一種新型橋式抓斗卸船機小車牽引繩更換快速分離裝置

李衛雄

寧波舟山港股份有限公司北侖礦石碼頭分公司

1 引言

小車四卷筒差動牽引式橋式抓斗卸船機因其性能穩定，已成為散貨裝卸的典型設備，廣泛應用于國內外各散貨碼頭，為用戶的接卸生產任務提供了可靠的保證。由于該形式的卸船機使用萬向聯軸器將同一電機驅動的2個差動減速器進行剛性連接，對主小車進行牽引驅動，更換單根鋼絲繩時，須拆除其間的剛性聯軸器，方能實現單卷筒運動，導致維修工藝復雜、費工費時及成本高等問題。

針對這些問題，何衛林[1]介紹了四卷筒機構鋼絲繩的調整及更換方法，主要是更換、調整過程的優化。沈東輝[2]提出使用4個變頻調速電機分別驅動2個起升卷筒和2個開閉卷筒，通過電器系統控制來實現起升卷筒和開閉卷筒的同步，這也是對于鋼絲繩更換工藝的一種改進，但這種改動難度較大。季承中[3]提出了一種新型的抓斗卸船機四卷筒差動控制系統，用現代電氣技術取代機械結構，達到控制目的，使經常性換繩工作變得十分容易，但該方案基于設計初期即引入電氣精準控制，在已有設備上進行改造勢必推廣困難。馬文舒等[4]指出機械差動占了主流，占到95%以上,表明四卷筒差動形式的應用是市場主流，對于電氣差動解決換繩問題，還未廣泛推廣。

雖然這些方法可以解決鋼絲繩維護和更換，但還是存在修理效率難以突破、維修時對周邊設備造成損傷以及產生其他使用問題的弊端，同時并沒有很好地對維修工藝進行簡化及降低維護成本。為此，設計了一種新型橋式抓斗卸船機小車牽引鋼絲繩更換快速分離裝置。該裝置通過離合器原理可以方便地實現2臺減速器剛性開合的2種連接狀態切換，簡化了單根小車牽引鋼絲繩更換維護工藝。

2 現有換繩方法及其弊端

在運用現有方法進行鋼絲繩更換時，首先將整機電源切斷，使用扳手將萬向節法蘭面連接螺栓位置較好的先拆除，然后使用機房行車和鋼絲繩將需要脫開的萬向節托住，人員撤離維修區域，合上整機電源，點動小車橫行轉動，將法蘭面剩余螺栓旋轉至方便拆卸位置，切斷整機電源，繼續將剩余螺栓全部拆除。用榔頭敲擊萬向節十字頭部位，使法蘭面完全脫開，進而使單一卷筒運動，進行鋼絲繩更換工作。

修理中存在的主要問題有：法蘭螺栓經常拆卸，會造成螺紋損壞，且容易松脫，需要定期緊固或者更換；萬向節脫開過程中，需要使用榔頭進行敲擊，會造成萬向節損傷；十字頭焊接位置懸掛鋼絲繩，在轉動中會造成焊縫磨損，長期重載高速旋轉中，會形成裂紋，嚴重時整個萬向節斷裂甩出，造成事故。

3 快速分離裝置設計

3.1 快速分離裝置工作原理

為了解決萬向節脫開過程中存在時間長、難度大、對零部件損傷大、有安全隱患等一系列問題，在該部位設計安裝一套快速分離裝置(見圖1)。

圖1 快速分離裝置安裝示意圖

在卸船機正常作業中，快速分離裝置通過滑套將左、右兩傳動軸剛性連接起來，實現扭矩的傳遞；修理作業時，通過扳動手柄帶動滑套運動，從而實現左右傳動軸的分離(見圖2)。

1.左傳動軸 2.手柄 3.導桿 4.撥叉 5.滑套 6.右傳動軸 7.箱體圖2 快速分離裝置示意圖

該快速分離裝置可以滿足以下2點功能：一是正常作業時，能傳遞所需要的扭矩；二是在修理時，能方便快捷的將原有的剛性傳動連接脫開，實現換繩單卷筒運動需求。

3.2 快速分離裝置的主要技術參數

以應用于寧波港舟山港卸船機上的裝置為例，其主要技術參數見表1。

表1 主要技術參數表

3.3 快速分離裝置的主要零部件機械性能校核

快速分離裝置采用花鍵連接的方式進行扭力的傳遞，根據GB/T17855-1999標準以及橫行傳遞要求，對內、外花鍵嚙合機械性能核算見表2。

表2 花鍵強度校核表

4 快速分離裝置的安裝和使用

在設計之初，就考慮了設備中的安裝空間。因此，新的裝置安裝比較方便，只需增加4只安裝螺栓孔，即可實現該裝置的整體安裝(見圖3)。

快速分離裝置安裝結束后，在更換鋼絲繩需要脫開橫行剛性聯接軸系時，只需要搬動分離裝置上的分離手柄，即可實現軸系的脫開，無需其他工具。換繩結束后，分離手柄復位即可實現軸系正常傳動。

圖3 分離器安裝

5 結語

快速分離器在卸船機上應用后，在鋼絲繩更換以及鋼絲繩平衡調整修理時，用時明顯縮短，人力物力消耗也大為減少，避免了修理中對設備零件的損傷。同時，減少了人員在機房的進出，避免了油污的帶出，保持了機房的干凈整潔。對于所有差動式卸船機，都可以推廣使用，具有廣闊的應用前景。