大噸位鑄造起重機(jī)主小車的改造

1概述
由于天津鋼廠使用的180／50／10t兌鐵水用鑄造起重機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后，主小車起升機(jī)構(gòu)多處出現(xiàn)故障，不但造成危險(xiǎn)情況，而且嚴(yán)重影響生產(chǎn)。受天鋼委托，我公司派員對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了全面細(xì)致地考察與分析，并對(duì)主小車的原機(jī)型及特點(diǎn)進(jìn)行了認(rèn)真地研究。通過對(duì)鑄造起重機(jī)各種型式的主起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較分析，最終確定用“住友”機(jī)型來改造180t鑄造起重機(jī)主小車。

2原有小車主起升機(jī)構(gòu)及其事故分析
2．1原主起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
原主起升傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由雙電機(jī)、雙減速器、四個(gè)制動(dòng)器、兩個(gè)卷筒及兩個(gè)定滑輪組構(gòu)成。起升機(jī)構(gòu)的兩個(gè)減速器之間通過傘齒輪與萬向聯(lián)軸器連接(見圖1)，以保證兩套起升機(jī)構(gòu)的同步和實(shí)現(xiàn)單電

圖1原主起升機(jī)構(gòu)
1．定滑輪組及平衡裝置2．卷筒3．電動(dòng)機(jī)4．制動(dòng)器5．萬向聯(lián)軸器6．聯(lián)軸器7．減速器

機(jī)工作。這種機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，重量輕。由于傘齒輪是一個(gè)關(guān)鍵零件，不但承載著很大的轉(zhuǎn)矩和軸向載荷，而且工作級(jí)別又高，因此，對(duì)它的設(shè)計(jì)強(qiáng)度、加工制造及安裝精度都有很高的要求。否則，就會(huì)使傘齒輪的承載能力大大下降，極易發(fā)生斷齒現(xiàn)象，給機(jī)構(gòu)上的傳動(dòng)部件帶來很大的沖擊和損壞。由于該機(jī)型的連接環(huán)節(jié)多，所以故障點(diǎn)也多。
2．2事故分析
當(dāng)起升機(jī)構(gòu)吊著鐵水罐在大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器突然失靈，導(dǎo)致鐵水罐下滑，發(fā)生飛車情況，以致電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器及減速器都被損壞。經(jīng)分析其主要原因是：制動(dòng)器沒有調(diào)整到所需力矩位置，在制動(dòng)過程中處于臨界狀態(tài)，當(dāng)大車運(yùn)行引起震動(dòng)時(shí)，動(dòng)載荷的增加使制動(dòng)力矩不夠，閘不住制動(dòng)輪，因此導(dǎo)致鐵水罐下滑。此外，在使用過程中還發(fā)現(xiàn)存在小車架剛度較差、焊縫質(zhì)量不好、定滑輪承受不了軸向力及滑輪變形或軸承損壞等問題。經(jīng)過進(jìn)一步核算，發(fā)現(xiàn)原起升機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器許用扭矩不夠，而且所選用的輕型萬向聯(lián)軸器也不適合在鑄造起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)上應(yīng)用。兩個(gè)減速器之間的萬向聯(lián)軸器的許用扭矩不夠。

3制定改造方案
3．1提出改造方案
目前，國內(nèi)外普遍采用的形式有兩種：一種是日本“三菱”機(jī)型；另一種是日本“住友”機(jī)型。前者在我國寶鋼、武鋼等鋼廠使用較多，后者在日本、韓國普遍使用，目前國內(nèi)尚無使用先例。
為滿足用戶盡可能減少工作量及降低費(fèi)用的要求，因此采用“一字型大減速器(簡稱大減速器)”機(jī)型進(jìn)行改造。“大減速器機(jī)型”有以下共同特點(diǎn)：(1)“一字型大減速器”配有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電機(jī)、制動(dòng)器及其共用的大減速器、卷筒和定滑輪組兩套系統(tǒng)對(duì)稱布置。每個(gè)卷筒上固定有兩根鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)掛梁上的動(dòng)滑輪和車架上的定滑輪纏繞，懸吊起掛梁下的鋼水包。
(2)兩套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的減速齒輪都裝在同一個(gè)大減速器里，該機(jī)型的特點(diǎn)是兩個(gè)卷筒都與主梁平行，通過大減速器中的高速級(jí)(或低速級(jí))過輪將兩套機(jī)構(gòu)連鎖以達(dá)到同步的目的。
(3)整個(gè)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈簡單。減速器的軸相互平行，漸開線圓柱齒輪嚙合。這種傳動(dòng)方式?jīng)]有其他零部件，故障點(diǎn)少，傳動(dòng)效率高，維修空間大。安全和可靠是它最大的特征，也是用戶公認(rèn)的優(yōu)點(diǎn)。大減速器油池大且散熱好，能保證齒輪有良好的潤滑，因此齒輪壽命長且維護(hù)量少。
當(dāng)一套機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障后，另一套機(jī)構(gòu)可通過大減速器的同步過輪驅(qū)動(dòng)另一個(gè)卷筒，以保證起重機(jī)能安全工作一個(gè)循環(huán)，或電機(jī)過載繼續(xù)短期工作。這種機(jī)型的缺點(diǎn)是自重較大，制造難度大，整體更換減速器比較困難。
3．2兩種大減速器機(jī)型的比較
(1)“住友”機(jī)型是電機(jī)在中間，卷筒在兩側(cè)，用大減速器中高速級(jí)的過輪將兩套機(jī)構(gòu)相連(見圖2)．
該機(jī)型有以下優(yōu)點(diǎn)：a單機(jī)工作時(shí)，只有高速級(jí)齒輪軸過載，其余各級(jí)都不過載，且過輪扭矩較小，因此自重較“三菱”機(jī)型輕。
b由于減速器是獨(dú)立部件，受小車架變形影響較小，減速器制造精度高，裝配與維護(hù)方便。
C由于卷筒放置在小車架兩邊，卷筒自重及其上的鋼絲繩拉力與小車輪支座的距離很小，因此小車架上的梁斷面不大，減輕了小車架重量。
(2)“三菱”機(jī)型是卷筒在中間，低速級(jí)設(shè)過輪，
電機(jī)在兩側(cè)。減速器下殼體也是小車架的一根梁
其制造難度大，但小車總的高度較小。由于其特點(diǎn)是卷筒在中間，小車架上的梁承受較大的彎矩，故車架較重。
3．3確定改造用機(jī)型
根據(jù)天鋼對(duì)此次改造的具體要求，對(duì)于未損壞的零部件要繼續(xù)使用，由于小車的軌距及其架的外形尺寸都已經(jīng)確定，如果用“三菱”機(jī)型布置該小車，那么小車架的外形尺寸偏大，對(duì)整車不利。因此，根據(jù)原小車電動(dòng)機(jī)在內(nèi)、卷筒在外、定滑輪與卷筒中心垂直的布置形式，同時(shí)考慮到整個(gè)小車的外形尺寸以及“住友”機(jī)型的相對(duì)優(yōu)越性等因素，最終決定采用“住友”機(jī)型進(jìn)行改造。

圖2“住友”大減速器機(jī)型

4改造措施
首先，更換電動(dòng)機(jī)與減速器之間的萬向聯(lián)軸器。通過合理選擇小車架梁的斷面，以解決原小車架存在的剛度和強(qiáng)度的問題。其次，重新設(shè)計(jì)定滑輪及平衡梁。通過合理選用軸承，將定滑輪和平衡梁分開設(shè)計(jì)并將其結(jié)構(gòu)改進(jìn)，以減小因大車起、制動(dòng)給定滑輪帶來的軸向力的影響。

5結(jié)束語
在鑄造起重機(jī)上采用“住友”機(jī)型屬國內(nèi)首創(chuàng)，是理論與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的一次突破。此次改造不僅豐富了國內(nèi)鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的種類，而且為今后的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。
作者：李靜原