一、工程概况
250吨桥吊在燃机厂房移位到常规岛厂房时大车轨道高度由17.5米变为25米，增加了7.5米。副钩起升卷筒加工缺少的绳槽数即可，不必更换卷筒；主钩起升选择更换大直径卷筒、更换钢丝绳等措施提升主钩起升高度。
原起重机性能参数表
二、解决方案：增长钢丝绳、更换大直径卷筒
（一）主、副起升系统移位前、后数据对比表
（二）由主、副起升系统前、后数据对比表得知：移位后，主起升系统钢丝绳由现有的约421米变为约550米，卷筒钢丝绳槽数由现有的82条增加到102条，绳槽间距为42mm ，卷筒直径更换为Φ1350；副起升系统钢丝绳由现有的约270米变为约350米，卷筒钢丝绳槽数由现有的108条变为144条，卷筒长度不变，将现有的4.900米卷筒进行加工增加36条钢丝绳槽。
（三）人员、材料配置计划：项目总负责1人，安全员1人，技术员1人。施工操作人员7人：起重安装工2人，钳工2人，电焊工2人、电工1人。共：10人。
安装工期（不含订购及发货、收货时间）为：6天。 主要施工机索具及措施用料表
（四）方案的可行性
方案的优点为：可使小车架、减速机、电机等都不做改动的情况下，加大起升系统的起升高度。
方案的甄别：更换大直径卷筒，单台车改造主要构件造价（不含新换钢丝绳费、和副钩卷筒加工费、滑轮及轮轴费、运输费、人工及机械费等）15万，造价不高、改造较少、无以上改造方案的各种缺点，建议采用此方案进行改造。
三、对于方案中卷筒增粗后的各项数据复核
（一）起升速度复核：原卷筒的转速为：
745/135.35=5.5r/min，起升速度实际数值（图纸参照数值为2.8m/min）为：5.5×1.25×3.14/16×2=2.7m/min；更换直径较大的卷筒后，卷筒转速不变，起升速度变为：5.5×1.35×3.14/16×2=2.9m/min；则起升速度由原来2.7m/min增大到2.9m/min。
（二）电机功率复核：原YP 2355M-8C 电机输出功率为160Kw ；更换卷筒后，V=2.9m/min； F=173.3 kn ×16=2772.8kn；由P=FV/η（η=0.94）；得P=142.6kw≤160Kw ；则选择原电机的功率是可以满足卷筒直径加大的要求的。
（三）减速机输出扭力矩复核：原QJRS-D900型减速机输出扭力矩为230KN ·M ；增大直径后吊装额定起重量时的扭力为：262t/16×2×1.35/2=221 KN·M ≤230 KN·M （额定起升量250t 加上钩头等重量设为262t ）；则原减速机的输出扭矩是可以满足卷筒直径加大的要求的。
（四）卷筒更换后起升高度复核：新厂房的大车轨道标高为25米，钩头中心距离大车轨道1424mm ，则新厂房的起升高度为：23.6米（安装到新厂房后起升高度限位器定在23.6米）。102条绳槽的总长度为102×42mm=4284mm，原卷筒的长度为4412mm ，可以有128mm 的富余量用以制作卷筒、安装、固定钢丝绳和留取卷筒中间空绳带；102条绳槽拥有两边各3圈安全钢丝绳缠绕量
加上两边各1圈固定圈和1圈螺栓紧固圈，剩余92条钢丝绳可以使动滑轮组下降的长度为：92×3.1415926×1.35/16=24.4米≥23.6米；如果检修钩头或者更换钢丝绳，钩头需要完全落地，则需要增加2.2米的下降量，此时可以利用3圈安全余量，则（92+3×2）×3.1415926×1.35/16=26米。26-23.6=2.4
米≥2.2米。所以新的卷筒满足新厂房起升高度及钩头检修的要求。
（五）钢丝绳直径的复核：钢丝绳直径不应小于下式计算的最小直径
d min 〓c F max
，由起升机构工作级别为M5，钢丝工程抗拉强
度为1770，查表得c=0.096，则根据公式得钢丝绳最小直径为：39.96mm ，直径40mm 钢丝绳是符合标准要求的；40NAT6×19W+FC1770钢丝绳的破断拉力为871.3Mpa ，查表工作级别为M5起重机安全系数为：n=5，则钢丝绳滑轮组的提起重量能力为：871.3/5×16=278.8
吨，大于额定起重量250吨；所以用40NAT6×19W+FC1770钢丝绳载重能力是满足要求的。
（六）卷筒绳槽半径、槽深、间距的标准和复核：新卷筒槽采用标准槽，钢丝绳直径选用40 mm ，则槽底半径范围R=（0.54～0.6）d=21.6～24 mm；则绳槽深度范围c=（0.25～0.4）d=10～16 mm ；则绳槽间距t ＝d ＋（2～4）=42～44 mm；由此选择绳槽间距为42mm ，符合使用要求。
（七）卷筒壁厚的复核：本设计可按经验公式初步确定，然后进行强度验算。对于筒壁 δ
=0.02D +(6~10)
根据铸造工艺的
要求，卷筒的壁厚加上槽深不应小于50.4 mm ，所以选择δ=60mm 。
卷筒强度计算及检验
卷筒材料一般采用不低于HT200的铸铁，特殊需要时可采用ZG230-450、ZG270-500铸钢或Q235-A 焊接制造。在钢丝绳的最大拉力作用下，使卷筒产生压应力、弯曲应力和扭曲应力。其中压应力最大。当钢丝绳单层卷绕时，卷筒所受压应力按下式来计算（以铸铁为例）：σ
=A
F max
δ⋅t
≤[δbc
max
] 其中 σ 为钢丝绳单层卷绕时
卷筒所受压应力，MPa ； F 为钢丝绳最大拉力，N ； δ 为卷筒
bc
壁厚，mm ； A 为应力减小系数，一般取A=0.75； [δ] 为许用
σ
压力，对于铸铁[δ]= ；σ 为铸铁抗压强度极限；所以σ=A
b
bc
F max
5
b
δ⋅t
≤[δ
bc ]≈51.6 Mpa，查教材机械设计基础知σb
≥
195MPa ≥
51.6Mpa ；所以卷筒壁厚符合使用要求。
（八）制动器制动力矩复核：原制动器制动力矩为：3550N ·M ，则新制动器制动力矩为：3550×
1400×31250×2.7
N ·M ；
则选择制动力矩为4500 N·M 或以上制动器是符合使用要求的。
（九）入绳角度复核：钢丝绳入绳角度在起吊过程中是不变的，其中吊钩在最低处时，滑轮组距离卷筒为27.5m ，钢丝绳距离卷筒中心为2.1m ，则钢丝绳入角为3.9°＜5°（见右图），不会超过标准，满足后期成本控制和安全保障要求。
四、注意事项
（一）施工质量标准及安全注意事项详见《哈电重装250吊车搬迁施工方案》；
（二）制作卷筒前请卷筒制作厂家技术人员实地观察情况并设计卷筒制作图纸；
（三）施工前请施工负责人员和技术设计人员再次复核购买部件名录、加工及运输条件、施工项量等情况。
（四）对于不宜采用钢丝绳双层缠绕的解释。
1、钢丝绳双层缠绕时，第二层钢丝绳与第一层钢丝绳为点
接触，钢丝绳磨损大大增加，不利于后期成本控制和安全保障。
2、原卷筒不做改变，钢丝绳双层缠绕时，钢丝绳入绳角度在起吊过程中是变化的：当吊钩在最下部上升时，钢丝绳从距离卷筒中心2100mm 处向中心移动，角度由4°渐渐减小；当卷筒上的第一层钢丝绳缠绕完毕时，角度由4°几乎减小到0°；然后吊钩继续上升，此时钢丝绳开始缠绕第二层，钢丝绳则由卷筒中心向两侧移动，当吊钩升到最高点时，角度由0°增大到最大，此时钢丝绳第二层缠绕数值为15条，距离卷筒中心距离为15×44+40=700mm；滑轮组距离卷筒为2000～3500mm ；按照3.5米来计算，则钢丝绳入角为10°＞5°（如右图所示），远超标准；会造成滑轮组的受侧向力较大、滑轮和钢丝绳磨损严重、钢丝绳跳槽及在卷筒中心位置多层叠加等不良后果，不利于后期成本控制和安全保障。
3、原卷筒做改变，钢丝绳双层缠绕时，钢丝绳固定端该在卷筒中心，钢丝绳则向卷筒两侧缠绕29圈即可，此时当卷筒完
成第一层缠绕将进行第二层缠绕时角度最大，且为4.6°（如右图所示），符合标准。但是在卷筒中心安装钢丝绳压板，将有损卷筒的整体结构和安全性能，是不允许的。
4、卷筒不做改变，钢丝绳进行第一层缠绕时，对卷筒臂有一个压力，原卷筒的壁厚也是根据此压力计算而设计出来的。当钢丝绳进行第二层缠绕时，又对卷筒施加一个压力，这时，在总压力翻倍的情况下，原卷筒的壁厚将不能满足使用要求。
5、对于一些使用双层及多层缠绕的设备，如：汽车吊、提梁机、钻井设备等。除了使用细丝多层防扭钢丝绳（减少钢丝绳在缠绕时的磨损）、壁厚较厚的卷筒（增加抗压能力）、及lebus 折线卷筒（解决点接触及钢丝绳乱槽问题）外，最主要的因素是：其卷筒长度较短，而固定滑轮距离卷筒的长度相对来说较长，当钢丝绳在来回缠绕时，入绳角度不会严重超标。例如：利勃海尔 LIEBHERR 100吨 型号 LTM1100/2全液压汽车吊，其最短臂长为11.5
米，卷筒总长1.2米，则入绳角度为3°（如右图所示），当臂长增长时，角度将会更小。
一、工程概况
250吨桥吊在燃机厂房移位到常规岛厂房时大车轨道高度由17.5米变为25米，增加了7.5米。副钩起升卷筒加工缺少的绳槽数即可，不必更换卷筒；主钩起升选择更换大直径卷筒、更换钢丝绳等措施提升主钩起升高度。
原起重机性能参数表
二、解决方案：增长钢丝绳、更换大直径卷筒
（一）主、副起升系统移位前、后数据对比表
（二）由主、副起升系统前、后数据对比表得知：移位后，主起升系统钢丝绳由现有的约421米变为约550米，卷筒钢丝绳槽数由现有的82条增加到102条，绳槽间距为42mm ，卷筒直径更换为Φ1350；副起升系统钢丝绳由现有的约270米变为约350米，卷筒钢丝绳槽数由现有的108条变为144条，卷筒长度不变，将现有的4.900米卷筒进行加工增加36条钢丝绳槽。
（三）人员、材料配置计划：项目总负责1人，安全员1人，技术员1人。施工操作人员7人：起重安装工2人，钳工2人，电焊工2人、电工1人。共：10人。
安装工期（不含订购及发货、收货时间）为：6天。 主要施工机索具及措施用料表
（四）方案的可行性
方案的优点为：可使小车架、减速机、电机等都不做改动的情况下，加大起升系统的起升高度。
方案的甄别：更换大直径卷筒，单台车改造主要构件造价（不含新换钢丝绳费、和副钩卷筒加工费、滑轮及轮轴费、运输费、人工及机械费等）15万，造价不高、改造较少、无以上改造方案的各种缺点，建议采用此方案进行改造。
三、对于方案中卷筒增粗后的各项数据复核
（一）起升速度复核：原卷筒的转速为：
745/135.35=5.5r/min，起升速度实际数值（图纸参照数值为2.8m/min）为：5.5×1.25×3.14/16×2=2.7m/min；更换直径较大的卷筒后，卷筒转速不变，起升速度变为：5.5×1.35×3.14/16×2=2.9m/min；则起升速度由原来2.7m/min增大到2.9m/min。
（二）电机功率复核：原YP 2355M-8C 电机输出功率为160Kw ；更换卷筒后，V=2.9m/min； F=173.3 kn ×16=2772.8kn；由P=FV/η（η=0.94）；得P=142.6kw≤160Kw ；则选择原电机的功率是可以满足卷筒直径加大的要求的。
（三）减速机输出扭力矩复核：原QJRS-D900型减速机输出扭力矩为230KN ·M ；增大直径后吊装额定起重量时的扭力为：262t/16×2×1.35/2=221 KN·M ≤230 KN·M （额定起升量250t 加上钩头等重量设为262t ）；则原减速机的输出扭矩是可以满足卷筒直径加大的要求的。
（四）卷筒更换后起升高度复核：新厂房的大车轨道标高为25米，钩头中心距离大车轨道1424mm ，则新厂房的起升高度为：23.6米（安装到新厂房后起升高度限位器定在23.6米）。102条绳槽的总长度为102×42mm=4284mm，原卷筒的长度为4412mm ，可以有128mm 的富余量用以制作卷筒、安装、固定钢丝绳和留取卷筒中间空绳带；102条绳槽拥有两边各3圈安全钢丝绳缠绕量
加上两边各1圈固定圈和1圈螺栓紧固圈，剩余92条钢丝绳可以使动滑轮组下降的长度为：92×3.1415926×1.35/16=24.4米≥23.6米；如果检修钩头或者更换钢丝绳，钩头需要完全落地，则需要增加2.2米的下降量，此时可以利用3圈安全余量，则（92+3×2）×3.1415926×1.35/16=26米。26-23.6=2.4
米≥2.2米。所以新的卷筒满足新厂房起升高度及钩头检修的要求。
（五）钢丝绳直径的复核：钢丝绳直径不应小于下式计算的最小直径
d min 〓c F max
，由起升机构工作级别为M5，钢丝工程抗拉强
度为1770，查表得c=0.096，则根据公式得钢丝绳最小直径为：39.96mm ，直径40mm 钢丝绳是符合标准要求的；40NAT6×19W+FC1770钢丝绳的破断拉力为871.3Mpa ，查表工作级别为M5起重机安全系数为：n=5，则钢丝绳滑轮组的提起重量能力为：871.3/5×16=278.8
吨，大于额定起重量250吨；所以用40NAT6×19W+FC1770钢丝绳载重能力是满足要求的。
（六）卷筒绳槽半径、槽深、间距的标准和复核：新卷筒槽采用标准槽，钢丝绳直径选用40 mm ，则槽底半径范围R=（0.54～0.6）d=21.6～24 mm；则绳槽深度范围c=（0.25～0.4）d=10～16 mm ；则绳槽间距t ＝d ＋（2～4）=42～44 mm；由此选择绳槽间距为42mm ，符合使用要求。
（七）卷筒壁厚的复核：本设计可按经验公式初步确定，然后进行强度验算。对于筒壁 δ
=0.02D +(6~10)
根据铸造工艺的
要求，卷筒的壁厚加上槽深不应小于50.4 mm ，所以选择δ=60mm 。
卷筒强度计算及检验
卷筒材料一般采用不低于HT200的铸铁，特殊需要时可采用ZG230-450、ZG270-500铸钢或Q235-A 焊接制造。在钢丝绳的最大拉力作用下，使卷筒产生压应力、弯曲应力和扭曲应力。其中压应力最大。当钢丝绳单层卷绕时，卷筒所受压应力按下式来计算（以铸铁为例）：σ
=A
F max
δ⋅t
≤[δbc
max
] 其中 σ 为钢丝绳单层卷绕时
卷筒所受压应力，MPa ； F 为钢丝绳最大拉力，N ； δ 为卷筒
bc
壁厚，mm ； A 为应力减小系数，一般取A=0.75； [δ] 为许用
σ
压力，对于铸铁[δ]= ；σ 为铸铁抗压强度极限；所以σ=A
b
bc
F max
5
b
δ⋅t
≤[δ
bc ]≈51.6 Mpa，查教材机械设计基础知σb
≥
195MPa ≥
51.6Mpa ；所以卷筒壁厚符合使用要求。
（八）制动器制动力矩复核：原制动器制动力矩为：3550N ·M ，则新制动器制动力矩为：3550×
1400×31250×2.7
N ·M ；
则选择制动力矩为4500 N·M 或以上制动器是符合使用要求的。
（九）入绳角度复核：钢丝绳入绳角度在起吊过程中是不变的，其中吊钩在最低处时，滑轮组距离卷筒为27.5m ，钢丝绳距离卷筒中心为2.1m ，则钢丝绳入角为3.9°＜5°（见右图），不会超过标准，满足后期成本控制和安全保障要求。
四、注意事项
（一）施工质量标准及安全注意事项详见《哈电重装250吊车搬迁施工方案》；
（二）制作卷筒前请卷筒制作厂家技术人员实地观察情况并设计卷筒制作图纸；
（三）施工前请施工负责人员和技术设计人员再次复核购买部件名录、加工及运输条件、施工项量等情况。
（四）对于不宜采用钢丝绳双层缠绕的解释。
1、钢丝绳双层缠绕时，第二层钢丝绳与第一层钢丝绳为点
接触，钢丝绳磨损大大增加，不利于后期成本控制和安全保障。
2、原卷筒不做改变，钢丝绳双层缠绕时，钢丝绳入绳角度在起吊过程中是变化的：当吊钩在最下部上升时，钢丝绳从距离卷筒中心2100mm 处向中心移动，角度由4°渐渐减小；当卷筒上的第一层钢丝绳缠绕完毕时，角度由4°几乎减小到0°；然后吊钩继续上升，此时钢丝绳开始缠绕第二层，钢丝绳则由卷筒中心向两侧移动，当吊钩升到最高点时，角度由0°增大到最大，此时钢丝绳第二层缠绕数值为15条，距离卷筒中心距离为15×44+40=700mm；滑轮组距离卷筒为2000～3500mm ；按照3.5米来计算，则钢丝绳入角为10°＞5°（如右图所示），远超标准；会造成滑轮组的受侧向力较大、滑轮和钢丝绳磨损严重、钢丝绳跳槽及在卷筒中心位置多层叠加等不良后果，不利于后期成本控制和安全保障。
3、原卷筒做改变，钢丝绳双层缠绕时，钢丝绳固定端该在卷筒中心，钢丝绳则向卷筒两侧缠绕29圈即可，此时当卷筒完
成第一层缠绕将进行第二层缠绕时角度最大，且为4.6°（如右图所示），符合标准。但是在卷筒中心安装钢丝绳压板，将有损卷筒的整体结构和安全性能，是不允许的。
4、卷筒不做改变，钢丝绳进行第一层缠绕时，对卷筒臂有一个压力，原卷筒的壁厚也是根据此压力计算而设计出来的。当钢丝绳进行第二层缠绕时，又对卷筒施加一个压力，这时，在总压力翻倍的情况下，原卷筒的壁厚将不能满足使用要求。
5、对于一些使用双层及多层缠绕的设备，如：汽车吊、提梁机、钻井设备等。除了使用细丝多层防扭钢丝绳（减少钢丝绳在缠绕时的磨损）、壁厚较厚的卷筒（增加抗压能力）、及lebus 折线卷筒（解决点接触及钢丝绳乱槽问题）外，最主要的因素是：其卷筒长度较短，而固定滑轮距离卷筒的长度相对来说较长，当钢丝绳在来回缠绕时，入绳角度不会严重超标。例如：利勃海尔 LIEBHERR 100吨 型号 LTM1100/2全液压汽车吊，其最短臂长为11.5
米，卷筒总长1.2米，则入绳角度为3°（如右图所示），当臂长增长时，角度将会更小。