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【摘要】节能、环保产品是目前各领域产品的发展方向，作为港口机械的核心产品之一，电动吊具在市场所占的份额亦在逐年提升，电动导板机构作为吊具的关键部件，其可靠性直接影响到整机作业效率、可靠性，作业中的强烈冲击容易导致导板减速箱体内部元件和驱动元件损坏，为此，需要在机构内部设计导板力矩保护装置，通过该装置释放冲击力，从而保护整个导板机构。该装置采用摩擦传动的方式传递力矩，亦通过摩擦接触面的相对滑动实现保护功能。
【关键词】电动吊具；导板机构；力矩；保护装置
1、问题的提出
集装箱吊具作为起重机装卸集装箱作业中的关键部件，其故障率达起重机总故障率的60%至70%，故集装箱吊具的可靠性是影响作业效率的关键所在，从而要求吊具上的每个部件都能达到高可靠的性能。
近年来，为不断研制节能、环保的产品，驱使电动吊具的用量在逐年提升，且年增加量在呈现逐年上升的趋势，作为液压吊具的替代产品，电动吊具有其不容忽视的优势，其用电量仅为液压吊具的8%左右，但电动驱动方式亦存在一定的限制。
作为电动吊具制作中的一项重点且是难点的导板机构，其可靠性直接影响到整机作业效率、可靠性，传统的液压导板机构因其可以通过液压阀的溢流保护释放过载作用力，实现对系统元件的保护，但电动产品因制动器不具备此项功能，作业中的强烈冲击容易导致导板减速箱体内部元件和驱动元件损坏，为此，需要在机构内部设计导板力矩保护装置，通过该装置释放冲击力，从而保护整个导板机构。参见图1，力矩保护装置安装在电动吊具四角的齿轮箱内，齿轮箱内有一个传动机构的大齿轮，保护装置设置在大齿轮的内部，通过滑动摩擦接触，起到保护作用。
2、力矩保护装置的多种方案比较
电动导板的下压主动扭矩约2500Nm，而需要的反向工作扭矩为5000Nm，否则不能保证正常的导向功能。目前主流的力矩保护装置中，例如通过链条形式、滚珠形式的，均不能满足导板机构的工况要求，诸如冲击力大、频繁工作、滑动过程中需要保持一定的扭矩等，使得一般的力矩保护器无法达到导致装置工作的需要。
此次我们选择了能够实现上述功能的摩擦形式的力矩保护方案，并对以下几种方案逐一分析。
参见图2、图3，采用锥形结构的方式，该方式具有摩擦力矩大、结构紧凑、所需空间小等优点，通过在齿轮内部布置的两个锥形盘上的锥形面获得摩擦转矩，锥形盘上设置一圈定位螺栓，当工作扭矩超过锥面上的摩擦力矩时在锥形面上相对滑动实现保护功能。
当使用一段时间后，接触面磨损后力矩下降，通过调整螺栓的扭矩恢复所需扭矩。但这套机构的不足是：接触面磨损速度快，短周期就需要重新调整；锥面对制作精度的要求太高，不容易保证配合精度；一圈螺栓的拧紧顺序对扭矩的影响大，对安装要求高；螺栓的扭矩需要严格控制，否则摩擦力矩变化大，从而要求严格控制装配工序。以上这些条件使得装置的扭矩较难控制在一定的范围内，且使用中保养工作量较大。
参见图4，采用2片较厚的平面接觸的干式摩擦片形式，该方式具有摩擦力矩大、安装方便、调整容易、成本低、加工要求精度低等优点，且摩擦片厚度大使得强度高，摩擦片制作成本低，通过在齿轮内部布置的两个摩擦片，通过摩擦副的平面接触获得摩擦转矩，压力通过圆螺母与中部的套通过螺纹预紧提供，当工作扭矩超过接触面上的摩擦力矩时在平面摩擦副接触面上相对滑动实现保护功能。
当使用一段时间后，摩擦片磨损后力矩下降，通过调整圆螺母的扭矩进行补偿。但这套机构的不足是：摩擦副数量少必须使用干式摩擦，但齿轮箱内部的油脂渗入后力矩下降明显；干式摩擦接触面磨损速度快，短周期就需要重新调整。
参见图5，采用多片湿式摩擦片平面接触的形式，该方式克服了以上各种形式的诸多不足，随摩擦片成本稍有增加，但摩擦片寿命提升一倍以上，综合成本降低，通过在齿轮内部布置的多个摩擦片，通过摩擦副的平面接触获得摩擦转矩，摩擦片磨损后扭矩补偿便利，工作可靠性大大提高。
3、最优方案的功能实现方式
电动导板机构中的摩擦离合装置主要由转套、摩擦片、齿圈、内垫板、外垫板、压板、蝶形弹簧、止动垫圈及圆螺母组成，构成示意如图6所示。
转套通过内孔内安装的平键与传动轴进行连接传动，转套与内垫板、压板通过转套外圆上的凹槽以及垫板和压板外部的凸台相配合同步进行转动，大齿轮与外垫板通过大齿轮内孔上的凹槽以及外垫板外部的凸台相配合同步进行转动，在大齿轮、转套、内垫板、压板、外垫板之间安装有摩擦片，通过摩擦片各配合面之间的摩擦力传递扭矩。
4、结束语
保护装置在电动导板机构的成功使用，弥补了电动导板自身驱动系统相对于液压驱动系统的不足，很好的实现了对系统的保护功能，其在产品上的推广，对提升产品自身的性能，促进节能、环保型电动吊具的更广泛的应用有着至关重要的作用。伴随着用户对电动吊具需求的增加，该保护装置的使用将进入到更加广泛的码头、堆场、货场等诸多领域，获得更加广泛的认知。
参考文献
[1]申荣林.摩擦材料及其制品生产技术.北京：北京大学出版社，2010
[2]孟宪源.现代机构手册.北京：机械工业出版社，1994（6）
[3]张展.联轴器 离合器与制动器设计选用手册.北京：机械工业出版社，2009
【关键词】电动吊具；导板机构；力矩；保护装置
1、问题的提出
集装箱吊具作为起重机装卸集装箱作业中的关键部件，其故障率达起重机总故障率的60%至70%，故集装箱吊具的可靠性是影响作业效率的关键所在，从而要求吊具上的每个部件都能达到高可靠的性能。
近年来，为不断研制节能、环保的产品，驱使电动吊具的用量在逐年提升，且年增加量在呈现逐年上升的趋势，作为液压吊具的替代产品，电动吊具有其不容忽视的优势，其用电量仅为液压吊具的8%左右，但电动驱动方式亦存在一定的限制。
作为电动吊具制作中的一项重点且是难点的导板机构，其可靠性直接影响到整机作业效率、可靠性，传统的液压导板机构因其可以通过液压阀的溢流保护释放过载作用力，实现对系统元件的保护，但电动产品因制动器不具备此项功能，作业中的强烈冲击容易导致导板减速箱体内部元件和驱动元件损坏，为此，需要在机构内部设计导板力矩保护装置，通过该装置释放冲击力，从而保护整个导板机构。参见图1，力矩保护装置安装在电动吊具四角的齿轮箱内，齿轮箱内有一个传动机构的大齿轮，保护装置设置在大齿轮的内部，通过滑动摩擦接触，起到保护作用。
2、力矩保护装置的多种方案比较
电动导板的下压主动扭矩约2500Nm，而需要的反向工作扭矩为5000Nm，否则不能保证正常的导向功能。目前主流的力矩保护装置中，例如通过链条形式、滚珠形式的，均不能满足导板机构的工况要求，诸如冲击力大、频繁工作、滑动过程中需要保持一定的扭矩等，使得一般的力矩保护器无法达到导致装置工作的需要。
此次我们选择了能够实现上述功能的摩擦形式的力矩保护方案，并对以下几种方案逐一分析。
参见图2、图3，采用锥形结构的方式，该方式具有摩擦力矩大、结构紧凑、所需空间小等优点，通过在齿轮内部布置的两个锥形盘上的锥形面获得摩擦转矩，锥形盘上设置一圈定位螺栓，当工作扭矩超过锥面上的摩擦力矩时在锥形面上相对滑动实现保护功能。
当使用一段时间后，接触面磨损后力矩下降，通过调整螺栓的扭矩恢复所需扭矩。但这套机构的不足是：接触面磨损速度快，短周期就需要重新调整；锥面对制作精度的要求太高，不容易保证配合精度；一圈螺栓的拧紧顺序对扭矩的影响大，对安装要求高；螺栓的扭矩需要严格控制，否则摩擦力矩变化大，从而要求严格控制装配工序。以上这些条件使得装置的扭矩较难控制在一定的范围内，且使用中保养工作量较大。
参见图4，采用2片较厚的平面接觸的干式摩擦片形式，该方式具有摩擦力矩大、安装方便、调整容易、成本低、加工要求精度低等优点，且摩擦片厚度大使得强度高，摩擦片制作成本低，通过在齿轮内部布置的两个摩擦片，通过摩擦副的平面接触获得摩擦转矩，压力通过圆螺母与中部的套通过螺纹预紧提供，当工作扭矩超过接触面上的摩擦力矩时在平面摩擦副接触面上相对滑动实现保护功能。
当使用一段时间后，摩擦片磨损后力矩下降，通过调整圆螺母的扭矩进行补偿。但这套机构的不足是：摩擦副数量少必须使用干式摩擦，但齿轮箱内部的油脂渗入后力矩下降明显；干式摩擦接触面磨损速度快，短周期就需要重新调整。
参见图5，采用多片湿式摩擦片平面接触的形式，该方式克服了以上各种形式的诸多不足，随摩擦片成本稍有增加，但摩擦片寿命提升一倍以上，综合成本降低，通过在齿轮内部布置的多个摩擦片，通过摩擦副的平面接触获得摩擦转矩，摩擦片磨损后扭矩补偿便利，工作可靠性大大提高。
3、最优方案的功能实现方式
电动导板机构中的摩擦离合装置主要由转套、摩擦片、齿圈、内垫板、外垫板、压板、蝶形弹簧、止动垫圈及圆螺母组成，构成示意如图6所示。
转套通过内孔内安装的平键与传动轴进行连接传动，转套与内垫板、压板通过转套外圆上的凹槽以及垫板和压板外部的凸台相配合同步进行转动，大齿轮与外垫板通过大齿轮内孔上的凹槽以及外垫板外部的凸台相配合同步进行转动，在大齿轮、转套、内垫板、压板、外垫板之间安装有摩擦片，通过摩擦片各配合面之间的摩擦力传递扭矩。
4、结束语
保护装置在电动导板机构的成功使用，弥补了电动导板自身驱动系统相对于液压驱动系统的不足，很好的实现了对系统的保护功能，其在产品上的推广，对提升产品自身的性能，促进节能、环保型电动吊具的更广泛的应用有着至关重要的作用。伴随着用户对电动吊具需求的增加，该保护装置的使用将进入到更加广泛的码头、堆场、货场等诸多领域，获得更加广泛的认知。
参考文献
[1]申荣林.摩擦材料及其制品生产技术.北京：北京大学出版社，2010
[2]孟宪源.现代机构手册.北京：机械工业出版社，1994（6）
[3]张展.联轴器 离合器与制动器设计选用手册.北京：机械工业出版社，2009