屏蔽容器吊车起升机构起吊定位精度±1mm的设计

姜静涛 刘云峰

摘 要：起重机起升机构在起升过程中，其吊钩的水平位移是随起升高度的不同相对变化的，而钢丝绳的缠绕方式是这个“变化”产生的主要因素，因此本文将重点探讨起升钢丝绳缠绕方式，使各股钢丝绳的水平力达到平衡，保证吊钩位移量尽可能控制在可控的范围内。

关键词：起升机构；钢丝绳缠绕；起升高度；水平位移

中图分类号：TH248 文献标志码：A

0 引言

我们在使用常规起重机的过程中，它们的吊钩水平位移量由于不涉及精确定位，采用手动挂钩，大、小车运行点动粗定位即可，因此使用者基本可以忽略吊钩本体随着起升高度不同产生的水平位移。但对于屏蔽容器吊车，传统的起升机构布置是一定达不到：在总起升高度5.7m时，在起升高度3m的范围内定位精度控制在±1mm的范围内。

1 屏蔽容器吊车技术参数及条件限制

（a）无大、小车运行机构，不可能通过它们来修正吊钩的水平位移。

（b）地面至房顶总高度为7m，起升高度为5.7m，因此可以排除吊钩借助如：伸缩套筒、导向架、滑板导向等刚性导向措施，因为辅助的导向设备将占去大量空间，无法满足极限起升高度要求。

（c）起重量为：10t；在高度3m处，吊取一直径?1000±0.05mm长1m的金属桶，下降至地面，放置在直径?1001±0.05mm长1m的金属孔内，起升速度0.4m/min～4m/min。

（d）为确保可靠性，必须有两股钢丝绳，当一股钢丝绳破断，另一股钢丝绳能确保一个工作循环。

2 常规起重机钢丝绳缠绕方式对吊钩水平位移的影响

以起重量20t，倍率为4，起升高度为5.7m为例。20t起升机构缠绕方式示图，如图1所示。

（a）当在起升上极限位置时，吊钩位置的确定：

卷筒出绳与吊钩动滑轮进绳的夹角；定滑轮进出绳与动滑轮进出绳夹角，这些夹角使钢丝绳产生水平力，多根钢丝绳不同大小水平力的综合作用产生平衡，确定了吊钩组在空中的位置，起升高度的变化，这些钢丝绳夹角也随之改变，相应每根钢丝绳的水平力也发生变化，吊钩组的空中位置也相应自然调整确定。

如图2所示，第①钢丝绳水平力f1有两根；第②钢丝绳水平力f2有5根；第③钢丝绳水平力f3有1根；每根钢丝绳垂直力f相等。

综合水平力可以确定为：2f1+1f3=5f2，可以通过作图的方式确定此时吊钩的位置是否达到平衡：

初步判定吊钩组滑轮的位置，如图3所示。

从上述作图可以看出，2f1+1f3-5f2=H≠0，说明水平力没有达到平衡，动滑轮组与定滑轮组的水平距离仍没有达到动平衡。

当动滑轮组与定滑轮组的水平距离为120mm，用相同的作图方式验证结果为H=0可以看出，2f1+1f3-5f2=0，说明水平力达到平衡，动滑轮组与定滑轮组的水平距离达到动平衡。

此时，当吊钩下降5.7m时，用同样的作图法，得出2f1+1f3-5f2=H1≠0，通过修正，2f1+1f3-5f2=0时，动滑轮组与定滑轮组的水平距离为90mm时，动滑轮组与定滑轮组的水平距离达到动平衡。可以得出吊钩组上下起升高度为5.7mm时，吊钩组的水平位移量为30mm，由此可见，对于一般工矿企业这点偏移完全可以满足用户的使用要求，但对屏蔽容器吊车的定位精度±1的要求，偏移量就太大了，不能满足。

3 改进方案

（a）缠绕方式的确定：为保证当以股钢丝绳断裂，吊机仍可满足一个工作循环的要求，这就需要设计为两股及两股以上钢丝绳的独立缠绕的方式。

（b）钢丝绳缠绕正面图（图4）：

合并图中，钢丝绳应是 1对应 ①；2对应 ②；3对应 ③；4对应 ④；对应的角度相等，此平面方向钢丝绳水平力相抵，吊钩在此平面方向不会产生水平位移。第一股钢丝绳缠绕用动滑轮组的内档滑轮，定滑輪用对应动滑轮组的内档滑轮间距的小直径滑轮。第二股钢丝绳缠绕用动滑轮组的外档滑轮，定滑轮用对应动滑轮组的外档滑轮间距的大直径滑轮。

钢丝绳缠绕侧视图，如图5所示。

首先初步确定动滑轮组；定滑轮组；平衡梁；卷筒组的相对位置尺寸，且根据上述的作图方法，确定吊钩组上极限位置和下极限位置时在综合水平力的作用下，其具体的相对水平位移量。

侧视图中尺寸A和B，偏移量H，再使动滑轮组下降5.7m，再次获得偏移量H的变量H1，首先调整侧视图中尺寸A，使下极限位置偏移量H1尽可能接近零，再起升3m，再获得偏移量H2，此时微调侧视图中尺寸B， 使下极限位置偏移量H2尽可能接近零，再起升3m，如此反复，最终获得侧视图中尺寸A和B的尺寸，如图6所示。

数据说明调整平衡梁后，综合水平力发生了明显的变化，因此根据以上的描述和作图对此项目设计有了初步思路：

（1）可以采用上述2股钢丝绳的缠绕方式。

（2）两个固定滑轮的直径一大一小，有利于两股钢丝绳缠绕水平力相抵，且不会相互干扰。

（3）固定滑轮位置尽量抬高，有利于吊钩上极限位置的提高。

（4）吊钩组动滑轮的位置与定滑轮直径相对应。

（5）固定滑轮与卷筒组位置必须可调。

（6）平衡梁与卷筒组水平位置必须可调。

（7）选择柔软的钢丝绳，尽量减少钢丝绳填充物及绳丝间的摩擦力。

（8）卷筒绳槽直径以及绳槽对称尺寸必须有严格的公差要求。

（9）设备安装结束后，厂内必须做调试试验，测得±1mm定位精度方可出厂。

参考文献

[1]张质文，虞和谦.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1997.