黃天蛟/中遠(yuǎn)船務(wù)（啟東）海洋工程有限公司

纜索式起重機(jī)繩索涂油車

黃天蛟/中遠(yuǎn)船務(wù)（啟東）海洋工程有限公司

纜索式起重機(jī)作為工業(yè)建造常用的機(jī)械設(shè)備，其繩索長(zhǎng)時(shí)間暴露在室外，若無(wú)有效潤(rùn)滑保護(hù)則容易銹蝕而報(bào)廢。故設(shè)計(jì)一款重量輕，安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，滿足整根繩索涂油并且涂油均勻的涂油小車對(duì)纜索式起重機(jī)繩索的使用壽命及其重要。

涂油車; 纜索式起重機(jī); 設(shè)計(jì)原理及參數(shù)

纜索式起重機(jī)是以懸掛于兩支點(diǎn)之間的鋼索作為承載結(jié)構(gòu)，利用載重小車在其上往返移動(dòng)進(jìn)行貨物起重機(jī)械，具有跨度大，速度快，效率高，總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)低廉等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于采礦工業(yè)，森林工業(yè)，橋梁建筑，水電建筑工程等的起重和施工作業(yè)中。但是起重機(jī)繩索暴露在室外，且無(wú)自動(dòng)潤(rùn)滑裝置，采用人工的方式也很難潤(rùn)滑，如果不能潤(rùn)滑，表面就會(huì)銹蝕，這種纜索式起重機(jī)如果拆下后再次使用，必須更換這些繩索，而這些繩索價(jià)值均不菲。

可以理解，爭(zhēng)取工作繩達(dá)到盡可能長(zhǎng)的使用壽命是重型纜機(jī)設(shè)計(jì)的一重要課題，就是說(shuō)除做好起升絞車和牽引絞車設(shè)計(jì)和設(shè)置防繩跳槽措施，確保工作繩能正常運(yùn)行外，還必須在導(dǎo)繞系統(tǒng)設(shè)計(jì)的諸多方面采取措施，從而增加其使用壽命。因此設(shè)計(jì)一套纜索式起重機(jī)的自動(dòng)涂油裝置，取代人工登高懸空沿線手工涂油的繁重而危險(xiǎn)的作業(yè)，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

目前國(guó)內(nèi)有部分的纜索涂油裝置的設(shè)計(jì)專利，比如說(shuō)一種給纜索進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的一種纜索保養(yǎng)加油器，該加油器包括橫豎支架、滾輪、涂油室、蝸輪、蝸桿及儲(chǔ)油桶五大部分；在橫支架兩端，分別安裝有驅(qū)動(dòng)輪及平衡輪，在橫支架的下方，安裝有涂油室及儲(chǔ)油桶；在儲(chǔ)油桶的上端蓋上，安裝有油管及上端安裝有蝸輪的提升軸，蝸輪與蝸桿嚙合，提升軸與儲(chǔ)油桶內(nèi)的提升盤(pán)配合安裝，驅(qū)動(dòng)鏈輪與傳動(dòng)鏈輪連接；使用時(shí)，牽動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，即可使提升盤(pán)上升推動(dòng)油脂進(jìn)入儲(chǔ)油室，纜索便被均勻涂上油脂。采用上述方案，可使該加油器全機(jī)械化的作業(yè)，省工、省時(shí)，省錢，極大的提高了工作效率。也有將涂油裝置裝在滑輪上，當(dāng)工作繩索通過(guò)滑輪時(shí)進(jìn)行涂油潤(rùn)滑的。

本文所要討論設(shè)計(jì)的纜索式起重機(jī)的繩索涂油裝置要求是重量輕，安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，滿足整根繩索涂油，涂油基本均勻，能控制行走速度。以下為主要設(shè)計(jì)原理及參數(shù)。

一、行走方案選擇

通過(guò)綜合考慮了行走穩(wěn)定、涂油均勻、裝置重量等多個(gè)因素，在自重式驅(qū)動(dòng)、繩拉式驅(qū)動(dòng)，蠕動(dòng)式、動(dòng)力式驅(qū)動(dòng)中，選擇了動(dòng)力式驅(qū)動(dòng)爬升。其工作原理是，由動(dòng)力源提供動(dòng)力，以驅(qū)動(dòng)小車行走并控制其行走速度。動(dòng)力輸出后通過(guò)皮帶輪輸送到一級(jí)減震器，然后通過(guò)離合器輸送到中間軸，在中間軸上鏈輪通過(guò)滾子鏈輸送到行走輪，以驅(qū)動(dòng)小車以某一速度行進(jìn)，另一部分通過(guò)蝸輪減速器輸送到油箱，驅(qū)動(dòng)活塞壓油，以供涂油裝置涂油。

根據(jù)動(dòng)力源不同，又在步進(jìn)電機(jī)、汽油機(jī)、直流電機(jī)中選擇了由蓄電池供電的直流電機(jī)為動(dòng)力源，優(yōu)點(diǎn)是工作穩(wěn)定可靠，便于實(shí)現(xiàn)遙控。

二、電動(dòng)機(jī)及減速器選擇

通過(guò)對(duì)風(fēng)阻力、坡阻力、滾動(dòng)摩擦力以及涂油所克服的阻力進(jìn)行估算，行走功率較小，可忽略不計(jì)。通過(guò)對(duì)工作部分功率進(jìn)行計(jì)算，總功率約為250W。選擇ZXQ-13.5/30電機(jī)滿足要求，蓄電池選擇雙飛牌閥控蓄電池6MZ-60，兩個(gè)串聯(lián)工作。

通過(guò)計(jì)算，傳動(dòng)帶、行走鏈條傳動(dòng)、工作鏈傳動(dòng)的速比分配分別為1.3、2.0、2.2。綜合考慮使用條件及工作情況后，決定使用三環(huán)減速器SH-80-13及蝸桿減速器CW-80-10-V-F。三環(huán)減速器體積小，重量輕，兼有行星減速器和普通圓柱齒輪減速器的優(yōu)點(diǎn)，充分運(yùn)用了功率分流和多齒嚙合機(jī)理。

三、油箱及內(nèi)部設(shè)計(jì)

油箱箱體選擇內(nèi)壁直徑為500mm、壁厚5mm的無(wú)縫鋼管加工，法蘭采用厚度為5mm鋼板加工。由于油箱有密封要求，每隔15°使用24個(gè)螺栓連接法蘭面。

油箱中，活塞壓油選用螺旋傳動(dòng)。選用梯形螺紋，螺桿使用45#鋼，不淬火，螺母選用青銅。螺旋傳動(dòng)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，可以保證壓油速度平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。

根據(jù)受力分析情況及計(jì)算，油箱的動(dòng)力輸入端受較大的軸向力作用，故選用33108-2CE圓錐滾子軸承，而另一端僅受螺桿和油的重力作用，故選用6205型深溝球軸承。

在螺母脫離了螺桿之后（實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)）利用彈簧的壓力使活塞抵壓在螺桿軸上，此時(shí)反轉(zhuǎn)螺桿就可以將螺母重新安裝在螺桿軸上。選用碳素鋼彈簧鋼絲（GB4375）（G-810MPa），采用冷卷工藝，使用登記為3級(jí)，彈簧兩端并緊磨平，支撐圈為一圈。

油箱內(nèi)部壓力不大，箱體與端蓋之間用石棉橡膠墊圈，活塞與箱體之間用O型橡膠密封圈，活塞與定位桿之間用J型橡膠密封圈進(jìn)行密封。

油箱相對(duì)于機(jī)架豎直放置，這種放置方式在安裝上相對(duì)橫放復(fù)雜，需要兩側(cè)分別用螺栓與機(jī)架固接，但每個(gè)螺栓受力均勻。它最大的優(yōu)點(diǎn)是隨著涂油工作的進(jìn)行，油箱內(nèi)的油量不斷減少，整個(gè)涂油車的重心只在豎直方向上移動(dòng)，前后行走輪的受力均勻，有利于涂油工作的穩(wěn)定性和提高涂油質(zhì)量。

四、機(jī)架設(shè)計(jì)

整個(gè)機(jī)架采用焊接方式，選用Q235的熱軋等邊角鋼。為使整車具有一定抗彎能力及穩(wěn)定性。選擇45*4角鋼，焊接全部采用手工電焊弧，角鋼以背對(duì)背焊接為主，車輪材質(zhì)選取45#鋼，車輪上的鏈輪采用整體式結(jié)構(gòu)。

行走于中間軸之間的鏈條長(zhǎng)而且近乎垂直，需要設(shè)置張緊裝置，張緊裝置利用機(jī)架的空間，設(shè)置成伸出的懸臂軸，通過(guò)移動(dòng)張進(jìn)支撐裝置來(lái)移動(dòng)軸端鏈輪，從而壓緊鏈條。

五、涂油嘴設(shè)計(jì)

通過(guò)查閱大量資料，最終確定使用油箱浸潤(rùn)式涂油。最大優(yōu)點(diǎn)可以保證涂油均勻，而且保證整根繩索全部涂到。

涂油車各部分組件盡量將重心設(shè)置在機(jī)架的縱向中心線上，油箱盡量布置在整個(gè)機(jī)架的中心位置，裝備后利用蓄電池進(jìn)行重心的調(diào)整，使小車位于后拉索的正下方。在行走輪上套上橡膠外套，設(shè)置張緊輪。遙控裝置能獨(dú)立控制直流電機(jī)的啟動(dòng)，停車；獨(dú)立控制離合器，使之結(jié)合和分離；獨(dú)立控制制動(dòng)器，使之制動(dòng)或松剎。

[1]周玉申，《纜索起重機(jī)設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社，1993年.

[2]《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，冶金工業(yè)出版社，1995年.

[3]王厚成，《鋼絲繩涂油先進(jìn)方法和裝置》，金屬制品，1991年.

[4]《鋼絲繩涂油裝置的研制及問(wèn)題處理》，煤礦機(jī)械，1998年

[5]《鋼絲繩涂油機(jī)構(gòu)改進(jìn)》，金屬制品，2005年.