具备单侧集中式操作功能的多工位船用绞车的制作方法

本发明属于船舶用绞车技术领域，具体涉及一种具备单侧集中式操作功能的多工位船用绞车。

背景技术：

目前船舶上，尤其是大型的远洋船舶上，在甲板上或船体内会配备有多种装置，其中就有用于收放缆绳的绞车。传统的绞车常由电机、与电机传动配合的齿轮箱、与齿轮箱配合的减速箱以及与减速箱配合的绞盘构成；使用时，首先根据负载的不同而调节齿轮箱档位后，动力由电机经由齿轮箱、减速箱后再传递至绞盘处，以实现任意长度缆绳的可控收放功能。上述现有结构存在的问题在于：首先，在绞车运行时，不仅仅需要能够实现相对绞车绞盘的任意时刻的止停制动功能，同时齿轮箱的档位调节等都需要人工进行现场调节。由于绞车体积通常较为庞大，上述各操作点散布于绞车的各处，常需要多人进行协作方可确保绞车的正常运作，使用繁琐且极为浪费人力，这对人力极为宝贵的船上作业而言是无法接受的。其次，目前的用于绞车绞盘的刹车装置，通常包括刹车带、传动组件和油缸；刹车带的第一端固定安装在甲板上，刹车带的第二端与传动组件铰接，传动组件与油缸传动连接。刹车装置在工作时，油缸可以通过传动组件带动刹车带的第二端向第一端运动，从而使得刹车带抱紧绞盘，以实现制动功能。而由于在制动时，刹车带仅有第二端在传动组件的带动下向着第一端运动，以实现刹车带抱紧，这会使得刹车带的第二端所受负荷远大于第一端所受负荷，进而导致刹车带很容易因为受力不均而出现损坏状况。此外，如上述油缸等自动化结构，往往会不可避免的增加船舶的制作及使用成本，导致中小型船舶的成本进一步提升。更为重要的是，由于船舶往往航行于高温、潮湿的恶劣环境中，这会极大的影响现代化器械的工作灵敏性及使用寿命，诸如油缸甚至某些相对复杂的电动及油路机构往往会因恶劣环境而出现损坏的状况。一旦上述结构出现损坏，又必须要有一定专业知识的船员方可进行维护更换，否则甚至会影响到船舶的正常使用性能。是否能够寻求一种结构简单而使用效果极佳的具备单侧集中式操作功能的多工位船用绞车，从而在兼具成本低廉以及工作性能突出的优势的同时，又具备极低的操作门槛，从而适合恶劣环境下的使用及维护需求，甚至期望能够单人即可实现整个装置的有效操控，为本领域近年来所亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种构造合理而使用可靠便捷的具备单侧集中式操作功能的多工位船用绞车，其具备结构简单、制作成本低廉、操作及维护门槛低的优点，单人即可便捷操控，极为适合船舶所处的恶劣环境下的使用及维护需求。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种具备单侧集中式操作功能的多工位船用绞车，包括沿动力传递方向而依次衔接配合的齿轮箱、减速箱以及绞盘，其特征在于：在所述绞盘的朝向减速箱的端面处设置有第一刹车组件，所述第一刹车组件包括第一刹车环，所述第一刹车环由第一上刹车弧板和第一下刹车弧板呈哈夫节状的对合构成，绞盘的上述端面处同轴的凸设有刹车柱，且第一刹车环的内环面构成用于夹持及压紧该刹车柱柱面的刹车面；由底座向刹车柱处延伸有第一支架，两刹车弧板的其中一相邻端同轴的铰接于第一支架顶端处且该铰接处轴线平行刹车柱轴线；两刹车弧板的相对铰接端的另一端处均沿两刹车弧板的对合方向而延伸有第一拉杆，两根第一拉杆处于刹车柱的同一径向截面上且两根第一拉杆的动作路径彼此空间避让；第一刹车组件还包括第一脚踏杆，底座上布置有第一铰接支座，所述第一脚踏杆铰接于第一铰接支座上，且所述两根第一拉杆的底端分别铰接于第一铰接支座两侧处的第一脚踏杆杆身处；所述第一拉杆与第一脚踏杆之间以及第一脚踏杆与第一铰接支座之间的铰接处轴线均平行刹车柱轴线；本绞车还包括第一拨杆，所述第一脚踏杆与第一拨杆均沿绞盘径向延伸且第一脚踏杆与第一拨杆的操作端彼此相邻布置；底座处铅垂向上延伸有支柱，支柱顶端设置套筒，第一拨杆穿设于套筒内；以第一拨杆的操作端为前端，第一拨杆的后端处径向延伸有拨片，所述拨片与齿轮箱处档位调节开关间通过沿第一拨杆径向延伸的牵引绳或牵引杆连接彼此；第一拨杆沿套筒轴线作回转动作时，拨片通过牵引绳或牵引杆牵动齿轮箱处档位调节开关，以驱使齿轮箱作档位调节动作。

本绞车还包括第二刹车组件，所述第二刹车组件包括第二刹车环，所述第二刹车环由第二上刹车弧板和第二下刹车弧板呈哈夫节状的对合构成，减速箱输出轴的轴端处同轴的凸设有配合环，且第二刹车环的内环面构成用于夹持及压紧该配合环外环面的刹车面；由底座向配合环处延伸有第二支架，第二上刹车弧板和第二下刹车弧板的其中一相邻端同轴的铰接于第二支架顶端处且该铰接处轴线平行配合环轴线；第二上刹车弧板和第二下刹车弧板的相对铰接端的另一端处均沿两刹车弧板的对合方向而延伸有第二拉杆，两根第二拉杆处于配合环的同一径向截面上且两根第二拉杆的动作路径彼此空间避让；本绞车还包括平行第一脚踏杆而布置的第二脚踏杆，底座上布置有第二铰接支座，所述第二脚踏杆铰接于第二铰接支座上，且所述两根第二拉杆的底端分别铰接于第二铰接支座两侧处的第二脚踏杆杆身处；所述第二拉杆与第二脚踏杆之间以及第二脚踏杆与第二铰接支座之间的铰接处轴线均平行配合环轴线；所述第二脚踏杆的操作端位于第一拨杆的操作端旁侧处。

所述第一支架及第二支架均包括两块彼此平行的铅垂板，两铅垂板底端固接于底座上，而两铅垂板的顶端以垂直铅垂板板面的铰接柱固接彼此，两相配合的刹车弧板的铰接端处均焊固有延伸板，延伸板板面位于相应刹车弧板的径向截面上；两块延伸板彼此平行且两延伸板上同轴贯穿设置铰接孔，铰接柱穿过该铰接孔以便使得同一刹车环处的两刹车弧板间形成铰接配合；所述第一脚踏杆穿过第一支架的两块铅垂板之间间隙并通过第一拉伸弹簧而悬吊于第一支架上；所述第二脚踏杆穿过第二支架的两块铅垂板之间间隙并通过第二拉伸弹簧悬吊于悬吊支架上。

所述第一脚踏杆与第二脚踏杆的操作端处均设置有便于脚踏的踏板。

以两片相互配合的刹车弧板的相对铰接端的另一端为悬臂端，该两刹车弧板的悬臂端处均径向向外延伸有外翻板；外翻板上铅垂贯穿设置安装孔，各拉杆由上而下的穿过该安装孔，且各拉杆顶部设置用于限位相应拉杆向下脱出安装孔的限位台；以配合各上刹车弧板的相应拉杆为上拉杆而配合各下刹车弧板的相应拉杆为下拉杆，各下刹车弧板的外翻板处预留有用于避让上拉杆动作路径的避让孔。

所述限位台为限位螺母，该限位台螺纹配合于各拉杆的顶端处。

所述各刹车弧板均为由加强板以及内衬于加强板内侧弧面处的刹车片叠合而形成的双层复合板构造。

本绞车还包括离合控制组件，所述离合控制组件包括同轴布置于刹车柱端面处的离合盘，所述离合盘可沿与刹车柱同轴的导向柱而作相对刹车柱的靠近及相离动作，且离合盘与导向柱间构成键连接或棱柱式套接配合；离合盘的朝向刹车柱端面的盘面处凸设有两组以上的凸块，刹车柱的朝向离合盘盘面的端面处相应设置等同凸块数量的限位块；当离合盘与刹车柱间彼此面贴合时，各凸块插入两相邻限位块的间隙内从而在离合盘周向上形成彼此交错咬合状态；底座处设置轴线平行第一拨杆轴长方向的导向环，导向环内穿设有第二拨杆且第二拨杆可沿自身轴向作回转动作；第二拨杆杆身处铅垂向上延伸有延伸杆，延伸杆顶端布置开口朝上的u型卡，u型卡的的两端口处相向延伸有凸柱；离合盘的外壁处沿自身轴线而周向凹设有环形凹槽，两道凸柱沿离合盘轴线而轴对称的水平卡入上述环形凹槽内；第二拨杆平行第一脚踏杆且第一脚踏杆与第二拨杆的操作端彼此相邻布置。

所述导向柱的与离合盘内环面配合的一段柱身为六棱柱状，离合盘的内环面外形呈与上述六棱柱状柱身匹配的六边形环状，离合盘套入导向柱内以使得两者构成上述棱柱式套接配合。

所述减速箱包括第一减速箱及第二减速箱，所述第一减速箱的输入轴与齿轮箱的输出轴之间、第二减速箱的输入轴与第一减速箱的输出轴之间以及导向柱的输入轴与第二减速箱输出轴之间均通过联轴器而连接；所述配合环同轴固接于第一减速箱的输出轴轴端处。

本发明的有益效果在于：

1)、抛弃了传统的采用昂贵敏感的自动化系统以及单向制动方式所带来的一系列问题。本发明立足于采用更为简洁的纯机械配合构造，以第一上刹车弧板与第一下刹车弧板间一端铰接而另一端可控相向闭合的方式，再通过第一脚踏杆的施力并依靠第一铰接支座所产生的杠杆动作，从而以第一脚踏杆的“跷跷板”式动作来实现位于第一铰接支座两侧处的第一脚踏杆杆身上的各拉杆的此升彼降动作。换言之，每次踩动第一脚踏杆时，随着第一脚踏杆所产生的铰接动作，两根第一拉杆就像跷跷板一样产生沿轴向的此升彼降动作，进而带动第一上刹车弧板与第一下刹车弧板产生同步的相向或相离动作，随之也就能实现相对绞盘处刹车柱的同步的抱死以及松脱操作。在上述结构的基础上，本发明再通过第一拨杆的使用，通过依靠拨片将第一拨杆沿套筒的回转动作转变为相对牵引绳或牵引杆的的牵拉动作，最终实现对远离刹车操作点的齿轮箱的档位调节开关可控操作目的。

综上可以看出，本发明的整个结构完全以纯机械构造来实现，一方面结构上极为简化，不仅更适用于恶劣环境下操作，同时即使出现损坏，也能因其纯机械的简洁配合方式而更易于被随时拆装，维护门槛极低。而另一方面，本发明巧妙的利用纯机械的跷跷板原理来实现各拉杆的协同动作，其动作灵敏度高，操作可靠性好，能随时实现绞盘的止停动作。此外的，通过将第一拨杆与第一刹车组件的操作端彼此靠合，也即通过设置相应部件而使得两者操作端彼此临近，实际操作时，操作人员无需移动即可单人实现对整台绞车的可控操作，绞车的工作效率显然亦可得到有效保证。

2)、实际上，在进行绞盘的止停操作时，目前都是采用单个制动机构实现单次制动操作。本发明在上述结构的基础上，再提出了“双重制动”的概念，也即首先通过第二刹车组件来实现对减速箱处动力的一次减速功能，再依靠第一刹车组件来实现对绞盘处动力的二次制动直至止停的目的。这样，即使绞车本身扭矩强大而不宜便捷操控，也只需通过本发明的上述双重制动方式来实现绞盘的迅速止停功能，这显然有助于精确的实现对绞盘处缆身的指定长度的定点收放目的，绞车的动作精准性及可靠性可得到显著提升。至于第二刹车组件，由于其功能与第一刹车组件一致，因此具体结构也可参照第一刹车组件而设置；重点在于操作端必然同样要集中布置，以便于单人操作。

3)、对于第一支架及第二支架而言，本发明优选采用两块彼此平行的铅垂板来形成。上述支架结构的好处在于，两块铅垂板底端以底座固定而顶端以铰接柱连接彼此，从而在提供了相应刹车弧板的铰接端以铰接基体的同时，又保证了整体结构的稳固性。更为重要的是，两块彼此平行的铅垂板，自然的在两者之间形成的类似铅垂导向孔的构造，从而使得各脚踏杆自然穿过相应支架时，能依托该支架实现对相应脚踏杆的定向导向功能；以一种构件而实现互不干涉的多种功能，这显然可使得整个装置的构造简洁性得到进一步的提升。实际操作时，各脚踏杆一方面依靠相应的铰接支座来实现跷跷板动作，另一方面通过相应支架来实现动作导向性，再依托各拉伸弹簧来实现动作回复效果，最终可便捷的实现对指定刹车弧板的可控操作。

4)、实际操作时，需要两第一拉杆处于刹车柱的同一径向截面上，而两第二拉杆处于配合环的同一径向截面处，以保证相应脚踏杆能够径向延伸至操作人员脚下，而如何将各拉杆进行彼此互不干涉的布置成为难题。具体应用时，相应刹车弧板的相应端处可以延伸出弧杆等方式来实现对应拉杆的固定，而下拉杆处的弧杆应当避让开上拉杆杆体，以在实现其避让性的同时保证两拉杆的正常工作。本发明直接采用外翻板的方式，并通过在外翻板上主动开设避让孔而不是被动的绕过上拉杆，从而实现脚踏杆、拉杆及刹车弧板的协同动作。

5)、在上述结构的基础上，限位台以限位螺母形成。之所以采用限位螺母，在于限位螺母能够与拉杆间形成螺纹配合，也即使用时能够通过拧动限位螺母而实现两刹车弧板张合角度的可调节性。无论是采用刹车盘与加强板的复合结构，还是单纯采用单层的刹车板构造，刹车弧板与刹车柱间毕竟是硬性制动，刹车弧板因长久使用也必然会出现刹车缝隙过大现象。此时，可通过拧动限位螺母而使得同一刹车环处两刹车弧板相向动作，从而确保踩动第一脚踏杆时，两刹车弧板能够始终有效的抱死刹车柱，最终达到绞盘的可靠制动效果；第二脚踏杆的动作状态同理，以便达到对减速箱输出轴的迅速减速甚至制动功能。

6)、本发明在具备双重制动以及齿轮箱的档位调节开关的远程机械控制功能的同时，还兼具了离合操控功能。在动力由减速箱传递至导向柱，导向柱再通过键连接或棱柱连接而传递至离合盘后，通过离合盘与刹车柱之间的相近及相离动作，并依靠限位块与凸块间的彼此咬合，即可实现动力向绞盘处的传递功能。上述离合盘沿导向柱的轴向动作，则依靠第二拨杆带动u型卡来实现。第二拨杆的操作端同样位于第一脚踏杆操作端旁侧处，以便于单人操作。

7)、对于离合盘与导向柱间的配合方式，本发明优选采用棱柱式配合结构。也即将导向柱布置为六棱柱等多面棱柱，并同时将离合盘的内环面布置为相应的六面体等。棱柱式配合结构，相较于传统的键连接而言，其可操作性更高，更易于实际装配，同时扭矩传递性能更强，显然适合于高动力的船舶领域所使用。

附图说明

图1及图3为本发明的立体结构示意图；

图2为图1的i部分局部放大图；

图4及图6为绞盘与第一刹车组件的配合状态图；

图5为图4的ii部分局部放大图；

图7为图6的iii部分局部放大图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

a-铅垂板b-铰接柱c-延伸板d-外翻板e-避让孔

f-限位台g-加强板h-刹车片

10-齿轮箱11-档位调节开关

20-绞盘21-刹车柱21a-限位块

31-第一上刹车弧板32-第一下刹车弧板33-第一支架

34-第一脚踏杆35-第一铰接支座36-第一拉伸弹簧

40-底座51-第一拨杆51a-拨片52-支柱53-套筒

54-牵引杆61-第二刹车环62-第二脚踏杆63-第二拉伸弹簧

64-悬吊支架71-离合盘71a-凸块71b-环形凹槽73-导向环

74-第二拨杆74b-u型卡74c-凸柱

81-第一减速箱82-第二减速箱83-配合环90-联轴器

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-7，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

以如图1-3所示具体结构为例，本发明主要包括齿轮箱10、联轴器90、第一减速箱81、第二减速箱82、第二刹车组件、齿轮箱10手动拨杆组件、带有第二拨杆74的离合控制组件、第一刹车组件以及绞盘20。其中：

1)、齿轮箱与减速箱

齿轮箱10选用船用齿轮箱，齿轮箱10的输出轴连接皮带轮。如图1-2所示的，第一减速箱81的输入轴与齿轮箱10的输出轴之间、第二减速箱82的输入轴与第一减速箱81的输出轴之间以及导向柱的输入轴与第二减速箱82输出轴之间均通过联轴器90而连接。

2)、第一刹车组件与第二刹车组件

对于第一刹车组件而言，其主体结构包括刹车环、第一支架33、第一拉伸弹簧36、第一脚踏杆34、第一拉杆以及第一铰接支座35。实际装配时，第一刹车组件处的刹车环由哈夫节式配合的第一上刹车弧板31和第一下刹车弧板32对合构成，且位于两刹车弧板的同端的铰接端均铰接于第一支架33上，而两刹车弧板的另一端通过第一拉杆由第一脚踏杆34操作，从而实现两刹车弧板的张合铰接动作。一旦两刹车弧板产生张合动作，两刹车弧板即可产生相对刹车柱21外壁的抱死及放松动作，随之实现对绞盘20的制动及放松目的。

具体而言，如图4及图5所示的，第一刹车组件的两刹车弧板的铰接端处以延伸板c而套设于第一支架33上的铰接柱b处，从而实现两刹车弧板的同轴铰接动作。两刹车弧板的悬臂端则分别设置外翻板d，并通过上拉杆及下拉杆而铰接固定于第一脚踏杆34上。第一脚踏杆34通过位于底座40处的第一铰接支座35而固定，且在第一铰接支座35两侧处的第一脚踏杆34杆身处分别形成一处用于固定上拉杆及下拉杆的铰接固定点。如图6-7所示的，当上拉杆与下拉杆均固定于上述铰接固定点后，随着第一脚踏杆34的跷跷板式动作，上拉杆及下拉杆也就能随之产生沿轴向的此升彼降的动作了。此外的，作为施力臂的第一脚踏杆34，一方面延伸至第一支架33的两块铅垂板a所形成的导向间隙内；另一方面再通过第一拉伸弹簧36来实现第一脚踏杆34的动作复位功能。由于第一脚踏杆34有足够的延伸长度，这也能使得操作人员踩动第一脚踏杆34时，能够以更少的力道来实现两刹车弧板的相向动作，其刹车效率可得到显著提升。而当卸去对于图1-2中所示的踏板的外力时，在第一拉伸弹簧36的弹性回复力作用下，第一脚踏杆34即可自动复位，以留待下次制动操作。

实际使用时需注意，第一脚踏杆34应当沿刹车柱21的径向延伸布置，一方面确保位于刹车柱21径向截面处的两第一拉杆的动作响应性及一致性；另一方面则有利于与第二脚踏杆62等结构彼此并列，从而方便单人操控。对于两刹车弧板而言，均如图5及图7所示的优选采用外层加强板g而内层刹车片h的双层复合构造，甚至可将刹车片h布置为可拆卸结构，以便在刹车片h磨损时能随时拆卸，以提升整体装置的使用可靠性及使用寿命。

如图2所示的，对于第二刹车组件而言，其基础结构与第一刹车组件完全一致，区别仅在于第二拉伸弹簧63悬挂于悬吊支架64上而不是直接集成于第二支架上，以便于在底座40处让出第二减速箱82输出轴的安放空间。

3)、齿轮箱手动拨杆组件

齿轮箱10手动拨杆组件，包括第一拨杆51。如图2所示的，底座40处铅垂向上延伸有支柱52，支柱52顶端设置套筒53，第一拨杆51穿设在套筒53内。以第一拨杆51的操作端为前端，第一拨杆51的后端处径向延伸有拨片51a，拨片51a与齿轮箱10处档位调节开关11之间通过沿第一拨杆径向延伸的牵引绳或牵引杆54连接彼此。上述结构的重点，不仅在于当第一拨杆51沿套筒53轴线作回转动作时，拨片51a可通过牵引绳或牵引杆54牵动齿轮箱10处档位调节开关11，以驱使齿轮箱10作档位调节动作；更在于第一拨杆51的操作端一定要相对的靠近第一脚踏杆34处，以便于操作人员进行集中操作。

4)、离合控制组件

如图1-3所示的，离合控制组件包括同轴布置于刹车柱21端面处的离合盘71，离合盘71可沿与刹车柱21同轴的导向柱而作相对刹车柱21的靠近及相离动作。由于离合盘71仅作为相对绞盘20的离合元件而使用，因此需要将离合盘71与导向柱间构成键连接或棱柱式套接配合，以实现动力的正常传递。在图1-2所示结构中，离合盘71的朝向刹车柱21端面的盘面处凸设有四组凸块71a，刹车柱21的朝向离合盘71盘面的端面处相应设置四组限位块21a。这样，当离合盘71与刹车柱21间彼此面贴合时，各凸块71a插入两相邻限位块21a的间隙内从而在离合盘71周向上形成彼此交错咬合状态，以便于实现扭矩的传递功能。此外的，底座40处设置轴线平行第一拨杆51轴长方向的导向环73，导向环73内穿设有第二拨杆74且第二拨杆74可沿自身轴向作回转动作。而如图3所示的，第二拨杆74杆身处铅垂向上延伸有延伸杆，延伸杆顶端布置开口朝上的u型卡74a，u型卡74a的的两端口处相向延伸有凸柱74b。通过在离合盘71的外壁处轴对称的凹设有两道沉孔，从而使得两道凸柱74b一一对应的卡入相应沉孔内并与之构成回转配合。当然，实际操作时，可考虑将沉孔环绕离合盘71外壁而形成如图1-3所示的环形凹槽71b，以便于实现离合盘71的快速高效装配功能。在离合盘71实际装配时，由于环形凹槽71b的存在，因此完全可以不必考虑离合盘71的装配位置及状态，离合盘71呈任意位置装入导向柱内，均能依靠环形凹槽71b而实现对凸柱74b的卡入功能，其装配效率可得到极大提升。而同样的，第二拨杆74平行第一脚踏杆34且第一脚踏杆34与第二拨杆74的操作端彼此相邻，以便于操作人员进行单侧控制。

对于离合盘71与导向柱间的配合方式，本发明优选采用棱柱式配合结构。也即将导向柱布置为六棱柱等多面棱柱，并同时将离合盘71的内环面布置为相应的六面体等。棱柱式配合结构，相较于传统的键连接而言，其可操作性更高，更易于实际装配，同时扭矩传递性能更强，显然适合于高动力的船舶领域所使用。

由上可知，本发明在以纯机械构造实现上述结构的衔接性及便捷操控性的同时，通过将第一拨杆51、第一刹车组件、第二拨杆74、第二刹车组件四者的操作端彼此靠近并集成于整个绞车的同一侧甚至同一位置处；这使得实际操作时，操作人员无需移动即可单人实现对整台绞车的可控操作，绞车的工作效率显然可得到极大提升。而为了提升第一拨杆51及第二拨杆74的操控性，则可在两拨杆的前端处也即操作端处均布置如图1-2所示的径向操控把手，以便于施力。对于第一脚踏杆34及第二脚踏杆62而言同理，需要设置踏板以保证其便捷施力效果。综上，本发明具备结构简单、制作成本低廉、操作及维护门槛低的优点，单人即可便捷操控，极为适合船舶所处的恶劣环境下的使用及维护需求。