起重机传动系统技术浅析

任伟杰

摘要：起重机现已经被广泛应用于生产工作中，为了保证其能够维持最佳运行状态，相关学者结合实践，不断对其结构系统进行设计优化。基于此，本文对起重机传动系统装置轻量化技术、振动分析和传动机构效率检测等进行阐述，深入分析并探究传动系统改进方向，以供参考。

关键词：起重机；传动系统；轻量化技术；振动分析

起重机械是一种集物料起重、运输和装卸为一体的吊装设备，其广泛应用于社会生产、工程作业、商品流通和日常生活的各个领域。随着国内生产规模的不断扩大，对起重机的的要求不断提高，对其技术能力、安全性能提出更加严格的要求，然而在整个起重机械设计、制造中，传动系统技术占有重要地位，通过对起重机传动装置轻量化技术、振动分析、传动机构效率检测进行研究，以对设备不断优化、改进，提高在国际市场的竞争力，本文就此展开论述。

一、起重机传动方式

在起重机实际应用中，传动系统包括很多种传递方式，常见的有闭式传动和开式传动两种，详细如下：

（一）闭式传动

为了提高传动效率并且节约能耗，一般在卷筒和电动机之间采用圆柱齿轮减速器。蜗轮减速器的传动效率低，经常受到地理条件的限制，因此应用较少。

（二）开式传动

这种构造形式适用于机械运动速度较低的情况，由于开式齿轮传动适用于圆周速度较低的工况，因此将其放在靠近卷筒的最后一级传动中。起重机的各种传动方案之间虽然有所区别，但是每一种传动方案所用的零部件基本上一 致，开式传动和闭式传动各方案的区别在于：减速器高速轴与电动机之间是通过高速浮动轴连接还是直接通过联轴器连接；在低速级、减速器低速轴端与卷筒的连接方式可以分为通过联轴器直接连接和增加开式齿轮的方式。

二、起重机齿轮传动装置轻量化

（一）设计

在市场持续改革的背景下，我国进出口贸易发展迅速，而起重机的装卸性能及其作业效率，使其成为港口重要机械设备。为满足实际应用发展，近年来，起重机逐渐向大型高速化、自重轻型化以及自动智能化等方向发展，不断调整结构，降低起重机自重，搭配计算机技术，运用驱动机构与控制系统，实现起重机的自动化控制，使得作业效率进一步提高。经过不断调整优化，起重机传动装置结构更为紧凑，对降低整机自重具有明显效果，再加上各种新型材料的应用，以及对设备受力条件的改善，使得起重机自身承载能力更高，对环境的适应性更高。起重机大型化设计还需要兼顾能耗问题，它是影响工作效率与运行成本的重要因素。对起重机齿轮传动装置进行轻量化设计，可以从节能降耗角度出发，经过结构优化设计，达到降低开采成本与运行成本的目的，使其具有更高的市场竞争力。齿轮传动装置作为起重机减重的关键配套件，人们需要提高对其的重视程度，从结构设计、轻量化材料以及轻量化制造技术等方面出发分析，达到设备重量、性能、成本的综合优化。

（二）设计分析

1、无齿轮传动设计无齿轮传动技术作为早期研究对象，减少了减速机重量，使得起重机传动装置得到较大优化，整体体积与重量减小，并且利用变频器与 PLC 等现代化智能化控制系统，在实际应用中达到电机低转速、大转矩的要求。虽然它对传统机械形式进行一定优化，但是基于起重机机械结构特殊性和电机特点，齿轮起重机得到较大程度的应用。如果可以实现起动机的无齿轮传动设计，人们不仅可以有效解决起重机运行噪声大、断轴、断齿以及效率低等问题，还可以充分发挥安全保护、智能控制以及节能降耗优势。确定电动机为齿轮传动装置的动力源，通过减速机一级齿轮的传动，实现高速与低速、小矩到大矩的转变，使得卷筒能够持续运行，形成一个全新驱动装置，即卷筒形式的外形，搭配智能控制系统，在磁场与电流作用下，生成大转矩、低转速效果，将卷筒负载转动的功能充分发挥出来，提高起重机运行综合效果。

2、谐波齿轮传动技术谐波齿轮传动技术的应用，主要就是通过谐波发生器的作用，促使柔性件内产生弹性变形，同时与刚性件相互作用，将动力与传递运动功能充分发挥出来。波动发生器在传动中回转一圈，波数可以通过柔性件上某点循环变形次数进行解释。对谐波传动工作原理进行分析，即一个内周有齿轮的钢轮与一个外周存在多齿轮的柔轮相互啮合完成传动动作，通过钢轮、波发生器以及柔轮之间的相对运动，以及柔轮可控弹性变形来达到动力传递效果。在设计时需要對三个基本构件中的一个进行固定，包括从动件与主动件，假如未有效固定，则会出现差动轮系。如果钢轮固定不变，波发生器作为主动件，从动件作为柔轮，波发生器内椭圆性凸轮在柔轮内部旋转，便只会在柔轮内发生变形。当钢轮齿轮与柔轮齿轮进入啮合状态后，将会从短轴两端的钢轮轮齿和柔轮轮齿中脱开。

3、少齿连环差齿轮传动技术 作为一种新型齿轮传动设备，环式减速器在机械设备制造中已经实现了有效应用。对其运行原理进行分析，可确定行星轮未进行摆线运动，其将双曲柄齿轮机构作为核心，然后带动圆周平运行，相比以往所应用的主要齿轮传动形式，此种形式在机械设备中的应用体积更小、自重轻、结构简单并且传动比更大，因此技术优势更为明显。在传动运动过程中，它存在多齿接触的情况，具有良好的承载与过载能力，在近年持续发展中，逐渐具备减速机的承载能力，可满足石油、建筑、冶金、交通、机械等领域应用要求。就实际应用效果来看，连环少齿减速装置，可实现大转矩、大速比要求，并且具备多齿一同啮合的作用，减速机承载能力更强。

三、传动系统振动分析

在起重机起升机构中，由于齿轮传动系统的振动，常常导致停机事故，不但影响生产效率，还存在巨大的安全隐患，因此对传动系统振动进行分析，从而保证起重机安全稳定运行，根据以往案例经验进行分析，产生振动主要有如下几个方面：

（一）开式齿轮承载支撑系统本身的固有频率与其齿合频率接近，导致整个系统发生共振现象，再加上齿合不良，将振动进一步放大。通常有效解决措施为：①对支撑件进行加固；②局部增加弹性元件；③对齿合间隙进行调整，降低误差。

（二）减速箱与开式齿轮传动系统中的小齿轮刚性连接，增加其齿面摩擦，影响整体齿合机制，使得本身固有振动频率放大，因此，通过采用专用润滑剂，增加齿合面润滑降低齿面磨损，从而保证良好齿合状态。

四、结语

综上所述，在今后的发展过程中，为进一步提高起重机对各类作业环境的适应性，人们应在其原有基础上进行机械优化，实现齿轮传动装置轻量化设计，在降低综合成本的同时，进一步提高作业效率，满足实际生产要求。

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