钢丝绳自动托盘系统

1、钢丝绳自动托盘系统【摘要】钢丝绳作为工程承载的关键构件，应用广 泛，在其 长期作业过程中会出现损伤，需要更换。论文结合笔者多年工作经验 提出了几点问题以及应对措施，以供借鉴。【abstract as a key component of the engineering load , the steel wire rope is widely used , and it needs to be replaced when it is damaged during the long-term operation . based on years of experiences, the author

2、 puts forward a few problems and countermeasures , for reference.?p键词】钢丝绳；自动托盘；系统【keywords wire rope ； automatic tray ； system【中图分类号】tg333. 3【文献标志码】a【文章编号】 1673-1069 (2017) 05-0168-021设计背景石湖山码头为散货码头，拥有多台大型起重机，而大型起重机在 使用过程中需要定期更换钢丝绳，所以我们每年要进行大量的钢丝绳 更换作业。现有的更换工艺为：把一卷待换的新钢丝绳竖直放于地 上，再将新钢丝绳与旧钢丝绳对接 焊好，最后利

3、用旧钢丝绳把卷筒上 的新绳从缠绕的轴线方向拉出，并依次替换旧的钢丝绳。在多年的作业过程中，我们发现并总结了如下问题：作业的危险系数大，特别是负责放绳的作业人员很容易受伤。受更换工艺和辅助设备的限制，钢丝绳只能从缠绕的轴线方 向拉出，致使钢丝绳缠绕的残余扭转应力随着拉出长度的增加而逐步 累积，并频繁地造成钢丝绳的扭曲变形，甚至发生打结等情况，这样 既增加了作业的危险性，又对钢丝绳的使用寿命产生了不良影响。负责放绳的作业人员与起重机司机难以协调一致。为了照顾放绳人员，新钢丝绳的拉出速度被限制在了极低的 范围内，作业效率大大降低。一旦发生钢丝绳打结事件，更换作业将被迫终止，并需要花 费大量的时间和人

4、力进行修复，有时甚至需要近个人花费半天10 的时间才能修复完毕。一旦新旧钢丝绳的对接焊缝出现问题，钢丝绳将极有 可能从 起重机上滑落，而负责放绳的人员就会面临被高空滑落的钢丝绳砸伤 的危险（此事故发生过一次，若下方作业人员逃跑不及时，那么后果 将不堪设想，所以下方作业需尽力实现无人化、自动化）。通过对以上问题的论证分析，我们提出了以下设想，即通过改进 现有工艺，设计一款可以实现自动放绳的新型工具系统。此系统需达 到如下要求：在结构强度和受力方面要能满足最大工况下的使用条件，即 在新钢丝绳最重为7. 5吨以及起重机最大拉出速度为55米/分钟 时要工作稳定。增加一个可以自由转动的转盘来释放新钢丝绳

5、缠绕 的残余应 力。增设刹车系统，并要满足从最大速度到完全刹住的行程不超 过1米。托盘占位位置的容错率要大，避免出现角度过大而卡 死的现 象。整套系统尽量实现无人化、自动化。在钢丝绳拉出时 能自动 打开刹车放绳，停止拉出时能迅速抱紧刹车，避免因惯性而放出过量 绳子。尽量使用现有的材料和设备加工，降低制造和维护费用。基于以上要求，我们经过反复计算与修改，最终设计出了此套钢 丝绳自动托盘系统。2原理及主要技术细节此钢丝绳自动托盘系统由两大部分构成，即旋转托盘和刹车系 统。其主要设计难点为卷盘强度和制造成本的平衡，易维护制造，易 操作性的设计以及刹车系统自动化设计。2. 1旋转托盘顾名思义，此部分原

6、理为在原固定底座上增加一个可以自由转动的托盘，当钢丝绳拉出时，可以通过托盘的自由转 动来消除钢丝绳缠绕的残余应力。同时，为了节约成本，我 们在设计时采用了大量成熟的技术和工业产品，并辅以小细节的创新来大幅提高其使用和维护的方便性，其主要技术细节有：以使用公司的现有材料为原则，通过反复计算校核，确定了 下底座采用250mm工字钢，上托盘采用180mm槽钢，从而焊接成 型的总体方案，并在关键部位加焊加强筋来保证使用强度，这样就在 制造成本和设计强度上取得了比较理想的平衡。考虑到实际使用时，转轴不可避免地会承受偏心力矩 和翻转力矩，所以我们采用两个圆锥滚子轴承对装的形式来改善其受 力情况，从而提高运

7、行稳定性。为保护高成本，难加工的底座结构，在轴承与底座腔 体中间增设一个材料强度介于两者之间的隔套作为易损件。以易维护为目标，把底座设计成通腔的形式，并在易 损件上设置维修槽、顶升阶梯等，以方便更换易损件。上托盘边上增设带螺纹孔的简易调节板，通过调节螺栓来对 钢丝绳卷筒进行对中和固定。2.2刹车系统刹车系统是该系统设计的重点，要求其既要简单 耐用，又要实现自动化、无人化。在对整个更换工艺进行分析后，我 们发现钢丝绳拉出后会由水平改为垂直，此时拉力会产生向上的分 力，我们可以利用这个特点，即用钢丝绳自己的拉 力驱动刹车，从而 实现刹车的自动化。其主要的技术细节有：在钢丝绳转弯处设置小滑轮作为取力

8、机构，把钢丝绳拉力变 为刹车打开力矩。通过对最高工况计算可知，要实现 1米内刹住托盘, 最恶劣情况下需要4000n刹车力矩，这已经超过钢丝绳的许用弯折应力，所以我们在刹车片与取力机构间增设一个1： 6的杠杆，从而使刹车的打开力矩控制在700n之内，这样既满足了许 用弯折应力的要求，又降低了对刹车弹簧的要求。在取力小滑轮与刹车杠杆之间增设柔性连接段，以实现在较 大角度偏差的情况下仍可以可靠取力，这就大幅提高了托盘占位位置 的容错率。刹车弹簧采用弹簧与花篮螺丝串联的结构形式，既简单可 靠，大幅降低了制造成本，又调节简便，可以在现场根据需要快速调 节刹车力矩。综上所述，该钢丝绳自动托盘的总体原理示意图如下：3使用效果及存在的问题 这套设备已经在我司投入使用，并取得 了良好的使用效果。与老工艺相比，使用托盘系统更换钢丝绳时，首 先可以减少30%的操作人员，最重要的是把人