当大吨位铸造起重机主小车的改造

大吨位铸造起重机主小车的改造

1概述

由于天津钢厂使用的180／50／10t兑铁水用铸造起重机在运行一段时间后，主小车起升机构多处出现故障，不但造成危险情况，而且严重影响生产。受天钢委托，我公司派员对事故现场进行了全面细致地考察与分析，并对主小车的原机型及特点进行了认真地研究。通过对铸造起重机各种型式的主起升机构进行比较分析，最终确定用“住友”机型来改造180t铸造起重机主小车。

2原有小车主起升机构及其事故分析

2．1原主起升机构的结构及特点

原主起升传动机构由双电机、双减速器、四个制动器、两个卷筒及两个定滑轮组构成。起升机构的两个减速器之间通过伞齿轮与万向联轴器连接(见图1)，以保证两套起升机构的同步和实现单电

图1原主起升机构

1．定滑轮组及平衡装置2．卷筒3．电动机4．制动器5．万向联轴器6．联轴器7．减速器

机工作。这种机型的优点是尺寸小，重量轻。由于伞齿轮是一个关键零件，不但承载着很大的转矩和轴向载荷，而且工作级别又高，因此，对它的设计强度、加工制造及安装精度都有很高的要求。否则，就会使伞齿轮的承载能力大大下降，极易发生断齿现象，给机构上的传动部件带来很大的冲击和损坏。由于该机型的连接环节无破损现象;包装上应印有产品名称、生产厂名及位址、生产日期、产品等级(优等品、1等品、合格品)、采取标准号、履行的卫生标准号等信息多，所以故障点也多。

2．2事故分析

当起升机构吊着铁水罐在大车运行机构运行时，起升机构的制动器突然失灵，导致铁水罐下滑，发生飞车情况，以致电动机、联轴器及减速器都被损坏。经分析其主要原因是：制动器没有调整到所需力矩位置，在制动过程中处于临界状态，当大车运行引起震动时，动载荷的增加使制动力矩不够，闸不住制动轮，因此导致铁水罐下滑。此外，在使用过程中还发现存在小车架刚度较差、焊缝质量不好、定滑轮承受不了轴向力及滑轮变形或轴承损坏等问题。经过进一步核算，发现原起升机构联轴器许用扭矩不够，而且所选用的轻型万向联轴器也不适合在铸造起重机的起升机构上应用。两个减速器之间的万向联轴器的许用扭矩不够。

3制定改造方案

3．1提出改造方案

目前，国内外普遍采用的形式有两种：一种是日本“三菱”机型；另一种是日本“住友”机型。前者在我国宝钢、武钢等钢厂使用较多，后者在日本、韩国普遍使用，目前国内尚无使用先例。

为满足用户尽可能减少工作量及降低费用的要求，因此采用“一字型大减速器(简称大减速器)”机型进行改造。“大减速器机型”有以下共同特点：(1)“一字型大减速器”配有两套驱动系统。电机、制动器及其共用的大减速器、卷筒和定滑轮组两套系统对称布置。每个卷筒上固定有两根钢丝绳，钢丝绳经挂梁上的动滑轮和车架上的定滑轮缠绕，悬吊起挂梁下的钢水包。

(2)两套传动机构的减速齿轮都装在同一个大减速器里，该机型的特点是两个卷筒都与主梁平行，通过大减速器中的高速级(或低速级)过轮将两套机构连锁以达到同步的目的。

(3)整个机构传动链简单。减速器的轴实现在超大型集装箱船、液化天然气（LNG）船等高技术船舶上利用相互平行，渐开线圆柱齿轮啮合。这种传动方式没有其他零部件，故障点少，传动效率高，维修空间大。安全和可靠是它最大的特征，也是用户公认的优点。大减速器油池大且散热好，能保证齿轮有良好的润滑，因此齿轮寿命长且维护量少。

当一套机构出现故障后，另一套机构可通过大减速器的同步过轮驱动另一个卷筒，以保证起重机能安全工作一个循环，或电机过载继续短期工作。这种机型的缺点是自重较大，制造难度大，整体更换减速器比较困难。

3．2两种大减速器机型的比较

(1)“住友”机型是电机在中间，卷筒在两侧，用大减速器中高速级的过轮将两套机构相连(见图2)．

该机型有以下优点：a单机工作时，只有高速级齿轮轴过载，其余各级都不过载，且过轮扭矩较小，因此自重较“三菱”机型轻。

b由于减速器是独立部件，受小车架变形影响较小，减速器制造精度高，装配与维护方便。

C由于卷筒放置在小车架两边，卷筒自重及其上的钢丝绳拉力与小车轮支座的距离很小，因此小车架上的梁断面不大，减轻了小车架重量。

(2)“三菱”机型是卷筒在中间，低速级设过轮，

电机在两侧。减速器下壳体也是小车架的一根梁

其制造难度大，但小车总的高度较小。由于其特点是卷筒在中间，小车架上的梁承受较大的弯矩，故车架较重。

3．3确定改造用机型

根据天钢对此次改造的具体要求，对于未损坏的零部件要继续使用，由于小车的轨距及其架的外形尺寸都已经确定，如果用“三菱”机型布置该小车，那么小车架的外形尺（2）丈量试件的直径和高度寸偏大，对整车不利。因此，根据原小车电动机在内、卷筒在外、定滑轮与卷筒中心垂直的布置形式，同时考虑到整个小车的外形尺寸以及“住友”机型的相对优越性等因素，最终决定采用“住友”机型进行改造。

图2“住友”大减速器机型

4改造措施

首先，更换电动机与减速器之间的万向联轴器。通过合理选择小车架梁的断面，以解决原小车架存在的刚度和强度的问题。其次，重新设计定滑轮及平衡梁。通过合理选用轴承，将定滑轮和平衡梁分开设计并将其结构改进，以减小因大车起、制动给定滑轮带来的轴向力的影响。

5结束同年语

在铸造起重机上采用“住友”机型属国内首创，是理论与实际经验相结合的一次突破。此次改造不仅丰富了国内铸造起重机主起升机构设计的种类，而且为今后的设计提供了参考依据。

作者：李静原