一種電動旋轉的大車行走機構

羅世兵 宋 典

上海振華重工(集團)股份有限公司

1 引言

門座起重機(以下簡稱門機)是一種傳統型起重機械，以其低成本、高效率、機動靈活、通用性強等優點在各個港口船廠及碼頭得到廣泛的應用。門機在實際使用中，由于轉運或轉場作業要求，經常需要大車行走機構旋轉90°后繼續行走和作業。

大車行走機構的旋轉操作，傳統的方法是在大車行走機構與起重機門腿連接法蘭處布置1個旋轉鉸軸，大車大平衡鉸點兩側各布置1個頂升點，通過2個千斤頂將整機的其中1個支腿頂升起來，使大車行走機構車輪離開軌道面一定距離后，手動旋轉大車行走機構90°，落軌后再連接大車行走機構與門腿之間的法蘭連接螺栓[1]。這種操作存在一定的安全風險和隱患，會耗費大量的時間和人力。

在大型船廠布置有十字交叉形網格狀軌道的作業場所，需要經常性地進行換向操作，為了提高勞動效率、降低人工勞動強度，開發出了一種新型電動旋轉的大車行走機構。

2 新型電動旋轉行走機構的組成

新型電動旋轉行走機構由驅動機構、鏈條、關節軸承、從動鏈輪、頂升軸、頂升油缸、頂升底座、滑塊連接板、頂升推力軸承、上滑塊、下滑塊等部件組成(見圖1)。

1.驅動機構 2.鏈條 3.關節軸承 4.從動鏈輪 5.頂升軸 6.頂升油缸 7.頂升底座 8.滑塊連接板 9.頂升推力軸承 10.上滑塊 11.下滑塊圖1 電動旋轉機構組成

新型電動旋轉行走機構采用豎向頂升軸通過關節軸承與門架支腿連接，可以有效避免由于軌道不平產生的大平衡梁轉動，并可傳遞水平方向的大車驅動力。頂升軸下部連接頂升油缸，用于提起或降下頂升底座。頂升軸上下部位與行走機構、大平衡梁之間采用銅套隔開，保證頂升軸與行走機構、大平衡梁之間不會產生水平方向的相對運動。

行走機構大平衡梁上布置有一套驅動機構，它由減速電機和驅動鏈輪組成，可通過鏈條驅動頂升軸上的從動鏈輪，從而使平衡梁與頂升軸之間產生相對轉動。頂升時可通過頂升底座支撐于軌道上，頂升軸與大平衡梁之間相對轉動，保證大車轉向時平穩旋轉。

在門架支腿底板下方布置有滑塊連接板，它與頂升軸之間可相對轉動。在滑塊連接板與大平衡梁之間布置了上滑塊和下滑塊，其中上滑塊固定于滑塊連接板上，下滑塊固定于大平衡梁上。上、下滑塊之間為球面接觸，可相對滑移，在消除由于軌道不平整引起的大車行走機構微小轉動的同時，還可防止大車朝垂直軌道方向的傾覆。門架支腿底板上均布有4塊頂升板，保證大車旋轉90°后仍然可與滑塊連接板接觸。

3 新型電動旋轉行走機構的工作原理

當門機正常行走時(見圖1)，頂升油缸收至最短，提起頂升底座使其離開軌道80 mm，門架支腿底板與滑塊連接板貼合(見Ⅲ部放大圖)，支腿力通過上滑塊、下滑塊、大平衡梁及大車車輪等傳遞至軌道上。大車前進方向的水平力由關節軸承承受，軌道不平整所引起的大平衡梁轉動通過上滑塊和下滑塊之間的滑移及關節軸承的轉動消除，從而保證大車行走時既可承受門架支腿壓力，也可抵消大車行走時由于軌道不平而使平衡梁轉動的影響。

此時頂升油缸在重力作用下下落，使頂升軸上部與門架支腿之間分離間隙為5 mm(見I部放大圖)，頂升軸下部的頂升推力軸承與大平衡梁分離間隙為15 mm(見Ⅱ部放大圖)。

當門機需要頂升轉向時(見圖2)，行走至十字交叉軌道位置，通過大車穩定裝置將各級平衡梁及臺車之間連接起來，使整個大車行走機構各鉸點處無轉動。開啟液壓系統，伸長頂升油缸(行程200 mm)，使頂升底座下落80 mm支撐于軌道上。繼續伸長頂升油缸，使大車車輪脫離軌道，大平衡梁在自重作用下下落，與頂升推力軸承貼合(見Ⅱ部放大圖)，頂升軸上部與門架支腿底板貼合(見I部放大圖)。此時頂升軸承受整個門架支腿壓力，大車自重由頂升推力軸承承受，滑塊連接板脫離門架支腿底板10 mm(見Ⅲ部放大圖)。

1.驅動機構 2.鏈條 3.關節軸承 4.從動鏈輪 5.頂升軸 6.頂升油缸 7.頂升底座 8.滑塊連接板 9.頂升推力軸承 10.上滑塊 11.下滑塊圖2 頂升狀態圖

啟動旋轉驅動機構，通過由減速電機帶動鏈條驅動頂升軸，使頂升軸與大車平衡梁之間產生相對轉動，從而使大平衡梁旋轉90°。操作液壓系統收縮頂升油缸，使大車車輪落在90°方向上的軌道上，并提起頂升底座。至此完成大車行走機構的整個旋轉動作，可以繼續行走和作業。

4 新型電動旋轉行走機構的應用及優勢

新型電動旋轉行走機構在公司新生產的300 t單臂架門座起重機上進行了首次應用。通過實際運行，電動旋轉行走機構運行平穩，動作精準到位，各項性能指標符合設計要求，達到了預期效果，驗證了此技術的可行性及其技術的進步性。與傳統轉向方式相比，新型電動旋轉行走機構具有以下優勢：

(1)新型電動旋轉行走機構采用減速電機驅動來實現其旋轉，采用行走機自帶的油缸來實現其頂升，無需額外增加其他的設施和裝備，可以快速、準確地進行定位和操作。

(2)新型電動旋轉行走機構不用人力驅動，操作過程中不用拆裝螺栓，一人即可完成整個大車行走機構的轉向工作，不但提高了工作效率，而且降低了人工勞動強度和安全風險。

(3)傳統行走機構頂升只能單支腿逐個操作，新型電動旋轉行走機構可以將臂架旋轉到最有利位置后，同側兩支腿同時操作，大大減少行走換向的操作時間。

5 結語

新型電動旋轉行走機構與傳統的手動旋轉操作相比，具有快速、安全、高效等優勢。經過用戶的實際應用，取得了良好效果，具有較好的經濟效益，在起重機行業中具有一定的推廣意義，對后期的起重機設計有積極的參考價值。