铸造起重机主起升机构机型演变及发展创新

2021-12-03李锐鹏谢晓晖高宏波李会勤

起重运输机械 2021年22期

李锐鹏谢晓晖高宏波李会勤

大连华锐重工集团有限公司大连 116052

1 机型演变

20世纪80年代以前，中国主要以平炉炼钢为主，钢厂铸造起重机主要采用前苏联技术，其主起升机构主要采用双减速器加一级开式齿轮传动机型（见图1）。1972年～1982年期间，TZ机器厂引进奥地利技术设计制造了多台行星减速器机型铸造起重机（见图2），DQ机器厂引进德国技术设计制造了多台大行星减速器机型铸造起重机（见图3）。由于当时行星减速器质量不过关，卷筒端没有加装紧急制动器，出现过多起恶性事故，冶金部1982年262号文要求，全面停止生产行星减速器机型铸造起重机，现有产品一律改造，大部分改造为双减速器加一级开式齿轮传动机型（见图1）。

图1 双减速器加一级开式齿轮传动铸造起重机

图2 TZ行星减速器机型铸造起重机

图3 DQ大行星减速器机型铸造起重机

由于平炉炼钢厂起重机作业率较低，尽管环境较为恶劣，开式齿轮寿命较低，但还可以满足使用要求。80年代以后，平炉炼钢改为转炉炼钢技术，起重机作业率大大提高，当时环保意识还不强，厂房内金属粉尘较大，开式齿轮寿命很低（每年要更换4次以上），安全性较差，不能满足要求。1984年由DQ机器厂设计制造了国内首台75 t双减速器主起升机构铸造起重机（见图4），其安全可靠性较高，减速器寿命长，易维护性好，使得铸造起重机性能得到了极大改善，该机型成为中小吨位（75 ～180 t）铸造起重机的主力机型，以后演变为图5形式，一直沿用至今。

图4 双减速器主起升机构铸造起重机

图5 双减速器主起升机构铸造起重机演变形式

80年代初宝钢成套引进了日本某大型转炉炼钢技术及设备，铸造起重机也朝着高速度、大起重量方向发展，其440 t铸造起重机引进了日本的设备及技术，主起升机构采用了整体大减速器机型（见图6），其主起升减速器箱体与小车架为一体，减速器箱体作为小车架的一部分，承受起升机构的大部分载荷，由于减速器箱体作为小车架的一部分，对其强度、刚度、密封性、加工精度、制造工艺要求较高。

图6 整体大减速器机型铸造起重机

80年代末大型转炉炼钢技术在国内开始应用，90年代开始在国内普遍推广，图4、图5所示的双减速器主起升机构已满足不了大型铸造起重机的要求，1988年DQ机器厂引进日本技术开发了国内首台280 t整体大减速器机型铸造起重机（见图7）。该机型适用于大型铸造起重机，安全可靠性较高，一直沿用至今，是大型铸造起重机的主力机型。由于减速器箱体为小车架的一部分，大减速器不能整体更换，使用维护性能较差。1995年宝钢150电炉工程引进了芬兰某公司260 t大型铸造起重机技术，与DQ机器厂联合设计制造，其主起升机构采用了输入轴为圆锥齿轮传动的行星三减速器机型（见图8），该机型于1997年首次实现国产化。

图7 整体大减速器机型铸造起重机

图8 圆锥齿轮传动的行星三减速器机型铸造起重机

1996年宝钢三期工程引进了德国某公司450 t特大型铸造起重机技术，和TZ联合设计制造。该铸造起重机主起升机构采用了输入轴为圆柱齿轮传动的行星三减速器，机型（见图9）。输入轴为圆柱齿轮传动的行星减速器，性能和可靠性高于输入轴为圆锥齿轮传动的行星减速器。2000年DQ设计开发了输入轴为圆柱齿轮传动的240 t行星三减速器机型铸造起重机，2002年首次形成国产化（见图10）。行星三减速器机型克服了整体大减速器机型减速器可更换性差的缺点，并具有单电机可长期半速运行的特点。1997年以后开始在国内与整体大减速器机型并行抗衡，市场拥有量一度超过整体大减速器机型。该机型虽然解决了主起升减速器可更换性差的问题，但其传动环节多、外形尺寸大、维护量大、维护空间小、行星减速器油温高，由于2套机构属于高速级相连，根据国家标准应在卷筒上加紧急制动器，控制系统复杂，安全可靠性较差，故障率较高。2006年以后新上项目很少采用这种机型。

图9 圆柱齿轮传动的行星三减速器机型铸造起重机

图10 圆柱齿轮传动的行星三减速器机型铸造起重机

2003年DQ引进了日本分体大减速器机型铸造起重机技术（见图11），2005年首次开发出该机型，应用于某钢厂180 t铸造起重机改造项目。该机型减速器独立安装于小型车架上，减速器可以整体更换，但该机型2套机构仍属于高速级相连，根据国家标准在卷筒上需要加紧急制动器，安全可靠性较低，控制较为复杂，且减速器中心高较高，起重机高度较大，市场拥有量很少。

图11 分体大减速器机型铸造起重机

2006年DQ开发出行星大减速器机型铸造起重机（见图12），将行星三减速器机型的3个减速器合并成1个行星大减速器，解决了行星三减速器机型传动环节多、外形尺寸大、维护量大、维护空间小、减速器油温高的缺点，但该机型2套机构仍属于高速级相连，根据国家标准在卷筒上需加紧急制动器，安全可靠性较低，控制较为复杂，且减速器中心高较高，起重机高度较大。DQ 2007年为印度设计制造了5台250 t该机型铸造起重机，目前国内还没有应用。2006年之后大型及特大型铸造起重机主起升机构绝大部分采用整体大减速器机型，成了客户不得已选用的机型。主起升减速器可更换性差的问题始终得不到解决，本文描述的平行轴式双减速器主起升机构铸造起重机解决了以上机型的缺点，满足了安全、可靠、易维护三性的要求。

图12 行星大减速器机型铸造起重机

2 平行轴式双减速器主起升机构铸造起重机

该机型（见图13）主起升机构由2台电机、4个制动器、2组卷筒、2台减速器、2组定滑轮组及4根钢丝绳等组成。由2组独立起升机构通过2个卷筒上的齿轮相连达到同步及单机工作的要求。2套机构的卷筒通过齿轮相连安全可靠性高，2台减速器独立安装于小车架上，解决了整体大减速器机型减速器不能独立更换的缺点。小车架构造简单、受力明确、制造工艺性好。虽然这种机型与图1双减速器加一级开式齿轮传动机型都是低速级由2个卷筒上的齿轮相连达到同步及单机工作的要求，但工作性质截然不同。图1开式齿轮传动机型减速器末级齿轮与卷筒上的齿轮属于一级减速，减速器输出开式齿轮转速较高，承载力较大，且为工作载荷，而图13新机型卷筒齿轮只起同步作用，承载力较小，只有在单机工作时短时承受较大载荷，且卷筒上的齿轮较大，寿命较长，加上钢厂环境的改善，在齿轮上加装防尘罩，齿轮可与卷筒等寿命。两卷筒中心线距离小，主小车外形尺寸小。龙门钩吊点距小、长度短、自重轻，是铸造起重机的理想机型，但由于吊点距小，副小车轨距减小，副小车与常规设计有所不同，起重机高度也略有增大。由于该机型具有安全可靠性高、易维护性能强等特点，是大型铸造起重机的理想机型，其龙门钩长度较小的特点更适应于钢厂有地坑、脱硫等特殊要求的工况。