關(guān)于橋式抓斗卸船機(jī)科學(xué)運(yùn)用鋼絲繩的研究

引言

橋式抓斗卸船機(jī)通常被安裝于岸邊軌道上,其作用為采用抓斗對(duì)物料進(jìn)行抓取,然后將物料卸至漏斗,使物料經(jīng)過(guò)料斗、機(jī)上分料溜槽等裝置被運(yùn)送到卸船裝備。一般而言,小車的運(yùn)行方式是差動(dòng)牽引,同時(shí)橋式抓斗卸船機(jī)還具備防料落水擋板、測(cè)風(fēng)儀、超負(fù)荷限制器、夾輪器、檢修行車等機(jī)械裝置。橋式抓斗卸船機(jī)具有獨(dú)特的運(yùn)輸優(yōu)勢(shì),其在不卸下抓斗的情況下能夠吊運(yùn)清艙機(jī)進(jìn)出船艙,配有載人電梯,同時(shí)也設(shè)置了能夠確保機(jī)械設(shè)備安全運(yùn)行的安全保護(hù)裝置。而各個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的連接通常用鋼絲繩完成,因此鋼絲繩的安全使用成為研究重點(diǎn)。

1鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)中的應(yīng)用

1）小車總成。如圖1所示,小車總成是由主小車、3個(gè)托繩小車和鋼絲繩及其張緊裝置等組成。前托繩小車的行程是主小車行程的一半,其作用是減小起升繩和開(kāi)閉繩的垂度,確保主小車定位準(zhǔn)確和抓斗正常打開(kāi)。張緊裝置能使托繩小車正常運(yùn)行,當(dāng)臂架俯仰時(shí)可對(duì)托繩小車鋼絲繩變化量進(jìn)行補(bǔ)償。

圖1小車總成

（2）臂架俯仰機(jī)構(gòu)。如圖2所示,變頻電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器來(lái)實(shí)現(xiàn)臂架的運(yùn)動(dòng),其中臂架的仰起動(dòng)作和放平動(dòng)作由卷筒帶動(dòng)。鋼絲繩在整個(gè)機(jī)構(gòu)中起到固定作用,一端固定于卷筒,另一端利用繩夾固定,其中鋼絲繩會(huì)穿過(guò)不同的滑輪組結(jié)構(gòu),將整個(gè)機(jī)構(gòu)支撐起來(lái),并且在平衡裝置的輔助下進(jìn)行運(yùn)作。平衡裝置有補(bǔ)償卷筒誤差造成的鋼絲繩受力不均的作用,補(bǔ)償?shù)男谐掏ㄟ^(guò)設(shè)在上面的限位開(kāi)關(guān)限定,當(dāng)該限位開(kāi)關(guān)報(bào)警時(shí),要及時(shí)檢查兩側(cè)的鋼絲繩長(zhǎng)度并進(jìn)行調(diào)整。

（3）起升開(kāi)閉鋼絲繩纏繞系統(tǒng)。如圖3所示,共有4根鋼

圖2臂架俯仰機(jī)構(gòu)

絲繩,每根鋼絲繩都和卷筒連接,固定方式為壓板固定。4根鋼絲繩分為兩組,一組鋼絲繩經(jīng)過(guò)海側(cè)肩梁滑輪導(dǎo)向直達(dá)臂架頭部改向滑輪組,然后繞過(guò)主小車水側(cè)起升開(kāi)閉滑輪組由快速接頭和抓斗相連;另外一組鋼絲繩繞過(guò)主小車的陸側(cè)起升開(kāi)閉滑輪組由快速接頭和抓斗相連。每次將鋼絲繩安裝完畢后,都需要對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行水平調(diào)試,待達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能對(duì)鋼絲繩進(jìn)行固定操作。

（4）臂架俯仰鋼絲繩纏繞系統(tǒng)。如圖4所示,臂架俯仰鋼絲繩纏繞系統(tǒng)能夠完成設(shè)備起升、開(kāi)閉、俯仰及小車運(yùn)行傳動(dòng)鏈的連接。首先鋼絲繩固定在俯仰卷筒上,同樣采用壓板的固定方式進(jìn)行固定,將鋼絲繩通過(guò)出繩口,依次通過(guò)一端的導(dǎo)向滑輪、俯仰滑輪組、另一端的導(dǎo)向滑輪以及滑輪組,最后返回至塔頭平衡臂的一端固定。另一根鋼絲繩按照與臂架對(duì)稱布置的纏繞方式纏繞,固定于塔頭平衡臂的另一端。初次安裝或換繩后,需調(diào)整兩根鋼絲繩長(zhǎng)度一致,并且保證平衡滑塊處在槽體的中間位置,調(diào)整好限位開(kāi)關(guān),將鋼絲繩兩端固定于卷筒和平衡臂上。鋼絲繩固定端的緊固應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范,達(dá)到規(guī)定的力矩要求并保證受力均勻。

圖4臂架俯仰鋼絲繩纏繞系統(tǒng)

2鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)中的應(yīng)用特點(diǎn)

橋式抓斗卸船機(jī)在不同的應(yīng)用場(chǎng)合,因其材料和結(jié)構(gòu)不同,選擇的鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、規(guī)格和長(zhǎng)度同樣需要調(diào)整。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的調(diào)研可知,就目前而言,實(shí)際工況對(duì)鋼絲繩的質(zhì)量要求越來(lái)越高,高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)已經(jīng)成為目前生產(chǎn)的必然要求。

2.1鋼絲繩的分類及結(jié)構(gòu)多樣性

鋼絲繩端部的常用固定方式包括編結(jié)固定、楔形套筒固定、錐形套筒固定、繩夾固定。按結(jié)構(gòu)鋼絲繩可以分為()1）點(diǎn)接觸鋼絲繩,各層鋼絲直徑相同。19絲的鋼絲繩較粗,比較耐磨抗蝕,應(yīng)用較多:37絲撓性較好。)2）線接觸鋼絲繩,各層鋼絲直徑不同。w型)又稱瓦林吞型）是粗細(xì)式,x型)西爾型）是外粗式,T型是填充式。鋼絲繩的捻向有4種,具體為右交互捻方式、左交互捻方式、右同向捻方式、左同向捻方式,如圖5所示。繩芯分為麻芯)FC）、天然麻芯)NFC）、合成麻芯)FC）、鋼芯)wC）、繩股芯)wSC）和獨(dú)立鋼芯)IwRC）。鋼絲繩級(jí)別有五級(jí),分別為1570、1670、1770、1870、1960MPa。

應(yīng)用于橋式抓斗卸船機(jī)的鋼絲繩結(jié)構(gòu)和組成簡(jiǎn)單。早期的橋式抓斗卸船機(jī)使用的鋼絲繩多為進(jìn)口產(chǎn)品,隨著國(guó)內(nèi)的科技飛速發(fā)展、科研進(jìn)步,我國(guó)自主研發(fā)的鋼絲繩也逐漸占領(lǐng)了市場(chǎng)。當(dāng)然,就目前而言,針對(duì)應(yīng)用于橋式抓斗卸船機(jī)的鋼絲繩的需求不僅僅是保證產(chǎn)品的質(zhì)量,還要考慮鋼絲繩的額定生產(chǎn)能力,延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命,保障生產(chǎn)效率,且注重鋼絲繩產(chǎn)品的多樣化。

2.2鋼絲繩安全系數(shù)的提高

鋼絲繩安全系數(shù)會(huì)影響橋式抓斗卸船機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的安全指數(shù),因此鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量好、使用壽命長(zhǎng),能夠確保橋式抓斗卸船機(jī)的正常使用。隨著鋼絲繩行業(yè)的迅速發(fā)展,其競(jìng)爭(zhēng)壓力不斷加大,這就促使鋼絲繩產(chǎn)品的質(zhì)量有了大幅度提高,結(jié)構(gòu)也逐漸多樣化,能適用于更多工作場(chǎng)合。鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)作業(yè)中起到承重作用,承重的對(duì)象主要為整體機(jī)械及貨物,是橋式抓斗卸船機(jī)上的關(guān)鍵連接部件。當(dāng)橋式抓斗卸船機(jī)正常作業(yè)時(shí),鋼絲繩需要承受機(jī)械和貨物的總重量,在此過(guò)程中,鋼絲繩會(huì)在拉力的影響下發(fā)生變形及摩擦,摩擦力與拉力呈正比。若鋼絲繩受到的應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)其強(qiáng)度極限,可能就會(huì)發(fā)生部分破損或者斷裂。因此,若要防范上述風(fēng)險(xiǎn),不僅需要優(yōu)化鋼絲繩的結(jié)構(gòu),還需要操作、安裝及維護(hù)人員在日常的使用過(guò)程中額外注意。

3橋式抓斗卸船機(jī)中鋼絲繩的維護(hù)及保養(yǎng)

鋼絲繩的實(shí)際剩余使用壽命關(guān)乎橋式抓斗卸船機(jī)整體的安全問(wèn)題,其影響因素有潤(rùn)滑以及鋼絲繩的產(chǎn)品質(zhì)量。由于鋼絲繩的使用壽命相對(duì)較短,因此在正常使用過(guò)程中,需要遵守鋼絲繩日常的安全維護(hù)要求,對(duì)鋼絲繩的運(yùn)作機(jī)構(gòu)和接觸面進(jìn)行充分的潤(rùn)滑。此外,還需要定期對(duì)鋼絲繩纏繞的卷筒、滑輪組等機(jī)械進(jìn)行檢查,觀察其滑動(dòng)是否正常,磨損狀況如何,是否有疲勞現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)可能存在安全風(fēng)險(xiǎn)的鋼絲繩,必須及時(shí)進(jìn)行更換,以保證設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

3.1鋼絲繩故障分析

滑輪與卷筒都是傳動(dòng)的零件,所以其軸承的摩擦應(yīng)盡量小些,須常潤(rùn)滑?；喓途硗灿质卿摻z繩的承載零件,常見(jiàn)的損壞形式為繩槽磨損,主要原因是空載時(shí)鋼絲繩在繩槽中處于松弛狀態(tài),而負(fù)載時(shí)鋼絲繩則被拉緊并對(duì)輪槽產(chǎn)生一定的壓力,起升或下降時(shí)鋼絲繩與滑輪或卷筒間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。另外,由于鋼絲繩對(duì)繩槽的偏斜作用,卷筒繩槽尖峰部位會(huì)被磨損。有裂紋或繩槽磨損尺寸達(dá)到報(bào)廢程度的滑輪或卷筒均不能繼續(xù)使用,這是因?yàn)榫硗怖K槽嚴(yán)重磨損易使鋼絲繩脫槽跑偏,而滑輪輪緣破碎則會(huì)造成鋼絲繩被拉毛或脫槽軋住,最后被拉斷而導(dǎo)致事故發(fā)生。

3.2鋼絲繩保養(yǎng)和維修

鋼絲繩磨損快,而且經(jīng)常發(fā)生破裂的現(xiàn)象,其原因多為鋼絲繩和接觸面之間存在臟物或異物,或者在潤(rùn)滑作業(yè)時(shí)未將潤(rùn)滑脂涂抹均勻,出現(xiàn)潤(rùn)滑不充分導(dǎo)致?lián)p傷的情況。因此,為了防范這種現(xiàn)象,需要定期或及時(shí)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行清洗并進(jìn)行充分潤(rùn)滑。同時(shí),在日常作業(yè)時(shí),要時(shí)常檢查卷筒上的鋼絲繩纏繞圈數(shù),通常以3圈作為鋼絲繩作業(yè)的安全圈數(shù);檢查時(shí)還需要對(duì)固定狀態(tài)進(jìn)行必要的觀察,若固定螺栓發(fā)生松動(dòng)現(xiàn)象,勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩松弛,影響傳輸作業(yè),因此要及時(shí)進(jìn)行緊固。

在日常維修時(shí)要額外關(guān)注鋼絲繩的潤(rùn)滑狀態(tài),需要使用鋼絲繩專用潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑。對(duì)鋼絲繩進(jìn)行護(hù)理時(shí)需要注意表面損傷、腐蝕等物理、化學(xué)作用,防止其性能下降。每次檢查時(shí)都需要觀察鋼絲繩的固定是否牢固;若檢查發(fā)現(xiàn)鋼絲繩損壞或變形,要及時(shí)進(jìn)行更換,更換部位包括楔形接頭和繩夾,并符合原設(shè)計(jì)的型號(hào)、規(guī)格及應(yīng)保證的抗拉強(qiáng)度要求。

值得一提的是,開(kāi)卷時(shí),需要避免鋼絲繩打結(jié)或扭曲;切斷時(shí),需要采取避免繩股散開(kāi)的措施;安裝時(shí),為防止鋼絲繩損傷或受污染,需避免與不干凈的區(qū)域接觸;不纏繞不相關(guān)的零部件,以避免多余的表面磨損、擦傷或增加繩長(zhǎng)。

若鋼絲繩出現(xiàn)繩股擠出、壓扁、彎折、扭結(jié)、籠狀畸變、繩徑減小或增大、表面腐蝕及深坑等現(xiàn)象,為了保證機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行,鋼絲繩應(yīng)按報(bào)廢處理,需要及時(shí)進(jìn)行鋼絲繩的更換作業(yè)。

4結(jié)語(yǔ)

本文研究了橋式抓斗卸船機(jī)的關(guān)鍵連接部件一鋼絲繩,分析了不同類型鋼絲繩的適用工況及條件,闡述了鋼絲繩的日常使用方式和日常維護(hù)方法,探討了提高鋼絲繩的安全系數(shù)的方法,對(duì)延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命具有一定的參考價(jià)值。

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