CN102806458B - 大型螺杆自驱安装机 - Google Patents

Abstract

一种大型螺杆自驱安装机，涉及齿轮齿条驱动型升船机的螺杆式安全机构领域，大型螺杆自驱安装机设置于开式螺母柱之中，包括上导向装置、滚筒装置、下导向装置、驱动装置以及驱动该等装置的电控装置，所述上导向装置设置于大型螺杆的顶端，滚筒装置设置于大型螺杆的底端，下导向装置设置于滚筒装置的底部，所述驱动装置位于下导向装置的顶面，且关于滚筒装置的中心对称布置，电控装置控制驱动装置带动滚筒装置旋转，并且控制大型螺杆垂直移动。本发明不需要搭建手脚架即可安装和拆卸大型螺杆，并且大型螺杆和开式螺母柱之间保留间隙，不会损伤开式螺母柱的螺纹，不存在安装隐患。

Description

大型螺杆自驱安装机

技术领域

本发明涉及齿轮齿条驱动型升船机的螺杆式安全机构领域，具体来讲是一种大型螺杆自驱安装机。

背景技术

目前在新型齿轮齿条驱动型升船机(如三峡升船机、向家坝升船机)中，已经开始采用“大型螺杆+螺母柱”类的安全机构，其中螺母柱由若干开式螺母(不完整螺母)拼成的柱状埋件结构，大型螺杆直径1米以上，质量达20～40吨。升船机正常运行时，大型螺杆与升船机驱动齿轮一起作同步随动，大型螺杆与螺母柱的螺纹上下齿面之间存在数十毫米的间隙。当驱动损坏等事故导致升船机上升或下沉时，大型螺杆随升船机一起上升或下沉，大型螺杆与螺母柱接触，从而顶住或拉住升船机，防止升船机失控。

此类大型螺杆在螺母柱内采用人工手动安装的方式，即：在螺母柱上方架设起重机，起重机吊钩悬挂手拉葫芦，手拉葫芦将大型螺杆悬挂并吊入螺母柱开口部位；吊钩缓慢下落，待大型螺杆即将与螺母柱结构啮合时，用手拉葫芦使大型螺杆下落，同时手动转动大型螺杆，使大型螺杆缓慢下降，大型螺杆的螺纹处于螺母螺纹的空档部位，二者之间相互配合。

但是上述安装方式需搭建超高脚手架，还需手拉葫芦及人力的配合，由于螺母柱长度大(数十米至百余米)，安装过程相当缓慢，且因葫芦行程一般只有不足十米，安装过程中需倒换葫芦行程，而倒换行程时需要将大型螺杆临时搁置于螺母柱上，大型螺杆的螺纹将直接与螺母柱的螺纹接触，很容易碰伤螺母柱的螺纹，存在安装隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种大型螺杆自驱安装机，其不需要搭建手脚架即可安装和拆卸大型螺杆，并且大型螺杆和开式螺母柱之间保留间隙，不会损伤开式螺母柱的螺纹，不存在安装隐患。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：包括上导向装置、滚筒装置、下导向装置、驱动装置以及驱动该等装置的电控装置，所述上导向装置设置于大型螺杆的顶端，滚筒装置设置于大型螺杆的底端，下导向装置设置于滚筒装置的底部，所述驱动装置位于下导向装置的顶面，且关于滚筒装置的中心对称布置，电控装置控制驱动装置带动滚筒装置旋转，并且控制大型螺杆垂直移动。

在上述技术方案的基础上，所述上导向装置包括上导向架和上回转轴承，上导向架为左右剖分式结构，其底面中间位置设有上回转轴承连接法兰，上回转轴承的内圈与上回转轴承连接法兰相连，上回转轴承的外圈与大型螺杆顶端相连。

在上述技术方案的基础上，所述上导向装置还包括4个上导向轮，上导向架的侧面各设置有一对上导向轮安装座，每个上导向轮均安装于上导向轮安装座上。

在上述技术方案的基础上，所述上导向轮卡入开式螺母柱的内侧面之间，且上导向轮的踏面与开式螺母柱之间的间隙为2毫米至5毫米。

在上述技术方案的基础上，所述滚筒装置包括螺旋滚筒和滚筒连接板，螺旋滚筒为通过滚筒连接板相连的三片剖分筒式结构，螺旋滚筒的上法兰与所述大型螺杆相连。

在上述技术方案的基础上，所述滚筒装置还包括多个滚轮，所述滚轮分别通过滚轮轴套设置于螺旋滚筒外表面，且多个滚轮踏面的最低点轨迹形成环绕螺旋滚筒外表面的螺旋线，该螺旋线线型、螺距与开式螺母柱的螺旋线线型、螺距相同，且滚轮至少形成两圈螺旋线。

在上述技术方案的基础上，所述位于每圈螺旋线的滚轮中，至少有三个滚轮与开式螺母柱的啮合区单个螺纹齿接触，且滚轮表面的硬度小于开式螺母柱的螺纹齿表面硬度。

在上述技术方案的基础上，所述下导向装置包括下导向架和下导向轮，下导向架为左右剖分式结构，两侧各设有两个下导向轮安装座，每个下导向轮安装座均设置一个所述下导向轮，且所述下导向轮卡入开式螺母柱的内侧面之间，且下导向轮的踏面与开式螺母柱之间的间隙为2毫米至5毫米。

在上述技术方案的基础上，所述下导向架的两端分别设置有减速机连接法兰，下导向架的上端中部设置有一个下回转轴承连接法兰，每个减速机连接法兰和下回转轴承连接法兰中间均设有中间齿轮安装轴孔。

在上述技术方案的基础上，所述驱动装置包括两台带制动驱动电机、两台减速机、两个减速机输出齿轮、两组中间齿轮和一个带外齿下回转轴承，每台减速机安装于下导向架的一个减速机连接法兰，每组中间齿轮装设于下导向架的中间齿轮安装轴孔处，带外齿下回转轴承的内圈与所述下回转轴承连接法兰连接，带外齿下回转轴承的外圈与所述螺旋滚筒的下法兰连接，每个减速机输出齿轮安装于减速机输出轴上，且与同侧的一组中间齿轮啮合，所述每组中间齿轮均与带外齿下回转轴承外圈设置的齿轮啮合。

本发明的有益效果在于：

1.螺旋滚筒和滚轮结构限制了大型螺杆在开式螺母柱中的位置，从而保证大型螺杆与开式螺母柱之间无接触，不用将大型螺杆放置于开式螺母柱上，避免了大型螺杆与开式螺母柱间螺纹的碰伤，增强了大型螺杆提降的安全性。同时，由于滚轮硬度比开式螺母柱的螺纹齿面软，滚轮也不会对螺纹齿面形成损伤。

2.本发明的大型螺杆自驱安装机，自带驱动装置，既可将大型螺杆下行安装至开式螺母柱内，也可以上行将大型螺杆由开式螺母柱中取出。

3.采用带制动驱动电机驱动大型螺旋杆旋转，可以连续作业，特别是拆卸作业，提高了作业速度，减少了作业时间，降低劳动强度。

4.除在开式螺母柱的开口位置和下端终点位置需人工安装或拆卸外，中间过程无需人为干预，可免除全程脚手架等外围设施，降低外围投入。

5.大型螺杆自驱安装机本身为螺栓连接，与待安装的大型螺杆之间也是通过螺栓连接，可重复拆卸和安装，特别适合于批量安装作业。

附图说明

图1为本发明实施例大型螺杆自驱安装机、大型螺杆和拆除正面开式螺母柱后的配合关系示意图；

图2为本发明实施例大型螺杆自驱安装机、大型螺杆和开式螺母柱的轴向局部剖视图；

图3为图2中a部分的局部放大图；

图4为图2中b部分的局部放大图；

图5为图1中B-B方向与正面开式螺母柱配合后的阶梯剖视图；

图6为图1中C-C方向与正面开式螺母柱配合后的阶梯剖视图；

图7为图1中D-D方向与正面开式螺母柱配合后的阶梯剖视图；

附图标记：

上导向装置1，上导向架11，上回转轴承12，上回转轴承连接法兰13，上导向轮安装座14，上导向轮15；

滚筒装置2，螺旋滚筒21，滚筒连接板22，滚轮23，上法兰24，下法兰25，滚轮轴套26；

下导向装置3，下导向架31，下导向轮32，下导向轮安装座33，减速机连接法兰34，下回转轴承连接法兰35，中间齿轮安装轴孔36；

驱动装置4，带制动驱动电机41，减速机42，减速机输出齿轮43，中间齿轮44，带外齿下回转轴承45，减速机输出轴46；

大型螺杆5；开式螺母柱6；吊环7。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2和图5所示，图1中为了便于视图，拆除了正面开式螺母柱6。本发明大型螺杆自驱安装机，设置于开式螺母柱6中，包括上导向装置1、滚筒装置2、下导向装置3、驱动装置4以及电控装置(图未示)，所述上导向装置1设置于大型螺杆5的顶端，滚筒装置2设置于大型螺杆5的底端，下导向装置3设置于滚筒装置2的底部，所述驱动装置4位于下导向装置3的顶面，且关于滚筒装置的中心对称布置，所述电控装置用于控制大型螺杆自驱安装机内的所有装置，电控装置控制驱动装置4带动滚筒装置2旋转，并且控制大型螺杆5垂直移动。由于电控装置主要用于操作电机和控制速度，其原理与一般起重机电控类似，因此本实施例附图中并未显示出电控设备。

如图1、图2、图3和图7所示，所述上导向装置1包括上导向架11和上回转轴承12，上导向架11为左右剖分式结构，左右部分之间通过高强螺栓连接，其底面中间位置设有上回转轴承连接法兰13，上回转轴承12的内圈与上回转轴承连接法兰13通过螺栓相连，上回转轴承12外圈与大型螺杆5的顶端通过螺栓相连。所述上导向架11的侧面各设置有一对上导向轮安装座14，每个上导向安装座14上都安装有一个上导向轮15，上导向轮15总共有四个，为了将结构表示更清楚，图6为阶梯剖视图，因此只能显示其中的一对上导向安装座14和两个上导向轮15。在安装状态，所述四个上导向轮15卡入开式螺母柱6的四个内侧面之间，且上导向轮15的踏面与开式螺母柱6之间的间隙为2毫米至5毫米，本实施例中优选间隙为3毫米。

如图1、图2、图4和图5所示，所述滚筒装置2包括螺旋滚筒21、滚筒连接板22和多个滚轮23。螺旋滚筒21为焊接式的三片剖分筒式结构，三片之间通过通过滚筒连接板22和铰制孔螺栓连接为整体，便于安装及拆卸。所述螺旋滚筒21的上法兰24与所述大型螺杆5通过螺栓相连，螺旋滚筒21的下法兰25与驱动装置4相连。所述多个滚轮23分别通过滚轮轴套26设置于螺旋滚筒21的外表面，且多个滚轮23踏面的最低点轨迹形成环绕螺旋滚筒21外表面的螺旋线，该螺旋线线型、螺距与开式螺母柱6的螺旋线线型、螺距相同，且滚轮23至少形成两圈螺旋线。所述位于每圈螺旋线的滚轮23中，至少有三个滚轮23与开式螺母柱6的啮合区单个螺纹齿接触，且滚轮23表面的硬度小于开式螺母柱6的螺纹齿表面硬度，滚轮23表面的硬度以HB300～380为宜。

如图1、图4、图5和图6所示，所述下导向装置3包括下导向架31和下导向轮32，下导向架31为左右剖分式结构，左右部分之间通过高强螺栓连接，两侧各设有两个下导向轮安装座33，每个下导向轮安装座33均设置一个所述下导向轮32，且所述下导向轮卡32入开式螺母柱的内侧面之间，为保证与开式螺母柱6误差的容错性，下导向轮32的踏面与开式螺母柱6之间的间隙为2毫米至5毫米，本实施例中优选间隙为3毫米。所述下导向架31的两端分别设置有减速机连接法兰34，下导向架31的上端中部设置有一个下回转轴承连接法兰35，每个减速机连接法兰34和下回转轴承连接法兰35中间均设有中间齿轮安装轴孔36。

如图1、图4、图5和图6所示，所述驱动装置4包括两台带制动驱动电机41、两台减速机42、两个减速机输出齿轮43、两组中间齿轮44和一个带外齿下回转轴承45，每台带制动驱动电机41下面均装设有一台减速机42，每台减速机42安装于下导向架31的一个减速机连接法兰34，每组中间齿轮44装设于下导向架中间齿轮安装轴孔36处，带外齿下回转轴承45的内圈与所述下回转轴承连接法兰35通过螺栓连接，带外齿下回转轴承45的外圈设置有齿轮，与所述螺旋滚筒21的下法兰25螺栓连接，每个减速机输出齿轮43装于减速机输出轴46上，且与同一侧对应设置的一组中间齿轮44啮合，每组中间齿轮44均与带外齿下回转轴承45外圈设置的齿轮啮合。

如图1至图7所示，本发明大型螺杆自驱安装机的原理为：带制动驱动电机41通电后旋转，提供驱动力，经减速机42减速后，经中间齿轮44过渡后驱动带外齿下回转轴承45外圈的齿轮旋转，由于带外齿下回转轴承45的外圈与螺旋滚筒21的下法兰25相对固定，带外齿下回转轴承45的外圈带动螺旋滚筒21旋转。由于重力关系，螺旋滚筒21上的滚轮23将与开式螺母柱6螺纹齿的上侧面接触，大型螺杆5和整个安装机的重力将由滚轮23承担，螺旋滚筒21旋转的同时，滚轮23沿着开式螺母柱6螺纹齿上侧面滚动，从而实现螺旋滚筒21上下运动，且运动阻力为滚动摩擦阻力。由于螺旋滚筒21和大型螺杆5之间通过螺栓固定，螺旋滚筒21旋转时将带动大型螺杆5旋转，并上下直线运动。另外，因螺旋滚筒21上的滚轮23布置成螺旋线状，螺旋的螺距与大型螺杆5螺距相同，大型螺杆5的螺纹齿将与开式螺母柱6螺纹齿的轴向间隙相对不变，从而实现大型螺杆5的螺纹齿与开式螺母柱6螺纹齿无接触。因下导向装置3与螺旋滚筒21间装有带外齿下回转轴承45，上导向装置1与大型螺杆5之间装有上回转轴承12，螺旋滚筒21、大型螺杆5的旋转将不会带动下导向装置3、上导向装置1旋转。下导向装置3用于控制螺旋滚筒21底部的中心位置，并提供带制动驱动电机41旋转时的反作用力。下导向装置3的四个下导向轮32卡在开式螺母柱6的四个内侧面之间，间隙较小，从而控制螺旋滚筒21底部的中心位置；当带制动驱动电机41旋转时，驱动力矩的反作用力将推动下导向装置3的下导向轮32与开式螺母柱6的内侧面接触，从而提供与带制动驱动电机41旋转力矩平衡力矩。与下导向装置3类似，上导向装置1将控制大型螺杆5顶端的中心位置，从而控制大型螺杆5保持垂直姿态。

如图1至图7，大型螺杆自驱安装机安装作业时，大型螺杆5、上导向装置1、下导向装置3、驱动装置4、滚筒装置2安装成整体。大型螺杆5通过螺栓安装于螺旋滚筒21之上，大型螺杆5上端与上导向装置1的上回转轴承12的外圈通过螺栓相连，螺旋滚筒21下端与带外齿下回转轴承45通过螺栓连接。将自驱安装机和大型螺杆5吊装所用的吊环7安装于大型螺杆5顶部，通过吊机、钢丝绳、吊环7将大型螺杆自驱安装机及大型螺杆5整体吊上开式螺母柱6的上端开口处，将四个下导向轮32踏面与开式螺母柱6内侧面对准，滚轮23踏面与开式螺母柱6齿面接触，然后通过电控装置打开带制动驱动电机41的制动器，吊机吊钩下降，在大型螺杆5重力的作用下，滚轮23将沿着开式螺母柱6的齿上侧面滚动，大型螺杆5也随之转动，装置整体自然下降，待四个上导向轮15踏面与开式螺母柱6的内侧面对准后，恢复带制动驱动电机41的制动器，然后操作电控装置，使带制动驱动电机41旋转，大型螺杆自驱安装机整体下行。当需要大型螺杆5上行时，操作电控装置使带制动驱动电机41反向运转即可。

如仅进行大型螺杆5的向下安装作业，不进行向上拆卸作业，本发明大型螺杆自驱安装机也可以通过大型螺杆5的自重达到自行旋转运行，可取消驱动装置4的带制动驱动电机41、减速机42、减速机输出齿轮43、中间齿轮44，将带外齿下回转轴45承变成无齿回转轴承，从而达到简化目的，但须吊机全程悬挂，以防止速度过快而冲底。

本安装机的上导向轮15、下导向轮32也可设计为滑动摩擦导向块形式，也可将驱动装置4设计安装于上导向装置1上，也可将螺旋滚筒21和滚轮23设计安装于大型螺杆5的上方。

本发明通过螺旋滚筒21和滚轮23实现大型螺杆5的滚动摩擦运动和相对开式螺母柱的轴向位置固定，通过上导向装置1和下导向装置3控制大型螺杆5的垂直姿态和中心位置，而驱动装置4仅为适应大型螺杆5拆卸作业所提供的辅助设施。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种大型螺杆自驱安装机，设置于开式螺母柱之中，其特征在于：包括上导向装置、滚筒装置、下导向装置、驱动装置以及驱动所有装置的电控装置，所述上导向装置设置于大型螺杆的顶端，滚筒装置设置于大型螺杆的底端，下导向装置设置于滚筒装置的底部，所述驱动装置位于下导向装置的顶面，且关于滚筒装置的中心对称布置，电控装置控制驱动装置带动滚筒装置旋转，并且控制大型螺杆垂直移动；

所述上导向装置包括上导向架和上回转轴承，上导向架为左右剖分式结构，其底面中间位置设有上回转轴承连接法兰，上回转轴承的内圈与上回转轴承连接法兰相连，上回转轴承的外圈与大型螺杆顶端相连；

所述滚筒装置包括螺旋滚筒和滚筒连接板，螺旋滚筒为通过滚筒连接板相连的三片剖分筒式结构，螺旋滚筒的上法兰与所述大型螺杆相连；

所述下导向装置包括下导向架和下导向轮，下导向架为左右剖分式结构，两侧各设有两个下导向轮安装座，每个下导向轮安装座均设置一个所述下导向轮，且所述下导向轮卡入开式螺母柱的内侧面之间，且下导向轮的踏面与开式螺母柱之间的间隙为2毫米至5毫米；所述下导向架的两端分别设置有减速机连接法兰，下导向架的上端中部设置有一个下回转轴承连接法兰，每个减速机连接法兰和下回转轴承连接法兰中间均设有中间齿轮安装轴孔；

所述驱动装置包括两台带制动驱动电机、两台减速机、两个减速机输出齿轮、两组中间齿轮和一个带外齿下回转轴承，每台减速机安装于下导向架的一个减速机连接法兰，每组中间齿轮装设于下导向架的中间齿轮安装轴孔处，带外齿下回转轴承的内圈与所述下回转轴承连接法兰连接，带外齿下回转轴承的外圈与所述螺旋滚筒的下法兰连接，每个减速机输出齿轮安装于减速机输出轴上，且与同侧的一组中间齿轮啮合，所述每组中间齿轮均与带外齿下回转轴承外圈设置的齿轮啮合。

2.如权利要求1所述的大型螺杆自驱安装机，其特征在于：所述上导向装置还包括4个上导向轮，上导向架的侧面各设置有一对上导向轮安装座，每个上导向轮均安装于上导向轮安装座上。

3.如权利要求2所述的大型螺杆自驱安装机，其特征在于：所述上导向轮卡入开式螺母柱的内侧面之间，且上导向轮的踏面与开式螺母柱之间的间隙为2毫米至5毫米。

4.如权利要求1所述的大型螺杆自驱安装机，其特征在于：所述滚筒装置还包括多个滚轮，所述滚轮分别通过滚轮轴套设置于螺旋滚筒外表面，且多个滚轮踏面的最低点轨迹形成环绕螺旋滚筒外表面的螺旋线，该螺旋线线型、螺距与开式螺母柱的螺旋线线型、螺距相同，且滚轮至少形成两圈螺旋线。

5.如权利要求4所述的大型螺杆自驱安装机，其特征在于：位于每圈螺旋线的滚轮中，至少有三个滚轮与开式螺母柱的啮合区单个螺纹齿接触，且滚轮表面的硬度小于开式螺母柱的螺纹齿表面硬度。