軌道式登船梯技術改進

煙臺海港機械廠　　袁建波　石積榮　李　路　苗少坤

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軌道式登船梯技術改進

煙臺海港機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以來的的運行情況，分析了軌道式登船梯運行過程中出現的問題，提出了改進措施，為后期類似產品設計提供了一種解決思路。

關鍵詞：登船梯； 問題分析； 技術改進

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、小車攜帶浮動梯前進后退、浮動梯俯仰和水平左右擺等動作快速的實現浮動梯與船艙口的搭接。登船梯具有操作簡單、搭接速度快、安全可靠的特點。

其主要技術參數如下：

浮動梯搭接高度范圍/mm

7 500～15 000

過度平臺高度/mm

3 400

平臺高度/mm

6 825

平臺浮動階梯數量

35

階梯尺寸(長×寬)/mm

800×350

左右擺動浮動量/mm

≤±1 000

前后最大浮動量/mm

≤ 1 500

對接最高高度/mm

15 000

對接最低高度/mm

7 500

浮動梯頂升速度

可調節

浮動梯前后行走速度/(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問題分析與改進措施

2.1存在的主要問題

登船梯是我廠研制開發的新產品，主要用于煙臺港客運公司碼頭、三里橋碼頭、蓬萊港和大連港等港口企業。由于當時登船梯屬于全新設計，無相關經驗參考，在設計過程中，不可避免的會有設計缺陷，并且會在長時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個方面問題：

(1)小車驅動鏈條容易斷裂。

(2)電磁離合器打滑、分離不清。

(3)平臺浮動梯油缸不同步，浮動梯出現“點頭”現象。

(4)浮動梯俯仰角大于30°，出現撤梯速度加快不受控制的現象。

(5)部分設計不人性化，造成操作不方便。

2．2鏈條的故障分析與改進設計

鏈條主要使用在小車驅動裝置的結構里(如圖3左圖所示)，由三合一的電機減速機驅動離合器，離合器另一端鏈接主動鏈輪，鏈輪驅動鏈條，從而帶動小車與浮動梯的前進與后退。通過現場長時間觀察，發現鏈條斷裂主要有3方面原因。

圖3　小車驅動系統結構圖

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

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

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

綜上所述，可以判定鏈條斷裂的主因是設計過程中對沖擊載荷和額外的附加載荷估計不足造成的。 鏈條在運行過程中斷裂，尤其是當浮動梯處于帶仰角的工作狀態時，會造成小車與浮動梯處于失控狀態，加速后退，甚至脫軌，嚴重威脅生產安全。鑒于危害巨大，有必要增大鏈條型號。根據圖4，選取鏈條受力最不利的情況，簡化受力模型進行受力分析。

圖4　浮動梯受力模型

通過計算，選取雙排鏈條16A，強度足夠，并且具有較大的安全系數。在其他結構不變的前提下，僅僅更換主動鏈輪、從動鏈輪和鏈條就可以實現，改造費用不高，并且安全可靠。將單排鏈條改為雙排鏈條，節省了后期維修的費用，具有較高的經濟價值。采用此結構后，未再出現鏈條斷裂的情況。

2．3電磁離合器打滑和分離不清的技術改進

軌道式登船梯由電機減速機、電磁離合器、鏈輪、鏈條組成浮動梯驅動系統，利用電機減速機的正反轉來驅動浮動梯的前進和后退。如圖3右圖與圖4所示，該驅動系統原理是：首先閉合電磁離合器，由電機減速機驅動控制浮動梯前進與后退；搭接成功后，分離電磁離合器，使浮動梯實現隨船舶前后自由浮動。

在使用過程中發現采用電磁離合器存在以下2個問題。

(1)電磁離合器分理不清，結合不嚴密，從而加劇摩擦片磨損，導致浮動梯前進后退時出現聳動、抖動的現象。

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

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。當離合器閉合時，增大的間隙導致電磁離合器閉合不嚴，反過來又加劇摩擦片的磨損，從而造成惡性循環。

采用電磁離合器，在現有的技術基礎上，無法給出更好的技術改進措施。通過對比其他設備，發現其他類型的設備上經常采用液壓離合器，且運行比較平穩，噪音較小，效果較好，比較適合客梯車的使用。由于液壓動力會使活塞產生巨大的力，所以液壓離合器尺寸很小，但是可以產生很大的扭矩。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補償，這樣也無需調整。

采用液壓離合器，解決了電磁離合器的諸多弊端，極大的提高了設備的穩定性。因此最終決定重新調整小車驅動系統，采用液壓離合器來代替電磁離合器。從后期使用情況來看，效果相當出色。

2．4平臺浮動梯油缸不同步及其技術改進

前期軌道式登船梯的浮動梯的俯仰形式是采用在浮動梯后部行走小車上設置立柱支架，利用鉸接在支架上兩支油缸拉浮動梯，從而實現浮動梯的俯仰(見圖5)。當油缸將浮動梯拉起來以后，由于浮動梯自重，導致自重沿浮動梯的分力全部要由浮動梯后部的行走小車來承受，出現“頭重腳輕”的現象。其次由于兩側油缸不同步，造成了油缸伸縮量不同，浮動梯和油缸承受額外的負載，油缸出現點動，并發出異響，動梯出現“點頭”現象。油缸伸縮量差距較大時，造成浮動梯的扭曲，嚴重時甚至造成浮動梯鋼結構變形。

圖5　支架式俯仰機構

初始改造時候，在2根油缸進油口附近增加了同步閥，經試驗后，雖然有了很大的改進，但是結果仍然不是很理想，2個油缸仍然有微小的差異。重新設計的油缸頂升浮動梯的俯仰機構如圖6所示。該俯仰機構由油缸、托輥、支架組成，由鉸接在主體結構上的單根油缸頂推托輥支架，托輥支架一端鉸接在主體結構上，另一端通過托輥與浮動梯接觸，托輥可以沿著浮動梯的下端自由滾動。搭接時，由該俯仰機構將前端浮動梯頂起一定高度，再由驅動系統驅動浮動梯前進，二者相互配合，使浮動梯到達船艙艙口位置。

采用此種結構使浮動梯在托輥上處于自由狀態，浮動梯可以在托輥上做小幅度的擺動，不再承受油缸的伸縮差異造成的額外負載，在前進后退時很平穩。完全摒棄了前期俯仰機構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　托輥支撐式俯仰機構

3結語

改進后的產品設計取得了很好的效果，相關技術改進經驗可供設計同類型產品時借鑒，以節省設計成本。

袁建波： 264000，山東省煙臺市海港路23號

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