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起重機起升鋼絲繩發(fā)生回轉(zhuǎn)的原因及解決辦法

1. 導(dǎo)致鋼絲繩發(fā)生回轉(zhuǎn)的原因

1.1 對單根繩而言,產(chǎn)生回轉(zhuǎn)的原因是鋼絲繩有旋轉(zhuǎn)內(nèi)力存在

(1)鋼絲繩采用的是普通單層鋼絲繩

普通單層股鋼絲繩是單層卷制的鋼絲繩,如圖1所示幾種類型。

圖1 單層鋼絲繩類型

(a)6 19+FC (b)6 19+IWS (C)6 19+IWR

由于是單層,每股鋼絲的旋轉(zhuǎn)內(nèi)力方向一致,導(dǎo)致整根鋼絲繩有一定的合成轉(zhuǎn)矩,在自由狀態(tài)下承受張力時,鋼絲繩的旋轉(zhuǎn)角度大于0,合成轉(zhuǎn)矩大于0,容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

防扭鋼絲繩是多層股鋼絲繩,如圖2所示幾種類型。

圖2 多層股鋼絲繩類型

(a)18 7+FC (b)18 7+IWS

(c)18 19S+FC (d)18 19S+IWS

防扭鋼絲繩巧妙地利用各層鋼絲之間不同捻向,相互抵消旋轉(zhuǎn)力。在自由狀態(tài)下承受張力時,鋼絲繩的旋轉(zhuǎn)角度等于0,合成轉(zhuǎn)矩等于0,鋼絲繩更柔軟、更韌性、抗拉強度更強。

(2)鋼絲繩由卷盤卷繞到起升機構(gòu)及滑輪組上時,沒有完全釋放旋轉(zhuǎn)內(nèi)力

新購鋼絲繩從卷盤卷繞到起升機構(gòu)上時,如果在卷盤上卷繞的力量沒有得到釋放,即使是防扭鋼絲繩也容易產(chǎn)生纏繞。

1.2 2 滑輪組之間鋼絲繩除了承受垂直力還存在一定的橫向水平分力,則會產(chǎn)生合成轉(zhuǎn)矩,從而促使這組鋼絲繩發(fā)生旋轉(zhuǎn)

鋼絲繩產(chǎn)生橫向水平分力的原因是由于滑輪組的卷繞方式設(shè)計不當。朝天門大橋70 t桅桿起重機起升鋼絲繩的卷繞方式便存在這樣的缺陷,如圖3所示。

圖3 起升鋼絲繩卷繞方式

由圖3可以看出,卷繞在定滑輪和動滑輪之間的鋼絲繩與垂直方向存在一定夾角,該夾角的存在會導(dǎo)致鋼絲繩產(chǎn)生水平分力,從而導(dǎo)致動滑輪圍繞垂直中軸線 b發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

2. 起升鋼絲繩防回轉(zhuǎn)的方法

2.1 釋放鋼絲繩旋轉(zhuǎn)內(nèi)力

(1)采用防扭鋼絲繩

采用防扭鋼絲繩是基本的一種防回轉(zhuǎn)方法,特別是在起重機起升高度比較大時,能有效地避免回轉(zhuǎn)的發(fā)生。

(2)采用適當?shù)姆椒恳砝@鋼絲繩

鋼絲繩從卷盤卷繞到起升機構(gòu)及滑輪上時應(yīng)采用適當?shù)姆椒ㄟM行出放。使用1根轉(zhuǎn)軸軸向穿過卷盤,然后將這根轉(zhuǎn)軸的兩端水平放置在2個支架上,當鋼絲繩從轉(zhuǎn)盤上牽引出放時,卷盤可以自由旋轉(zhuǎn),以便釋放鋼絲繩卷繞在卷盤上的內(nèi)力。鋼絲繩卷繞完畢,應(yīng)將起重機全行程升降幾個來回之后,解除鋼絲繩自由端的固定,讓鋼絲繩自行釋回轉(zhuǎn)內(nèi)力之后再予以重新固定。

(3)在鋼絲繩固定端安裝防扭裝置

采用了上面介紹的2種方法,起升鋼絲繩仍然可能存在殘余旋轉(zhuǎn)內(nèi)力,采用防扭裝置可以動態(tài)地釋放鋼絲繩的旋轉(zhuǎn)內(nèi)力。該裝置是一個裝有平面軸承的連接器,能承受拉力而不能承受回轉(zhuǎn)力矩,被連接的兩物體之間可以通過防扭裝置發(fā)生相互旋轉(zhuǎn),因而能夠有效釋放鋼絲繩的回轉(zhuǎn)內(nèi)力。

2.2 防止多倍率鋼絲繩產(chǎn)生水平轉(zhuǎn)矩

(1)采用滑輪組同一平面并排布置,如圖4所示。

圖4 滑輪組同一平面并排布置

塔式起重機起升機構(gòu)滑輪組采用了這種設(shè)計,由于定滑輪輪距等于動滑輪底側(cè)2個滑輪的輪距并且2倍于所有滑輪的直徑,可以保證所有鋼絲繩在垂直方向無夾角,從而避免鋼絲繩產(chǎn)生水平轉(zhuǎn)矩。

這種繞繩方式也便于4倍率繩和2倍率繩之間的切換,即把動滑輪中間那只滑輪拆到定滑輪組上固定即可。這種繞繩方式適用于2倍率繩或者4倍率繩的情況。

(2)采用動滑輪組與定滑輪組軸線垂直布置,而且定滑輪的輪距 b、動滑輪的輪距cd與所有滑輪的直徑全部相等,如圖5所示。

圖5 動、定滑輪組垂直布置形式

朝天門大橋QL50起重機就采用了這種設(shè)計,由于定滑輪的輪距 b、動滑輪的輪距cd與所有滑輪的直徑全部相同,可以保證所有的鋼絲繩在垂直方向無夾角,從而避免鋼絲繩產(chǎn)生水平轉(zhuǎn)矩。這種繞繩方式適用于4倍率繩的情況。

(3)采用雙卷筒起升機構(gòu),動滑輪直徑等于定滑輪輪距,如圖6所示。

圖6 雙卷筒起升機構(gòu)

中異ZSI43210塔式起重機就是采用了這種方式,同一起升機構(gòu)驅(qū)動,2個等直徑卷筒,每個卷筒卷繞1根鋼絲繩,2根鋼絲繩經(jīng)起重臂頂端的定滑輪導(dǎo)向,然后到吊鉤動滑輪的一側(cè)會合固結(jié)。如果動滑輪的直徑等于定滑輪的輪距,即可保證鋼絲繩在垂直方向無夾角,從而避免鋼絲繩產(chǎn)生水平轉(zhuǎn)矩。動滑輪在工作時幾乎是不旋轉(zhuǎn)的。

這種繞繩方式適用于2倍率繩的情況,并可推廣到4倍率繩的情況。

3. 結(jié)束語

在朝天門大橋起重機械設(shè)備的設(shè)計、選型和施工中,這些方法得到了比較普遍的應(yīng)用,有效地避免了鋼絲繩的回轉(zhuǎn)打結(jié)。但是,由于第2類方法所適用的范圍有限,對于4倍率以上的繞繩方式就難以繼續(xù)采用這類方法。因而在進行設(shè)備設(shè)計、選型時,要充分考慮起重機的起升高度要求和鋼絲繩的防回轉(zhuǎn)要求,合理選擇鋼絲繩及其繞繩方式。

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