楊卓云 （天津港第二港埠有限公司 天津300457）

適合港口件雜貨使用的40噸級輪胎起重機變幅機構(gòu)的型式

楊卓云 （天津港第二港埠有限公司 天津300457）

隨著我國對外貿(mào)易的發(fā)展，港口吞吐量不斷增加，要求港口接卸貨物的能力大幅提高。提出在大噸位輪胎起重機上采用液壓油缸為動力的變幅機構(gòu)優(yōu)于卷揚鋼絲繩變幅機構(gòu)。

港口 40噸級 起重機

隨著我國對外貿(mào)易的發(fā)展，港口吞吐量不斷增加，要求港口接卸貨物的能力大幅提高。目前，岸邊接卸貨物的起重機的起吊能力已經(jīng)陸續(xù)向大噸位上發(fā)展，從過去的10噸門座式起重機發(fā)展到起吊能力在16～25噸級的門座式起重機。現(xiàn)后方配套的是25噸級輪胎起重機，以哈爾濱QLY25全液壓輪胎起重機為例，臂架長度18 m、旋轉(zhuǎn)半徑為5 m時，最大負(fù)荷為17.5 t，而吊裝長大五金作業(yè)時的安全負(fù)荷為9～12 t（在旋轉(zhuǎn)半徑8～10 m時），顯然25噸級的輪胎起重機已經(jīng)不能滿足配套使用的要求，時常會出現(xiàn)超負(fù)荷作業(yè)情況。以石川島CCH400WE車輪式起重機為例，該車為40噸級的輪胎起重機，臂架長度18 m、旋轉(zhuǎn)半徑5 m時，最大負(fù)荷為24.4 t，而吊裝長大五金作業(yè)時的安全負(fù)荷11～16 t（在旋轉(zhuǎn)半徑8～10 m時）。合理配套應(yīng)使用40噸級的輪胎起重機與前方16～25噸級的門座式起重機配合作業(yè)。目前，已有適合港口使用的25噸級、50噸級全液壓輪胎起重機，其性能可以滿足繁忙的裝卸生產(chǎn)要求，在此基礎(chǔ)上建議國內(nèi)開發(fā)40噸級以液壓油缸為變幅機構(gòu)動力的輪胎式起重機。

1 變幅機構(gòu)的型式

目前，國外大噸位輪胎起重機變幅機構(gòu)的型式有兩種，如圖1。

在國內(nèi)，傳統(tǒng)制造的輪胎起重機均采用卷揚鋼絲繩變幅機構(gòu)，汽車起重機均采用液壓油缸變幅機構(gòu)。在國外已有以液壓油缸為變幅機構(gòu)動力的輪胎起重機，兩種變幅機構(gòu)型式不同，使用、維修差異較大。

2 卷揚鋼絲繩變幅機構(gòu)

目前，國內(nèi)制造的輪胎起重機變幅機構(gòu)均為卷揚鋼絲繩型式。機械傳動型式的變幅機構(gòu)為外花鍵軸與卷揚內(nèi)花鍵連接。液壓傳動型式的變幅機構(gòu)是液壓馬達、減速器、卷筒。其連接型式為：液壓馬達外花鍵輸出與變速箱內(nèi)花鍵連接，中間一根雙面花鍵軸又與卷揚內(nèi)花鍵連接。由于港口裝卸使用的輪胎起重機在作業(yè)中變幅機構(gòu)使用非常頻繁，而且變幅速度快，沖擊載荷大，起重機在使用到一定時間后，其變幅花鍵軸花鍵磨損，卷揚內(nèi)花中鍵磨損，動力連接斷開，在使用過程中，卷揚易失去控制，造成臂架墜落事故。

3 以液壓油缸為動力的變幅機構(gòu)

采用液壓油缸為動力的變幅機構(gòu)，該型式在國外40噸級液壓輪胎起重機上已經(jīng)應(yīng)用。液壓油缸為動力的變幅機構(gòu)有三大特點：

3.1 使用安全系數(shù)大

以液壓油缸為動力的變幅機構(gòu)，由其結(jié)構(gòu)型式所決定：液壓油缸自身帶液壓鎖，不使用鋼絲繩（鋼絲繩斷裂情況不會發(fā)生），不使用卷揚和制動器，其臂架在任何情況下，包括動力源失控都不會出現(xiàn)臂架墜落事故，因此該型式的變幅機構(gòu)安全可靠。

3.2 節(jié)省鋼絲繩使用費用

我單位使用哈爾濱QLY25輪胎起重機，其變幅鋼絲繩的使用周期是每臺起重機每年更換5～6次，每掛鋼絲繩的單價是1 500元，單機年更換鋼絲繩費用7 500～9 000元。如使用液壓油缸為動力的變幅機構(gòu)，僅此鋼絲繩一項每年每臺起重機就可節(jié)省7 500～9 000元使用費用。

3.3 起重機上旋轉(zhuǎn)盤受力情況好

3.3.1 液壓油缸變幅機構(gòu) 上旋轉(zhuǎn)盤大梁受單向負(fù)荷，單向彎曲。

即：M=G·（H+h）

3.3.2 卷揚鋼絲繩變幅機構(gòu) 上旋轉(zhuǎn)盤大梁受交變負(fù)荷，雙向彎曲。

即：輕載時 M=G·（H+h）；重載時 M=S·H

注：其他重量忽略不計。

4 輪胎起重機用油缸變幅和用鋼絲繩變幅結(jié)構(gòu)受力比較（見圖2）

4.1 轉(zhuǎn)臺受力分析

4.1.1 變幅拉索受力S（S'）

油缸變幅拉索受力S:

其中：

a——拉索至吊臂鉸點垂直距離，m；

Q——重物及吊具重力，N；

R——吊鉤中心至吊臂鉸點水平距離，m；

G——吊臂重力，N；

R1——吊臂重心至吊臂鉸點水平距離，m；

S1——起升鋼絲繩拉力，N；

B——起重鋼絲繩至吊臂鉸點垂直距離，m。

鋼絲繩變幅拉索受力S'：

其中：

a'——拉索至吊臂鉸點垂直距離，m。

分析：由于要考慮運輸狀態(tài)三角架高度（鋼絲繩變幅工作狀態(tài)三角架升起），因此，拉索力臂之比（a'/a）約為1.3～1.4，所以S'/S=1.3～1.4

4.1.2 變幅油缸拉力F及三角架拉板拉力F'變幅油缸拉力F：

其中：

C——拉索至壓桿下鉸點垂直距離，m；

D——油缸中心線至壓桿下鉸點垂直距離，m。

鋼絲繩變幅三角架拉板拉力F'：

其中：C'——拉索至壓桿下鉸點垂直距離，m；

D'——拉桿中心線至壓桿下鉸點垂直距離，m。

4.1.3 轉(zhuǎn)臺受力分析 鋼絲繩變幅型式轉(zhuǎn)臺與回轉(zhuǎn)支承交接處受力最大，并且為交變應(yīng)力。該截面內(nèi)力：

剪力 N=F'-G1（N）其中：

F'——三角架拉板拉力，N；

G1——配重、轉(zhuǎn)臺上機構(gòu)及轉(zhuǎn)臺自重重力，N。

彎矩 M=F'L1-G1L2

其中：

L1——F'至截面距離，m；

L2——G1合力至截面距離，m。

分析：由于F'空載時較小，此時M為負(fù)值；當(dāng)?shù)踺d時F'值較大，M為正值，因此M值變化范圍較大，最大應(yīng)力點為交變應(yīng)力。最大應(yīng)力點易產(chǎn)生疲勞破壞，特別是當(dāng)使用帶載自由落鉤時，沖擊大，就更容易產(chǎn)生破壞。例如天津港使用的UC-25輪胎起重機使用5萬小時發(fā)現(xiàn)多臺車轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)支承座圈與轉(zhuǎn)臺梁交接處產(chǎn)生裂紋。

對于油缸變幅型式，雖然油缸拉力和壓桿壓力比鋼絲繩變幅型式受力要大得多，但力直接傳遞到內(nèi)轉(zhuǎn)支承上，對轉(zhuǎn)臺后梁不產(chǎn)生彎矩，轉(zhuǎn)臺后梁只承受配重和自重產(chǎn)生的單向彎矩，并且彎矩值比較小，因此，轉(zhuǎn)臺梁受力狀態(tài)好。但要處理好油缸及壓桿與轉(zhuǎn)臺的連接和圓滑過渡。

筆者認(rèn)為，在大噸位輪胎起重機上采用液壓油缸為動力的變幅機構(gòu)優(yōu)于卷揚鋼絲繩變幅機構(gòu)?！?/p>

2012-07-09