文章針對鋼鐵廠和鑄造廠韋運(yùn)鋼(鐵)水的起重機(jī)(行車)上的電子秤存在容易失靈的問題進(jìn)行了實(shí)地觀察 分析，并提出了切實(shí)有效的改進(jìn)措施。

鋼鐵廠和鑄造廠吊運(yùn)鋼(鐵)水的起重機(jī)(行車)上都安裝有 電子秤。傳感器是電子秤的感應(yīng)部件，也是主要部件之一，為 使稱量準(zhǔn)確，傳感器應(yīng)安裝在能夠準(zhǔn)確感受吊物重量引起的壓 力的地方（比如行車定滑輪軸的正下方)。

一些小鋼鐵廠和鑄造廠反映，吊運(yùn)鋼(鐵)水的小噸位行車 上的電子秤比別的行車上的電子秤更容易失靈，生產(chǎn)常常因此 受到影響。到現(xiàn)場查看后，我們發(fā)現(xiàn)，行車的定滑輪軸及傳感 器安裝在小車架的上平面以下(見圖1)，暴露在溫度很高的鋼 (鐵)水的正上方，沒有任何遮擋，傳感器直接被鋼(鐵)水高溫 烘烤。很明顯，電子秤容易失靈，是傳感器被鋼(鐵)水高溫烘 烤所致。

因此，要徹底解決這個(gè)問題，必須把傳感器的安裝位置移 至小車架的上平面之上，使傳感器能夠被小車架遮擋住，避免 鋼(鐵)水的直接高溫烘烤。為此，我們對整套定滑輪組進(jìn)行了 改造(見圖2)。

1.定滑輪組的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

(1)傳感器的安裝位置的改變。首先，傳感器（見圖1和圖2中的序號(hào)4)的安裝位置改變了，這是最根本的改進(jìn)。

即，改進(jìn)前傳感器安裝在小車架上平面之下，改進(jìn)后傳感器 安裝在小車架上平面之上。為此，必須進(jìn)行下面（2)、（3)和 (4)共3項(xiàng)改進(jìn)。

（2）增加4塊側(cè)板（見圖2中的序號(hào)2)，側(cè)板的材料采 用Q235-B,側(cè)板尺寸為：厚度50 mm,寬度500mrt,長度 900 mm;每塊側(cè)板上下各加工1個(gè)通孔，上下通孔的直徑分 別為：$ 150mm和$ 110mm, 2個(gè)通孔的中心距離為510mm; 4塊側(cè)板分為2組，每組2塊，在每組側(cè)板下面裝配一根定滑 輪軸（定滑輪軸2端的軸徑均為￠ 110 mm),在每根定滑輪軸 上裝配2個(gè)定滑輪（見圖2中的序號(hào)6),即定滑輪和滑輪軸 懸掛在側(cè)板的下面，不與其他零部件接觸。

（3）增加1根長軸（見圖2中的序號(hào)1),長軸的材料采用 40 Cr,長軸的總長度為864 mm,長軸的直徑為￠150 mm; 長軸穿進(jìn)4塊側(cè)板上面￠150 mm的孔中，即4塊側(cè)板吊掛在 長軸的下面，長軸兩端的下面均壓著傳感器，傳感器則安裝在 小車架上平面之上。為使側(cè)板能夠定位，每一組側(cè)板的兩板之 間的長軸上還要安裝一個(gè)擋圈（見圖2中的序號(hào)3)。

（4）定滑輪軸（見圖2中的序號(hào)5)的加工改造：把2根 定滑輪軸兩端的直徑加工為$110 mm,使之與側(cè)板下面的通 孔直徑（￠110mm) —致，以使2者能夠裝配在一起。定滑 輪軸的中間段無需改變，和改進(jìn)前一樣。

2.長軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算

由于固定滑輪組的下面通過鋼絲繩直接連接的是吊鉤組和 吊物一~鋼(鐵)水包，因此，上述長軸和側(cè)板的安全直接關(guān)系 鋼(鐵)水包的安全，必須對兩者進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

因側(cè)板的設(shè)計(jì)與計(jì)算比較簡單，本文不作詳述。以下僅對 長軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算進(jìn)行詳述（以額定起重量63 t為例)。

2.1長軸的截面幾何性質(zhì)

根據(jù)圖2可確定：

長軸的直徑D = 150 mm = 0.15 m;

長軸的總長為864 mm;

長軸的跨度（計(jì)算長度）L = 758 mm = 0.758 m;

長軸的截面積A = πD2/4= tt x0.152/4 = 0.017 662 5 m2;

長軸的抗彎截面模量(根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，化學(xué)工業(yè)出 版社出版)：W, = πDV32 = x 0.153/32 = 0.000 331 2 m30 

2.2長軸的受力分析與計(jì)算

長軸的受力為簡支梁受力模式(見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，化學(xué) 工業(yè)出版社出版），長軸兩端的2個(gè)傳感器為簡支點(diǎn)，中間4 塊側(cè)板為4個(gè)集中載荷（P,、P2、P和P4，見圖3)。為偏于 安全計(jì)算，并且簡化計(jì)算，把4個(gè)集中載荷簡化為一個(gè)集中 載荷(P),這一個(gè)集中載荷為4個(gè)集中載荷之和（P = P1+P2 + P3+ P4),其位置在長軸的跨中（見圖4)。

2.2.1長軸受到的集中栽荷(P)的計(jì)算

起重機(jī)（行車)的額定起重量：Q = 63t = 63OOOON (含吊 具鋼水包的重量);

動(dòng)載系數(shù)：K = 1.1;

計(jì)算載荷：（Q計(jì) = KQ=l.lx630 000 = 693 000N;

滑輪組的倍率為5，受力鋼絲繩總支數(shù)為5 x 2 = 10; 定滑輪數(shù)量為4個(gè)，定滑輪組上受力鋼絲繩總支數(shù)為4x 2 = 8；

長軸的集中載荷：計(jì) X 8/10=693 000x8/10 = 554 400No

2.2.2長軸受到的最大彎矩(Mmax)的計(jì)算

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》(化學(xué)工業(yè)出版社出版),計(jì)算過程如

下：

Mmax=PL/4 = 554 400 x 0.758/4 = 105 058.8 N-m 最大彎矩的位置在長軸的跨中。彎矩(JW)圖見圖5。

2.2.3長軸受到的最大剪力（Qmax)的計(jì)算

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》(化學(xué)工業(yè)出版社出版)，計(jì)算過程如

下：

Qmax = P/2 = 554 400/2 = 277 200 N 剪力(0)圖見圖6。

2.3長軸的強(qiáng)度計(jì)算

2.3.1長軸跨中受到的最大正應(yīng)力的計(jì)算

根據(jù)《材料力學(xué)》(高等教育出版社出版)，長軸跨中受到的 最大正應(yīng)力為：

trm = = 105 058.8/0.000 331 2 = 317 206 522 N/m2 = 317.2 MPa

2.3.2長軸受到的最大剪應(yīng)力(Tmax)的計(jì)算

根據(jù)《材料力學(xué)》(高等教育出版社出版)，計(jì)算過程如下： Tmax=4Qm/( 3A) = 4x277 200/( 3x0.017 662 5)

=20 925 691 N/m2 = 20.9 MPa

2.3.3長軸跨中受到的最大合應(yīng)力(o合)的計(jì)算

a合=V317.22 +20.92 = 317.9 MPa

2.3.4長軸的強(qiáng)度校驗(yàn)

長軸的材料選用40Cr。根據(jù)《材料力學(xué)》(高等教育出版 社出版)及《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》（中國鐵道出版社出版），40 Cr 的屈服強(qiáng)度為o'. = 500 MPa,安全系數(shù)取U.5,則容許應(yīng) 力為：[o'] = (tJK, = 500/1.5 = 333.3 MPa。 a合BP，長軸的強(qiáng)度足夠。

長軸的剛度計(jì)算本文不作詳述。

3.結(jié)語

經(jīng)過上述的改進(jìn)設(shè)計(jì)，鋼鐵廠和鑄造廠吊運(yùn)鋼(鐵)水行車上的電子秤可以像別的行車上的電子秤一樣正常工作了，不 容易出現(xiàn)失靈。因?yàn)楦倪M(jìn)后，電子秤的傳感器處在小車架上 平面之上了，傳感器被小車架遮擋住，不會(huì)被高溫鋼（鐵)水 直接烘烤。

其中的2項(xiàng)主要的結(jié)構(gòu)改變(長軸和側(cè)板)也很安全，沒有 任何變形。這說明，這樣的改進(jìn)設(shè)計(jì)是成功的。