CN104196069A - 一种抓斗式节能挖泥船上卷扬系统的动能切换机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抓斗式节能挖泥船上卷扬系统的动能切换机构，包括抓斗控程卷筒，所述抓斗控程卷筒上缠绕有用于连接抓斗的起升钢丝绳，所述抓斗控程卷筒上缠绕用用于连接配重装置的配重钢丝绳，所述配重钢丝绳的出绳方向与起升钢丝绳的出绳方向相反形成杠杆式结构，所述抓斗控程卷筒的一侧设有可驱使所述抓斗控程卷筒正转以使得起升钢丝绳回卷的第一驱动装置，抓斗控程卷筒的另一侧设有第二驱动装置，所述第二驱动装置可驱使所述抓斗控程卷筒在抓斗抓挖合斗过程中进行反转，并使得配重钢丝绳回卷。本发明降低了对卷扬系统的功率设计要求，减少了设备制造成本，实现了节能减排的目的，提高了设备的生产效益。

Description

一种抓斗式节能挖泥船上卷扬系统的动能切换机构

技术领域

本发明涉及一种疏浚工程设备的节能技术，具体为一种一种抓斗式节能挖泥船上卷扬系统的动能切换机构。 

背景技术

传统的抓斗式挖泥船所用的卷扬系统都是在抓斗控程卷筒上缠绕一组钢丝绳，将抓斗固定在该组钢丝绳的活动端上。当抓斗开始作业需要下降时，抓斗控程卷筒上的离合器打开，由于抓斗在自身重量的作用下自由下滑，为了控制抓斗下滑速度，卷筒需要设置刹车制动装置的方法进行速度限制或完全制动。由于制动力需要基本抵消抓斗的自身重力，因此对制动刹车装置的要求较高，制造成本高，制动刹车装置中的刹车摩擦片的损耗快，生产成本大。当抓斗需要上升时，卷筒上的离合器闭合，动力源向卷筒提供动力使卷筒转动，卷筒转动的能量需要较大才能驱使抓斗上升，这对动力源的要求极高，能耗极大，达不到节能的效果。 

为了克服以上存在的缺陷，现部分挖泥船在卷扬系统上增设了配重装置。相应地，抓斗控程卷筒配置有用于连接配重装置的另一条钢丝绳，此钢丝绳的出绳方式与连接抓斗的钢丝绳方向相反。此配重装置能够向抓斗控程卷筒施力，抓斗的部分重量被抵消，下降时所需的刹车制动力减小，刹车装置的损耗也减小，上升时所需的动力源输出降低，能耗也相应降低。 

但由于挖泥船在进行抓挖时需要利用抓斗的自身重力对被抓挖物料进行抓取，当抓斗的自身重量被配重装置大部分抵消后，抓斗的自重压到所抓挖物料上的重量大大减少，导致抓斗抓挖的强度降低，所抓到的物料量大大减小。 

因此，虽然增加配重装置能够克服部分缺陷，但也会带来某些技术问题。目前的抓斗式挖泥船卷扬系统是难以实现同时兼顾能耗、成本和抓挖效果的。 

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种节能、降低生产成本要求的抓斗式挖泥船卷扬系统的动能切换机构，卷扬系统内设置有此动能切换机构后可以获得良好的节能效果和抓挖效果。 

本发明为解决技术问题所采用的技术方案是： 

一种抓斗式节能挖泥船上卷扬系统的动能切换机构，包括抓斗控程卷筒，所述抓斗控程卷筒上缠绕有用于连接抓斗的起升钢丝绳，其特征在于，所述抓斗控程卷筒上缠绕有用于连接配重装置的配重钢丝绳，所述配重钢丝绳的出绳方向与起升钢丝绳的出绳方向相反形成杠杆式结构，所述抓斗控程卷筒的一侧设有可驱使所述抓斗控程卷筒正转以使得起升钢丝绳回卷的第一驱动装置，抓斗控程卷筒的另一侧设有第二驱动装置，所述第二驱动装置可驱使所述抓斗控程卷筒在抓斗抓挖合斗过程中进行反转，并使得配重钢丝绳回卷。

作为优选的实施方式，所述抓斗控程卷筒的两端分别固定有法兰，法兰的外周设有刹车制动装置，所述法兰向外延伸出一卷筒轴，所述卷筒轴通过轴承座固定于机架上，所述第一驱动装置和第二驱动装置设置于所述卷筒轴上。 

作为优选的实施方式，所述第一驱动装置和第二驱动装置包括通过轴承座固定在所述卷筒轴上受动力源驱动的齿轮件以及固定于所述卷筒轴上并与卷筒轴同步转动的离合器，所述离合器在操控作动下可涨压于紧固在所述齿轮件的摩擦钢圈上。 

本发明的有益效果是：本发明的动能切换机构利用杠杆式结构连接有配重装置，此配重装置能够在抓斗下降和上升过程中对抓斗的重量进行抵消，从而降低了对制动器刹片的磨损和动力源功率的要求，有利于减少设备制造成本，工作时能耗大大减少；装置中的抓斗控程卷筒利用控制离合器实现双向动力驱动，除了正常设置的第一驱动装置外，还包括用于阻隔配重装置重量的第二驱动装置，当抓斗下降到位时，通过控制离合器使得第二驱动装置控制抓斗控程卷筒反转，抓斗需要进行抓挖作业时，配重装置的重量被操控第二驱动装置的离合器阻隔，此时抓斗的整个重量都可以完全压到被抓挖物料上，抓挖强度得到保证，抓挖效果好。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明： 

图1为本发明一种实施例的原理示意图；

图2为本发明一种实施例的整体结构示意图；

图3为应用本发明的卷扬系统结构示意图。

符号说明：1-抓斗控程卷筒，2-起升钢丝绳，3-配重钢丝绳，4-第一驱动装置，5-第二驱动装置，6-抓斗，7-配重装置，8-法兰，9-卷筒轴，10-轴承座，11-机架，12-刹车制动装置，13-轴承座，14-齿轮件，15-离合器。 

具体实施方式

本发明适用于抓斗式挖泥船的卷扬系统上。抓斗式挖泥船利用抓斗在江河水域中进行所抓挖物料的抓挖作业，达到抓挖物料或整治水下工程的目的。抓斗式挖泥船进行作业是通过操控抓斗实现的，具体地，操作人员通过操控起重作业平台移动抓斗到目的位置，然后控制抓斗下落。抓斗下落到位后，控制抓斗进行合斗动作，抓斗在合斗过程中靠自身重力压到被抓挖物料上，抓斗抓挖过程完成后抓斗和所抓挖的物料上升，然后操作人员将此抓斗以及所抓挖到的物料转移到适合的位置上，控制抓斗打开，实现物料的开放。 

整个作业过程中抓斗的行程位置需要一直改变，由控制卷扬系统实现。如图3所示，卷扬系统除了动能切换机构外，还包括动力部分A，动力部分A具体可以包括源动力、液力偶合器、飞轮、减速机、皮带等；另外卷扬系统还包括抓斗开合操控卷筒B。 

参照图1，本发明的动能切换机构主要由抓斗控程卷筒1、起升钢丝绳2、配重钢丝绳3、第一驱动装置4、第二驱动装置5等部分组成。其中配重钢丝绳3的出绳方向与起升钢丝绳的出绳方向相反以形成杠杆式结构。起升钢丝绳2和配重钢丝绳3分别连接有抓斗6和配重装置7，在具体的产品中，起升钢丝绳2和配重钢丝绳3可以为一条，也可以根据需要进行灵活配置。 

以钢丝绳为参照，所谓的抓斗控程卷筒1正转即是使得起升钢丝绳2回卷，起升钢丝绳2延伸的长度减小，使得抓斗6提升；所谓的抓斗控程卷筒1反转即是使得配重钢丝绳3回卷，配重钢丝绳3延伸的长度减小，使得配重装置提起。以图3中的示意图说明，所谓的抓斗控程卷筒1正转是自上而下地转动，反转则是自下而上地转动。 

具体应用时，由于抓斗进行下滑作业时是利用抓斗自身重量实现，因此配重装置7的重量应小于抓斗6的重量。 

设置有此配重装置7后，抓斗6的部分重量被配重装置7抵消。抓斗6在自身重力作用下下降时，由于其部分重量被抵消，因此抓斗控程卷筒1所需的制动力减小，相对传统设备来说，抓斗控程卷筒1对刹车制动装置的要求降低，因此制造成本减少。工作时，制动力减小后刹车制动装置的摩擦片损耗也会相应下降，因此刹车制动装置的工作寿命得到延长，设备的整体安全可靠性得到保证。 

抓斗6需要提升时，此时配重装置7的重量通过控制动能切换机构，变为动能帮助卷扬系统做功，从而降低了了设备的能耗和实现节能减排的目的。另外，传统未有配置配重装置的卷扬系统在使用过程中，假若抓斗的下降控制不当，抓斗在到达水底后极易产生整个侧倒的现象，起升钢丝绳也会因此而松弛甚至缠绕在一起，在配置有配重装置后，即使控制不当，在抓斗到达水底后，在配重装置的反作用力下抓斗能够被拉住，确保抓斗不会整个侧倒，起升钢丝绳也会基本保持绷紧状态，确保起升钢丝绳不会乱缠绕在一起。 

传统的卷扬系统结构只设有用于驱动抓斗控程卷筒1正转以使得起升钢丝绳回卷的驱动装置，本发明在此基础上进一步设置用于驱动抓斗控程卷筒1反转以使得配重钢丝绳回卷的第二驱动装置5，其主要目的是为了抓斗抓挖作业时，消除增加了配重装置后对抓挖效果的不良影响。 

如图2所示，抓斗控程卷筒1的两端分别固定有法兰8，法兰向外延伸出卷筒轴9，卷筒轴9通过轴承座10固定于机架11上。刹车制动装置12优选设置在法兰8外侧。 

第一驱动装置4和第二驱动装置5设置在卷筒轴9上。下文以第一驱动装置4的设置方式为例进行说明。 

具体地，第一驱动装置4包括通过轴承座13固定在卷筒轴9上的齿轮件14，还包括固定在卷筒轴9上并与卷筒轴9同步转动的离合器15。离合器15在驱动作用下可涨压于紧固在齿轮件14的摩擦钢圈上。 

齿轮件14在外部动力源的驱动作用下持续转动。当不需要起驱动作用时，离合器15与紧固在齿轮件14的摩擦钢圈分离，此时齿轮件14的转动作用力传递不到卷筒轴9上，齿轮件14和卷筒轴9相对独立。当需要起驱动作用时，离合器15涨压于紧固在齿轮件14的摩擦钢圈上，此时齿轮件14的转动作用力传递到卷筒轴9上，对卷筒轴9起到驱动作用，使得卷筒轴9与齿轮件14同步旋转。这种动力源持续输出、通过离合进行动力驳接切换的方式大大增加了控制的灵活性。

工作时，通过控制离合器使得第一驱动装置4驱动抓斗控程卷筒1正转时，抓斗6可以被提升。当抓斗6下降时，第一驱动装置4和第二驱动装置5的离合器都打开，使得两者都不向抓斗控程卷筒1产生作用，刹车制动装置12产生制动作用，抓斗6在自身重力下下降，此时抓斗控程卷筒1自动反转。当抓斗6下降到位需要进行抓挖时，操控第二驱动装置5与抓斗控程卷筒1之间的离合器闭合，第二驱动装置产生作用，进行操控抓斗作业时，驱使抓斗控程卷筒1反转同时进行操控合斗卷筒运作，阻隔配重装置7的作用力，使得抓斗6在完整的自身重力作用下压向被抓取对象，抓斗6的抓挖强度得到保证。当抓挖过程接近完成时，第二驱动装置5与抓斗控程卷筒1之间的离合器松开，第二驱动装置5停止向抓斗控程卷筒1的驱动作用。此时配重装置7的重量通过切换变为能量，帮助卷扬系统做功，从而降低了卷扬系统所需要的功率设计要求，减少能耗。 

从以上描述可以看出，设置有第二驱动装置5后，通过控制离合器，配重装置7可以在第二驱动装置5的驱动下灵活地切换状态，实现动能切换，同时兼顾了节能效果和抓挖效果。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种抓斗式节能挖泥船上卷扬系统的动能切换机构，包括抓斗控程卷筒，所述抓斗控程卷筒上缠绕有用于连接抓斗的起升钢丝绳，其特征在于，所述抓斗控程卷筒上缠绕有用于连接配重装置的配重钢丝绳，所述配重钢丝绳的出绳方向与起升钢丝绳的出绳方向相反形成杠杆式结构，所述抓斗控程卷筒的一侧设有可驱使所述抓斗控程卷筒正转以使得起升钢丝绳回卷的第一驱动装置，抓斗控程卷筒的另一侧设有第二驱动装置，所述第二驱动装置可驱使所述抓斗控程卷筒在抓斗抓挖合斗过程中进行反转，并使得配重钢丝绳回卷。

2.根据权利要求1所述的一种抓斗式节能挖泥船上卷扬系统的动能切换机构，其特征在于，所述抓斗控程卷筒的两端分别固定有法兰，法兰的外周设有刹车制动装置，所述法兰向外延伸出一卷筒轴，所述卷筒轴通过轴承座固定于机架上，所述第一驱动装置和第二驱动装置设置于所述卷筒轴上。

3.根据权利要求2所述的一种抓斗式节能挖泥船上卷扬系统的动能切换机构，其特征在于，所述第一驱动装置和第二驱动装置包括通过轴承座固定在所述卷筒轴上受动力源驱动的齿轮件以及固定于所述卷筒轴上并与卷筒轴同步转动的离合器，所述离合器在操控作动下可涨压于紧固在所述齿轮件的摩擦钢圈上。