电动旋转吊钩在大型起重机中的应用

曾美芳

（福州港台江港务有限公司，福州 350000）

随着国家经济的快速发展，工业制造越来越依赖于大型设备。大型设备的种类和数量不断增加，以满足市场对其不断增长的需求。目前，国内大多数企业仍采用传统的手动旋转吊钩实现货物吊装。这种吊钩是一种结构简单的机械设备，由平面轴承受力，能够旋转，可用于吊装各种设备、货物等。与传统的吊钩相比，电动旋转吊钩具有结构紧凑、安装方便、体积小以及重量轻等优点，可用于吊装各种设备、货物，如卷钢、钢坯、吨袋货等。它包括吊钩、驱动装置、控制装置及回转机构等组成部分[1]。使用时，电动旋转吊钩采用无线控制方式，由驱动装置带动回转机构旋转，从而带动吊钩转动，进而实现货物旋转。电动旋转吊钩采用双回转机构，实现吊钩360°自动旋转，吊装货物时不需要人工操作和辅助设备，可实现吊装的货物精准旋转和摆放到指定的位置。

1 电动旋转吊钩改进设计

1.1 360°自动旋转吊钩

为了实现吊钩360°自动旋转，查阅相关专利资料分析360°自动旋转吊钩使用原理[2]。电动旋转吊钩组结构如图1所示，上承架通过滑轮轴与滑轮铰接。上承架下方固定有上基板，上基板通过螺栓Ⅰ与下方的圆环状外滚道紧固。该外滚道的内圆周面设有沟槽。下承架的上方固定有下基板，下基板通过螺栓Ⅱ与上方设有内齿的齿环紧固。该齿环的外圆面设有沟槽。回转支承置于外滚道与齿环的沟槽之间。下承架与吊钩通过铰轴铰接。在上基板上固定并连接电机、减速器。减速器输出轴的下端固定有齿轮，齿轮与齿环的内齿啮合。使用时，将滑轮1与起重机上的定滑轮用钢丝绳连接，实现旋转吊钩与起升机构钢丝绳的同步上升、下降，将起重机上电缆卷筒上的电源线与电机12连接。当接通电源时，减速器9带动输出轴10下端的小齿轮传动，小齿轮带动齿环14及下方的吊钩转动，实现被吊物件需要转动的角度。

图1 电动旋转吊钩组

该吊钩能实现吊钩自动旋转，但需要起重设备提供电缆（电源线、控制线）及储缆装置。有些起重设备未配置电动旋转吊钩所需的电缆（电源线、控制线）及储缆装置，因此需要对现有的起重设备进行改造。

1.2 新型旋转吊钩设计

本文提出一种基于360°自动旋转吊钩的远程无线控制的电动旋转吊钩。

1.2.1 新型旋转吊钩组成及操作原理

远程无线控制的电动旋转吊钩，由箱体、回转支承、钩体、电控及蓄电池组等部分组成。箱体的下侧连接有由驱动机构驱动旋转的钩体，箱体的上侧设置有用于供电的蓄电池组，箱体内设置有与蓄电池组电性连接的无线接收器和电气箱。起重设备的驾驶室内设置有手柄开关及与无线接收器相配合的无线发射装置。箱体的上部两侧分别安装有平衡板，平衡板经卸扣与起重设备的起升钢丝绳相连接。驱动机构包括安装于箱体内的变频电机和“三合一”减速器。减速器的输出端向下穿出箱体并安装有小齿轮，小齿轮与回转支承相啮合，进而驱动钩体360°旋转。

针对新型旋转吊钩的控制，操作人员在起重设备驾驶室内通过操作手柄开关61给无线发射装置62提供开关信号。无线发射装置发射信号，无线接收装置及电气箱50接收信号，然后将蓄电池组40接通到电机20，带动电机正、反转。电机将动力传输到减速器，通过与减速器输出轴相连接的驱动齿轮，把动力传输到回转支承轴承上，从而带动下部分钩体旋转，如图2所示。

图2 远程无线控制的电动旋转吊钩

1.2.2 新型旋转吊钩特点

首先，电动旋转吊钩的额载为50 t，采用三排滚柱式回转支承。回转支承主要有单排四点接触球式回转支承、单排交叉滚柱式回转支承、三排滚柱式回转支承等形式。三排滚柱式回转支承结构牢固，是回转轴承中承载能力最大的一种，广泛应用于工程机械、港口机械[2]。其次，该吊钩采用“三合一”减速器，具有结构紧凑、扭矩大的特点。为了保持吊钩旋转的平衡及稳定，该吊钩采用2套对称布置的“三合一”减速器。再次，当一套机构故障时，另一套机构可投入使用，减少故障维修时间，保证设备运行的可靠性。最后，采用蓄电池作为旋转吊钩的动力。为降低电机的启动电流和工作电流，动力系统应用了逆变器和变频器。

2 新型旋转吊钩优势及应用场景

2.1 新型电动旋转吊钩的优势

电动旋转吊钩具有结构紧凑、安装方便、体积小以及方便控制等特点，在许多场合得到了广泛应用。相比传统的燃油吊钩，电动旋转吊钩具有以下优势。第一，节能环保。新型电动旋转吊钩使用电能作为动力源，无须燃油，有效减少了碳排放和空气污染[3]。第二，高效稳定。新型电动旋转吊钩的动力系统采用高效率的电机驱动，响应迅速，运行稳定，能够满足各种吊装作业的需求。第三，维护成本低。新型电动旋转吊钩的维护成本较低，使用寿命长，减少了企业的设备更新和维修成本。第四，减少人工成本。在某些情况下，传统吊钩需要人的操作或辅助设备才能正常工作。例如，港口装卸货物时，为了整齐地摆放货物，往往需要靠人力或辅助设备将货物旋转到一定角度。由于货物重，依靠人力、辅助设备费时又费力。为了有效消除人的因素和提高吊装效率，可以使用新型电动旋转吊钩进行吊装作业，以减少工人操作，降低人工成本。第五，提高现场安全系数。采用电动旋转代替人工旋转货物，使得作业现场无须工人，减少了人的不安全因素，提高了生产安全性。

2.2 应用场景

目前，电动旋转吊钩的应用场景主要包括港口、工厂、建筑工地等，可以用来吊装货物，如卷钢、钢坯、H钢、吨袋货等。在港口、工厂、建筑工地等地，由于场地狭小、空间有限，吊装时需要调整货物角度。此外，吊装设备的吊装高度要求不高。电动旋转吊钩通过电机带动吊钩旋转完成吊装任务，具有体积小、重量轻、灵活性高的优点，可以满足这些地方的吊装需求[4]。

（1）新型电动旋转吊钩配备高效率的电机驱动系统，能够实现快速、稳定的吊装作业，提高港口货物装卸效率，在港口中应用广泛。新型电动旋转吊钩采用远程遥控操作方式，使得操作人员可以轻松控制吊钩的移动和旋转，实现精准定位和操作，减少货物的磕碰和损坏。新型电动旋转吊钩在港口中的应用具有高效作业、精确控制、安全可靠、环保卫生和易于维护等优势，能够提高港口货物装卸效率和作业安全性，降低企业成本，是未来港口货物装卸的重要发展方向。

（2）在钢厂中，由于吊装场地狭小、空间有限，工作人员的安全站位范围小，稍有不慎就有可能发生货物碰撞人员的事故，使得起重机很难直接吊装设备或货物[5]，需要使用新型电动旋转吊钩完成吊装任务。

（3）新型电动旋转吊钩在建筑工地中具有广泛应用。使用电动旋转吊钩，建筑工人可以轻松将建筑材料从地面吊起运送到需要的位置，实现物料的吊装；使用电动旋转吊钩，建筑工人可以轻松将设备从地面吊起，并将其安装到指定位置，实现设备的安装；使用电动旋转吊钩，建筑工人可以安全地将废弃物料从高处吊下，并将其运送到指定位置；使用电动旋转吊钩，建筑工人可以轻松将设备从高处吊起，并进行检查和维护，不仅可以提高工作效率，还可以降低维护和检修过程中的风险。

（4）当码头门机没有预留电缆卷筒又需要实现吊钩360°旋转时，新型电动旋转吊钩可直接连接到起升机构钢丝绳上使用，安装快捷方便。

（5）新型电动旋转吊钩适用于散杂货码头。当起重机需要吊装件杂货时，只需要将电动旋转吊钩直接连接到起升机构钢丝绳上就可投入生产。当起重机需要采用抓斗装卸散货时，只需解开电动旋转吊钩与起升钢丝绳的卸扣，然后起升钢丝绳与抓斗进行连接即可。新型电动旋转吊钩很好地满足了散杂货码头的生产工况。

（6）在汽车吊进行高空广告牌安装作业时，新型电动旋转吊钩也能发挥很大作用[6]。可将电动旋转吊钩挂在汽车吊主钩下，再在电动旋转吊钩上挂上货物，根据实际情况进行旋转调整，无须人员利用绳子牵引，提高了作业现场的安全性。

3 结语

新型电动旋转吊钩是一种用于大型设备的起重设备。与传统的吊钩相比，它具有诸多优点。第一，结构紧凑，体积小，重量轻。在同等条件下，电动旋转吊钩比传统吊钩更具优势。第二，可以自动360°旋转，不需要人工操作和辅助设备。第三，新型电动旋转吊钩具有操作方便的特点。操作人员在驾驶室操作按钮就可远程控制吊钩360°旋转，不需要人工操作和辅助设备，同时旋转角度可控。第四，新型电动旋转吊钩的工作效率高，操作方便快捷，与手动吊钩相比工作效率更高。第五，无须改造现有起重设备，降低了改造成本。新型电动旋转吊钩的应用可实现作业现场无人管控，减少人员配置，降低人工成本，也降低了人为因素的安全隐患。