鋼絲繩卷揚垂直升船機設備布置設計與研究

陳躍

摘 要：作為一種起升高度高，通過時間短，運行成本相對較低的船舶下水起升裝置，船舶起重器已在我國大型造船廠得到了廣泛的應用。 船舶升降機是一項龐大的系統工程，涉及土木工程、機械、液壓、電氣、控制、消防、建筑等眾多專業。其中，機械設備是船舶升降機項目的核心部分，其總體設計包括 船舶升降機基本型號的選擇，主要技術參數的確定，設備布局的選擇以及合理的選擇等。針對船廠起重物體噸位大，仰角較小的特點，設計采用鋼絲繩纏繞式垂直船舶升降機的方案，簡要討論了主要機械設備的總體設計。

關鍵詞：鋼絲繩;卷揚垂直升船機;船舶起重器

1 船舶升降機的主體設備類型

升船機的主要設備是指與駕駛室懸架系統有關的設備，是升船機運行的核心設備。垂直升船機的類型根據主要設備的布局特性進行區分。

鋼絲繩絞車垂直式船舶升降機將絞車作為汽車驅動設備，并驅動汽車沿塔柱上下移動。它的主要設備-一般包括主提升機，機艙，配重系統及其輔助設備和嵌入式部件。主提升機布置在塔頂的機房中。船舶升降機類型的特點是主提升機和船艙為鋼絲繩，船舶升降機之間的柔性連接沒有復雜的機構，通過靈活地適應鋼絲繩的支柱和船舶載荷的偏斜，所以船舶升降機的結構系統對支柱的偏轉比較簡單，對施工精度的要求也比較低，設備制造和安裝的難度也比較小。

鋼絲繩絞車的立式船舶升降機分為兩種類型：完全平衡的鋼絲繩絞車的立式船舶升降機和下水的鋼絲繩絞車的立式船舶升降機。

完全平衡的鋼絲繩絞車提升機的車廂通過上下閘門與上下通道隔開，車廂在無水的空間內升降。車廂的重量通過平衡的重量完全平衡。平衡重系統由兩部分組成：重力平衡重和扭矩平衡重。重力的平衡重通過鋼絲繩懸掛在滑輪上，鋼絲繩的另一端直接與機艙連接。懸架扭矩平衡鋼絲繩纏繞在主提升機的卷盤上，反向卷繞繩索連接到駕駛室上。扭矩平衡線和提升線被卷起。相間繞組用于共享工作繩槽。完全平衡的垂直升船機已在中國開發，適用于各種通航尺寸和水頭。主葫蘆的尺寸相對較小。但是，為了確保機艙的無水狀態，需要設置復雜的上下鎖定頭設備以及具有鎖定頭的對接設備，并且船舶升降機的操作過程比較繁瑣。 另外，由于主機布局的限制，扭矩平衡配重的比率難以增加，并且主葫蘆的制動能力受到限制。

下水式船舶升降機的主要設備與完全平衡式船舶升降機的基本設備相同。它的特點是當下游沒有鎖頭艙且艙室與下游通道連接時，它將直接進入水中。由于船艙主提升器前后進水中的方向不同，大小不同，因此為了合理分配船艙主提升器前后進水中的轉矩，應以最小總力矩為原則當量負荷時，適當選擇配重塊，以簡化主提升機和配重系統的布置，不設置重力平衡：因此，在主提升機滑輪組中未設置重物。由于下水-型船電梯艙和下游水域。船舶可以直接通過下游通道進入艙室，而無需放下鎖頭，從而簡化了船舶電梯的操作程序。另外，機艙主要由起重繩懸掛，具有支撐剛度的機艙懸掛系統的動靜特性更好。平衡重可以是所有扭矩平衡重的主提升機具有很大的制動能力，以確保對船舶升降機的安全運行更加有利。下水式船舶升降機的主要缺點是主負荷大，且運行能耗大。

2 主要設備的選擇

2.1 電動機的選擇

三相交流異步電動機與變頻器配合使用，形成變頻調速系統，達到多機同步的目的。 YZP系列冶金變頻調速三相異步電動機調速范圍廣，過載能力強，運行穩定可靠，效率高。它特別適用于短時或間歇性運行，頻繁啟動和制動，有時過載以及具有明顯振動和沖擊的設備。根據總負荷的計算，選擇了yzp225-8型，額定功率為30 kW，額定速度為735 r / min。

2.2 減速器的選擇

減速器是指原動機和作業機械之間的獨立的封閉式傳動裝置，用于降低速度并相應地增加扭矩。它是整個船舶電梯的動力核心。根據傳動的類型可分為齒輪減速器，蝸輪減速器和行星齒輪減速器。通過極限位置的安排，只能選擇-小型齒輪減速機，從安全性，輸出扭矩，轉速等方面綜合考慮，選擇了德國卓輪行星齒輪減速機，減速??機安裝在滾筒內使得整體結構緊湊，減小了葫蘆的尺寸，減速比可達到1200，滿足速度要求。選擇了ZHP4.36型號，最大輸出扭矩為560 kn.m，可以滿足負載要求。

2.3 制動器的選擇

為了確保船舶升降機的安全穩定運行和可靠性，船舶升降機驅動系統配備了高速端工作制動器和低速端安全制動器。兩者都使用液壓盤式制動器。盤式制動器散熱快，重量輕，結構簡單，調整方便，特別是具有良好的耐高溫性能，在高負荷下制動效果穩定。高速末端工作制動器usb3-1采用德國sibori的電動液壓推桿盤式制動器usb3-1。制動盤直徑為500mm，額定制動扭矩為2260n.m。低速端部安全制動器采用SHI252，這是德國siburi的液壓盤式制動器，直徑為2，100mm，制動力為440kN。在卷線器的低速端還設置了一組棘輪止動裝置，以防止機構反轉并防止平臺掉落。

2.4 滑輪組及負荷控制

每個絞車的中間設置有滑輪，滑輪組由3個固定滑輪和2個活動滑輪組成，形成10倍的省力機構。負載傳感器設置在固定皮帶輪軸的中央，可以實時監控船舶提升驅動系統的負載。活動滑輪安裝在船舶平臺的吊耳中，并配有滑動軸承，可以抵抗海水腐蝕。拉式傳感器設置在可動皮帶輪和固定皮帶輪之間，可以直接反映提升高度。

3 船舶軸承平臺

該平臺由箱形結構和船架組成。機艙的整體尺寸（長×寬×高）：160 m× 22 m×5m，重量6500t。箱體結構由主縱梁，主梁，樓板，副縱梁和小縱梁等組成。主縱梁采用箱形截面以增強整體抗扭剛度并控制結構形變。設置12個主梁，并在伸出端的兩側設置耳釘。已安裝活動滑輪組。由船舶提升驅動系統的滾筒提升的24條鋼纜上下驅動轎廂，以實現船舶維護。封閉空間在結構上進行了設計，以增加機艙的浮力，方便水通過并提高水通過的平滑度。機艙還配備了與其他系統相匹配的特殊結構，例如對準，維護人孔，平層鎖定孔和垂直導向結構。

4 結語

鋼絲繩繞線機垂直升船機是一種適合中國國情的高壩可航行升船機。 中國造船工程的成功建設證明了其良好的運行可靠性和優越的技術經濟指標。 隨著我國水資源的開發利用，特別是高水頭工程的建設，鋼絲繩垂直升船必將成為必然獲得更快的開發。

參考文獻：

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