1 引言
部队的现役舟桥运输车、工程保障车以及大功率推土机等均配置有液压牵引绞盘。这种液压绞盘系统采用叶片马达、液压制动器、二级行星减速器、机械式手动离合器，代表了20世纪80年代的技术水平。由于绞盘系统无排绳、压绳功能，在实际使用中钢丝绳经常发生排绳不整齐、乱绳、咬绳断丝等现象。叶片马达的固有缺陷导致绞盘系统的可靠性较差，影响了部队的正常训练和装备的战备完好性。
部队装有此类绞盘的装备数量较大，整个系统的换装存在许多困难。因此，在现役车辆装备上进行绞盘系统的改进和完善已势在必行。
2 绞盘系统结构及工作原理
绞盘系统由径向柱塞低速大扭矩液压马达、配流器、单向或双向平衡阀、手动或电磁换向的二位二通阀、手动或电磁换向的三位四通阀、二级行星减速器、离合器、绞盘卷筒、卷筒支架、排绳器及压绳器等部件组成。图1为绞盘系统的工作原理图。
当操纵手动或电磁换向阀1使绞盘工作时，液压系统的压力油通过配流器中的单向或双向平衡阀2向液压马达4提供压力油，此时液压马达4两油口间的止通阀3关闭。压力油驱动液压马达4产生旋转运动力，旋转运动通过行星减速器5的减速增扭，驱动绞盘卷筒9转动。同时通过链条8传动，带动双向丝杠7旋转，使滑块往返运动，达到强制排绳的效果。压绳器10在单作用弹簧气缸11的作用下压迫绞盘卷筒9上的钢丝绳6，使钢丝绳始终处于整齐的排列状态。改变手动或电磁换向阀1的操纵方向，可以使绞盘卷筒反向转动。当手动或电磁换向阀1处于中位时，单向或双向平衡阀2与液压马达4相对应的活塞腔处于封闭状态，起到制动作用。当进行人工拖放钢丝绳时，手动或电磁换向阀1处在中位，并打开单向或双向平衡阀2，让液压马达4的两油口相通，此时液压马达4处于自由状态，同时，操纵压绳器10的手动控制气阀12，使单作用弹簧气缸11收缩，压绳松懈。
3 系统的主要技术参数与计算方法
３．１ 原车辆绞盘系统的主要技术参数
第一层的额定拉力(kN)98
第一层的过载拉力(kN)≤125
第一层的工作速度(m/min)6～8
卷筒直径(mm)240
钢丝绳有效长度(m)≥40（自救）
≥80（抢救）
钢丝绳安全系数≥2
钢丝的型号
6W（19）+7×7-17.5-185-特-甲 -b
钢丝绳破断力(kN) 217.5
液压系统的额定压力(MPa)16
液压系统的额定流量(L/min)75
３．２ 原绞盘卷筒的额定扭矩和额定转速计算
绞盘卷筒的额定扭矩：
Ｍ筒=Ｆ×ｒ=98×0.12=11 760 Nm
绞盘卷筒的额定转速：
ｎ＝Ｖ/（2πｒ）＝８/（２×３．１４×０．１２）＝１０．６ ｒ/min
式中：
Ｆ＝９８ ｋＮ为卷筒第一层额定拉力；
Ｖ＝8 m/ｍｉｎ为卷筒第一层工作速度；
ｒ＝０．１２ ｍ为卷筒半径。
３．３ 现绞盘系统主要参数计算
（1）液压马达型号的确定，以及在系统额定压力、流量情况下马达输出扭矩与转速的计算
考虑安装尺寸的紧凑，选择最小型号内较大排量的马达，确定五星液压马达的型号为INM05-170。
INM05-170液压马达的主要参数为：
排量(mL/r)166
额定压力(MPa)25
最大压力(MPa) 35
额定扭矩(Nm)660
单位扭矩(Nm/MPa)26.4
连续转速(r/min)l～600
最大流量(L/min)102
最大功率(kW)45
在系统压力16MPa、流量75L/min下，马达的输出扭矩与转速为：
Ｍ马=16 × 0.9 × 26.4=380.16 Nm
ｎ马=75×0.99÷0.166=447.3 r/min<600 r/min
式中：0.9为马达的机械效率，0.99为马达的容积效 率。
在系统压力为25 MPa时，马达的最大输出扭矩：Ｍ =25×0.9×26.4=594 Nm
马达的最大输出转速：ｎ=600 r/min
（2）减速机的参数计算
①减速比
ｉ＝Ｍ筒÷η÷Ｍ马＝１１ ７６０÷０．９÷３８０．１６＝３４．４
式中：二级传动的机械效率η取０．９
减速比圆整取ｉ＝３６。
②减速机的额定输出转速
ｎ减＝ｎ马ｉ＝４４７．３÷３６
＝12.4 r/min>10.6 r/min（卷筒额定转速）
③减速机的额定输出扭矩
Ｍ减＝Ｍ马×η×ｉ＝３８０．１６×０．９×３６＝１２ ３１２ Ｎｍ>１１ ７６０ Ｎｍ（卷筒的额定扭矩）
④最大输出扭矩、转速
Ｍ＝Ｍ马×η×ｉ＝594×0.9×36=19 245.6 Nm
ｎ＝ｎ马÷ｉ=600÷36=16.7 r/min
（3）绞盘最大拉力及走绳速度
在液压系统压力为25 MPa时，绞盘的最大拉力为：
Ｆ＝Ｍ÷ｒ=19245.6÷0.12=160.38 kN
在液压系统最大流量为102 L/min时，绞盘的最大走绳速度为：
Ｖ=2πｒ×ｎ＝2×3.14×0.12×16.7=12.6 m/min
通过以上计算表明，改进后的绞盘系统主要作业参数均优于原绞盘的参数，满足使用要求。
4 绞盘系统的技术特点
改进后的液压绞盘系统具有以下特点：
（1）由于绞盘自带阀组，它不但简化了液压系统而且提高了传动系统的工作可靠性。
（2）启动扭矩大，低速稳定性好，保证绞盘能在很低速度下稳定运转。
（3）由于技术先进、性能优良的径向柱塞马达具有低噪声、高效率、高功率质量比，因而使液压绞盘具有效率高、能耗少、噪声低、尺寸紧凑、经济性好等特点。
（4）五星柱塞马达的平面配流器（专利技术）密封性能好，泄漏很少，活塞与摆缸之间用塑料活塞密封，无泄漏，因而具有很高的容积效率。
（5）排绳整齐有序，压绳器解决了卷筒上的钢丝绳在松懈状态下的正常卷绕。
（6）机械式离合器被液压式离合器取代，先进性、可靠性得到了提高。由于马达具有优良的密封性，在平衡阀支持下，即使在额定的外负荷作用下也只有微小的内泄，这种使用油腔密封的技术来达到制动的目的，既简便实用又减少了绞盘尺寸。
5 结语
改进后的液压绞盘系统具有自动排绳、压绳功能，使钢丝绳有序的自动排列，避免钢丝绳的损伤。绞盘系统选择的液压元件可靠，性能稳定，结构紧凑，满足各种车辆小尺寸空间的安装要求。绞盘低速性好，使牵引救援作业更加安全。
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