缆索式起重机绳索涂油车

黄天蛟/中远船务（启东）海洋工程有限公司

缆索式起重机绳索涂油车

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缆索式起重机作为工业建造常用的机械设备，其绳索长时间暴露在室外，若无有效润滑保护则容易锈蚀而报废。故设计一款重量轻，安装方便，结构简单，满足整根绳索涂油并且涂油均匀的涂油小车对缆索式起重机绳索的使用寿命及其重要。

涂油车; 缆索式起重机; 设计原理及参数

缆索式起重机是以悬挂于两支点之间的钢索作为承载结构，利用载重小车在其上往返移动进行货物起重机械，具有跨度大，速度快，效率高，总体结构简单，结构低廉等优点广泛应用于采矿工业，森林工业，桥梁建筑，水电建筑工程等的起重和施工作业中。但是起重机绳索暴露在室外，且无自动润滑装置，采用人工的方式也很难润滑，如果不能润滑，表面就会锈蚀，这种缆索式起重机如果拆下后再次使用，必须更换这些绳索，而这些绳索价值均不菲。

可以理解，争取工作绳达到尽可能长的使用寿命是重型缆机设计的一重要课题，就是说除做好起升绞车和牵引绞车设计和设置防绳跳槽措施，确保工作绳能正常运行外，还必须在导绕系统设计的诸多方面采取措施，从而增加其使用寿命。因此设计一套缆索式起重机的自动涂油装置，取代人工登高悬空沿线手工涂油的繁重而危险的作业，具有较高的经济效益和社会效益。

目前国内有部分的缆索涂油装置的设计专利，比如说一种给缆索进行维护保养的一种缆索保养加油器，该加油器包括横竖支架、滚轮、涂油室、蜗轮、蜗杆及储油桶五大部分；在横支架两端，分别安装有驱动轮及平衡轮，在横支架的下方，安装有涂油室及储油桶；在储油桶的上端盖上，安装有油管及上端安装有蜗轮的提升轴，蜗轮与蜗杆啮合，提升轴与储油桶内的提升盘配合安装，驱动链轮与传动链轮连接；使用时，牵动驱动轮，即可使提升盘上升推动油脂进入储油室，缆索便被均匀涂上油脂。采用上述方案，可使该加油器全机械化的作业，省工、省时，省钱，极大的提高了工作效率。也有将涂油装置装在滑轮上，当工作绳索通过滑轮时进行涂油润滑的。

本文所要讨论设计的缆索式起重机的绳索涂油装置要求是重量轻，安装方便，结构简单，满足整根绳索涂油，涂油基本均匀，能控制行走速度。以下为主要设计原理及参数。

一、行走方案选择

通过综合考虑了行走稳定、涂油均匀、装置重量等多个因素，在自重式驱动、绳拉式驱动，蠕动式、动力式驱动中，选择了动力式驱动爬升。其工作原理是，由动力源提供动力，以驱动小车行走并控制其行走速度。动力输出后通过皮带轮输送到一级减震器，然后通过离合器输送到中间轴，在中间轴上链轮通过滚子链输送到行走轮，以驱动小车以某一速度行进，另一部分通过蜗轮减速器输送到油箱，驱动活塞压油，以供涂油装置涂油。

根据动力源不同，又在步进电机、汽油机、直流电机中选择了由蓄电池供电的直流电机为动力源，优点是工作稳定可靠，便于实现遥控。

二、电动机及减速器选择

通过对风阻力、坡阻力、滚动摩擦力以及涂油所克服的阻力进行估算，行走功率较小，可忽略不计。通过对工作部分功率进行计算，总功率约为250W。选择ZXQ-13.5/30电机满足要求，蓄电池选择双飞牌阀控蓄电池6MZ-60，两个串联工作。

通过计算，传动带、行走链条传动、工作链传动的速比分配分别为1.3、2.0、2.2。综合考虑使用条件及工作情况后，决定使用三环减速器SH-80-13及蜗杆减速器CW-80-10-V-F。三环减速器体积小，重量轻，兼有行星减速器和普通圆柱齿轮减速器的优点，充分运用了功率分流和多齿啮合机理。

三、油箱及内部设计

油箱箱体选择内壁直径为500mm、壁厚5mm的无缝钢管加工，法兰采用厚度为5mm钢板加工。由于油箱有密封要求，每隔15°使用24个螺栓连接法兰面。

油箱中，活塞压油选用螺旋传动。选用梯形螺纹，螺杆使用45#钢，不淬火，螺母选用青铜。螺旋传动将旋转运动变成直线运动，可以保证压油速度平稳，结构简单，加工方便。

根据受力分析情况及计算，油箱的动力输入端受较大的轴向力作用，故选用33108-2CE圆锥滚子轴承，而另一端仅受螺杆和油的重力作用，故选用6205型深沟球轴承。

在螺母脱离了螺杆之后（实现自我保护）利用弹簧的压力使活塞抵压在螺杆轴上，此时反转螺杆就可以将螺母重新安装在螺杆轴上。选用碳素钢弹簧钢丝（GB4375）（G-810MPa），采用冷卷工艺，使用登记为3级，弹簧两端并紧磨平，支撑圈为一圈。

油箱内部压力不大，箱体与端盖之间用石棉橡胶垫圈，活塞与箱体之间用O型橡胶密封圈，活塞与定位杆之间用J型橡胶密封圈进行密封。

油箱相对于机架竖直放置，这种放置方式在安装上相对横放复杂，需要两侧分别用螺栓与机架固接，但每个螺栓受力均匀。它最大的优点是随着涂油工作的进行，油箱内的油量不断减少，整个涂油车的重心只在竖直方向上移动，前后行走轮的受力均匀，有利于涂油工作的稳定性和提高涂油质量。

四、机架设计

整个机架采用焊接方式，选用Q235的热轧等边角钢。为使整车具有一定抗弯能力及稳定性。选择45*4角钢，焊接全部采用手工电焊弧，角钢以背对背焊接为主，车轮材质选取45#钢，车轮上的链轮采用整体式结构。

行走于中间轴之间的链条长而且近乎垂直，需要设置张紧装置，张紧装置利用机架的空间，设置成伸出的悬臂轴，通过移动张进支撑装置来移动轴端链轮，从而压紧链条。

五、涂油嘴设计

通过查阅大量资料，最终确定使用油箱浸润式涂油。最大优点可以保证涂油均匀，而且保证整根绳索全部涂到。

涂油车各部分组件尽量将重心设置在机架的纵向中心线上，油箱尽量布置在整个机架的中心位置，装备后利用蓄电池进行重心的调整，使小车位于后拉索的正下方。在行走轮上套上橡胶外套，设置张紧轮。遥控装置能独立控制直流电机的启动，停车；独立控制离合器，使之结合和分离；独立控制制动器，使之制动或松刹。

[1]周玉申，《缆索起重机设计》，机械工业出版社，1993年.

[2]《机械零件设计手册》，冶金工业出版社，1995年.

[3]王厚成，《钢丝绳涂油先进方法和装置》，金属制品，1991年.

[4]《钢丝绳涂油装置的研制及问题处理》，煤矿机械，1998年

[5]《钢丝绳涂油机构改进》，金属制品，2005年.