铸造起重机旋转吊具电缆卷筒装置配重系统设计

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电炉炼钢厂冶炼跨共有2部 1 10/30 t铸造起重机，分别承担电炉的冶炼废钢和铁水兑加工作，电炉冶炼过程也常采用加兑铁水冶炼的工艺，由于电炉冶炼跨起重机大车运行方 向为南北走 向(纵向)，而铁水罐车轨道进入厂房的方向为东西走向 (横向)，也就是说，铁水罐的耳轴方向与电炉炉口方向为垂直90。，110 t 1号冶金铸造起重机(以下简称铸造吊)原设计使用常规吊具起吊铁水罐存在以下弊端：1)需地面人员人工旋转铁水罐- 1 08 - 90。才能实现铁水加兑工作；2)需要较大的作用力才能将铁水罐转动；3)人员在地面旋转铁水罐存在较大的危险因素。如何在不更换现用铁水罐前提下，同时满足各炼钢厂对现用铁水罐的使用需要，通过方案讨论确定电炉炼钢厂冶炼 110 t 1号铸造吊主起升机构的吊钩组需实现自动旋转功能，可实现现用铁水罐直接吊运并通过 自动旋转完成兑铁水作业，以节约改造或更换现用铁水罐的费用支出，满足炼钢厂的生产需要。旋转吊具示意图见图1。

《起重运输机械》 2013(7) 夕顺时旋转1.旋转装置图 1 旋转吊具示意图1 存在的问题1)根据现场作业环境编制了技术协议并设备定货，电炉炼钢厂 110 t 1号铸造吊的主起升机构的吊钩组更换为可通过电气控制而实现吊钩按轴心自行转动的旋转吊具，该成套旋转吊具投人使用后，在使用过程中旋转吊具的各类故障率高，影响电炉厂的正常生产节奏，并且电缆拖线频繁被扯断，电缆使用寿命极短，增加 了设备维护费用及维护工的劳动强度。

2)由于铸造吊小车架上电缆卷筒安装位置受限，原设计配套选用了-台直径为 300 mm的电缆卷筒 ，在使用过程中发现该电缆卷筒的设计卷取力不能满足现场 26 m起升高度的使用要求，电缆卷筒的电缆线随吊钩下降时，电缆线克服卷簧的反作用力随吊钩下降，而卷簧的反作用力呈线性增大趋势。大起升高度的情况下，电缆线的强度不足以克服卷簧的反作用力，频繁造成电缆线被扯断。电缆线随吊钩上升时，电缆卷筒的卷取力又不足以将电缆线顺利卷起导致电缆线下垂，铸造吊兑铁水作业时造成电缆烧损，电缆被扯断或破损后，裸露的线头极易对起升机构的钢丝绳造成严重损伤，对钢丝绳安全使用造成重大安全隐患，影响电炉厂的正常的安全生产工作和生产节奏。

表 1 故障统计故障类型 75 d故障频次卷线筒机械故障 6电气控制故障 1驱动电机烧损 1线路烧损故障 2其他 1合计 l1《起重运输机械》 2013(7)从以上数据看出，卷线筒机械故障及线路烧损故障分别占到总故障频次的54.55% 、18.18%。

2 原因分析由于铸造吊小车架上电缆卷筒安装位置受限，原设计选用的-台直径为 300 mm的电缆卷筒，对于 26 m的大起升高度，当吊钩接近下极限位置，电缆卷筒卷簧对电缆造成的作用力越大。当吊钩接近上极限位置时，电缆卷简卷簧的作用力又不足以将电缆完全卷取到位，电缆出现下垂现象。常规配置的电缆卷筒设计卷取力过小，安装投人使用后不能满足大起升高度的现场使用要求。

通过分析 110 t铸造吊旋转吊具电缆卷筒电气及线路故障主要原因，得出以下结论：现场观察发现 110 t 1号铸造吊兑铁水作业时产生的火焰较大，加料时火焰对电缆、驱动电机、摆线针轮减速器的损伤都比较大，原设计未采取必要的防护措施以减轻各机构及电缆的烧损。

3 改造措施1)现场测量得出以下数据：铸造吊主起升高度为H26 m，现场实测大梁的上平面至厂房屋架下弦最低点垂直距离 H3 750 mm，选取以下配重系统的结构方式 ：倍率 10的双联滑轮机构，采用倍率大的轮系，是为了使缠绕钢丝绳的长度满足旋转起升高度方向2个极限位置的需要。利用配重质量来加强卷线筒 的卷取力 自动卷取 电缆，从而实现电缆的顺利卷取，见图2。

配重系统起升高度的确定可利用 以下公式求取：2H mah式中：日为旋转吊钩组下降的距离， 为滑轮组倍率，h为配重动、定滑轮组的最大中心距，m为 1个轮系上钢丝绳的分支数，将铸造 吊主起升机构的起升高度数值代入上式得h2H/ma2.6 m为满足旋转吊具 26 m起升高度的要求，配重系统滑轮机构的升降距离不小于 2.6 m。

2)为满足配重系统动滑轮组有足够的升降空间，依据以上计算结果，设计制作配重系统定滑轮组的安装支架，滑轮支架最高点设计高度2 900 mm(大于2.6 m升降距离的要求)，实测大梁的上平- 09 - 虫 . 1.改造后电缆卷筒 2.电缆托线 3.旋转吊钩组4.牵引绳 5.变相滑轮支架 6.导向滑轮 17.变相滑轮总成 8.缠绕绳 9.导向滑轮210.定滑轮组 11.动滑轮组图2 配重系统结构示意图面至厂房屋架下弦最低点垂直距离为 3 750 mm，支架制作焊接在小车架电机侧的侧面，支架最高点至铸造吊大梁上平面之间距离为 3 450 mm，低于厂房屋架下弦最低点 300 mm，便于配重系统能够随着小车运行方向同步移动。

3)由于滑轮支架安装在小车架侧面，在卷线筒的拖线绕出方向的左侧，制作安装了导向滑轮支架，钢丝绳通过支架后，由于变向滑轮的作用，使钢丝绳的缠绕方向改变90。，从而将钢丝绳的绕出方向与卷筒的缠绕方向相同。

4)在支架两侧安装导轨，使动滑轮组能够在导轨内移动，避免大车运行时引起的配重系统大幅度的摆动。

5)改装电缆现有电缆卷筒① 改装原有卷线筒，将原有的卷线筒加装圆环隔板，将卷筒表面分为 3段，第-段用于牵引绳的缠绕，第二段用于配重系统钢丝绳的缠绕，第三段用于电缆线的缠绕。

② 将动滑轮组与配重设计安装为-体，缠绕钢丝绳的穿法与双联滑轮组的钢丝绳的穿法-致，钢丝绳的 2个端头分别通过导向滑轮支架的两组导向滑轮 (与拖线在卷线筒表面的下绳方向-致)同时进入卷筒槽第 Ⅱ段固定，在卷筒槽第 1段单独安装-根受力牵引钢丝绳 (-端固定在卷筒上)另-端与吊具上的连接点连接。

6)采用双联滑轮组机构，可有效避免配重的偏心摆动现象。

- 1 10 - 7)配重系统由滑轮支架、滑轮系统、配重钢坯、变向滑轮机构、牵引钢丝绳、缠绕钢丝绳、电缆卷筒等组成。旋转 吊具上升时，依靠配重质量拉动配重系统动滑轮组下降，通过缠绕钢丝绳拉动卷筒顺时针旋转，实现电缆的同步卷入。旋转吊具下降时，依靠旋转吊具的自重拉动与之连接的牵引绳带动电缆卷筒逆时针旋转，从而实现电缆的 顷利同步卷出。

8)根据现场使用情况，改用特种耐高温电缆，电缆型号为 BHRABR3 x2.51×1.5。

9)由于铸造吊的起升高度达到26 m，电缆拖线无法承受较大的正反向牵引力，现巢装电缆拖线时应比牵引钢丝绳略长，呈松弛状态，在现场使用中可有效避免电缆被扯断的故障。

10)在旋转吊具的驱动机构的电缆引出部位用石棉布做高温防护，可有效避免电缆的烧损。

11)旋转机构整体制作安装防护罩，该防护罩采用双层结构，内部衬有防火隔热材料，可有效避免高温火焰对驱动机构电动机、减速器、油泵的烧灼。

4 结论该电缆卷筒缠绕配重系统投入使用后 ，取得了明显的效果，解决了电缆下垂导致的烧损和电缆卷筒电缆频繁断线的故障，延长了电缆的使用寿命，节约了成本费用，降低了旋转吊具的故障率，满足了电炉厂的正常生产需要。