CN105035989B - 折线槽排缆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种折线槽排缆装置，包括左支架、右支架、水平导轴、双向折线螺杆、活动架、运动和导向装置、手动离合器；所述水平导轴安装在左支架和右支架下部，通过轴端挡板和轴肩固定；所述双向折线螺杆安装在左支架和右支架上部；所述双向折线螺杆和水平导轴上连接有活动架，所述运动和导向装置安装在活动架上，与双向折线螺杆配合连接，所述手动离合器安装在双向折线螺杆上。所述双向折线螺杆采用直线槽与螺旋槽结合方式，运动和导向装置采用三个菱形导向滑块在槽上滑动，保证滚动轴承在正反向槽交叉处进入正确的槽轨道。本发明采用折线槽排缆方式，结构紧凑、加工简单，能很好的解决缆绳缠绕问题。

Description

折线槽排缆装置

技术领域

本发明涉及一种排缆装置，尤其涉及一种起重铺管船移船定位锚绞车、托管架调整绞车、钻井船定位锚绞车、起重船定位锚绞车、风电安装船定位锚绞车、三用工作船拖曳绞车等海洋工程领域。

背景技术

定位锚绞车、调整绞车、拖曳绞车等是一些海洋工程船上的重要设备，承担移船定位、调整托管架角度、拖曳锚作等重要工作。排缆装置安装在绞车前端，辅助卷筒完成缆绳收放作业，保证缆绳在卷筒上缠绕整齐，不会出现跳缆、叠缆、挤压等不正常现象。

常规排缆装置通常采用螺旋槽型式排缆，在排缆宽度范围内缆绳跟随速度恒定，不加干涉时会在卷筒上排布成螺旋形式，与LEBUS绳槽有一定角度误差，在滑进LEBUS绳槽过程中，产生横向摩擦，减少缆绳使用寿命。

常规排缆装置只能布置一个滑块，滑块数量少，受到的缆绳侧向力大，滑块形式和材料需要特殊考虑。

常规螺旋槽排缆装置滑块为月牙形的铸造铝青铜，与槽侧面接触面积很小，滑块受到的单位比压高，磨损严重，需要经常更换滑块，同时滑动摩擦阻力大，机械效率低。

常规排缆装置在整个运动过程中一直消耗功率，功率浪费大，轴瓦及滑块温升高，不易散热。

发明内容

针对现有常规排缆装置排绳动作与卷筒绳槽运动不同步，滑块受力大，磨损严重，需要频繁更换及功率浪费的情况，本发明提供一种折线槽排缆装置。

本发明的技术方案如下：

一种折线槽排缆装置，包括左支架、右支架、水平导轴、双向折线螺杆、活动架、运动和导向装置、手动离合器；其特征在于：所述水平导轴安装在左支架和右支架下部，通过轴端挡板和轴肩固定；所述双向折线螺杆安装在左支架和右支架上部；所述双向折线螺杆和水平导轴上连接有活动架，所述运动和导向装置安装在活动架上，与双向折线螺杆配合连接，所述手动离合器安装在双向折线螺杆上。

所述双向折线螺杆通过两个圆锥滚子轴承安装在左、右支架上，并通过轴承盖固定密封。

所述双向折线螺杆具有对称的正向槽和反向槽，正向槽和反向槽由直线槽和螺旋槽组成，直线槽的直线段和螺旋槽的螺旋线段的圆周角度与卷筒上LEBUS绳槽对应。

所述双向折线螺杆的直线槽与螺旋槽交结合处设有过渡圆角，圆角直径与槽宽度相同。

所述运动和导向装置由圆柱滚针轴承、棱形导向滑块、闭锁机构组成，所述棱形导向滑块与双向折线螺杆的直线槽和螺旋槽两边侧壁滑动连接，棱形导向滑块下面装有圆柱滚针轴承，圆柱滚针轴承与直线槽和螺旋槽两边侧壁滚动连接，所述闭锁机构包含弹簧、圆柱头销和半圆槽，所述棱形导向滑块内装有弹簧、圆柱头，圆柱头与棱形导向滑块的连接轴上的半圆槽定位锁紧连接；用于固定双向折线螺杆的正反向槽内的棱形导向滑块的角度，并在正反向过渡时打开，在反向运动时重新闭锁固定。

所述活动架由两个导筒、两个垂直滚轮及滑动轴套组成，两个导筒与钢板焊接组成一个整体，导筒内安装滑动轴套，导筒上开有用于安装运动和导向装置的滑槽和固定槽；所述活动架的导筒上部圆周180°方向上均布三副运动和导向装置，在轴向方向相距半个缆绳节距。

所述手动离合器通过矩形花键与双向折线螺杆相连。

所述菱形导向滑块由合金钢制成，并在与槽侧壁接触面上安装铝青铜垫片，所述菱形导向滑块钝角边倒成角圆，圆角直径为槽宽度。

所述运动和导向装置在两端轴承座内滑动，滑动距离为一个卷筒绳槽节距，2#运动和导向装置通过挡块固定在中间位置，1#、3#运动和向装置分别处于左极限位置和右极限位置；其中，正向运动时，2#、3#运动和导向装置工作，反向运动时，2#、1#运动和导向装置工作。

所述折线槽排缆装置安装在LEBUS卷筒或焊接LEBUS圆钢型卷筒或带导向、爬升楔块的光卷筒上。

本发明的有益效果是：

本发明中折线槽及运动和导向装置均为国内外首创，没有可替代方案完成与LEBUS卷筒排绳同步动作。

本发明的技术特点：

（1）折线槽设计，直线槽段与螺旋槽段相结合，满足与LEBUS卷筒排绳同步动作；

（2）活动架上垂直滚轮受缆绳侧向力并传递到运动和导向装置上，运动和导向装置上圆柱滚子对槽侧壁产生压力和滚动摩擦力，在直线槽段，螺杆横向驱动力为零，缆绳不横向移动，只有滚动摩擦力反向做功，螺杆所需驱动功率极小，在螺旋槽段，螺杆驱动缆绳横向移动，滚动摩擦力和压力反向做功，螺杆驱动功率为额定功率，整个运动过程为间歇运动，有利于散热。

（3）活动架上布置三副运动和导向装置，中间一副固定，其余两副在滑槽内移动，任意时刻，中间一副装置都不改变位置，其余两副在正反向时分别滑动到极限位置，三副装置始终有两副起导向作用。

（4）运动和导向装置使用圆柱滚子轴承实现在槽内运动，推动活动架实现排缆功能，滚子轴承改变传统滑块滑动方式，摩擦阻力小磨损小，不需要经常更换，同时装置使用菱形导向滑块，保证滚子在正反折线槽交叉处自动选择路径。

（5）采用圆柱头销、弹簧、半圆凹槽方式，实现棱形导向滑块方向闭锁，当正向运动时，棱形滑块受到很小的力，保证圆柱头销在半圆凹槽内，运动导向装置在棱形滑块选择下沿正向槽运动，在正向槽与反向槽接合处，棱形滑块锐角边受到侧壁摩擦力，实现棱形滑块摆动，到极限位置时，圆柱头销伸进另一半圆凹槽内，保证反向运动闭锁。

（6）棱形滑块采用特殊设计，能够保证在直线段与螺旋线段内自由运动，紧密贴合，且不会滑到反向槽内。

（7）离合器与双向折线螺杆采用矩形花键连接。

（8）本发明优选与带LEBUS绳槽的卷筒配合使用，其次为使用圆钢焊接成折线绳槽并有导向楔块的卷筒使用，其次为带导向楔块的光卷筒使用。

附图说明

图1是本发明的总体结构主视示意图；

图2是本发明的总体结构俯视示意图；

图3是本发明的双向折线螺杆三维示意图；

图4是双向折线螺杆横向截面图；

图5是双向折线螺杆的螺杆折线展开图；

图6是本发明的运动和导向装置示意图；

图7是图6中沿A-A的剖视图；

图8是LEBUS卷筒横向截面图；

图9是活动架的导筒上布置三副运动和导向装置示意图；

图10是棱形导向滑块平面示意图；

图11是运动和导向装置三种运动状态示意图；

其中：（a）正向运动时，三副运动和导向装置的极限位置，（b）正反向过渡运动时，三副运动和导向装置的极限位置，（c）反向运动时，三副运动和导向装置的极限位置。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做更详细的描述。

如图1和2所示，一种折线槽排缆器，包括左支架1、右支架2、水平导轴3、双向折线螺杆4、圆锥滚子轴承5、活动架6、导筒6a、垂直滚轮6b、滑动轴套6c、运动和导向装置7、圆柱滚针轴承7a、棱形导向滑块7b、闭锁机构7c。

左支架1和右支架2支持整个机构，左、右支架1，2可以通过螺栓与公共底座或绞车基座连接，水平导轴3安装在左、右支架1，2下部，并通过轴端挡板和轴上轴肩固定，双向折线槽螺杆4布置在左、右支架1，2上部，双向折线槽螺杆4与支架连接部有轴承位，并与圆锥滚子轴承5配合，整体安装在支架轴承孔上。如图3，4所示，双向折线槽螺杆4上排缆部位开直线槽和螺旋槽，直线槽与螺旋槽结合处圆角处理，双向折线槽螺杆4与离合器结合部位加工矩形花键，活动架6由两个导筒6a、两个垂直滚轮6b及滑动轴套6c组成，两个导筒6a与钢板焊接组成一个整体，导筒6a内安装滑动轴套6c，垂直滚轮可以在垂直方向圆周运动，减少钢丝绳与滚子的摩擦，活动架上部导筒6a上开两个滑槽和一个固定槽，用于安装运动和导向装置7。如图6，7所示，运动和导向装置7由圆柱滚针轴承7a、棱形导向滑块7b、闭锁机构7c组成，闭锁机构7c包含弹簧、圆柱头销和半圆槽。棱形导向滑块7b与双向折线螺杆的直线槽和螺旋槽两边侧壁滑动连接，棱形导向滑块7b下面装有圆柱滚针轴承7a，圆柱滚针轴承7a与直线槽和螺旋槽两边侧壁滚动连接。棱形导向滑块7b内装有弹簧、圆柱头，圆柱头与棱形导向滑块7b的连接轴上的半圆槽定位锁紧连接；用于固定双向折线螺杆的正反向槽内的棱形导向滑块7b的角度，并在正反向过渡时打开，在反向运动时重新闭锁固定。如图9所示，活动架的导筒6a上部圆周180°方向上均布三副运动和导向装置7，在轴向方向相距半个缆绳节距。运动和导向装7置在两端轴承座内滑动，滑动距离为一个卷筒绳槽节距，2#运动和导向装置41通过挡块12固定在中间位置，1#、3#运动和向装置40，42分别处于左极限位置和右极限位置；其中，正向运动时，2#、3#运动和导向装置41，42工作，反向运动时，2#、1#运动和导向装置41，40工作。

如图5所示，双向折线螺杆4具有对称的正向槽20和反向槽30，正向槽20和反向槽30由直线槽和螺旋槽组成。如图4所示，直线槽的直线段9和螺旋槽的螺旋线段8的圆周角度与卷筒上LEBUS绳槽对应，按照1：3或者1：4选取，螺杆上折线对应圆周角度是卷筒上折线对应圆周角的1/i,其中i为卷筒与折线槽螺杆之间的传动比，取值为整数，每圈正反槽有一半直线槽分段重合。

为便于描述本实施例，如图8所示，LEBUS卷筒每圈包含螺旋线槽Ⅰ10、直线槽Ⅰ11、螺旋线槽Ⅱ13、直线槽Ⅱ14，卷筒到折线槽螺杆传动比为2。如图5所示，折线槽螺杆的每圈正向槽20依次由螺旋线槽Ⅰ21、直线槽Ⅰ22、螺旋线槽Ⅱ23、直线槽Ⅱ24、螺旋线槽Ⅲ25、直线槽Ⅲ26、螺旋线槽Ⅳ27、直线槽Ⅳ28组成，每圈反向槽依次由螺旋线槽A31、直线槽A32、 螺旋线槽B33、直线槽B34、直线槽C35、螺旋线槽C36、螺旋线槽D37、直线槽D38组成。

下面说明本实施例的排缆装置的各种运动的实现过程：

1.）排缆器正向排缆运动：将手动离合器沿矩形花键推向大链轮并与链轮上离合器齿结合，双向折线螺杆就可以随卷筒转动，卷筒转动一圈缆绳移动一个节距，螺杆转动半圈缆绳移动一个节距，本实施例由于减速比选用2，所以卷筒转动两圈，螺杆才转动一圈。螺杆转动时，运动和导向装置进入螺杆上螺旋线槽，绳槽侧壁推动活动架移动半个节距，卷筒在螺旋线槽内排缆，继续转动螺杆，运动和导向装置进入直线槽，此时运动和导向装置不受推动力，活动架不运动，卷筒在直线槽内排缆，同理其余运动与以上相同，由于正向槽和反向槽在卷筒每圈结束的直线段槽内重合，所以菱形导向滑块在螺旋段进入直线段和在直线段进入螺旋段选择正向路径，在整个正向排缆过程中，2#、3#运动和导向装置推动活动架正向运动，卷筒上缆绳垂直与卷筒轴线，排缆整齐。

2.）排缆器反向排缆运动：在正向排缆运动末端，运动和导向装置在直线槽内滑动，活动架不运动，此时继续转动双向折线螺杆，运动和导向装置进入反向螺旋线槽，绳槽侧壁推动活动架移动半个节距，卷筒在螺旋线槽内排缆，继续转动螺杆，运动和导向装置进入直线槽，此时运动和导向装置不受推动力，活动架不运动，卷筒在直线槽内排缆，同理其余运动与以上相同，在整个排缆过程中，由于反向槽和正向槽在卷筒每圈结束的直线段槽内重合，所以菱形导向滑块在螺旋段进入直线段和在直线段进入螺旋段选择反向路径，在整个正向排缆过程中，1#、2#运动和导向装置推动活动架正向运动，卷筒上缆绳垂直与卷筒轴线，排缆整齐。

3）棱形导向滑块选择路径原理：

3.1．在正反向槽非重合处的路径选择：如图10，11a所示，在正向运动阶段，菱形导向滑块进入螺旋槽内，棱形导向滑块的2#、4#棱面51，53与槽侧面接触，继续滑动到螺旋槽与直线槽结合处，这时棱形导向滑块的2#棱面51与槽侧面逐渐脱离接触，棱形导向滑块的2#过渡圆面55与槽过渡圆侧面接触，3#棱面52与直线槽侧面接触，4#棱面53与螺旋槽侧面接触，进入直线槽内，棱形导向滑块的1#过渡圆面54与槽过渡圆侧面接触，1#、3#棱面50，52与直线槽侧面接触，进入第二个螺旋槽时，接触面与进入第一个槽相同。

3.2在正反向槽重合处的路径选择：如图10，11b所示，当从螺旋槽进入正向与反向共用的直线槽时，单独的圆柱滚针轴承可能存在一定几率进入反向的螺旋槽内，但轴承上部的棱形导向滑块的3#、4#棱面52，53在轴承进入危险位置时，已经与直线槽侧壁和螺旋槽侧壁接触，这样就选择了正确的正向路径，防止了轴承在交叉处迷路，同样在从直线槽进入正向螺旋槽时，由于存在反向螺旋槽，单独的圆柱滚针轴承可能存在一定几率进入反向的螺旋槽内，但轴承上部的棱形导向滑块的1#、2#棱面50，51在轴承进入危险位置时，已经与直线槽侧壁和螺旋槽侧壁接触，保证了正确的路径。在整个棱形导向滑块正向运动过程中，棱形导向滑块的最大对角线与螺杆轴线角度不变为α。

3.3在正反槽过渡处的路径选择：如图10，11c所示，当棱形导向滑块运动到正向槽结束和反向槽开始处时，这时棱形导向滑块的1#、3#棱面50，52与正向直线槽侧壁接触，随着运动的进行，3#棱面52接触到过渡圆面，并受到侧向力，此力使棱形导向滑块3#棱面52向前滑动并转动一定角度，这时1#棱面50逐渐脱离直线槽侧壁，当棱形导向滑块2#圆面55与槽过渡圆面重合时，3#、4#棱面52，53分别与正向直线槽侧壁和和反向螺旋槽侧壁接触，棱形导向滑块最大对角边与螺杆轴线夹角调整结束为一新的值β，继续转动螺杆，反向路径选择时，原理与正向相同，在整个棱形滑块反向运动过程中，棱形滑块的长对角线与螺杆轴线角度不变为β。

4）闭锁机构工作原理：在3.1和3.2中的正向运动阶段，由于棱形导向滑块长对角线与螺杆轴线不变，所以闭锁机构中的圆柱头销停留在半圆凹槽内，保证α不变。在3.3的正反向槽过渡阶段，棱形滑块受到侧向力并绕对角线中心逐渐转动，这时圆柱头销受力滑出半圆凹槽，转动到棱形滑块的长对角线与螺杆轴线角度变为β后进入另一半圆凹槽内，保证反向路径选择正确。

5）导筒滑槽工作原理：导筒滑槽沿导筒圆周方向分布，分别在导筒0°、90°、180°方向上（图9），1#、3#滑槽长度为一个卷筒绳槽节距，2#滑槽长度为刚好可以安装固定运动和导向装置。运动和导向装置在导筒上的轴向分布距离为半卷筒绳槽节距。在正向运动过程中，1#运动和导向装置40在1#滑槽内处于左极限位置，2#运动和导向装置41在2#滑槽位置，3#运动和导向装置42在3#滑槽右极限位置，由于螺杆通过运动和导向装置7推动活动架移动，所以在正向阶段活动架右移，1#运动和导向装置40被反拖，2#、3#运动和导向装置41，42推动活动架，同理，反向时活动架左移，3#运动和导向装置42被反拖，1#、2#运动和导向装置40，41推动活动架。1#、2#、3#滑槽能够保证在正反向时有两个同时工作，减少受力。

本发明实施例中的新型排缆器可以与LEBUS绳槽卷筒或焊接LEBUS圆钢型卷筒或光卷筒（带导向、爬升楔块）配合使用，尤其使用LEBUS绳槽卷筒效果最好，并明显改善光卷筒排绳效果，节约成本。

Claims (9)

1.一种折线槽排缆装置，包括左支架(1)、右支架(2)、水平导轴(3)、双向折线螺杆(4)、活动架(6)、运动和导向装置(7)、手动离合器；其特征在于：所述水平导轴(3)安装在左支架(1)和右支架(2)下部，通过轴端挡板和轴肩固定；所述双向折线螺杆(4)安装在左支架(1)和右支架(2)上部；所述双向折线螺杆(4)和水平导轴(3)上连接有活动架(6)，所述运动和导向装置(7)安装在活动架(6)上，并与双向折线螺杆(4)配合连接，所述手动离合器安装在双向折线螺杆(4)上；所述运动和导向装置(7)由圆柱滚针轴承(7a)、棱形导向滑块(7b)、闭锁机构(7c)组成，所述棱形导向滑块与双向折线螺杆(4)的直线槽和螺旋槽两边侧壁滑动连接，棱形导向滑块下面装有圆柱滚针轴承(7a)，圆柱滚针轴承(7a)与直线槽和螺旋槽两边侧壁滚动连接，所述闭锁机构(7c)包含弹簧、圆柱头销和半圆槽，所述棱形导向滑块(7b)内装有弹簧、圆柱头，圆柱头与棱形导向滑块(7b)的连接轴上的半圆槽定位锁紧连接；用于固定双向折线螺杆的正反向槽内的棱形导向滑块(7b)的角度，并在正反向过渡时打开，在反向运动时重新闭锁固定。

2.根据权利要求1所述的折线槽排缆装置，其特征在于，所述双向折线螺杆(4)通过两个圆锥滚子轴承安装在左、右支架(1，2)上，并通过轴承盖固定密封。

3.根据权利要求1所述的折线槽排缆装置，其特征在于，所述双向折线螺杆(4)具有对称的正向槽(20)和反向槽(30)，正向槽(20)和反向槽(30)由直线槽和螺旋槽组成，直线槽的直线段和螺旋槽的螺旋线段的圆周角度与卷筒上LEBUS绳槽对应。

4.根据权利要求2所述的折线槽排缆装置，其特征在于，所述双向折线螺杆(4)的直线槽与螺旋槽交结合处设有过渡圆角，圆角直径与槽宽度相同。

5.根据权利要求1所述的折线槽排缆装置，其特征在于，所述活动架(6)由两个导筒(6a)、两个垂直滚轮(6b)及滑动轴套(6c)组成，两个导筒(6a)与钢板焊接组成一个整体，导筒(6a)内安装滑动轴套(6c)，导筒（6a）上开有用于安装运动和导向装置(7)的滑槽和固定槽；所述活动架的导筒(6a)上部圆周180°方向上均布三副运动和导向装置(7)。

6.根据权利要求1所述的折线槽排缆装置，其特征在于：所述手动离合器通过矩形花键与双向折线螺杆(4)相连。

7.根据权利要求1所述的折线槽排缆装置，其特征在于：所述棱形导向滑块(7b))由合金钢制成，并在与槽侧壁接触面上安装铝青铜垫片，所述棱形导向滑块(7b)钝角边倒成圆角，圆角直径为槽宽度。

8.根据权利要求5所述的折线槽排缆装置，其特征在于，所述运动和导向装置(7)在两端轴承座内滑动，滑动距离为一个卷筒绳槽节距，2#运动和导向装置(41)通过挡块(12)置于中间位置，1#、3#运动和向装置(40，42)分别处于左极限位置和右极限位置；其中，正向运动时，2#、3#运动和导向装置(41，42)工作，反向运动时，2#、1#运动和导向装置(41，40)工作。

9.根据权利要求1-8任一项所述的折线槽排缆装置，其特征在于：所述折线槽排缆装置安装在LEBUS卷筒或焊接LEBUS圆钢型卷筒或带导向、爬升楔块的光卷筒上。