常州云帆轴承有限公司,欢迎您!
0086-519-86528006

服务热线

0519-86528006

微信公众号

首页 >> 新闻中心 >>轴承知识
轴承知识

卸船机主小车传动轴防护预警装置改进

2019-07-07
张 涛,刘红喜,厉 锋
(日照港集团股份有限公司,山东日照 276800)
  摘 要:为了对桥式抓斗卸船机主小车传动轴发生的疲劳变形进行提前预警,避免高速旋转的传动轴发生断裂对巡视人员及周围设备造成伤害,改进传动轴变形和断裂的防护预警装置。改进后的装置采用2个转速检测传感器和4个接近开关对传动轴的运转状态进行实时监测,通过数据处理检测出传动轴是否发生变形或断裂,并将检测结果发送至司机室,从而实现预警功能。对传动轴防护罩进行重新设计安装,防止断裂的传动轴甩出,从而实现防护功能。经试验,该装置能够对传动轴的变形和断裂进行及时预警和有效防护,提升卸船机主小车传动轴运行的可靠性。
  关键词:港口;桥式抓斗卸船机;传动轴;防护预警装置
   0 引 言
  近年来,散货码头桥式抓斗卸船机普遍采用四卷筒差动式设计,其基本原理:起升、开闭和主小车的电机输入不同的旋向和速度,驱动2套差动行星齿轮减速机,带动4个独立的钢丝绳卷筒产生不同旋向和速度的运动组合,实现起升机构、开闭机构和主小车牵引机构的独立或合成运动。[1]主小车的运行靠主小车电机带动2套差动行星减速箱实现动力输出,2套减速箱实现同步运转则靠主小车传动轴的连接来实现。四卷筒差动式卸船机起升机构、开闭机构和主小车牵引机构布局见图1。
1.开闭电机;2.起升电机;3.小车电机;4.开闭差动减速机;5.起升差动减速机;6.小车传动轴总成;7.8.开闭卷筒;9.10.起升卷筒
图1 四卷筒差动式卸船机起升、开闭和主小车牵引机构布局
  目前,主小车传动轴采用可伸缩型双万向铰链结构,其中:左边是万向联轴器;中间是由2套轴承组件支撑的中间轴;右边也是万向联轴器。动力传递路径为起升减速机小车高速轴→万向联轴器→中间轴→万向联轴器→开闭减速机小车高速轴。由于两侧的万向联轴器是空心结构,允许的转动偏差较大,且无轴承座作为支承,因此在转动过程中两侧的万向联轴器的摆动量较大,在长时间使用后出现的问题:一是会造成传动轴万向联轴器本体疲劳变形断裂或轴承损坏造成本体断裂;二是会造成传动轴花键套筒与轴本体焊接处疲劳断裂。为及时发现传动轴变形断裂的情况和加强对断裂甩出体的防护,对主小车传动轴变形和断裂的防护预警装置进行改进,该装置主要包括传动轴防护装置、传动轴变形和断裂预警装置。
  1 技术原理
  由于主小车传动轴两端采用同一根轴联动的传动方式,属于同轴传动。同轴传动的原理是主动轮受外界动力发生转动,而主动轮与轴连接,主动轮的转动势必会带动轴的转动。同理,轴的转动也会带动被动轮转动,从而完成传动过程。因为整个过程围绕轴转动,当主动轮转过某个角度时,轴转过相同的角度,被动轮也转过相同的角度,所以主动轮和被动轮的角速度是一致的。应用此原理,检测传动轴两端的角速度并进行比较:若两端角速度一致,说明传动轴未发生断裂;若两端角速度不一致,说明传动轴发生断裂。
  一旦高速运转的传动轴发生弹性变形,会改变传动轴总成的不平衡度,致使传动轴离开其平衡位置,传动轴便会发生相对于平衡位置的弯曲振动。旋转的传动轴因其质量偏心而产生的离心惯性力是引起传动轴弯曲振动的干扰力,此干扰力的频率与传动轴转速相等。当传动轴转速等于其弯曲振动的固有频率时,便会发生共振,致使振幅急剧增加。由此,可以通过检测振幅的变化大小来确定传动轴是否发生变形。
  2 方案设计
  2.1 主小车传动轴防护装置
  重新设计主小车传动轴防护罩,将原有的90°防护罩改为270°防护罩,对整个传动轴的前部、上部、后部等部位进行防护,而传动轴的下方采用开放的形式,这样可有效防止传动轴断裂时的碎片甩出伤人。重新设计的主小车传动轴防护罩见图2。另外,在靠近传动轴两侧万向联轴器处,防护罩设计成可方便拆卸的网格状形式,一方面可便于巡视人员对传动轴螺栓进行日常检查,另一方面也便于维修人员在更换钢丝绳时对传动轴进行拆卸作业。
图2 重新设计的主小车传动轴防护罩
  2.2 主小车传动轴变形和断裂预警装置
  在传动轴部位增加电气联锁装置,可在传动轴变形和发生断裂的初期及时做出判断和处理,从而实现预警功能。
  2.2.1 传动轴变形预警
  在传动轴2个万向联轴器处加装4个接近开关。传动轴电气联锁硬件布置图见图3。当传动轴发生变形时,接近开关及时将信号传入PLC系统,实现传动轴变形故障提示,同时此故障信号也接入司机室声光报警器。
1.2.转速检测传感器;3.4.5.6.接近开关
图3传动轴电气联锁硬件布置图
  2.2.2 传动轴断裂预警
  在传动轴两端高速轴位置加装2个转速检测传感器。传感器安装在防护罩预留的安装孔处,并将检测信号传入PLC系统。当两传感器检测到转速不等时,发出传动轴断裂信号,并将此信号接入司机室的声光报警器。司机听到报警声音后,可立即停止作业查看传动轴状况。为了防止转速检测传感器的测量误差导致误报故障的情况,在PLC程序中加入数据比较模块,并设定一个合理的区间范围,这样即使传感器数据有轻微误差也不会误报故障。
  2.2.3PLC程序连锁
  传动轴电气联锁系统流程见图4。根据该流程,对卸船机的PLC程序进行相应修改和补充,从而实现预警功能。
图4 传动轴电气联锁系统流程
  3 结 语
  改进后的卸船机主小车传动轴防护预警装置可以在传动轴发生变形或断裂的初期及时进行预警和防护,从而避免传动轴断裂故障的发生,提高设备的安全性能,同时保障巡视人员和操作人员的安全,使卸船机作业得以顺利进行。
  参考文献
  [1]申小强,高飞,郭东.四卷筒行星差动的安全性及换绳方法分析[J].起重运输机械,2011(6):7-9.
来源:《港口科技》

联系我们

地址:江苏省常州市武进区嘉泽镇厚余鸿余路44号

手机:0086-519-86528006

电话:0086-519-86528006

传真:0086-519-86528005

邮箱:yfb@yunfanbearing.com

关注我们

微信端微信公众号

Copyright © 2018 - 常州云帆轴承有限公司