屏蔽容器吊車起升機構起吊定位精度±1mm的設計

姜靜濤 劉云峰

摘 要：起重機起升機構在起升過程中，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“變化”產生的主要因素，因此本文將重點探討起升鋼絲繩纏繞方式，使各股鋼絲繩的水平力達到平衡，保證吊鉤位移量盡可能控制在可控的范圍內。

關鍵詞：起升機構；鋼絲繩纏繞；起升高度；水平位移

中圖分類號：TH248 文獻標志碼：A

0 引言

我們在使用常規起重機的過程中，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、小車運行點動粗定位即可，因此使用者基本可以忽略吊鉤本體隨著起升高度不同產生的水平位移。但對于屏蔽容器吊車，傳統的起升機構布置是一定達不到：在總起升高度5.7m時，在起升高度3m的范圍內定位精度控制在±1mm的范圍內。

1 屏蔽容器吊車技術參數及條件限制

（a）無大、小車運行機構，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、導向架、滑板導向等剛性導向措施，因為輔助的導向設備將占去大量空間，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，起升速度0.4m/min～4m/min。

（d）為確?？煽啃?，必須有兩股鋼絲繩，當一股鋼絲繩破斷，另一股鋼絲繩能確保一個工作循環。

2 常規起重機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起升機構纏繞方式示圖，如圖1所示。

（a）當在起升上極限位置時，吊鉤位置的確定：

卷筒出繩與吊鉤動滑輪進繩的夾角；定滑輪進出繩與動滑輪進出繩夾角，這些夾角使鋼絲繩產生水平力，多根鋼絲繩不同大小水平力的綜合作用產生平衡，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，相應每根鋼絲繩的水平力也發生變化，吊鉤組的空中位置也相應自然調整確定。

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吊鉤的位置是否達到平衡：

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，說明水平力沒有達到平衡，動滑輪組與定滑輪組的水平距離仍沒有達到動平衡。

當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證結果為H=0可以看出，2f1+1f3-5f2=0，說明水平力達到平衡，動滑輪組與定滑輪組的水平距離達到動平衡。

此時，當吊鉤下降5.7m時，用同樣的作圖法，得出2f1+1f3-5f2=H1≠0，通過修正，2f1+1f3-5f2=0時，動滑輪組與定滑輪組的水平距離為90mm時，動滑輪組與定滑輪組的水平距離達到動平衡?？梢缘贸龅蹉^組上下起升高度為5.7mm時，吊鉤組的水平位移量為30mm，由此可見，對于一般工礦企業這點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 改進方案

（a）纏繞方式的確定：為保證當以股鋼絲繩斷裂，吊機仍可滿足一個工作循環的要求，這就需要設計為兩股及兩股以上鋼絲繩的獨立纏繞的方式。

（b）鋼絲繩纏繞正面圖（圖4）：

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

鋼絲繩纏繞側視圖，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，且根據上述的作圖方法，確定吊鉤組上極限位置和下極限位置時在綜合水平力的作用下，其具體的相對水平位移量。

側視圖中尺寸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，首先調整側視圖中尺寸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，此時微調側視圖中尺寸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，最終獲得側視圖中尺寸A和B的尺寸，如圖6所示。

數據說明調整平衡梁后，綜合水平力發生了明顯的變化，因此根據以上的描述和作圖對此項目設計有了初步思路：

（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。

（5）固定滑輪與卷筒組位置必須可調。

（6）平衡梁與卷筒組水平位置必須可調。

（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格的公差要求。

（9）設備安裝結束后，廠內必須做調試試驗，測得±1mm定位精度方可出廠。

參考文獻

[1]張質文，虞和謙.起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1997.