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岸边集装箱起重机自行式小车牵引式改造设计及应用


通过上述分析,尽管改造后可能要每年对小车牵引钢丝绳进行更换,但从总体上看,对桥吊小车驱动形式改造将从根本上克服小车走偏啃轨的致命缺陷,具有价值意义。

3.桥机自行式小车牵引式改造可行性分析

在将桥机自行式小车改造成牵引式之前需要考虑改造方案的可行性,主要包括以下问题:

1)机房内及机房底盘有足够的空间可以布置小车驱动机构(包括马达、减速箱、制动器、卷筒);

2)为减少改造费用,仍然使用原有的小车驱动马达、减速箱、制动器;

3)前大梁头部和后大梁尾部有足够的空间布置小车缠绕滑轮支架(小车缠绕滑轮下出绳与车轮轴同高,小车缠绕滑轮上出绳不与前后大梁中的联系梁干涉);

4)后大梁或海侧上横梁处有足够的空间布置张紧缠绕滑轮组;

5)小车绝对值编码器需从小车顶上移到机房内;

6)在不改变小车马达的基础上适当提高小车运行速度;

对于804、805桥机的情况进行了详细分析,上述条件基本能满足,具备改造条件,可以进行施工改造。804、805小车改造前驱动机构布置图见图1。

4.桥机自行式小车牵引式改造机械设计

桥机自行式小车牵引式改造机械设计包括以下内容:

4.1卷筒及卷筒联轴器设计

由于原小车减速箱输出轴通过传动轴直接与车轮轴连接,因此原驱动小车最大速度(m/s)为:

n马达额定转速(rad/s);

i减速箱减速比;

rwheel车轮半径(m);

改造后,小车减速箱输出轴直接与卷筒连接,因此改造后小车最大速度(m/s)为:

rdrum卷筒半径(m)

为确保改造后小车运行最大速度大于或等于原来的小车运行最大速度,要求rdrum rwheel,考虑到车轮直径为630mm,因此选取卷筒直径为660mm, 即改造后如经测试可行,则小车运行速度可提高约4.7%。

卷简直径选择后,则需要计算绳槽圈数。由于小车前后运行行程约为100m,因此工作绳槽数目为

s小车运行总行程(m);

n1卷筒上工作绳槽数;卷筒上绳槽圈数为工作绳槽圈数加上12圈安全绳槽、1圈间隔圈,共需61圈绳槽。

卷筒上绳槽直径按小车牵引钢丝绳直径为20mm进行设计。

卷筒联轴器按照减速箱输出力矩进行选型设计,采用齿式卷筒联轴器(ZPMC DC03A系列),最大工作扭矩为31500Nm(大于原传动轴的最大工作扭矩25000Nm)。

4.2小车高速联轴器的设计

小车原驱动高速联轴器采用的是蛇形弹簧联轴器,制动盘位于减速箱高速轴输入端的相对侧,如高速联轴器不作改动,则改造后由于小车制动器位于两减速箱内侧(即位于卷筒两侧),制动器支架将影响卷筒上小车牵引钢丝绳出绳范围。为减少卷筒尺寸,因此设计时将原高速蛇形联轴器进行改造,改成带制动盘的鼓形齿式联轴器(ZPMC PGCLZ6系列),鼓形齿形联轴器的额定扭矩为7100Nm(大于原来的蛇形弹簧联轴器额定扭矩2050Nm)。

4.3小车驱动布局及驱动平台底盘设计

平台上各部件的布置按照一定顺序确定,首先确定卷筒的位置,卷筒的长度除受绳圈的影响外,还受小车上两根牵引钢丝绳的绳距的影响和卷筒上出绳角的影响。卷筒位置确定后再依次确定减速箱、制动器、马达的位置,位置确定后再分别设计各部件的独立支架。小车改造后驱动机构布置图见图2。

小车驱动平台底盘采用悬垂于机房底盘的设计方法。在各部件位置确定后,再进行驱动平台底盘设计。

4.4小车缠绕及张紧液压站的设计

桥机已经在后大梁放置了托缆张紧系统,后大梁已没有空间放置小车张紧系统,设计时将小车张紧系统放置在中梁海侧上横梁处,并按张紧功能设计了液压原理图,见图3,小车改造后牵引钢丝绳缠绕示意图见图4。

4.5小车水平轮改造设计

804、805桥机原水平设计采用的是单个滚珠轴承,承受径向力和轴向力能力小,容易损坏,项目改造中对小车水平轮进行了重新设计,采用圆锥银子轴承,并加大水平轮的外径,以提高水平轮内轴承和水平轮的使用寿命;同时新设计了水平轮防坠落的装配形式,即使水平轮损坏,也不会形成高空坠落。水平轮改造前后装配示意图见图5所示:

5.桥机自行式小车牵引式改造电气设计

桥机自行式小车牵引式改造电气设计主要包括以下内容:

5.1张紧液压站电气设计

主要包括马达动力线路、电磁阀线路、高低压控制线、张紧高低位线路设计以及与张紧功能相关的PLC程序设计,小车张紧功能的PLC程序见下图6所示。

5.2小车绝对值编码器重新设计

小车原有的绝对值编码器位于小车传动轴处,小车打滑时会出现计量偏差,造成小车位置不准,鞍梁保护等功能失效或误动作。本次改造将小车绝对值编码器从小车上移至机房内减速箱输出轴上,从而不受车轮打滑的影响。

改造前小车编码器输出信号通过VM 2A 32模块转换后直接连接到输入模块,改造后小车编码器输出信号通过VM 2YE模块转换后作为CP216通讯网络的一个站点。小车编码器的改造前后的电器原理示意图见图7、图8。

6.结束语

通过桥机自行式小车牵引式改造后小车机构运行平稳,小车走轮与轨道间的冲击减少,小车轨道、水平轮、车轮的运行工况得到较大改善,基本上消除了轨道压板附件、水平轮等高空坠落的可能性,提高了设备的运行安全系数。由于车轮不再作为驱动轮以及制动时消除了车轮打滑的可能性,因此啃轨现象基本消除,从而有效地延长了小车轨道的使用寿命。

另外小车运行相对平稳,因小车震动引起的电气线路故障减少,同时托令电缆的减少,因托令电缆线路造成的故障次数也较大程度的减少。