具有势能的起升或俯仰机构双电机驱动双绳卷扬系统的重大事故的避免
《屹立散料机械在线》 www.bulkcn.com
原创：李毅民 By Li Yimin 2020-6-4
大型和特大型起重运输机械设备上的某些机构，如俯仰机构，是需要克服势能载荷而升降的钢丝绳卷扬机构。通常钢丝绳卷扬机构需要双绳系统，其钢丝绳的安全系数为6。有时由于机构布置的需要，采用的是双电机、双减速机、双卷筒的卷扬系统。双卷扬系统之间采用平衡卷筒或平衡滑轮来连接两个系统而实现双绳系统钢绳载荷的相等。该系统的两个卷扬卷筒并不关联，即在两个减速机的高速端和低速端均无关联的同步轴。这种机构主要应用在一些升降系统中，如臂式起重机的大臂俯仰机构、集装箱岸桥大臂升降系统、装卸船机的大臂俯仰机构、堆取料机的俯仰升降机构和门式堆取料机的活动梁升降系统等。这些设备的俯仰机构或升降机构因机构的尺寸的原因钢丝绳卷扬机构有时会布置成为双卷筒、双电机、双减速机的钢丝绳卷扬机构。
图1是门式堆取料机的活动梁升降驱动机构，为便于理解此图的滑轮系统倍率被简化成2。图1的双绳系统相对较复杂而不易理解，但毕竟它依然是双绳系统。
图2是其它类型设备升降或俯仰系统的双绳卷扬机构，为便于理解此图的滑轮系统倍率被简化成4。
图1和图2的两个装置的特点是机构承受的载荷都是势能载荷，采用钢丝绳卷扬系统作为机构的驱动系统。为了安全起见，系统采用双绳系统，其目的是当一条钢丝绳破断之后，另一条钢丝绳仍可将设备的机构保持在某
一停止的位置。当然，系统整体的钢丝绳安全系数通常取6。上述两个装置的另一个特点是在两个卷扬系统之间是由平衡卷筒将两个系统联系在一起。所以，两个系统的所有钢丝绳若摩擦力忽略不计，则钢绳各处载荷是相等的。平衡卷筒的另一个作用是起到固定钢丝绳的作用，即两个系统钢丝绳的其中的一端的固定都在平衡卷筒处。
平衡卷筒的第三个作用是可以在适当的角度范围内转动。当然，这种转动应该在小角度范围内的转动。当出现某条钢丝绳破断时，平衡卷筒卷筒出现小角度转动后停止。其中的一条钢丝绳因破断而不能承载。而另一条钢丝绳则是靠着一端在平衡卷筒的固定点和另一端缠绕在卷筒上而保持机构在某一停止的位置上。
某些设备，钢绳双绳卷扬系统可能不采用平衡卷筒的方式，而是使用平衡杠杆或平衡滑杆等方式，其作用和功能与使用平衡卷筒是相同的。
在此要重点强调的是双电机驱动双绳卷扬系统安全的问题。
图1和图2的两个装置中一个驱动电机对应一个卷筒，各自是独立的。即一个电机驱动一个卷筒。因此，在两个驱动卷筒之间必然存在摩擦力、驱动力、电机参数等的差异。由于这个差异的存在，在机构经过若干次的反复运行、升降或俯仰后，两个电机的实际转动转数会出现不同而导致平衡卷筒必然会转动一定的角度。这个现象在实践中证明是必然要发生的。
在平衡卷筒转动的角度超过一定值之后，可能会出现钢绳固定在平衡卷筒上的夹板或压板的破坏而无法正常固定钢丝绳，使得钢丝绳从平衡卷筒上脱落造成很严重事故。另外，平衡卷筒的转动角度过大时
还可能会出现两个钢丝绳只有一个钢丝绳承载，另一个钢丝绳不承载。即两个电机，一个电机出力，另一个电机不出力现象。
因上述原因，起重运输机械类大型设备现实中已多次发生不应有的严重问题，造成非常大的事故和产生不应有的经济损失。所以，应在机构的设计中注意从电气控制上检测平衡卷筒的转动角度，并应尽可能自动校正和调整平衡卷筒的正常角度位置。在机械设计上应设有平衡卷筒角度转动的限制措施。当出现一条钢丝绳破断时，平衡卷筒出现了转动，机构本身能够限制此时平衡卷筒的转动角度。平衡卷筒在转动较小的角度之后不再转动，可避免转动角度过大而使得平衡卷筒上的钢丝绳固定装置出现问题
，保证设备的安全性。
这里说明一点：若上述两个装置的卷筒是同一个卷筒，即两个钢绳系统用一个卷筒缠绕，则平衡卷筒就不会发生转动。
在此，就双电机驱动双绳卷扬系统的设计综合指导意见如下：
1、平衡卷筒上的钢丝绳的绳端固定要安全可靠；
2、平衡卷筒的回转角度范围要设置机械限制，任何时候平衡卷筒的转动角度都不可过大；
3、设备使用中要设有能对两个驱动电机分别启动的调整系统，以调整平衡卷筒的角度位置。可设置编码器和限位开关来时时监视、限制和控制平衡卷筒的角度位置。
因系统的特点决定这种平衡卷筒的角度位置监测和调整必须是时时的和随时的。
4、采用平衡杠杆、平衡滑杆形式的双绳系统也需采取原理相同的措施来保障设备的安全运行。
即杠杆的摆动角度不能过大和滑杆的移动距离不可过大等，且杠杆的角度和滑杆的位置通过点动电机可调。
屹立散料机械在线 原创：李毅民
By Li Yimin
2020-6-4
