竖式起重机抬升构件材的抉择及应用

2 塔机钢丝绳相关零部件设计

2.1 起升卷筒

起升卷筒直径越大，长度越短，钢丝绳绕出角则越小，排绳效果当然较好。而为了降低卷筒驱动扭矩或增大容绳而不适当减小卷筒直径、增大长度则是非常不合理的。塔机上的起升卷筒只能是多层缠绕，故钢丝绳的排绳十分重要。而卷筒直径、长度是设计时优先考虑的。靠减小卷筒直径降低起升机构成本，增大卷筒长度来增加容绳量将会适得其反。

从提高钢丝绳寿命，改善排绳效果出发，必须采用有槽卷筒，这样才会保证缠绕有序，并降低钢丝绳的挤压破坏程度。而且最好采用Lebus卷筒，因其70％～80％是直线，则有利排绳（在多层缠绕状态特别明显）：层与层之间每周有2个交叉支承点，降低了钢丝绳的挤压损伤。

另外，要注意与多层缠绕卷筒不同，绳槽螺距不能过大，否则将增加排绳阻力和侧向滑动及挤压破坏，而且将会降低容绳量，增大筒体轴向应力。建议螺距t＝（1.04～1.05）d，这是参考德国Zollern、法国Potain资料得出的。

对Lebus卷筒，近来采用铸造成型的越来越多，不必配备大型数控车床或专用靠模装置，也符合无切削加工工艺方向。Lebus和螺旋绳槽卷筒两端侧板上的导向填充条形状、位置至关重要，焊接卷筒往往用圆钢条代替，很难达到正确的排绳要求。Potain公司和国内一厂家已改为机械加工成型，明显改善了排绳效果，值得推广、借鉴。

在起升卷筒确定后，起升卷筒与固定导向滑轮的相对距离就很重要了，总体设计时应考虑使此距离最大才是有利于排绳的最佳方案。

2.2 滑轮

滑轮直径（缠绕直径）必须符合给定工作级别时的D／d要求，而且要注意由多层股构成的不旋转绳，因其各层直径绕过滑轮时曲率不相等，直径应取大一些。重要的滑轮，钢丝绳在其上的包角不能小于60°，否则会加剧绳的磨损。槽型夹角大一些，则会减小钢丝绳在槽侧的摩擦，降低钢丝绳的旋转程度。

尼龙滑轮重量轻、工艺简单、保护钢丝绳，受到越来越多采用。但国内目前还有些误区，例如尼龙滑轮中部装滚动轴承，由于效率低造成钢丝绳堆积松弛，是脱槽、断裂破坏的重要原因。

钢丝绳由滑轮脱出槽缘十分严重，防止脱槽装置必须正确、可靠，防脱间隙不能大于绳径的20％，装置要有一定的刚度。

2.3 变幅小车

过去认为钢丝绳反向缠绕会降低其疲劳耐久次数，因而变幅小车采用较多的滑轮，并设托绳装置防止钢丝绳松弛后与小车摩擦，使得变幅小车繁琐，自重大。现在由于钢丝绳质量改进，长期实践和实验证明反向缠绕影响不大，逐渐放弃了原来的看法。这样，使得变幅小车设计轻巧，滑轮数量减少，倍率变换简单，钢丝绳可以全部在同一平面（滑轮上的绕出角为0°）。

2.4 排绳器

起升卷筒上钢丝绳绕出角大于1.5°，就应设排绳器。最理想的是使绕出角不大于1.5°，如果无法保证，就应选择可靠的排绳器。现在排绳器型式、安装方式很多，有些实际上不起作用。笔者认为，绕出角不大的，可以用排绳轮轴与卷筒轴线平行，靠钢丝绳沿绳槽轴向移动和排绳轮旋转惯性来实现排绳的简易排绳器；绕出角较大的，最好用靠钢丝绳沿槽轴向移动和排绳轮旋转惯性、并由偏心摆锤改变排绳轮倾斜角的曲拐式排绳器，法国Potain、德国Liebherr使用在较大型塔机上，效果较好。前一种排绳轮轴与卷筒轴线始终平行的排绳器，只能改善卷筒上排绳效果，而无法改善与固定导向滑轮之间的偏角。而后一种不仅改善了卷筒排绳效果，而且减少了与固定导向滑轮之间的偏角。

无论哪一种排绳器，都应放在起升卷筒最近处，才能有效利用钢丝绳沿绳槽移动的分力来推动排绳轮。遗憾的是，国内外有些塔机将排绳轮放在离起升机构很远的塔头上。

2.5 托绳器

小车变幅塔机起升绳在臂架上由于自重而下垂很大，此下垂最大可达8m，国外较完善、负责任的公司产品往往都标出这个下垂度值，供用户安装使用塔机时参考，以避免发生干涉事故。

欲减小此下垂度，在设计时尽量选择线重量最小的钢丝绳，这是最简单、可靠的方法。笔者仅见过两种托绳器，效果均不理想，最大问题是损坏频繁而用户放弃使用。

2.6 起升绳倍率变换方法

对单小车来说，最好在4倍率时单滑轮组固定在变幅小车上，2倍率时单滑轮组留在吊车钩滑轮组。不仅减小了4倍率时起升载荷受到的动载系数的影响，而且消除了变换倍率时单轮组的打转危险。这是90年代国外塔机新技术之一。

现在应用更多的是双小车，优点很多，但有一个致命的缺点，即在起升高度大于独立高度时，由于钢丝绳自重的影响，倍率变换时后小车滑轮组无法控制，或者剧烈上升撞到小车上，或者无法下降到地面，使得由4／2或2／4倍率变换困难，甚至发生危险。设计者应谨慎考虑变换方法及相应措施。