煙臺(tái)海港機(jī)械廠　　袁建波　石積榮　李　路　苗少坤

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軌道式登船梯技術(shù)改進(jìn)

煙臺(tái)海港機(jī)械廠袁建波石積榮李路苗少坤

摘要:介紹了軌道式登船梯自研發(fā)以來的的運(yùn)行情況，分析了軌道式登船梯運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，提出了改進(jìn)措施，為后期類似產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了一種解決思路。

關(guān)鍵詞：登船梯； 問題分析； 技術(shù)改進(jìn)

圖6　從站(12)LTC的模塊組成

1前言

登船梯(見圖1和圖2)為軌道式設(shè)備，主要用于接送旅客上下滾裝船舶。其工作原理是通過大車行走、小車攜帶浮動(dòng)梯前進(jìn)后退、浮動(dòng)梯俯仰和水平左右擺等動(dòng)作快速的實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)梯與船艙口的搭接。登船梯具有操作簡單、搭接速度快、安全可靠的特點(diǎn)。

其主要技術(shù)參數(shù)如下：

浮動(dòng)梯搭接高度范圍/mm

7 500～15 000

過度平臺(tái)高度/mm

3 400

平臺(tái)高度/mm

6 825

平臺(tái)浮動(dòng)階梯數(shù)量

35

階梯尺寸(長×寬)/mm

800×350

左右擺動(dòng)浮動(dòng)量/mm

≤±1 000

前后最大浮動(dòng)量/mm

≤ 1 500

對(duì)接最高高度/mm

15 000

對(duì)接最低高度/mm

7 500

浮動(dòng)梯頂升速度

可調(diào)節(jié)

浮動(dòng)梯前后行走速度/(m·min-1)

≈ 7.2

大車行走速度/(m·min-1)

≈ 15

工作環(huán)境溫度/℃

-20～45

圖1　 軌道式登船梯

A=1 500 mm　B=7 500 mm　C=10 500 mm　D=6 825 mmE=14 860 mm　F=5 000 mm　G　6 000 mm圖2　 外形尺寸與各部件名稱

2問題分析與改進(jìn)措施

2.1存在的主要問題

登船梯是我廠研制開發(fā)的新產(chǎn)品，主要用于煙臺(tái)港客運(yùn)公司碼頭、三里橋碼頭、蓬萊港和大連港等港口企業(yè)。由于當(dāng)時(shí)登船梯屬于全新設(shè)計(jì)，無相關(guān)經(jīng)驗(yàn)參考，在設(shè)計(jì)過程中，不可避免的會(huì)有設(shè)計(jì)缺陷，并且會(huì)在長時(shí)間的使用過程中逐漸暴露出來。綜合目前使用的情況來看，主要存在以下5個(gè)方面問題：

(1)小車驅(qū)動(dòng)鏈條容易斷裂。

(2)電磁離合器打滑、分離不清。

(3)平臺(tái)浮動(dòng)梯油缸不同步，浮動(dòng)梯出現(xiàn)“點(diǎn)頭”現(xiàn)象。

(4)浮動(dòng)梯俯仰角大于30°，出現(xiàn)撤梯速度加快不受控制的現(xiàn)象。

(5)部分設(shè)計(jì)不人性化，造成操作不方便。

2．2鏈條的故障分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)

鏈條主要使用在小車驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)里(如圖3左圖所示)，由三合一的電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)離合器，離合器另一端鏈接主動(dòng)鏈輪，鏈輪驅(qū)動(dòng)鏈條，從而帶動(dòng)小車與浮動(dòng)梯的前進(jìn)與后退。通過現(xiàn)場長時(shí)間觀察，發(fā)現(xiàn)鏈條斷裂主要有3方面原因。

圖3　小車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

(1)由于小車與浮動(dòng)梯較重，在浮動(dòng)梯的運(yùn)行過程中，尤其是啟動(dòng)和停止過程中存在較大的沖擊載荷，對(duì)鏈條造成了巨大的額外負(fù)載。

(2)操作人員誤操作，造成扶梯突然下滑，對(duì)鏈條造成較大的沖擊載荷。沖擊載荷長時(shí)間作用于鏈條，造成了鏈條的疲勞，從而造成鏈條斷裂的故障。

(3)小車運(yùn)行過程中，如果軌道上有異物，導(dǎo)致運(yùn)行阻力加大，鏈條受力過大，從而發(fā)生斷裂。

綜上所述，可以判定鏈條斷裂的主因是設(shè)計(jì)過程中對(duì)沖擊載荷和額外的附加載荷估計(jì)不足造成的。 鏈條在運(yùn)行過程中斷裂，尤其是當(dāng)浮動(dòng)梯處于帶仰角的工作狀態(tài)時(shí)，會(huì)造成小車與浮動(dòng)梯處于失控狀態(tài)，加速后退，甚至脫軌，嚴(yán)重威脅生產(chǎn)安全。鑒于危害巨大，有必要增大鏈條型號(hào)。根據(jù)圖4，選取鏈條受力最不利的情況，簡化受力模型進(jìn)行受力分析。

圖4　浮動(dòng)梯受力模型

通過計(jì)算，選取雙排鏈條16A，強(qiáng)度足夠，并且具有較大的安全系數(shù)。在其他結(jié)構(gòu)不變的前提下，僅僅更換主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和鏈條就可以實(shí)現(xiàn)，改造費(fèi)用不高，并且安全可靠。將單排鏈條改為雙排鏈條，節(jié)省了后期維修的費(fèi)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。采用此結(jié)構(gòu)后，未再出現(xiàn)鏈條斷裂的情況。

2．3電磁離合器打滑和分離不清的技術(shù)改進(jìn)

軌道式登船梯由電機(jī)減速機(jī)、電磁離合器、鏈輪、鏈條組成浮動(dòng)梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，利用電機(jī)減速機(jī)的正反轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)梯的前進(jìn)和后退。如圖3右圖與圖4所示，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理是：首先閉合電磁離合器，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)控制浮動(dòng)梯前進(jìn)與后退；搭接成功后，分離電磁離合器，使浮動(dòng)梯實(shí)現(xiàn)隨船舶前后自由浮動(dòng)。

在使用過程中發(fā)現(xiàn)采用電磁離合器存在以下2個(gè)問題。

(1)電磁離合器分理不清，結(jié)合不嚴(yán)密，從而加劇摩擦片磨損，導(dǎo)致浮動(dòng)梯前進(jìn)后退時(shí)出現(xiàn)聳動(dòng)、抖動(dòng)的現(xiàn)象。

(2)電磁離合器需要不間斷地調(diào)整摩擦片間隙，給操作人員帶來不便，增加了不必要的勞動(dòng)強(qiáng)度和維護(hù)成本。

采用電磁離合器的連接方式，最主要的問題是摩擦片的磨損不可避免，從而使間隙增大。當(dāng)離合器閉合時(shí)，增大的間隙導(dǎo)致電磁離合器閉合不嚴(yán)，反過來又加劇摩擦片的磨損，從而造成惡性循環(huán)。

采用電磁離合器，在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上，無法給出更好的技術(shù)改進(jìn)措施。通過對(duì)比其他設(shè)備，發(fā)現(xiàn)其他類型的設(shè)備上經(jīng)常采用液壓離合器，且運(yùn)行比較平穩(wěn)，噪音較小，效果較好，比較適合客梯車的使用。由于液壓動(dòng)力會(huì)使活塞產(chǎn)生巨大的力，所以液壓離合器尺寸很小，但是可以產(chǎn)生很大的扭矩。摩擦材料組合副由于是油冷，基本沒有磨損，而且摩擦盤磨損后可以由活塞自動(dòng)補(bǔ)償，這樣也無需調(diào)整。

采用液壓離合器，解決了電磁離合器的諸多弊端，極大的提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。因此最終決定重新調(diào)整小車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用液壓離合器來代替電磁離合器。從后期使用情況來看，效果相當(dāng)出色。

2．4平臺(tái)浮動(dòng)梯油缸不同步及其技術(shù)改進(jìn)

前期軌道式登船梯的浮動(dòng)梯的俯仰形式是采用在浮動(dòng)梯后部行走小車上設(shè)置立柱支架，利用鉸接在支架上兩支油缸拉浮動(dòng)梯，從而實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)梯的俯仰(見圖5)。當(dāng)油缸將浮動(dòng)梯拉起來以后，由于浮動(dòng)梯自重，導(dǎo)致自重沿浮動(dòng)梯的分力全部要由浮動(dòng)梯后部的行走小車來承受，出現(xiàn)“頭重腳輕”的現(xiàn)象。其次由于兩側(cè)油缸不同步，造成了油缸伸縮量不同，浮動(dòng)梯和油缸承受額外的負(fù)載，油缸出現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)，并發(fā)出異響，動(dòng)梯出現(xiàn)“點(diǎn)頭”現(xiàn)象。油缸伸縮量差距較大時(shí)，造成浮動(dòng)梯的扭曲，嚴(yán)重時(shí)甚至造成浮動(dòng)梯鋼結(jié)構(gòu)變形。

圖5　支架式俯仰機(jī)構(gòu)

初始改造時(shí)候，在2根油缸進(jìn)油口附近增加了同步閥，經(jīng)試驗(yàn)后，雖然有了很大的改進(jìn)，但是結(jié)果仍然不是很理想，2個(gè)油缸仍然有微小的差異。重新設(shè)計(jì)的油缸頂升浮動(dòng)梯的俯仰機(jī)構(gòu)如圖6所示。該俯仰機(jī)構(gòu)由油缸、托輥、支架組成，由鉸接在主體結(jié)構(gòu)上的單根油缸頂推托輥支架，托輥支架一端鉸接在主體結(jié)構(gòu)上，另一端通過托輥與浮動(dòng)梯接觸，托輥可以沿著浮動(dòng)梯的下端自由滾動(dòng)。搭接時(shí)，由該俯仰機(jī)構(gòu)將前端浮動(dòng)梯頂起一定高度，再由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)梯前進(jìn)，二者相互配合，使浮動(dòng)梯到達(dá)船艙艙口位置。

采用此種結(jié)構(gòu)使浮動(dòng)梯在托輥上處于自由狀態(tài)，浮動(dòng)梯可以在托輥上做小幅度的擺動(dòng)，不再承受油缸的伸縮差異造成的額外負(fù)載，在前進(jìn)后退時(shí)很平穩(wěn)。完全摒棄了前期俯仰機(jī)構(gòu)中潛在的不安全因素和破壞性因素，避免了日后不必要的麻煩。

圖6　托輥支撐式俯仰機(jī)構(gòu)

3結(jié)語

改進(jìn)后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)取得了很好的效果，相關(guān)技術(shù)改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)可供設(shè)計(jì)同類型產(chǎn)品時(shí)借鑒，以節(jié)省設(shè)計(jì)成本。

袁建波： 264000，山東省煙臺(tái)市海港路23號(hào)

Technological Improvement of Rail-mounted Boarding Ladder

Yantai Port Machine CompanyYuan JianboShi JirongLi Lu Miao Shaokun

Abstract:This paper introduces the running conditions of rail-mounted boarding ladder and summarizes the problems and solutions during operating to offer solving ideas for the design of similar products and avoid the similar problem.

Key words:boarding ladder; problem analysis; technological improvement

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.01.018

收稿日期：2015-09-16