大噸位鑄造起重機主小車的改造

1概述
由于天津鋼廠使用的180／50／10t兌鐵水用鑄造起重機在運行一段時間后，主小車起升機構多處出現故障，不但造成危險情況，而且嚴重影響生產。受天鋼委托，我公司派員對事故現場進行了全面細致地考察與分析，并對主小車的原機型及特點進行了認真地研究。通過對鑄造起重機各種型式的主起升機構進行比較分析，最終確定用“住友”機型來改造180t鑄造起重機主小車。

2原有小車主起升機構及其事故分析
2．1原主起升機構的結構及特點
原主起升傳動機構由雙電機、雙減速器、四個制動器、兩個卷筒及兩個定滑輪組構成。起升機構的兩個減速器之間通過傘齒輪與萬向聯軸器連接(見圖1)，以保證兩套起升機構的同步和實現單電

圖1原主起升機構
1．定滑輪組及平衡裝置2．卷筒3．電動機4．制動器5．萬向聯軸器6．聯軸器7．減速器

機工作。這種機型的優點是尺寸小，重量輕。由于傘齒輪是一個關鍵零件，不但承載著很大的轉矩和軸向載荷，而且工作級別又高，因此，對它的設計強度、加工制造及安裝精度都有很高的要求。否則，就會使傘齒輪的承載能力大大下降，極易發生斷齒現象，給機構上的傳動部件帶來很大的沖擊和損壞。由于該機型的連接環節多，所以故障點也多。
2．2事故分析
當起升機構吊著鐵水罐在大車運行機構運行時，起升機構的制動器突然失靈，導致鐵水罐下滑，發生飛車情況，以致電動機、聯軸器及減速器都被損壞。經分析其主要原因是：制動器沒有調整到所需力矩位置，在制動過程中處于臨界狀態，當大車運行引起震動時，動載荷的增加使制動力矩不夠，閘不住制動輪，因此導致鐵水罐下滑。此外，在使用過程中還發現存在小車架剛度較差、焊縫質量不好、定滑輪承受不了軸向力及滑輪變形或軸承損壞等問題。經過進一步核算，發現原起升機構聯軸器許用扭矩不夠，而且所選用的輕型萬向聯軸器也不適合在鑄造起重機的起升機構上應用。兩個減速器之間的萬向聯軸器的許用扭矩不夠。

3制定改造方案
3．1提出改造方案
目前，國內外普遍采用的形式有兩種：一種是日本“三菱”機型；另一種是日本“住友”機型。前者在我國寶鋼、武鋼等鋼廠使用較多，后者在日本、韓國普遍使用，目前國內尚無使用先例。
為滿足用戶盡可能減少工作量及降低費用的要求，因此采用“一字型大減速器(簡稱大減速器)”機型進行改造。“大減速器機型”有以下共同特點：(1)“一字型大減速器”配有兩套驅動系統。電機、制動器及其共用的大減速器、卷筒和定滑輪組兩套系統對稱布置。每個卷筒上固定有兩根鋼絲繩，鋼絲繩經掛梁上的動滑輪和車架上的定滑輪纏繞，懸吊起掛梁下的鋼水包。
(2)兩套傳動機構的減速齒輪都裝在同一個大減速器里，該機型的特點是兩個卷筒都與主梁平行，通過大減速器中的高速級(或低速級)過輪將兩套機構連鎖以達到同步的目的。
(3)整個機構傳動鏈簡單。減速器的軸相互平行，漸開線圓柱齒輪嚙合。這種傳動方式沒有其他零部件，故障點少，傳動效率高，維修空間大。安全和可靠是它最大的特征，也是用戶公認的優點。大減速器油池大且散熱好，能保證齒輪有良好的潤滑，因此齒輪壽命長且維護量少。
當一套機構出現故障后，另一套機構可通過大減速器的同步過輪驅動另一個卷筒，以保證起重機能安全工作一個循環，或電機過載繼續短期工作。這種機型的缺點是自重較大，制造難度大，整體更換減速器比較困難。
3．2兩種大減速器機型的比較
(1)“住友”機型是電機在中間，卷筒在兩側，用大減速器中高速級的過輪將兩套機構相連(見圖2)．
該機型有以下優點：a單機工作時，只有高速級齒輪軸過載，其余各級都不過載，且過輪扭矩較小，因此自重較“三菱”機型輕。
b由于減速器是獨立部件，受小車架變形影響較小，減速器制造精度高，裝配與維護方便。
C由于卷筒放置在小車架兩邊，卷筒自重及其上的鋼絲繩拉力與小車輪支座的距離很小，因此小車架上的梁斷面不大，減輕了小車架重量。
(2)“三菱”機型是卷筒在中間，低速級設過輪，
電機在兩側。減速器下殼體也是小車架的一根梁
其制造難度大，但小車總的高度較小。由于其特點是卷筒在中間，小車架上的梁承受較大的彎矩，故車架較重。
3．3確定改造用機型
根據天鋼對此次改造的具體要求，對于未損壞的零部件要繼續使用，由于小車的軌距及其架的外形尺寸都已經確定，如果用“三菱”機型布置該小車，那么小車架的外形尺寸偏大，對整車不利。因此，根據原小車電動機在內、卷筒在外、定滑輪與卷筒中心垂直的布置形式，同時考慮到整個小車的外形尺寸以及“住友”機型的相對優越性等因素，最終決定采用“住友”機型進行改造。

圖2“住友”大減速器機型

4改造措施
首先，更換電動機與減速器之間的萬向聯軸器。通過合理選擇小車架梁的斷面，以解決原小車架存在的剛度和強度的問題。其次，重新設計定滑輪及平衡梁。通過合理選用軸承，將定滑輪和平衡梁分開設計并將其結構改進，以減小因大車起、制動給定滑輪帶來的軸向力的影響。

5結束語
在鑄造起重機上采用“住友”機型屬國內首創，是理論與實際經驗相結合的一次突破。此次改造不僅豐富了國內鑄造起重機主起升機構設計的種類，而且為今后的設計提供了參考依據。
作者：李靜原