隨著國民經濟發展，裝備制造能力的提升，在造船業、重型裝備制造等行業中，對大噸位起重機的需求越來越大。

杭州起重機供應商指出對于起重量大于300t的大噸位起重機的起升機構，為減小鋼絲繩拉力，減小鋼絲繩直徑，從而減小滑輪及卷筒直徑，同時為了獲得低的起升速度，提高工作的平穩性、安全性，在設計過程中，通常都采用了10或者10以上的滑輪組倍率。為了縮短卷筒長度，均衡鋼絲繩拉力，定滑輪采用了加裝平衡臂的結構形式。鋼絲繩纏繞方式見下圖。采用上述結構形式，對于大噸位的起升機構是必要的，也是必需的。但是，由此帶來的問題是鋼絲繩繞進卷筒的偏角不易控制。如鋼絲繩偏角過大，當吊鉤處于下極限，卷筒上開始纏繞頭幾圈鋼絲繩時，就可能出現繩排列不整齊甚至跳槽現象。

案例分析

某裝配廠房用1臺起重量300t工作級別A5橋式起重機，起升高度12m,滑輪組倍率10，卷筒直徑為￠1150，鋼絲繩直徑為￠40。據用戶反饋，當剛開始起升，吊鉤處于下極限時，鋼絲繩有排繩不整齊現象。對吊鉤處于下極限時的鋼絲繩與卷筒螺旋槽之間的偏角進行驗算。

鋼絲繩纏繞圖如下所示：

計算吊鉤下極限位置時鋼絲繩中心線與卷筒軸垂直平面間的夾角￠，單位（°）,按下式計算：

式中：l—卷筒繩槽與滑輪繩槽偏距，值為1428，單位（mm）；

H—卷筒中心線與滑輪中心線之間的高度距離，值為1428，單位（mm）。

計算卷筒的螺旋升角ε，單位（°）,按下式計算：

式中：d—鋼絲繩直徑，值為40，單位（mm）；

Dt—卷筒直徑，值為1150，單位（mm）；

t—卷繞節距，值為44，單位（mm）。

計算吊鉤下極限位置時鋼絲繩中心線與卷筒繩槽中心線間的夾角β，單位（°）,按下式計算：

式中：￠—鋼絲繩中心線與卷筒軸垂直平面間的夾角，值為5.25，單位（°）；

ε—卷筒的螺旋升角，值為0.67，單位（°）。

由于卷筒直徑與鋼絲繩直徑比值較大，需計算其許用偏角。

依據GB/T3811-2008《起重機機設計規范》中6.3.3.3.2條，鋼絲繩繞進或繞出卷筒時，鋼絲繩中心線偏離螺旋槽中心線兩側的角度不應大于3.5°。可見，鋼絲繩偏角已超出標準規定范圍。

許用偏角計算

由于卷筒直徑與鋼絲繩直徑比值較大，需計算其許用偏角。經計算，許用角約為3°，鋼絲繩偏角已超出許用值。

減小此偏角的幾種方案

(1) 增大卷筒直徑

在不改變鋼絲繩纏繞方式的情況下，增加卷筒直徑可減小此偏角。通過計算，要將此鋼絲繩偏角控制在3.5°以內，則卷筒直徑需加大至1450mm。可見，增大卷筒直徑對減小鋼絲繩偏角作用速度太慢。如果起升高度更高的話，則卷筒直徑會進一步增加。增大卷筒直徑，減速機型號則相應加大，成本增加很多。

(2) 增大大滑輪間距

由鋼絲繩纏繞圖看出，將吊鉤滑輪組中間兩個大滑輪之間距離加大可減小鋼絲繩偏角。經計算，此方法對減小鋼絲繩偏角作用速度較慢。同時需計算校核此滑輪軸直徑。在偏角超出不多的情況下可以采用此方法。

(3) 使用排繩器

此方法是在不改變偏角的情況下，用排繩器來克服鋼絲繩偏角引起的水平分力，使鋼絲繩排列整齊。

(4) 使用高強度鋼絲繩

以此案例為例，根據計算可選擇直徑為30mm,公稱抗拉強度為1960N/mm2的進口鋼絲繩，其最小破斷拉力為900.7kN。卷筒槽距為34mm。計算后發現，鋼絲繩偏角為3.48°。

(5) 使用雙起升機構抬吊

將起重量分配到兩個起升機構，則每個機構只承受大約一半的起重量，相應的鋼絲繩直徑減小，鋼絲繩偏角可得到有效控制。結構形式見下圖：

結束語