淺析四繩抓斗的改進措施

摘 要：四繩抓斗在冶金行業運用較為廣泛，一般用于抓取煤炭、礦石、水渣等散裝物料，進行裝車和卸貨作業。因為四繩抓斗在生產現場作業時間長、使用環境差、故障率高，如果檢修頻繁，會嚴重影響生產。為了改善這個現狀，筆者對四繩抓斗的結構和運行原理進行分析，找出故障發生的根源，并在現場檢修時進行優化和改進，達到了提高設備完好率，促進生產的預期效果。

關鍵詞：四繩抓斗；結構原理；故障分析；改進措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.024

0 概述

據統計，四繩抓斗在冶金企業主要用于煤炭和水渣的裝卸貨，連續作業時間長，設備負荷重。尤其是水渣池作業的環境比較惡劣，斗體長期在水下作業，潤滑條件差，腐蝕性強，故障率較高，設備的維護及檢修難度大。

出廠設計缺陷、現場使用環境、操作員熟練程度等因素，都是造成故障率居高不下的原因之一。本文講述了為了改善和克服這些不利條件，利用檢修時對四繩抓斗的不足之處進行優化和改進的一些常見方法。

1 四繩抓斗的結構及工作原理

四繩抓斗主要由頭部（含上橫梁及滑輪組）、下橫梁（含滑輪組）、拉桿及斗部組成，與有兩組起升卷筒的橋式或門式起重機配合使用，每組卷筒同時引出兩根鋼絲繩，其中2根一組鋼絲繩與抓斗頭部平衡架相連接，作為起吊支持用。另外2根一組鋼絲繩穿過抓斗頭部，與上橫梁滑輪組和下橫梁滑輪組相連接，起閉合斗部的作用。

四繩抓斗的工作過程：

（1）抓取準備。支持鋼絲繩上升受力，提起抓斗頭部，且帶起斗部；閉合鋼絲繩放松，下橫梁滑輪組下行，斗部自由張開；這時，整個抓斗本體的重量全部在支持鋼絲繩上，行車司機將抓斗開行至抓取物料上方。

（2）抓料過程。支持鋼絲繩下行放松，整個斗部張開狀態下行扣在散料上；閉合鋼絲繩緩慢上升，通過滑輪組帶動斗部逐漸閉合抓取物料，直至整個斗部提起。在滿載抓斗離開料堆瞬間，整個抓斗斗體及物料的重量全部在閉合鋼絲繩上，然后隨著收緊支持鋼絲繩，滿載抓斗的重量由支持鋼絲繩和閉合鋼絲繩共同承受。

（3）放料過程。抓斗行至卸料地點上方，閉合鋼絲繩緩緩下行，斗部在物料及下橫梁的重力作用下慢慢打開，物料實現放料過程。這時，斗體及物料的重量實現了由閉合鋼絲繩向支持鋼絲繩轉換，直至放料完畢后，斗體重量全部在支持鋼絲繩上。

2 四繩抓斗故障發生的類別

四繩抓斗在現場的使用過程中，常見的故障類別如下：

（1）鋼絲繩脫槽和斷絲報廢；（2）耳軸、銷軸、滑輪軸等損壞；（3）軸套類磨損失效； （4）軸承損壞； （5）斗體鋼結構變形及損壞；（6）斗齒磨損損壞。

3 四繩抓斗故障原因分析

四繩抓斗故障主要發生在鋼絲繩系統和銷軸及耳軸部位，其原因如下：

（1）支持鋼絲繩和閉合鋼絲繩屬于兩套獨立的系統，運行時鋼絲繩交替處于張緊和松弛的狀態，鋼絲繩在松弛狀態時的擺動方向不固定，容易引起鋼絲繩在滑輪罩及擋繩輪處脫槽；

（2）抓斗抓料的穩定狀況，受操作員技術水平和熟練程度影響較大，技術水平差、操作生疏的操作，抓斗與物料碰撞多，晃動大，造成鋼絲繩出槽的力量大；

（3）水渣池作業的四繩抓斗，因為在水下作業，其鋼絲繩、滑輪組、耳軸及軸套等長期被水浸泡，腐蝕性較大，潤滑狀況較差，耳軸等機械部位容易提早損壞；

（4）料場物料堆放不規則，抓斗必然處于歪斜、傾倒狀態，容易造成鋼絲繩脫槽；

（5）抓斗斗體耳軸部位摩擦力大、潤滑條件差，受煤炭粉塵侵蝕或水渣池水腐蝕嚴重，造成耳軸及軸套磨損加劇，更換頻繁；

（6）斗體移動過程中經常與料堆和周圍物件碰撞，產生很大的碰撞力，致使鋼結構容易變形或者開裂；

（7）斗體刃口部位經常與沙石或煤塊接觸，造成磨損嚴重。

4 減少四繩抓斗故障發生的改進措施

（1）在操作上，提高操作員對設備的了解和操作的熟練程度，避免野蠻作業和歪拉斜吊；

（2）在設備維護保養上，做到勤點檢、勤保養，關鍵部位勤加油；

（3）擋繩輪裝配的改進，該裝置位于抓斗頭部的頂平面，起到約束閉合鋼絲繩的作用。

改進前的擋繩輪裝置見圖1，由2個擋繩輪和繩輪架組成，鋼絲繩從2個擋繩輪形成的空間內穿過，其缺點有：①、擋繩輪受力不均衡，繩槽內側面常常承受側向摩擦力，導致轉動不靈活；②、輪槽內側與鋼絲繩摩擦力較大，使擋繩輪磨損過快；③、擋繩輪架及擋繩輪結構設計太單薄，導致容易損壞，更換頻繁。

改進后的擋繩輪裝置見圖2，將2組擋繩輪改成上下各2對擋繩輥筒，同時對擋繩輪架增加了加強筋加固，其優點是擋繩輥筒主要輥面受力，磨損減輕，轉動靈活，設計合理；

（4）與下橫梁軸相連接的斗體耳板軸套改進，改進前，該軸套

采用的是銅套，其缺點是銅套與軸是滑動摩擦，潤滑條件差，該部位又是抓斗主要受力部位。改進后，將原來的銅套改為帶密封圈的深溝球軸承，其優點是，軸承本身已注入了潤滑油，裝配后，不再需要潤滑維護，防塵防水效果好，且轉動靈活，改善了機構性能，其改造細節圖見圖3；

（5）在其它銷軸部位，如果潤滑條件不太好時，為了避免銅套過快磨損的情況，可以考慮將銅套更換為鋼套，并且將銷軸和鋼套的硬度通過熱處理方法適當提高，以增加其耐磨性；

（6）上、下橫梁處的滑輪罩與滑輪之間的間隙一般容易因為承受較大的鋼絲繩拉力而變大，使鋼絲繩在此處容易脫槽，因此，需要更換更粗的圓鋼以加固，間隙盡可能調小，可以防止鋼絲繩從這個位置擠壓出槽；

（7）在斗體鋼結構容易變形或焊縫開裂部位進行結構和焊縫加強，其中撐桿可以在原有的角鋼上對稱位置處增焊角鋼，形成矩形鋼以增加其剛性和強度；

（8）對斗體刃口板的耐磨性能要求較高，一般采用耐磨性能較好的合金鑄鋼ZGMn13或ZG50SiMn，當刃口板磨損后，采用LOD127型耐磨堆焊焊絲進行堆焊修復，能夠較快較好的達到修復要求。

5 結語

為了降低四繩抓斗故障率的發生，不但要做好設備的使用與日常維護，還應當在檢修時優化對鋼絲繩系統的約束、改善銷軸與軸套的磨損狀況及增強斗體結構的剛度和強度，是對設備性能的優化和提升，實現設備完好率的一個有效途徑。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊[M].5版.化學工業出版社.

[2]紀宏.起重運輸機械[M].冶金工業出版社.

作者簡介：王加文（1973-），男，工程師，主要從事機械制造加工、設備管理與維修技術工作。