橋式抓斗卸船機的差動減速機工作原理闡述

王鑫 張家濱 孫同峰

摘 要：在我國的很多行業中，例如碼頭或者是電力公司中都依賴大型的機械設備進行生產作業，這一問題在碼頭作業中更為明顯。作為碼頭作業中的重要以及關鍵設備之一，橋式抓斗卸船機設備的使用效率和自身性能都能夠在很大程度上影響碼頭工作的工作效率。在橋式抓斗卸船機設備中，有很多的部件在實際的應用中起到非常大的作用，其中就包含了差動減速機這一重要部件。作為核心部件之一，差動減速機的工作原理以及工作效率在很大程度上決定了橋式抓斗卸船機的使用效率和使用壽命。文章主要針對橋式抓斗卸船機設備中的差動減速機的相關工作原理以及其他內容進行簡要的闡述。

關鍵詞：橋式抓斗卸船機；差動減速機；傳動；工作原理；自由度

中圖分類號：U653.928 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）36-0056-02

Abstract： In many industries of our country， such as wharves or power companies， they rely on large mechanical equipment for production operations. This problem is more obvious in the terminal operations. As one of the most important and key equipment in wharf operation， the efficiency and performance of bridge-type grab ship unloader can affect the efficiency of wharf work to a great extent. In the bridge grab ship unloader equipment， there are a lot of parts in the actual application that play a very large role， including the differential reducer this important part. As one of the core components， the working principle and efficiency of differential reducer determine the service efficiency and service life of bridge grab ship unloader to a great extent. The paper mainly aims at the relevant working principle of the differential reducer in the bridge grab ship unloader equipment as well as other contents to carry on the brief elaboration.

Keywords： bridge grab ship unloader； differential reducer； transmission； working principle； degree of freedom

在碼頭裝卸的過程中，橋式抓斗裝船機是一個非常重要的應用設備。在橋式抓斗裝船機作業的時候，使用抓斗裝置將船上的散料抓起，然后運至預定的錐形料倉內。然后通過出料漏斗將散料運送到碼頭上安裝的輸送機上，通過輸送機的作用將散料運到預定堆場內部。在橋式抓斗卸船機結構內部，抓料系統可以說是最重要的一個部件。通常情況下，目前使用的抓料系統都是使用機械形式的差動卷筒，利用鋼絲繩的牽引作用進行卸料。鋼絲繩在牽引的時候，會將卸料小車進行有效的牽引，進而將物料卸至指定的位置中。四卷筒機構主要有五個部分組成，首先是電動機，其次是聯軸器，第三是制動器，再次是差動減速機，最后是鋼絲繩專用卷筒。這五個部件就形成了一個牽引機構，在牽引力的作用下，能夠實現單獨牽引或者是聯合牽引。橋式抓斗機設備在四卷筒的作用下，能夠實現兩種功能，首先是抓斗的升降功能，其次是抓斗的開閉功能。在進行貨物抓取的時候，能夠根據抓取物料的大小進行針對性的抓取動作，實現物料的抓取作業。

1 橋式抓斗卸船機的差動減速機主要結構

在差動減速機應用的過程中，其結構的組成和性能能夠直接影響到差動減速機的最終使用效果。在差動減速機的眾多結構中，其中最重要的一個結構就是減速箱。在研究減速箱的過程中，我們要從兩個角度進行分析，首先是減速箱的自由度，其次是減速箱的具體構成，只有將上述的兩個問題進行有效的分析，才能夠在很大程度上幫助我們選擇正確合理的減速箱，才能夠更好的應用差動減速機。

1.1 差動減速機的減速箱自動度確定

當我們啟動減速機時，要相對的輸入減速機輸入軸的相應轉數，在轉數確定之后，減速箱的輸出軸轉速也就隨之確定，因此我們稱這樣的變速箱為一級自動度變速箱。一級自由度變速箱的主要特點在于變速箱內部只有兩個變速軸。當變速箱內部有三個變速軸時我們稱之為二級自由度變速箱。二級自由度變速箱在確定輸入軸轉速之后，減速機的輸出軸轉速還不能給予確認，只有將第三個變速軸的轉速確認之后，才能夠將變速箱的輸出軸轉速確定，這是二級自由度變速箱的特點。二級自由度的變速箱構成的減速機我們稱之為差動減速機。在差動減速機啟動的過程中，我們要首先確定一個輸入軸的轉速，然后通過我們的實際需求確定第二個旋轉軸的轉速，這樣才能夠最終確定減速機的輸出轉速。差動減速機在應用的過程中，一級自動度的轉速是被固定的，二級自動度的轉速要按照實際的需求進行確定，也可以按照我們事先輸入的轉速進行確定，通過這樣的方式我們能夠實現差動減速機運行的合成和分級，實現橋式抓斗卸船機的作業動作。

1.2 差動減速機中變速箱的主要結構組成

橋式抓斗卸船機中的差動減速機有很多的組成部件，其中較為重要的有以下幾種，首先是齒軸，其次是齒輪，第三是太陽輪，第四是行星輪，第五是齒圈，第六是行星架，再次是軸承，最后是箱體。差動減速機變速箱的主要結構特點在于其結構合理緊湊，能夠有效規避電機帶來的外在壓力，而今實現了變速箱的潤滑方便，易于擴散變速箱運行過程中的熱量。緊湊的結構能夠讓變速箱在運行的過程中不易出現打齒的問題，也不會出現軸端發熱，以及齒輪膠合的問題。因此差動減速機具有高效率的傳動，良好的潤滑性能，較長的使用壽命，同時在減速箱裝配的過程較為容易簡單，在變速箱檢修的時候也便于拆卸，維護簡單，正是有了上述優點，差動減速機在應用的過程中才能夠提升工作效率，提升橋式抓斗卸船機的工作效率。

2 橋式抓斗卸船機中差動減速機的主要工作原理

在橋式抓斗卸船機工作的過程中，其工作原理有四種情況，首先是差動減速機的起升傳動以及開閉傳動，其次是差動減速機的小車傳動，再次是上述兩種工作原理的聯合傳動，最后是自行定義的單動傳動。本文主要針對這四種形式的工作原理進行闡述。

2.1 卸船機差動減速機的起升傳動以及開閉傳動動作原理

當橋式抓斗卸船機執行起升動作或者是閉合動作的時候，起升動作或者是閉合動作的在電機的輸出軸會有一定確定的旋轉方向，減速機利用太陽輪的同軸旋轉同齒輪捏合，進而實現了減速箱內部兩側的旋轉。需要注意的一點是由于兩者之間的旋轉是通過中間的惰輪傳遞，因此太陽輪的旋轉方向同左側齒輪的旋轉方向是相反的。在太陽輪旋轉的時候，能夠有效帶動減速箱中行星輪的旋轉，在這一過程中，小車的電機沒有啟動動作，因此小車的傳輸軸是處在固定狀態，小車軸兩側的齒圈也處在一種固定的狀態之下，這樣的運行狀態就讓行星輪的轉動只受到太陽輪的旋轉作用。行星輪始終圍繞著太陽輪進行旋轉。由于行星輪的布置形式為120度設置一組的方式在行星架上固定，行星架同減速機的輸出軸相連接，因此當行星輪旋轉到一定的轉速的時候，輸出軸就會形成旋轉動作，有轉速輸出。當我們將惰輪的旋轉方向進行調整的時候，太陽輪的旋轉方向也隨之改變，當變速箱中的兩個太陽輪的旋轉方向相反的時候，差動減速機的輸出軸就會產生兩個轉速相等，但是旋轉方向相反的輸出，進而實現了起升傳動或者是開閉傳動。

2.2 卸船機差動減速機的小車傳動工作原理

在橋式抓斗卸船機運行的過程中，我們也會使用小車傳動引導差動減速機的傳動動作。當小車的電機啟動之后，小車的輸入端就會有一定的旋轉速度，因此連接在小車旋轉軸中的減速機齒輪就會通過嚙合的方式進行轉動，在這一動作的過程中是通過惰輪的嚙合傳動實現的。在惰輪進行嚙合轉動的時候，能夠有效地將旋轉速度傳遞至減速箱兩側的內齒圈和外齒圈。在這一過程中，內齒圈和外齒圈的旋轉方向是一致的。內齒圈和外齒圈的旋轉能夠帶動減速機行星輪的旋轉。相同的工作原理，兩個行星輪的旋轉方向也是一致的。由于在小車動作的時候，開閉動作以及起升動作的電動機沒有動作，會因此這一工作狀態的輸入軸是固定的狀態，而今兩側的減速太陽輪也處在固定狀態，在一情況下，行星輪的旋轉只是圍繞著太陽輪的表面進行。行星輪的旋轉軸是按照每120度布置一個的形式被固定在減速機的行星架內，減速機行星架還同減速機的輸出軸相連接，因此當行星輪實現旋轉動作的時候，減速機的輸出軸就會有旋轉動作。不同于上文的相反的旋轉方向，在進行小車啟動動作的時候，兩個太陽輪的旋轉速度相同，旋轉方向也是一致的，這也是小車啟動區別于起升傳動或者開閉傳動的一點。

2.3 卸船機差動減速機的開閉傳動，起升傳動聯合小車傳動的工作原理

在上述兩個動作進行聯合啟動的時候，我們需要主要的一點是如果兩個太陽輪的旋轉方向一致同時旋轉速度相同，減速機的輸出轉速就是兩者轉速的疊加。一般情況下，在兩者聯合傳動的時候，小車的行星輪旋轉30度，起升或者是開閉動作的行星輪會旋轉15度。差動減速機在聯合動作的時候，兩者之間的行星輪轉動角度就是按照這一工作原理進行轉動。小車傳動同開閉傳動聯合傳動的時候，由于兩者之間的行星輪旋轉角度不同，會因此就會導致在橋式抓斗卸船機運行的過程中，鋼絲繩卷筒的轉速不相同，這是我們在差動減速機運行的過程中應該注意的問題。

2.4 卸船機差動減速機的自定義單動調升工作原理

卸船機差動減速箱的單動傳動通常只用在卸船機更換起升/開閉長繩后的調繩工作，單動傳動應遵循1個輸入、2個輸出的原則。當需要單動調繩時，將不需運轉的鋼絲繩卷筒夾緊，斷開小車萬向軸聯軸節，打開需要單動卷筒一側的小車高速軸制動器，此時，需單動一側的小車軸轉動不受限制；當起升（開閉）電機轉動時，2個太陽輪轉動，單動的1個卷筒按照起升（開閉）傳動的原理進行轉動，但夾緊的1個卷筒不能轉動，行星架也不能轉動，行星輪在太陽輪的帶動下，在原地旋轉（行星輪軸被固定），帶動內外齒圈旋轉，從而帶動小車軸轉動。所以，單動前必須滿足小車軸能自由轉動。

3 結束語

通過上文的闡述，我們能夠對橋式卸船機的工作原理以及差動減速機的工作原理有簡要的認識。在碼頭裝卸貨物的時候，橋式裝船機的應用范圍非常廣泛，同時有著非常重要的作用。作為碼頭裝卸作業的重要工作設備，橋式抓斗裝船機的使用性能和使用效率能夠在很大程度上決定碼頭裝卸貨物的工作效率，但是差動減速機作為關鍵部件也能夠對橋式抓斗卸船機的工作效率率有非常大的影響，因此我們在進行碼頭裝卸貨物的時候，要重視差動減速機的使用性能和保養。只有有效保障差動減速機的工作狀態，運行狀態，尤其是四個復雜情況下的工作狀態，才能夠保障橋式抓斗卸船機的使用性能。因此我們在實際的碼頭裝卸貨物的過程中要針對工作過程中的每一個狀態進行細致的研究，只有這樣才能夠有效地應用差動減速機，才能夠讓橋式抓斗卸船機發揮出最大的作用。

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