浅析库区航标船液压绞盘技术改造

摘要：航标工作船艇移设标作业频繁，绞盘是其最主要甲板机械，绞盘运转是否正常对于航标维护作业至关重要。三峡库区航标船所装备的15KN液压绞盘在移设标起绞锚石作业过程中，经常出现“反转、滑关”现象，给生产作业带来极大的安全隐患，本文以渝道标305艇液压绞盘改造为例，分析故障原因，介绍了改造原理及步骤，以提高作业安全系数。

关键词：库区航标船；液压绞盘；技术改造

中图分类号：TG355.2文献标识码：A

库区航标船液压绞盘的系统结构及工作原理：

（一）绞盘基本技术参数：

名称 贝德15KN绞盘 电动机 型号 Y132H-4

数量 1台 数量 1

生产厂家 南京贝德船用（液压）设备有限公司 生产厂家 无锡慧海电

机有限公司

卷筒负载 15KN 额定功率 7.5KW

公称速度 0—12m/min 额定转速 1450r/min

缆绳直径 钢丝绳φ20.5mm 电压 380/440V

绞盘直径 φ400mm 电流 15.4A

1.1油马达型号：BJM1-300，公称排量：314ml/rev，额定压力：16mpa，最高压力：25mpa，额定扭矩：960 N.m，连续转速：1-450r/min。

1.2轴向柱塞泵型号 ：25SCY14-1B，公称排量：25ml/r，额定压力：31.5mpa。

1.3系统流量：25l/min。

（二）绞盘的组成及结构：

该型绞盘主要由绞盘装置、液压传动装置、手动比例换向阀、电动油泵机组、油箱等组成。

1、绞盘头装置

绞盘头装置主要由绞盘体、主轴、支座、衬套组成，支座中心置有一空心轴套，轴套上端孔内放置一平面推力轴承，承受绞盘体自身的重量以及工作时的轴向力，主轴上端的键槽通过双键与绞盘体联接，主轴的上、下两处分别固紧轴端螺母和轴向挡圈，它们起到轴向定位和固定作用；主轴顶端有加油孔，油可通过主轴中心的轴向与径向油路装在空心轴套两端的滑动轴承；支座有两处联接法兰，一处与船舶的甲板相联接，一处与液压马达相联接。

2、液压传动装置：

液压传动装置由液压马达、行星减速器和双向平衡阀等组成，双向平衡阀起到控制钢索下放速度的作用，液压马达的内花键与主轴铣有外花键的下端相联，将所需的工作扭矩传递给绞盘体。

3、手动比例换向阀

操纵手动比例换向阀可控制绞盘的系缆和放缆与停止，操作手柄的角度的大小，可控制系、放缆的速度，使用手动比例换向阀可以使绞盘无级变速。

4、电动油泵机组

电动油泵机组由单速电动机、手动变量柱塞泵、溢流阀、联轴器等组成。可以手动调节柱塞泵排量，从而调节绞盘工作速度；调节溢流阀可控制液压系统的压力，起到安全阀的作用。

5、油箱装置

在油箱上装有空气滤清器、（回油）滤清器、以及液位油温计；油箱通过管接头和油管与油泵机组和液压马达相联。

液压绞盘原理图

如图所示：

1—滤油器，2—浮球液位控制器，3—空气滤清器，4—液位液温计，5—可变量柱塞泵，6—电动机，7—单向阀，8—板式球阀，9—测压软管总成，10—压力表开关，11—压力表，12—手比例阀，13—液压驱动装置，14—溢流阀

（三）绞盘工作原理：

1、绞盘未绞缆时的工况：

压力油从油泵出来，通过单向阀和球阀，到手比例阀，此时由于绞盘未工作，手比例阀（手动的三位四通阀）处于中位，“P”和“O”腔（进油、回油）连通，油液直接经回油管回到油箱。

2、绞盘工作时工况：

向左扳动手动比例阀操纵杆，“P”和“A”连通（进油和工作油口），再经左边的单向阀，进到油压马达，驱动马达旋转，油压马达再带动绞盘头旋转（绞盘头与油压马达有法兰联接），向右扳动比例阀操纵杆，则油压马达和绞盘头就向右旋转。

二、液压绞盘反转故障原因的排查与分析：

（一）故障现象：

2012年以来，库区航标船渝道标305艇在浮标施绞作业中，经常出现此种现象：当锚石出水吊起后，手比例阀停在中位，绞盘停止运转，但稍后就突然快速反转，甲板操作人员手持钢缆，往往猝不及防，给作业人员带来极大的危险，近两年中，该船绞盘油马达油缸还破裂了三个，造成停航修理。

（二）原因分析：

绞盘的锁紧主要是靠油马达的自锁和平衡阀的锁紧来实现的，为此我们对该船油马达进行了拆检，情况如下：

1、对两个平衡阀进行了拆解清洗，阀芯工作表面正常，无明显划痕和过度磨损。

2、油马达5个油缸柱塞均有明显擦痕。

3、油缸尼龙阻油密封环磨损严重。

由此可见，油马达内部元件磨损，造成马达内泄，导致绞盘反转，联系到该船近期先后更换了三个油缸，我们认为主要原因是：

1、航标工作船移设锚工作频繁，经常超负荷工作（锚石重量在800KG左右，其上通常有20-30cm厚的泥沙），且起吊锚石后一般要带锚航行10-30分钟再抛设，超过该绞盘的额定负载，马达油缸承受的工作压力过高，造成油缸体破裂、柱塞和密封环的磨损。

2、库区船绞盘在设计选型时，未充分考虑到航标船的工作特殊性，所装备的BJM1-300型油马达额定负载过小，且除了平衡阀外并无其它锁紧装置。

三、改造方案：

1、将原BJM1-300型油马达更换为BJM1-350型油马达，额定负载由15KN增至20KN，额定扭矩加大124N.M，马达的转速和工作压力范围不变。

2、改装平衡阀座，将平衡阀座锁油钢球更换为通油锁阀，加装液压油管连接至油马达。

3、在减速机构内装刹车装置（铜质、钢质摩擦片各3张，15个高压弹簧），在油马达停止工作时，强制将输出轴抱死。

4、减速机构与油马达连接法兰加工配合。

四、结构和制动原理是：

刹车的铜质制动片内齿环套装在马达的传动轴上，钢质制动片外齿环套装于制动器外壳的内齿上，当手比例阀开启，马达进压力油时，压力油先推动油缸，油缸的端盖压下弹簧，这时的铜质制动片与钢质制动片分离，此时的刹车松开，绞盘向顺/反时针旋转；当手比例阀回到中位，马达无压力油进入时，受弹簧张力的作用，铜质制动片与钢质制动片结合，将传动轴抱死，起到制动的作用

五、改造过程：

1、2013年9月3日，将渝道标305艇绞盘解体，将行星减速机构拆除送协作厂家加装制动装置，并将行星减速机构与新换油马达外圆法兰配合。

2、2013年9月21日，清洗油压管路、阀件、接头。对油马达、减速机构进行安装，因油马达体积增大，原回油管不够长，改为液压软管。进行试运转，系统空载压力5.0mpa,空载转速15m/min,电机、液压泵、马达工作平稳正常，管路无泄漏。

六、实船负载试验：

9月23日，渝道标305航行至老鸦石水域（长江上游里程494km），绞起总重量为1600KG的两个砼锚石，启动压力为5.0 mpa，负载压力为11 mpa，绞盘负载转速为16m/min(后调整为12 m/min)，锚石出水吊起后，航行约20分钟抵达土地盘水域（长江上游里程486km），绞盘无反转打滑现象，液压系统无泄漏，各部件工作正常。

七、运行情况：

渝道标305艇液压绞盘自9月下旬改造完毕至今，共起绞锚石82个（每个均为800KG以上），绞盘系统工作压力正常，无反转打滑现象。通过对液压绞盘的技术改造，提高了设备正常率，为航道安全生产提供了可靠有力的设备保障。