武鋼450／80t鑄造起重機(jī)主鉤吊具對比分析

谷晉林

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心，山西 太原 030024）

引言

武漢鋼鐵公司第三煉鋼廠板坯連鑄項(xiàng)目，為300t轉(zhuǎn)爐配套的4臺(tái)450／80t鑄造起重機(jī)，其中2臺(tái)起重機(jī)是引進(jìn)西班牙的，另2臺(tái)起重機(jī)是引進(jìn)德國的。本文從西班牙和德國2種450t鑄造起重機(jī)主吊具的結(jié)構(gòu)形式、受力分析和實(shí)際使用應(yīng)力幾個(gè)角度進(jìn)行比較分析，找出各自的特點(diǎn)，供大家參考。

1 結(jié)構(gòu)形式

1.1 西班牙的吊具

如圖1所示，西班牙吊具主要由4大部分組成：滑輪、橫梁、吊叉、板鉤。因起升倍率為13，2個(gè)雙聯(lián)卷筒，故采用了24個(gè)動(dòng)滑輪放入橫梁中，共重約10.3t；兩個(gè)板鉤單重約為11.7t；吊叉為鋼板焊接式；橫梁兩頭部每側(cè)采用了5個(gè)18mm厚板將滑輪放入其中，吊具總重約63t。

1.2 德國的吊具

如圖2所示，德國吊具主要由5大部分組成：滑輪、上滑輪架體、橫梁、吊叉、板鉤。起升倍率為12，也為2個(gè)雙聯(lián)卷筒，24個(gè)動(dòng)滑輪，共重約10.3t，并將滑輪放入上滑輪架體中，上滑輪架體與橫梁用鉸軸相連，吊具總重大約77t。

1.3 兩者對比分析

圖1 西班牙吊具（mm）

圖2 德國吊具（mm）

兩者的滑輪直徑、數(shù)量、質(zhì)量是一樣的。西班牙吊具把滑輪放入橫梁中，其軸受力為超靜定結(jié)構(gòu)；而德國吊具增加了2個(gè)上滑輪架體，把滑輪放入上滑輪架體中，其受力為靜定結(jié)構(gòu)，單個(gè)上滑輪架體重為5.2t。因主小車結(jié)構(gòu)布置需要。2 個(gè)吊具的吊點(diǎn)距相差較大，西班牙的為8 120mm，德國的為10 200；板鉤距分別為5 800mm和5 600mm，所以德國的吊點(diǎn)距比西班牙的大2 080mm；L1尺寸德國的也比西班牙的大近一倍。但是在橫梁中德國的可放入電子秤（見圖3B－B截面）。西班牙的吊具在此處不太好裝，而是將電子秤放在小車架上。西班牙的吊叉采用了厚板焊接而成，外形尺寸大（見圖3吊叉圖）；德國的采用了Q345－B 鍛件，外形尺寸小。重量兩者相當(dāng)。板鉤的尺寸、型式、質(zhì)量基本一樣。但是板鉤鉤口至上滑輪中心尺寸西班牙的為5 650mm 德國的為7 670mm；后者比前者大了2 020mm，增大了鋼絲繩相對于卷筒和滑輪的偏斜角。德國吊具整體重量比西班牙吊具要重近14t。

圖3 吊叉圖（mm）

2 從吊具受力分析看

1）由上所述因主小車結(jié)構(gòu)布置需要，德國2個(gè)上滑輪架體吊點(diǎn)距為10 200mm，兩板鉤距為5 600mm。西班牙兩吊點(diǎn)距為8 120mm，兩板鉤距為5 800mm。所以L1尺寸德國的大（見圖1、圖2），故其橫梁在此處的彎矩（兩種吊具的每一吊點(diǎn)受力是一樣）就要比西班牙的大，所以其橫梁（橫梁截面尺寸大致相當(dāng)，只是上、下蓋板及頭部腹板厚）就比西班牙的要重，且將動(dòng)滑輪上移，不僅增大了鋼絲繩的偏斜角，還增加了2個(gè)上滑輪架體及與橫梁聯(lián)接軸（共重11 720kg），這正是比西班牙吊具多出的主要重量。

2）吊叉。德國吊叉為鍛件，其外形尺寸小，且避免了焊縫處產(chǎn)生的應(yīng)力集中。西班牙吊叉為厚鋼板焊接而成，在設(shè)計(jì)和施工中要避免應(yīng)力集中引起焊縫開裂。同時(shí)外形尺寸大；兩類吊叉重量大體相當(dāng)。但是德國的比較安全可靠。

3）德國吊具將滑輪上移，增加了滑輪架體，多了一個(gè)球鉸點(diǎn)，故此吊具從受力上講比西班牙吊具好，其自由度大，可消除鋼絲繩偏斜角對電子秤的影響。西班牙吊具將兩頭滑輪放入橫梁中，就要求加工精度高，裝配要求高。但德國吊具將電子秤裝于上滑輪體處，比西班牙的電子秤裝在小車架上的精度要求高。而西班牙吊具在滑輪及橫梁處不太好裝電子秤。德國吊具其獨(dú)立性好，尤其是對用戶更換滑輪組時(shí)，可在地面進(jìn)行組裝成滑輪架體，然后與橫梁用軸相聯(lián)，所以更換維護(hù)時(shí)間短，提高了設(shè)備利用率。而西班牙吊具就需要把橫梁放在地面，同時(shí)將滑輪用軸串好才行，安裝不方便，維修時(shí)間也長。

從以上分析可以看出，兩種吊具各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

3 計(jì)算應(yīng)力結(jié)果分析

從不同部位、截面列出表格看區(qū)別。

3.1 橫梁受力圖

德國：P＝225t；L1＝2 300 mm；L＝5 600mm。

西班牙：P＝225t；L1＝1 160 mm；L＝5 800mm。

3.2 應(yīng)力計(jì)算表（見下頁表1）

表1 應(yīng)力計(jì)算表

表1 （續(xù)）

3.3 上滑輪架體

前面講到西班牙吊具將滑輪放入橫梁中，而省去了滑輪架體。德國吊具將電子秤放在橫梁與滑輪架體軸相配合的橫梁處，無法將滑輪放入橫梁中。但它多了一個(gè)球鉸點(diǎn)，其自由度大，可消除鋼絲繩偏斜角等因素對電子秤精度的影響。

4 結(jié)語

從以上結(jié)構(gòu)形式、受力分析、計(jì)算結(jié)果對比分析可以看出，德國吊具橫梁應(yīng)力較大；吊叉結(jié)構(gòu)尺寸小，應(yīng)力也小。西班牙橫梁應(yīng)力小，重量輕；吊叉結(jié)構(gòu)尺寸大，壓力也大，焊縫易產(chǎn)生應(yīng)力集中，但滑輪軸相對德國吊具應(yīng)力要小一些。從受力上看德國吊具比西班牙吊具要合理，但整體吊具德國的要重約14t；板鉤鉤口至動(dòng)滑輪中心距較大。故綜合來講，兩種吊具各有優(yōu)缺點(diǎn)。若從工作使用場合及安全角度來講德國吊具要優(yōu)于西班牙吊具。