一种具有承受上、下推力的船用滚轮导缆器及装配方法与流程

本发明涉及船舶系泊装置领域，特别是一种具有承受上、下推力的船用滚轮导缆器。

背景技术：

现有船舶特别是内河船舶的系泊设备中的导缆装置中主要有导缆钳、导缆孔，垂直多滚轮导缆器等，其中主要用于缆索转向的是羊角单滚轮导缆器，中国船舶行业标准号cb/t436-2000，这种标准型羊角单滚轮导缆器的装船应用已经有很长的历史。

随着内河航运的快速和大型化的发展，船舶大型化随之带来的主尺度越来越大，例如由于三峡成库后，航行长江中上游的货运船由历年来在5m型深以下快速增大到6-8m，而现有码头趸船的型深还是在大约2-3m之间，货运船舶与码头趸船靠泊时型深的高度差使两船系泊绞缆在通过原标准羊角滚轮导缆器进行转向绞缆时，由于该滚轮的外圆仅为浅弧型和未有安装推力轴承而不具有承受向上推力的特征，绞缆受力过程中，缆索从滚轮外圆滑脱现象十分普遍，由于其不具有承受向上的推力，绞缆过程中致这种羊角单滚轮导缆器破坏性损坏的情况和缆索滑脱弹射伤人的安全事故时有发生。

技术实现要素：

本发明所需要解决的技术问题是提供一种具有承受船舶绞缆时上下两推力的船用滚轮导缆器，能够解决现有技术中因为两船之间或者是船岸之间因为有较大的高度差使之在绞缆作业工况中，缆索在通过现有技术如船舶行业标准的羊角单滚轮导缆器时的滑脱或者是造成其损坏的难题。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种具有承受上、下推力的船用滚轮导缆器，它包括空心轴，所述空心轴通过底座结构固定安装在船体的甲板上，所述空心轴上通过第一平面推力球轴承和第二平面推力球轴承，支撑安装有滚轮，所述第二平面推力球轴承的顶部通过安装在空心轴上的卡环进行限位；所述卡环的外部套装有挡圈，所述卡环和挡圈通过固定在空心轴上的螺母压装固定；所述空心轴的顶部固定有防止螺母转动的止动块，所述滚轮的顶部固定安装有防雨罩。

所述底座结构包括均布设置在空心轴外围的多块肘板，所述肘板的顶部并位于空心轴的外部固定有座板，所述座板和肘板之间固定有加强板，在整个底座结构的外部固定有锥形外壳。

所述第一平面推力球轴承的顶部，并位于空心轴的外部套装有用于对第二平面推力球轴承进行定位的轴套。

所述空心轴的中心加工有盲孔，在空心轴底端外缘加工有用于和甲板焊接固定的焊接坡口，在空心轴的上部外壁上加工有用于对第一平面推力球轴承进行限位的第一定位台阶，所述空心轴靠近其顶端的外壁上加工有用于安装卡环的卡环安装槽，在卡环安装槽的上方加工有用于和螺母相配合的外螺纹，在空心轴的顶部加工有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔上安装有用于对止动块进行固定的螺栓以及弹性垫圈。

所述空心轴的顶端并与第一螺纹孔错开90°相位角的位置加工有l型油道，所述l型油道的底端贯穿空心轴的外壁，并与轴套所围成的空腔相连通。

所述滚轮的中心加工有中心孔，在中心孔的两端分别加工有下阶梯槽和上阶梯槽，所述第一平面推力球轴承定位安装在下阶梯槽上，所述第二平面推力球轴承定位安装在上阶梯槽上，所述上阶梯槽的顶部加工有用于安装卡环的卡环阶梯槽，所述滚轮的顶部均布加工有多个第二螺纹孔，所述第二螺纹孔上安装有用于对防雨罩进行固定的螺栓以及弹性垫圈；在滚轮的外部加工有用于进行导向的弧形槽，所述弧形槽采用大半圆弧形凹型槽弧形结构。

所述卡环采用剖分结构，在卡环的顶部外缘加工有锥形外缘；所述挡圈的内部加工有锥形内缘，所述锥形内缘与锥形外缘相配合。

所述螺母的外缘加工有均布的12条定位边，所述止动块上加工有螺纹通孔，所述螺纹通孔与螺栓相配合，所述止动块的两端加工有用于和定位边相配合的挡板。

所述防雨罩的外围设置有裙边，所述裙边上均布加工有用于和螺栓相配合的螺栓通孔；

所述肘板采用梯形板，在梯形板的四个角分别加工有第一弧形缺口、第二弧形缺口、第三弧形缺口和第四弧形缺口。

所述具有承受上、下推力的船用滚轮导缆器的装配方法，包括以下步骤：

步骤1：将空心轴穿过底座结构的通孔之后，将空心轴的焊接坡口与甲板以及肘板进行焊接，待底座结构焊接固定完成之后，在肘板的外部焊接固定剖分式的锥形外壳；

步骤2：将第一平面推力球轴承定位安装在空心轴的第一定位台阶上，将滚轮定位安装在第一平面推力球轴承的顶部，并在空心轴的外部套装轴套，将第二平面推力球轴承定位安装在滚轮的上阶梯槽上；

步骤3：在空心轴的卡环安装槽上定位安装卡环，在卡环的外部安装挡圈；

步骤4：将螺母通过螺纹固定安装在空心轴的外螺纹上，并将卡环和挡圈压紧；

步骤5：在空心轴的顶部通过螺栓固定安装止动块，安装时，使得止动块的挡板将螺母的12边其中任意的两个对边进行卡装；

步骤6：采用黄油枪通过空心轴顶部的l型油道向第一平面推力球轴承和第二平面推力球轴承之间注入黄油，加注完毕后采用堵头螺栓封堵，为下次加油备用；

步骤7：将防雨罩通过螺栓固定安装在滚轮的顶部，并对整个空心轴顶部进行封盖。

本发明有如下有益效果：

本发明具有承受由缆索高度差引起的上、下推力的船用滚轮导缆器，其大半圆弧凹型槽滚轮设计使船舶在系泊绞缆时保持缆绳无论处于任意角度均不会导致滑脱，空心轴与滚轮设有上下两个推力轴承可以具有承受缆索向上向下的推力，使船舶系泊作业时安全可靠，亦为船舶行业同类标准提供了一种新的解决方案。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明主剖视图。

图2为本发明图1中a-a视图。

图3为本发明图1中b-b视图。

图4为本发明图1中c-c视图。

图5为本发明空心轴主剖视图。

图6为本发明图5中d-d视图。

图7为本发明肘板结构图。

图8为本发明滚轮半剖视图。

图9为本发明滚轮俯视图。

图10为本发明挡圈半剖视图。

图11为本发明卡环半剖视图。

图12为本发明螺母半剖视图。

图13为本发明俯视图。

图14为本发明止动块主视图。

图15为本发明止动块俯视图。

图16为本发明防雨罩主剖视图。

图17为本发明防雨罩俯视图。

图18为本发明锥形外壳结构图。

图19为本发明加强板结构图。

图中：加强板1、肘板2、座板3、空心轴4、第一平面推力球轴承5、滚轮6、橡胶垫圈7、螺栓8、弹性垫圈9、挡圈10、卡环11、螺母12、止动块13、防雨罩14、锥形外壳15、轴套16、l型油道17、第二平面推力球轴承18；

焊接坡口401、盲孔402、第一定位台阶403、卡环安装槽404、外螺纹405、第一螺纹孔406；

下阶梯槽601、弧形槽602、中心孔603、第二螺纹孔604、卡环阶梯槽605、上阶梯槽606；

锥形内缘1001、锥形外缘1101、定位边1201、螺纹通孔1301、挡板1302、裙边1401、螺栓通孔1402。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-19，一种具有承受上、下推力的船用滚轮导缆器，它包括空心轴4，所述空心轴4通过底座结构固定安装在船体的甲板上，所述空心轴4上通过第一平面推力球轴承5和第二平面推力球轴承18，支撑安装有滚轮6，所述第二平面推力球轴承18的顶部通过安装在空心轴4上的卡环11进行限位；所述卡环11的外部套装有挡圈10，所述卡环11和挡圈10通过固定在空心轴4上的螺母12压装固定；所述空心轴4的顶部固定有防止螺母12转动的止动块13，所述滚轮6的顶部固定安装有防雨罩14。通过采用上述结构的滚轮导缆器，其具有承受船舶绞缆时因缆绳的高度差形成的对导缆滚装的提升或者向下压迫的上、下两推力，进而有效的减小了滚轮发生过渡磨损的问题，有效延长了其使用寿命。其通过采用第一平面推力球轴承5和第二平面推力球轴承18使得滚轮很好的承受轴向力。

进一步的，所述底座结构包括均布设置在空心轴4外围的多块肘板2，所述肘板2的顶部并位于空心轴4的外部固定有座板3，所述座板3和肘板2之间固定有加强板1，在整个底座结构的外部固定有锥形外壳15。通过底座结构能够将空心轴4可靠的固定在船舶甲板上，进而保证了其固定的可靠性和稳定性，增强了其结构强度。

进一步的，所述第一平面推力球轴承5的顶部，并位于空心轴4的外部套装有用于对第二平面推力球轴承18进行定位的轴套16。通过上述的轴套16能够用于对两个平面推力轴承进行定位。

进一步的，所述空心轴4的中心加工有盲孔402，在空心轴4底端外缘加工有用于和甲板焊接固定的焊接坡口401，在空心轴4的上部外壁上加工有用于对第一平面推力球轴承5进行限位的第一定位台阶403，所述空心轴4靠近其顶端的外壁上加工有用于安装卡环11的卡环安装槽404，在卡环安装槽404的上方加工有用于和螺母12相配合的外螺纹405，在空心轴4的顶部加工有第一螺纹孔406，所述第一螺纹孔406上安装有用于对止动块13进行固定的螺栓8以及弹性垫圈9。通过上述结构的空心轴4能够用于对滚轮进行有效的安装。

进一步的，所述空心轴4的顶端并与第一螺纹孔406错开90°相位角的位置加工有l型油道17，所述l型油道17的底端贯穿空心轴4的外壁，并与轴套16所围成的空腔相连通。通过l型油道17能够用于向空心轴4上的第一平面推力球轴承5和第二平面推力球轴承18进行注油润滑。

进一步的，所述滚轮6的中心加工有中心孔603，在中心孔603的两端分别加工有下阶梯槽601和上阶梯槽606，所述第一平面推力球轴承5定位安装在下阶梯槽601上，所述第二平面推力球轴承18定位安装在上阶梯槽606上，所述上阶梯槽606的顶部加工有用于安装卡环11的卡环阶梯槽605，所述滚轮6的顶部均布加工有多个第二螺纹孔604，所述第二螺纹孔604上安装有用于对防雨罩14进行固定的螺栓8以及弹性垫圈9；在滚轮6的外部加工有用于进行导向的弧形槽602，所述弧形槽602采用大半圆弧形凹型槽弧形结构。通过上述的滚轮6主要用于对缆索进行导向。

进一步的，所述卡环11采用剖分结构，在卡环11的顶部外缘加工有锥形外缘1101；所述挡圈10的内部加工有锥形内缘1001，所述锥形内缘1001与锥形外缘1101相配合。通过上述的卡环11能够用于对第二平面推力球轴承18进行卡装限位。

进一步的，所述螺母12的外缘加工有均布的12条定位边1201，所述止动块13上加工有螺纹通孔1301，所述螺纹通孔1301与螺栓8相配合，所述止动块13的两端加工有用于和定位边1201相配合的挡板1302。通过上述的止动块13能够有效的防止螺母12发生转动而松动。

进一步的，所述防雨罩14的外围设置有裙边1401，所述裙边1401上均布加工有用于和螺栓8相配合的螺栓通孔1402；通过防雨罩14防止雨水进入到空心轴4，而造成其内部零部件的锈蚀。

进一步的，所述肘板2采用梯形板，在梯形板的四个角分别加工有第一弧形缺口201、第二弧形缺口202、第三弧形缺口203和第四弧形缺口204。通过上述的肘板2增强了空心轴4安装强度。

实施例2：

所述具有承受上、下推力的船用滚轮导缆器的装配方法，包括以下步骤：

步骤1：将空心轴4穿过底座结构的通孔之后，将空心轴4的焊接坡口401与甲板以及肘板2进行焊接，待底座结构焊接固定完成之后，在肘板2的外部焊接固定剖分式的锥形外壳15；

步骤2：将第一平面推力球轴承5定位安装在空心轴4的第一定位台阶403上，将滚轮6定位安装在第一平面推力球轴承5的顶部，并在空心轴4的外部套装轴套16，将第二平面推力球轴承18定位安装在滚轮6的上阶梯槽606上；

步骤3：在空心轴4的卡环安装槽404上定位安装卡环11，在卡环11的外部安装挡圈10；

步骤4：将螺母12通过螺纹固定安装在空心轴4的外螺纹405上，并将卡环11和挡圈10压紧；

步骤5：在空心轴4的顶部通过螺栓8固定安装止动块13，安装时，使得止动块13的挡板1302将螺母12的12边其中任意的两个对边进行卡装；

步骤6：采用黄油枪通过空心轴4顶部的l型油道17向第一平面推力球轴承5和第二平面推力球轴承18之间注入黄油，加注完毕后采用堵头螺栓封堵，为下次加油备用；

步骤7：将防雨罩14通过螺栓8固定安装在滚轮6的顶部，并对整个空心轴4顶部进行封盖。

实施例3：

1、空心轴4，采用20#碳素结构钢，空心轴与底座焊接组成，底座在精加工车间制作空心轴的顶上端部采用q235材质的钢板封头，将焊接完成后的底座与空心轴上车床加工至现行标准要求加工。

2、滚轮6：滚轮外圈设计成大半圆弧形凹型槽弧形，采用25#铸钢，内径中段设置青铜滑动轴承，上下两端设置有卡环，卡环由两半合成，安装于空心轴卡环槽中，两半合成的卡环装上去之后再由设置在卡环外圆的档圈予以固定，档圈之上设置有空心轴顶缘的12边形螺母，进一步用于紧定卡环和档圈，形成双保护的结构，这种结构加上大半圆弧形的滚轮外形对缆索有限制滑脱的功能，可以承受船舶绞缆时由缆索高度差形成的向上推力。

本发明各零件主要参数以下式确定：首先，应已知船舶系泊缆索《规范》要求中的最小破断力，然后根据最小破断力选定的钢索直径,或其它材质的缆索直径d，例d=25。各零件尺寸按以下计算选取：

已知d，则本装置滚轮的大半圆弧形凹型槽的直径d1=3.2d，

滚轮内径d2=6d；

滚轮外径d=14d；

滚轮凹槽轮缘半经r=0.5d；

滚轮高度h=5.5d；

滚轮下端弧形面半经r1=1.8d；

滚轮上端弧形面半经r2=r1；

空心轴外径d3=d2mm；

底座、底盘直径d1=0.9d；

底座底盘厚度t1=0.8d；

底座高度h—安装现场放样确定；

肘板数量n=6；

肘板高度h1=同h；

底座底端锥形外壳直径d2=1.25d1；

锥形外壳厚度t=0.4d；

根据空心轴外径选用上下第一平面推力球轴承5和第二平面推力球轴承18，这种型号轴承的厚度较小，适合于本装置配套，总装之后具有较小适宜的外形尺度，这样就形成空心轴较短，更有利于船舶在绞缆时有些工况夹角要达到90°、甚至更小角度时的横向拉力。

确定滚轮、空心轴相互尺寸后，配套设置其余如卡环、档圈、止动块、通油孔、封盖等零件，根据相关标准进行制造。

为防止12边螺母松动，螺母顶端设置止动块，利用12边其中任意的两个边进行卡装，止动块由钢板将两端折边制成，止动块两端紧卡在螺母的12边，其中任意的两个对边，另外止动块由两个螺栓加上弹簧垫圈固定在空心轴的顶端。

特殊设计的滚轮外圆外是大半圆弧的凹槽形，这样的形状有下述特点，当缆索由高度差向上或者向下时，由于这种大半圆弧形凹槽可以将缆索收限制于凹槽中，消除了如现有羊角单滚轮导缆器浅弧形容易滑脱的问题。

3、滚轮为活动件，空心轴为固定件，滚轮与空心轴之间留有间隙，为防止雨水渗入锈蚀本装置内部零件，在滚轮顶端设置一个防雨罩，防雨罩14下采用橡胶垫圈，用6个螺栓加上弹簧垫圈紧定在滚轮上，防雨罩14与空心轴上的零件具有安装间隙，绞缆时，当滚轮转动时相互间具有间隙不会与空心轴及其零件摩擦，工作是转动灵活可靠。

4、本发明运动零件的润滑采用黄油润滑，具体为钙基脂，在空心轴是上加工有通油孔，通油孔从上段垂直向下钻孔，在空心轴外圈的滑动轴承和上下平面推力轴承位钻有径向通孔，与垂直油孔相交贯通，加注黄油采用黄油枪进行加注，加注完毕后采用堵头螺栓封堵，为下次加油备用。

5、底座开孔将空心轴穿孔安装后将底座开坡口进行焊接，座板下设置6个钢板肘板，在装船时，将空心轴、肘板下端与船体甲板焊接，为了使本装置美观和便于在清洗船舶甲板时少于阻滞，肋板外设置一个锥形外壳，由两半焊接组成。

实施例4：

以某环保工程船为例，该船停泊作业位于三峡库区，主要功能是接泊众多船舶进行船舶污油水、生活垃圾、水上漂浮物和其他固体垃圾的回收、中转，加上三峡库区水位落差可达30m之大，其系泊缆索船与岸、船与船均有非常大的高度差，实船证明，现有标准型羊角单滚轮导缆已经不适用，因此，选用本发明就是必须的了，该船综合考虑船与岸、船与船系泊大多数工况之后，确实选用系泊钢索φ25mm，根据发明内容中给定的计算方法和选取，计算及选取如下：

已知d=25

则滚轮大半圆弧凹形槽直径d=3.2d=80mm；

滚轮凹型槽轮缘半经r=0.5d=12.5mm；

滚轮内径d2=6d=150mm；

滚轮外径d=14d=350mm；

滚轮高度h=5.5d=137.5mm；

空心轴直径d3=d2=150mm；

滚轮下端弧形面半经r1=1.8d=1.8×2.5=45mm；

滚轮上端弧形面半经r2=r1=45mm；

底座底盘直径d1=0.9d=0.9×350=320mm；

底盘底座厚度t=0.8d=0.8×25=20mm；

底座高度h=由安装现场放样确定，底座肋板均分6件，高度h1同h。

底座底端锥形外壳直径d2=1.25d1=400mm；

锥形外壳厚度t=0.4d=0.4×25=10mm；

根据计算确定的相关参数进行技术、施工设计，其中空心轴造用焊接性良好的25#厚壁无绝钢管，规格φ159×45m，将底座底盘开孔，孔边缘应开双面坡口，再将空心轴穿孔安装焊接透。

带有大半圆弧形的凹形滚轮采用35#铸钢浇铸成毛坯，按下来按照现有标准进行精加工。

接下来将其余零件、滑动轴承、卡环、档圈、螺田、止动块、顶端封盖，封盖采用20#铸钢成形，备料并加工成形备用。

购置螺栓、弹簧垫圈等紧固件备用，全部零件加工，采购到位后即进行本装置装，装配完成后手动转动应灵活无卡滞现象，工厂质检即可装船，装船阶段根据绞缆机的安装实际高度，确定本装置的实际高度，其中6块底座肘板由现场实测高度后量计、下料、安装焊接，最后一道工序将锥形外壳用两半合成的方法与肋板采用塞焊焊接、上端与底座底盘采用单面碰角焊焊接，碰角处的圆角半经应由高级焊工焊接成形，焊缝应无夹渣、气孔、密集疏松等焊接缺陷，外观成形良好，锥形外壳底端采用将其开单面坡口面全焊透的方法与船体甲板焊接。

所有装配、焊接工序完成后，应将本装置打磨、除锈，油漆按制造厂船体油漆规格进行，使用前须通过空心轴上的油孔加注润滑油，最后安装好顶端密封盖，本实施倒完成全部安装工序，可投入使用。

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