歐式卷揚起重機杠桿式防跳槽裝置的研發(fā)與應用

徐佳斌 鄺湘寧 徐元斌

摘 ?要：針對公司50噸以下輕型歐式雙梁卷揚式起重機起升機構鋼絲繩容易發(fā)生跳槽的問題，研發(fā)制造了一種杠桿式防跳槽裝置。裝置能夠輔助卷筒繩槽控制鋼絲繩有順序的排列纏繞在繩槽上避免跳槽，同時也使起重機具有了鋼絲繩跳槽檢測功能，避免因鋼絲繩跳槽而發(fā)生事故，給生產帶來安全隱患。

關鍵詞：杠桿式;防跳槽;鋼絲繩;檢測;安全防護

中圖分類號：TH2 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：2096-6903（2021）03-0000-00

0前言

歐式雙梁卷揚式起重機采用獨特的設計理念，具有尺寸小，重量輕，輪壓小的特點。與傳統(tǒng)起重機相比，吊鉤至墻面的極限距離更小，凈空高度更低，起升高度更高，增加了現(xiàn)有廠房的有效工作空間，同時新廠房空間可以設計的更小。目前隨著此種歐式起重機客戶使用數量的增加，根據售后維修反饋的數據統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，起重機多次發(fā)生一個相同的問題，即50噸以下的輕型機鋼絲繩容易跳槽（特別是在起重機空載狀態(tài)下）。為提升產品質量，公司專門成立團隊針對這個問題做了分析討論，并為起升機構配套設計研發(fā)了一種杠桿式防跳槽裝置。

1跳槽原因分析

50t以下的歐式雙梁起重機卷筒鋼絲繩容易發(fā)生跳槽故障，除了人為歪拉斜吊導致外，根據分析還存在以下幾點原因：

（1）同等規(guī)格情況下，歐式起重機比常規(guī)起重機具有更高的起升高度，其起升機構設計原理是采用減小鋼絲繩的直徑，使得同樣長度的卷筒可以纏繞更多圈數的鋼絲繩。同時為了彌補鋼絲繩的直徑減小導致的鋼絲繩抗拉強度的降低，起重機采用了抗拉強度為2160的鋼絲繩以替換1870以下的常規(guī)鋼絲繩。但是鋼絲繩的強度越高，僵性越大，卷繞性也越差，鋼絲繩就越容易跳槽[1]。

（2）歐式起重機吊鉤組設計采用了強度為T級別以上吊鉤，相比傳統(tǒng)的P級鉤強度增大了兩個級別，所以這種吊鉤組的體積小巧美觀，重量也更輕。正是由于這種原因導致吊鉤組在空鉤收起的過程中，由于沒有足夠重力的作用，鋼絲繩處于松弛狀態(tài)容易發(fā)生跳槽現(xiàn)象[2]。

（3）歐式起重機的鋼絲繩纏繞方式也是卷筒容易發(fā)生鋼絲繩跳槽的原因之一，如圖1所示鋼絲繩出繩點O受到一個吊鉤組的重力力F，F(xiàn)的其中一個水平分力F2是使鋼絲繩離開卷筒的拉力，所以受F2力的影響鋼出繩也容易發(fā)生跳槽。

2裝置結構介紹

杠桿式防跳槽裝置的主要結構包括主卷筒壓輥、副卷筒壓輥、杠桿支架、配重、調節(jié)螺栓、支座以及檢測限位等[3-4]。圖2和圖3分別為裝置的主視圖和俯視圖。

3、研發(fā)與應用

（1）裝置整體通過5支座焊接到小車主梁上固定，支座為銷軸鉸接結構，裝置框架以支座為支點如杠桿一樣可轉動，在副卷筒壓輥端設置2配重塊，配重塊使裝置在副卷筒側的重量大于主卷筒側，這樣就能夠在鋼絲繩發(fā)生跳槽時，主副壓輥同時對鋼絲繩有一個壓緊力。主副卷筒壓輥設計均可轉動，與鋼絲繩為滾動摩擦力，避免鋼絲繩和壓輥磨損。配重塊的重量不需要太大，以50T起重機為例，根據測試，配重設置為20KG時就可以防止起重機輕載時鋼絲繩跳槽。4為可調節(jié)螺栓，調節(jié)螺栓有兩個作用，一是螺栓頂在小車主梁上，可以阻止配重端過度下垂，起到平衡框架的作用。另一個作用是可以通過旋轉螺栓微調框架角度，從而調整主副壓輥與鋼絲繩的距離。在起升機構正常運行過程中，壓輥與鋼絲繩不接觸，保持一定距離，避免壓輥長期摩擦鋼絲繩帶來的損傷。根據多次試驗可知，這個距離設定為鋼絲繩直徑的五分之一比較理想。

（2）起重機重載工作時一般不會發(fā)生鋼絲繩跳槽，但在人為強行歪拉斜吊操作時也會發(fā)生。如圖4所示，當主鉤鋼絲繩強行跳槽時，主卷筒壓輥點O1會受到一個F1鋼絲繩擠壓力和F2的支反力，在這兩個力的合力F3作用下，當F3超過配重力時，杠桿機構會以O點為圓心順時針轉動使主副卷筒壓輥與鋼絲繩距離加大，滿足鋼絲繩強行跳槽動作。同理當副鉤鋼絲繩跳槽時，副卷筒壓輥點O2會受到一個F4鋼絲繩擠壓力和F5的拉力，在這兩個力的合力F6作用下，杠桿機構也會順時針轉動滿足鋼絲繩強行跳槽動作。這種彈性結構設計使裝置既可以保證起重機輕載狀態(tài)下鋼繩不會跳槽，同時又有一定的回轉余量，避免鋼絲繩與壓輥過渡擠壓造成兩者的損傷。

（3）裝置設置了6限位，限位設定了框架與小車主梁面的距離變化范圍，當鋼絲繩發(fā)生強行跳槽動作時，框架轉動引起距離變化超過設定范圍，限位傳感器便會將該信號傳遞給起重機控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制整個起重機停止工作，以確保起重機運行的安全性。

（4）裝置設計為分體式結構，對卷筒左、右旋兩側各安裝一套，并且各部件采用螺栓可拆卸連接。這樣的設計在對已在使用的起重機加裝防跳槽裝置時，安裝人員可以不需要借助吊裝工具人力攜帶裝置零部件登上起重機，在起重機上即可完成拼裝工作。

4.裝置擴展研發(fā)

上述研發(fā)的杠桿式防跳槽裝置是應用于同時具有主鉤和副鉤的歐式卷揚起重機，后續(xù)的應用過程中我們遇到了一種不帶副鉤的單鉤起重機。對于此種情況，我們根據上述主副鉤防跳槽裝置的工作原理對裝置做了一種擴展研發(fā)。擴展裝置如圖5、圖6所示。

新的裝置在原裝置基礎的上，取消副卷筒壓輥，縮短杠桿支架，在支架端部增加了件1配重板，配重板的重力通過杠桿力傳遞到卷筒壓輥，使壓輥緊靠卷筒出繩口防止鋼絲繩跳槽。同時考慮裝置輕巧問題，我們將件2 支座盡量往主卷筒壓輥靠近，使杠桿左端有更大的臂長，以減少配重板重量。以50t的起重機為例，通過研究發(fā)現(xiàn)，單塊配重板只需約20KG的重量便可以保證裝置正常工作。擴展裝置也同樣安裝限位傳感器確保起重機運行的安全性。

5結語

鋼絲繩跳槽是起重機經常遇見的問題，這個問題也是各主機制造商和相關配套商一直在研究解決的重要課題。本裝置是應用杠桿原理專門針對50t的以下輕型歐式卷揚起重機設計，裝置結構簡單精巧，安裝方便。裝置既可以保證起重機輕載狀態(tài)下鋼繩不會跳槽，同時又有彈性保護，避免鋼絲繩與壓輥過渡擠壓造成兩者的損傷。裝置的跳槽檢測功能增加了鋼絲繩的安全，避免鋼絲繩因長期跳槽使用磨損而產生的安全隱患。目前本裝置已應用于多套相關起重機上，其使用情況良好，起重機空載和輕載狀態(tài)下鋼絲繩未再發(fā)生跳槽現(xiàn)象。

參考文獻

[1] 張質文，王金諾，程文明，等.起重機設計手冊（第二版）[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

[2] 鐘偉旭，高海生，黃國健.門式起重機鋼絲繩斷繩事故分析[J].特種設備安全技術，2014（5）：35-37.

[3] 彭海吉，席慶鍵，杜海波.鋼絲繩防跳槽裝置的研制及應用[J].科教導刊-電子版（上旬），2015（5）：184-184.

[4] 董旭晨.牽引式卸船機副小車鋼絲繩防跳槽裝置的改進[J].港口裝卸，2000（2）：20.

收稿日期：2021-02-02

作者簡介：徐佳斌（1984—），男，浙江寧波人，本科，機械工程師，研究方向：起重機行業(yè)相關項目的設計開發(fā)。

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