桥梁式起重机工作级别的确定及其在实际中的应用
第３０卷第３期
２００８年６月甘肃冶金ＧＡＮＳＵＭＥ７Ｉ＇ＡＬＬＵＲＧＹＶ０１．３０Ｎｏ．３Ｊｕｎ．，２００８文章编号：１６７２－４４６１（２００８）０３－００１４－０３
桥梁式起重机工作级别的确定及其在实际中的应用
贾华川
。（酒钢宏兴股份公司炼钢工序，甘肃嘉峪关７３０９００）
摘要：桥梁式起重机作为特种设备，其负载能力及工作级别必须满足现场工作的实际需要，宏兴炼钢工序２３’、
２４。、２５。起重机全部选定工作级别Ａ７级进行技术改造，对满足现场作业频率及降低维修成本具有重要意义。
关键词：工作级别；增容改造；作业率
中图分类号：ＴＨ２１５文献标识码：Ａ一
１引言
２０００年，宏兴股份公司炼钢工序对２３。、２４。、起重机按Ａ６级（重级）进行校核改造，而未考虑起重机使用年限及新标准按Ａ７级（特重级）进行校核改造。
（１）按８３年以前国家旧的标准，工作级别Ａ６级
符合２３‘、２４’起重机现场的实际工作情况。
根据对２３’、２４’起重机作业频率调查情况，起重
机一个工作循环的总时间为１１５ｒａｉｎ，其中空载时间
为３８ｒａｉｎ，空包时间为４９ｒａｉｎ，重包时间为２８ｒａｉｎ。２５’起重机进行了增容改造，３台起重机全部按照原车设计的工作级别增容至９５／２０ｔ（注：２５。起重机原设计工作级别为Ａ７级，２３。、２４。起重机原设计工作级别为Ａ６级）。由于３台起重机原设计的工作级别不同，所以在相同工况条件下运行的３台起重机改造
后其性能也不相同，２５’起重机运行较为平稳，而２３。、
２４。起重机已体现出当时按Ａ６级进行校核暴露出的
不足。因此，２００２年２月份对２３。、２４。起重机系统按
其作业率进行校核，根据校核结果，提出必需对２台
起重机按工作级别Ａ７级进行增容改造。
２一个工作循环中起升机构的工作时间为７０ｒａｉｎ，其机构运转时间率ｊｃ＝７０／１１５×１００％＝６０％。按国家８３年以前的旧标准分析，此工作状况与旧标准中的重级（即Ａ６级）典型载荷图相符，即按照旧标准原设计的重级工作级别能够满足使用要求。（２）按国家新标准，为最大限度满足安全性要求，
其在确定工作级别时有一定的安全裕度。
国家新标准以最大限度满足安全性要求而制定
的，有一定的安全裕度，因此根据机构运转时间率
ＪＣ值，２３’、２４’两台起重机机构工作类型应按特重级
进行校核改造，即２台起重机虽可以满足国家新标
准起重量９５／２０ｔ、工作级别Ａ６级使用，但能否满足
国家新标准起重量９５／２０ｔ。工作级别Ａ７级使用，有
待于校核计算。
（３）２３‘、２４‘二台起重机自炼钢厂投产以来一直
在线使用，特别是主卷系统使用年限较长，鉴于此，
本次技改选定工作级别Ａ７级进行改造。
２３。、２４。起重机由于原车设计时工作级别是Ａ６
级（重级），因此增容改造时银起总厂按起重量９５／
２０问题的提出随着宏兴公司炼钢工序转炉出钢量的增加，２３。、２４。起重机作业频率较以前有很大提高，虽然对其进行了改造，但经１年的运行，主起升设备的故障率并未明显下降，传动部件的使用周期也未明显提高，起重机的主传动系统已不能满足现场作业的要求，成为起重机的薄弱环节，主要体现在以下几个方面：（１）２３’起重机主钩卷筒心轴２００１年８月份从轴承包内部断裂。（２）２４。起重机主钩同步轴齿轮联轴器内齿圈八个月内断裂２次。（３）大车车轮安装处经常开裂。（４）起重机主钩制动轮为０５００ｍｌｎ，制动闸瓦使用周期仅为２０ｄ。ｔ。工作级别Ａ６级进行校核改造，虽从理论上能
（５）￥７６０型慢速轴联轴器使用寿命明显下降。
３满足现场作业率的要求，但在实际运行过程中已体现出故障率较高，另外按照国家标准推荐的重级以
上起重机使用寿命２０年，２３’、２４’二台起重机已快
到使用年限，因此现２３‘、２４’起重机需按Ａ７级进行原因分析经调查，银川起重机总厂在２０００年对２３。、２４‘
万方数据 函燃毗Ｅ－ｍ姗ａＩ：Ｇ—Ｓ蝴ＬＹＪ淄Ｌ＠１６２６．ｃ吼
第３期贾毕Ｊｌｌ：桥梁式起重机工作级别的确定及其在实际中的应用１５校核增容改造。许用扭转应力：［下Ⅱ］＝Ｔ．／ｎⅡ＝１８０／１．６＝１１２．
５ＭＰａ．
４实施措施ｎⅡ一安全系数：取ｎⅡ＝Ｉ．６
对２３。、２４。起重机主起升传动部件按载重量２３。、２４。起重机：．ｒ一＝ＭⅡ一／Ｗ＝ｌ６３８．８／（ｏ．９５／２０ｔ，工作级别Ａ７级进行校核，根据校核结果对２×（０．０９）３）＝１１．２ＭＰａ＜［下Ⅱ］相关不满足Ａ７级别的部件进行重新选型改造。２５。起重机：Ｔ一＝ＭⅡ一／Ｗ＝２４０７．７／（０．２×４．１高速浮动轴校核（０．０９）３）＝１６．５ＭＰａ＜［下Ｉ］
已知：轴材料４５号钢，正火、回火处理，轴径ｄ结论：通过疲劳计算，强度计算校核，该材质轴＝９０ｍｍ；盯ｂ＝６００ＭＰａ；叮．＝３００ＭＰａ；仃一ｌ＝２４０径的浮动轴能够满足增吨要求。
ＭＰａｏ扭转：ｆ—ｌ＝１４０ＭＰａ；４．２主卷筒轴校核
Ｔ．＝０．６吼＝Ｏ．６×３００＝１８０ＭＰａ。已知：轴材料４５’钢，正火、回火处理，轴径ｄ＝４．１．１疲劳计算轴所受最大扭矩位００ｍｍ；ｄ２＝０２６０ｍｍ；ｃｒｈ＝５８０ＭＰａ；叮．＝２９０
Ｍ１。＝巾ｂＭｅＭＰａ；ｏｒ．１＝２３５ＭＰａ；ｘ．１＝１３５ＭＰａ；下．＝０．５５；叮。＝式中：巾。一动载系数，巾ｂ＝（１＋巾：）＝（１＋０．５５×２９０＝１５９．５ＭＰａ
１．１）／２＝１．０５；巾２一起升载荷动载系数，巾２＝１．１。分析：对于单联卷筒组，卷筒轴仅受等效弯矩的
２３。、２４‘起重机：Ｍｌ一＝巾ｂＭ。＝１．０５×９７５０×作用。双联卷筒组，卷筒轴轴承座以外与联轴器联９０／５８８＝ｌ５６４．３Ｎ・ｎｌ接端承受由于两侧制动、运动不一致而产生的扭矩
２５。起重机：Ｍｌ。＝Ｉｌ，ｂＭ。＝１．０５×９７５０×１３２／作用。而且该扭矩是导致卷筒轴破坏的主要因素，５８８＝２２９８．２Ｎ・ｍ下面对卷筒轴最危险截面——螺纹退刀槽处进行校
扭矩应力：下。＝Ｍｌ一／Ｗ核。
２３’、２４’起重机：ｆ。＝Ｍｌ一／ｗ＝１５６４．３／（０．２４．２．１疲劳计算
×（０．０９）３）＝１０７２９０８１Ｎ／ｍ２＝１０．７ＭＰａ轴受最大扭矩：Ｍｌ一＝ｋｚＭ＝１．３×２ｏｒ×Ｄ筒／
２５＃起重机：Ｔ．＝Ｍ１一／Ｗ＝２２９８．２／（０．２×２，其中：ｋ。一不均系数。
（０．０９）３）＝１５７６２６８９Ｎ／ｍ２＝１５．６ＭＰａ对２３’、２４。起重机：Ｍｌ一＝ｋｘＭ＝１．３×２叮×Ｄ
轴受脉动循环的许用扭转应力：［下］＝２ｘ一。／筒／２＝１．３×２Ｘ６６６７３×１／２；８６６７５Ｎ・ｍ（（ｋ＋－ｑ）×ｎＩ）对２５’起重机：Ｍｌ一＝ｋ。Ｍ＝１．３×２仃×Ｄ筒／２
式中：ｋ一考虑零件几何形状和零件表面状况的＝１．３×２×６６６７３×１．１／２＝９５３４２Ｎ・ｍ应力集中系数，取ｋ＝３；ｑ一材料敏感系数，取－ｑ＝扭矩应力：Ｔ＿＝Ｍ１～／ｗ。＝２２９８．２／（０．２×（Ｏ．０．２；ｎＩ一安全系数，ｎＩ＝１．２５。０９）３）＝１５７６２６８９Ｎ／ｍ２＝１５．６ＭＰａ。
［Ｔ］＝２下一ｌ／（（ｋ＋－ｑ）×ｎＩ）＝２×１４０／（（３＋Ｏ．对２３‘、２４。起重机：ｆ。＝Ｍｌ一／ｗｐ＝８６６７５／２）×１．２５）＝７０ＭＰａ（０．２Ｘ（Ｏ．０２）３）＝５４１７１８７５Ｎ／ｍ２＝５４ＭＰａ
故２３。、２４’起重机：ｆ。＝１０．７ＭＰａ＜［Ｔ］，满足要对２５’起重机：Ｔ。＝Ｍｌ一／Ｗ。＝９５３，４２／（０．２×求。（Ｏ．０２６）３）＝２７１２２７８Ｎ／ｍ２＝２７ＭＰａ
，
２５’起重机：Ｔ。＝１５．６ＭＰａ＜［下］，满足要求。轴受脉动循环的许用扭转应力：［ｆ］＝２Ｔ一。／４．１．２强度计算（（ｋ＋－ｑ）×ｎＩ）＝２×１３５／（（３．３７５＋０．２）×１．５）＝
轴所受最大转矩：ＭⅡ一＝、ｌ，：×Ｍ。５０．３ＭＰａ
２３‘、２４。起重机：ＭⅡ一＝巾２×Ｍ。＝Ｉ．１×ｌ４８９．８故对２３’、２４。起重机：ｆ。＝Ｍｌ一／ｗ，＝８６６７５／＝ｌ６３８．８Ｎ・ｍ（Ｏ．２×（０．０２）３）＝５４１７１８７５Ｎ／ｍ２＝５４ＭＰａ＞
２５’起重机：ＭⅡ一＝ｌｌ，２×Ｍ。＝１．１ｘ２１８８．８＝２［下］，不满足要求。
４０７．７Ｎ・ｍ２５。起重机：Ｔ。＝Ｍｌ一／Ｗｐ＝９５３４２／（０．２ｘ
最大扭转应力：ｆ一＝ＭⅡ一／ｗ（０．０２６）３）＝２７１２２７８Ｎ／ｍ２＝２７ＭＰａ＜［Ｔ］，满足２３’、２４’起重机：下一＝ＭⅡ一／ｗ＝ｌ６３８．８／（ｏ．要求。
２×（０．０９）３）＝１１．２ＭＰａ４．２．２强度计算
２５‘起重机：Ｔ～＝ＭⅡ一／Ｗ＝２４０７．７／（０．２×轴受最大扭矩：ＭⅡ一＝ｔｌ，２×ｋ。×Ｍ＝１．１×２×（０．０９）３）＝１６．５ＭＰａ．２仃×Ｄ筒／２，ｋ。一受力不均系数，取ｋ。＝２。万 方数据函Ｉ／蓝．，ｅｏｆ野一监理…Ｅ－ｍａ蚍ｉＩ：ＧＳ８Ｌ—ＹＪＬ＠１６２６．ｃｏｍ
１６甘肃冶金第３０卷
对２３０，２４。起重机：ＭⅡ一＝ｌｌ，２×ｋ。×Ｍ＝１．１×２对２５。起重机：下＝５７ＭＰａ＜［下］，满足要求。×２盯×Ｄ筒／２＝１．１×２×２×６６６７３×１／２＝１４６结论：通过校核，原２３。、２４’起重机卷轴上平键６８１Ｎ・ｍ增吨使用时将会出现压溃失效，需增大卷轴轴径和
对２５。起重机：ＭⅡ一＝她×ｋ。ｘＭ＝１．１×２ｘ平键截面尺寸，２５’起重机卷筒轴平键满足使用要２０－×Ｄ筒／２＝１．１×２×２×６６６７３×１．１／２＝１６１求。
３４９Ｎ・ｍ４．４慢速轴端联轴器计算
计算扭矩应力：下＝ＭⅡ一／ｗ，４．４．１联轴器传递额定力矩对２３‘、２４。起重机：ｆ＝ＭⅡ一／Ｗｐ＝１４６６８１／对２３。、２４。起重机：Ｍ。＝２×６６６７３×０．５＝６６（０．２×（０．０２）３）＝９２ＭＰａ６７３Ｎ・ｍ
对２５：起重机：Ｔ＝ＭⅡ一／Ｗｐ＝１６１３４９／（０．２对２５’起重机：Ｍ。＝２×６６６７３×０．５５＝７３３４０×（０．０２６）３）＝４６ＭＰａＮ・ｍ‘
许用应力：［下］＝下。／ｎⅡ＝１５９．５／１．８＝８８．６４．４．２联轴器传递的等效力矩ＭＰａＭ等效＝ｋ×巾２×Ｍ。
对２３’、２４。起重机．：下＝ＭⅡ一／Ｗｐ＝１４６６８１／对２３‘、２４‘起重机：Ｍ等效＝ｋ×巾２×Ｍｅ＝１．８×（０．２｝（０．０２）３）＝９２ＭＰａ＞［下］，不满足要求。１．２５×１．３×１．１×６６６７３＝２１４５６０Ｎ・ｍ
对２５’起重机：下＝ＭⅡ一／ｗ。＝１６１３４９／（０．２对２５‘起重机：Ｍ等效＝ｋ×ｌｌ，２×Ｍｅ＝１．８×１．２５×＜０．０２６）３）＝４６ＭＰａ＜［Ｔ］，满足要求。×１．３×１．１×７３３４０＝２３５９７２Ｎ・ｍ
结论：通过疲劳强度校核，原２３’、２４。起重机卷４．４．３联轴器选用筒轴强度不能满足要求，２５。起重机卷筒轴满足要应满足：Ｍ等效≤［Ｍ］求，因此需增大２３。、２４。起重机卷筒轴危险面直径，对２３。、２４。起重机：￥７６０许用转矩［Ｍ］＝７１０００根据校核结果，２３。、２４。起重机的危险截面轴径由Ｎ・ｍ＜Ｍ等效，不满足要求。０２００ｍｉｌｌ增大至破６０ｍｍ，改造后的轴径保证与对２５。起重机：￥３６６许用转矩［Ｍ］＝２５００００Ｎ２５’起重机通用。・１１１＞Ｍ等效，满足要求。
‘
４．３平键校核结论：２３‘、２４。起重机原Ｓ７６０联轴器不能满足４．３．１挤压应力：仃ｉ＝２ｔ／ｄ×ｋ×ｌ使用要求，２５’起重机所选联轴器￥３６６能满足使用
对２３。、２４。起重机：盯ｉ＝２ｔ／ｄ×ｋ×ｌ＝（２×１．３要求，因此需将２３‘、２４’起重机联轴器Ｓ７６０更换为×２×６６６７３×１／２）／（ｏ．２×０．０１×０．２５）＝３４６ＭＰａｓ３６６联轴器。
对２５。起重机：盯ｉ－２ｔ／ｄ×ｋ×ｌ＝（２×１．３×２×通过对２３。、２４‘、２５。起重机主起升传动部件的６６６７３×１．１／２）／（０．２６×０．０１５×０．３）＝１６３ＭＰａ校核，不难发现２５’起重机已满足工作级别Ａ７级、
许用挤压力：［叮ｉ］＝ｏ．６５仃。＝０．６５×３６０＝２３４载重９５／２０ｔ要求，要使２３。、２４’起重机同样满足工ＭＰａ作级别Ａ７级、载重９５／２０ｔ要求，则需更换２台起
因此对２３。、２４’起重机：仉＝２ｔ／ｄ×ｋ×ｌ＝３４６重机主起升机构低速级中的卷筒连接轴、联轴器、卷ＭＰａ＞［盯；］，不满足要求。筒毂、轴承座、轴承及慢速轴，为检修的方便，改造后
对２５’起重机：ｏ＇ｊ＝２ｔ／ｄ×ｋ×ｌ＝１６３ＭＰａ＜的主卷起升部件的尺寸与２５’起重机相同。［仃｛］，满足要求。５
４．３．２剪切强度结语
Ｔ＝２ｔ／ｄ×ｂ×Ｉ对起重机进行改造时，为使改造后的起重机具对２３‘、２４’起重机：７＝２ｔ／ｄ×ｂ×ｌ＝（２×１．３×有先进的技术经济指标，确保起升机构传动部件的２ｘ６６６７３×１／２）／（０．２×０．０４５×０．２５）＝７７ＭＰａ使用周期及降低设备故障率，在校核计算时必须考
对２５。起重机：下＝２ｔ／ｄ×ｂ×Ｉ＝（２×１．３×２×虑起重机的作业率，根据机构运转时间率ＪＣ％确定６６６７３ｘ１．１／２）／（０．２×Ｏ．０５６ｘ０．３０）＝５７ＭＰａ其工作级别，之后按选定的工作级别对各部件进行
许用剪切应力：［Ｔ］＝０．５盯．＝Ｏ．５ｘ３６０＝１８０校核，以确定需改造部件。ＭＰａ
因此对２３。、２４’起重机：Ｔ－－７７ＭＰａ＜［下］，满足收稿日期．２００７—１１－２２要求。作者简介：贾华川。工程师，毕业于东北大学。万 方数据厶燃圳Ｅ－ｎｕｔ蚍ｉｌ：ＧＳ—ＬＹＪ［／鸯沁１２６．ｃｏｍ
桥梁式起重机工作级别的确定及其在实际中的应用作者：
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英文刊名：
年，卷(期)：贾华川酒钢宏兴股份公司,炼钢工序,甘肃,嘉峪关,730900甘肃冶金GANSU METALLURGY2008,30(3)
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