雙減速器主起升機構鑄造起重機（見圖4），其安全可靠性較高，減速器壽命長，易維護性好，使得鑄造起重機性能得到了極大改善，該機型成為中小噸位（75 ～180 t）鑄造起重機的主力機型，以后演變為圖5形式，一直沿用至今。

圖4 雙減速器主起升機構鑄造起重機

圖5 雙減速器主起升機構鑄造起重機演變形式

80年代初寶鋼成套引進了日本某大型轉爐煉鋼技術及設備，鑄造起重機也朝著高速度、大起重量方向發展，其440 t鑄造起重機引進了日本的設備及技術，主起升機構采用了整體大減速器機型（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，承受起升機構的大部分載荷，由于減速器箱體作為小車架的一部分，對其強度、剛度、密封性、加工精度、制造工藝要求較高。

圖6 整體大減速器機型鑄造起重機

80年代末大型轉爐煉鋼技術在國內開始應用，90年代開始在國內普遍推廣，圖4、圖5所示的雙減速器主起升機構已滿足不了大型鑄造起重機的要求，1988年DQ機器廠引進日本技術開發了國內首臺280 t整體大減速器機型鑄造起重機（見圖7）。該機型適用于大型鑄造起重機，安全可靠性較高，一直沿用至今，是大型鑄造起重機的主力機型。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，使用維護性能較差。1995年寶鋼150電爐工程引進了芬蘭某公司260 t大型鑄造起重機技術，與DQ機器廠聯合設計制造，其主起升機構采用了輸入軸為圓錐齒輪傳動的行星三減速器機型（見圖8），該機型于1997年首次實現國產化。

圖7 整體大減速器機型鑄造起重機

圖8 圓錐齒輪傳動的行星三減速器機型鑄造起重機

1996年寶鋼三期工程引進了德國某公司450 t特大型鑄造起重機技術，和TZ聯合設計制造。該鑄造起重機主起升機構采用了輸入軸為圓柱齒輪傳動的行星三減速器，機型（見圖9）。輸入軸為圓柱齒輪傳動的行星減速器，性能和可靠性高于輸入軸為圓錐齒輪傳動的行星減速器。2000年DQ設計開發了輸入軸為圓柱齒輪傳動的240 t行星三減速器機型鑄造起重機，2002年首次形成國產化（見圖10）。行星三減速器機型克服了整體大減速器機型減速器可更換性差的缺點，并具有單電機可長期半速運行的特點。1997年以后開始在國內與整體大減速器機型并行抗衡，市場擁有量一度超過整體大減速器機型。該機型雖然解決了主起升減速器可更換性差的問題，但其傳動環節多、外形尺寸大、維護量大、維護空間小、行星減速器油溫高，由于2套機構屬于高速級相連，根據國家標準應在卷筒上加緊急制動器，控制系統復雜，安全可靠性較差，故障率較高。2006年以后新上項目很少采用這種機型。

圖9 圓柱齒輪傳動的行星三減速器機型鑄造起重機

圖10 圓柱齒輪傳動的行星三減速器機型鑄造起重機

2003年DQ引進了日本分體大減速器機型鑄造起重機技術（見圖11），2005年首次開發出該機型，應用于某鋼廠180 t鑄造起重機改造項目。該機型減速器獨立安裝于小型車架上，減速器可以整體更換，但該機型2套機構仍屬于高速級相連，根據國家標準在卷筒上需要加緊急制動器，安全可靠性較低，控制較為復雜，且減速器中心高較高，起重機高度較大，市場擁有量很少。

圖11 分體大減速器機型鑄造起重機

2006年DQ開發出行星大減速器機型鑄造起重機（見圖12），將行星三減速器機型的3個減速器合并成1個行星大減速器，解決了行星三減速器機型傳動環節多、外形尺寸大、維護量大、維護空間小、減速器油溫高的缺點，但該機型2套機構仍屬于高速級相連，根據國家標準在卷筒上需加緊急制動器，安全可靠性較低，控制較為復雜，且減速器中心高較高，起重機高度較大。DQ 2007年為印度設計制造了5臺250 t該機型鑄造起重機，目前國內還沒有應用。2006年之后大型及特大型鑄造起重機主起升機構絕大部分采用整體大減速器機型，成了客戶不得已選用的機型。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構鑄造起重機解決了以上機型的缺點，滿足了安全、可靠、易維護三性的要求。

圖12 行星大減速器機型鑄造起重機

2 平行軸式雙減速器主起升機構鑄造起重機

該機型（見圖13）主起升機構由2臺電機、4個制動器、2組卷筒、2臺減速器、2組定滑輪組及4根鋼絲繩等組成。由2組獨立起升機構通過2個卷筒上的齒輪相連達到同步及單機工作的要求。2套機構的卷筒通過齒輪相連安全可靠性高，2臺減速器獨立安裝于小車架上，解決了整體大減速器機型減速器不能獨立更換的缺點。小車架構造簡單、受力明確、制造工藝性好。雖然這種機型與圖1雙減速器加一級開式齒輪傳動機型都是低速級由2個卷筒上的齒輪相連達到同步及單機工作的要求，但工作性質截然不同。圖1開式齒輪傳動機型減速器末級齒輪與卷筒上的齒輪屬于一級減速，減速器輸出開式齒輪轉速較高，承載力較大，且為工作載荷，而圖13新機型卷筒齒輪只起同步作用，承載力較小，只有在單機工作時短時承受較大載荷，且卷筒上的齒輪較大，壽命較長，加上鋼廠環境的改善，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。龍門鉤吊點距小、長度短、自重輕，是鑄造起重機的理想機型，但由于吊點距小，副小車軌距減小，副小車與常規設計有所不同，起重機高度也略有增大。由于該機型具有安全可靠性高、易維護性能強等特點，是大型鑄造起重機的理想機型，其龍門鉤長度較小的特點更適應于鋼廠有地坑、脫硫等特殊要求的工況。

圖13 平行軸式雙減速器主起升機構鑄造起重機

3 結語

改革開放以來，中國的鑄造起重機通過產品進口、技術引進、聯合設計制造等多種方式，使得鑄造起重機技術水平得到了長足發展，不僅取代了進口還遠銷歐洲、美洲、亞洲、非洲等，遍布全世界，鑄造起重機技術標準領先，機型最全，得到了國際同仁的認可。