目前，國內(nèi)港口起重機(jī)小車驅(qū)動方式分為自行式和鋼絲繩牽引式2種。與自行式小車相比，牽引式小車的小車驅(qū)動裝置安裝于機(jī)械房內(nèi)，因而極大減輕了運(yùn)行小車的自重，從而減小了港口起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)承受的動態(tài)載荷，改善了整機(jī)的性能。但是，牽引式小車具有較復(fù)雜的鋼絲繩纏繞系統(tǒng)，鋼絲繩較長，容易產(chǎn)生鋼絲繩伸長、下垂和振動，從而影響整機(jī)的工作效率。為此，通常設(shè)置小車牽引鋼絲繩張緊裝置，使鋼絲繩始終處于張緊狀態(tài)，以保證小車運(yùn)行平穩(wěn)，提高工作效率。

小車牽引鋼絲繩張緊裝置基本采取液壓控制方式，根據(jù)對系統(tǒng)壓力的檢測，控制液壓泵的工作狀態(tài)，保證鋼絲繩一直處于張緊狀態(tài)。另外，本文還介紹一種機(jī)械式鋼絲繩張緊裝置，該方式結(jié)構(gòu)簡單、成本低、方便維護(hù)，并已經(jīng)在實(shí)際工程中得到應(yīng)用，取得較好的效果。

1. 液壓張緊裝置

1.1基本組成

液壓張緊裝置基本組成如圖1所示，系統(tǒng)根據(jù)壓力開關(guān)10的狀態(tài)控制動力包電機(jī)1工作，當(dāng)壓力開關(guān)斷開時，表明系統(tǒng)壓力低于張緊壓力，即鋼絲繩張緊狀態(tài)接近小車運(yùn)行的要求，動力包電機(jī)動作，系統(tǒng)為蓄能器9充液。當(dāng)充液到系統(tǒng)壓力高于設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)閉合，動力包電機(jī)停止工作，直到壓力開關(guān)重新斷開。系統(tǒng)依靠蓄能器內(nèi)儲存的壓力油長時間保持鋼絲繩張緊狀態(tài)。

1.2受力分析

從上面對鋼絲繩液壓張緊機(jī)構(gòu)的控制過程的介紹可以看出，該張緊機(jī)構(gòu)鋼絲繩的受力工況是時變的，其受力變化過程取決于液壓系統(tǒng)的內(nèi)泄大小。根據(jù)流體力學(xué)節(jié)流公式【1】：

（1）

式中 V 內(nèi)泄油量，m3

t 時間，s

Cd 流流系數(shù)，

A 節(jié)流面積，m2

P(t) 液壓缸2油腔壓差，是時間函數(shù)，Pa

另外，根據(jù)穩(wěn)態(tài)封閉容腔中壓力的基本公式【2】：

（2）

式中P 液壓缸有桿腔初始高壓力，Pa

V 液壓缸7和蓄能器9的有效容積總和。m3

E 彈性模量，Pa

同時，考慮回油油路中，液壓油基本處于靜態(tài)，流量壓力增益很小，在油液不流動的條件下，背壓基本為零。根據(jù)液壓缸的力平衡方程，得

F= P Am （3）

式中F 液壓缸對鋼絲繩作用力，N

Am 液壓缸有桿腔有效作用面積，m2

由式(1)、(2)、(3)得

（4）

由式(4)及液壓張緊控制系統(tǒng)的基本原理，可以得出液壓張緊機(jī)構(gòu)力值的變化基本情況，如圖2。

從圖中可以看出，開始階段鋼絲繩的張緊力值大，由于液壓系統(tǒng)內(nèi)泄的原因，力值逐漸減小，當(dāng)?shù)陀趬毫﹂_關(guān)監(jiān)測力值時，壓力開關(guān)動作，動力包電機(jī)啟動，對蓄能器補(bǔ)油，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)的高壓力時，動力包停止動作，液壓缸恢復(fù)對鋼絲繩的壓力，如此往復(fù)動作，使鋼絲繩的張緊力始終在允許的范圍內(nèi)，保證小車正常運(yùn)行。液壓張緊機(jī)構(gòu)的自動化程度高，始終自行控制維持鋼絲繩的張緊力以滿足工作要求，但是液壓張緊機(jī)構(gòu)成本較高，并且一旦出現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障，現(xiàn)場人員無法短時間內(nèi)修復(fù)。

2 . 機(jī)械張緊裝置

2.1基本組成

基于降低成本、提高維護(hù)性的原因，提出一種新型機(jī)械張緊裝置，其基本組成如圖3所示。

裝置直接焊接在安裝梁上，通過滑輪與鋼絲繩連接。鋼絲繩的張緊力傳遞方向?yàn)榛?、連接叉、蓋板、彈簧罩、蝶簧、卡板、螺桿、連接架，傳遞給安裝主梁。通過防松螺母固定螺桿有效使用長度，以保證力值穩(wěn)定。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝要求低，能滿足現(xiàn)場使用要求。

2.2受力分析

由于碟形彈簧具有結(jié)構(gòu)緊湊、加壓均勻、操縱省力、摩擦片磨損后工作壓力變化較小等特點(diǎn)，

本裝置采用碟形彈簧作為施力部件。鋼絲繩的張緊力通過調(diào)整螺桿的有效使用長度壓縮蝶簧得到。圖4為碟形彈簧基本結(jié)構(gòu)。

目前，碟形彈簧的負(fù)荷應(yīng)力計(jì)算基本采用阿爾曼的近似計(jì)算方法，其基本計(jì)算公式【3】見式(5)，負(fù)載-變形量曲線如圖5所示。

（5）

其中，

式中C 外徑和內(nèi)徑之比

泊松比，彈簧鋼取 =0.3

E 彈性模量，E=2.06 105MPa

B點(diǎn)為初始安裝工作點(diǎn)，由于鋼絲繩在工作時處在運(yùn)動狀態(tài)，連接件在磨合之后造成一定的磨損△ ，工作在A點(diǎn)附近。

現(xiàn)場使用中，張緊力的減小主要是由于長時間的使用，機(jī)械元件的松動造成。當(dāng)出現(xiàn)張緊力不夠時，維護(hù)人員只需重新調(diào)整蝶簧的壓縮量，維護(hù)簡單。

3 .總結(jié)

本文對比介紹，2種牽引式小車鋼絲繩張緊裝置，并分別對其進(jìn)行受力分析。通過對比可以看出，，型材彎曲機(jī)的自動化程度高，當(dāng)張緊力不能滿足工作要求時，能自動調(diào)整。但其造價高，維護(hù)性較差，適用于大型港門設(shè)備。機(jī)械張緊機(jī)構(gòu)的自動化程度低，但其造價低廉，維護(hù)性好。中小型港口可以廣泛采用。