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[摘 要]本文主要针对冶金铸造起重机主起升减速机的设计缺陷和设备隐患，通过现代化技术理论，对减速机进行改进和完善，使其达到维护方便、运行安全可靠的目的。
[关键词]大吨位冶金铸造起重机 减速机 安全可靠
中图分类号：TG231.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0316-01
1、概述
根据目前冶金工业的工艺要求和生产特点，在服务于冶金工业的各种起重机中，冶金铸造起重机工作级别最高、吊运的液态金属最危险、工作条件最恶劣、工艺过程最严格，因此，冶金铸造起重机结构和安全保障措施相对复杂。
目前唐钢一钢轧厂四部冶金铸造起重机投入使用已经十多年，当初主起升减速机的设计制造技术要求已不能满足现代化钢铁企业所需的性能要求，同时由于设备老化等问题，在使用运行过程中存在诸多隐患缺陷，严重制约着整条生产线的安全稳定运行。
2、现状问题
唐钢一钢轧厂四部240吨冶金铸造起重机由于采用软齿面斜齿圆柱齿轮传动，并且带棘轮棘爪结构，结构复杂，体积庞大，总重达5吨左右，在运行过程中震动较大，运行不平稳。
四部240/65/15T冶金铸造起重机通过实际使用情况来看，主起升减速机普遍为三轴磨损严重，而且已出现严重问题，齿轮使用寿命较短，多次出现断齿和点蚀现，被迫更换齿轮，给唐钢一钢轧厂的正常安全生产带来了严重威胁，并且使得维修费用大幅增加。
原减速机在制造过程中减速机梁以及其他车体未进行退火处理，存在焊接残余应力，在使用一段时间后，对减速机产生额外的附加力，不可避免的会出现减速机变形，因此，会产生打齿、漏油、异常噪音等现象
3、齿轮受力分析
当一对直齿轮啮合时，两轮齿面的瞬时接触线为平行于轴线的直线，所以两轮齿轮的啮合情况是沿着齿宽同时进入啮合和同时退出啮合。这种进入啮合和退出啮合的方式，比较突然，使得直齿轮机构在传动时容易产生冲击、振动和噪声。为了克服直齿轮传动的缺点，在起重机的主卷减速机上采用了斜齿轮。
斜齿轮啮合时，由于啮合面为渐开线螺旋面，当一对平行轴斜齿轮齿廓曲面啮合时，两齿轮齿面上的接触线是斜直线，它由短变长，而后又由长变短，直至退出啮合。由于斜齿轮进入啮合与退出啮合都是逐渐进行的，不像直齿轮那样突然，因而斜齿轮机构的冲击、振动和噪声都小，传动平稳。
4、改进措施及方法
4.1 减速机
根据原主起升减速机轴向力较大，带棘轮棘爪，结构复杂，体积庞大，使用过程中出现的许多问题，在改造时，重点对减速机做了大量的技术改进和计算。
改造后冶金铸造起重机的减速机采用单减速机普通传动（减速机低速轴同步）的方式，由于现代电气控制系统已很好的消除了电机不同步的现象，因此去除了棘轮棘爪机构，这样，系统的自由度减少，对高速轴的制动安全要求相对较低，传动环节简单，减速机采用硬齿面处理方式，齿轮体整体锻造，而非焊接而成，齿轮材料为：20CrNi2Mo。
通过改造，减速机结构形式简化，体积降低，减速机箱壳去除了内应力，避免了变形发生，在使用过程中运行稳定，噪音较小，制动灵活，在启动和制动过程中无撞击力，无漏油现象发生。
4.2 电气控制系统
改造后的起升机构采用两台电动机驱动一个大减速器的形式 ，两台电动机由两套（一用一备）全数字式起重机专用定子调压调速装置控制，控制精度大幅提高。采用一套速度反馈（根据使用的调压装置确定）当一台电动机发生故障时，可以由另一台电动机完成一个常规工作循环。主令控制器控制，分四档有级给定，分别为10%、30%、50%，100%。调压装置对相序、相电压不平衡及电网电压过低等进行监控，机构首先通过电气制动，待运行速度降至设定的零速时，工作制动器闭合、停车。
主起升、主小车行走电机采用专用绕线三相异步交流电动机，H级绝缘、防护等级IP54。设置旋转式限位开关和重锤式限位开关双重行程保护。旋转式限位开关具备上、下极限各2个触点，分别作为预报警点和机构停止上升、下降限位点。重锤式限位开关为上极限故障限位，作为机构自动切断起升电源的限位点。
4.3 其他
除以上小车钢结构、减速机、电气系统的技术改造外，在这次改造中，充分利用现代化先进理念以及技术，对制动系统、卷筒、润滑系统均进行了改进。
5、运行效果
目前，利用现代化设计理论和新型技术方法改造后的冶金铸造起重机投入使用，起重机的核心部位主卷减速机通过设计计算后，体积大大减小，去除棘轮棘爪形式结构简单，在运行过程当中无声响，无冲击，运行平稳，整个减速机经过退火处理，消除了焊接内应力，在重载情况下不易变形。通过跟厂家达成的协议，此减速机在十年之内出现任何问题，均由厂家负责维修，换言之，减速机使用寿命将极大的提高，这样，避免了原减速机频繁更换齿轮的尴尬局面，降低了维护费用，同时，安全性能得到了很好的保障。
电气系统改为全数字式起重机专用定子调压调速装置（双系统）控制后，起重机变速平缓，控制系统精确可靠，在一个系统出现故障后，可快速切入另一个系统，保证了起重机的正常使用，避免断机事故发生。
改造升级后的起重机，安全性能可靠，通过改为新型盘式制动器，满足了冶金行业大吨位起重机必备的安全性能；同时，对润滑系统的彻底改善，使得起重机在保证很好润滑的前提下，达到了设备清洁，环境一流的高水平，高标准，为唐钢第一钢轧厂实现世界最清洁的工厂打下了坚实的基础。
因此，在安全方面，消除了各种原起重机的安全隐患，增加了各种安全防护装置，使得投入使用后的起重机更加安全可靠，避免发生重大事故，确保安全生产；在使用寿命方面，极大的提高了设备的使用寿命，增强设备的稳定运行，预期使用寿命10年以上；在设备维修维护方便，设备的使用寿命增加，设备便于拆装，维护简单。 在当今钢铁市场形势日益严峻的情况下，利用充分发挥了当今先进的技术理论知识，依托最新技术成果，使得设备的使用寿命成倍增加，维护费用则大幅降低，各项技术要求达到了现代大型综合冶金企所必备的指标。
6、发展趋势
冶金起重机作为冶金行业安全、正常生产必不可少的关键和重要设备，其工作的可靠性、安全性、先进性一直受到人们的高度重视。随着国内改革开放政策的不断深入，大量国外先进技术的引进，现代冶金起重机也发生了较大的变化。
目前，国内外大型起重机发展迅速，起重机技术更新换代的速度随着各种先进技术的应用而快速更新。就目前的情况来看，根据当前起重机的使用情况来看，大型冶金铸造起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面。
1、起重量大型化
随着先进合理的机构设计，采用有限元技术优化理念，以及利用新型材料，在不增加起重机整体体积的条件下，起重机的起重量大型化。以此来满足各企业生产规模的扩大，冶炼、轧制设备的大型化发展需求，同时，起重机加大起重量、提高各机构的速度，来满足现代化高生产率的要求。
2、使用性能和安全可靠度
大型冶金铸造起重机属于特种设备，对安全提出了更高的要求，安全可靠性被越来越重视，各种安全检测装置在起重机上被广泛采用，监测、传感技术的应用使起重机的安全可靠性大大提高。
3、控制技术
为提高生产率，起重机必须高速运行以减少作业时间，提供低速进行精确定位以提高作业效率。只有平稳起动制动、快速运行才能满足上述要求，因此在起重机上给各机构配备调速系统是最好的途径。当今控制技术的快速发展，为起重机实现自动化、智能化控制提供了条件。
4、设备通用、维护方便
设备的通用性设计为安装使用提供了便利的条件，在起重机较多的大型企业，设备的通用性尤为重要，起重机的通用性，在一定程度上，提升了备件的互换性，便于维修维护，降低备件库存，从而降低库占资金。
5、主小车的先进性、安全性、可靠性及完整性
使用硬齿面大减速机，整体退火工艺代表小车先进性，采用球铰型联轴器安装更加方便，吊钩梁 楔形接头更加安全可靠，走台更加宽敞，检修维护更加方便。
参考文献
[1] 程乃士，减速器和变速器设计与选用手册，机械工业出版社；
[2] 张质文，起重机设计手册，中国铁道出版社；
[3] 孙志礼、冷兴聚、魏延刚、曾海泉，机械设计，东北大学出版社。
[关键词]大吨位冶金铸造起重机 减速机 安全可靠
中图分类号：TG231.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0316-01
1、概述
根据目前冶金工业的工艺要求和生产特点，在服务于冶金工业的各种起重机中，冶金铸造起重机工作级别最高、吊运的液态金属最危险、工作条件最恶劣、工艺过程最严格，因此，冶金铸造起重机结构和安全保障措施相对复杂。
目前唐钢一钢轧厂四部冶金铸造起重机投入使用已经十多年，当初主起升减速机的设计制造技术要求已不能满足现代化钢铁企业所需的性能要求，同时由于设备老化等问题，在使用运行过程中存在诸多隐患缺陷，严重制约着整条生产线的安全稳定运行。
2、现状问题
唐钢一钢轧厂四部240吨冶金铸造起重机由于采用软齿面斜齿圆柱齿轮传动，并且带棘轮棘爪结构，结构复杂，体积庞大，总重达5吨左右，在运行过程中震动较大，运行不平稳。
四部240/65/15T冶金铸造起重机通过实际使用情况来看，主起升减速机普遍为三轴磨损严重，而且已出现严重问题，齿轮使用寿命较短，多次出现断齿和点蚀现，被迫更换齿轮，给唐钢一钢轧厂的正常安全生产带来了严重威胁，并且使得维修费用大幅增加。
原减速机在制造过程中减速机梁以及其他车体未进行退火处理，存在焊接残余应力，在使用一段时间后，对减速机产生额外的附加力，不可避免的会出现减速机变形，因此，会产生打齿、漏油、异常噪音等现象
3、齿轮受力分析
当一对直齿轮啮合时，两轮齿面的瞬时接触线为平行于轴线的直线，所以两轮齿轮的啮合情况是沿着齿宽同时进入啮合和同时退出啮合。这种进入啮合和退出啮合的方式，比较突然，使得直齿轮机构在传动时容易产生冲击、振动和噪声。为了克服直齿轮传动的缺点，在起重机的主卷减速机上采用了斜齿轮。
斜齿轮啮合时，由于啮合面为渐开线螺旋面，当一对平行轴斜齿轮齿廓曲面啮合时，两齿轮齿面上的接触线是斜直线，它由短变长，而后又由长变短，直至退出啮合。由于斜齿轮进入啮合与退出啮合都是逐渐进行的，不像直齿轮那样突然，因而斜齿轮机构的冲击、振动和噪声都小，传动平稳。
4、改进措施及方法
4.1 减速机
根据原主起升减速机轴向力较大，带棘轮棘爪，结构复杂，体积庞大，使用过程中出现的许多问题，在改造时，重点对减速机做了大量的技术改进和计算。
改造后冶金铸造起重机的减速机采用单减速机普通传动（减速机低速轴同步）的方式，由于现代电气控制系统已很好的消除了电机不同步的现象，因此去除了棘轮棘爪机构，这样，系统的自由度减少，对高速轴的制动安全要求相对较低，传动环节简单，减速机采用硬齿面处理方式，齿轮体整体锻造，而非焊接而成，齿轮材料为：20CrNi2Mo。
通过改造，减速机结构形式简化，体积降低，减速机箱壳去除了内应力，避免了变形发生，在使用过程中运行稳定，噪音较小，制动灵活，在启动和制动过程中无撞击力，无漏油现象发生。
4.2 电气控制系统
改造后的起升机构采用两台电动机驱动一个大减速器的形式 ，两台电动机由两套（一用一备）全数字式起重机专用定子调压调速装置控制，控制精度大幅提高。采用一套速度反馈（根据使用的调压装置确定）当一台电动机发生故障时，可以由另一台电动机完成一个常规工作循环。主令控制器控制，分四档有级给定，分别为10%、30%、50%，100%。调压装置对相序、相电压不平衡及电网电压过低等进行监控，机构首先通过电气制动，待运行速度降至设定的零速时，工作制动器闭合、停车。
主起升、主小车行走电机采用专用绕线三相异步交流电动机，H级绝缘、防护等级IP54。设置旋转式限位开关和重锤式限位开关双重行程保护。旋转式限位开关具备上、下极限各2个触点，分别作为预报警点和机构停止上升、下降限位点。重锤式限位开关为上极限故障限位，作为机构自动切断起升电源的限位点。
4.3 其他
除以上小车钢结构、减速机、电气系统的技术改造外，在这次改造中，充分利用现代化先进理念以及技术，对制动系统、卷筒、润滑系统均进行了改进。
5、运行效果
目前，利用现代化设计理论和新型技术方法改造后的冶金铸造起重机投入使用，起重机的核心部位主卷减速机通过设计计算后，体积大大减小，去除棘轮棘爪形式结构简单，在运行过程当中无声响，无冲击，运行平稳，整个减速机经过退火处理，消除了焊接内应力，在重载情况下不易变形。通过跟厂家达成的协议，此减速机在十年之内出现任何问题，均由厂家负责维修，换言之，减速机使用寿命将极大的提高，这样，避免了原减速机频繁更换齿轮的尴尬局面，降低了维护费用，同时，安全性能得到了很好的保障。
电气系统改为全数字式起重机专用定子调压调速装置（双系统）控制后，起重机变速平缓，控制系统精确可靠，在一个系统出现故障后，可快速切入另一个系统，保证了起重机的正常使用，避免断机事故发生。
改造升级后的起重机，安全性能可靠，通过改为新型盘式制动器，满足了冶金行业大吨位起重机必备的安全性能；同时，对润滑系统的彻底改善，使得起重机在保证很好润滑的前提下，达到了设备清洁，环境一流的高水平，高标准，为唐钢第一钢轧厂实现世界最清洁的工厂打下了坚实的基础。
因此，在安全方面，消除了各种原起重机的安全隐患，增加了各种安全防护装置，使得投入使用后的起重机更加安全可靠，避免发生重大事故，确保安全生产；在使用寿命方面，极大的提高了设备的使用寿命，增强设备的稳定运行，预期使用寿命10年以上；在设备维修维护方便，设备的使用寿命增加，设备便于拆装，维护简单。 在当今钢铁市场形势日益严峻的情况下，利用充分发挥了当今先进的技术理论知识，依托最新技术成果，使得设备的使用寿命成倍增加，维护费用则大幅降低，各项技术要求达到了现代大型综合冶金企所必备的指标。
6、发展趋势
冶金起重机作为冶金行业安全、正常生产必不可少的关键和重要设备，其工作的可靠性、安全性、先进性一直受到人们的高度重视。随着国内改革开放政策的不断深入，大量国外先进技术的引进，现代冶金起重机也发生了较大的变化。
目前，国内外大型起重机发展迅速，起重机技术更新换代的速度随着各种先进技术的应用而快速更新。就目前的情况来看，根据当前起重机的使用情况来看，大型冶金铸造起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面。
1、起重量大型化
随着先进合理的机构设计，采用有限元技术优化理念，以及利用新型材料，在不增加起重机整体体积的条件下，起重机的起重量大型化。以此来满足各企业生产规模的扩大，冶炼、轧制设备的大型化发展需求，同时，起重机加大起重量、提高各机构的速度，来满足现代化高生产率的要求。
2、使用性能和安全可靠度
大型冶金铸造起重机属于特种设备，对安全提出了更高的要求，安全可靠性被越来越重视，各种安全检测装置在起重机上被广泛采用，监测、传感技术的应用使起重机的安全可靠性大大提高。
3、控制技术
为提高生产率，起重机必须高速运行以减少作业时间，提供低速进行精确定位以提高作业效率。只有平稳起动制动、快速运行才能满足上述要求，因此在起重机上给各机构配备调速系统是最好的途径。当今控制技术的快速发展，为起重机实现自动化、智能化控制提供了条件。
4、设备通用、维护方便
设备的通用性设计为安装使用提供了便利的条件，在起重机较多的大型企业，设备的通用性尤为重要，起重机的通用性，在一定程度上，提升了备件的互换性，便于维修维护，降低备件库存，从而降低库占资金。
5、主小车的先进性、安全性、可靠性及完整性
使用硬齿面大减速机，整体退火工艺代表小车先进性，采用球铰型联轴器安装更加方便，吊钩梁 楔形接头更加安全可靠，走台更加宽敞，检修维护更加方便。
参考文献
[1] 程乃士，减速器和变速器设计与选用手册，机械工业出版社；
[2] 张质文，起重机设计手册，中国铁道出版社；
[3] 孙志礼、冷兴聚、魏延刚、曾海泉，机械设计，东北大学出版社。