QLY25型轮胎起重机变幅传动的设计与应用

【摘 要】 随着港口发展，吞吐量在不断增加。作为以杂货为主的装卸码头的其主要装卸货类是设备及件杂货，其装卸过程都需要使用轮胎起重机。从2004年至今天津港第一港埠有限公司先后从北京起重机厂采购了16台QLY25型轮胎起重机，发现该型号轮胎起重机的变幅钢丝绳在使用中磨损较快，寿命短，更换过于频繁影响了设备使用效率，又大大增加了其保养成本。为此对QLY25型轮胎起重机的变幅机构进行创新改造。

【关键词】 轮胎起重机；变幅传动；钢丝绳；使用寿命

1课题的背景及研究目的

随着港口发展，吞吐量在不断增加。作为港口流动机械的主要设备轮胎起重机使用量不断加大，作为以杂货为主的装卸码头的其主要装卸货类是设备及件杂货，其装卸过程都需要使用轮胎起重机，因此轮胎起重机的可利用率直接影响到杂货码头公司的吞吐量。

从2004年至今天津港第一港埠有限公司作为传统杂货码头公司，先后从北京起重机厂采购了16台QLY25型轮胎起重机。同时通过一段时间的使用，发现该型号轮胎起重机的变幅钢丝绳在使用中磨损较快，更换过于频繁，平均作业180小时就出现断丝或严重磨损的情况而必须更换，远比其他型号轮胎起重机变幅钢丝绳的使用寿命短（其他型号轮胎起重机变幅钢丝绳使用寿命均在400小时以上）。造成其变幅钢丝绳更换频繁、即增加了轮胎起重机的保养停修台时，影响了设备使用效率，又大大增加了其保养成本。

为此对QLY25型轮胎起重机的变幅机构进行创新改造。

2变幅传动系统的缺陷及项目目标

经过长期的跟踪调查，确定了其变幅传动机构在设计上存在着缺陷，具体缺陷如下：

1）卷筒直径过小，造成钢丝绳在卷筒上缠绕层数过多，相互挤压；同时卷筒宽度不够，造成钢丝绳在吊臂工作角度变幅作业时咬绳现象常有发生。

2）水平滑轮、定滑轮组与动滑轮组滑轮直径过小，钢丝绳受到多次反向弯曲，其弯曲应力的方向也随之变化，在此交变应力作用下，导致钢丝绳的非正常磨损。

为能彻底解决上诉弊端，对QLY25型轮胎起重机的变幅机构进行了重新设计，并要求达到以下几点要求：

1）对变幅卷筒进行重新设计。

加大变幅卷筒的直径和宽度，使得钢丝绳在变幅卷筒上缠绕的层数减少，避免变幅钢丝绳在变幅卷筒上缠绕时发生相互之间的挤压现象。同时使的吊车在频繁作业的吊臂工作角度内，钢丝绳在卷筒上不发生换层，避免了钢丝绳错层时相互咬绳的现象。

2）对水平滑轮、定滑轮组与动滑轮组进行重新设计

对水平滑轮、定滑轮组和动滑轮组内的滑轮直径加大，以减小钢丝绳多次反向弯曲时承受的交变应力。同时对滑轮组支撑架的尺寸和结构形式进行设计，来满足新滑轮的安装，同时避免钢丝绳相互干涉，满足了钢丝绳正常使用的要求。

3）预计项目完成后的效果

现有QLY25型轮胎起重机变幅钢丝绳使用寿命增加，由原来的平均作业180小时增加到400小时以上。同时有效的降低生产成本的投入，减少因更换钢丝绳造成的设备停用台时，满足生产需求，创造经济效益。

3对变幅传动系统的设计改造

3.1变幅卷筒

通过对QLY25型轮胎起重机观察分析发现，吊车在装卸生产作业过程中，吊臂的幅度在60-75度时，作业最为频繁，使用率最高，同时QLY25型吊车在这一工作角度范围内，钢丝绳在缠绕卷筒时，常发生了变层现象，导致钢丝绳在变层工作时相互挤压，经常咬绳，加大了磨损，缩短了其寿命。

针对该变幅卷筒存在的问题，对变幅卷筒进行了重新计算和设计，将卷筒由原来的直径300毫米、宽度151毫米加大到直径400毫米、宽度260毫米，既降低了钢丝绳换层次数，又保证了钢丝绳在吊臂频繁工作的角度内不发生换层，避免了相互之间的挤压现象。

同时由于变幅卷筒直径的加大，变幅钢丝绳的线速度有所增加，使得QLY25型轮胎起重机吊臂变幅速度得以提高，从而使得QLY25型轮胎起重机工作效率得以提高。

3.2水平滑轮、定滑轮组与动滑轮组

通过进一步分析发现变幅系统的水平滑轮和动、定滑轮组的滑轮直径过小，使得钢丝绳工作时弯曲角度过大，在受到多次反向弯曲后，导致钢丝绳非正常磨损，造成其过早疲劳损坏。

因此又对滑轮组进行重新设计和加工制作，首先将水平滑轮加大，由原来的320毫米加大到410毫米，而后将滑轮组上的滑轮也由原来的265毫米加大到410毫米，有效降低钢丝绳弯曲角度，避免其过早的疲劳损坏。在改变滑轮直径的同时，也重新设计了滑轮组支撑架的尺寸，将滑轮轴间距加大为460毫米，来满足新滑轮的安装，同时为了避免钢丝绳相互干涉，将在定滑轮组的滑轮排列方式由原来的两排三列，调整为三排两列，避免了定滑轮组过宽的同时满足了钢丝绳正常使用的要求。

4使用效果

变幅传动系统整体改造完成后，QLY25型轮胎起重机变幅速度得以恢复。同时对变幅钢丝绳的使用寿命再次统计，其使用周期由原来每180台时更换一次增加到500小时以上，而其他品牌和型号的轮胎起重机的变幅钢丝使用寿命仅在400小时以上。大大提高了变幅钢丝绳的使用寿命，即节约了钢丝绳材料成本，又有效降低了换绳人工成本，每年能节约创效百万余元，有效的降低生产成本的投入，通过比较此次创新改造达到并超过了预期效果。

同时在改造后，QLY25型轮胎起重机变幅速度能得以恢复，并能有效提高QLY25型轮胎起重机变幅钢丝绳使用寿命，降低其日常保养成本，同时还能降低设备保养停修台时，提高其使用效率，进而提高生产效率，满足杂货码头公司生产需求，而且为轮胎起重机制造厂家提供了改进技术参数，具有很大的推广价值。

在应用推广方面，北京起重机厂也采纳了变幅传动机构改进设计方案，通过重新设计制造的QLY25型轮胎起重机受到一致好评，同时也为其他型号吊车的设计制造提供了参考经验。

5总结

通过对变幅卷筒直径和宽度的加大，减少了钢丝绳在变幅卷筒上缠绕的层数，并且使轮胎起重机在频繁作业的吊臂工作角度内，避免了钢丝绳上换层情况的发生，从而降低了钢丝绳错层时相互咬绳、挤压等现象。同时还使得QLY25型轮胎起重机变幅速度得以恢复。

通过对水平滑轮、定滑轮组和动滑轮组内的滑轮直径加大，有效降低钢丝绳弯曲角度，有效地减小钢丝绳多次反向弯曲时承受的交变应力，避免其过早的疲劳损坏，延长了钢丝的使用寿命。同时对滑轮组支撑架的尺寸和结构形式进行设计，来满足新滑轮的安装，同时避免钢丝绳相互干涉，满足了钢丝绳正常使用的要求。

该项目改造后有效解决了生产过程中设备使用问题，即变幅钢丝绳磨损加剧、更换频繁的问题。达到了延长变幅钢丝绳使用寿命，减少了装卸生产作业设备成本的投入，经济效益较好。同时降低了QLY25型轮胎起重机变幅钢丝绳的更换次数，缩短更换钢丝绳停时，提高设备使用率的。并且该项目在同行业中具有较高水平，并且为轮胎起重机制造厂家提供了改进技术参数。

参考文献

[1] 张质文.起重机设计手册.北京:中国铁道出版社,2001.

[2] 廖红卫.钢丝绳的疲劳行为特征与损伤机理研究.武汉理工大学,2006

[3] 陈炯.液压吊车起吊机构的创新设计.2007年中国机械工程学会年会论文集,2007

（作者单位：天津工业大学）