浅析四绳抓斗的改进措施

摘 要：四绳抓斗在冶金行业运用较为广泛，一般用于抓取煤炭、矿石、水渣等散装物料，进行装车和卸货作业。因为四绳抓斗在生产现场作业时间长、使用环境差、故障率高，如果检修频繁，会严重影响生产。为了改善这个现状，笔者对四绳抓斗的结构和运行原理进行分析，找出故障发生的根源，并在现场检修时进行优化和改进，达到了提高设备完好率，促进生产的预期效果。

关键词：四绳抓斗；结构原理；故障分析；改进措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.024

0 概述

據统计，四绳抓斗在冶金企业主要用于煤炭和水渣的装卸货，连续作业时间长，设备负荷重。尤其是水渣池作业的环境比较恶劣，斗体长期在水下作业，润滑条件差，腐蚀性强，故障率较高，设备的维护及检修难度大。

出厂设计缺陷、现场使用环境、操作员熟练程度等因素，都是造成故障率居高不下的原因之一。本文讲述了为了改善和克服这些不利条件，利用检修时对四绳抓斗的不足之处进行优化和改进的一些常见方法。

1 四绳抓斗的结构及工作原理

四绳抓斗主要由头部（含上横梁及滑轮组）、下横梁（含滑轮组）、拉杆及斗部组成，与有两组起升卷筒的桥式或门式起重机配合使用，每组卷筒同时引出两根钢丝绳，其中2根一组钢丝绳与抓斗头部平衡架相连接，作为起吊支持用。另外2根一组钢丝绳穿过抓斗头部，与上横梁滑轮组和下横梁滑轮组相连接，起闭合斗部的作用。

四绳抓斗的工作过程：

（1）抓取准备。支持钢丝绳上升受力，提起抓斗头部，且带起斗部；闭合钢丝绳放松，下横梁滑轮组下行，斗部自由张开；这时，整个抓斗本体的重量全部在支持钢丝绳上，行车司机将抓斗开行至抓取物料上方。

（2）抓料过程。支持钢丝绳下行放松，整个斗部张开状态下行扣在散料上；闭合钢丝绳缓慢上升，通过滑轮组带动斗部逐渐闭合抓取物料，直至整个斗部提起。在满载抓斗离开料堆瞬间，整个抓斗斗体及物料的重量全部在闭合钢丝绳上，然后随着收紧支持钢丝绳，满载抓斗的重量由支持钢丝绳和闭合钢丝绳共同承受。

（3）放料过程。抓斗行至卸料地点上方，闭合钢丝绳缓缓下行，斗部在物料及下横梁的重力作用下慢慢打开，物料实现放料过程。这时，斗体及物料的重量实现了由闭合钢丝绳向支持钢丝绳转换，直至放料完毕后，斗体重量全部在支持钢丝绳上。

2 四绳抓斗故障发生的类别

四绳抓斗在现场的使用过程中，常见的故障类别如下：

（1）钢丝绳脱槽和断丝报废；（2）耳轴、销轴、滑轮轴等损坏；（3）轴套类磨损失效； （4）轴承损坏； （5）斗体钢结构变形及损坏；（6）斗齿磨损损坏。

3 四绳抓斗故障原因分析

四绳抓斗故障主要发生在钢丝绳系统和销轴及耳轴部位，其原因如下：

（1）支持钢丝绳和闭合钢丝绳属于两套独立的系统，运行时钢丝绳交替处于张紧和松弛的状态，钢丝绳在松弛状态时的摆动方向不固定，容易引起钢丝绳在滑轮罩及挡绳轮处脱槽；

（2）抓斗抓料的稳定状况，受操作员技术水平和熟练程度影响较大，技术水平差、操作生疏的操作，抓斗与物料碰撞多，晃动大，造成钢丝绳出槽的力量大；

（3）水渣池作业的四绳抓斗，因为在水下作业，其钢丝绳、滑轮组、耳轴及轴套等长期被水浸泡，腐蚀性较大，润滑状况较差，耳轴等机械部位容易提早损坏；

（4）料场物料堆放不规则，抓斗必然处于歪斜、倾倒状态，容易造成钢丝绳脱槽；

（5）抓斗斗体耳轴部位摩擦力大、润滑条件差，受煤炭粉尘侵蚀或水渣池水腐蚀严重，造成耳轴及轴套磨损加剧，更换频繁；

（6）斗体移动过程中经常与料堆和周围物件碰撞，产生很大的碰撞力，致使钢结构容易变形或者开裂；

（7）斗体刃口部位经常与沙石或煤块接触，造成磨损严重。

4 减少四绳抓斗故障发生的改进措施

（1）在操作上，提高操作员对设备的了解和操作的熟练程度，避免野蛮作业和歪拉斜吊；

（2）在设备维护保养上，做到勤点检、勤保养，关键部位勤加油；

（3）挡绳轮装配的改进，该装置位于抓斗头部的顶平面，起到约束闭合钢丝绳的作用。

改进前的挡绳轮装置见图1，由2个挡绳轮和绳轮架组成，钢丝绳从2个挡绳轮形成的空间内穿过，其缺点有：①、挡绳轮受力不均衡，绳槽内侧面常常承受侧向摩擦力，导致转动不灵活；②、轮槽内侧与钢丝绳摩擦力较大，使挡绳轮磨损过快；③、挡绳轮架及挡绳轮结构设计太单薄，导致容易损坏，更换频繁。

改进后的挡绳轮装置见图2，将2组挡绳轮改成上下各2对挡绳辊筒，同时对挡绳轮架增加了加强筋加固，其优点是挡绳辊筒主要辊面受力，磨损减轻，转动灵活，设计合理；

（4）与下横梁轴相连接的斗体耳板轴套改进，改进前，该轴套

采用的是铜套，其缺点是铜套与轴是滑动摩擦，润滑条件差，该部位又是抓斗主要受力部位。改进后，将原来的铜套改为带密封圈的深沟球轴承，其优点是，轴承本身已注入了润滑油，装配后，不再需要润滑维护，防尘防水效果好，且转动灵活，改善了机构性能，其改造细节图见图3；

（5）在其它销轴部位，如果润滑条件不太好时，为了避免铜套过快磨损的情况，可以考虑将铜套更换为钢套，并且将销轴和钢套的硬度通过热处理方法适当提高，以增加其耐磨性；

（6）上、下横梁处的滑轮罩与滑轮之间的间隙一般容易因为承受较大的钢丝绳拉力而变大，使钢丝绳在此处容易脱槽，因此，需要更换更粗的圆钢以加固，间隙尽可能调小，可以防止钢丝绳从这个位置挤压出槽；

（7）在斗体钢结构容易变形或焊缝开裂部位进行结构和焊缝加强，其中撑杆可以在原有的角钢上对称位置处增焊角钢，形成矩形钢以增加其刚性和强度；

（8）对斗体刃口板的耐磨性能要求较高，一般采用耐磨性能较好的合金铸钢ZGMn13或ZG50SiMn，当刃口板磨损后，采用LOD127型耐磨堆焊焊丝进行堆焊修复，能够较快较好的达到修复要求。

5 结语

为了降低四绳抓斗故障率的发生，不但要做好设备的使用与日常维护，还应当在检修时优化对钢丝绳系统的约束、改善销轴与轴套的磨损状况及增强斗体结构的刚度和强度，是对设备性能的优化和提升，实现设备完好率的一个有效途径。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册[M].5版.化学工业出版社.

[2]纪宏.起重运输机械[M].冶金工业出版社.

作者简介：王加文（1973-），男，工程师，主要从事机械制造加工、设备管理与维修技术工作。