一种大倍率桥机非常规卷绕系统

石小飞，胡水根，姚俊威，赵小伟，曾 光

(华电郑州机械设计研究院有限公司，河南 郑州 450046)

1 概述

2016年6月，某水工厂向华电郑州机械设计研究院订购了一台200 t-32 m A5电动双梁桥式起重机，起升高度为18 m。起升机构设计时采用平行轴向布置，选用单层、双联螺旋绳槽卷筒，如图1所示。

设计时对比分析8倍率和10倍率滑轮组的卷绕系统方案中减速器型号、额定转矩和高速轴许用功率利用率，以及钢绳偏角、钢绳干涉等决定性因素的差别后，决定采用一种10倍率桥机非常规卷绕系统，如图2所示。

2 钢绳允许偏角

GB/T 3811—2008《起重机设计规范》规定[1]：钢绳绕进或绕出卷筒时，钢绳中心线偏离螺旋槽中心线两侧的角度不应大于3.5°。

3 常规8倍率卷绕系统分析

200 t桥式起重机广泛采用的滑轮组倍率数是8[2]。通常倍率≥6时，为不使卷筒中间的光面部分过长，卷筒上钢绳分支一般引向动滑轮组中间的两个动滑轮上，且其直径比其他滑轮稍大，使钢丝绳分支在运动过程中不会相碰。同时，为避免边部滑轮出绳偏角过大，用平衡梁或平衡滑轮组代替单平衡滑轮。起升机构大倍率常规卷绕系统如图3所示。

图2 起升机构非常规卷绕系统

图3 起升机构大倍率常规卷绕系统

由此，可得两种设计方案，如表1所示。

表1 200 t桥机常规8倍率卷绕系统分析

由表1可知：①方案1中钢绳偏角α=3.83°≥3.5°，超出规范要求，不但会加剧钢绳磨损，使得绳槽侧壁受较大横向力的作用，使槽口损坏，钢绳脱槽，甚至会造成事故，因此不推荐；②方案2中减速器型号比方案1大一个级别，转矩和功率富裕量更大，且质量和外廓均增加30%左右，由此不但会增加起升机构质量和外形尺寸，造成布置困难，更会增加成本，使得此方案不够经济合理。 由此，我们设想，在保证电动机、制动器、联轴器型号基本不变的情况下，通过倍率的增减、绕绳方式的改进，使得钢绳偏角既能满足规范要求，又能提高减速器的利用率，使得起升机构更加经济合理。

4 非常规10倍率卷绕系统分析

我们适当增加滑轮组倍率，同时采用较大的卷筒底径，并且通过增加动、静滑轮组中部滑轮直径，改变滑轮和卷筒间绕绳方式，使得上述设想得以实现，具体参数如表2所示。

表2 200 t桥机非常规10倍率卷绕系统(方案3)分析

由表2可知：改进的方案3中钢绳偏角α=3.23°<3.50°，不但满足规范要求，并且有7.6%的富裕；减速器的额定转矩富裕量更小，因此，减速器的选择更加经济合理。

由图2可知，钢绳交差点可能会出现钢绳干涉，我们通过增加动、定滑轮组中部滑轮直径，使得钢绳交叉点绳间最小间隙为36.5 mm，如图4所示。

图4 钢绳交叉平面间隙

5 实物分析

2016年10月，该机通过业主验收，并进行了相应的载荷试验，经近两年的使用，该机一直运行良好，未出现任何故障。200 t-32 mA5电动双梁桥式起重机实物如图5所示。

6 结束语

上述以200 t-32 m A5电动双梁桥机起升机构绕绳系统为例，全面、系统地给出了大倍率、单层、双联螺旋绳槽缠绕系统的设计方法。需要说明的是，本文中的缠绕方式是一种新型、非常规的缠绕方式，但该方法不失一般性地可用于任何绕绳方式的分析。

图5 200 t-32 m A5电动双梁桥式起重机