電動葫蘆設計缺陷、改進措施及建議
電動葫蘆設計缺陷、改進措施及建議
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(1) 由于葫蘆式起重機采用三相異步錐形制動電動機作為動力裝置,而三相異步電動機的運轉方向與供電電源的相序有關。當供電電源相序發(fā)生變化時,電動機運轉方向與原方向相反,此時按操手電門的 “下降” 按鈕時,吊具上升,且上升極限位置限制器不起作用,因此容易造成事故,每年都會發(fā)生因錯相造成的卷筒擠碎、吊鉤組擠壓變形、鋼絲繩拉斷等起重事故。而目前我國生產(chǎn)且廣泛使用的CD、MD 型電動葫蘆沒有設置錯斷相保護措施 (在電動葫蘆標準里是要求安裝的),存在一定的隱患。在這次調(diào)查反饋統(tǒng)計中,發(fā)現(xiàn)由于導繩器和斷火限位引起的故障缺陷占20. 3% 和17. 1% 。另外,在對近1年內(nèi)新安裝的電動葫蘆使用跟綜發(fā)現(xiàn),由于缺少相序保護引起沖頂占 30. 5% 。為防止錯相引發(fā)起重傷害事故,在電動葫蘆控制箱內(nèi)應加入錯斷相保護器,當供電電源發(fā)生斷相或錯相時,錯斷相保護器起作用,使總電源接觸器斷開,必須待供電電源恢復正常后起重機才能繼續(xù)工作。這樣,既可防止電源錯相引發(fā)卷揚,又可防止電機缺相運轉被燒毀。
(2) 從故障部位當中由于行走輪與被動輪引起的故障缺陷占2. 1% 。電動葫蘆在運行過程中,由于車輪輪緣和車輪踏面的磨損,車輪與軌道的間隙逐漸增大,此時若不能及時調(diào)節(jié)運行間隙,電動葫蘆有可能脫離軌道,造成起重傷害事故。同時由于車輪輪軸裝配位置的特殊性,輪軸發(fā)生裂紋不易被發(fā)現(xiàn),當裂紋得不到有效控制時,輪軸有可能發(fā)生斷裂,引發(fā)墜落事故。為預防由此造成的電動葫蘆墜落事故的發(fā)生,可在電動葫蘆的合適位置增設防斷軸保護裝置,當葫蘆脫軌或斷軸時,防斷軸保護裝置可有效地懸掛在軌道上,從而避免起重傷害事故的發(fā)生。
(3) 按照 GB 6067—1985 《起重機械安全規(guī)程》的規(guī)定,在電動葫蘆運行軌道的終端必須裝設緩沖器,但對裝設位置沒有具體規(guī)定。目前,我國國內(nèi)使用的電動葫蘆的緩沖器一般裝在工字鋼的中間部位,當電動葫蘆運行車輪與緩沖器相碰撞時,緩沖器起到吸收能量的作用。但由于電動葫蘆結構的特殊性,運行車輪輪緣與緩沖器碰撞時,在慣性的作用下,車輪輪緣使緩沖器的磨損極為嚴重,當電動葫蘆運行一段時間后,緩沖器就喪失了原有的設計功能,從而增加了電動葫蘆運行過程中的不安全因素,平穩(wěn)性急劇下降。為防止這一故障的出現(xiàn),可將緩沖器的安裝位置選在工字鋼的下表面,利用緩沖器與電動葫蘆懸掛耳板的碰撞起到緩沖作用,從而有效地延長緩沖器的使用壽命。
(4) 電動葫蘆在結構設計方面,CD 型鋼絲繩式電動葫蘆的結構設計雖然較 TV 型鋼絲繩式電動葫蘆有了較大改進,但其外形美觀性差,圓形結構不便于安裝、運輸,外形的局限嚴重阻礙了基型的變化。而國外的鋼絲繩式電動葫蘆,多為方形結構設計,既美觀又便于安裝、運輸,還能很好地適應模塊化設計,便于基型的組合和變換,大大拓寬了使用范圍。建議采用優(yōu)質高強度鋼絲繩,按 GB /T 3811—2008 《起重機設計規(guī)范》 標準要求,在滿足抗拉強度安全系數(shù)的前提下,盡可能減小鋼絲繩直徑,采用相適應的卷筒直徑與鋼絲繩直徑之比及滑輪直徑與鋼絲繩之比,以利于縮小整機結構和自重。在外形設計方面建議改變采用傳統(tǒng)的圓形設計,采用方形結構形式,模塊化設計,增加零部件的通用性,布置方式由原來的電動機—中間軸—減速器—卷筒的形式,改為電動機—減速器—卷筒的布置方式,既有利于提高鋼絲繩電動葫蘆起升高度,以避免高速軸長軸傳動,可提高運行平穩(wěn)性和可靠性,又能有效地降低制造成本,增加滑輪倍率范圍,提高單機使用范圍。
(5) 電動葫蘆在配套的電動機方面存在不足,從故障現(xiàn)象表中可看出,由于電動機引起的故障缺陷占 6. 6% 。由于 CD 型鋼絲繩式電動葫蘆配套的錐形轉子電機,單速為 4 級、雙速為 1 /10 的子母機,而國外鋼絲繩式電動葫蘆電機采用 2 極電機,雙速采用雙繞組和變級式,這樣結構簡單、體積小,自重輕,有利于降低制造成本。另外,CD 型鋼絲繩式電動葫蘆配套電機在絕緣等級和防護等級及噪聲方面與國外鋼絲繩式電動葫蘆相比差距很大。建議在電機選用上采用 2、4、6 極錐形轉子電機以適用各種不同工況。電機絕緣等級提高至 F 級和 H 級,防護等級提高至 IP54,電機設置過熱保護元件,電機的降低噪聲除了在設計、加工、制造精度上要提高外,還應從設計上考慮降低電磁噪聲和風道渦流噪聲的措施。電機的設計也應遵循工作級別劃分原則,提高單機使用用途。
(6) 從故障部位可看出,由于交流接觸器引起的故障缺陷占10. 3% ?,F(xiàn)有電動葫蘆接觸器觸頭容易燒壞。原因是對于反復短時工作制的電動機,其等效發(fā)熱電流太大,此外在轉換過程中,換相過快,接觸器的電弧續(xù)流也易造成相間短路而燒壞接觸器觸頭。而一般電動機工作電流小于額定電流,啟動電流雖然為額定電流的4 ~ 7 倍,但畢竟時間很短,對觸頭的損傷不大,接觸器在設計時,只要觸頭容量大于電動機額定電流的 1. 25倍即可。但電動葫蘆電動機是一種特殊工作狀態(tài)的電動機,重載起停頻繁,反接制動,散熱不良等。所以,在選用電動葫蘆接觸器時,按一般電動機設計,不符合電動葫蘆的實際工作特點,接觸器燒壞是必然的結果。建議更換較大容量接觸器,電動葫蘆類沖擊負載,而且重載、起停頻繁,
在選用接觸器時應加大 2 級容量選用。
(7) 電動葫蘆應增加電氣保護措施,除了上下限位保護外,還應增加超載保護、斷錯相保護、失壓保護。開發(fā)多制動功能機型如: 雙制動 (電機錐形制動輪制動+高速軸上補償制動)、3 制動錐形制動輪制動+高速軸上補償制動+卷筒上安全閘)。在導繩器制造選材上盡可能選用高耐磨、高強度導繩器材料以防由導繩器損壞而造成沖頂?shù)仁鹿省?/span>
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