CN102491211A - 钢丝绳预紧加力系统及具有其的塔式起重机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢丝绳预紧加力系统及具有其的塔式起重机。本发明的钢丝绳预紧加力系统包括：钢丝绳预紧装置(10)，用于对钢丝绳卷筒(40)上的钢丝绳进行预紧；钢丝绳加力和测力装置(20)，用于对预紧后的钢丝绳进行加力并测力；其中，加力后的钢丝绳缠绕到待绕绳的起升机构(30)的起升机构卷筒上。根据本发明的钢丝绳预紧加力系统，钢丝绳经过钢丝绳预紧装置预紧，再经过钢丝绳加力和测力装置加力，具有了一定的张力，从而在缠绕到待绕绳的起升机构的起升机构卷筒时，可以提高起升机构的排绳效果，同时提高钢丝绳的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及起重机械领域，更具体地，涉及一种钢丝绳预紧加力系统及具有其的塔式起重机。
背景技术
现有技术的塔式起重机的钢丝绳缠绕系统中，如图1所示，钢丝绳卷筒10’上的钢丝绳自由放绳进入钢丝绳加力和测力装置20’，钢丝绳绕过钢丝绳加力和测力装置20’的加力滚筒时，通过钢丝绳与加力滚筒的绳槽之间的摩擦作用，以及液压泵站系统通过液压制动钳施加给加力滚筒的与钢丝绳出绳方向相反的制动力矩的作用，钢丝绳的张力不断增大，直到钢丝绳加力和测力装置20’的测力装置的读数达到预先规定的钢丝绳张力所需的值为止，达到规定张力的钢丝绳再进入待绕绳的起升机构30’的起升机构卷筒中。
以上钢丝绳缠绕系统存在如下缺点：当钢丝绳从钢丝绳卷筒10’出绳时，钢丝绳是松弛的，而松弛的钢丝绳进入到钢丝绳加力和测力装置20’时，钢丝绳很容易在加力滚筒的绳槽内打滑，难以有效的给钢丝绳加力。钢丝绳加力和测力装置20’中液压泵站系统需要循环自来水对液压制动钳进行冷却，而在实际使用场所循环自来水往往难以得到，且自来水容易洒落在地面上，不利于工作环境的保洁。钢丝绳加力和测力装置20’在给钢丝绳加力的过程中，还需要不断调整液压泵站的压力，操作不便。
发明内容
本发明目的在于提供一种提高起升机构的排绳效果及提高钢丝绳使用寿命的钢丝绳预紧加力系统及具有其的塔式起重机。
本发明提供了一种钢丝绳预紧加力系统，包括：钢丝绳预紧装置，用于对钢丝绳卷筒上的钢丝绳进行预紧；钢丝绳加力和测力装置，用于对预紧后的钢丝绳进行加力并测力；其中，加力后的钢丝绳缠绕到待绕绳的起升机构的起升机构卷筒上。
进一步地，所述钢丝绳预紧装置包括：中心轴组件，包括穿过所述钢丝绳卷筒的转动轴和用于将所述钢丝绳卷筒固定于所述转动轴上的固定装置；第一磁粉制动器，与所述中心轴组件的转动轴连接。
进一步地，所述钢丝绳预紧装置还包括：十字式万向联轴器，其两端分别与所述第一磁粉制动器和所述中心轴组件的转动轴连接。
进一步地，所述钢丝绳预紧加力系统还包括：控制装置，控制所述第一磁粉制动器的制动力矩。
进一步地，所述钢丝绳加力和测力装置包括：加力卷筒，用于卷绕并保持钢丝绳，所述加力卷筒包括转动轴；第二磁粉制动器，与所述加力卷筒的转动轴连接。
进一步地，所述钢丝绳加力和测力装置还包括：减速机，分别与所述加力卷筒和所述第二磁粉制动器连接。
进一步地，所述钢丝绳加力和测力装置包括：加力卷筒，用于卷绕并保持钢丝绳，所述加力卷筒包括转动轴；第二磁粉制动器，与所述加力卷筒的转动轴连接，所述控制装置还控制所述第二磁粉制动器的制动力矩。
进一步地，所述钢丝绳加力和测力装置还包括：减速机，分别与所述加力卷筒和所述第二磁粉制动器连接。
进一步地，所述钢丝绳预紧装置还包括用于驱动所述第一磁粉制动器的第一张力控制器；所述钢丝绳加力和测力装置还包括用于驱动所述第二磁粉制动器的第二张力控制器；所述控制装置分别调节所述第一张力控制器和所述第二张力控制器的励磁电流的大小以控制所述第一磁粉制动器和所述第二磁粉制动器的制动力矩的大小。
进一步地，所述钢丝绳加力和测力装置的所述加力卷筒为两个，每个所述加力卷筒配置有相应的所述第二磁粉制动器、所述减速机和所述第二张力控制器。
进一步地，所述钢丝绳加力和测力装置还包括：测力装置，沿钢丝绳的走绳方向设置于所述加力卷筒的下游，用于检测钢丝绳的张力。
本发明还提供了一种塔式起重机，包括前述的钢丝绳预紧加力系统。
根据本发明的钢丝绳预紧加力系统，钢丝绳经过钢丝绳预紧装置预紧，再经过钢丝绳加力和测力装置加力，具有了一定的张力，从而在缠绕到待绕绳的起升机构的起升机构卷筒时，可以提高起升机构的排绳效果，同时提高钢丝绳的使用寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术的塔式起重机的钢丝绳预紧加力系统的俯视结构示意图；
图2是根据本发明的塔式起重机的钢丝绳预紧加力系统的主视结构示意图；
图3是根据本发明的塔式起重机的钢丝绳预紧加力系统的俯视结构示意图；
图4是根据本发明的塔式起重机的钢丝绳预紧加力系统中钢丝绳预紧装置的俯视结构示意图；以及
图5是是根据本发明的塔式起重机的钢丝绳预紧加力系统中钢丝绳加力和测力装置的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图2和图3所示，本发明的钢丝绳预紧加力系统包括钢丝绳预紧装置10、钢丝绳加力和测力装置20。钢丝绳预紧装置10用于对钢丝绳卷筒40上的钢丝绳进行预紧；钢丝绳加力和测力装置20用于对预紧后的钢丝绳进行加力并测力；包括起升机构卷筒，加力后的钢丝绳缠绕到待绕绳的起升机构30的起升机构卷筒上。钢丝绳经过钢丝绳预紧装置10预紧，再经过钢丝绳加力和测力装置20加力后缠绕到待绕绳的起升机构30的起升机构卷筒中，可以提高起升机构的排绳效果及钢丝绳的使用寿命。
如图4所示，钢丝绳预紧装置10包括中心轴组件13和第一磁粉制动器11。中心轴组件13包括用于穿过钢丝绳卷筒40的中心孔的转动轴和用于将钢丝绳卷筒固定于中心轴组件13的转动轴上的固定装置；第一磁粉制动器11与中心轴组件13的转动轴连接。磁粉制动器是一种性能优越的自动控制元件，它以磁粉为工作介质，以励磁电流为控制手段，能达到控制动力矩的目的，其输出转距与励磁电流呈良好的线性关系并具有响应速度快，结构简单的优点。本实施例中，第一磁粉制动器11对中心轴组件13的转动轴提供制动力矩，从而对钢丝绳卷筒40提供了相对于放绳方向反向的制动力矩。因此，当钢丝绳卷筒40放绳时，由于受到反向的制动力矩的作用，能使钢丝绳具有一定的预紧力。
优选地，钢丝绳预紧装置10还包括十字式万向联轴器12，其两端分别与第一磁粉制动器11和中心轴组件13的转动轴连接。十字式万向联轴器12可以实现伸缩及一定角度的自由摆动。当钢丝绳预紧装置10工作时，十字式万向联轴器12处于伸长状态。当钢丝绳卷筒40上的钢丝绳全都放出时，钢丝绳卷筒40需要拆卸下来进行更换，这时可以通过调节伸缩功能将十字式万向联轴器12缩短一定的长度，并且如果遇到十字式万向联轴器12的轴心与中心轴组件13的轴心不在同一条直线上时，还可以调整十字式万向联轴器12的角度。灵活运用十字式万向联轴器12的伸缩及能在一定角度内摆动的功能，可非常方便的将十字式万向联轴器12与中心轴组件13分离开来，从而将中心轴组件13和钢丝绳卷筒40一起拆卸下来进行钢丝绳卷筒40的拆装作业。
在本实施例中，钢丝绳预紧装置10还包括底架和设置于底架上的托辊组件，中心轴组件13的转动轴在托辊组件上转动。设置托辊组件可以在钢丝绳卷筒40上的钢丝绳放完后，方便地将中心轴组件13和钢丝绳卷筒40一起拆卸下来以进行钢丝绳卷筒40的更换作业。
如图4所示，在本实施例中，中心轴组件13的固定装置包括设置于其转动轴两端的第一压盘和第二压盘，以及分别设置于第一压盘和第二压盘上的顶锥，可通过顶锥将钢丝绳卷筒40固定于中心轴组件13的转动轴上。由于钢丝绳卷筒40的规格不同或制造误差，不同的钢丝绳卷筒40的宽度可能不同，为了适应这一情况，顶锥包括与第一压盘和第二压盘螺旋连接的螺丝杆及在螺丝杆端设置有锥部，可以通过螺丝杆旋入的深度对设置于第一压盘上的顶锥和设置于第二压盘上的顶锥的端部之间的距离进行无级调节。锥部朝向钢丝绳卷筒40以对其进行固定，设置锥部可以使顶锥钉紧钢丝绳卷筒40，使钢丝绳卷筒40不会在放绳过程中与中心轴组件13的转动轴产生相对转动。优选地，在每个压盘上，多个顶锥沿周向均匀布置。
在本实施例中，中心轴组件13的转动轴包括中空的芯轴和分别设置于芯轴两端的第一实心短轴和第二实心短轴；第一实心短轴插入到芯轴的第一端内，第一压盘套设在芯轴的第一端外，第一实心短轴和第一压盘通过第一插销与芯轴连接，第一插销的端部设置有第一开口销；第二实心短轴插入到芯轴的第二端内，第二压盘套设在芯轴的第二端外，第二实心短轴和第二压盘通过第二插销与芯轴连接，第二插销端部设置有第二开口销。采用插销和开口销的方式将压盘、芯轴和实心短轴连接在一起，便于将压盘从转动轴上拆卸下来，从而方便钢丝绳卷筒40与中心轴组件13的拆卸。
中心轴组件13中，转动轴的第一实心短轴与第一磁粉制动器11连接。可以在芯轴的第二端和第二实心短轴上对应地设置与转动轴的轴线垂直的多个通孔，第二插销适于从多个通孔中的每个中穿入以连接第二压盘、第二实心短轴与芯轴。这样可以通过更换第二插销所穿入的通孔来调节第一压盘和第二压盘之间的距离，再配合顶锥的调节作用，可以在更大的范围内适应钢丝绳卷筒40的宽度变化。
如图4所示，第二压盘包括盘体和连接套，连接套与芯轴及第二实心短轴通过第二插销和相应的第二开口销连接；中心轴组件13还可以包括一活动套和相应的止推杆。活动套设置于芯轴的第二端，并位于芯轴与第二压盘的连接套之间；活动套与连接套通过止推杆连接为一体。活动套的设置可以适应反复拆装钢丝绳卷筒40的需要。
如图3和图5所示，钢丝绳加力和测力装置20主要包括加力卷筒21和第二磁粉制动器22。其中，加力卷筒21用于卷绕并保持钢丝绳，包括转动轴；第二磁粉制动器22与加力卷筒21的转动轴连接。如图5所示，本实施例的钢丝绳加力和测力装置20，当具有一定预紧力的钢丝绳进入钢丝绳加力和测力装置20时，通过钢丝绳与加力卷筒21的圆周表面之间的摩擦，钢丝绳的张力逐渐增大，从而实现对钢丝绳的加力。采用磁粉制动器22可取消现有技术中液压制动系统的循环自来水冷却系统，并使力矩的控制变得十分方便。
如图5所示，优选地，钢丝绳加力和测力装置20还包括减速机23，分别与加力卷筒21和第二磁粉制动器22连接。具体地，可以使减速机23的高速轴与第二磁粉制动器22通过联轴器相连，减速机23的低速轴通过联轴器与加力卷筒21的转动轴相连。减速机23在减速的同时能增大扭矩的输出，从而增大施加给加力卷筒21的制动力矩。由于采用减速机23，可以选择额定制动力矩相对较小的第二磁粉制动器22，这对第二磁粉制动器22的成本控制及选型带来方便。例如，在第二磁粉制动器22可以选择型号较小的强制风冷型磁粉制动器。
在加力卷筒21的圆周表面上可以设有多个绳槽，钢丝绳缠绕在绳槽内，以增加钢丝绳与加力卷筒21的圆周表面的摩擦力。当钢丝绳经过加力卷筒21时，一方面由于待绕绳的起升机构30给钢丝绳提供了拉力，使钢丝绳进入待绕绳的起升机构30的起升机构卷筒；另一方面由于第二磁粉制动器22施加的制动力矩的作用，当钢丝绳绕过加力卷筒21的过程中，钢丝绳与加力卷筒21的绳槽之间便产生摩擦作用，钢丝绳的张力便逐渐增大。通过控制施加于加力卷筒21上的制动力矩的大小，即可灵活控制钢丝绳张力的大小。
本实施例的加力卷筒21的转动轴两端可旋转地设置于钢丝绳加力和测力装置20的底座上的轴承内。为了减少钢丝绳加力和测力装置20所需的布置空间，第二磁粉制动器22设置在了加力卷筒21的侧面，从而使加力卷筒21的转动轴与磁粉制动器22的转动轴平行地设置。当然，在空间允许的情况下，也可以采用其它的布置方式，例如使加力卷筒21的转动轴与磁粉制动器22的转动轴处于一条直线上。
在本实施例的钢丝绳加力和测力装置20中，加力卷筒21可以只设置一个，也可以设置为两个，或者根据需要设置两个以上，设置多个加力卷筒21能够增加钢丝绳的摩擦力。在本实施例中，第二磁粉制动器22与加力卷筒21的数量相同；其中，每个第二磁粉制动器22与一个加力卷筒21对应地连接。在设置减速机23的情况下，减速机23与加力卷筒21的数量也相同，并且每个第二磁粉制动器22通过一个减速机23与一个加力卷筒21对应地连接。使每个加力卷筒21都对应地设置一个第二磁粉制动器22和减速机23(在设置减速机23的情况下)，可以使施加给钢丝绳的力得到更好地控制。但是，本发明并不限于此，例如，在设置多个加力卷筒21的情况下，也可以仅对其中的一个或几个设置第二磁粉制动器22和减速机23(在设置减速机23的情况下)，未设置第二磁粉制动器22的加力卷筒21可以通过钢丝绳的带动进行旋转，也同样能起到对钢丝强加力的作用。
如图5所示，在本实施例中具体地，钢丝绳加力和测力装置20包括轴向平行设置的两个加力卷筒21，钢丝绳经由两个加力卷筒21的外切位置卷绕在两个加力卷筒21上。其中，可以在每个加力卷筒21的圆周表面上分别设置多个绳槽，并且使两个加力卷筒21上的绳槽相互平行，并且最好相互错开半个绳槽的距离。但是，本发明的钢丝绳加力和测力装置20在设置多个加力卷筒21的情况下，也可以采用例如在一个加力卷筒21上缠绕加力后，再在其它的加力卷筒21上依次缠绕加力的方式，同样能实现对钢丝绳加力的目的。
在本实施例的钢丝绳预紧加力系统中，还包括了控制装置，其控制第一磁粉制动器11和/或第二磁粉制动器22的制动力矩的大小。优选地，钢丝绳预紧装置10还包括用于驱动第一磁粉制动器11的第一张力控制器；钢丝绳加力和测力装置20包括用于驱动第二磁粉制动器22的第二张力控制器。控制装置分别调节第一张力控制器和第二张力控制器的励磁电流的大小以控制相应的第一磁粉制动器11和第二磁粉制动器22的制动力矩的大小，从而实现磁粉制动器的制动力矩的可调，也就可以根据待绕绳的起升机构30所需的钢丝绳的规格调节钢丝绳放绳时所需的张力大小，并且其操作方便可靠。
在设置多个第二磁粉制动器22的情况下，钢丝绳加力和测力装置20可以设置与第二磁粉制动器22的数量相同的第二张力控制器，每个第二张力控制器对应地驱动一个第二磁粉制动器22；而控制装置可以分别调节每个第二张力控制器的励磁电流大小以控制对应的第二磁粉制动器22的制动力矩的大小。这样的设置使得对钢丝绳施加的力的调节更为灵活。
就本实施例而言，控制装置为对钢丝绳预紧装置10和钢丝绳加力和测力装置20进行电控的一个总的控制装置。钢丝绳预紧加力系统中有一个第一碰粉制动器11和两个第二磁粉制动器22共三个磁粉制动器，而每个磁粉制动器均由一个相应的张力控制器进行驱动。通过调整张力控制器的励磁电流大小来控制相应的磁粉制动器的制动力矩。
由于不同型号的钢丝绳进入待绕绳的起升机构30所需的张力不同，针对不同型号的钢丝绳，只需要通过控制装置进行控制，即可实现不同张力的控制。具体地，控制装置可以包括设置多个电控按钮的控制盘，针对不同规格型号的钢丝绳，分别设置一个相应的电控按钮，每个电控按钮对应一个与钢丝绳的规格型号相对应的控制程序，以此实现“一键式”的解决方案，便于控制不同规格型号的钢丝绳达到进入待绕绳的起升机构30所需的预定张力，从而提高待绕绳的起升机构30的排绳效果，同时提高钢丝绳的使用寿命。
本实施例中，钢丝绳加力和测力装置20还包括了测力装置，其沿钢丝绳的走绳方向设置于加力卷筒21的下游，用于检测钢丝绳的张力。
以下对本实施例的钢丝绳预紧加力系统的放绳过程进行描述。
在钢丝绳预紧装置10中，通过控制装置的智能控制调节第一张力控制器的励磁电流大小，从而控制第一磁粉制动器11的制动力矩大小，该制动力矩通过十字式万向联轴器12传递给中心轴组件13的转动轴及与转动轴固定连接的钢丝绳卷筒40。钢丝绳放绳时，在第一磁粉制动器11施加给钢丝绳卷筒40的与放绳方向相反的制动力矩的作用下，钢丝绳便具有一定的预紧力，且该预紧力的大小可通过控制装置方便灵活的进行控制，使钢丝绳进入钢丝绳加力和测力装置20时不会打滑。
在钢丝绳加力和测力装置20中，通过控制装置的智能控制调节第二张力控制器的励磁电流大小，从而控制第二磁粉制动器22的制动力矩的大小，再通过减速机23增大施加给加力卷筒21转动轴的制动力矩并同时降低速度。当具有一定预紧力的钢丝绳进入钢丝绳加力和测力装置20后，通过加力卷筒21上的绳槽与钢丝绳之间的摩擦作用，钢丝绳的张力不断增大，最终张力的大小受加力卷筒21的转动轴受到的制动力矩的控制，通过测力装置的测量和显示，钢丝绳的张力达到预定张力后，进入塔式起重机的待绕绳的起升机构30。
达到所需的张力的钢丝绳从钢丝绳加力和测力装置20出绳后，进入塔式起重机的待绕绳的起升机构30时，排绳的效果达到理想状态。
前述的钢丝绳预紧加力系统特别适合应用于塔式起重机中，为塔式起重机各种型号的起升机构缠绕钢丝绳提供需要的张力。
从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：钢丝绳经过钢丝绳预紧装置预紧，再经过钢丝绳加力和测力装置加力，具有了一定的张力，缠绕到待绕绳的起升机构的起升机构卷筒时，可以提高起升机构的排绳效果，同时提高钢丝绳的使用寿命。钢丝绳从钢丝绳预紧装置中出绳时，给钢丝绳施加了一定的预紧力，钢丝绳进入钢丝绳加力和测力装置后，能有效的预防钢丝绳与加力滚筒的绳槽之间打滑，防止钢丝绳松弛。在钢丝绳加力和测力装置中安装减速机增大了制动力矩，降低转速，有利于第二磁粉制动器的选型。通过控制装置对钢丝绳预紧加力系统的控制，可使不同规格的钢丝绳达到进入待绕绳的起升机构时所需的预定张力，操作方便、可靠。并且还可以实现对钢丝绳加力的“一键式”控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，包括：
钢丝绳预紧装置(10)，用于对钢丝绳卷筒(40)上的钢丝绳进行预紧；
钢丝绳加力和测力装置(20)，用于对预紧后的钢丝绳进行加力并测力；
其中，加力后的钢丝绳缠绕到待绕绳的起升机构(30)的起升机构卷筒上。
2.根据权利要求1所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，所述钢丝绳预紧装置(10)包括：
中心轴组件(13)，包括穿过所述钢丝绳卷筒(40)的转动轴和用于将所述钢丝绳卷筒(40)固定于所述转动轴上的固定装置；
第一磁粉制动器(11)，与所述中心轴组件(13)的转动轴连接。
3.根据权利要求2所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，所述钢丝绳预紧装置(10)还包括：
十字式万向联轴器(12)，其两端分别与所述第一磁粉制动器(11)和所述中心轴组件(13)的转动轴连接。
4.根据权利要求2或3所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，所述钢丝绳预紧加力系统还包括：
控制装置，控制所述第一磁粉制动器(11)的制动力矩。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，所述钢丝绳加力和测力装置(20)包括：
加力卷筒(21)，用于卷绕并保持钢丝绳，所述加力卷筒(21)包括转动轴；和第二磁粉制动器(22)，与所述加力卷筒(21)的转动轴连接。
6.根据权利要求5所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，所述钢丝绳加力和测力装置(20)还包括：减速机(23)，分别与所述加力卷筒(21)和所述第二磁粉制动器(22)连接。
7.根据权利要求4所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，所述钢丝绳加力和测力装置(20)包括：
加力卷筒(21)，用于卷绕并保持钢丝绳，所述加力卷筒(21)包括转动轴；和
第二磁粉制动器(22)，与所述加力卷筒(21)的转动轴连接，所述控制装置还控制所述第二磁粉制动器(22)的制动力矩。
8.根据权利要求7所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，所述钢丝绳加力和测力装置(20)还包括：减速机(23)，分别与所述加力卷筒(21)和所述第二磁粉制动器(22)连接。
9.根据权利要求7所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，
所述钢丝绳预紧装置(10)还包括用于驱动所述第一磁粉制动器(11)的第一张力控制器；
所述钢丝绳加力和测力装置(20)还包括用于驱动所述第二磁粉制动器(22)的第二张力控制器；
所述控制装置分别调节所述第一张力控制器和所述第二张力控制器的励磁电流的大小以控制所述第一磁粉制动器(11)和所述第二磁粉制动器(22)的制动力矩的大小。
10.根据权利要求9所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，所述钢丝绳加力和测力装置(20)的所述加力卷筒(21)为两个，每个所述加力卷筒(21)配置有相应的所述第二磁粉制动器(22)、所述减速机(23)和所述第二张力控制器。
11.根据权利要求5所述的钢丝绳预紧加力系统，其特征在于，所述钢丝绳加力和测力装置(20)还包括：
测力装置，沿钢丝绳的走绳方向设置于所述加力卷筒(21)的下游，用于检测钢丝绳的张力。
12.一种塔式起重机，其特征在于，所述塔式起重机包括根据权利要求1至11中任一项所述的钢丝绳预紧加力系统。
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