欧式卷扬起重机杠杆式防跳槽装置的研发与应用

徐佳斌 邝湘宁 徐元斌

摘  要：针对公司50吨以下轻型欧式双梁卷扬式起重机起升机构钢丝绳容易发生跳槽的问题，研发制造了一种杠杆式防跳槽装置。装置能够辅助卷筒绳槽控制钢丝绳有顺序的排列缠绕在绳槽上避免跳槽，同时也使起重机具有了钢丝绳跳槽检测功能，避免因钢丝绳跳槽而发生事故，给生产带来安全隐患。

关键词：杠杆式;防跳槽;钢丝绳;检测;安全防护

中图分类号：TH2     文献标识码：A       文章编号：2096-6903（2021）03-0000-00

0前言

欧式双梁卷扬式起重机采用独特的设计理念，具有尺寸小，重量轻，轮压小的特点。与传统起重机相比，吊钩至墙面的极限距离更小，净空高度更低，起升高度更高，增加了现有厂房的有效工作空间，同时新厂房空间可以设计的更小。目前随着此种欧式起重机客户使用数量的增加，根据售后维修反馈的数据统计发现，起重机多次发生一个相同的问题，即50吨以下的轻型机钢丝绳容易跳槽（特别是在起重机空载状态下）。为提升产品质量，公司专门成立团队针对这个问题做了分析讨论，并为起升机构配套设计研发了一种杠杆式防跳槽装置。

1跳槽原因分析

50t以下的欧式双梁起重机卷筒钢丝绳容易发生跳槽故障，除了人为歪拉斜吊导致外，根据分析还存在以下几点原因：

（1）同等规格情况下，欧式起重机比常规起重机具有更高的起升高度，其起升机构设计原理是采用减小钢丝绳的直径，使得同样长度的卷筒可以缠绕更多圈数的钢丝绳。同时为了弥补钢丝绳的直径减小导致的钢丝绳抗拉强度的降低，起重机采用了抗拉强度为2160的钢丝绳以替换1870以下的常规钢丝绳。但是钢丝绳的强度越高，僵性越大，卷绕性也越差，钢丝绳就越容易跳槽[1]。

（2）欧式起重机吊钩组设计采用了强度为T级别以上吊钩，相比传统的P级钩强度增大了两个级别，所以这种吊钩组的体积小巧美观，重量也更轻。正是由于这种原因导致吊钩组在空钩收起的过程中，由于没有足够重力的作用，钢丝绳处于松弛状态容易发生跳槽现象[2]。

（3）欧式起重机的钢丝绳缠绕方式也是卷筒容易发生钢丝绳跳槽的原因之一，如图1所示钢丝绳出绳点O受到一个吊钩组的重力力F，F的其中一个水平分力F2是使钢丝绳离开卷筒的拉力，所以受F2力的影响钢出绳也容易发生跳槽。

2装置结构介绍

杠杆式防跳槽装置的主要结构包括主卷筒压辊、副卷筒压辊、杠杆支架、配重、调节螺栓、支座以及检测限位等[3-4]。图2和图3分别为装置的主视图和俯视图。

3、研发与应用

（1）装置整体通过5支座焊接到小车主梁上固定，支座为销轴铰接结构，装置框架以支座为支点如杠杆一样可转动，在副卷筒压辊端设置2配重块，配重块使装置在副卷筒侧的重量大于主卷筒侧，这样就能够在钢丝绳发生跳槽时，主副压辊同时对钢丝绳有一个压紧力。主副卷筒压辊设计均可转动，与钢丝绳为滚动摩擦力，避免钢丝绳和压辊磨损。配重块的重量不需要太大，以50T起重机为例，根据测试，配重设置为20KG时就可以防止起重机轻载时钢丝绳跳槽。4为可调节螺栓，调节螺栓有两个作用，一是螺栓顶在小车主梁上，可以阻止配重端过度下垂，起到平衡框架的作用。另一个作用是可以通过旋转螺栓微调框架角度，从而调整主副压辊与钢丝绳的距离。在起升机构正常运行过程中，压辊与钢丝绳不接触，保持一定距离，避免压辊长期摩擦钢丝绳带来的损伤。根据多次试验可知，这个距离设定为钢丝绳直径的五分之一比较理想。

（2）起重机重载工作时一般不会发生钢丝绳跳槽，但在人为强行歪拉斜吊操作时也会发生。如图4所示，当主钩钢丝绳强行跳槽时，主卷筒压辊点O1会受到一个F1钢丝绳挤压力和F2的支反力，在这两个力的合力F3作用下，当F3超过配重力时，杠杆机构会以O点为圆心顺时针转动使主副卷筒压辊与钢丝绳距离加大，满足钢丝绳强行跳槽动作。同理当副钩钢丝绳跳槽时，副卷筒压辊点O2会受到一个F4钢丝绳挤压力和F5的拉力，在这两个力的合力F6作用下，杠杆机构也会顺时针转动满足钢丝绳强行跳槽动作。这种弹性结构设计使装置既可以保证起重机轻载状态下钢绳不会跳槽，同时又有一定的回转余量，避免钢丝绳与压辊过渡挤压造成两者的损伤。

（3）装置设置了6限位，限位设定了框架与小车主梁面的距离变化范围，当钢丝绳发生强行跳槽动作时，框架转动引起距离变化超过设定范围，限位传感器便会将该信号传递给起重机控制系统，控制系统控制整个起重机停止工作，以确保起重机运行的安全性。

（4）装置设计为分体式结构，对卷筒左、右旋两侧各安装一套，并且各部件采用螺栓可拆卸连接。这样的设计在对已在使用的起重机加装防跳槽装置时，安装人员可以不需要借助吊装工具人力携带装置零部件登上起重机，在起重机上即可完成拼装工作。

4.装置扩展研发

上述研发的杠杆式防跳槽装置是应用于同时具有主钩和副钩的欧式卷扬起重机，后续的应用过程中我们遇到了一种不带副钩的单钩起重机。对于此种情况，我们根据上述主副钩防跳槽装置的工作原理对装置做了一种扩展研发。扩展装置如图5、图6所示。

新的装置在原装置基础的上，取消副卷筒压辊，缩短杠杆支架，在支架端部增加了件1配重板，配重板的重力通过杠杆力传递到卷筒压辊，使压辊紧靠卷筒出绳口防止钢丝绳跳槽。同时考虑装置轻巧问题，我们将件2 支座尽量往主卷筒压辊靠近，使杠杆左端有更大的臂长，以减少配重板重量。以50t的起重机为例，通过研究发现，单块配重板只需约20KG的重量便可以保证装置正常工作。扩展装置也同样安装限位传感器确保起重机运行的安全性。

5结语

钢丝绳跳槽是起重机经常遇见的问题，这个问题也是各主机制造商和相关配套商一直在研究解决的重要课题。本装置是应用杠杆原理专门针对50t的以下轻型欧式卷扬起重机设计，装置结构简单精巧，安装方便。装置既可以保证起重机轻载状态下钢绳不会跳槽，同时又有弹性保护，避免钢丝绳与压辊过渡挤压造成两者的损伤。装置的跳槽检测功能增加了鋼丝绳的安全，避免钢丝绳因长期跳槽使用磨损而产生的安全隐患。目前本装置已应用于多套相关起重机上，其使用情况良好，起重机空载和轻载状态下钢丝绳未再发生跳槽现象。

參考文献

[1] 张质文，王金诺，程文明，等.起重机设计手册（第二版）[M].北京：中国铁道出版社，2013.

[2] 钟伟旭，高海生，黄国健.门式起重机钢丝绳断绳事故分析[J].特种设备安全技术，2014（5）：35-37.

[3] 彭海吉，席庆键，杜海波.钢丝绳防跳槽装置的研制及应用[J].科教导刊-电子版（上旬），2015（5）：184-184.

[4] 董旭晨.牵引式卸船机副小车钢丝绳防跳槽装置的改进[J].港口装卸，2000（2）：20.

收稿日期：2021-02-02

作者简介：徐佳斌（1984—），男，浙江宁波人，本科，机械工程师，研究方向：起重机行业相关项目的设计开发。

Abstract： In view of the problem that the steel wire rope of the hoisting mechanism of the light European double beam winch crane under 50 tons is easy to jump， a lever type anti jump device is developed and manufactured. The device can assist the drum rope groove to control the wire rope to be arranged in order and wound on the rope groove to avoid groove skipping. At the same time， it also enables the crane to have the function of rope groove skipping detection， so as to avoid accidents caused by rope groove skipping and bring potential safety hazards to production.

Keywords： lever type; anti job hopping; wire rope; detection; safety protection