起货机与其他机电设备一样,由原动机,传动机构和执行机构三部分构成。电动起货机主要由以下几个部分构成:电动机,减速箱和离合器组成的传动机构,卷筒和电磁/机械刹车装置与吊杆等组成的执行机构。
1.吊杆式起货机
吊杆式起货机有单杆式和双杆式两种。单杆式电动起货机是一种具有电动回转和变幅的起货机,见图3-1。图中有三台电动绞车:1号是提升和下降货物的升降绞车;2号是吊杆升降的变幅绞车;3号是吊杆回转的回转绞车。有两个主令控制器;一个主令控制器用来提升和落货:另一个主令控制器有特殊的结构,将变幅与回转控制合在一个手柄上操作,可按要求同时控制吊杆的升降和回转。这种起货机操作灵活平稳,并且可减少吊杆千斤索的伸缩次数,从而减轻工作强度,提高工作效率。
图3-1 单杆式电动起货机结构图
图3-2 双杆式电动起货机结构图
双杆式电动起货机是采用两台起货机在起货过程中相互配合进行工作的,见图3-2。在运行时,吊杆不转动,货物水平移动,靠两台起货绞车同时协调工作来完成。双杆吊货的工作过程见图3-3。图中横坐标表示时间t,纵坐标表示电动机负载力矩M f(此负载按负载力矩与电动机力矩相平衡而进行作业),此图中M f即为M s,横坐标以上为电动状态,纵坐标以下为各段时间动作情况分别叙述如下。
(1)在t 1时间内是吊货阶段。货物挂上钓钩,1号起货机起吊货物,这时1号上的负载力矩为T L,2号起货机收起松弛的钢索,其负载力矩为T′L。
(2)t 2时间内,货物由舷外向舱口移动。这段时间,货物已吊到一定高度,2号起货机开始拉货物向舱口移动,其负载力矩从T′Ll逐渐增加到T′L2,而1号起货机则松索,其负载力矩从-T L2(开始松索时货物拽拉电动机,为制动状态)到+T L2(负载移到2号起货机后,1号起货机不受负载拖拉,而是电动松索状态)。
图3-3 双杆吊货时电动机负载图
(3)在t 3时间内,是落货阶段。此时货物已移到舱口上方,货物拽拉2号起货机电动机反转,其力矩为-T′L1;而1号起货机继续松索,其力矩为+T L3。
(4)t 4是卸货时间。当货物放到舱底时,两台电动机停止工作,货物从钓钩上取下。
(5)t 5为收索时间。当钓钩与货物一旦脱开,电动机又开始电动收索。1号和2号电动机轴上的力矩为T L 4和T′L4。
(6)在t 6时间内,钓钩从舱口移至舷外,当钓钩提升到高于货舱口后,电动收索,力矩为M f 5,而2号起货机也为电动松索,力矩为T′L5。
(7)在t 7时间内是放下钓钩阶段。当钓钩移到码头上方时,1号起货机电动松索,力矩为M′f 6。
(8)t 8为装货时间,两台电动机都停止工作。
以后的工作过程重复上述过程。
由图3-3可见,起货电动机是重复短期工作,即周期性有规律的运转,所以起货电动机一般采用专用的重复短期制。这种工作制用百分数JC值表示,称为暂载率或通电持续率,它表示在一个周期内,工作时间与一个周期时间T之比。
式中,t g为一周内的工作时间,t t为一周内的停止时间。船舶起货机采用的电动机的暂载率一般为15%,20%,25%,40%。一个周期的时间一般不超过10 min。
电动机本身的JC值不能小于起货机实际运行的JC值,否则电动机会过热而影响使用寿命。但也不宜选的过大,浪费电动机的功率。另外,起货机电动机的起动和制动次数甚多,起动和制动时电流很大,也将引起电动机发热、影响电动机寿命,因此,对起货机电动机的接通次数也要加以限制。如国产变极(4/8/28)变速电动起货机的接通次数为240/480/480次小时。允许接通次数比暂载率指标更为重要。(www.daowen.com)
2.回转式电动起货机
回转式起货机(克令吊)包括提升、变幅和回转三个主要机构。它可采用电动机拖动,也可以用电动液压装置拖动。仅以电动机拖动为例,简述其工作原理。如图3-4是克令吊结构示意图,通常可操作两个机构同时运转,也可以操作三个机构同时工作。
回转式起货机的吊货过程可以用简化的负载图来表示,见图3-5。图中纵坐标M f、M′f、M″f分别为提升机构、回转机构和变幅机构电动机轴上的负载力矩,横坐标为时间t。工作过程如下:
(1)t 1时间为吊起货物阶段,同时伸距由最大到最小。
(2)t 2时间为继续吊货至需要高度,同时开始回转(回转机构起动时,伸距必须最小)。
(3)t 3时间回转至需要位置,伸距同步由最小开始变大。
(4)t 4时间伸距继续变化至最大,同时开始落货。
(5)t 5时间继续落货,直至“到位”。
图3-4 克令吊结构示意图
1-提升机构电动机;2-变幅机构电动;3-旋转机构电动机
图3-5 各电动机轴上所受力矩的简化负载图
(6)t 6时间卸货(摘钩),此时各电动机停止工作。
(7)t 7时间空钩吊上,同时伸距由最大到最小。
(8)t 8时间继续吊至需要高度,同时开始回转。
(9)t 9时间继续回转至需要位置,同时伸距由最小开始变大。
(10)t 10时间伸距继续变化至最大,同时开始落空钩。
(11)t 11时间继续落空钩,直至“到位”。
(12)t 12时间为装货,各电动机停止上作。
从(1)~(12)是一个工作周期,以后重复上述过程。
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