轨道式登船梯技术改进

烟台海港机械厂　　袁建波　石积荣　李　路　苗少坤



轨道式登船梯技术改进

烟台海港机械厂袁建波石积荣李路苗少坤

摘要:介绍了轨道式登船梯自研发以来的的运行情况，分析了轨道式登船梯运行过程中出现的问题，提出了改进措施，为后期类似产品设计提供了一种解决思路。

关键词：登船梯； 问题分析； 技术改进

图6　从站(12)LTC的模块组成

1前言

登船梯(见图1和图2)为轨道式设备，主要用于接送旅客上下滚装船舶。其工作原理是通过大车行走、小车携带浮动梯前进后退、浮动梯俯仰和水平左右摆等动作快速的实现浮动梯与船舱口的搭接。登船梯具有操作简单、搭接速度快、安全可靠的特点。

其主要技术参数如下：

浮动梯搭接高度范围/mm

7 500～15 000

过度平台高度/mm

3 400

平台高度/mm

6 825

平台浮动阶梯数量

35

阶梯尺寸(长×宽)/mm

800×350

左右摆动浮动量/mm

≤±1 000

前后最大浮动量/mm

≤ 1 500

对接最高高度/mm

15 000

对接最低高度/mm

7 500

浮动梯顶升速度

可调节

浮动梯前后行走速度/(m·min-1)

≈ 7.2

大车行走速度/(m·min-1)

≈ 15

工作环境温度/℃

-20～45

图1　 轨道式登船梯

A=1 500 mm　B=7 500 mm　C=10 500 mm　D=6 825 mmE=14 860 mm　F=5 000 mm　G　6 000 mm图2　 外形尺寸与各部件名称

2问题分析与改进措施

2.1存在的主要问题

登船梯是我厂研制开发的新产品，主要用于烟台港客运公司码头、三里桥码头、蓬莱港和大连港等港口企业。由于当时登船梯属于全新设计，无相关经验参考，在设计过程中，不可避免的会有设计缺陷，并且会在长时间的使用过程中逐渐暴露出来。综合目前使用的情况来看，主要存在以下5个方面问题：

(1)小车驱动链条容易断裂。

(2)电磁离合器打滑、分离不清。

(3)平台浮动梯油缸不同步，浮动梯出现“点头”现象。

(4)浮动梯俯仰角大于30°，出现撤梯速度加快不受控制的现象。

(5)部分设计不人性化，造成操作不方便。

2．2链条的故障分析与改进设计

链条主要使用在小车驱动装置的结构里(如图3左图所示)，由三合一的电机减速机驱动离合器，离合器另一端链接主动链轮，链轮驱动链条，从而带动小车与浮动梯的前进与后退。通过现场长时间观察，发现链条断裂主要有3方面原因。

图3　小车驱动系统结构图

(1)由于小车与浮动梯较重，在浮动梯的运行过程中，尤其是启动和停止过程中存在较大的冲击载荷，对链条造成了巨大的额外负载。

(2)操作人员误操作，造成扶梯突然下滑，对链条造成较大的冲击载荷。冲击载荷长时间作用于链条，造成了链条的疲劳，从而造成链条断裂的故障。

(3)小车运行过程中，如果轨道上有异物，导致运行阻力加大，链条受力过大，从而发生断裂。

综上所述，可以判定链条断裂的主因是设计过程中对冲击载荷和额外的附加载荷估计不足造成的。 链条在运行过程中断裂，尤其是当浮动梯处于带仰角的工作状态时，会造成小车与浮动梯处于失控状态，加速后退，甚至脱轨，严重威胁生产安全。鉴于危害巨大，有必要增大链条型号。根据图4，选取链条受力最不利的情况，简化受力模型进行受力分析。

图4　浮动梯受力模型

通过计算，选取双排链条16A，强度足够，并且具有较大的安全系数。在其他结构不变的前提下，仅仅更换主动链轮、从动链轮和链条就可以实现，改造费用不高，并且安全可靠。将单排链条改为双排链条，节省了后期维修的费用，具有较高的经济价值。采用此结构后，未再出现链条断裂的情况。

2．3电磁离合器打滑和分离不清的技术改进

轨道式登船梯由电机减速机、电磁离合器、链轮、链条组成浮动梯驱动系统，利用电机减速机的正反转来驱动浮动梯的前进和后退。如图3右图与图4所示，该驱动系统原理是：首先闭合电磁离合器，由电机减速机驱动控制浮动梯前进与后退；搭接成功后，分离电磁离合器，使浮动梯实现随船舶前后自由浮动。

在使用过程中发现采用电磁离合器存在以下2个问题。

(1)电磁离合器分理不清，结合不严密，从而加剧摩擦片磨损，导致浮动梯前进后退时出现耸动、抖动的现象。

(2)电磁离合器需要不间断地调整摩擦片间隙，给操作人员带来不便，增加了不必要的劳动强度和维护成本。

采用电磁离合器的连接方式，最主要的问题是摩擦片的磨损不可避免，从而使间隙增大。当离合器闭合时，增大的间隙导致电磁离合器闭合不严，反过来又加剧摩擦片的磨损，从而造成恶性循环。

采用电磁离合器，在现有的技术基础上，无法给出更好的技术改进措施。通过对比其他设备，发现其他类型的设备上经常采用液压离合器，且运行比较平稳，噪音较小，效果较好，比较适合客梯车的使用。由于液压动力会使活塞产生巨大的力，所以液压离合器尺寸很小，但是可以产生很大的扭矩。摩擦材料组合副由于是油冷，基本没有磨损，而且摩擦盘磨损后可以由活塞自动补偿，这样也无需调整。

采用液压离合器，解决了电磁离合器的诸多弊端，极大的提高了设备的稳定性。因此最终决定重新调整小车驱动系统，采用液压离合器来代替电磁离合器。从后期使用情况来看，效果相当出色。

2．4平台浮动梯油缸不同步及其技术改进

前期轨道式登船梯的浮动梯的俯仰形式是采用在浮动梯后部行走小车上设置立柱支架，利用铰接在支架上两支油缸拉浮动梯，从而实现浮动梯的俯仰(见图5)。当油缸将浮动梯拉起来以后，由于浮动梯自重，导致自重沿浮动梯的分力全部要由浮动梯后部的行走小车来承受，出现“头重脚轻”的现象。其次由于两侧油缸不同步，造成了油缸伸缩量不同，浮动梯和油缸承受额外的负载，油缸出现点动，并发出异响，动梯出现“点头”现象。油缸伸缩量差距较大时，造成浮动梯的扭曲，严重时甚至造成浮动梯钢结构变形。

图5　支架式俯仰机构

初始改造时候，在2根油缸进油口附近增加了同步阀，经试验后，虽然有了很大的改进，但是结果仍然不是很理想，2个油缸仍然有微小的差异。重新设计的油缸顶升浮动梯的俯仰机构如图6所示。该俯仰机构由油缸、托辊、支架组成，由铰接在主体结构上的单根油缸顶推托辊支架，托辊支架一端铰接在主体结构上，另一端通过托辊与浮动梯接触，托辊可以沿着浮动梯的下端自由滚动。搭接时，由该俯仰机构将前端浮动梯顶起一定高度，再由驱动系统驱动浮动梯前进，二者相互配合，使浮动梯到达船舱舱口位置。

采用此种结构使浮动梯在托辊上处于自由状态，浮动梯可以在托辊上做小幅度的摆动，不再承受油缸的伸缩差异造成的额外负载，在前进后退时很平稳。完全摒弃了前期俯仰机构中潜在的不安全因素和破坏性因素，避免了日后不必要的麻烦。

图6　托辊支撑式俯仰机构

3结语

改进后的产品设计取得了很好的效果，相关技术改进经验可供设计同类型产品时借鉴，以节省设计成本。

袁建波： 264000，山东省烟台市海港路23号

Technological Improvement of Rail-mounted Boarding Ladder

Yantai Port Machine CompanyYuan JianboShi JirongLi Lu Miao Shaokun

Abstract:This paper introduces the running conditions of rail-mounted boarding ladder and summarizes the problems and solutions during operating to offer solving ideas for the design of similar products and avoid the similar problem.

Key words:boarding ladder; problem analysis; technological improvement

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.01.018

收稿日期：2015-09-16