鋼絲繩卷?yè)P(yáng)垂直升船機(jī)設(shè)備布置設(shè)計(jì)與研究

陳躍

摘 要：作為一種起升高度高，通過(guò)時(shí)間短，運(yùn)行成本相對(duì)較低的船舶下水起升裝置，船舶起重器已在我國(guó)大型造船廠得到了廣泛的應(yīng)用。 船舶升降機(jī)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，涉及土木工程、機(jī)械、液壓、電氣、控制、消防、建筑等眾多專(zhuān)業(yè)。其中，機(jī)械設(shè)備是船舶升降機(jī)項(xiàng)目的核心部分，其總體設(shè)計(jì)包括 船舶升降機(jī)基本型號(hào)的選擇，主要技術(shù)參數(shù)的確定，設(shè)備布局的選擇以及合理的選擇等。針對(duì)船廠起重物體噸位大，仰角較小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用鋼絲繩纏繞式垂直船舶升降機(jī)的方案，簡(jiǎn)要討論了主要機(jī)械設(shè)備的總體設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：鋼絲繩;卷?yè)P(yáng)垂直升船機(jī);船舶起重器

1 船舶升降機(jī)的主體設(shè)備類(lèi)型

升船機(jī)的主要設(shè)備是指與駕駛室懸架系統(tǒng)有關(guān)的設(shè)備，是升船機(jī)運(yùn)行的核心設(shè)備。垂直升船機(jī)的類(lèi)型根據(jù)主要設(shè)備的布局特性進(jìn)行區(qū)分。

鋼絲繩絞車(chē)垂直式船舶升降機(jī)將絞車(chē)作為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，并驅(qū)動(dòng)汽車(chē)沿塔柱上下移動(dòng)。它的主要設(shè)備-一般包括主提升機(jī)，機(jī)艙，配重系統(tǒng)及其輔助設(shè)備和嵌入式部件。主提升機(jī)布置在塔頂?shù)臋C(jī)房中。船舶升降機(jī)類(lèi)型的特點(diǎn)是主提升機(jī)和船艙為鋼絲繩，船舶升降機(jī)之間的柔性連接沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，通過(guò)靈活地適應(yīng)鋼絲繩的支柱和船舶載荷的偏斜，所以船舶升降機(jī)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)對(duì)支柱的偏轉(zhuǎn)比較簡(jiǎn)單，對(duì)施工精度的要求也比較低，設(shè)備制造和安裝的難度也比較小。

鋼絲繩絞車(chē)的立式船舶升降機(jī)分為兩種類(lèi)型：完全平衡的鋼絲繩絞車(chē)的立式船舶升降機(jī)和下水的鋼絲繩絞車(chē)的立式船舶升降機(jī)。

完全平衡的鋼絲繩絞車(chē)提升機(jī)的車(chē)廂通過(guò)上下閘門(mén)與上下通道隔開(kāi)，車(chē)廂在無(wú)水的空間內(nèi)升降。車(chē)廂的重量通過(guò)平衡的重量完全平衡。平衡重系統(tǒng)由兩部分組成：重力平衡重和扭矩平衡重。重力的平衡重通過(guò)鋼絲繩懸掛在滑輪上，鋼絲繩的另一端直接與機(jī)艙連接。懸架扭矩平衡鋼絲繩纏繞在主提升機(jī)的卷盤(pán)上，反向卷繞繩索連接到駕駛室上。扭矩平衡線和提升線被卷起。相間繞組用于共享工作繩槽。完全平衡的垂直升船機(jī)已在中國(guó)開(kāi)發(fā)，適用于各種通航尺寸和水頭。主葫蘆的尺寸相對(duì)較小。但是，為了確保機(jī)艙的無(wú)水狀態(tài)，需要設(shè)置復(fù)雜的上下鎖定頭設(shè)備以及具有鎖定頭的對(duì)接設(shè)備，并且船舶升降機(jī)的操作過(guò)程比較繁瑣。 另外，由于主機(jī)布局的限制，扭矩平衡配重的比率難以增加，并且主葫蘆的制動(dòng)能力受到限制。

下水式船舶升降機(jī)的主要設(shè)備與完全平衡式船舶升降機(jī)的基本設(shè)備相同。它的特點(diǎn)是當(dāng)下游沒(méi)有鎖頭艙且艙室與下游通道連接時(shí)，它將直接進(jìn)入水中。由于船艙主提升器前后進(jìn)水中的方向不同，大小不同，因此為了合理分配船艙主提升器前后進(jìn)水中的轉(zhuǎn)矩，應(yīng)以最小總力矩為原則當(dāng)量負(fù)荷時(shí)，適當(dāng)選擇配重塊，以簡(jiǎn)化主提升機(jī)和配重系統(tǒng)的布置，不設(shè)置重力平衡：因此，在主提升機(jī)滑輪組中未設(shè)置重物。由于下水-型船電梯艙和下游水域。船舶可以直接通過(guò)下游通道進(jìn)入艙室，而無(wú)需放下鎖頭，從而簡(jiǎn)化了船舶電梯的操作程序。另外，機(jī)艙主要由起重繩懸掛，具有支撐剛度的機(jī)艙懸掛系統(tǒng)的動(dòng)靜特性更好。平衡重可以是所有扭矩平衡重的主提升機(jī)具有很大的制動(dòng)能力，以確保對(duì)船舶升降機(jī)的安全運(yùn)行更加有利。下水式船舶升降機(jī)的主要缺點(diǎn)是主負(fù)荷大，且運(yùn)行能耗大。

2 主要設(shè)備的選擇

2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇

三相交流異步電動(dòng)機(jī)與變頻器配合使用，形成變頻調(diào)速系統(tǒng)，達(dá)到多機(jī)同步的目的。 YZP系列冶金變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍廣，過(guò)載能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，效率高。它特別適用于短時(shí)或間歇性運(yùn)行，頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)，有時(shí)過(guò)載以及具有明顯振動(dòng)和沖擊的設(shè)備。根據(jù)總負(fù)荷的計(jì)算，選擇了yzp225-8型，額定功率為30 kW，額定速度為735 r / min。

2.2 減速器的選擇

減速器是指原動(dòng)機(jī)和作業(yè)機(jī)械之間的獨(dú)立的封閉式傳動(dòng)裝置，用于降低速度并相應(yīng)地增加扭矩。它是整個(gè)船舶電梯的動(dòng)力核心。根據(jù)傳動(dòng)的類(lèi)型可分為齒輪減速器，蝸輪減速器和行星齒輪減速器。通過(guò)極限位置的安排，只能選擇-小型齒輪減速機(jī)，從安全性，輸出扭矩，轉(zhuǎn)速等方面綜合考慮，選擇了德國(guó)卓輪行星齒輪減速機(jī)，減速??機(jī)安裝在滾筒內(nèi)使得整體結(jié)構(gòu)緊湊，減小了葫蘆的尺寸，減速比可達(dá)到1200，滿足速度要求。選擇了ZHP4.36型號(hào)，最大輸出扭矩為560 kn.m，可以滿足負(fù)載要求。

2.3 制動(dòng)器的選擇

為了確保船舶升降機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠性，船舶升降機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配備了高速端工作制動(dòng)器和低速端安全制動(dòng)器。兩者都使用液壓盤(pán)式制動(dòng)器。盤(pán)式制動(dòng)器散熱快，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，特別是具有良好的耐高溫性能，在高負(fù)荷下制動(dòng)效果穩(wěn)定。高速末端工作制動(dòng)器usb3-1采用德國(guó)sibori的電動(dòng)液壓推桿盤(pán)式制動(dòng)器usb3-1。制動(dòng)盤(pán)直徑為500mm，額定制動(dòng)扭矩為2260n.m。低速端部安全制動(dòng)器采用SHI252，這是德國(guó)siburi的液壓盤(pán)式制動(dòng)器，直徑為2，100mm，制動(dòng)力為440kN。在卷線器的低速端還設(shè)置了一組棘輪止動(dòng)裝置，以防止機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)并防止平臺(tái)掉落。

2.4 滑輪組及負(fù)荷控制

每個(gè)絞車(chē)的中間設(shè)置有滑輪，滑輪組由3個(gè)固定滑輪和2個(gè)活動(dòng)滑輪組成，形成10倍的省力機(jī)構(gòu)。負(fù)載傳感器設(shè)置在固定皮帶輪軸的中央，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控船舶提升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載?；顒?dòng)滑輪安裝在船舶平臺(tái)的吊耳中，并配有滑動(dòng)軸承，可以抵抗海水腐蝕。拉式傳感器設(shè)置在可動(dòng)皮帶輪和固定皮帶輪之間，可以直接反映提升高度。

3 船舶軸承平臺(tái)

該平臺(tái)由箱形結(jié)構(gòu)和船架組成。機(jī)艙的整體尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：160 m× 22 m×5m，重量6500t。箱體結(jié)構(gòu)由主縱梁，主梁，樓板，副縱梁和小縱梁等組成。主縱梁采用箱形截面以增強(qiáng)整體抗扭剛度并控制結(jié)構(gòu)形變。設(shè)置12個(gè)主梁，并在伸出端的兩側(cè)設(shè)置耳釘。已安裝活動(dòng)滑輪組。由船舶提升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的滾筒提升的24條鋼纜上下驅(qū)動(dòng)轎廂，以實(shí)現(xiàn)船舶維護(hù)。封閉空間在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以增加機(jī)艙的浮力，方便水通過(guò)并提高水通過(guò)的平滑度。機(jī)艙還配備了與其他系統(tǒng)相匹配的特殊結(jié)構(gòu)，例如對(duì)準(zhǔn)，維護(hù)人孔，平層鎖定孔和垂直導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼絲繩繞線機(jī)垂直升船機(jī)是一種適合中國(guó)國(guó)情的高壩可航行升船機(jī)。 中國(guó)造船工程的成功建設(shè)證明了其良好的運(yùn)行可靠性和優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 隨著我國(guó)水資源的開(kāi)發(fā)利用，特別是高水頭工程的建設(shè)，鋼絲繩垂直升船必將成為必然獲得更快的開(kāi)發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

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