阅读说明：本技术 单卷筒双吊点铸造起重机起升系统 (Hoisting system of single-drum double-hoisting-point casting crane ) 是由 郭振山 秦义校 焦倩倩 谷金朋 张灏 张洋洋 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及单卷筒双吊点铸造起重机起升系统,属于重型装备领域。其特征是利用一个双联卷筒同时驱动两套滑轮组实现钢包或吊具的升降运动。该起升系统两套滑轮组共用一套驱动系统,可实现两滑轮组同步升降,避免了两套驱动系统因电机不同步而导致的两滑轮组不同步的问题。钢丝绳一头固定在卷筒上,另一头绕过定、动滑轮组到均衡杠杆一侧连接,均衡杠杆可实现两根钢丝绳均衡受力且安全可靠。当两套滑轮系统之一发生故障,另一套仍能继续短时间工作,以一半升降速度完成本次起吊作业,此时均衡杠杆的支撑弹簧可减缓钢丝绳断裂的冲击。该发明在实现不频繁使用的铸造起重机起吊功能的情况下,可以减少制造成本。(The invention relates to a lifting system of a single-drum double-lifting-point casting crane, belonging to the field of heavy equipment. The lifting mechanism is characterized in that a duplex winding drum is used for simultaneously driving two sets of pulley blocks to realize the lifting motion of a ladle or a lifting appliance. Two sets of pulley blocks of the lifting system share one set of driving system, synchronous lifting of the two pulley blocks can be achieved, and the problem that the two pulley blocks of the two sets of driving systems are asynchronous due to the fact that motors are asynchronous is solved. One end of each steel wire rope is fixed on the winding drum, the other end of each steel wire rope is connected to one side of the balancing lever by bypassing the fixed pulley block and the movable pulley block, and the balancing lever can realize balanced stress of the two steel wire ropes and is safe and reliable. When one of the two pulley systems breaks down, the other pulley system can still work for a short time, the lifting operation is completed at a half lifting speed, and the support spring of the balance lever can reduce the impact of the breakage of the steel wire rope. The invention can reduce the manufacturing cost under the condition of realizing the hoisting function of the casting crane which is not frequently used.)

单卷筒双吊点铸造起重机起升系统

技术领域

本发明涉及单卷筒双吊点铸造起重机起升系统，适用于使用频率较低，浇注次数较少，起吊额定起重量相对较小的浇注起重机。

背景技术

目前，起重机的起升机构，通常布置形式是一台或两台电动机通过联轴器与减速器的高速轴相连，驱动两个卷筒，两个卷筒分别缠绕一根钢丝绳，将钢丝绳卷取或者释放，从而实现钢包或者吊具的起升下降。但是对于一些起重量相对较小，而且使用频率较低，工作级别较低的起重机，采用上述卷筒钢丝绳缠绕方式成本较高，且两套钢丝绳缠绕系统的布置方法分别独立，在起升或者下降过程中，容易出现两组动滑轮吊点不同步的问题。

起重机起升系统主要作用是转换运动形式和传递能量，但是对于不同工作级别的起重机有不同的要求。

综上所述对于不同工作级别的起重机配备不同的起升系统，可以在保证安全的前提下减少起重机的制造成本，同时使其结构有所简化，能够减少起重机发生故障或者事故的次数。

发明内容

本发明的目的是提供单卷筒双吊点铸造起重机起升系统，实现利用一个卷筒带动两套滑轮组，使两个吊点同步起升，在安全的前提下，使起重机正常工作，并且减少制造以及维修成本。在完成起吊作业的同时还要兼顾起重机的安全性能。当起重机在起吊过程中一根钢丝绳发生断裂时，另一根钢丝绳仍能以一半起升速度完成本次作业，在钢丝绳断裂过程中，缓冲弹簧发挥作用。本次起吊完成后，钢丝绳需全部更换。

为实现上述目的，本发明的单卷筒双吊点铸造起重机起升系统方案如下。

单卷筒双吊点铸造起重机起升系统，包括卷筒(1)，定滑轮组(2)，定滑轮组(3)，动滑轮组(4)，动滑轮组(5)，定滑轮组(6)，定滑轮组(7)，钢丝绳(8)，钢丝绳(9)，缓冲弹簧(10)，均衡杠杆(11)。定滑轮组(2)、定滑轮组(6)由3个定滑轮组成，定滑轮组(3)、定滑轮组(7)由2个定滑轮组成，均通过销轴固定在起重机小车架上。卷筒(1)与小车架上固定电动机、减速器、制动器相连接，且合理布置。动滑轮组(4)和(5)均由4个滑轮组成。卷筒(1)上左侧钢丝绳一段固定在卷筒上，另一端通过(6)中导向滑轮向下缠绕到动滑轮组(5)的第二个滑轮，向上绕到定滑轮组(6)的中间滑轮，再向下绕到动滑轮组(5)的第三个滑轮后通过定滑轮组(6)的最后一个导向滑轮绕到定滑轮组(3)的右侧最后一个导向滑轮，再向下缠绕至动滑轮组(4)第三个滑轮，接着向上缠绕到定滑轮组(3)的中间滑轮，再向下缠绕到动滑轮组(4)左侧第二个滑轮，最连接到固定于起重机小车架上的均衡杠杆(3)上，完成系统的一次缠绕。另一根钢丝绳从卷筒右侧出发，同样一端固定到卷筒，另一端通过导向滑轮。与上述缠绕过程对称缠绕，最终连接到均衡杠杆(11)的另一端。两套缠绕系统通过小车架上固定的均衡杠杆(11)连接。

以低工作级别的100t铸造起重机为例进行计算说明，具体分析如下。

考虑两套滑轮组共用一组驱动系统，即钢丝绳缠绕速度V相同，为保证同步起升，还要满足重物上升速度相同，即V₁=V₂。

滑轮组倍率m=绳索移动速度/重物上升速度，故可得俩个滑轮组倍率相同。根据钢丝绳的缠绕方式得滑轮组倍率为m=4。

滑轮的效率η=0.98,滑轮组的效率η_z=0.97。

钢丝绳的最大静拉力Smax=P/(2×4×0.97×0.984)=139.71KN。

Fmin=D²σ≥NSmax=2.5×139.71KN=349.28KN。

其中，Fmin为所选钢丝绳束(7)和(8)的最小破断拉力；Smax为所选碳钎维绳束(7)和(8)最大拉力；N为系统的安全系数；取安全系数为2.5且钢丝的抗拉强度σ取1400N/mm。计算得钢丝绳最小直径D=15.80mm。

考虑铸造起重机使用频率较低，同时为保证起吊过程安全性.初步选取标记为166×19S的钢丝绳。

钢丝直径δ=D/(n_外+3.5)=16/(6+3.5)=1.68mm,钢丝绳拉应力计算为。

σ_t=1.2S/(iπδ²/4)=1.2×139.7×1000/(6×19×π×1.68²/4)=664N/mm＜[σ_t]。

钢丝绳绕过卷筒或者滑轮的弯曲应力，计算如下。

σ_w=0.4Eδ/D_min=0.4×2.06×10⁵×1.68/237=584N/mm＜[σ_w]，卷筒直径与滑轮直径相差不大，故只计算校核滑轮上钢丝绳的弯曲强度。

其中E为钢丝弹性模量，取值E=2.06×10⁵Mpa。δ为钢丝直径，D_min为滑轮的直径。

滑轮最小直径D_min=(ht-1)d=(16-1)×15.80=240mm。

卷筒的主要尺寸的确定，包括直径D、长度L与壁厚h。

卷筒直径 D_卷筒=(ht-1)d=(14-1)×15.80=208mm。

单层双联卷筒的长度L=2(L₀+L₁+L₂)+L3=2676mm。

其中起升高度H=20m，滑轮组倍率m=4,卷筒直径D_卷筒=208mm,螺旋槽节距t=18mm.L₁固定绳尾所需要的的长度，L₂卷筒俩端空余部分的长度，L₃双联卷筒中间光面的长度。

卷筒壁厚h=0.02D+8=12.1mm,经计算的符合要求。

当钢丝绳发生断裂时另一根钢丝绳成承受载荷，由于俩边完全对称，故钢丝绳受力为原来的2倍，不考虑钢丝绳受力横截面积变化，钢丝绳缠绕方式倍率为m=2，钢丝绳最大静拉力Smax扩大2倍。

则可计算的钢丝绳拉应力σ_t，钢丝绳绕过卷筒或者滑轮的弯曲应力σ_w增加到σ_t=664N/mm×2=1328N/mm＜[σ_t]，σ_w=584N/mm×2=1168N/mm＜[σ_w]，依旧满足强度条件，故一根钢丝绳可完成本次起吊，而不会断裂。

钢丝绳断裂时缓冲弹簧一边受压，一边受拉，均衡杠杆长L,偏角α，计算弹簧弹性压缩量或者拉伸量λ=L×tanα。此时均衡杠杆受扭转作用，计算抗扭转力矩Me=2F_x×L/2，其中F_x=k×λ。

其中k为缓冲弹簧刚度，λ为均衡杠杆偏转距离。钢丝绳断裂后弹簧属于静力学变形，故上述计算合理。

附图说明

图1为双联卷筒起升机构缠绕示意图，其中(1)为卷筒，(2)、(3)和(6)、 (7)为定滑轮组。(11)为均衡杠杆，(4)和(5)均为动滑轮组，(8)和(9)为钢丝绳，(10)为缓冲弹簧。

图2为钢丝绳绕过滑轮顺序图。其中(1)为卷筒，(2)、(3)和(6)、 (7)为定滑轮组。(11)为均衡杠杆，(4)和(5)均为动滑轮组，(8)和(9)为钢丝绳，其中a1、a2、a3、a4……a15为钢丝绳(8)绕过滑轮的顺序和方向，其中b1、b2、b3、b4……b15为钢丝绳(9)绕过滑轮的顺序和方向。

图3为传统双卷筒起升机构示意图，其中(1)和(9)为卷筒，(2)和(6)为定滑轮组，(4)和(5)均为动滑轮组，(7)和(8)为钢丝绳。

具体实施方式

为了能更清楚地了解本发明的技术内容，特以具体实施方式进行详细说明。单卷筒双吊点铸造起重机起升系统实施案例。

单卷筒双吊点铸造起重机起升系统，包括卷筒(1)，定滑轮组(2)，定滑轮组(3)，动滑轮组(4)，动滑轮组(5)，定滑轮组(6)，定滑轮组(7)，钢丝绳(8)，钢丝绳(9)，缓冲弹簧(10)，均衡杠杆(11)。定滑轮组(2)、定滑轮组(6)由3个定滑轮组成，定滑轮组(3)、定滑轮组(7)由2个定滑轮组成，均通过销轴固定在起重机小车架上。卷筒(1)与小车架上固定电动机、减速器、制动器相连接，且合理布置。动滑轮组(4)和(5)均由4个滑轮组成。卷筒(1)上左侧钢丝绳(8)一段固定在卷筒上，另一端通过(6)中导向滑轮向下缠绕到动滑轮组(5)的第二个滑轮，向上绕到定滑轮组(6)的中间滑轮，再向下绕到动滑轮组(5)的第三个滑轮后通过定滑轮组(6)的最后一个导向滑轮绕到定滑轮组(3)的右侧最后一个导向滑轮，再向下缠绕至动滑轮组(4)第三个滑轮，接着向上缠绕到定滑轮组(3)的中间滑轮，再向下缠绕到动滑轮组(4)左侧第二个滑轮，最后连接到固定于起重机小车架上的均衡杠杆(3)上，完成系统的一次缠绕。另一根钢丝绳(9)从卷筒右侧出发，同样一端固定到卷筒，另一端通过导向滑轮。与上述缠绕过程对称缠绕，最终连接到均衡杠杆(11)的另一端。两套缠绕系统通过小车架上固定的均衡杠杆(11)连接。钢丝绳(8)和(9)缠绕在两套滑轮组上面，通过钢丝绳的卷绕实现钢包或者吊具起吊或升降。在起吊过程中，滑轮组会出现受力不平衡的现象，当这种情况发生时，均衡杠杆(3)会发生偏斜，从而达到平衡受力的目标。假如起吊过程中发生钢丝绳(8)或(9)断裂故障时，另一根钢丝绳能够以一半的起升速度实现本次起吊过程。且在断裂瞬间，缓冲弹簧(10)被压缩或者伸长，能够缓和冲击，并且使均衡杠杆(11)翘头角度减小。

以上所述实施案例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，该起升系统不仅局限于双钩铸造起重机，对于其他使用频率不高的起重机上述系统依旧适用。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。