关于桥式抓斗卸船机科学运用钢丝绳的研究

引言

桥式抓斗卸船机通常被安装于岸边轨道上,其作用为采用抓斗对物料进行抓取,然后将物料卸至漏斗,使物料经过料斗、机上分料溜槽等装置被运送到卸船装备。一般而言,小车的运行方式是差动牵引,同时桥式抓斗卸船机还具备防料落水挡板、测风仪、超负荷限制器、夹轮器、检修行车等机械装置。桥式抓斗卸船机具有独特的运输优势,其在不卸下抓斗的情况下能够吊运清舱机进出船舱,配有载人电梯,同时也设置了能够确保机械设备安全运行的安全保护装置。而各个机械结构的连接通常用钢丝绳完成,因此钢丝绳的安全使用成为研究重点。

1钢丝绳在桥式抓斗卸船机中的应用

1）小车总成。如图1所示,小车总成是由主小车、3个托绳小车和钢丝绳及其张紧装置等组成。前托绳小车的行程是主小车行程的一半,其作用是减小起升绳和开闭绳的垂度,确保主小车定位准确和抓斗正常打开。张紧装置能使托绳小车正常运行,当臂架俯仰时可对托绳小车钢丝绳变化量进行补偿。

图1小车总成

（2）臂架俯仰机构。如图2所示,变频电机通过联轴器来实现臂架的运动,其中臂架的仰起动作和放平动作由卷筒带动。钢丝绳在整个机构中起到固定作用,一端固定于卷筒,另一端利用绳夹固定,其中钢丝绳会穿过不同的滑轮组结构,将整个机构支撑起来,并且在平衡装置的辅助下进行运作。平衡装置有补偿卷筒误差造成的钢丝绳受力不均的作用,补偿的行程通过设在上面的限位开关限定,当该限位开关报警时,要及时检查两侧的钢丝绳长度并进行调整。

（3）起升开闭钢丝绳缠绕系统。如图3所示,共有4根钢

图2臂架俯仰机构

丝绳,每根钢丝绳都和卷筒连接,固定方式为压板固定。4根钢丝绳分为两组,一组钢丝绳经过海侧肩梁滑轮导向直达臂架头部改向滑轮组,然后绕过主小车水侧起升开闭滑轮组由快速接头和抓斗相连;另外一组钢丝绳绕过主小车的陆侧起升开闭滑轮组由快速接头和抓斗相连。每次将钢丝绳安装完毕后,都需要对整个机构进行水平调试,待达到标准后才能对钢丝绳进行固定操作。

（4）臂架俯仰钢丝绳缠绕系统。如图4所示,臂架俯仰钢丝绳缠绕系统能够完成设备起升、开闭、俯仰及小车运行传动链的连接。首先钢丝绳固定在俯仰卷筒上,同样采用压板的固定方式进行固定,将钢丝绳通过出绳口,依次通过一端的导向滑轮、俯仰滑轮组、另一端的导向滑轮以及滑轮组,最后返回至塔头平衡臂的一端固定。另一根钢丝绳按照与臂架对称布置的缠绕方式缠绕,固定于塔头平衡臂的另一端。初次安装或换绳后,需调整两根钢丝绳长度一致,并且保证平衡滑块处在槽体的中间位置,调整好限位开关,将钢丝绳两端固定于卷筒和平衡臂上。钢丝绳固定端的紧固应严格执行相关规范,达到规定的力矩要求并保证受力均匀。

图4臂架俯仰钢丝绳缠绕系统

2钢丝绳在桥式抓斗卸船机中的应用特点

桥式抓斗卸船机在不同的应用场合,因其材料和结构不同,选择的钢丝绳的结构、规格和长度同样需要调整。通过对市场的调研可知,就目前而言,实际工况对钢丝绳的质量要求越来越高,高强度、长寿命等特点已经成为目前生产的必然要求。

2.1钢丝绳的分类及结构多样性

钢丝绳端部的常用固定方式包括编结固定、楔形套筒固定、锥形套筒固定、绳夹固定。按结构钢丝绳可以分为()1）点接触钢丝绳,各层钢丝直径相同。19丝的钢丝绳较粗,比较耐磨抗蚀,应用较多:37丝挠性较好。)2）线接触钢丝绳,各层钢丝直径不同。w型)又称瓦林吞型）是粗细式,x型)西尔型）是外粗式,T型是填充式。钢丝绳的捻向有4种,具体为右交互捻方式、左交互捻方式、右同向捻方式、左同向捻方式,如图5所示。绳芯分为麻芯)FC）、天然麻芯)NFC）、合成麻芯)FC）、钢芯)wC）、绳股芯)wSC）和独立钢芯)IwRC）。钢丝绳级别有五级,分别为1570、1670、1770、1870、1960MPa。

应用于桥式抓斗卸船机的钢丝绳结构和组成简单。早期的桥式抓斗卸船机使用的钢丝绳多为进口产品,随着国内的科技飞速发展、科研进步,我国自主研发的钢丝绳也逐渐占领了市场。当然,就目前而言,针对应用于桥式抓斗卸船机的钢丝绳的需求不仅仅是保证产品的质量,还要考虑钢丝绳的额定生产能力,延长钢丝绳的使用寿命,保障生产效率,且注重钢丝绳产品的多样化。

2.2钢丝绳安全系数的提高

钢丝绳安全系数会影响桥式抓斗卸船机生产过程中的安全指数,因此钢丝绳产品质量好、使用寿命长,能够确保桥式抓斗卸船机的正常使用。随着钢丝绳行业的迅速发展,其竞争压力不断加大,这就促使钢丝绳产品的质量有了大幅度提高,结构也逐渐多样化,能适用于更多工作场合。钢丝绳在桥式抓斗卸船机作业中起到承重作用,承重的对象主要为整体机械及货物,是桥式抓斗卸船机上的关键连接部件。当桥式抓斗卸船机正常作业时,钢丝绳需要承受机械和货物的总重量,在此过程中,钢丝绳会在拉力的影响下发生变形及摩擦,摩擦力与拉力呈正比。若钢丝绳受到的应力达到或超过其强度极限,可能就会发生部分破损或者断裂。因此,若要防范上述风险,不仅需要优化钢丝绳的结构,还需要操作、安装及维护人员在日常的使用过程中额外注意。

3桥式抓斗卸船机中钢丝绳的维护及保养

钢丝绳的实际剩余使用寿命关乎桥式抓斗卸船机整体的安全问题,其影响因素有润滑以及钢丝绳的产品质量。由于钢丝绳的使用寿命相对较短,因此在正常使用过程中,需要遵守钢丝绳日常的安全维护要求,对钢丝绳的运作机构和接触面进行充分的润滑。此外,还需要定期对钢丝绳缠绕的卷筒、滑轮组等机械进行检查,观察其滑动是否正常,磨损状况如何,是否有疲劳现象。若发现可能存在安全风险的钢丝绳,必须及时进行更换,以保证设备能够正常运行。

3.1钢丝绳故障分析

滑轮与卷筒都是传动的零件,所以其轴承的摩擦应尽量小些,须常润滑。滑轮和卷筒又是钢丝绳的承载零件,常见的损坏形式为绳槽磨损,主要原因是空载时钢丝绳在绳槽中处于松弛状态,而负载时钢丝绳则被拉紧并对轮槽产生一定的压力,起升或下降时钢丝绳与滑轮或卷筒间产生相对滑动。另外,由于钢丝绳对绳槽的偏斜作用,卷筒绳槽尖峰部位会被磨损。有裂纹或绳槽磨损尺寸达到报废程度的滑轮或卷筒均不能继续使用,这是因为卷筒绳槽严重磨损易使钢丝绳脱槽跑偏,而滑轮轮缘破碎则会造成钢丝绳被拉毛或脱槽轧住,最后被拉断而导致事故发生。

3.2钢丝绳保养和维修

钢丝绳磨损快,而且经常发生破裂的现象,其原因多为钢丝绳和接触面之间存在脏物或异物,或者在润滑作业时未将润滑脂涂抹均匀,出现润滑不充分导致损伤的情况。因此,为了防范这种现象,需要定期或及时对钢丝绳进行清洗并进行充分润滑。同时,在日常作业时,要时常检查卷筒上的钢丝绳缠绕圈数,通常以3圈作为钢丝绳作业的安全圈数;检查时还需要对固定状态进行必要的观察,若固定螺栓发生松动现象,势必会导致钢丝绳松弛,影响传输作业,因此要及时进行紧固。

在日常维修时要额外关注钢丝绳的润滑状态,需要使用钢丝绳专用润滑脂进行润滑。对钢丝绳进行护理时需要注意表面损伤、腐蚀等物理、化学作用,防止其性能下降。每次检查时都需要观察钢丝绳的固定是否牢固;若检查发现钢丝绳损坏或变形,要及时进行更换,更换部位包括楔形接头和绳夹,并符合原设计的型号、规格及应保证的抗拉强度要求。

值得一提的是,开卷时,需要避免钢丝绳打结或扭曲;切断时,需要采取避免绳股散开的措施;安装时,为防止钢丝绳损伤或受污染,需避免与不干净的区域接触;不缠绕不相关的零部件,以避免多余的表面磨损、擦伤或增加绳长。

若钢丝绳出现绳股挤出、压扁、弯折、扭结、笼状畸变、绳径减小或增大、表面腐蚀及深坑等现象,为了保证机械设备的安全运行,钢丝绳应按报废处理,需要及时进行钢丝绳的更换作业。

4结语

本文研究了桥式抓斗卸船机的关键连接部件一钢丝绳,分析了不同类型钢丝绳的适用工况及条件,阐述了钢丝绳的日常使用方式和日常维护方法,探讨了提高钢丝绳的安全系数的方法,对延长钢丝绳的使用寿命具有一定的参考价值。

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