带有限制装置的电动葫芦弹簧组件研究

带有限制装置的电动葫芦弹簧组件研究

顾明     杨锋，杨杰，胡俊峰

南通致和祥智能装备有限公司 226000

南通理工学院  226000

摘要：电动葫芦是一种非常常见的起重设备，为了使得电动葫芦与架体之间实现缓冲，因而在电动葫芦内增加弹簧，在架体爬升时造成弹簧受力较大，极易造成弹簧变形过大无法恢复原状的情况，本文对电动葫芦弹簧进行了改进，增设限制装置，从而保护弹簧，增加弹簧的使用寿命。

关键词：限制装置、电动葫芦、弹簧

1. 电动葫芦简介

电动葫芦结构小巧，轻便灵活，但起重量还是比较大的，视不同的电动葫芦其起重量不同，一般为0.3～80吨，可以根据不同的要求和使用场景选择起重量不同的电动葫芦，加上维护简单、价格低廉，故而广泛应用，是目前应用最广泛的起重机械，主要用在车间、船舶的起重机上。电动葫芦一般安装在单梁起重机、桥式起重机、门式起重机、悬挂起重机上，稍加改造，还可以直接作卷扬机用。电动葫芦由电动机、传动机构、控制机构和卷扬机构组成。电动葫芦的电动机可分为直流电动机和交流电动机，直流电动机转动更加稳定，但结构复杂、成本高昂，用于对电动葫芦转速稳定性高的场合；交流电动机结构简单、成本低，但转速不稳定，用于对电动葫芦转速稳定性没有太高要求的场合；交流电动机目前使用更加广泛。传动机构一般采用减速齿轮传动，由主动轮、从动轮、轴和齿轮等组成，随着齿轮组合的不同其速度和转矩也不相同，从而将电动机的高速转动转变为吊钩的低速升降。控制机构用来控制电动机的启动、停止、转动方向和速度，通常采用电气控制器或变频器。卷扬机构按照吊装绳索分为卷筒和链轮，卷筒使用钢丝绳，相应电动葫芦被称为钢丝绳电动葫芦；链轮使用环链，相应电动葫芦被称为链轮电动葫芦。卷扬机构按照结构可主要分为CD型机构和欧式卷扬机构，CD型机构用锥形电机，使用效果较差、噪音较大，有逐步淘汰的趋势[1]。

2. 目前电动葫芦存在问题

目前电动葫芦存在各种问题，需要进行改进，国内也进行了不少研究，如增加一套安全限位装置，这套安全装置要遵循安装简单，投资费用不大的原则，使之更加安全[2]。导绳器本身的结构和材质较为脆弱，绝大多数厂家在说明书中将其归为易损件，如果在吊装过程中歪斜吊装则更容易发生断裂事故[3]。在某焦化厂对20台起重设备进行检修中发现，发现煤焦区域有多台电动葫芦和行车存在安全隐患,主要隐患是电气控制回路[4]。因电动葫芦吊装物体，尤其是在吊装重物的过程中，如果物体坠落可能会造成人员伤亡或者财产损失，有文献说明钢丝绳端楔块的安装固定不到位和材料缺陷是引发吊物坠落事故的重要原因之一[5]。此外目前采用环链式电动葫芦提升架体，在架体爬升时，由于架体在爬升的瞬间受力较大，为了使得电动葫芦与架体之间实现缓冲，因而在电动葫芦内增加弹簧。当弹簧未设置任何限制装置时，架体爬升时在某些位置存在卡阻现象，造成弹簧受力较大，极易造成弹簧变形过大无法恢复原状的情况，弹簧变形超过极限时会造成弹簧疲劳工作，造成弹簧损坏，降底使用寿命，这也是本文所要解决的问题。

3.电动葫芦弹簧组件整体设计原理

本技术要解决的技术问题是如何使弹簧在不超过变形极限时尽可能消除卡阻，减小损害，延长它的使用寿命。因此我们提供了一种带有限制装置的电动葫芦弹簧组件，它可以限制弹簧变形超过其极限拉长长度。这种电动葫芦弹簧组件，具有弹簧本体与限制装置，弹簧本体部分包括上钩、弹性变形部分、下钩，限制装置部分包括上部弯钩、下部弯钩、连接上部弯钩与下部弯钩的连接部分，限制装置的连接部分穿过弹簧本体的弹性变形部分并使得限制装置的上部弯钩钩在弹性变形部分的顶部，限制装置的下部弯钩伸出于弹性变形部分的底部；上部弯钩的钩内顶面与下部弯钩的钩内底面之间的距离小于等于弹性变形部分的极限拉长长度；弹簧本体的弹性变形部分被拉长时被限制于限制装置的上部弯钩、下部弯钩之间，通过这样的装置，可以让弹簧本体在即将超过最大的变形极限时被限制，从而保护弹簧不被损坏。

电动葫芦弹簧组件包括两个限制装置，两个限制装置对称设置，两个限制装置的连接部分均穿过弹簧本体的弹性变形部分，弹簧本体的弹性变形部分被拉长时被限制于两个限制装置的上部弯钩、下部弯钩之间。限制装置的上部弯钩、下部弯钩、连接部分由钢丝一体制成，这样相当于为弹簧本体的弹性变形部分加上了两道保险，即使其中有一个限制装置作用不了，也会有另一个限制装置进行弹簧保护工作，最大程度上防范了弹簧的损坏和变形。

弹簧本体的弹性变形部分由钢丝一体制成，这样做有几个好处：钢丝的强度较高，因此使用钢丝一体制成的弹簧本体能够承受更大的压力和负载，具有更高的抗拉、抗压和抗冲击能力。此外，钢丝一体制成能够保证弹簧的整体性和稳定性，减少了因组装和连接产生的误差和不稳定因素，从而提高了弹簧本体的精度和使用寿命。而且，采用钢丝一体制成可以简化生产工艺，减少加工和组装的环节，降低生产成本和提高生产效率。当一体制成的弹簧本体加装上述限制装置后，限制弹簧本体的弹性变形部分被拉长时就不会超过其极限拉长长度，因此保护弹簧，增加了弹簧的使用寿命。

这种弹簧限制装置虽然简单，但是非常实用，并且也很好的控制了成本，提高了强度和稳定性。最重要的是，弹簧在其它装置中也经常使用，故该设计原理也可用于对其它装置中弹簧的保护。

4.电动葫芦弹簧组件详细结构

该带有限制装置的电动葫芦弹簧组件，具有弹簧本体与限制装置，弹簧本体包括上钩、弹性变形部分、下钩，限制装置包括上部弯钩、下部弯钩、连接上部弯钩与下部弯钩的连接部分，限制装置的连接部分穿过弹簧本体的弹性变形部分并使得限制装置的上部弯钩钩在弹簧本体的弹性变形部分的顶部，限制装置的下部弯钩伸出于弹簧本体的弹性变形部分的底部；上部弯钩的钩内顶面与下部弯钩的钩内底面之间的距离小于等于弹簧本体的弹性变形部分的极限拉长长度；弹簧本体的弹性变形部分被拉长时被限制于限制装置的上部弯钩、下部弯钩之间。当一体制成的弹簧本体加装上述限制装置后，限制弹簧本体的弹性变形部分被拉长时就不会超过其极限拉长长度，因此保护弹簧，增加了弹簧的使用寿命。

具体如图1所示，电动葫芦弹簧组件包括两个限制装置，两个限制装置对称设置，两个限制装置的连接部分均穿过弹簧本体的弹性变形部分，图2为弹簧本体的弹性变形部分被拉长时被限制于两个限制装置的上部弯钩、下部弯钩之间。保护弹簧本体的限制装置若是损坏或者断裂，就无法起到保护作用，所以我们的限制装置的上部弯钩、下部弯钩、连接部分也是由钢丝一体制成，因此和弹簧本体的弹性变形部分一样，能够承受更大的压力和负载，具有更高的抗拉、抗压和抗冲击能力。保证了整体性和稳定性，从而提高了限制装置的精度和使用寿命。而且，采用钢丝一体制成可以简化生产工艺，降低了生产成本，并且提高了生产效率。弹簧本体的弹性变形部分由钢丝一体制成。弹簧本体根据常规制作，无需特别制作。

5.结语

    本文涉及的这种带有限制装置的电动葫芦弹簧组件，其结构虽然简单，但非常实用能够用很小的代价解决目前的实际问题，简单的结构才是最好的，更容易制造且成本更低，更容易投入生产，具有一定的参考价值。

6.参考文献

[1] 王松雷,张瑞,徐军帅.三合一内平动电动葫芦卷扬装置及其应用[J].建筑机械,2021,(05):53-55.

[2] 陆国善,滕德荣,闭圻彪等.一种应用于固定式电动葫芦的限位装置[J].轻工科技,2020,36(06):50-51.

[3] 严怀钰,魏斌,赵德栋.一起电动葫芦导绳器坠落事故的分析[J].中国特种设备安全,2021,37(09):68-70.

[4] 荣敏.煤焦区域电动葫芦故障处理与改进[J].现代工业经济和信息化,2022,12(09):339-340.

[5] 张辉,郑立君,王凯等.电动葫芦钢丝绳端楔块破裂事故分析[J].特种设备安全技术,2021,(01):50-51.