吊车滑轮组|桥式起重机绕绳偏角分析

石小飞 胡水根 赵小伟 姚俊威 张 骞

华电郑州机械设计研究院有限公司 郑州 450046

摘 要：结合200 t 桥式起重机起升机构设计，分析单层、双联螺旋绳槽卷筒吊车滑轮组，10 倍率滑轮组卷绕系统中钢丝绳偏角。全面、系统地给出大倍率、单层、双联螺旋绳槽缠绕系统中钢丝绳偏角的分析方法。

关键词：桥式起重机；起升机构；偏角

中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号:1001-0785(2018)11-0144-03

0 概述

桥式起重机( 以下简称桥机) 普遍采用单层、双联缠绕方式，当滑轮组倍率小（倍率m ≤ 4）时，通常卷筒长度较短，滑轮数量也较少，绕绳较为简单，偏角也较为明确，一般均能满足规范偏角要求。但当滑轮组倍率大（倍率m ＞ 4）时, 卷筒长度和滑轮组长度较长吊车滑轮组，偏角可能会超过规范要求，这时应全面地分析钢丝绳偏角，以便合理安排绕绳。

2016 年6 月，我公司与某水工厂签订了一台200 t-32m A5 电动双梁桥机，起升高度为18 m。起升机构设计时采用单层、双联螺旋绳槽卷筒，10 倍率滑轮组，钢丝绳在卷筒两端通过压板固定，入动滑轮组中部滑轮的卷绕系统。绕绳如图1 所示。

1 钢丝绳允许偏角

钢丝绳偏角是指钢丝绳绕进或绕出卷筒、滑轮时，钢丝绳对卷筒或滑轮的偏角。GB/T 3811—2008《起重机设计规范》规定：钢丝绳绕进或绕出卷筒时，钢丝绳中心线偏离螺旋槽中心线两侧的角度不应大于3.5°；钢丝绳在绕进绕出滑轮槽时的最大偏斜角（即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面之间的夹角）不应大于5°。

图1 起升机构绕绳图

2 卷筒上钢丝绳偏角分析

钢丝绳在卷筒两端固定，入动滑轮中部滑轮（见图2）。当0 起升高度时，卷筒中心与动滑轮中心垂直距离最大，钢丝绳在卷筒上偏角α 正向最大，随着起升高度的增加，卷筒中心与动滑轮中心垂直距离以及钢丝绳偏角α 逐渐减小，由于L 2（最大起升高度时，钢丝绳在卷筒上与卷筒垂直中线的距离）小于a （钢丝绳入绳的动滑轮与动滑轮组垂直中线的距离），钢绳偏角由正变负，最大起升高度时，偏角α 负向最大。由此，只需要计算正向偏角α 1 和负向偏角α 2，并考虑螺旋绳槽偏斜角β 后的综合偏角是否不大于3.5°。

（a） 0 起升高度 (b) 最大起升高度

(c) 螺旋绳槽偏斜角β

图2 卷筒上钢丝绳偏角分析

结合图2 得

式中: L 1 为0 起升高度时，钢丝绳在卷筒上与卷筒垂直中线的距离； H 1 为0 起升高度时，卷筒中心与滑轮中心垂直距离；β 为螺旋绳槽偏斜角，螺旋槽中心线和与卷筒轴垂直的平面之间的夹角； p 为卷筒绳槽节距； D 为卷筒绳槽底径。

3 滑轮上钢丝绳偏角分析

钢丝绳在滑轮上的偏角与动、定、平衡滑轮组结构、绕绳方式以及之间的相对位置有关。

钢丝绳在滑轮上偏角有3 个，1）钢丝绳在动滑轮上的偏角，2）钢丝绳在定滑轮上的偏角，3）钢丝绳在平衡滑轮上的偏角。因动滑轮与定滑轮和平衡滑轮间均有绕绳关系，所以可以点带面，仅分析1）即可。钢丝绳在动滑轮上的最大偏角γ 有3 个来源：

①卷筒和滑轮间钢丝绳吊车出租，图2 中α 1 和α 2 中的绝对值较大者，记为γ 1。

②动滑轮与定滑轮间钢丝绳偏角最大者，记为γ 2。此偏角的最大值较为复杂，需对比多组动、定滑轮间有绕绳关系的动、定滑轮的水平距离，水平距离最大的二手吊车，在最大起升高度工况时钢丝绳中心线与铅垂线偏角即为最大（见图3）。

图3 滑轮上钢丝绳偏角分析

经对比分析，图中所示动滑轮与定滑轮间的水平距离最大。

式中：b 为定滑轮组第3 个（从边部数）滑轮与定滑轮组中心水平距离；c 为动滑轮组第5 个（从边部数）滑轮与动滑轮组中心水平距离；H min 为最大起升高度时，定、动滑轮组中心垂直距离。

③动滑轮与平衡滑轮间钢丝绳偏角记为γ 3，若将两平衡滑轮位置设置适当，此偏角可为0，且不随起升高度变化。

4 实例

以200 t 起升机构为例，分别计算钢丝绳在卷筒和滑轮上的最大偏角。已知L 1=1 590 mm, L 2=130 mm,a =195 mm, H 1=21 515 mm, H 2=4 025 mm, p =30 mm,D =1 150 mm; b =301 mm, c =65 mm, H min=3 475 mm

1）卷筒上钢丝绳偏角

卷筒上钢丝绳正向偏角α

卷筒上钢绳负向偏角α 2

由卷筒绳槽旋向和钢丝绳在卷筒上的出绳位置可知，螺旋绳槽偏斜角β 可以减小偏角α 1 和α 2，则考虑β 后的综合偏角

5 结束语

以200 t-32 m A5电动双梁桥机起升机构为例，全面、系统地给出了大倍率、单层、双联螺旋绳槽缠绕系统中钢丝绳偏角的分析方法。需要说明的是，文中的缠绕方式是一种新型、非常规地缠绕方式，但分析方法可用于任何绕绳方式偏角的分析。

参考文献

[1] 张质文，王金诺，程文明，等. 起重机设计手册（上卷）[M]. 北京：中国铁道出版社，2013.

[2] GB/T 3811—2008 起重机设计规范[S].