差動(dòng)減速箱在福州港輕型岸橋上的應(yīng)用

莊志忠，鄒澤昌

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系，福建福州 350007）

0 引言

岸邊集裝箱裝卸橋（以下簡稱岸橋）主要有起升、小車、俯仰、大車四大工作機(jī)構(gòu)。其中，起升機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)吊具與集裝箱升降運(yùn)動(dòng)[1]，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)經(jīng)定軸圓柱齒輪減速箱降低轉(zhuǎn)速、增大扭矩，通過鋼絲繩卷筒進(jìn)行卷揚(yáng)動(dòng)作。小車機(jī)構(gòu)通常有牽引式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、自行式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與載重式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)三種，以前二種方式比較普遍，牽引式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在機(jī)器房下由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)定軸圓柱齒輪減速箱驅(qū)動(dòng)鋼絲繩卷筒，再經(jīng)過小車鋼絲繩纏繞系統(tǒng)，由卷筒來牽引小車沿著大梁軌道作平移運(yùn)動(dòng)，自行式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在小車上，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)經(jīng)定軸圓柱齒輪減速箱直接驅(qū)動(dòng)小車車輪，從而使小車沿著大梁軌道作平移運(yùn)動(dòng)[2-3]。就差動(dòng)減速箱在某港輕型岸邊集裝箱裝卸橋上的運(yùn)行原理及應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，以便港口設(shè)備管理者了解掌握差動(dòng)減速箱的運(yùn)行疊加原理，更好地使用維護(hù)港口裝卸設(shè)備。

1 差動(dòng)減速箱結(jié)構(gòu)

振華3000 型岸橋采用的差動(dòng)減速箱結(jié)構(gòu)如圖1 所示，驅(qū)動(dòng)端的輸入軸與起升或小車電機(jī)相聯(lián)，通過傳動(dòng)齒輪軸與行星齒輪系的外齒圈嚙合，驅(qū)動(dòng)行星齒輪，輸出軸1、輸出軸2 帶動(dòng)2 個(gè)卷筒；驅(qū)動(dòng)端的輸入軸2 與小車或起升電機(jī)相聯(lián)，通過傳動(dòng)齒輪、太陽輪軸，驅(qū)動(dòng)行星輪系的行星輪，輸出軸1、輸出軸2 帶動(dòng)2 個(gè)卷筒，與此兩驅(qū)動(dòng)端輸入軸相聯(lián)接的是起升還是小車電機(jī)與減速箱輸出端兩卷筒上鋼絲繩的繞向有關(guān)。當(dāng)它們同時(shí)以各自所需地輸入不同的轉(zhuǎn)速時(shí)，行星輪系就將它們按一定的速比進(jìn)行疊加，并在2 個(gè)卷筒上輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速和扭矩。

2 差動(dòng)減速箱在福州港輕型岸橋上的應(yīng)用原理

福州港青州碼頭輕型岸橋起升與小車運(yùn)行鋼絲繩纏繞如圖2 所示，即2 組鋼絲繩分別從各自的卷筒1、2 的下端引出（此2組鋼絲繩引出方向與圖1 差動(dòng)減速箱的輸入軸1 與輸入軸2 相聯(lián)的電機(jī)相關(guān)），經(jīng)過導(dǎo)向滑輪，繞過小車滑輪和吊具上架滑輪后，再回到小車并固定系結(jié)。

當(dāng)起升電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，卷筒1、2 的a 或b 旋向，起升或下降運(yùn)動(dòng)；當(dāng)小車電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，卷筒1、2 的c 或d 旋向，小車前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)。當(dāng)起升與小車電機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，起升的同時(shí)小車向前運(yùn)動(dòng)（a+c）或向后運(yùn)動(dòng)（a+d），下降的同時(shí)小車向前運(yùn)動(dòng)（b+c）或向后運(yùn)動(dòng)（b+d），通過差動(dòng)減速箱對(duì)運(yùn)動(dòng)的疊加，使吊具做升降運(yùn)動(dòng)的同時(shí)做水平運(yùn)動(dòng)。

圖1 差動(dòng)減速箱結(jié)構(gòu)

圖2 起升與小車運(yùn)行鋼絲繩纏繞原理

3 差動(dòng)減速箱的應(yīng)用情況和效果

岸橋的起升、小車、俯仰、大車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是相互獨(dú)立的，為中大型岸橋上的各機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)型式。為了適應(yīng)中小港口裝卸船的需要，在某港某泊位碼頭的1 臺(tái)輕型岸橋上采用了1 個(gè)有2 個(gè)自由度的差動(dòng)減速箱代替了原起升、小車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的定軸圓柱齒輪減速箱，起升與小車機(jī)構(gòu)共用1 個(gè)差動(dòng)減速箱，用疊加原理，把起升與小車運(yùn)動(dòng)疊加起來，使機(jī)構(gòu)更加簡化。取消了常規(guī)岸橋?qū)樾≤囘\(yùn)行的鋼絲繩纏繞系統(tǒng)、滑輪組和鋼絲繩液壓張緊系統(tǒng)等，節(jié)省了1 套小車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，不僅降低了成本，也大大減輕了對(duì)岸橋的維護(hù)保養(yǎng)工作量。福州可門華電儲(chǔ)運(yùn)碼頭、福建可門物流碼頭及各火電廠碼頭的橋式抓斗卸船機(jī)，也大多采用差動(dòng)減速箱進(jìn)行機(jī)械差動(dòng)替代了復(fù)雜電控調(diào)速系統(tǒng)的電差動(dòng)，把起升、抓斗開閉與小車運(yùn)動(dòng)機(jī)械疊加起來，大大簡化了卸船機(jī)的機(jī)構(gòu)。

4 差動(dòng)減速箱的維護(hù)保養(yǎng)和應(yīng)用前景

差動(dòng)減速箱的關(guān)鍵部位是行星輪系，對(duì)制造質(zhì)量、安裝及維護(hù)保養(yǎng)要求比較高，它將直接影響到減速箱在工作時(shí)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性、散熱、噪音及嚙合時(shí)的接觸性能等一系列重要指標(biāo)。在使用過程中，要有專門的強(qiáng)制性潤滑裝置，以保證它在工作當(dāng)中能得到良好的潤滑和散熱。

隨著集裝箱航運(yùn)的發(fā)展，一些原本以件雜貨和散貨為主的碼頭，逐步改為集裝箱多用途碼頭。內(nèi)河集裝箱碼頭上的輕型岸橋越來越多，這些岸橋還可配備抓斗與吊鉤，利用差動(dòng)減速箱可以減少常規(guī)牽引小車的鋼絲繩用量和滑輪組用量。繞繩系統(tǒng)簡潔，機(jī)構(gòu)重量也有所減輕，其應(yīng)用前景是巨大的。要充分熟悉差動(dòng)減速箱的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，才能夠管好、用好、養(yǎng)好和修好機(jī)械設(shè)備。