要让SJA螺旋升降机支撑900吨(900,000公斤)的重量,是极具挑战性的工程问题,涉及结构设计、材料强度、传动效率、热处理、润滑冷却、安全机制等多个技术层面。
下面是关键技术要求的详细解析:
一、系统构成预设
总承载重量:900 吨
使用方案建议:多台联动 or 特大型单台
方案1:多台并联(如4台,每台承重225吨)
方案2:单台超大功率丝杆升降机(技术门槛极.高,成本巨大)
二、关键技术要求
1. 丝杆直径与螺距设计
丝杆直径必.须 ≥ 250mm ~ 400mm
螞距要合理,避免效率过低或锁紧不稳
常采用 梯形螺纹(Trapezoidal)或滚珠丝杆(Ball Screw),后者效率更.高,但成本更.高且寿命相对较短于蜗轮丝杆
注:静载能力 ∝ 丝杆横截面积 ∝ d²(d = 丝杆直径)
2. 蜗轮蜗杆或滚珠丝杆驱动结构
普通梯形螺纹结构效率低(25–35%),会发热严重,建议:
滚珠丝杆(效率 > 90%)
或 高精度蜗轮蜗杆组配合蜗杆斜齿传动
采用大模数、渗碳淬火、磨齿精度≥6级以上
3. 壳体与轴承结构
外壳采用高强度球墨铸铁或合金钢焊接结构,增加筋板加强刚度
丝杆支持必.须使用高承载推力轴承组(如滚柱推力轴承)
加强防拉断、防剪切设计
4. 润滑冷却系统
承重越大,摩擦越严重 → 热负荷越高
建议使用:
强制润滑系统(泵送油路)
加装 油冷机、散热器
监控油温、润滑状态传感器
5. 驱动电机与减速系统
需配备大功率电机,如伺服电机 / 涡轮电机 / 液压马达
增设 多级减速机 提升扭矩(蜗轮+行星+斜齿组合)
具备同步联动控制系统,防止偏载或跑偏
6. 安全保护与冗余
设有:
机械限位器
过载保护装置(力矩限制器)
自锁机构(梯形螺纹本身具备自锁,滚珠丝杆需外加制动)
联动控制系统+PLC同步监控
三、材料与制造要求
部件 推荐材料 要求
丝杆 42CrMo/38CrMoAl 调质+表面氮化/渗碳淬火,表硬度 > HRC60
蜗轮蜗杆 铜合金 + 合金钢 表面磨削精度 6级以上,磨耗小
轴承 高承载推力滚柱轴承或调心滚子轴承 动载荷设计 ≥1.5×工作载荷
壳体 球墨铸铁 QT500-7 或焊接钢板 高抗弯强度和抗裂性
四、实际案例参考
国内外大型工程如:
航空母舰升降平台
射电望远镜可调基座
高炉炉顶升降台
常采用多台同步驱动螺旋升降机(如德国ZIMM、法国NOORDEN、中国泰兴、南高齿等均有类似产品)
五、简要结论
项目 指标建议
丝杆直径 ≥250mm(可达400mm)
承载方式 多台联动 + 同步控制
效率方案 滚珠丝杆优于梯形,成本更.高
安全设计 自锁、限位、防跑偏、力矩保护
冷却系统 强制润滑+散热器