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[摘 要]介绍了一种双梁桥式板坯起重机的桥架、运行机构、小车及运行机构以及双滑轮式重力板坯夹钳的结构及特性，总结了板坯夹钳的优缺点，对进一步优化设计有指导意义。
[关键词]主梁；水平轮；起升机构；板坯夹钳；超载限制
中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0045-01
1. 概述
某炼钢厂连铸机作业繁忙，日产1.8万吨大板坯，全部存放于板坯库内。库区有五部双梁桥式板坯起重机，跨距37m，工作级别A7，额定起重量94t，担负着板坯下线、为下游轧钢厂装坯、倒垛、发运以及协助设备检修等多项任务，对稳定生产节奏、理顺库区物流和调整库区容量有至关重要对作用。现从下述几个方面介绍其功能特性。
2. 结构特点
所述起重机的结构从大的方面分为两部分，第一部分为起重机本体，第二部分为吊物装置，即板坯夹钳。
2.1 起重机本体包括桥架、运行机构、小车和起升机构。
2.1.1 起重机的桥架
桥架为双梁桥式结构，包括两条主梁和两条端梁，通过高强度螺栓联接为整体，选用Q345B作为梁的主材。由于库区温度较高，环境温度达到60℃，并且冷热空气对流扬起一定量的灰尘，主梁设计为宽箱形式，中段制作成封闭的电气室，用于安装电气设备和控制装置，室内敷设30mm厚的岩棉保温层，并安装大功率工业制冷空调，以确保电气元件稳定工作。主梁一角吊挂安装司机室，司机室前方、两侧、侧下方均装有钢化玻璃窗，视角广阔。司机室内装有操控联动台，可实现起重机的全部动作。司机室内还配有冷暖空调和可调座椅，操作的舒适度较高。
2.1.2 运行机构
起重机的运行机构采用四角驱动方式，即在主梁的四角个安装一套由电动机、减速机、鼓形齿联轴器、万向轴、瓦块式制动器组成的独立传动机构，通过变频器实现运行速度同步，驱动起重机沿轨道在库区内移动。相比于两角驱动方式，其维持起重机持续运行的保障率和可靠性更高。
由于重车质量高达434t，起重机由12个车轮分成4组共同分担轮压，最大轮压460KN。车轮轴承座采用45°剖分式结构，相比于角形轴承箱，虽然加工制造的难度较大，但更便于拆卸车轮，后期检修的效率更高。
由于轨距较大，达到了37m，起重机比较容易出现偏斜运行和啃轨的情况，造成运行机构的运行阻力加大，车轮和导轨过快磨损。因此起重机一侧运行机构增设了两对水平导向轮，用于抵抗起重机运行中产生的侧向力，起到导向和纠偏的作用[2]。运行机构上装有弹压式固体石墨润滑块，通过弹簧力压靠在轮缘内侧，可减小车轮与轨道之间的摩擦力，延长车轮的寿命。另外，车轮的外侧设有刮板式清轨器，用于清除轨道表面上的杂物，避免轨面上的障碍物引发的意外事故。
运行机构具有高度可靠的防撞机制，除了端梁两侧设置激光防撞装置和两级极限开关，同时还设有胶体阻尼缓冲器最为最后一道缓冲屏障，这种缓冲器比聚氨酯缓冲器和弹簧缓冲器有更优越的缓冲效果，比液压缓冲器有更清洁环保的优势，有较长的使用寿命，且维护成本较低。
2.1.3 小车和起升机构
小车和起升装置。起重机的小车横跨在主梁上表面的两条轨道上，车体由4个车轮承载，其中2个车轮为主动轮，通过1台电动机和双输出轴减速机驱动。受布局特点和安装空间的限制，小车选用立式减速机，采取循环泵强制润滑，以确保齿系和轴承得到充分润滑。
起升机构由小车承载，是整台起重机安全性和可靠性最高的部分。由2台电动机同时驱动减速机，减速机的两个输出轴分别连接到两侧的卷筒，卷筒转动时，带动钢丝绳收放，继而带动下方的板坯夹钳上升或下降。电动机采用定子调压调速的控制方式，可以平稳地加速减速，以减小对自身及机械构件的冲击[3]。减速机齿轮为硬齿面，具有硬度高、传动效率高、耐磨损的优点。卷筒与减速机相联的一侧，安装有球铰卷筒联轴器，兼有传递扭矩和承载径向力的能力，同时具有调心轴承的作用，可补偿减速器的输出轴与卷筒轴线之间的角位移误差。
为确保作业的安全性，起升机构具有超载限制功能。压力传感器一般安装在钢丝绳卷筒一侧轴承座的下方，当吊物过载时，通过电信号转换和传输，安装于司机室的监控器会自动开启发出警告。[4]
起升机构具有可靠的防冲顶限位装置，首先在卷筒的外侧安装有角度码盘，用于计算夹钳的起升高度，当到达系统限定高度值时将自动停车，其次在起重机上设置有重锤式极限开关，万一码盘出现故障，夹钳上升至托起重锤时，极限开关自动断电，禁止夹钳继续上行。起升机构还具有可靠的防溜车的措施，在减速机的两个输入轴上，各设置了一套电液推杆瓦块制动器，当其中一套制动器出现问题时，另外一套仍然可以牢牢地抱死传动轴，是双保险的制动机制。
2.2 板坯夹钳
板坯夹钳位于起升机构的下方，由带双滑轮组的上横梁、夹钳本体和电动调整机构等部分组成。两组滑轮对称装配于夹钳上横梁上，分别对应小车上的平衡架、定滑轮组、钢丝绳卷筒，形成闭环。夹钳本体由两副钳臂和下横梁组成，钳口的深度可通过电动调整机构的驱动丝杠在250～820之间调整，用以适应不同厚度规格的板坯；钳口的开度可在850～2150之间自由调整，用以适应不同宽度规格的板坯。为便于维修，钳爪设计成可拆卸的独立零件，磨损到报废标准后换掉。由于铸坯的温度高达850度，夹钳横梁安装了钢/岩棉复合隔热挡板以阻挡热流，与钢板接触的钳爪表层则焊覆了钴铬钨合金材料，以达到既耐高温又耐磨的理想效果。
考虑到库区辊道检修的需要，夹钳上横梁两端各向夹钳外侧伸展0.5m，各装配一套32t自由回转吊钩，简单实用。
3. 设备优点
第一，采用了宽箱型主梁，梁内形成了封闭电气室，并在电气室内部采取了进一步隔热措施，有效地保护了电气设备不受高温及粉尘的干扰，大大降低了运行事故率。
第二，在大跨距条件下，运行机构配置了水平轮，对行车运行导向和纠正侧偏有明显作用，减少了车轮凸缘磨损和轴承损伤事故，减缓了轨道的磨损速度。
4. 设备缺陷
更换夹钳时需要拆卸钢丝绳，繁琐程度相当于为起重机更换一套440m直径28mm的钢丝绳，根据检修记录记载，一次这样的检修，至少要调动一部叉车、一部检修电动葫芦，投入6个熟练工人，紧张工作6小时，耗时耗力，效率低下。
5. 改进思路
将板坯夹钳上横梁的双滑轮整体结构改为双滑轮组+双吊耳形式，以两个旋入式销轴（吊耳）作为分合的中间部件，使上横梁与夹钳本体可轻易地分离和组合。如此，则夹钳更换工作可由一名天车操作人员配合一名检修人员在30分钟以内完成。这一改进方法已在某钢厂实施，值得借鉴。
参考文献
[1] 严大考，郑兰霞，起重机械[M]，2003，191.
[2] 王德芳，桥式起重机中的水平导向轮装置[J]，《起重运输机械》2004年 第5期.
[3] 裘为章，吴锡中，实用起重机电气设备手册[M]，2005，769，1056-1057.
作者简介
吕照宇，1974～，男，高级工程师，现在邯宝集团从事设备管理工作， E-mail：lvzhaoyu@mail.hgjt.cn
[关键词]主梁；水平轮；起升机构；板坯夹钳；超载限制
中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0045-01
1. 概述
某炼钢厂连铸机作业繁忙，日产1.8万吨大板坯，全部存放于板坯库内。库区有五部双梁桥式板坯起重机，跨距37m，工作级别A7，额定起重量94t，担负着板坯下线、为下游轧钢厂装坯、倒垛、发运以及协助设备检修等多项任务，对稳定生产节奏、理顺库区物流和调整库区容量有至关重要对作用。现从下述几个方面介绍其功能特性。
2. 结构特点
所述起重机的结构从大的方面分为两部分，第一部分为起重机本体，第二部分为吊物装置，即板坯夹钳。
2.1 起重机本体包括桥架、运行机构、小车和起升机构。
2.1.1 起重机的桥架
桥架为双梁桥式结构，包括两条主梁和两条端梁，通过高强度螺栓联接为整体，选用Q345B作为梁的主材。由于库区温度较高，环境温度达到60℃，并且冷热空气对流扬起一定量的灰尘，主梁设计为宽箱形式，中段制作成封闭的电气室，用于安装电气设备和控制装置，室内敷设30mm厚的岩棉保温层，并安装大功率工业制冷空调，以确保电气元件稳定工作。主梁一角吊挂安装司机室，司机室前方、两侧、侧下方均装有钢化玻璃窗，视角广阔。司机室内装有操控联动台，可实现起重机的全部动作。司机室内还配有冷暖空调和可调座椅，操作的舒适度较高。
2.1.2 运行机构
起重机的运行机构采用四角驱动方式，即在主梁的四角个安装一套由电动机、减速机、鼓形齿联轴器、万向轴、瓦块式制动器组成的独立传动机构，通过变频器实现运行速度同步，驱动起重机沿轨道在库区内移动。相比于两角驱动方式，其维持起重机持续运行的保障率和可靠性更高。
由于重车质量高达434t，起重机由12个车轮分成4组共同分担轮压，最大轮压460KN。车轮轴承座采用45°剖分式结构，相比于角形轴承箱，虽然加工制造的难度较大，但更便于拆卸车轮，后期检修的效率更高。
由于轨距较大，达到了37m，起重机比较容易出现偏斜运行和啃轨的情况，造成运行机构的运行阻力加大，车轮和导轨过快磨损。因此起重机一侧运行机构增设了两对水平导向轮，用于抵抗起重机运行中产生的侧向力，起到导向和纠偏的作用[2]。运行机构上装有弹压式固体石墨润滑块，通过弹簧力压靠在轮缘内侧，可减小车轮与轨道之间的摩擦力，延长车轮的寿命。另外，车轮的外侧设有刮板式清轨器，用于清除轨道表面上的杂物，避免轨面上的障碍物引发的意外事故。
运行机构具有高度可靠的防撞机制，除了端梁两侧设置激光防撞装置和两级极限开关，同时还设有胶体阻尼缓冲器最为最后一道缓冲屏障，这种缓冲器比聚氨酯缓冲器和弹簧缓冲器有更优越的缓冲效果，比液压缓冲器有更清洁环保的优势，有较长的使用寿命，且维护成本较低。
2.1.3 小车和起升机构
小车和起升装置。起重机的小车横跨在主梁上表面的两条轨道上，车体由4个车轮承载，其中2个车轮为主动轮，通过1台电动机和双输出轴减速机驱动。受布局特点和安装空间的限制，小车选用立式减速机，采取循环泵强制润滑，以确保齿系和轴承得到充分润滑。
起升机构由小车承载，是整台起重机安全性和可靠性最高的部分。由2台电动机同时驱动减速机，减速机的两个输出轴分别连接到两侧的卷筒，卷筒转动时，带动钢丝绳收放，继而带动下方的板坯夹钳上升或下降。电动机采用定子调压调速的控制方式，可以平稳地加速减速，以减小对自身及机械构件的冲击[3]。减速机齿轮为硬齿面，具有硬度高、传动效率高、耐磨损的优点。卷筒与减速机相联的一侧，安装有球铰卷筒联轴器，兼有传递扭矩和承载径向力的能力，同时具有调心轴承的作用，可补偿减速器的输出轴与卷筒轴线之间的角位移误差。
为确保作业的安全性，起升机构具有超载限制功能。压力传感器一般安装在钢丝绳卷筒一侧轴承座的下方，当吊物过载时，通过电信号转换和传输，安装于司机室的监控器会自动开启发出警告。[4]
起升机构具有可靠的防冲顶限位装置，首先在卷筒的外侧安装有角度码盘，用于计算夹钳的起升高度，当到达系统限定高度值时将自动停车，其次在起重机上设置有重锤式极限开关，万一码盘出现故障，夹钳上升至托起重锤时，极限开关自动断电，禁止夹钳继续上行。起升机构还具有可靠的防溜车的措施，在减速机的两个输入轴上，各设置了一套电液推杆瓦块制动器，当其中一套制动器出现问题时，另外一套仍然可以牢牢地抱死传动轴，是双保险的制动机制。
2.2 板坯夹钳
板坯夹钳位于起升机构的下方，由带双滑轮组的上横梁、夹钳本体和电动调整机构等部分组成。两组滑轮对称装配于夹钳上横梁上，分别对应小车上的平衡架、定滑轮组、钢丝绳卷筒，形成闭环。夹钳本体由两副钳臂和下横梁组成，钳口的深度可通过电动调整机构的驱动丝杠在250～820之间调整，用以适应不同厚度规格的板坯；钳口的开度可在850～2150之间自由调整，用以适应不同宽度规格的板坯。为便于维修，钳爪设计成可拆卸的独立零件，磨损到报废标准后换掉。由于铸坯的温度高达850度，夹钳横梁安装了钢/岩棉复合隔热挡板以阻挡热流，与钢板接触的钳爪表层则焊覆了钴铬钨合金材料，以达到既耐高温又耐磨的理想效果。
考虑到库区辊道检修的需要，夹钳上横梁两端各向夹钳外侧伸展0.5m，各装配一套32t自由回转吊钩，简单实用。
3. 设备优点
第一，采用了宽箱型主梁，梁内形成了封闭电气室，并在电气室内部采取了进一步隔热措施，有效地保护了电气设备不受高温及粉尘的干扰，大大降低了运行事故率。
第二，在大跨距条件下，运行机构配置了水平轮，对行车运行导向和纠正侧偏有明显作用，减少了车轮凸缘磨损和轴承损伤事故，减缓了轨道的磨损速度。
4. 设备缺陷
更换夹钳时需要拆卸钢丝绳，繁琐程度相当于为起重机更换一套440m直径28mm的钢丝绳，根据检修记录记载，一次这样的检修，至少要调动一部叉车、一部检修电动葫芦，投入6个熟练工人，紧张工作6小时，耗时耗力，效率低下。
5. 改进思路
将板坯夹钳上横梁的双滑轮整体结构改为双滑轮组+双吊耳形式，以两个旋入式销轴（吊耳）作为分合的中间部件，使上横梁与夹钳本体可轻易地分离和组合。如此，则夹钳更换工作可由一名天车操作人员配合一名检修人员在30分钟以内完成。这一改进方法已在某钢厂实施，值得借鉴。
参考文献
[1] 严大考，郑兰霞，起重机械[M]，2003，191.
[2] 王德芳，桥式起重机中的水平导向轮装置[J]，《起重运输机械》2004年 第5期.
[3] 裘为章，吴锡中，实用起重机电气设备手册[M]，2005，769，1056-1057.
作者简介
吕照宇，1974～，男，高级工程师，现在邯宝集团从事设备管理工作， E-mail：lvzhaoyu@mail.hgjt.cn