四梁四轨大型冶金铸造起重机结构的形式和特点

解青

（太原重工股份有限公司起重机分公司， 山西 太原 030024）

经验交流

四梁四轨大型冶金铸造起重机结构的形式和特点

解青

（太原重工股份有限公司起重机分公司， 山西 太原 030024）

介绍了四梁四轨大型冶金起重机结构的形式和特点，从经济性、安全性、可靠性、适应性和先进性等方面分别作了阐述。

钢铁行业 冶金起重机 结构形式

在冶金行业，特别是钢铁行业，四梁四轨主起升整体行星减速器传动和主副起升机构及运行机构采用变频调速型式的400 t以上铸造起重机，并越来越多的用在炼钢和连铸车间，而且该类型起重机是当今世界上最先进并成熟的机型，具有设计理论先进、安全可靠、整机自身质量小、寿命长、结构合理、分组性好、运行平稳、制造和检修容易的特点。经实践证明特别适应于钢厂连续生产的工况，其经济性、安全性、可靠性、适应性、先进性主要表现在以下几个方面：

1 经济性

我国自20世纪80年代以来从世界上起步早的一些知名公司合作制造400 t以上的大型冶金起重机，并在此基础上不断的加以改进完善。尤其是2000年以后，随着冶金行业的快速发展，我国独立设计制造了上百台400 t以上铸造起重机，已形成了有自主知识产权的系列化产品。

在不借助国外技术的情况下，独立设计制造能够在确保质量的前提下，使产品的交货期最短，保证工程建设需要。

凭借近三十多年制造大型起重机的制造经验，使起重机的主要配套件、易损件进行更合理的选型和配置，使起重机各部件使用周期长、设备运行费用低，确保设备的运行效率。

1）对起重机安全使用起关键作用的主起升机构中的关键部件采用进口件，如盘式工作制动器、钢丝绳、轴承、减速器的油封、电气的主要元器件等。

2）自制的减速器、车轮装置、滑轮装置、卷筒装置等可满足DIN标准和欧洲标准，性能可靠，寿命长。

3）车轮装置属较易损坏的部件，采用先进的结构形式，更换迅速节省时间，而且轧制车轮寿命长。

4）起重机整机在制造厂装配，使现场安装调试时间缩短，费用降低。

5）电气设备容量选型严格按照规范选择。在计算容量基础上，考虑本起重机的工作级别、接电持续率、特殊条件下的运行工况及环境温度等因素进行合理选择。

6）起重机具有故障自诊断功能，提高了检测维护的方便性。

2 安全性

该起重机在严格按照GB/T6067—85“起重机安全规程”及国际通用的安全要求进行设计制造的基础上，针对大型冶金起重机采用了如下安全措施：

2.1 起升机构

采用双电机、中间行星减速机+两个硬齿面减速器品字型布置、双卷筒传动的方案，具有结构简单、运行平稳、安全可靠、操作、维护容易的特点，具备“单一故障保护功能”即：单电机、单制动器、单根钢丝绳、一个限位开关、一个油泵等出现故障时，起升机构仍可继续工作。在主起升机构零部件中除钢丝绳及吊钩装置外，任何部件损坏（如断齿、断轴）都不会引起钢包倾翻或坠落。

主起升机构由2台电动机驱动1个行星减速器的2个高速轴，在该减速器的2个低速轴上通过鼓型齿联轴器驱动2个硬齿面减速器，硬齿面减速器通过卷筒联轴器带动两个双联卷筒。

硬齿面减速器低速轴与卷筒之间用球铰型卷筒联轴器连接。这种联轴器既可以用来传递扭矩及承受径向载荷，又可以用来补偿卷筒与减速器低速轴之间轴向及角向位移。联接方式安全可靠，装拆方便。

在检修时，只需拧开联轴器与联接法兰之间的联接螺栓即可轻易拆下卷筒，既不需拆卸卷筒轴承座更不需要挪动减速器；另外在卷筒末端设有紧急安全制动器，以保证在减速器低速轴之前任一轴出现故障时，制动住卷筒保证钢包不会坠落。

2.2 主小车运行部分

四角驱动分两组控制，如一组发生故障，仍能完成短时正常工作。车轮材料选用特制材质CL60/65Mn，车轮踏面及轮缘内侧面均进行表面淬火，踏面及轮缘内侧面布氏硬度为300～380，淬硬层深15～20 mm时的布氏硬度为260。其特点是耐磨损、寿命长。车轮组采用45°剖分面结构，卸装方便，易维护检修。

2.3 大车运行部分

四角驱动分两组控制，如一组发生故障，仍能完成短时正常工作。大车轮平衡架销轴如果突然断裂，平衡架仍能支撑车体，不会坠落。

驱动装置分组性好、故障率低、安装维护方便。电动机、减速器、制动器的底座焊接成一个整体框架后，整体加工，大大地提高了系统的安装精度和传动精度。

起重机运行机构减速器低速轴与车轮驱动轴之间采用可伸缩式强力SWF型万向联轴器。这种联轴器转动灵活，可靠性高，寿命长，传递扭矩和允许两轴线偏角大，拆装维修方便。

车轮平衡架与平衡臂相连的平衡铰采用水平剖分、半圆卡套式，更换平衡架时只需将桥架微微顶起即可拆开取下。车轮与平衡架之间采用45°斜剖分连接，安装、维护尤为方便，易更换。

2.4 桥架

按照国家有关标准进行强度、刚度、稳定性的计算，结合对主梁结构的疲劳试验成果及近几年对金斗400 t以上起重机使用十几年后出现的裂纹及破坏的改造经验，对桥架主梁及主小车架、吊具横梁等均进行了结构和选材的完善，使该产品结构件的合理性和寿命均得到提高。

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桥架采用目前比较成熟的四梁四轨式。主梁均为宽翼缘箱形结构，主小车在主梁的内侧腹板上方所铺轨道上运行。副小车在2根副主梁的内侧腹板上方所铺轨道上运行。

车轮布置形式使每根主梁成为一个独立稳定的结构，一方面使起重机的运行更加平稳。另一方面，在现场安装时，分别把带有平衡臂架的两根主梁吊放在桥机的轨道上，用端梁把两根主梁用高强度螺栓连起即可，给桥架的安装提供了很大方便。

主梁设计成宽翼缘偏轨箱形梁，外主梁的内部空间较大，主梁的两个端部作为布置运行机构驱动装置的机械间，其余部分作为布置电气控制设备的电气间，在电气间的两端设电气间门密封，以防粉尘进入电气间影响电气元件的使用寿命。

2.5 电气方面

设置了安全保护功能:门限位、安全接地系统、紧停按钮保护(司机室,电气室)、零位保护、主隔离开关保护、短路保护、过流保护、失压保护、36 V安全照明电源、应急照明灯、行程限位保护、起升双终点保护（旋转限位，重锤保护）、超载保护、大车运行双重保护（终端限位，防碰撞保护）。

3 可靠性

1995年至今起质量大于400 t的铸造起重机已设计制造过100多台，从已投入使用的运行状况看，情况良好。

大型冶金起重机标准零部件从20世纪80年代开始贯彻，并且通过多年的不断完善，从寿命和使用效果均是良好的，并已经过几十年的验证。

1）完善的工艺是设备安全可靠的保证，从大型冶金起重机的焊接、加工、装配、安装等已具有成熟的工艺。

2）设计、制造严格按ISO9001的要求执行，质量进度，得到严格的管理控制。

3）先进的内控工厂标准，保证计算正确，质量稳定可靠。

4 适应性

大型铸造起重机的四梁四轨双小车方案已生产过多台，积累了丰富的经验。这样使起重机随起质量的增加，不是简单的放大，而是充分考虑受力及使用工况的结构变化。

整车采用调压（或变频）调速使起重机运行平稳，效率提高，充分适应新的炼钢工艺。

对于电控元件和主要的配套件，国内配套厂不能满足要求，采用进口元件以满足设备使用频繁的要求。

主起升机构采用行星减速器传动后，当1套机构中的任一零部件损坏，形成故障后，不但可以保证钢水包不会吊落，而且可以完成一个工作循环。

5 先进性

主、副起升机构的电气，采用调压（或变频）调速系统，运行机构采用变频调速，既先进又节能。

由于主起升机构采用行星减速器传动后，当1套机构中的任一零部件损坏，形成故障后，不但可以保证钢水包不会吊落，而且仍能以半速长期稳定工作。

6 结语

经过几十年的发展，在起重机设计制造方面国内外同仁积累了丰富的经验，逐步形成了国内独特的起重机设计、制造技术特点。同时也为同行提供了宝贵经验。

（编辑：苗运平）

Structure Mode and Feature of Four-Girder Four-Rail Type Heavy Metallurgical Crane

XIE Qing
（Crane Sub-Company of Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024）

This paper introduces structure mode and feature of four-girder four-rail type heavy duty metallurgical crane,and expounds the economic benefit,safety,reliability,applicability,and advancement.

iron and steel industry,metallurgical crane,structure mode

TH248

A

1672-1152（2017）03-0118-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.48

2017-03-21

解青（1982—），男，山西襄汾人，2004年毕业于太原科技大学，工学学士学位，助理工程师，从事工作为起重机产品出口。