要讓SJA螺旋升降機支撐900噸(900,000公斤)的重量,是極具挑戰性的工程問題,涉及結構設計、材料強度、傳動效率、熱處理、潤滑冷卻、安全機制等多個技術層面。
下面是關鍵技術要求的詳細解析:
一、系統構成預設
總承載重量:900 噸
使用方案建議:多臺聯動 or 特大型單臺
方案1:多臺并聯(如4臺,每臺承重225噸)
方案2:單臺超大功率絲桿升降機(技術門檻極.高,成本巨大)
二、關鍵技術要求
1. 絲桿直徑與螺距設計
絲桿直徑必.須 ≥ 250mm ~ 400mm
螞距要合理,避免效率過低或鎖緊不穩
常采用 梯形螺紋(Trapezoidal)或滾珠絲桿(Ball Screw),后者效率更.高,但成本更.高且壽命相對較短于蝸輪絲桿
注:靜載能力 ∝ 絲桿橫截面積 ∝ d²(d = 絲桿直徑)
2. 蝸輪蝸桿或滾珠絲桿驅動結構
普通梯形螺紋結構效率低(25–35%),會發熱嚴重,建議:
滾珠絲桿(效率 > 90%)
或 高精度蝸輪蝸桿組配合蝸桿斜齒傳動
采用大模數、滲碳淬火、磨齒精度≥6級以上
3. 殼體與軸承結構
外殼采用高強度球墨鑄鐵或合金鋼焊接結構,增加筋板加強剛度
絲桿支持必.須使用高承載推力軸承組(如滾柱推力軸承)
加強防拉斷、防剪切設計
4. 潤滑冷卻系統
承重越大,摩擦越嚴重 → 熱負荷越高
建議使用:
強制潤滑系統(泵送油路)
加裝 油冷機、散熱器
監控油溫、潤滑狀態傳感器
5. 驅動電機與減速系統
需配備大功率電機,如伺服電機 / 渦輪電機 / 液壓馬達
增設 多級減速機 提升扭矩(蝸輪+行星+斜齒組合)
具備同步聯動控制系統,防止偏載或跑偏
6. 安全保護與冗余
設有:
機械限位器
過載保護裝置(力矩限制器)
自鎖機構(梯形螺紋本身具備自鎖,滾珠絲桿需外加制動)
聯動控制系統+PLC同步監控
三、材料與制造要求
部件 推薦材料 要求
絲桿 42CrMo/38CrMoAl 調質+表面氮化/滲碳淬火,表硬度 > HRC60
蝸輪蝸桿 銅合金 + 合金鋼 表面磨削精度 6級以上,磨耗小
軸承 高承載推力滾柱軸承或調心滾子軸承 動載荷設計 ≥1.5×工作載荷
殼體 球墨鑄鐵 QT500-7 或焊接鋼板 高抗彎強度和抗裂性
四、實際案例參考
國內外大型工程如:
航空母艦升降平臺
射電望遠鏡可調基座
高爐爐頂升降臺
常采用多臺同步驅動螺旋升降機(如德國ZIMM、法國NOORDEN、中國泰興、南高齒等均有類似產品)
五、簡要結論
項目 指標建議
絲桿直徑 ≥250mm(可達400mm)
承載方式 多臺聯動 + 同步控制
效率方案 滾珠絲桿優于梯形,成本更.高
安全設計 自鎖、限位、防跑偏、力矩保護
冷卻系統 強制潤滑+散熱器