劉立志 羅利軍 邵宏奎 王大江

摘 要：游艇搬運機的卷揚系統(tǒng)對于整機的提升和下降性能起著至關重要的作用。針對500 t游艇搬運機的卷揚系統(tǒng)，通過詳細計算，得出卷揚扭矩?？紤]游艇搬運機的額定起升速度，對液壓系統(tǒng)進行設計，使其滿足最大負載時起升的需要，保證游艇搬運機在額定負載時以額定速度正常起吊和下降；同時，使卷揚機起升下降穩(wěn)定，不超速，啟動時游艇不下滑或溜鉤，并在實際運用時取得了良好效果。

關鍵詞：游艇搬運機；液壓卷揚；平衡閥

中圖分類號：TH22 文獻標志碼：A

游艇搬運機是游艇起升、下降及短途運送游艇的專用特種設備，游艇制造廠通過使用游艇搬運機將新游艇吊起，然后運送到游艇碼頭，輕輕放下使新游艇下水試航；或者是在游艇碼頭將需要維修的游艇整機吊起，運送到船塢，再將游艇輕輕放下，以便于對游艇進行維修處理工作。

1 游艇搬運機液壓卷揚系統(tǒng)要求

為了保證游艇搬運機起升和下降游艇的正常操作，其卷揚系統(tǒng)應滿足如下要求：

（1）具有足夠的起升功率。當游艇滿足額定載荷500 t時，卷揚系統(tǒng)能夠使游艇以1 m/min的速度起升和下降；

（2）起升和下降速度穩(wěn)定，尤其是當游艇下降時，卷揚機不能超速，以保證游艇的安全；

（3）卷揚機起吊或下降游艇過程中或結(jié)束后無論停在任何位置，都能可靠停止游艇，使其不下滑。

2 卷揚馬達、減速機及液壓泵的參數(shù)計算及選取

500 t游艇搬運機由8個卷揚機組成起升下降機構(gòu)，其總圖如圖1所示，游艇搬運機吊具繞繩方式如圖2所示。由圖可知，每個卷揚機起升重量62.5 t，通過吊具繞繩方式可知，有4個卷揚機是8倍率，有4個卷揚機是16倍率。

為了起升速度和功率不受影響，卷揚機鋼絲繩拉力按8倍率算，鋼絲繩速度按16倍率算；鋼絲繩直徑24 mm，卷揚機容繩3層，卷筒直徑800 mm。

卷筒扭矩等于鋼絲繩拉力乘以卷筒卷滿鋼絲繩時的最大外圓半徑：T筒=F·R=62500/8×9.8×0.472=36.14 kN?m

我們選布雷維尼PWD3500減速機用作卷揚減速機，減速機最大扭矩Tmax=45 kN?m，減速比i=105.7，此款減速機最大扭矩能夠滿足卷筒使用要求

卷揚馬達扭矩等于計算的卷揚減速機扭矩除以卷揚減速機速比：

T達=36140/105.7=341.91 N?m

卷揚馬達排量按照經(jīng)典馬達排量公式計算：V=2πT達/（ΔP×10-6）

式中：V—馬達的排量（mL/r）。

T達—馬達扭矩（N?m）。

ΔP—馬達進出口壓差（MPa），取25 MPa。

帶入數(shù)據(jù)計算得V=85.9 mL/r，選排量90馬達。

卷揚減速機轉(zhuǎn)速等于卷揚減速機線速度除以卷筒圓周長度：16m/（π×0.8）=6.37 r/min。

卷揚馬達轉(zhuǎn)速等于卷揚減速機轉(zhuǎn)速乘以卷揚減速機速比：6.37×105.7=673.3 r/min。

8個卷揚馬達需要流量按照馬達需要流量經(jīng)典公式計算：q達=n·V×8×10-3=90×673.3×8 ×10-3=485 L/min。

式中：n—馬達的排量（mL/r）。

V—馬達轉(zhuǎn)速（r/min）。

發(fā)動機通過聯(lián)軸器直接帶泵，發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速2100 r/min。

按照馬達流量和泵的流量匹配的原則，泵的流量乘以容積效率后等于馬達流量，泵的排量等于馬達需要流量除以泵的轉(zhuǎn)速再除以泵的容積效率485×1000/（2100×0.95）=245 cc/r，選2個排量130泵。

3 液壓卷揚系統(tǒng)設計

我們選用2臺130負載敏感泵來驅(qū)動8臺定量液壓馬達。為了使游艇搬運機卷揚系統(tǒng)起升或下降的控制能夠在駕駛室中順利操作完成，我們選用力士樂的負載敏感電比例多路閥—M4閥來控制卷揚馬達AB口油液的換向及停止供油。

為了保證起升和下降速度穩(wěn)定，尤其是當游艇下降時，卷揚機不能超速，我們在卷揚馬達AB口增加板式平衡閥。由于卷揚機起升時，沒有超越負載，考慮了節(jié)約成本設計，在馬達起升時的出油口沒有增加平衡閥，我們只在卷揚機下降時馬達的出油口增加了平衡閥。馬達出油口平衡閥的作用就是增加馬達出油口的背壓，并且使此背壓不至于波動太大，保持馬達出油口壓力值穩(wěn)定；馬達出油口平衡閥的流量大小選擇是根據(jù)馬達的起升最大速度流量選擇的，從而保證在游艇下降時能夠以最大平穩(wěn)速度下降，并且在游艇以最大平穩(wěn)速度下降時，想要使下降減速或停止時，只要平穩(wěn)調(diào)節(jié)比例多路閥的電流來減少或停止比例多路閥的液壓油流量，游艇就會平穩(wěn)減速下降或停止運動。

考慮到卷揚機起吊、下降游艇以及停在任意位置上時，保證都能任意停止，使其不下滑，選取了帶駐車制動的布雷維尼減速機，同時在平衡閥內(nèi)部2個主油路之間增加梭閥，2個主油路油壓經(jīng)過梭閥比較后再經(jīng)過單向節(jié)流閥去解除卷揚減速機駐車的制動，即當且僅當2個主油路之一有壓力油時，卷揚減速機駐車的制動才能解除，由于2個主油路之一已經(jīng)有壓力油，馬達已經(jīng)開始出力，這樣在卷揚機啟動瞬間就不會出現(xiàn)游艇溜鉤的現(xiàn)象。

在卷揚機吊著游艇停止運動時，由于卷揚多路閥停止供油，卷揚平衡閥首先能夠使游艇穩(wěn)穩(wěn)停止運動，由于主油路之一沒有壓力油，卷揚減速機的駐車彈簧將駐車腔油液排出，駐車抱死，防止卷揚平衡閥泄漏出現(xiàn)游艇溜鉤的現(xiàn)象。

為防止卷揚馬達吸空，在冷卻齒輪泵出口加背壓單向閥，背壓單向閥和齒輪泵之間引出液壓油給卷揚馬達S1口供油，卷揚液壓系統(tǒng)的原理圖如圖3所示。

500 t游艇搬運機在制造完成后在現(xiàn)場進行了型式試驗，其卷揚性能能夠滿足上面所提的各種要求和設計參數(shù)，保證了游艇的正常起升和下降。在交付游艇公司后，優(yōu)異的卷揚性能得到了客戶的好評，如圖4所示。

在設計游艇搬運機液壓卷揚系統(tǒng)時，應該充分考慮并計算卷揚功率、起升速度等參數(shù)，一定注意游艇下降時，卷揚機不能超速；卷揚機啟動瞬間，游艇不能下滑或溜鉤。

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