有色金屬加工業(yè)自制雙梁橋式起重機(jī)的優(yōu)化升級

文/ 河南神火集團(tuán) 李國林

某鋁廠為地方國有企業(yè)，于2004年建設(shè)投產(chǎn)，由于當(dāng)時企業(yè)規(guī)模不大，經(jīng)濟(jì)實(shí)力不強(qiáng)，籌集24萬噸電解鋁項(xiàng)目建設(shè)所需巨額資金相當(dāng)困難，因而在建設(shè)期間，改變了很多設(shè)備的設(shè)計(jì)初衷。以起重機(jī)（也稱“行車”）為例，為了減少投資，原計(jì)劃從專業(yè)起重設(shè)備加工企業(yè)訂購的20 臺行車，全部轉(zhuǎn)為購買圖紙自行加工，再報(bào)技術(shù)檢驗(yàn)部門驗(yàn)收合格后投入使用。此舉雖然節(jié)約了建設(shè)資金，滿足了生產(chǎn)使用，但畢竟不是專業(yè)廠家加工制作的設(shè)備，制作過程中存在較多的不規(guī)范、一些安全隱患和不利于生產(chǎn)組織的因素，給企業(yè)后續(xù)生產(chǎn)過程中的特種設(shè)備管理帶來一定困難。本文針對使用過程中遇到的幾處設(shè)備缺陷，按照冶金行業(yè)起重機(jī)械的技術(shù)要求，及時進(jìn)行改造，使整體設(shè)備優(yōu)化升級，達(dá)到安全使用的目的?，F(xiàn)將改造成果歸納總結(jié)，希望為同類企業(yè)提供一些參考。

1.駕駛室空間及線路安全改造

該鋁廠成品車間安裝3 臺16/3.2 噸雙梁橋式起重機(jī)，主要用于起吊15 噸真空鋁液抬包，以及配合工人完成向混合爐爐內(nèi)倒鋁作業(yè)。加工過程中可能由于施工期緊張或資金不到位的原因，駕駛室不符合GB/T20303.5 的要求：（1）自制駕駛室空間比較狹小；（2）保護(hù)柜、凸輪控制器及主令控制器又都安裝在駕駛室內(nèi)，占用大量空間；（3）保護(hù)柜內(nèi)部分線徑較細(xì)，未按要求選用標(biāo)準(zhǔn)電纜；（4）線頭多處裸露，接線工藝不規(guī)范。施工粗糙、線路易磨損漏電傷人，空間狹小，發(fā)生火災(zāi)后工人很難逃脫。

本著最大限度地開發(fā)駕駛室空間來進(jìn)行組織改造，首先將駕駛室交流保護(hù)控制柜（GQR）挪出，安裝在行車梁上，駕駛室內(nèi)只保留一個控制箱，將柜內(nèi)電源總開關(guān)QS1、緊急開關(guān)QS2 安裝在控制箱內(nèi)，便于司機(jī)操作；熔斷器FU1與FU2、主接觸器KM、以及過電流繼電器KA0—KA5仍安裝在保護(hù)柜內(nèi)；并最大限度地減少駕駛室內(nèi)用電設(shè)施和線纜數(shù)量，嚴(yán)格按照電氣施工工藝鋪設(shè)電纜和安裝元器件。最終增加了駕駛室空間，優(yōu)化了駕駛室線路敷設(shè)造，解決了上述缺陷，達(dá)到GB/T20303.5 的要求。

2.主鉤降速改造

16/3.2 噸雙梁橋式起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)為：主鉤起吊重量16 噸，起升速度19m/ 分鐘，副鉤起吊重量3.2 噸，起升速度19.7m/min，起升高度18m，跨度28.5m，大車行走速度101.4m/min，小車行走速度44.6m/min。車間生產(chǎn)使用過程中發(fā)現(xiàn)主鉤提升速度19m/min 偏高，在配合工人向爐內(nèi)倒鋁作業(yè)時，抬包不好控制，容易對工人造成傷害；在將真空抬包落到汽車上時，容易造成車輛損壞；在主鉤頭上限位故障，個別工人習(xí)慣性依賴限位停車時，留給工人反映的時間較短，滾筒和鉤頭容易裝壞。自投產(chǎn)以來，幾乎每年都有類似事故發(fā)生，為企業(yè)安全生產(chǎn)埋下較大的隱患。經(jīng)分析，是選用減速機(jī)ZD650-40.17-3CA 的速比40.17 較小所致，因而需進(jìn)行優(yōu)化改造?？蛇x擇的改造方式有：（1）更換減速機(jī)，投入資金多，改造動作大，影響小車強(qiáng)度；（2）考慮變頻調(diào)速控制，因車間工作環(huán)境比較惡劣，腐蝕性粉塵多，容易對電阻箱及電動機(jī)碳刷等設(shè)備部件腐蝕造成過早老化，需選擇鼠籠式電機(jī)代替繞線式電機(jī)，使用PLC 加變頻器進(jìn)行調(diào)速控制，但遇到兩個問題：一是需重新購置鼠籠式電動機(jī)、PLC 元件和變頻器等；二是起吊高溫液態(tài)金屬作業(yè)，安全穩(wěn)定性要求較高，由于環(huán)境惡劣，電器元件容易損壞，很難保證運(yùn)行穩(wěn)定。（3）根據(jù)小車上部部件布局如圖1，電機(jī)和減速機(jī)中間有較大空間，足夠增加安裝一臺中小型減速機(jī)如圖2，來進(jìn)一步降低速度，即在原減速機(jī)減速的基礎(chǔ)上，另外增加一級減速，來降低主鉤速度。

增加安裝的減速機(jī)2 型號是ZD25-2-1，速比值為2。如圖2 所示，電機(jī)安裝位置需平移250mm；減速機(jī)2 與減速機(jī)1（型號ZD650-40.17-3CA）配套使用，能將主提升速度降到8.5m/min，圓滿解決了速度快的問題；高速軸?60mm、低速軸?70mm 滿足軸徑要求，聯(lián)接端分布在減速機(jī)中線兩側(cè)，安裝時直接水平固定在小車平臺上即可；高速軸容許輸入功率50Kw 以上，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場提升重物的使用要求；軸的尺寸仍采用?60mm；聯(lián)軸器1 和2 尺寸不變，外徑?100mm，內(nèi)徑與軸配套；聯(lián)軸器3 外徑尺寸增加10mm 變?yōu)?110mm，內(nèi)徑與軸配套加工；減速機(jī)2緊挨著減速機(jī)1 安裝，可減少使用一段軸和一對聯(lián)軸器，只需加工安裝一段長705mm 的軸。同時考慮安裝質(zhì)量是保證正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，安裝時還要注意：（1）電機(jī)的定位凸臺、電機(jī)軸與減速機(jī)軸的尺寸配合在誤差范圍內(nèi)；（2）認(rèn)真校正減速機(jī)2 的基礎(chǔ)高度尺寸，使電機(jī)與減速機(jī)自然連接，保證減速機(jī)軸與電機(jī)軸的同心度一致，且二者外側(cè)法蘭平行；（3）嚴(yán)禁用鐵錘等擊打，防止軸向力或徑向力過大而損壞軸承或齒輪。

圖1 小車上部部件布局圖

圖2 增加安裝中小型減速機(jī)圖

3.主梁下?lián)闲迯?fù)

橋式起重機(jī)主梁大多采用箱形結(jié)構(gòu)，因?yàn)橄湫徒Y(jié)構(gòu)的外形緊湊，與現(xiàn)代建筑物很協(xié)調(diào)，是最佳工藝，但箱型結(jié)構(gòu)最大的弱點(diǎn)是橋架易變形，出現(xiàn)下?lián)犀F(xiàn)象，造成：（1）大車啃軌；（2）小車爬坡和溜車；（3）電動機(jī)過載；（4）發(fā)生重大設(shè)備和人身安全事故。分析原因有主梁內(nèi)應(yīng)力影響；維修和使用的不合理；運(yùn)輸和安裝不當(dāng)；制造時下料和焊接不當(dāng)。該廠多數(shù)行車存在50～70mm 的下?lián)现?，主要是后兩?xiàng)原因造成。依據(jù)主梁的允許下?lián)现挡灰^LK/2000（LK 是大車標(biāo)準(zhǔn)跨度值），跨度28.5m 的雙梁橋式起重機(jī)主梁應(yīng)修下?lián)现悼蛰d不超過19mm；依據(jù)主梁空載應(yīng)須上拱度的范圍F=LK/1000（1±0.1-0.3），跨度28.5m 的雙梁橋式起重機(jī)主梁上拱度為25.65-37.05mm。符合JB/T7688.1-2008 中要求的不低于0.7LK/1000。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，對橋式起重機(jī)大梁下?lián)闲迯?fù)，通過支撐頂起、火焰矯正、拉筋張緊、焊接加固四個步驟來完成：（1）支撐頂起，在主梁底部1/4、1/2 和3/4 位置處取三個點(diǎn)，均用?200 的厚壁鋼管支撐，其中1/2 位置處鋼管底部安裝100 噸千斤頂，用于火焰烘烤加熱時頂動大梁上拱；（2）火焰矯正，通過加熱，使其容易變形，達(dá)到矯正形的目的，選取主梁兩端的1/5 處，對箱形主梁進(jìn)行火焰矯正；（3）拉筋張緊，在主梁底部下蓋板的兩端距梁端部約3m 處，安裝兩個支承座并分別留4 個穿孔，用?20的圓鋼充當(dāng)拉筋，拉筋上的螺母旋轉(zhuǎn)，與千斤頂一起作用，使主梁產(chǎn)生上拱，張緊示意圖見圖3（仰視圖）；（4）焊接加固，待拱度達(dá)到要求后，在被烘烤的鋼板上面覆蓋一層10mm 厚的鋼板，不是加強(qiáng)起重機(jī)橋架的強(qiáng)度和剛度，而是對該處鋼板加固，因?yàn)殇摪鍍?nèi)部會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，具有引起主梁再次下?lián)系囊蛩亍?/p>

圖3 張緊示意圖

4.其他優(yōu)化改造項(xiàng)目

（1）小車行走輪使用自動調(diào)心軸承，由于小車運(yùn)行軌道安裝尺寸有誤差，平行度不夠，普通軸承安裝后，遇到兩軌道變形時，發(fā)生啃軌通過困難，而自動調(diào)心軸承鋼球、保持架、內(nèi)圈對于外圈心軸可作一定程度的自由傾斜，具有自動調(diào)心性能，能從一定程度上減少啃軌現(xiàn)象，該廠安裝了d80 調(diào)心軸承，最大允許傾斜度0.07rad，小于國家標(biāo)準(zhǔn)要求，僅起到微量校正小車的作用，不產(chǎn)生安全隱患，基本杜絕了啃軌現(xiàn)象。

（2）鉤裝置的改造，傳統(tǒng)防脫鉤一直采用薄鐵皮與彈簧做成卡子使用，一般使用壽命不足300 次，該廠采用?6mm 的圓鋼與配重設(shè)計(jì)制作了經(jīng)久耐用的防脫鉤，在不發(fā)生碰撞的情況下，可長久使用。

（3）按照《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB3811-83）的要求，選用線接觸型鋼絲繩；電機(jī)按照規(guī)定使用冶金用電機(jī)，個別高溫環(huán)境中使用H 級絕緣的電機(jī)。

5.結(jié)語

總之，橋式起重機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運(yùn)輸中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動化的重要工具和設(shè)備，可減輕操作者的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。該廠對照國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，通過上述各項(xiàng)措施的認(rèn)真實(shí)施，技術(shù)監(jiān)督部門的嚴(yán)格驗(yàn)收，全方位優(yōu)化升級改造后的起重機(jī)，設(shè)備運(yùn)行狀況良好，駕駛室空間及配電、主梁拱度、主鉤速度和小車啃軌等現(xiàn)象都有了根本性的改善，降低了故障率，提高了安全性能，節(jié)約了備件資金，杜絕了人身和設(shè)備事故，為企業(yè)安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，在同類企業(yè)中有普遍的借鑒意義。