起重機傳動系統技術淺析

任偉杰

摘要：起重機現已經被廣泛應用于生產工作中，為了保證其能夠維持最佳運行狀態，相關學者結合實踐，不斷對其結構系統進行設計優化。基于此，本文對起重機傳動系統裝置輕量化技術、振動分析和傳動機構效率檢測等進行闡述，深入分析并探究傳動系統改進方向，以供參考。

關鍵詞：起重機；傳動系統；輕量化技術；振動分析

起重機械是一種集物料起重、運輸和裝卸為一體的吊裝設備，其廣泛應用于社會生產、工程作業、商品流通和日常生活的各個領域。隨著國內生產規模的不斷擴大，對起重機的的要求不斷提高，對其技術能力、安全性能提出更加嚴格的要求，然而在整個起重機械設計、制造中，傳動系統技術占有重要地位，通過對起重機傳動裝置輕量化技術、振動分析、傳動機構效率檢測進行研究，以對設備不斷優化、改進，提高在國際市場的競爭力，本文就此展開論述。

一、起重機傳動方式

在起重機實際應用中，傳動系統包括很多種傳遞方式，常見的有閉式傳動和開式傳動兩種，詳細如下：

（一）閉式傳動

為了提高傳動效率并且節約能耗，一般在卷筒和電動機之間采用圓柱齒輪減速器。蝸輪減速器的傳動效率低，經常受到地理條件的限制，因此應用較少。

（二）開式傳動

這種構造形式適用于機械運動速度較低的情況，由于開式齒輪傳動適用于圓周速度較低的工況，因此將其放在靠近卷筒的最后一級傳動中。起重機的各種傳動方案之間雖然有所區別，但是每一種傳動方案所用的零部件基本上一 致，開式傳動和閉式傳動各方案的區別在于：減速器高速軸與電動機之間是通過高速浮動軸連接還是直接通過聯軸器連接；在低速級、減速器低速軸端與卷筒的連接方式可以分為通過聯軸器直接連接和增加開式齒輪的方式。

二、起重機齒輪傳動裝置輕量化

（一）設計

在市場持續改革的背景下，我國進出口貿易發展迅速，而起重機的裝卸性能及其作業效率，使其成為港口重要機械設備。為滿足實際應用發展，近年來，起重機逐漸向大型高速化、自重輕型化以及自動智能化等方向發展，不斷調整結構，降低起重機自重，搭配計算機技術，運用驅動機構與控制系統，實現起重機的自動化控制，使得作業效率進一步提高。經過不斷調整優化，起重機傳動裝置結構更為緊湊，對降低整機自重具有明顯效果，再加上各種新型材料的應用，以及對設備受力條件的改善，使得起重機自身承載能力更高，對環境的適應性更高。起重機大型化設計還需要兼顧能耗問題，它是影響工作效率與運行成本的重要因素。對起重機齒輪傳動裝置進行輕量化設計，可以從節能降耗角度出發，經過結構優化設計，達到降低開采成本與運行成本的目的，使其具有更高的市場競爭力。齒輪傳動裝置作為起重機減重的關鍵配套件，人們需要提高對其的重視程度，從結構設計、輕量化材料以及輕量化制造技術等方面出發分析，達到設備重量、性能、成本的綜合優化。

（二）設計分析

1、無齒輪傳動設計無齒輪傳動技術作為早期研究對象，減少了減速機重量，使得起重機傳動裝置得到較大優化，整體體積與重量減小，并且利用變頻器與 PLC 等現代化智能化控制系統，在實際應用中達到電機低轉速、大轉矩的要求。雖然它對傳統機械形式進行一定優化，但是基于起重機機械結構特殊性和電機特點，齒輪起重機得到較大程度的應用。如果可以實現起動機的無齒輪傳動設計，人們不僅可以有效解決起重機運行噪聲大、斷軸、斷齒以及效率低等問題，還可以充分發揮安全保護、智能控制以及節能降耗優勢。確定電動機為齒輪傳動裝置的動力源，通過減速機一級齒輪的傳動，實現高速與低速、小矩到大矩的轉變，使得卷筒能夠持續運行，形成一個全新驅動裝置，即卷筒形式的外形，搭配智能控制系統，在磁場與電流作用下，生成大轉矩、低轉速效果，將卷筒負載轉動的功能充分發揮出來，提高起重機運行綜合效果。

2、諧波齒輪傳動技術諧波齒輪傳動技術的應用，主要就是通過諧波發生器的作用，促使柔性件內產生彈性變形，同時與剛性件相互作用，將動力與傳遞運動功能充分發揮出來。波動發生器在傳動中回轉一圈，波數可以通過柔性件上某點循環變形次數進行解釋。對諧波傳動工作原理進行分析，即一個內周有齒輪的鋼輪與一個外周存在多齒輪的柔輪相互嚙合完成傳動動作，通過鋼輪、波發生器以及柔輪之間的相對運動，以及柔輪可控彈性變形來達到動力傳遞效果。在設計時需要對三個基本構件中的一個進行固定，包括從動件與主動件，假如未有效固定，則會出現差動輪系。如果鋼輪固定不變，波發生器作為主動件，從動件作為柔輪，波發生器內橢圓性凸輪在柔輪內部旋轉，便只會在柔輪內發生變形。當鋼輪齒輪與柔輪齒輪進入嚙合狀態后，將會從短軸兩端的鋼輪輪齒和柔輪輪齒中脫開。

3、少齒連環差齒輪傳動技術 作為一種新型齒輪傳動設備，環式減速器在機械設備制造中已經實現了有效應用。對其運行原理進行分析，可確定行星輪未進行擺線運動，其將雙曲柄齒輪機構作為核心，然后帶動圓周平運行，相比以往所應用的主要齒輪傳動形式，此種形式在機械設備中的應用體積更小、自重輕、結構簡單并且傳動比更大，因此技術優勢更為明顯。在傳動運動過程中，它存在多齒接觸的情況，具有良好的承載與過載能力，在近年持續發展中，逐漸具備減速機的承載能力，可滿足石油、建筑、冶金、交通、機械等領域應用要求。就實際應用效果來看，連環少齒減速裝置，可實現大轉矩、大速比要求，并且具備多齒一同嚙合的作用，減速機承載能力更強。

三、傳動系統振動分析

在起重機起升機構中，由于齒輪傳動系統的振動，常常導致停機事故，不但影響生產效率，還存在巨大的安全隱患，因此對傳動系統振動進行分析，從而保證起重機安全穩定運行，根據以往案例經驗進行分析，產生振動主要有如下幾個方面：

（一）開式齒輪承載支撐系統本身的固有頻率與其齒合頻率接近，導致整個系統發生共振現象，再加上齒合不良，將振動進一步放大。通常有效解決措施為：①對支撐件進行加固；②局部增加彈性元件；③對齒合間隙進行調整，降低誤差。

（二）減速箱與開式齒輪傳動系統中的小齒輪剛性連接，增加其齒面摩擦，影響整體齒合機制，使得本身固有振動頻率放大，因此，通過采用專用潤滑劑，增加齒合面潤滑降低齒面磨損，從而保證良好齒合狀態。

四、結語

綜上所述，在今后的發展過程中，為進一步提高起重機對各類作業環境的適應性，人們應在其原有基礎上進行機械優化，實現齒輪傳動裝置輕量化設計，在降低綜合成本的同時，進一步提高作業效率，滿足實際生產要求。

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