液压技术在吊艇机上的应用

2010-06-28王洪波

装备制造技术 2010年3期

王洪波

（海军蚌埠士官学校航海系，安徽蚌埠233012）

船用吊艇机是吊艇架的动力操纵设备，完成吊放小艇的任务。要求收放钢缆的速度为36～58 m/min。当前船上采用的机械式吊艇机，一般由电机、减速装置、离心刹车装置、单向制动装置和人力刹车组成。其存在的不足之处为：传动机械占用甲板空间较大，启动平稳性不够好，速度调节不方便，机件润滑条件不好，易出故障。考虑到液压传动的优点，于是提出了液压吊艇机的设计方案。

1 液压传动的优点

液压传动具有以下优点：

（1）装置体积小，重量轻，占用空间小；

（2）运动惯性小，起动、换向较迅速、平稳；

（3）速度调节方便，能实现无级调速，易于实现自动化和自动过载保护；

（4）采用油液作介质，零件润滑性好，使用寿命长；

（5）液压组件都是标准化、系列化产品，便于设计制造和推广应用。

当然液压传动也存在传动效率较低、传动比不准确、成本较高等不足，但对吊放小艇不是很重要，并不要求准确的传动比和很高的效率等。

从比较可以看出，吊艇机以前采用机械传动，主要是考虑建设成本；现在看来，采用液压传动应更为合适。

2 设计方案

该系统由液压泵、液压阀、液压马达、离合器、滚筒、制动器和支架等部件组成。设计时，从结构简单考虑，选用低速大转矩的静力平衡式径向柱塞液压马达，其收放钢缆的速度在30～60 m/min之间，可以满足要求，同时省去了笨重的减速装置。该液压绞车的工作原理，是用低速大转矩的静力平衡式径向柱塞液压马达，通过离合器的结合驱动绞车滚筒。在滚筒上设计有液压刹车装置。液压绞车的正、反转靠控制方向阀来实现，绞车转速用改变液压泵输入到液压马达的油量大小来调节，从而达到举升的目的。

2.1 机械结构

液压绞车的机械部分与一般绞车相似，由主轴、带式制动器、滚筒和支架等部件组成（如图1所示）。滚筒浮套在主轴上，由牙嵌式离合器控制滚筒与主轴的结合与分离。在滚筒上设有液压刹车装置。

图1 机械传动示意图

图2 液压刹车装置示意图

液压刹车装置的结构如图2所示。刹车带套在滚筒刹车轮盘的外周上。刹车液压缸内部装有活塞和弹簧。当刹车液压缸不通入压力油时，在弹簧力作用下，推动活塞向下，通过杠杆将刹车带刹紧。从刹车液压缸的下部油口进入压力油，而使液压缸上部通回油时，油压推动活塞，并克服弹簧力上移，活塞即带动杠杆绕支点逆时针方向转动，使刹车带松开。

2.2 液压系统

液压绞车的液压系统由动力源部分、执行元件、控制元件和辅助元件组成。系统元件体积小，重量轻，可以依附在吊艇架上，占用甲板空间很小。其主回路液压系统原理如图3所示。吊放小艇由静力平衡式径向柱塞液压马达驱动。根据马达压力要求，液压泵选用轴向柱塞泵，系统最大工作压力为14 MPa，由溢流阀调定。调速阀与执行元件并联，组成旁路节流调速回路，溢流阀在系统中作安全阀用。换向阀采用“M”型滑阀机能，在中位时能够使液压泵卸荷。

图3 主回路液压系统原理图

（1）马达转速的控制。改变调速阀的开度，可以改变流过该阀的流量，从而控制进入液压马达的压力油流量，也就调节了吊放小艇时液压马达的转速，即调节了吊放小艇的速度，调速阀开大时，吊放速度降低；反之，速度提高。

（2）放艇速度控制。吊与放小艇时，确保速度快慢相当，所以要控制放艇时重力对速度的影响。这是通过单向节流阀来实现的。图3中右边单向节流阀接在主油路中，收艇时压力油不经节流进入液压马达，以保证一定的收艇速度。放艇时，该阀使液压马达形成一定的回油背压，限制了放艇的速度，防止因小艇与人的重力作用使放艇速度过快。

（3）制动系统的安全设计。安全的设计主要考虑启动时的平稳，和出现故障时能保护人身安全。在系统中是通过单向节流阀来实现的。图3中左边单向节流阀接在液压刹车油路中，使刹车带松开时，压力油必须经过节流阀节流后，才能进入刹车液压缸，使刹车带松开不能过快；而当系统发生故障失去压力时，刹车液压缸中的油能够经过单向阀泄回油箱，使刹车带迅速刹紧滚筒，以确保安全。