摘 要：文章論述了常用四繩抓斗存在的缺點(diǎn)，針對需在渣漿池?fù)圃鳂I(yè)的四繩抓斗存在的維修工作量大、備件材料消耗高的問題，提出了差動開閉四繩抓斗的具體方案，并對控制系統(tǒng)的改造提出基本要求。

關(guān)鍵詞：四繩抓斗；滑輪組；鋼絲繩；差速器

引言

抓斗作為搬運(yùn)散料的吊具，在車站、港口、冶金工廠、水利、電站等都有廣泛的應(yīng)用。抓斗的類型很多，按照驅(qū)動抓斗顎板擺轉(zhuǎn)開閉的方式可分為自帶動力式抓斗、繩索抓斗和不自帶動力非繩索抓斗三種。其中繩索式抓斗的顎板開閉是利用起重機(jī)上起升機(jī)構(gòu)的鋼繩索來驅(qū)動抓斗內(nèi)部部件達(dá)到的，具有結(jié)構(gòu)簡單、自重較小、制造成本較低、工作效率較高的特點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛，目前繩索式抓斗最常用的是四繩抓斗。

四繩抓斗有以下四部分組成：安裝著上滑輪組的上承梁、安裝著下滑輪組的下承梁、斗體（顎板）和連桿，上承梁、下承梁、斗體和連桿之間通過鉸軸連接。從起重機(jī)垂下的起升支持繩與上承梁相連接，開閉繩穿過上承梁的孔道繞入分別安裝在上、下承梁的滑輪組，形成減速增力滑輪組，可使上、下承梁之間的閉合力數(shù)倍于起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩的拉力，同時起到降低顎板開閉速度的作用。

由于四繩抓斗系統(tǒng)傳動、控制系統(tǒng)存在固有缺陷，使其不可避免的存在以下缺點(diǎn)：

（1）由于支持與閉合機(jī)構(gòu)之間沒有固定的聯(lián)系，抓斗工作的開閉、起升協(xié)調(diào)主要靠司機(jī)的熟練程度，在抓斗工作時司機(jī)勞動強(qiáng)度大，容易疲勞，易產(chǎn)生誤操作。

（2）在抓斗沉抓之后，起升的瞬間，司機(jī)稍有疏忽會造成閉合電動機(jī)單獨(dú)受力，閉合電動機(jī)容易過載，甚至燒毀。

（3）抓斗上升和下降極限位置不易控制，下降時抓斗易與料堆強(qiáng)烈碰撞。

（4）打開、閉合抓斗時，開度控制靠司機(jī)的熟練程度，準(zhǔn)確性不易掌握，開度小時，影響抓斗的工作量，開度過大時，下降時抓斗易與料堆碰撞，閉合繩容易從滑輪組中脫槽跳出，致使閉合繩過早的報廢。

（5）抓斗穿鋼絲繩時，司機(jī)和鉗工協(xié)調(diào)困難，極易出現(xiàn)工傷事故。

（6）為實(shí)現(xiàn)合適的抓斗工況，司機(jī)經(jīng)常點(diǎn)動操作或打回車，電器元件或電動機(jī)經(jīng)常處于過渡過程，降低了電器元件的使用壽命。

（7）對于需在渣漿池?fù)圃鳂I(yè)的四繩抓斗，由于其開閉鋼絲繩、滑輪組經(jīng)常浸泡在漿液中，鋼絲繩、滑輪組軸承的潤滑狀態(tài)不能維持，產(chǎn)生磨損、腐蝕是必然的，進(jìn)一步發(fā)展就會引發(fā)事故或故障，導(dǎo)致設(shè)備作業(yè)率降低，維修工作量、消耗增大。

新興鑄管股份有限公司第二煉鐵部兩座高爐都采用水沖渣處理系統(tǒng)，水渣到?jīng)_渣池后，通過抓斗天車撈渣、裝車，抓斗天車為24小時工作制。在使用過程中，上述問題均有出現(xiàn)，但最突出的影響主要體現(xiàn)在以下兩方面：一是開閉鋼絲繩使用壽命短，平均更換周期在20天左右；二是上、下滑輪組軸承損壞頻繁，平均使用壽命在25天左右。是造成工人勞動強(qiáng)度加大和維修成本增加的主要因素。

1 直連開閉抓斗的試用

為了提高開閉鋼絲繩和上、下滑輪組軸承的使用壽命，我們試用了直連開閉抓斗，直連開閉抓斗（如圖1所示）就是拆除上、下承梁上安裝的滑輪組，在上承梁上開一圓孔，拉桿穿過圓孔連接在下承梁上，開閉繩直接連在拉桿的上端。撈渣作業(yè)時，天車司機(jī)操作方法不變，升降繩和開閉繩同向運(yùn)動時，抓斗升或降；開閉繩單獨(dú)運(yùn)動時，抓斗開或閉。

試用效果：直連抓斗達(dá)到了預(yù)期的目的：一是取消滑輪組杜絕了滑輪組的頻繁更換；二是開閉鋼絲繩不需進(jìn)入水中，壽命大大延長。但是由于取消滑輪組導(dǎo)致抓斗開閉速度成倍增加，又帶來了新的問題：在渣池中抓渣時，抓斗閉合速度過快，顎板推動水快速流動，部分渣隨水流又從抓斗上部溢出，明顯降低了工作效率；在裝車時，開斗速度過快，大量水渣集中下落，對運(yùn)輸車輛造成強(qiáng)烈沖擊。因此此方法僅試用了20余天就又恢復(fù)了常規(guī)四繩抓斗使用。

2 差動開閉四繩抓斗

為了解決開閉鋼絲繩使用壽命短和上、下滑輪組軸承損壞頻繁的問題，在后續(xù)的使用中，又實(shí)施了滑輪組軸承密封改進(jìn)、滑輪組軸承改為滑動軸承、鋼絲繩改用鍍鋅鋼絲繩等改進(jìn)措施，但效果都不明顯。

最終的改造方案還是回到了使用直連式四繩抓斗，但前提條件是抓斗開閉的速度降下來，即開閉卷筒要具有高低兩種速度輸出，高速用于抓斗升降，低速用于抓斗開閉。

實(shí)現(xiàn)多速輸出的方法有：變頻器多速控制輸出、齒輪變速機(jī)構(gòu)、差速器等，綜合考慮可靠性、可維修性、易于操作和調(diào)整等方面因素，選擇使用差速器來實(shí)現(xiàn)開閉卷筒的雙速輸出。

圖2 普通圓錐齒輪差速器示意圖

差速器是一種能使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動自一根軸傳至兩根軸，并使后者相互間能以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的差動機(jī)構(gòu)，反之，兩種不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)通過差速器，也可以得到合成后的轉(zhuǎn)速，改變?nèi)我庖粋€輸入的旋轉(zhuǎn)速度，就可改變輸出的轉(zhuǎn)速。圖2為普通圓錐齒輪差速器示意圖，當(dāng)給圓錐齒輪1、4輸入不同的旋轉(zhuǎn)速度？棕1、？棕2時根據(jù)運(yùn)動分析可得：

心軸3的旋轉(zhuǎn)速度為：？棕0=（？棕1+？棕2）/2

當(dāng)？棕1=0時，？棕0=2/2，同樣當(dāng)？棕2=0時，？棕0=1/2，這樣通過輸入不同的？棕1、？棕2，就可以得到需要的不同的？棕0的轉(zhuǎn)速輸出，差動開閉四繩抓斗就是利用差速器的特性來實(shí)現(xiàn)開閉卷筒輸出不同轉(zhuǎn)速的。

圖3 抓斗傳動結(jié)構(gòu)示意圖

1、電機(jī) 2、開閉卷筒 3、提升卷筒 4、減速機(jī) 5、齒輪 6齒輪 7、圓錐齒輪 8、行星圓錐齒輪 9、圓錐齒輪 10、電機(jī) 11、電機(jī) 12、減速機(jī) 13、開閉行程控制器 14、心軸 15、行星輪軸

差動開閉四繩抓斗驅(qū)動機(jī)構(gòu)如圖3所示：開閉卷筒3由電機(jī)10、11通過差速器傳動，兩臺電機(jī)分別工作時，開閉卷筒3可實(shí)現(xiàn)兩種不同的轉(zhuǎn)速輸出。升降抓斗時，電機(jī)1、10同時工作，電機(jī)1通過減速機(jī)12驅(qū)動升降卷筒，電機(jī)10通過圓柱齒輪6驅(qū)動與行星齒輪7為一體并套裝在心軸14上的圓柱齒輪5，由于此時圓錐齒輪9固定不動，所以行星圓錐齒輪7驅(qū)動行星齒輪8帶動行星輪軸15和心軸14轉(zhuǎn)動，再通過減速機(jī)4驅(qū)動開閉卷筒，電機(jī)1和電機(jī)11采用相同規(guī)格，由前面差速器運(yùn)動分析知：？棕0=1/2，要保證開閉卷筒和升降卷筒同速轉(zhuǎn)動，齒輪6與齒輪5的速比應(yīng)為2。開閉抓斗時，電機(jī)1、10不工作，電機(jī)11通過套裝在心軸13上的圓錐齒輪9驅(qū)動行星齒輪8，由于圓錐齒輪7、圓柱齒輪5固定不動，所以行星圓錐齒輪帶動行星輪軸15和心軸14轉(zhuǎn)動，再通過減速機(jī)4驅(qū)動開閉卷筒，實(shí)現(xiàn)抓斗的開閉，同樣由差速器運(yùn)動分析：？棕0=？棕2/2，在電機(jī)10、電機(jī)11規(guī)格型號相同的情況下，即可實(shí)現(xiàn)抓斗開閉速度降低一半，如果要求抓斗開閉速度進(jìn)一步降低，還可采用增加電機(jī)級數(shù)或采用變頻控制等方法。endprint

圖4 為差動減速器結(jié)構(gòu)示意圖

3 差動開閉四繩抓斗的優(yōu)點(diǎn)

采用了這種傳動形式，就可以使用直連式四繩抓斗。由于抓斗開閉由電機(jī)11單獨(dú)控制，并速度可調(diào)，開閉鋼絲繩可直接連接在下橫梁上，去掉上、下橫梁上的滑輪組，可大大的降低維修工作量、降低備件、材料消耗。

由于抓斗開閉動作和電機(jī)11單獨(dú)相關(guān)，還為抓斗開閉的精確控制創(chuàng)造了條件。在開閉電機(jī)11的軸上連接抓斗開閉行程控制器，就可以控制抓斗的閉合點(diǎn)和抓斗的最大開度，可以避免由于天車司機(jī)操作不熟練造成的開斗時鋼絲繩松弛和閉斗時開閉繩單獨(dú)承受負(fù)荷的情況，降低鋼絲繩脫槽、開閉電機(jī)燒損等故障。

4 差動四繩抓斗的控制與操作

采用差動開閉抓斗后，電器控制系統(tǒng)要做相應(yīng)改造，基本要求是：電機(jī)1、電機(jī)10共同承擔(dān)抓斗的起升和下降，由一個操作手柄控制兩臺電機(jī)同時啟動、停止、反轉(zhuǎn)等；抓斗的開閉由電機(jī)11驅(qū)動，其啟動、停止、反控制由另一個操作手柄轉(zhuǎn)等。

相應(yīng)的天車司機(jī)的操作大為簡化，抓斗的上升、下降只需操作一個手柄，而另一個手柄控制抓斗的開閉，兩個手柄配合操作還可實(shí)現(xiàn)在抓斗上升、下降過程中對抓斗吊開閉操作。

5 結(jié)束語

文章引言中敘述的普通四繩抓斗存在的多個問題，在差動四繩抓斗上有的得到了徹底解決，如上下滑輪組、開閉鋼絲繩使用壽命短的問題，有的得到了極大的改善，如因司機(jī)操作不熟練導(dǎo)致鋼絲繩松弛、脫槽和開閉電機(jī)易過載等。

實(shí)踐證明差動四繩抓斗用于在泥漿池中撈渣作業(yè)是可行的，它易于操作，可顯著降低維修工作量，但因其簡化了抓斗結(jié)構(gòu)，去掉了安裝在上、下承梁的滑輪組，沒有了可使上、下承梁之間的作用力數(shù)倍于起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩的機(jī)構(gòu)，在裝卸較硬的、比重較大的或塊度較大的物料場合使用，還需論證。另差速機(jī)構(gòu)相對比較復(fù)雜，其設(shè)計、制造和使用維護(hù)等環(huán)節(jié)不得存在疏忽，否則因差速機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的故障而增加的維修工作量，可能會部分抵消使用差動開閉抓斗帶來的降低維修工作量的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]包起帆，胡金汛.貨物抓斗與吊夾裝置[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005（4）

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[J].化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3]李錚.起重運(yùn)輸機(jī)械[J].冶金工業(yè)出版社，2008.

[4]吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊[J].高等教育出版社，2006.

作者簡介：王素新（1963-），男，民族：漢，籍貫：河北省容城縣，學(xué)歷：大學(xué)，職稱：工程師，研究方向：設(shè)備管理與維修。endprint

圖4 為差動減速器結(jié)構(gòu)示意圖

3 差動開閉四繩抓斗的優(yōu)點(diǎn)

采用了這種傳動形式，就可以使用直連式四繩抓斗。由于抓斗開閉由電機(jī)11單獨(dú)控制，并速度可調(diào)，開閉鋼絲繩可直接連接在下橫梁上，去掉上、下橫梁上的滑輪組，可大大的降低維修工作量、降低備件、材料消耗。

由于抓斗開閉動作和電機(jī)11單獨(dú)相關(guān)，還為抓斗開閉的精確控制創(chuàng)造了條件。在開閉電機(jī)11的軸上連接抓斗開閉行程控制器，就可以控制抓斗的閉合點(diǎn)和抓斗的最大開度，可以避免由于天車司機(jī)操作不熟練造成的開斗時鋼絲繩松弛和閉斗時開閉繩單獨(dú)承受負(fù)荷的情況，降低鋼絲繩脫槽、開閉電機(jī)燒損等故障。

4 差動四繩抓斗的控制與操作

采用差動開閉抓斗后，電器控制系統(tǒng)要做相應(yīng)改造，基本要求是：電機(jī)1、電機(jī)10共同承擔(dān)抓斗的起升和下降，由一個操作手柄控制兩臺電機(jī)同時啟動、停止、反轉(zhuǎn)等；抓斗的開閉由電機(jī)11驅(qū)動，其啟動、停止、反控制由另一個操作手柄轉(zhuǎn)等。

相應(yīng)的天車司機(jī)的操作大為簡化，抓斗的上升、下降只需操作一個手柄，而另一個手柄控制抓斗的開閉，兩個手柄配合操作還可實(shí)現(xiàn)在抓斗上升、下降過程中對抓斗吊開閉操作。

5 結(jié)束語

文章引言中敘述的普通四繩抓斗存在的多個問題，在差動四繩抓斗上有的得到了徹底解決，如上下滑輪組、開閉鋼絲繩使用壽命短的問題，有的得到了極大的改善，如因司機(jī)操作不熟練導(dǎo)致鋼絲繩松弛、脫槽和開閉電機(jī)易過載等。

實(shí)踐證明差動四繩抓斗用于在泥漿池中撈渣作業(yè)是可行的，它易于操作，可顯著降低維修工作量，但因其簡化了抓斗結(jié)構(gòu)，去掉了安裝在上、下承梁的滑輪組，沒有了可使上、下承梁之間的作用力數(shù)倍于起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩的機(jī)構(gòu)，在裝卸較硬的、比重較大的或塊度較大的物料場合使用，還需論證。另差速機(jī)構(gòu)相對比較復(fù)雜，其設(shè)計、制造和使用維護(hù)等環(huán)節(jié)不得存在疏忽，否則因差速機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的故障而增加的維修工作量，可能會部分抵消使用差動開閉抓斗帶來的降低維修工作量的效果。

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[3]李錚.起重運(yùn)輸機(jī)械[J].冶金工業(yè)出版社，2008.

[4]吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊[J].高等教育出版社，2006.

作者簡介：王素新（1963-），男，民族：漢，籍貫：河北省容城縣，學(xué)歷：大學(xué)，職稱：工程師，研究方向：設(shè)備管理與維修。endprint

圖4 為差動減速器結(jié)構(gòu)示意圖

3 差動開閉四繩抓斗的優(yōu)點(diǎn)

采用了這種傳動形式，就可以使用直連式四繩抓斗。由于抓斗開閉由電機(jī)11單獨(dú)控制，并速度可調(diào)，開閉鋼絲繩可直接連接在下橫梁上，去掉上、下橫梁上的滑輪組，可大大的降低維修工作量、降低備件、材料消耗。

由于抓斗開閉動作和電機(jī)11單獨(dú)相關(guān)，還為抓斗開閉的精確控制創(chuàng)造了條件。在開閉電機(jī)11的軸上連接抓斗開閉行程控制器，就可以控制抓斗的閉合點(diǎn)和抓斗的最大開度，可以避免由于天車司機(jī)操作不熟練造成的開斗時鋼絲繩松弛和閉斗時開閉繩單獨(dú)承受負(fù)荷的情況，降低鋼絲繩脫槽、開閉電機(jī)燒損等故障。

4 差動四繩抓斗的控制與操作

采用差動開閉抓斗后，電器控制系統(tǒng)要做相應(yīng)改造，基本要求是：電機(jī)1、電機(jī)10共同承擔(dān)抓斗的起升和下降，由一個操作手柄控制兩臺電機(jī)同時啟動、停止、反轉(zhuǎn)等；抓斗的開閉由電機(jī)11驅(qū)動，其啟動、停止、反控制由另一個操作手柄轉(zhuǎn)等。

相應(yīng)的天車司機(jī)的操作大為簡化，抓斗的上升、下降只需操作一個手柄，而另一個手柄控制抓斗的開閉，兩個手柄配合操作還可實(shí)現(xiàn)在抓斗上升、下降過程中對抓斗吊開閉操作。

5 結(jié)束語

文章引言中敘述的普通四繩抓斗存在的多個問題，在差動四繩抓斗上有的得到了徹底解決，如上下滑輪組、開閉鋼絲繩使用壽命短的問題，有的得到了極大的改善，如因司機(jī)操作不熟練導(dǎo)致鋼絲繩松弛、脫槽和開閉電機(jī)易過載等。

實(shí)踐證明差動四繩抓斗用于在泥漿池中撈渣作業(yè)是可行的，它易于操作，可顯著降低維修工作量，但因其簡化了抓斗結(jié)構(gòu)，去掉了安裝在上、下承梁的滑輪組，沒有了可使上、下承梁之間的作用力數(shù)倍于起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩的機(jī)構(gòu)，在裝卸較硬的、比重較大的或塊度較大的物料場合使用，還需論證。另差速機(jī)構(gòu)相對比較復(fù)雜，其設(shè)計、制造和使用維護(hù)等環(huán)節(jié)不得存在疏忽，否則因差速機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的故障而增加的維修工作量，可能會部分抵消使用差動開閉抓斗帶來的降低維修工作量的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]包起帆，胡金汛.貨物抓斗與吊夾裝置[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005（4）

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[J].化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3]李錚.起重運(yùn)輸機(jī)械[J].冶金工業(yè)出版社，2008.

[4]吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊[J].高等教育出版社，2006.

作者簡介：王素新（1963-），男，民族：漢，籍貫：河北省容城縣，學(xué)歷：大學(xué)，職稱：工程師，研究方向：設(shè)備管理與維修。endprint