1200125t橋式起重機(jī)的主起升機(jī)構(gòu)

 

    1主要技術(shù)參數(shù)和要求1.1主要技術(shù)參數(shù)200t，起升高度為34m，作級(jí)別為M3.1.2主要技術(shù)要求120025t橋式起重機(jī)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行和快速準(zhǔn)確定位，將直接影響三峽工程左岸電站能否按計(jì)劃投產(chǎn)發(fā)電和所吊運(yùn)設(shè)備和人員的安全。合同要求120025t橋式起重機(jī)必須把成熟可靠、運(yùn)行穩(wěn)定放在首位，在此基礎(chǔ)上保證技術(shù)先進(jìn)。同時(shí)要求各機(jī)構(gòu)當(dāng)1組電機(jī)或1套裝置出現(xiàn)故障后，另一組電機(jī)能夠把所吊運(yùn)的設(shè)備安全平穩(wěn)地放回原地。

 

    1200t起升機(jī)構(gòu)的特殊點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)直接影響整臺(tái)起重機(jī)的性能和可靠性。按傳動(dòng)形式不同其可分為單套傳動(dòng)和雙套傳動(dòng)，單套傳動(dòng)方案有：雙電動(dòng)機(jī)、單減速器、4卷筒方案；雙電動(dòng)機(jī)、雙減速器、4卷筒方案；雙電動(dòng)機(jī)、3減速器、雙卷筒方案；雙電動(dòng)機(jī)、5減速器、4卷筒方案；4電動(dòng)機(jī)、3減速器、雙卷筒方案。雙套傳動(dòng)方案有：雙電動(dòng)機(jī)、雙減速器、雙卷筒方案；雙電動(dòng)機(jī)、4減速器、4卷筒方案；4電動(dòng)機(jī)、雙減速器、雙卷筒方案。按主起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩纏繞形式不同可劃分為：鋼絲繩單層纏繞、鋼絲繩雙層纏繞、鋼絲繩交叉纏繞和鋼絲繩順繞等形式。通過(guò)以上方案的分析比較，確定1200t起升機(jī)構(gòu)采用雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)1個(gè)行星減速器，行星減速器驅(qū)動(dòng)4個(gè)單聯(lián)卷筒、鋼絲繩雙層順繞的結(jié)構(gòu)。它由2個(gè)250kW的變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)1個(gè)行星齒輪減速器，在行星齒輪減速器的4個(gè)輸出軸上各驅(qū)動(dòng)1個(gè)直徑為21m的單聯(lián)卷筒。卷筒與減速器之間使用球鉸式卷筒聯(lián)軸器，鋼絲繩在卷筒上的纏繞為雙層纏繞，整個(gè)起升機(jī)構(gòu)共有4套滑輪組，每套滑輪組的倍率為2X6鋼絲繩直徑為44mm.除在每套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速軸上安裝2個(gè)盤式制動(dòng)器外，在卷筒端部的法蘭盤上還安裝有安全制動(dòng)器，其關(guān)鍵技術(shù)和特點(diǎn)如下：（1）減速器的2個(gè)輸入軸和4個(gè)輸出軸對(duì)稱于減速器中心線的2側(cè)，使減速器的結(jié)構(gòu)形式和受力完全對(duì)稱，減速器的箱體不承受附加彎曲作用。起升機(jī)構(gòu)的4個(gè)上滑輪組布置在小車架的4個(gè)角上，靠近車輪支撐處，將卷筒支撐點(diǎn)放到小車車輪支撐點(diǎn)的外面以產(chǎn)生反變形，對(duì)小車架受力非常有利，可減小小車架的受力和變形，減輕小車架自重。

 

    （2）行星減速器主傳動(dòng)2個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸分別與行星減速器太陽(yáng)輪的軸及行星包外嚙合的齒輪軸相連。通過(guò)調(diào)整行星部分和外嚙合部分的速比配合，可以得到快慢2種速比。當(dāng)其中任意1臺(tái)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障后，該側(cè)的制動(dòng)器抱閘，另1個(gè)電動(dòng)機(jī)可以單獨(dú)運(yùn)行，并保證能以1/2倍的額定速度連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作，同時(shí)這種工況可以作為起升機(jī)構(gòu)獲得另1組速度的穩(wěn)定運(yùn)行方案。在該工況下傳動(dòng)鏈中任一零件都不過(guò)載，使起升機(jī)構(gòu)的調(diào)速范圍增加1倍，達(dá)到1：40無(wú)級(jí)調(diào)速。當(dāng)2臺(tái)電機(jī)都完好無(wú)損時(shí)，可關(guān)閉1臺(tái)電動(dòng)機(jī)，只保留1臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作，1擋的慢速為0075m/min，起升機(jī)構(gòu)的定位精度達(dá)到1mm.再利用起重機(jī)所具有的二維定位和三維顯示功能，提高設(shè)備安裝對(duì)位的精確性的工作效率。采用這種方案，可大大提高起升機(jī)構(gòu)的安全可靠性和使用性能，對(duì)電站廠房使用不頻繁、安全可靠性和定位精度要求較高的起重機(jī)尤其適用。

 

    （）如所示，每個(gè)卷筒的內(nèi)外層鋼絲繩為1根鋼絲繩，1根鋼絲繩的2個(gè)繩頭通過(guò)同1個(gè)壓板固定在卷筒端部，外層鋼絲繩比內(nèi)層鋼絲繩滯后3圈，使內(nèi)層鋼絲繩纏繞到卷筒上后形成1個(gè)固定的槽形，以便外層鋼絲繩能夠有條不紊地纏在內(nèi)層鋼絲繩形成的螺旋槽內(nèi)。這種纏繞方法的優(yōu)點(diǎn)是：內(nèi)外2層鋼絲繩的受力和繞繩的速度不同，可通過(guò)裝在平衡杠桿端部的平衡滑輪來(lái)達(dá)到平衡；通過(guò)平衡杠桿使在同一電動(dòng)機(jī)2側(cè)的2套滑輪組的受力達(dá)到平衡；減速器2側(cè)的2套滑輪組通過(guò)嚴(yán)格控制卷筒的加工直徑達(dá)到平衡。另外，在滑輪組倍率一定的條件下，鋼絲繩受力分支數(shù)的增加、單根鋼絲繩受力的減小，使卷筒直徑、滑輪直徑、小車軌距和小車高度都相應(yīng)減小，小車和整機(jī)的自重明顯降低。這一特點(diǎn)也給設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)很大方便。采用這種纏繞方法的鋼絲繩直徑為44mm，卷筒直徑2.1m.小車軌距為7.5m.如果采用單層纏繞，鋼絲繩的直徑達(dá)到54mm卷筒直徑達(dá)到25m，小車軌距達(dá)到9m，小車架則無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體加工，整機(jī)的寬度和高度也要增加。

 

    200t起升機(jī)構(gòu)采用電氣制動(dòng)，工作制動(dòng)器，輔助制動(dòng)器，制動(dòng)過(guò)程十分平穩(wěn)、可靠安全。為確保所吊運(yùn)設(shè)備的安全，在主起升機(jī)構(gòu)卷筒法蘭上設(shè)置了安全制動(dòng)器，同時(shí)有1套檢測(cè)系統(tǒng)與之配套，當(dāng)4個(gè)卷筒中的2個(gè)卷筒轉(zhuǎn)速不一致時(shí)、電機(jī)超速時(shí)、高速軸與低速軸之間的速比發(fā)生變化時(shí)、卷筒超速時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)立即控制安全制動(dòng)器抱閘。在故障狀態(tài)下，從檢測(cè)到信號(hào)到制動(dòng)器完全把重物支持住，重物下滑距離控制在100~300mm范圍內(nèi)。另外在司機(jī)室內(nèi)設(shè)置了1個(gè)緊急停車按鈕，當(dāng)司機(jī)發(fā)現(xiàn)緊急情況時(shí)，可立即按動(dòng)緊急按鈕，使安全制動(dòng)器立即抱閘，以免發(fā)生設(shè)備墜落事故。

 

    1200t起升機(jī)構(gòu)中的減速器是起升機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵件，它在小車架上的支撐方式成為一個(gè)難題。如果采用三支點(diǎn)支撐，由于單根鋼絲繩*大拉力很大，采用的又是單聯(lián)雙層纏繞，尤其是吊具在下極限時(shí)，單個(gè)支點(diǎn)承受的壓力太大，使得支點(diǎn)結(jié)構(gòu)龐大，不易實(shí)現(xiàn)。如果采用底座式連接用連接螺栓把10m長(zhǎng)的減速器底座與小車架固定在一起，在工作過(guò)程中減速器的箱體就要隨小車架的變形而變形。這樣會(huì)影響減速器內(nèi)齒輪的傳動(dòng)，減速器箱體結(jié)合面處會(huì)出現(xiàn)縫隙，往外漏油。為了解決這些難題，將減速器設(shè)計(jì)成一端固定、一端滑動(dòng)的聯(lián)接形式，一端用螺栓把減速器緊緊地固定在小車加上，另一端采用滑動(dòng)連接，保證在小車架變形時(shí)，減速橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩步式制動(dòng)裝置上海振華港機(jī)（集團(tuán)）豐城制動(dòng)器有限公司聶春華橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩步式制動(dòng)的設(shè)計(jì)思想是在大車（或小車）運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)軸上采用兩步式常閉型電力液壓（塊式或盤式）制動(dòng)器，通過(guò)2次施加制動(dòng)力矩的方式，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)地減速制動(dòng)（由較小的制動(dòng)力矩進(jìn)行第1次制動(dòng)）和可靠地維持制動(dòng)（待機(jī)構(gòu)停止后或快要停止時(shí)進(jìn)行第2次制動(dòng)）其實(shí)施方案是：當(dāng)機(jī)構(gòu)減速停車后，給驅(qū)動(dòng)軸一足夠的制動(dòng)力矩，使得驅(qū)動(dòng)輪在外力的作用下不產(chǎn)生滾動(dòng)位移，只可能產(chǎn)生滑動(dòng)位移，從而產(chǎn)生與外力相反的滑動(dòng)摩擦阻力，起到維持（防風(fēng)）制動(dòng)作用。

 

    1結(jié)構(gòu)及工作原理兩步式制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)如所示，其工作原理見(jiàn)，當(dāng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)斷電停止驅(qū)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)器也同時(shí)斷電并失去推力，這時(shí)一次制動(dòng)彈簧力Pi經(jīng)杠桿和制動(dòng)瓦作用到制動(dòng)輪上并產(chǎn)生制動(dòng)力矩Mi，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行**步制動(dòng)。而二次制動(dòng)彈簧在單向液壓阻尼缸的反力作用下緩慢下移釋放，待機(jī)構(gòu)完全停止后（或快要停止時(shí)）二次制動(dòng)彈簧釋放結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.一次制動(dòng)彈簧2制動(dòng)拉桿3制動(dòng)臂4制動(dòng)瓦5均等杠桿6聯(lián)鎖銷7調(diào)節(jié)手輪8延時(shí)裝置9推動(dòng)器10制動(dòng)彈簧11.限位開(kāi)關(guān)12力矩調(diào)整螺母13補(bǔ)償裝置到位并將彈簧力P2施加到制動(dòng)輪上并產(chǎn)生二次制動(dòng)力矩M2實(shí)施維持制動(dòng)。Ml和M2均可在使用過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需要在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，第二次制動(dòng)的延時(shí)值也可根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)時(shí)間調(diào)節(jié)閥在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)機(jī)構(gòu)通電開(kāi)始驅(qū)動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器的推動(dòng)器也同時(shí)得電并打開(kāi)制動(dòng)器（此時(shí)單向液壓阻尼缸無(wú)阻尼作用）制動(dòng)器可根據(jù)用戶需器可以在長(zhǎng)度方向上沿小車架滑動(dòng)，使減速器箱體不隨小車架一起變形，徹底解決了傳動(dòng)精度和漏油的問(wèn)題。通過(guò)載荷試驗(yàn)和工業(yè)性運(yùn)行試驗(yàn)證明，在分箱面一點(diǎn)也不漏油，在減速器1m遠(yuǎn)處測(cè)得的噪聲只有82dB，符合我國(guó)大型減速器噪聲規(guī)定值不大于112分貝的要求。

 

    減速器設(shè)計(jì)成一端固定、一端滑動(dòng)的聯(lián)接形式后，減速器不隨小車架變形而變形，安裝在減速器高速軸上的制動(dòng)輪和安裝在小車架上的制動(dòng)器，在小車架受力變形時(shí)，2者的中心將會(huì)發(fā)生錯(cuò)位，致使輪式制動(dòng)器無(wú)法正常工作。對(duì)于盤式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，制動(dòng)器與制動(dòng)盤不同心對(duì)正常工作影響不大，因此工作制動(dòng)器和輔助制動(dòng)器必須采用盤式制動(dòng)器。使用盤式制動(dòng)器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：制動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量明顯小于制動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可以減小對(duì)減速器行星包和其他零部件的沖擊，尤其在主起升機(jī)構(gòu)輕載（00t以下）高速（3m/min）時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加1倍，達(dá)到1440rad/min可以使機(jī)構(gòu)能夠更加安全、平穩(wěn)的工作。