DBQ3000塔式主起升卷扬机排绳器的设计

一、概述
　　我公司沙岭子施工现场安装使用的DBQ3000TM塔机工况为主臂66.32m，副臂36m的塔式工况，主钩钢丝绳为 6W（19）+7×7-32.5-155-I-光-右交型。起重滑轮组的倍率为10。起升钢丝绳从卷筒引出后，经主撑臂、副撑擘中部的导向滑轮一副臂头部滑轮组。主起升卷扬机卷筒为平卷筒，卷筒长度为1695m。从理论上讲，卷扬机卷筒与第一导向涔轮中心线对正时，卷筒轴心线与导向滑轮轴中心线的距离大于卷筒长度的20倍，是能够保证钢丝绳在卷筒上排列整齐的。但在使用过程中，我们发现DBQ3000TM塔机主起升钢丝绳经常排列不整齐，钢丝绳相互挤压，这不仅加剧钢丝绳的挤压，磨损，而且会有钢丝绳跳出卷筒外的危险。因此从根本上分析和解决钢丝绳排列不整齐问题非常重要。
　　二、钢丝绳排列不整齐原因分析
　　前面讲述了钢丝绳排列不整齐的危害，因此非常有必要对共产生的原因进行分析。我们经过实践试验和分析，认为生产钢丝绳排列不整齐主要有以下几方面的原因。
　　1、最低层钢丝绳排列不紧，绳圈之间存在间隙。这样的钢丝绳拉力较大的情况下，每二层钢丝绳有绳圈就会挤在底层的绳圈间隙内，导致以后各层排列不整齐。另外，因卷筒排绳长度为1659mm,1658/32.5=2.15,所以，第一层排52圈钢丝绳后，仍有1695-52×32.5=5mm的间隙，这样第二层钢丝绳的绳圈相对于一层绳圈对正；或在绳圈之间。同亲在第二层各圈之间产生间隙。随着钢比绳的拉伸，挤压，变形，在各层绳圈之间产生间隙可能也增大。更加剧了钢丝绳排列不整齐的趋势。
　　2、在空钩起升时，当风载荷较大时，使卷筒与第一个导向滑轮间的钢丝绳受到垂直于钢丝绳的侧向力T1，在T1的作用下，会使钢绳产生摆动，当T1足够大时，钢丝绳会产生摞绳现象而不能正常排列，而导致排列不整齐。如图1所示。

图1

　　3、在空钩起升时，并伴有回转动作时，因回转时的惯性力，也会使卷铜与第一个导向滑轮间的钢绳受到垂直于钢丝绳的侧向力T2，当T2足够大时，钢丝绳就会产生摞绳现象，而致使钢丝绳排列不整齐，如果T1与T2叠加，则更会加剧钢丝绳排列不整齐。
　　4、在冬季施工时，由于滑轮槽内油泥的凝固，增大了钢丝绳的运动阻力。在空载或轻载下降时，使钩的下降迟缓于钢丝绳放出速度，导致绳圈在卷筒上松驰，易使钢丝绳排列混乱。
　　三、排绳器的设计
　　1、排绳器原理：经过分析卷扬机钢丝绳排列不整齐产生的原因，并根据钢丝绳排列不整齐的各种表现形式，同时考虑卷扬机周围的空间，我们设计了一种简易排绳器，其原理示意图如图2所示。排绳滚2在弹簧4拉力的作用下，始终压紧卷绕的钢丝绳，通过调整滚子对钢丝绳的压力，可避免摞绳现象，从而可以有效保证钢丝绳排列整齐。

　　2、排绳器结构
　　排绳器主要由排滚子，支撑连杆，弹簧，调整螺杆，支撑座等组成。如图3所示。

图4

　　因DBQ3000TM塔机主起升卷扬机筒长度为1695mm，为增强排绳滚子的强度和网度，整个排绳器设4个支撑连杆。支撑连杆与滚轴为键连结。为使连杆顶部不被钢丝绳磨损，连杆头部直径小于滚子外径。每段滚子两端均装设轴承，以使滚子转动灵活。排绳器两端均为锥形滚子，以保证卷层过渡顺利。通过调整螺杆调整弹簧的拉力，以控制排绳滚子对钢丝绳的压紧力。支撑座焊接在卷扬机的槽钢底架上。
　　锥度设计应能使钢丝绳由第n层向第n+1层过渡时，不发生摞绳现象而顺利过渡。为此当下一层第一圈钢丝绳完全进到滚子内时，应使（D-d)/2L×d0/2×2+d0+d<=D。因此，设计时必须保证锥度满足要求。
　　3、支撑连杆头部地径应比滚套的外径小2―3mm，以防钢丝绳磨支撑连杆，如图5。为使结构紧凑，支撑连杆头部同时还作业两侧滚子的轴承端盖。为保证滚套旋转而轴承不转，滚轴与连杆头部内孔采用键 连结。
　　支撑连杆的长度L1、L2的确定需综合考虑。在设定滚子对底层钢丝绳压力N0的情况下。随着卷筒卷绕层数的增加，弹簧拉力也会增大。排绳滚子对钢丝绳压力也会增大。因此需根据连杆传力比及初选弹簧参数，利用作图法确定L1、L2的长度及卷绕到第n层钢丝绳的压力F。弹簧拉力F为
　　F=N0COSθL1/L2+K(n-1)d0/L1×L2
　　其中θ――连杆中心线与垂直线夹角， K――弹簧刚度， d0――钢丝绳直径

图7

　　3.1支撑底座高度的设计
　　连杆长度初步确定后，然后确定支承底座的高度。底座高度的确定原则是在空卷筒时，滚子应位于卷筒上卷绳切点的上方，避开死点位置，以防滚子顶死卷筒，而导致滚子损坏。如图7，取e=5―10mm即可。利用作图法便可确定支承座高度h。
　　四、结束语
　　通过设计及现场试验调整，DBQ3000TM塔机主起升卷扬机钢丝绳能做到排列整齐，有效地减小的钢丝绳挤压，磨损，同时也使卷扬机旬观整洁。