張（zhāng）　濤，劉紅喜，厲　鋒

（日（rì）照港集團股份有限公司，山東日照　276800）

　　摘　要：為了對橋式抓鬥卸船機主（zhǔ）小車傳動軸發（fā）生的疲勞變形進行提前預警，避免（miǎn）高速旋轉的傳動軸發生斷裂對巡視人員及周圍設備造成（chéng）傷害，改（gǎi）進傳動軸變形和斷裂的防護預警裝置。改進後的裝置采用2個轉（zhuǎn）速檢測（cè）傳感器和4個接近開關對傳動軸的運轉狀態進行實時監測，通過數據處理檢（jiǎn）測出傳動軸是否發生（shēng）變形或斷裂，並將檢測結果發送至司機室（shì），從而實現預警功能。對傳動軸防護罩進行重（chóng）新設計安裝，防止斷裂的傳動軸甩出，從而（ér）實現防護功能。經試驗，該裝置能夠對傳動軸的變形和斷裂進行（háng）及時預（yù）警和有（yǒu）效（xiào）防護，提升卸船機主小車傳動軸運行的可靠性。

　　關鍵詞：港口；橋式抓鬥卸船機；傳動軸；防護預警裝置

 　　0　引　言

　　近年來，散貨碼頭橋式抓鬥卸船（chuán）機普（pǔ）遍采用四卷筒差動式設計，其（qí）基（jī）本原理：起升、開閉和主小車的電機輸入不同的旋向和速度，驅動2套差動行星齒輪減速機，帶動4個獨立的鋼絲繩卷筒產生不同旋向和速度的運動組合，實現起升機構、開閉機構和主小車牽（qiān）引機構的獨立（lì）或合成運（yùn）動。[1]主（zhǔ）小車的運行靠主小車電（diàn）機帶動2套差動行星減速箱實現動力輸出，2套減速箱實現同步運轉則靠主小車傳動（dòng）軸的連接來實現。四卷筒差動式卸（xiè）船機起升機構、開閉機構和主小車牽引機構布局見圖1。

1.開閉電機；2.起升電機；3.小車電機；4.開閉差動減速機；5.起升差動減速機；6.小車傳動軸總成；7.8.開閉（bì）卷筒；9.10.起升卷筒
圖（tú）1 四卷筒差動式卸船機起升、開閉和主小車牽引（yǐn）機構布局（jú）

　　目前，主小車傳動軸采用可伸縮型雙萬（wàn）向鉸鏈結構，其中：左邊（biān）是（shì）萬向聯軸器；中間是由2套軸承組（zǔ）件支撐的中（zhōng）間軸；右（yòu）邊也是萬（wàn）向聯軸器。動力傳遞路徑為起升減速機小車高速軸→萬向聯軸器→中間軸→萬向聯軸器→開閉減速機小車（chē）高速軸。由於（yú）兩側的（de）萬向聯軸器是空心結（jié）構，允許的轉動偏差較大，且無軸承座作為支承，因此在轉動過程中兩側的萬向聯軸器的（de）擺動（dòng）量較大，在長（zhǎng）時間使用後出現的問題：一是會造成傳（chuán）動軸萬向聯軸器本體疲勞變形斷裂或軸承損壞造（zào）成本（běn）體斷裂；二（èr）是會造成傳動軸花鍵套筒與軸本體焊（hàn）接處疲勞斷裂。為及時發現傳動軸變形斷裂的情況和加強對斷裂甩出體（tǐ）的防護，對主小車傳動軸變形和斷裂的防護預警（jǐng）裝置進行改進，該裝置主要包括傳（chuán）動軸防護裝置、傳動軸變形和斷裂（liè）預警裝置。

　　1　技術原理

　　由（yóu）於主小車（chē）傳動軸兩端采用（yòng）同一（yī）根軸聯（lián）動的傳動方式（shì），屬（shǔ）於同軸傳動。同軸傳動的原理是主動輪受外（wài）界動力發生轉（zhuǎn）動，而主動輪與軸連接，主動輪的轉動勢必會帶動軸（zhóu）的轉動。同理，軸的轉動也會帶動被動輪轉動，從而完成傳動過程。因為整個過程圍繞軸轉動，當主動輪轉過某個角度時，軸（zhóu）轉過相同的（de）角度，被動輪也轉過相同的（de）角度，所以主動輪和被動輪的（de）角速度是一致的。應用此原理，檢測傳動（dòng）軸兩端的（de）角（jiǎo）速度並進行比較：若兩端角速度一致，說明傳動軸未發生斷裂；若兩端角速度不一致，說明傳動（dòng）軸發生斷裂。

　　一旦高速運轉（zhuǎn）的傳動（dòng）軸發生彈性變形，會改變傳動軸總（zǒng）成的不平衡度（dù），致使傳動（dòng）軸離（lí）開其平衡（héng）位置，傳動軸便（biàn）會（huì）發（fā）生相對於平（píng）衡位置的彎曲振動。旋（xuán）轉的（de）傳動（dòng）軸因其質量偏心而產生的離心慣性力是引起傳動軸彎曲振動的（de）幹擾力（lì），此幹擾力的（de）頻率與傳動軸轉（zhuǎn）速相等。當傳動軸轉速等於其彎（wān）曲振動的固有（yǒu）頻率時，便會發生共振，致使振幅急劇增加。由此（cǐ），可以通過檢測振幅的變化大小來確定傳動軸是否發生變形。

　　2　方案（àn）設計

　　2.1　主小車傳動軸防護裝置

　　重新設計主小車傳（chuán）動軸防護罩，將原（yuán）有的90°防護罩改為270°防護罩（zhào），對整個傳動軸的前部、上部、後部等部位進行防護，而傳動（dòng）軸的下方采用開放的形式，這樣可有效防止傳動軸斷裂時的碎片甩出傷人。重新設計（jì）的主小車傳動軸防護（hù）罩見（jiàn）圖（tú）2。另外，在靠近（jìn）傳動軸兩（liǎng）側萬向聯軸器處，防護罩設計成可方便拆卸的網格狀形式，一方麵可便（biàn）於巡視人（rén）員對傳（chuán）動軸螺栓進行日常檢查，另一方麵也便於維修人員在更換鋼絲繩時對傳動軸進行拆（chāi）卸作業。

圖2 重新設計的主小（xiǎo）車傳動軸防護罩

　　2.2　主小車傳動軸變形和斷裂預警裝置

　　在傳動軸部位增（zēng）加電（diàn）氣聯鎖（suǒ）裝置，可在傳動（dòng）軸（zhóu）變形和發生斷裂的初期及時做出判斷（duàn）和處理，從而實現預警功（gōng）能。

　　2.2.1　傳動軸變形預警

　　在傳（chuán）動軸2個萬向聯軸器處加裝4個接近開關。傳動軸電氣聯鎖硬（yìng）件布置圖（tú）見圖3。當傳動軸發生變形時，接近開關及時將信號傳入PLC係統，實現傳動（dòng）軸變形故障提示，同時此故障信號也接入司機室聲光（guāng）報警器。

1.2.轉速檢（jiǎn）測傳感器；3.4.5.6.接近（jìn）開關
圖（tú）3傳動軸電氣（qì）聯（lián）鎖硬件布置（zhì）圖

　　2.2.2　傳動（dòng）軸斷裂（liè）預警

　　在傳動軸兩（liǎng）端高速軸位置加裝（zhuāng）2個轉速檢測傳感器。傳感器安裝在防（fáng）護罩（zhào）預留（liú）的安裝孔處，並（bìng）將（jiāng）檢測信號傳入（rù）PLC係統。當兩傳感（gǎn）器檢測（cè）到轉速不等時，發出傳動軸斷裂信號，並將此信號接入司機室的（de）聲光（guāng）報警器。司機聽到（dào）報警聲音後，可立即停止作（zuò）業查看傳動軸狀況。為（wéi）了防止轉速檢測傳感器的測量誤差導致（zhì）誤報故障的情況，在（zài）PLC程序中加入數據比較模塊，並設定一個合理的區間（jiān）範圍，這樣即使傳感器數據有輕微誤差也不會誤報故障。

　　2.2.3PLC程序連鎖

　　傳（chuán）動軸電氣聯鎖係統流程見圖4。根據該流程，對卸船機的PLC程序進行相應修改和補充，從而實現預警（jǐng）功能（néng）。

圖4 傳動軸電氣聯鎖（suǒ）係統流程

　　3　結　語

　　改進後的卸船機主小車傳動軸防護預警裝置可以在（zài）傳動軸發生變形或斷裂的初期（qī）及時進行預警和（hé）防護，從而避免傳動軸（zhóu）斷裂故障（zhàng）的發生，提高設備（bèi）的安（ān）全性能（néng），同時（shí）保障巡視人（rén）員和操作人員（yuán）的安全，使卸船機作業得（dé）以順利進行。

　　參考文獻

　　[1]申小強，高飛（fēi），郭東.四卷（juàn）筒行星差動的安全性及換繩方法分析[J].起重運輸（shū）機械，2011（6）：7-9.

來源：《港口科技》