摘要：本文介绍梅钢炼钢厂二炼钢420/80t冶金铸造起重机副卷使用工况，系统性的分析副卷钢丝绳平衡臂设备维护不便的原因，有针对性的采取改进措施，对平衡臂装置支撑座进行设计改进。装置改进后方便设备检修维护，结合现场使用为今后新增起重机设计提出了较为合理的建议和设想。
关键词：冶金铸造起重机 副卷 平衡臂 改进
Improvements on the balance arm of the auxiliary lifting in the 420T/80T metallurgical casting crane
SU Dong-sheng, ZHANG Guo-zhu, HUANG Bo-liang
(Steel-making Plant of Shanghai Mei-shan Iron & Steel Corp .Nanjing 210039,China )
Key words: Metallurgical casting crane; Auxiliary lifting; Balance arm; Improvement;
1引言
随着钢铁冶炼制造技术进步，设计使用的起重机吨位较大，作业频繁。梅钢炼钢厂420/80t冶金铸造起重机，主要承担铁水、钢水运输，转炉兑铁、连铸钢水上台浇铸等工作。起重机副卷设计载荷80t，主要承担钢包、铁包翻渣，辅助兑铁水等工作，设备作业率高，副卷钢丝绳需周期更换，由于设计原因，平衡臂布置过低，钢丝绳楔形接头拆装不便，检修工期长，且存在较大检修安全隐患。
2缺陷介绍及分析
2.1副卷设备概况
梅钢420/80t冶金铸造起重机副卷传动系统设计布置为平行轴线布置形式，即电机、卷筒、定滑轮组、平衡臂装置轴线平行，设计使用两根钢丝绳，钢丝绳缠绕卷筒两端分别下穿动滑轮组，再上穿定滑轮组，最终钢丝绳端部固定在平衡臂装置两端。
图2.1副卷平行轴线设计布置简图
2.2平衡臂装置
平衡臂装置设计两三角形形状的连杆，其中两三角形一角，铰链式连杆连接，另外一三角形两角连杆与轴组合后安装在上方形成平衡体，一三角形连杆两角销轴连接钢丝绳固定端楔形接头，实现两根钢丝绳长度动态补偿，保证两根钢丝绳受载荷一致。
图2.2平衡臂装置简图
2.3平衡臂装置设备布置
副卷设备布置是卷筒、定滑轮组、平衡臂装置，由于平衡臂装置功能设计是两个三角形铰链连接组成，上两角轴组合平行小车体安装在上部，下两角悬挂在下方，轴孔轴线在小车体上方30mm。
2.3设备使用情况及缺陷
2.3.1设备使用
420/80t冶金铸造起重机是炼钢厂大生产物流运输链的重要一环，部分起重机承担铁水、钢水吊运倒运，铁水扒渣、转炉兑铁；部分起重机承担钢水吊运倒运，钢水上精炼炉，钢水上大包回转台浇铸，以及钢包处理翻渣等。生产中起重机副卷需配合扒渣、翻渣、兑铁作业，同时还需配合设备检修。因此，起重机设备作业频繁，维护工作量大，起重机设备稳定直接关系到生产顺行。
2.3.2副卷钢丝绳维护
根据副卷钢丝绳使用状况，钢丝绳需每年更换一次。在更换钢丝绳项目实施时，需固定钢丝绳楔形接头，再拆卸平衡臂装置下端与钢丝绳楔形接头连接的销轴，后将末端钢丝绳放置地面，待新钢丝绳缠绕完成后，钢丝绳末端装配楔形接头后与平衡臂装置连接安装。
2.3.3平衡臂缺陷
由于原设计平衡臂装置总体高度过低，平衡臂下部楔形接头销轴在小车体上方30mm，即相当于楔形接头几乎全部在小车体下方，拆卸楔形接头时，先要固定接头，由于接头几乎全部在在小车体下方，致使固定捆扎接头困难，存在安全隐患。同时，销轴位置低，拆卸及装配十分不便，钢丝绳更换项目工期长，劳动强度大，严重影响设备作业率，影响企业效益及成本。
3改进措施
3.1改进可行性分析
根据现场实际情况，副卷平衡臂装置在原位置基础上，设计支撑座安装在原平衡臂装置支座上，将平衡臂整体抬高350~500mm，这样钢丝绳固定端楔形接头移至小车体上部，更换钢丝绳时，楔形接头固定方便，销轴拆装方便，改进后即可优化性能，消除原有缺陷或得到大幅改善。
3.1.1平衡臂装置抬高对起升极限影响
由于副卷钢丝绳缠绕设计与吊钩组非垂直设计，钢丝绳缠绕布置卷筒——定滑轮——平衡臂装置，与吊钩组钢丝绳存在三角形几何关系，平衡臂装置抬高一定高度，钢丝绳固定端会向定滑轮侧倾斜，有可能会与小车体干涉碰擦，影响起升极限。
3.1.2抬升高度计算
计算数据：表1（数据来源图纸）
单位：mm
计算说明：
楔形接头长度H=305，结合图纸分析，支撑座抬高400mm，可满足要求；平衡臂抬高是否与原车体干涉影响，根据相似三角形几何关系，钢丝绳为三角形斜边，高即动滑轮至平衡臂中心，下底即滑轮绳槽至平衡臂中心垂直距离。
（1）副钩上极限位钩头中心至大车轨面1600mm；大车轨面至小车轨面2950mm；小车轨面至上表面750mm；
三角形高I=1600+2950+750+500-1810=3990mm
三角形高II=3990+400=4390mm
（2）平衡臂中心至定滑轮中心650mm；滑轮直径710mm；
三角形底=
（3）计算：即求平衡臂中心至小车上表面处三角形的另一底；
平衡臂原位置三角形底A=
平衡臂抬高400mm位置三角形低B=
（4）平衡臂抬高400mm后钢丝绳向滑轮侧偏移量=60.48-39.97=23.51mm
（5）利用CAXA软件1:1作图模拟验证得出钢丝绳原向内侧偏移36.97mm，平衡臂抬高400mm后，钢丝绳向内侧偏移增加23.51mm；说明平衡臂抬高钢丝绳偏移量计算准确。
图3.2 CAXA软件钢丝绳偏移简图
平衡臂下方小车体方孔宽度430mm，及单侧215mm；钢丝绳直径?28mm，向内侧总偏移量60.48mm，根据计算及作图模拟验证，平衡臂抬高400mm，钢丝绳与车体不干涉，不影响原设计副钩最高极限高度使用。
3.2平衡臂抬高支撑座
根据原小车体平衡臂底座用料及尺寸，绘制平衡臂抬高用支持座，支撑座外形尺寸300*120*400mm；上下盖板30mm，中间立板20mm，两端肋板15mm、中间肋板20mm；螺孔按照原设计布置；支撑座委托专业厂家制造完成。
图3.3支撑座简图
4改进效果
通过设计支撑座，抬高副卷平衡臂装置，使钢丝绳固定端销轴及钢丝绳楔形接头移至小车体上部，方便钢丝绳检修维护，消除钢丝绳更换项目安全风险，缩短设备检修工期，提高起重机上部作业率，增加了生产效益。
平衡臂装置改进消除了原设计缺陷，更好的满足了现场使用，为同类设备的性能优化提供了宝贵经验。
图4.1平衡臂装置改进后的效果图
5结论
梅钢炼钢厂420/80t冶金铸造起重机副卷平衡臂装置抬高改进可行，实施后优化了设备性能，消除了原有缺陷，为后期新增起重机设备的设计提供了借鉴。
后期在新增起重机设备采购时，技术方面需优化设备设计布置，提高设备的检修维护便利性及安全性。
参考资料
(1).《起重机设计手册》 张质文等 2001年 北京 中国铁道出版社
(2).《新型五金手册》 张世炯等 2001年 中国建筑工业出版社