王鑫 张家滨 孙同峰

摘 要：在我国的很多行业中，例如码头或者是电力公司中都依赖大型的机械设备进行生产作业，这一问题在码头作业中更为明显。作为码头作业中的重要以及关键设备之一，桥式抓斗卸船机设备的使用效率和自身性能都能够在很大程度上影响码头工作的工作效率。在桥式抓斗卸船机设备中，有很多的部件在实际的应用中起到非常大的作用，其中就包含了差动减速机这一重要部件。作为核心部件之一，差动减速机的工作原理以及工作效率在很大程度上决定了桥式抓斗卸船机的使用效率和使用寿命。文章主要针对桥式抓斗卸船机设备中的差动减速机的相关工作原理以及其他内容进行简要的阐述。

关键词：桥式抓斗卸船机；差动减速机；传动；工作原理；自由度

中图分类号：U653.928 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）36-0056-02

Abstract： In many industries of our country， such as wharves or power companies， they rely on large mechanical equipment for production operations. This problem is more obvious in the terminal operations. As one of the most important and key equipment in wharf operation， the efficiency and performance of bridge-type grab ship unloader can affect the efficiency of wharf work to a great extent. In the bridge grab ship unloader equipment， there are a lot of parts in the actual application that play a very large role， including the differential reducer this important part. As one of the core components， the working principle and efficiency of differential reducer determine the service efficiency and service life of bridge grab ship unloader to a great extent. The paper mainly aims at the relevant working principle of the differential reducer in the bridge grab ship unloader equipment as well as other contents to carry on the brief elaboration.

Keywords： bridge grab ship unloader； differential reducer； transmission； working principle； degree of freedom

在码头装卸的过程中，桥式抓斗装船机是一个非常重要的应用设备。在桥式抓斗装船机作业的时候，使用抓斗装置将船上的散料抓起，然后运至预定的锥形料仓内。然后通过出料漏斗将散料运送到码头上安装的输送机上，通过输送机的作用将散料运到预定堆场内部。在桥式抓斗卸船机结构内部，抓料系统可以说是最重要的一个部件。通常情况下，目前使用的抓料系统都是使用机械形式的差动卷筒，利用钢丝绳的牵引作用进行卸料。钢丝绳在牵引的时候，会将卸料小车进行有效的牵引，进而将物料卸至指定的位置中。四卷筒机构主要有五个部分组成，首先是电动机，其次是联轴器，第三是制动器，再次是差动减速机，最后是钢丝绳专用卷筒。这五个部件就形成了一个牵引机构，在牵引力的作用下，能够实现单独牵引或者是联合牵引。桥式抓斗机设备在四卷筒的作用下，能够实现两种功能，首先是抓斗的升降功能，其次是抓斗的开闭功能。在进行货物抓取的时候，能够根据抓取物料的大小进行针对性的抓取动作，实现物料的抓取作业。

1 桥式抓斗卸船机的差动减速机主要结构

在差动减速机应用的过程中，其结构的组成和性能能够直接影响到差动减速机的最终使用效果。在差动减速机的众多结构中，其中最重要的一个结构就是减速箱。在研究减速箱的过程中，我们要从两个角度进行分析，首先是减速箱的自由度，其次是减速箱的具体构成，只有将上述的两个问题进行有效的分析，才能够在很大程度上帮助我们选择正确合理的减速箱，才能够更好的应用差动减速机。

1.1 差動减速机的减速箱自动度确定

当我们启动减速机时，要相对的输入减速机输入轴的相应转数，在转数确定之后，减速箱的输出轴转速也就随之确定，因此我们称这样的变速箱为一级自动度变速箱。一级自由度变速箱的主要特点在于变速箱内部只有两个变速轴。当变速箱内部有三个变速轴时我们称之为二级自由度变速箱。二级自由度变速箱在确定输入轴转速之后，减速机的输出轴转速还不能给予确认，只有将第三个变速轴的转速确认之后，才能够将变速箱的输出轴转速确定，这是二级自由度变速箱的特点。二级自由度的变速箱构成的减速机我们称之为差动减速机。在差动减速机启动的过程中，我们要首先确定一个输入轴的转速，然后通过我们的实际需求确定第二个旋转轴的转速，这样才能够最终确定减速机的输出转速。差动减速机在应用的过程中，一级自动度的转速是被固定的，二级自动度的转速要按照实际的需求进行确定，也可以按照我们事先输入的转速进行确定，通过这样的方式我们能够实现差动减速机运行的合成和分级，实现桥式抓斗卸船机的作业动作。

1.2 差动减速机中变速箱的主要结构组成

桥式抓斗卸船机中的差动减速机有很多的组成部件，其中较为重要的有以下几种，首先是齿轴，其次是齿轮，第三是太阳轮，第四是行星轮，第五是齿圈，第六是行星架，再次是轴承，最后是箱体。差动减速机变速箱的主要结构特点在于其结构合理紧凑，能够有效规避电机带来的外在压力，而今实现了变速箱的润滑方便，易于扩散变速箱运行过程中的热量。紧凑的结构能够让变速箱在运行的过程中不易出现打齿的问题，也不会出现轴端发热，以及齿轮胶合的问题。因此差动减速机具有高效率的传动，良好的润滑性能，较长的使用寿命，同时在减速箱装配的过程较为容易简单，在变速箱检修的时候也便于拆卸，维护简单，正是有了上述优点，差动减速机在应用的过程中才能够提升工作效率，提升桥式抓斗卸船机的工作效率。

2 桥式抓斗卸船机中差动减速机的主要工作原理

在桥式抓斗卸船机工作的过程中，其工作原理有四种情况，首先是差动减速机的起升传动以及开闭传动，其次是差动减速机的小车传动，再次是上述两种工作原理的联合传动，最后是自行定义的单动传动。本文主要针对这四种形式的工作原理进行阐述。

2.1 卸船機差动减速机的起升传动以及开闭传动动作原理

当桥式抓斗卸船机执行起升动作或者是闭合动作的时候，起升动作或者是闭合动作的在电机的输出轴会有一定确定的旋转方向，减速机利用太阳轮的同轴旋转同齿轮捏合，进而实现了减速箱内部两侧的旋转。需要注意的一点是由于两者之间的旋转是通过中间的惰轮传递，因此太阳轮的旋转方向同左侧齿轮的旋转方向是相反的。在太阳轮旋转的时候，能够有效带动减速箱中行星轮的旋转，在这一过程中，小车的电机没有启动动作，因此小车的传输轴是处在固定状态，小车轴两侧的齿圈也处在一种固定的状态之下，这样的运行状态就让行星轮的转动只受到太阳轮的旋转作用。行星轮始终围绕着太阳轮进行旋转。由于行星轮的布置形式为120度设置一组的方式在行星架上固定，行星架同减速机的输出轴相连接，因此当行星轮旋转到一定的转速的时候，输出轴就会形成旋转动作，有转速输出。当我们将惰轮的旋转方向进行调整的时候，太阳轮的旋转方向也随之改变，当变速箱中的两个太阳轮的旋转方向相反的时候，差动减速机的输出轴就会产生两个转速相等，但是旋转方向相反的输出，进而实现了起升传动或者是开闭传动。

2.2 卸船机差动减速机的小车传动工作原理

在桥式抓斗卸船机运行的过程中，我们也会使用小车传动引导差动减速机的传动动作。当小车的电机启动之后，小车的输入端就会有一定的旋转速度，因此连接在小车旋转轴中的减速机齿轮就会通过啮合的方式进行转动，在这一动作的过程中是通过惰轮的啮合传动实现的。在惰轮进行啮合转动的时候，能够有效地将旋转速度传递至减速箱两侧的内齿圈和外齿圈。在这一过程中，内齿圈和外齿圈的旋转方向是一致的。内齿圈和外齿圈的旋转能够带动减速机行星轮的旋转。相同的工作原理，两个行星轮的旋转方向也是一致的。由于在小车动作的时候，开闭动作以及起升动作的电动机没有动作，会因此这一工作状态的输入轴是固定的状态，而今两侧的减速太阳轮也处在固定状态，在一情况下，行星轮的旋转只是围绕着太阳轮的表面进行。行星轮的旋转轴是按照每120度布置一个的形式被固定在减速机的行星架内，减速机行星架还同减速机的输出轴相连接，因此当行星轮实现旋转动作的时候，减速机的输出轴就会有旋转动作。不同于上文的相反的旋转方向，在进行小车启动动作的时候，两个太阳轮的旋转速度相同，旋转方向也是一致的，这也是小车启动区别于起升传动或者开闭传动的一点。

2.3 卸船机差动减速机的开闭传动，起升传动联合小车传动的工作原理

在上述两个动作进行联合启动的时候，我们需要主要的一点是如果两个太阳轮的旋转方向一致同时旋转速度相同，减速机的输出转速就是两者转速的叠加。一般情况下，在两者联合传动的时候，小车的行星轮旋转30度，起升或者是开闭动作的行星轮会旋转15度。差动减速机在联合动作的时候，两者之间的行星轮转动角度就是按照这一工作原理进行转动。小车传动同开闭传动联合传动的时候，由于两者之间的行星轮旋转角度不同，会因此就会导致在桥式抓斗卸船机运行的过程中，钢丝绳卷筒的转速不相同，这是我们在差动减速机运行的过程中应该注意的问题。

2.4 卸船机差动减速机的自定义单动调升工作原理

卸船机差动减速箱的单动传动通常只用在卸船机更换起升/开闭长绳后的调绳工作，单动传动应遵循1个输入、2个输出的原则。当需要单动调绳时，将不需运转的钢丝绳卷筒夹紧，断开小车万向轴联轴节，打开需要单动卷筒一侧的小车高速轴制动器，此时，需单动一侧的小车轴转动不受限制；当起升（开闭）电机转动时，2个太阳轮转动，单动的1个卷筒按照起升（开闭）传动的原理进行转动，但夹紧的1个卷筒不能转动，行星架也不能转动，行星轮在太阳轮的带动下，在原地旋转（行星轮轴被固定），带动内外齿圈旋转，从而带动小车轴转动。所以，单动前必须满足小车轴能自由转动。

3 结束语

通过上文的阐述，我们能够对桥式卸船机的工作原理以及差动减速机的工作原理有简要的认识。在码头装卸货物的时候，桥式装船机的应用范围非常广泛，同时有着非常重要的作用。作为码头装卸作业的重要工作设备，桥式抓斗装船机的使用性能和使用效率能够在很大程度上决定码头装卸货物的工作效率，但是差动减速机作为关键部件也能够对桥式抓斗卸船机的工作效率率有非常大的影响，因此我们在进行码头装卸货物的时候，要重视差动减速机的使用性能和保养。只有有效保障差动减速机的工作状态，运行状态，尤其是四个复杂情况下的工作状态，才能够保障桥式抓斗卸船机的使用性能。因此我们在实际的码头装卸货物的过程中要针对工作过程中的每一个状态进行细致的研究，只有这样才能够有效地应用差动减速机，才能够让桥式抓斗卸船机发挥出最大的作用。

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