FZQ1250圆筒吊变幅绳乱排问题研究.docx
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FZQ1250圆筒吊变幅绳乱排问题研究
FZQ1250圆筒吊变幅绳乱排问题研究
摘要:
FZQ1250圆筒吊变幅绳在卷筒乱排情况十分严重,造成变幅钢丝绳很快达到报废标准,给施工企业带来重大的经济损失和安全隐患。
天津电力建设公司尝试解决圆筒吊变幅绳乱排问题,获得了不错的效果。
关键词:
卷筒钢丝绳折线绳槽衬套挡块偏角
FZQ1250圆筒吊主要用于单机容量为300～900MW火力发电机组的锅炉安装及厂房吊装等施工作业。
该起重机变幅绳在卷筒上排列不整齐是该型起重机的一个通病;使用一段时间后,变幅绳往往就出现排列不整齐现象,上层钢丝绳挤到下层钢丝绳中,变幅绳磨损速度比较快;一个项目下来,变幅绳基本就要更换。
在起重机的使用过程中,施工企业定期对变幅绳进行人工重排或在一定层上加钢板包裹方法,临时进行处理,但这些方法只能在短期有效果,没有从根本上解决问题。
1变幅绳排乱原因分析
变幅绳排乱原因可能跟预紧力、卷筒、钢丝绳入卷筒偏角有关系。
因此我们逐项进行分析。
1.1预紧力分析
多层绕卷筒都存在预紧力不足问题,此项略。
1.2卷筒分析
对FZQ1250圆筒吊变幅卷筒进行校核,圆筒吊变幅卷筒为多层绕卷筒。
FZQ1250圆筒吊卷筒名义直径（卷筒槽底直径）计算:
圆筒吊工作级别为M5;
D为卷筒名义直径;
e为筒绳直径比,M5级e=18;
d为钢丝绳直径,FZQ1250为Φ30mm
FZQ1250:
FZQ1250圆筒吊变幅卷筒实际设计名义直径分别为620mm,比理论上的名义直径大。
卷筒长度计算:
L为卷筒长度,容绳部分;
为多层卷绕钢丝绳总长度,FZQ1250为300m;
d为钢丝绳直径,FZQ1250为Φ30mm;
D为卷筒实际名义直径,FZQ1250为Φ620mm;
FZQ1250圆筒吊变幅卷筒实际长度为775mm,介于理论计算长度范围内,因而长度符合设计要求。
通过上述计算过程可以看出,圆筒吊的卷筒是符合规范要求的。
1.3变幅绳偏角
偏角的定义:
钢丝绳与垂直于卷筒轴的平面之间的夹角。
钢丝绳的偏角计算:
圆筒吊卷筒到第一门滑轮的位置关系如图1所示:
α=argtg（775/16000）=2.77°
即FZQ1250圆筒吊变幅卷筒钢丝绳最大偏角为2.77°。
对于光面卷筒和多层绕卷筒,钢丝绳与垂直于卷筒轴的平面的偏角推荐不大于2°,以避免乱绳。
圆筒吊变幅卷筒为光面多层绕卷筒,钢丝绳偏角最大时超过2°,超过了理论。
1.4总结乱绳原因
从上述乱绳原因分析可以总结出圆筒吊变幅绳排乱的几个主要原因。
（1）卷绕预紧力不够,造成外层钢丝绳挤进内层钢丝绳里。
（2）虽然圆筒吊卷筒符合设计要求,但是光面卷筒多层缠绕时不能保证按理想排绳状态卷绕,造成钢丝绳跳圈叠加等现象。
（3）钢丝绳入卷筒偏角大于规定角度,造成钢丝绳排乱。
2解决方法
2.1采用排绳器
采用排绳器是目前一种比较流行的解决卷筒钢丝绳排乱问题的办法。
但纯机械式排绳器会积累传动及卷绕时产生的误差,当误差积累比较大时就需要调整,且一般情况下,排绳器的丝杠需要放在正对卷筒的位置,且需要底座固定;而圆筒吊的变幅卷筒在卷扬机平台上中间位置,没有充足的排绳器放置空间。
因此,可以基本不考虑采用排绳器的方法。
2.2卷筒改造
光面卷筒在钢丝绳卷绕时不能引导钢丝绳规律性排列,考虑卷筒开绳槽,从而引导钢丝绳规律性排列。
由于螺旋绳槽比较适用于单层滚筒,因此可以不考虑。
考虑采用折线绳槽,折线绳槽的最大特点是绳槽分为直线段和斜线段两部分;普遍的推荐做法是直线段占80%,斜线段占20%。
折线绳槽分为单折线与双折线的区别,双折线卷筒直线段与斜线段交替出现,即钢丝绳交叉时刚好在卷筒对称位置,这种形式使得钢丝绳排列更加规律性。
2.3折线绳槽应用
下面,以FZQ1250圆筒吊变幅卷筒为例,具体阐述折线绳槽在该型起重机上的设计思路及应用方法。
2.3.1绳槽设计计算
若在卷筒上直接开槽进行改造,必然会降低卷筒强度,且需要将卷筒拆下,相对比较麻烦,因为可以加工出带折线绳槽的衬套,再将衬套安装到卷筒上。
绳槽设计查阅起重机设计手册,采用标准绳槽,如图2所示。
对于FZQ1250变幅卷筒,钢丝绳直径为Φ30mm,绳槽:
p1=34mm,h1=11.5mm,R=16mm,R1=1.3mm,衬套厚度δ=d=30mm,衬套法兰面高度应比最外层钢丝绳高出1～1.5d。
FZQ1250卷筒直径计算衬套厚度D=620+2δ=680mm,斜线段占卷筒周长的20%。
L=214.8mm
即每段斜线槽长度为214.8mm,与直线段的夹角为4.54°。
根据计算结果及圆筒吊变幅绳卷绕方向进行折线绳槽的展开,衬套端面法兰厚度与衬套厚度相同,为30mm。
2.3.2多层卷绕过程研究
经过实际测量可知绳槽设计时从圆周216°开始,0°处结束,钢丝绳在缠绕时在此处由第一层进入第二层。
第一层钢丝绳显然在卷筒上沿着绳槽整齐地进行排列,但到第二层后能否规则地进行排列不得而知;为此进行进一步的研究。
在绳槽展开图上模拟第一、第二层钢丝绳缠绕时的情况,为方便,在每个直线、斜线段交叉位置取钢丝绳断面,并从入头端开始根据钢丝绳走向进行标记。
模拟时钢丝绳按照理想方式进行缠绕,模拟后如图3所示。
当第一层钢丝绳沿着绳槽从216°左端处向上行缠绕,第一层全部缠绕完毕后在0°～36°之间跃为第二层,即从82～83,此段钢丝绳下方是空的,在其相临的钢丝绳86～87段缠绕时,能否进行正确缠绕不得而知,为此我们进行精确模拟,如图4。
由图4我们可以看到,虽然82～83段近似为直线,且下部有段悬空,其相临86～87段为圆弧段,但由于此段距离相对较小,且刚开始时86段位于78段与82段形成的槽形缝隙中,随着卷绕的进行,82～83段挡住86～87段的部分逐渐增多,因此能正确缠绕,在82～83段下方可以不增加额外的填充物。
而处于180°～216°之间的84～85段,为使85段能缠绕在77段与81段之间的槽形缝隙中,必须使84～85段与其下部的80～81段进行交叉,因此只有外力改变钢丝绳走向才能达到这一效果。
在180°～216°之间的右端法兰上的相应位置焊上一个挡块来实现这一效果,此处上图中为挡块在圆周上展开后的俯视。
为保证其外力作用的延续性,在216°～360°之间增加一长条挡块,挡块截面为半圆,为使最下层缠绕时收此长条挡块的影响最小,该挡块应尽量上靠,为此设计成挡块中心距离216°处的槽底45mm。
该处两挡块在圆周上的位置及设计外形如下图3～6所示,为方便,全文中挡块在法兰端面上的位置均为从法兰左端面往右端面透视,其中挡块的阴影部分为加工后参考的打磨剖口部分,使用时再将该部分焊接填满（图5,图6）。
按照同样的方法,从缠绕情况可以看出钢丝绳在左端216°处从第二层跃变到第三层,即从164～165;在0°～36°之间与斜线段进行交叉,使钢丝绳从167段开始能缠绕在159段与163段之间的槽形缝隙中;此处的法兰左端面相应位置必须焊一个挡块,以达到强行改变钢丝绳运行方向的目的,而36°～180°之间同样焊接一个长条挡块以保持前面小挡块作用的延续性。
同理,从缠绕情况可以看出钢丝绳在右端0°处从第三层跃变到第四层,即从246～247;在180°～216°之间与斜线段进行交叉,使钢丝绳从249段开始能缠绕在241段与245段之间的槽形缝隙中;此处的法兰右端面相应位置必须焊一个挡块,以达到强行改变钢丝绳运行方向的目的,而216°～360°之间同样焊接一个长条挡块以保持前面小挡块作用的延续性。
同理,从缠绕情况可以看出钢丝绳在左端180°处从第四层跃变到第五层,即从328～329;在0°～36°之间与斜线段进行交叉,使钢丝绳从331段开始能缠绕在323段与327段之间的槽形缝隙中;此处的法兰左端面相应位置必须焊一个挡块,以达到强行改变钢丝绳运行方向的目的,而36°～180°之间同样焊接一个长条挡块以保持前面小挡块作用的延续性。
同理,从缠绕情况可以看出钢丝绳在左端0°处从第五层跃变到第六层,即从410～411;在180°～216°之间与斜线段进行交叉,使钢丝绳从413段开始能缠绕在405段与409段之间的槽形缝隙中;此处的法兰右端面相应位置必须焊一个挡块,以达到强行改变钢丝绳运行方向的目的,而216°～360°之间同样焊接一个长条挡块以保持前面小挡块作用的延续性。
3结语
对于圆筒吊来说,卷筒采用加折线卷筒衬套的方式进行改造,衬套做成对称的两半,合在卷筒上,可以采用螺栓连接的固定方式,也可以采用焊接的方式固定在卷筒上。
折线绳槽卷筒也需要一定的作业条件。
这些条件中最重要的一个条件是钢丝绳的偏角,它是钢丝绳从卷筒到第一个固定滑轮之间的角度,一般来讲,这个偏角不应大于1.5°,并且不应小于0.5°。
对FZQ1250圆筒吊而言,变幅钢丝绳的最大偏角为2.77°,为使偏角达到折线卷筒的使用要求,将在人字立架上的第一个固定滑轮移位,使之与卷筒中心对正,即钢丝绳偏角近似变为0°～1.39°,0°时指钢丝绳、人字立架第一门固定滑轮、卷筒中心三者对正。
通过采用折线卷筒绳槽衬套的方式,可以有效地解决圆筒吊变幅绳排乱的问题。
折线卷筒绳槽衬套由于结构相对比较复杂,加工的费用相应较高,但这绝对是合算的,以钢丝绳磨损更换及耽误的工期折算,加工衬套的费用相对就少得多。
参考文献
[1]张质文,等.起重机设计手册[M].中国铁道出版社,2001.
[2]FZQ1250圆筒吊使用说明书.上海电力机械厂,2001.
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