一种新型桥式抓斗卸船机小车牵引绳更换快速分离装置

李卫雄

宁波舟山港股份有限公司北仑矿石码头分公司

1 引言

小车四卷筒差动牵引式桥式抓斗卸船机因其性能稳定，已成为散货装卸的典型设备，广泛应用于国内外各散货码头，为用户的接卸生产任务提供了可靠的保证。由于该形式的卸船机使用万向联轴器将同一电机驱动的2个差动减速器进行刚性连接，对主小车进行牵引驱动，更换单根钢丝绳时，须拆除其间的刚性联轴器，方能实现单卷筒运动，导致维修工艺复杂、费工费时及成本高等问题。

针对这些问题，何卫林[1]介绍了四卷筒机构钢丝绳的调整及更换方法，主要是更换、调整过程的优化。沈东辉[2]提出使用4个变频调速电机分别驱动2个起升卷筒和2个开闭卷筒，通过电器系统控制来实现起升卷筒和开闭卷筒的同步，这也是对于钢丝绳更换工艺的一种改进，但这种改动难度较大。季承中[3]提出了一种新型的抓斗卸船机四卷筒差动控制系统，用现代电气技术取代机械结构，达到控制目的，使经常性换绳工作变得十分容易，但该方案基于设计初期即引入电气精准控制，在已有设备上进行改造势必推广困难。马文舒等[4]指出机械差动占了主流，占到95%以上,表明四卷筒差动形式的应用是市场主流，对于电气差动解决换绳问题，还未广泛推广。

虽然这些方法可以解决钢丝绳维护和更换，但还是存在修理效率难以突破、维修时对周边设备造成损伤以及产生其他使用问题的弊端，同时并没有很好地对维修工艺进行简化及降低维护成本。为此，设计了一种新型桥式抓斗卸船机小车牵引钢丝绳更换快速分离装置。该装置通过离合器原理可以方便地实现2台减速器刚性开合的2种连接状态切换，简化了单根小车牵引钢丝绳更换维护工艺。

2 现有换绳方法及其弊端

在运用现有方法进行钢丝绳更换时，首先将整机电源切断，使用扳手将万向节法兰面连接螺栓位置较好的先拆除，然后使用机房行车和钢丝绳将需要脱开的万向节托住，人员撤离维修区域，合上整机电源，点动小车横行转动，将法兰面剩余螺栓旋转至方便拆卸位置，切断整机电源，继续将剩余螺栓全部拆除。用榔头敲击万向节十字头部位，使法兰面完全脱开，进而使单一卷筒运动，进行钢丝绳更换工作。

修理中存在的主要问题有：法兰螺栓经常拆卸，会造成螺纹损坏，且容易松脱，需要定期紧固或者更换；万向节脱开过程中，需要使用榔头进行敲击，会造成万向节损伤；十字头焊接位置悬挂钢丝绳，在转动中会造成焊缝磨损，长期重载高速旋转中，会形成裂纹，严重时整个万向节断裂甩出，造成事故。

3 快速分离装置设计

3.1 快速分离装置工作原理

为了解决万向节脱开过程中存在时间长、难度大、对零部件损伤大、有安全隐患等一系列问题，在该部位设计安装一套快速分离装置(见图1)。

图1 快速分离装置安装示意图

在卸船机正常作业中，快速分离装置通过滑套将左、右两传动轴刚性连接起来，实现扭矩的传递；修理作业时，通过扳动手柄带动滑套运动，从而实现左右传动轴的分离(见图2)。

1.左传动轴 2.手柄 3.导杆 4.拨叉 5.滑套 6.右传动轴 7.箱体图2 快速分离装置示意图

该快速分离装置可以满足以下2点功能：一是正常作业时，能传递所需要的扭矩；二是在修理时，能方便快捷的将原有的刚性传动连接脱开，实现换绳单卷筒运动需求。

3.2 快速分离装置的主要技术参数

以应用于宁波港舟山港卸船机上的装置为例，其主要技术参数见表1。

表1 主要技术参数表

3.3 快速分离装置的主要零部件机械性能校核

快速分离装置采用花键连接的方式进行扭力的传递，根据GB/T17855-1999标准以及横行传递要求，对内、外花键啮合机械性能核算见表2。

表2 花键强度校核表

4 快速分离装置的安装和使用

在设计之初，就考虑了设备中的安装空间。因此，新的装置安装比较方便，只需增加4只安装螺栓孔，即可实现该装置的整体安装(见图3)。

快速分离装置安装结束后，在更换钢丝绳需要脱开横行刚性联接轴系时，只需要搬动分离装置上的分离手柄，即可实现轴系的脱开，无需其他工具。换绳结束后，分离手柄复位即可实现轴系正常传动。

图3 分离器安装

5 结语

快速分离器在卸船机上应用后，在钢丝绳更换以及钢丝绳平衡调整修理时，用时明显缩短，人力物力消耗也大为减少，避免了修理中对设备零件的损伤。同时，减少了人员在机房的进出，避免了油污的带出，保持了机房的干净整洁。对于所有差动式卸船机，都可以推广使用，具有广阔的应用前景。