目前，國(guó)內(nèi)港口起重機(jī)小車驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置安裝于機(jī)械房?jī)?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(dòng)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(zhǎng)，容易產(chǎn)生鋼絲繩伸長(zhǎng)、下垂和振動(dòng)，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(duì)系統(tǒng)壓力的檢測(cè)，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(jiǎn)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(kāi)關(guān)10的狀態(tài)控制動(dòng)力包電機(jī)1工作，當(dāng)壓力開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，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(dòng)力包電機(jī)動(dòng)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(shí)，壓力開(kāi)關(guān)閉合，動(dòng)力包電機(jī)停止工作，直到壓力開(kāi)關(guān)重新斷開(kāi)。系統(tǒng)依靠蓄能器內(nèi)儲(chǔ)存的壓力油長(zhǎng)時(shí)間保持鋼絲繩張緊狀態(tài)。
1.2受力分析
從上面對(duì)鋼絲繩液壓張緊機(jī)構(gòu)的控制過(guò)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(shí)變的，其受力變化過(guò)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(shí)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(shí)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(shí)，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(dòng)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(duì)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(kāi)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﹂_(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)力值時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，動(dòng)力包電機(jī)啟動(dòng)，對(duì)蓄能器補(bǔ)油，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)的高壓力時(shí)，動(dòng)力包停止動(dòng)作，液壓缸恢復(fù)對(duì)鋼絲繩的壓力，如此往復(fù)動(dòng)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(dòng)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(chǎng)人員無(wú)法短時(shí)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(guò)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(guò)防松螺母固定螺桿有效使用長(zhǎng)度，以保證力值穩(wěn)定。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝要求低，能滿足現(xiàn)場(chǎng)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(guò)調(diào)整螺桿的有效使用長(zhǎng)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(jiàn)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(shí)處在運(yùn)動(dòng)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(chǎng)使用中，張緊力的減小主要是由于長(zhǎng)時(shí)間的使用，機(jī)械元件的松動(dòng)造成。當(dāng)出現(xiàn)張緊力不夠時(shí)，維護(hù)人員只需重新調(diào)整蝶簧的壓縮量，維護(hù)簡(jiǎn)單。
3 .總結(jié)
本文對(duì)比介紹，2種牽引式小車鋼絲繩張緊裝置，并分別對(duì)其進(jìn)行受力分析。通過(guò)對(duì)比可以看出，，型材彎曲機(jī)的自動(dòng)化程度高，當(dāng)張緊力不能滿足工作要求時(shí)，能自動(dòng)調(diào)整。但其造價(jià)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(dòng)化程度低，但其造價(jià)低廉，維護(hù)性好。中小型港口可以廣泛采用。
