整备150 t吊车起升机构改进

杜强

（鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁 鞍山 114021）

鞍钢股份有限公司炼钢总厂四分厂连铸区域整备150 t吊车额定起重量为150 t，主要负责吊运钢水罐作业，具有作业率高（90%以上）、载荷大（额定起重量的90%以上）等特点，采用片式单钩摘、挂钢水罐时操作不稳，而且主起升机构钢丝绳和滑轮磨损较快，在线运行周期短，多次发生钢丝绳掉道事故，严重影响吊车的安全稳定运行。因此，分析了吊车起升机构存在的问题并采取相应的改进措施，以保证生产的稳定顺行。

1 150 t吊车起升机构组成及工作原理

150 t吊车起升机构主要由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置、安全装置等组成［1］。起升机构工作原理是：以电动机作为动力源，通过联轴器与减速机的高速轴相连，减速机的低速轴带动卷筒，钢丝绳缠绕在卷筒上，并通过滑轮组与吊钩装置相连。电动机将正反两个方向的活动传送给卷筒时，通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与重物实现升降活动。起升机构停止工作时，制动器使吊钩连同重物悬停在空中。

2 存在的问题

整备150 t吊车吊运钢水罐时，主要依靠单钩悬挂二级吊具作业。坐罐时由于钢丝绳带动吊钩整体摆动，致使钢水罐与罐车双吹氩装置对接难度很大，尤其是在炼钢底吹氩气系统、整备场、罐车吹氩装置改造完成后，需要反复坐罐才能完成。在摘、挂罐时由于吊具钩板周向摆动，造成吊具偏斜，起升运行不平稳、操作不便，易发生刮碰钢水罐、罐车、钢水罐整备场等，发生操作事故，同时增加了附加作业时间，影响生产。

2.1 卷筒结构

150 t吊车起升机构组成示意图见图1。

图1 150 t吊车起升机构组成示意图Fig.1 Schematic Diagram for Structure of 150 t Crane Lifting Mechanism

如图1所示，原卷绕系统为单卷筒带螺旋槽单层卷绕结构形式。标准槽形40 mm，卷筒型号为Φ1 250 mm×5 686 mm，采用的双联滑轮组，倍率为4，两根6×19W+IWR-36-1570的钢芯钢丝绳，其缠绕方式为：卷筒侧的下绳从动滑轮组的内侧滑轮开始绕进，经过最外侧两片滑轮的钢丝绳分别连接臂长为900 mm的平衡臂。钢丝绳下降过程中（在卷筒上逐渐往固定端移动）与滑轮之间的偏角越来越大，对最内侧两片滑轮侧壁的磨损较大，容易造成滑轮片磨漏事故。理论计算当钩头接近下极限位置时（起升高度26 m），钢丝绳与最内侧滑轮的偏角为 5.56°（标准值为 4°～6°［2］），已接近限值，磨损严重，容易造成主卷动滑轮组钢丝绳掉道事故，处理非常不便，影响生产。

2.2 滑轮组

滑轮组包括定滑轮组和动滑轮组，定滑轮组在起重作业中起到保持重物的平衡，支持承重钢丝绳的升降和改变绳索拉力方向的作用；动滑轮组在起重作业中一般只起省力和承重作用，它在使用中随着重物移动而移动，省力但不能改变力的方向。一个单轮动滑轮能够节省一半的起升拉力，动滑轮数量越多起升钢丝绳的牵引力越小［3］。

原滑轮组结构形式为单套双联滑轮组，定、动滑轮数量分别为6片和8片，每片直径均为800 mm，壁厚均为14 mm。动滑轮组保护罩采用半封闭结构形式，设置主起升上极限重锤托架，当吊钩上升高度达到极限位置时，重锤极限托架触碰到重锤，使重锤抬起打开限位开关，限位器发生作用，使起升重物停止上升，避免“钩头上天”事故。半封闭结构形式的保护罩虽然易于观察钢丝绳和动滑轮的磨损情况，但易发生钢丝绳在滑轮侧面掉道事故。此外，动滑轮组快速滑轮上的钢丝绳与慢速滑轮上的钢丝绳交叉摩擦造成了钢丝绳磨损较快。

2.3 吊钩结构

原吊钩装置见图2所示，采用片式单钩，存在吊具易倾斜，稳定性差等问题。

图2 原吊钩装置Fig.2 Old Hanging Hook Device

3 改进措施

3.1 卷筒结构改进

改进卷筒结构为左右对称的双卷筒带螺旋槽单层卷绕结构形式，图3为改进后卷筒的左半部分结构形式。

图3 改进后卷筒的左半部分结构形式Fig.3 Improved Structural Style of Left Side of Reel

标准槽形为29 mm，卷筒型号为Φ1 250 mm×3 200 mm，滑轮组倍率不变。采用齿轮联轴器连接两卷筒使其同步，以补偿两个卷筒的轴向及径向位移量。采用四根6×19W+IWR-26-1670钢芯钢丝绳，其缠绕方式为：卷筒侧的下绳从动滑轮组的内侧滑轮开始绕进，经过最外侧两片滑轮的钢丝绳分别连接臂长为1 700 mm的平衡臂。采用双卷筒结构形式后，与原钢丝绳卷绕方式相同，但由于卷筒长度缩短，钢丝绳与滑轮组之间的偏角变小，减轻了两者之间的磨损，延长了滑轮组及钢丝绳的使用寿命。另外，单侧卷筒虽然比原卷筒短，但是由于卷筒绳槽的槽形和钢丝绳的直径都相应减小，因此仍然能够满足起升高度要求，并且双机构形式大大提高了实际工作中起升机构的稳定性。

3.2 滑轮组结构改进

改进后采用双套滑轮组机构，两定滑轮组处于小车架上卷筒前侧的同一水平线上，两平衡臂安装在定滑轮组前侧的同一水平线上，每组定滑轮组数量仍为6片，直径和壁厚不变。两动滑轮组分别安装在主起升吊具上的两侧相应位置，数量和倍率不变。为防止动滑轮组快速滑轮上的钢丝绳与慢速滑轮上的钢丝绳交叉摩擦，改进动滑轮组中间两片快速滑轮直径为1 000 mm，其它滑轮片直径和壁厚不变。钢丝绳从动滑轮组的中间两个快速滑轮开始绕入，在吊钩组下降过程中卷筒上的钢丝绳往卷筒两边移动。

另外，将动滑轮组下半部半封闭保护罩改为全封闭结构形式，减小了钢丝绳掉道的风险。取消主卷扬重锤极限托架，由动滑轮组保护罩直接触碰重锤，使限位器发生作用。

3.3 吊钩结构改进

为了增强吊具的稳定性，将吊钩改进为龙门式固定吊钩，改进后吊钩装置见图4。

图4 改进后吊钩装置Fig.4 Improved Hanging Hook Device

安装龙门式固定吊钩要求小车具备足够的宽度，因此重新设计制作安装小车车架，将其加宽4 m，主钩采用钩台钩叉的结构形式，有效地解决了吊钩周向摆动的问题，大大提高了起升性能，解决了挂、摘钢水罐不稳，作业耗时长等问题。

4 取得的效果

整备150 t吊车主起升机构改进前，新钢丝绳运行3个月左右开始出现断丝、磨损加剧情况，动滑轮组内侧两片快速滑轮运行2年即由于壁厚磨损报废。自2019年10月改进后，钢丝绳运行6个月左右才开始出现断丝情况，钢丝绳的更换周期延长一倍；动滑轮组快速滑轮在线运行2年7个月，壁厚磨损仍未达到报废标准，动滑轮组的使用寿命大大延长，在线运行效果好，降低了设备的故障维修率，吊车摘、挂钢水罐时稳定性大大增强，节省设备事故处理时间约20 h，避免了操作事故的发生，保证了生产的稳定顺行。

5 结语

鞍钢股份有限公司炼钢总厂四分厂整备150 t吊车摘、挂钢水罐时由于吊具钩板周向摆动，造成吊具偏斜，起升机构运行不平稳易发生操作事故问题，为此，对吊车起升机构卷筒、滑轮组及吊钩的结构形式进行了改进，采用双卷筒带螺旋槽单层卷绕结构形式和双套滑轮组机构，将动滑轮组下半部半封闭保护罩改进为全封闭结构形式，片式单钩改进为龙门式固定吊钩。解决了钢丝绳掉道磨损报废快，滑轮片不均匀磨损问题，吊车摘、挂钢水罐作业时的稳定性大大增强，节省设备事故处理时间约20 h，保证了生产的稳定顺行。