Lebus 卷筒鋼絲繩纏繞性能分析與仿真

戴小琴 施 湧 劉兆航 熊茂源 孫遠韜

1 上海振華重工（集團）股份有限公司 上海 200125 2 同濟大學機械與能源工程學院 上海 201804

0 引言

隨著集裝箱船舶大型化的發展，岸邊集裝箱起重機（以下簡稱岸橋）的前伸距越來越大，故需要直徑更大、長度更長的卷筒，更大的減速器、電機等驅動部件。同時安置俯仰機構的機房也需加大，給岸橋的大型化帶來輪壓大、穩定性差、能耗大、建造成本和維修成本高等劣勢。在設計大型岸橋機構時，采用單層纏繞的卷筒已不能滿足使用要求。故為了跟隨岸橋3E 化（規模經濟Economy of scale、能源效率Energy efficient 和環保績效Environmentally improved)的趨勢，能自動實現整齊、規則的多層纏繞的鋼絲繩卷筒是高速、重載類卷揚設備的發展趨勢。自Lebus 先生發明了折線卷筒，其基本結構形式保持至今，依靠圓周段下層鋼絲繩形成的槽對上層鋼絲繩的雙側約束實現多層纏繞的定位，依靠卷筒兩端端板和爬臺輔助鋼絲繩的爬升和自動換向。為了更好地實現整齊、規則的多層纏繞，大量研究人員對相鄰繩槽中心距、繩槽圓周段與螺旋段的比例、爬臺形式和尺寸等進行深入研究，以保證自動爬升與換向功能的實現[1-5]。

綜合國內外關于Lebus 卷筒所涉及問題的研究現狀，本文從Lebus的纏繞關鍵失效過程出發，分析了可能出現的亂繩現象，根據纏繞過程中自動換向運動階段特點和理想爬坡纏繞模式，建立爬臺關鍵點軌跡方程，并和常用的阿基米德螺旋線通過Matlab 仿真進行比較，說明改進的方向，然后通過纏繞過程的ADAMS 仿真說明所設計爬臺的合理性。……