橋式抓斗卸船機(jī)的差動(dòng)減速機(jī)工作原理闡述

王鑫 張家濱 孫同峰

摘 要：在我國的很多行業(yè)中，例如碼頭或者是電力公司中都依賴大型的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，這一問題在碼頭作業(yè)中更為明顯。作為碼頭作業(yè)中的重要以及關(guān)鍵設(shè)備之一，橋式抓斗卸船機(jī)設(shè)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(jī)設(shè)備中，有很多的部件在實(shí)際的應(yīng)用中起到非常大的作用，其中就包含了差動(dòng)減速機(jī)這一重要部件。作為核心部件之一，差動(dòng)減速機(jī)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(jī)的使用效率和使用壽命。文章主要針對橋式抓斗卸船機(jī)設(shè)備中的差動(dòng)減速機(jī)的相關(guān)工作原理以及其他內(nèi)容進(jìn)行簡要的闡述。

關(guān)鍵詞：橋式抓斗卸船機(jī)；差動(dòng)減速機(jī)；傳動(dòng)；工作原理；自由度

中圖分類號(hào)：U653.928 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(jī)是一個(gè)非常重要的應(yīng)用設(shè)備。在橋式抓斗裝船機(jī)作業(yè)的時(shí)候，使用抓斗裝置將船上的散料抓起，然后運(yùn)至預(yù)定的錐形料倉內(nèi)。然后通過出料漏斗將散料運(yùn)送到碼頭上安裝的輸送機(jī)上，通過輸送機(jī)的作用將散料運(yùn)到預(yù)定堆場內(nèi)部。在橋式抓斗卸船機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，抓料系統(tǒng)可以說是最重要的一個(gè)部件。通常情況下，目前使用的抓料系統(tǒng)都是使用機(jī)械形式的差動(dòng)卷筒，利用鋼絲繩的牽引作用進(jìn)行卸料。鋼絲繩在牽引的時(shí)候，會(huì)將卸料小車進(jìn)行有效的牽引，進(jìn)而將物料卸至指定的位置中。四卷筒機(jī)構(gòu)主要有五個(gè)部分組成，首先是電動(dòng)機(jī)，其次是聯(lián)軸器，第三是制動(dòng)器，再次是差動(dòng)減速機(jī)，最后是鋼絲繩專用卷筒。這五個(gè)部件就形成了一個(gè)牽引機(jī)構(gòu)，在牽引力的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)牽引或者是聯(lián)合牽引。橋式抓斗機(jī)設(shè)備在四卷筒的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)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(jìn)行貨物抓取的時(shí)候，能夠根據(jù)抓取物料的大小進(jìn)行針對性的抓取動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)物料的抓取作業(yè)。

1 橋式抓斗卸船機(jī)的差動(dòng)減速機(jī)主要結(jié)構(gòu)

在差動(dòng)減速機(jī)應(yīng)用的過程中，其結(jié)構(gòu)的組成和性能能夠直接影響到差動(dòng)減速機(jī)的最終使用效果。在差動(dòng)減速機(jī)的眾多結(jié)構(gòu)中，其中最重要的一個(gè)結(jié)構(gòu)就是減速箱。在研究減速箱的過程中，我們要從兩個(gè)角度進(jìn)行分析，首先是減速箱的自由度，其次是減速箱的具體構(gòu)成，只有將上述的兩個(gè)問題進(jìn)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(yīng)用差動(dòng)減速機(jī)。

1.1 差動(dòng)減速機(jī)的減速箱自動(dòng)度確定

當(dāng)我們啟動(dòng)減速機(jī)時(shí)，要相對的輸入減速機(jī)輸入軸的相應(yīng)轉(zhuǎn)數(shù)，在轉(zhuǎn)數(shù)確定之后，減速箱的輸出軸轉(zhuǎn)速也就隨之確定，因此我們稱這樣的變速箱為一級自動(dòng)度變速箱。一級自由度變速箱的主要特點(diǎn)在于變速箱內(nèi)部只有兩個(gè)變速軸。當(dāng)變速箱內(nèi)部有三個(gè)變速軸時(shí)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(zhuǎn)速之后，減速機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)速還不能給予確認(rèn)，只有將第三個(gè)變速軸的轉(zhuǎn)速確認(rèn)之后，才能夠?qū)⒆兯傧涞妮敵鲚S轉(zhuǎn)速確定，這是二級自由度變速箱的特點(diǎn)。二級自由度的變速箱構(gòu)成的減速機(jī)我們稱之為差動(dòng)減速機(jī)。在差動(dòng)減速機(jī)啟動(dòng)的過程中，我們要首先確定一個(gè)輸入軸的轉(zhuǎn)速，然后通過我們的實(shí)際需求確定第二個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，這樣才能夠最終確定減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。差動(dòng)減速機(jī)在應(yīng)用的過程中，一級自動(dòng)度的轉(zhuǎn)速是被固定的，二級自動(dòng)度的轉(zhuǎn)速要按照實(shí)際的需求進(jìn)行確定，也可以按照我們事先輸入的轉(zhuǎn)速進(jìn)行確定，通過這樣的方式我們能夠?qū)崿F(xiàn)差動(dòng)減速機(jī)運(yùn)行的合成和分級，實(shí)現(xiàn)橋式抓斗卸船機(jī)的作業(yè)動(dòng)作。

1.2 差動(dòng)減速機(jī)中變速箱的主要結(jié)構(gòu)組成

橋式抓斗卸船機(jī)中的差動(dòng)減速機(jī)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(dòng)減速機(jī)變速箱的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于其結(jié)構(gòu)合理緊湊，能夠有效規(guī)避電機(jī)帶來的外在壓力，而今實(shí)現(xiàn)了變速箱的潤滑方便，易于擴(kuò)散變速箱運(yùn)行過程中的熱量。緊湊的結(jié)構(gòu)能夠讓變速箱在運(yùn)行的過程中不易出現(xiàn)打齒的問題，也不會(huì)出現(xiàn)軸端發(fā)熱，以及齒輪膠合的問題。因此差動(dòng)減速機(jī)具有高效率的傳動(dòng)，良好的潤滑性能，較長的使用壽命，同時(shí)在減速箱裝配的過程較為容易簡單，在變速箱檢修的時(shí)候也便于拆卸，維護(hù)簡單，正是有了上述優(yōu)點(diǎn)，差動(dòng)減速機(jī)在應(yīng)用的過程中才能夠提升工作效率，提升橋式抓斗卸船機(jī)的工作效率。

2 橋式抓斗卸船機(jī)中差動(dòng)減速機(jī)的主要工作原理

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

2.1 卸船機(jī)差動(dòng)減速機(jī)的起升傳動(dòng)以及開閉傳動(dòng)動(dòng)作原理

當(dāng)橋式抓斗卸船機(jī)執(zhí)行起升動(dòng)作或者是閉合動(dòng)作的時(shí)候，起升動(dòng)作或者是閉合動(dòng)作的在電機(jī)的輸出軸會(huì)有一定確定的旋轉(zhuǎn)方向，減速機(jī)利用太陽輪的同軸旋轉(zhuǎn)同齒輪捏合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了減速箱內(nèi)部兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)。需要注意的一點(diǎn)是由于兩者之間的旋轉(zhuǎn)是通過中間的惰輪傳遞，因此太陽輪的旋轉(zhuǎn)方向同左側(cè)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向是相反的。在太陽輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，能夠有效帶動(dòng)減速箱中行星輪的旋轉(zhuǎn)，在這一過程中，小車的電機(jī)沒有啟動(dòng)動(dòng)作，因此小車的傳輸軸是處在固定狀態(tài)，小車軸兩側(cè)的齒圈也處在一種固定的狀態(tài)之下，這樣的運(yùn)行狀態(tài)就讓行星輪的轉(zhuǎn)動(dòng)只受到太陽輪的旋轉(zhuǎn)作用。行星輪始終圍繞著太陽輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由于行星輪的布置形式為120度設(shè)置一組的方式在行星架上固定，行星架同減速機(jī)的輸出軸相連接，因此當(dāng)行星輪旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速的時(shí)候，輸出軸就會(huì)形成旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，有轉(zhuǎn)速輸出。當(dāng)我們將惰輪的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行調(diào)整的時(shí)候，太陽輪的旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變，當(dāng)變速箱中的兩個(gè)太陽輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的時(shí)候，差動(dòng)減速機(jī)的輸出軸就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)轉(zhuǎn)速相等，但是旋轉(zhuǎn)方向相反的輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了起升傳動(dòng)或者是開閉傳動(dòng)。

2.2 卸船機(jī)差動(dòng)減速機(jī)的小車傳動(dòng)工作原理

在橋式抓斗卸船機(jī)運(yùn)行的過程中，我們也會(huì)使用小車傳動(dòng)引導(dǎo)差動(dòng)減速機(jī)的傳動(dòng)動(dòng)作。當(dāng)小車的電機(jī)啟動(dòng)之后，小車的輸入端就會(huì)有一定的旋轉(zhuǎn)速度，因此連接在小車旋轉(zhuǎn)軸中的減速機(jī)齒輪就會(huì)通過嚙合的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在這一動(dòng)作的過程中是通過惰輪的嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。在惰輪進(jìn)行嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，能夠有效地將旋轉(zhuǎn)速度傳遞至減速箱兩側(cè)的內(nèi)齒圈和外齒圈。在這一過程中，內(nèi)齒圈和外齒圈的旋轉(zhuǎn)方向是一致的。內(nèi)齒圈和外齒圈的旋轉(zhuǎn)能夠帶動(dòng)減速機(jī)行星輪的旋轉(zhuǎn)。相同的工作原理，兩個(gè)行星輪的旋轉(zhuǎn)方向也是一致的。由于在小車動(dòng)作的時(shí)候，開閉動(dòng)作以及起升動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)沒有動(dòng)作，會(huì)因此這一工作狀態(tài)的輸入軸是固定的狀態(tài)，而今兩側(cè)的減速太陽輪也處在固定狀態(tài)，在一情況下，行星輪的旋轉(zhuǎn)只是圍繞著太陽輪的表面進(jìn)行。行星輪的旋轉(zhuǎn)軸是按照每120度布置一個(gè)的形式被固定在減速機(jī)的行星架內(nèi)，減速機(jī)行星架還同減速機(jī)的輸出軸相連接，因此當(dāng)行星輪實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的時(shí)候，減速機(jī)的輸出軸就會(huì)有旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。不同于上文的相反的旋轉(zhuǎn)方向，在進(jìn)行小車啟動(dòng)動(dòng)作的時(shí)候，兩個(gè)太陽輪的旋轉(zhuǎn)速度相同，旋轉(zhuǎn)方向也是一致的，這也是小車啟動(dòng)區(qū)別于起升傳動(dòng)或者開閉傳動(dòng)的一點(diǎn)。

2.3 卸船機(jī)差動(dòng)減速機(jī)的開閉傳動(dòng)，起升傳動(dòng)聯(lián)合小車傳動(dòng)的工作原理

在上述兩個(gè)動(dòng)作進(jìn)行聯(lián)合啟動(dòng)的時(shí)候，我們需要主要的一點(diǎn)是如果兩個(gè)太陽輪的旋轉(zhuǎn)方向一致同時(shí)旋轉(zhuǎn)速度相同，減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速就是兩者轉(zhuǎn)速的疊加。一般情況下，在兩者聯(lián)合傳動(dòng)的時(shí)候，小車的行星輪旋轉(zhuǎn)30度，起升或者是開閉動(dòng)作的行星輪會(huì)旋轉(zhuǎn)15度。差動(dòng)減速機(jī)在聯(lián)合動(dòng)作的時(shí)候，兩者之間的行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度就是按照這一工作原理進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。小車傳動(dòng)同開閉傳動(dòng)聯(lián)合傳動(dòng)的時(shí)候，由于兩者之間的行星輪旋轉(zhuǎn)角度不同，會(huì)因此就會(huì)導(dǎo)致在橋式抓斗卸船機(jī)運(yùn)行的過程中，鋼絲繩卷筒的轉(zhuǎn)速不相同，這是我們在差動(dòng)減速機(jī)運(yùn)行的過程中應(yīng)該注意的問題。

2.4 卸船機(jī)差動(dòng)減速機(jī)的自定義單動(dòng)調(diào)升工作原理

卸船機(jī)差動(dòng)減速箱的單動(dòng)傳動(dòng)通常只用在卸船機(jī)更換起升/開閉長繩后的調(diào)繩工作，單動(dòng)傳動(dòng)應(yīng)遵循1個(gè)輸入、2個(gè)輸出的原則。當(dāng)需要單動(dòng)調(diào)繩時(shí)，將不需運(yùn)轉(zhuǎn)的鋼絲繩卷筒夾緊，斷開小車萬向軸聯(lián)軸節(jié)，打開需要單動(dòng)卷筒一側(cè)的小車高速軸制動(dòng)器，此時(shí)，需單動(dòng)一側(cè)的小車軸轉(zhuǎn)動(dòng)不受限制；當(dāng)起升（開閉）電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，2個(gè)太陽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，單動(dòng)的1個(gè)卷筒按照起升（開閉）傳動(dòng)的原理進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，但夾緊的1個(gè)卷筒不能轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架也不能轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪在太陽輪的帶動(dòng)下，在原地旋轉(zhuǎn)（行星輪軸被固定），帶動(dòng)內(nèi)外齒圈旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)小車軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，單動(dòng)前必須滿足小車軸能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 結(jié)束語

通過上文的闡述，我們能夠?qū)蚴叫洞瑱C(jī)的工作原理以及差動(dòng)減速機(jī)的工作原理有簡要的認(rèn)識(shí)。在碼頭裝卸貨物的時(shí)候，橋式裝船機(jī)的應(yīng)用范圍非常廣泛，同時(shí)有著非常重要的作用。作為碼頭裝卸作業(yè)的重要工作設(shè)備，橋式抓斗裝船機(jī)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(dòng)減速機(jī)作為關(guān)鍵部件也能夠?qū)蚴阶ザ沸洞瑱C(jī)的工作效率率有非常大的影響，因此我們在進(jìn)行碼頭裝卸貨物的時(shí)候，要重視差動(dòng)減速機(jī)的使用性能和保養(yǎng)。只有有效保障差動(dòng)減速機(jī)的工作狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)，尤其是四個(gè)復(fù)雜情況下的工作狀態(tài)，才能夠保障橋式抓斗卸船機(jī)的使用性能。因此我們在實(shí)際的碼頭裝卸貨物的過程中要針對工作過程中的每一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致的研究，只有這樣才能夠有效地應(yīng)用差動(dòng)減速機(jī)，才能夠讓橋式抓斗卸船機(jī)發(fā)揮出最大的作用。

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