提高門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)與制造水平

王 凱

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

門式起重機(jī)是橋式起重機(jī)的一種變形，由于其具有適用范圍廣、可承受的力量大、各種場(chǎng)地適應(yīng)情況強(qiáng)的特點(diǎn)，在港口運(yùn)轉(zhuǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，這種機(jī)器依舊是一種十分傳統(tǒng)的技術(shù)手段，盡管得到了比較廣泛的利用，但是在設(shè)計(jì)與制造水平方面仍存在許多問題，這些問題制約了門式起重機(jī)作用的發(fā)揮和效率的提升，進(jìn)而影響了整體海港的順利運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)與制造存在的問題

結(jié)合港口機(jī)械發(fā)展的現(xiàn)狀，筆者對(duì)門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)與制造水平進(jìn)行了系統(tǒng)分析，總結(jié)出制約門式起重機(jī)效率提升的原因。

1.1 相關(guān)設(shè)計(jì)存在缺乏整體性的現(xiàn)象

整體性是港口運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)中很關(guān)鍵的一個(gè)基礎(chǔ)理念?？梢哉f，整體性的建設(shè)體現(xiàn)著牽一發(fā)而動(dòng)全身的思想。在港口作用發(fā)揮的過程中，其需要各部分的協(xié)同配合，各個(gè)環(huán)節(jié)都需要按照一定順序進(jìn)行，工作人員在進(jìn)行施工時(shí)，不一定能看出其中存在的奧秘，但是當(dāng)全部完成后，各個(gè)部分就被有機(jī)結(jié)合成一個(gè)整體。整體性缺乏的現(xiàn)象在我國(guó)港口普遍存在，即門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)缺乏對(duì)整體的考量，極大地制約了行業(yè)的發(fā)展。此外，門式起重機(jī)的建設(shè)缺乏系統(tǒng)性、整體性、高度綜合性的管理，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)和建造找不到重點(diǎn)，缺乏合理的調(diào)控手段[1]。

1.2 門式起重機(jī)安裝過程中存在問題

門式起重機(jī)是體積相對(duì)較大的機(jī)械之一，使用前，相關(guān)人員需要對(duì)其進(jìn)行安裝，安裝質(zhì)量將會(huì)直接影響門式起重機(jī)作用的發(fā)揮。門式起重機(jī)最重要的零部件之一就是結(jié)構(gòu)件，門機(jī)臂架等都是結(jié)構(gòu)件的組成部分，在安裝結(jié)構(gòu)件的過程中最常見的問題就是軸線直線度不符合標(biāo)準(zhǔn)，焊接后，整體的軸線會(huì)在預(yù)定平面內(nèi)呈現(xiàn)為直線超差的狀況，這將會(huì)直接影響構(gòu)件的承載能力。此外，軸線直線度不符合標(biāo)準(zhǔn)還會(huì)影響后續(xù)安裝，相關(guān)部門必須加強(qiáng)重視。

在構(gòu)件制造的過程中，人們就需要對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行控制，一旦發(fā)現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)的問題要及時(shí)處理。構(gòu)件連接最常使用的方法就是焊接法，利用角焊縫進(jìn)行連接的構(gòu)件要盡可能讓構(gòu)件貼近。根部間隙要控制5mm之內(nèi)，如果板材厚度較大，也可把這一數(shù)值擴(kuò)大到8mm之內(nèi)。目前，在角焊縫時(shí)常會(huì)出現(xiàn)角焊接裝配間隙超差的情況，這對(duì)于整個(gè)機(jī)械穩(wěn)定性的保證極為不利。

1.3 交付使用前缺少安全評(píng)估

目前，門式起重機(jī)在港口運(yùn)轉(zhuǎn)過程中扮演非常重要的角色，其應(yīng)用極為廣泛，所以其安全性是十分重要的，它關(guān)系到能否投入正常使用。因此，在交付港口使用之前，相關(guān)技術(shù)人員要進(jìn)行重復(fù)檢查，對(duì)門式起重機(jī)的各方面進(jìn)行安全性能評(píng)估，對(duì)獲取的參數(shù)進(jìn)行多維度分析，綜合各方面考慮，得出它是否能投入使用的結(jié)論。當(dāng)前，我國(guó)部分生產(chǎn)企業(yè)只注重施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)利益，忽略了對(duì)基礎(chǔ)安全的保障。但是，這是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，其缺乏導(dǎo)致門式起重機(jī)的安全性能不能保證，存在發(fā)生事故的隱患。

1.4 相關(guān)設(shè)計(jì)人員思想陳舊

我國(guó)港口行業(yè)整體發(fā)展水平較低，門式起重機(jī)設(shè)計(jì)人員的年齡整體較大，思想傳統(tǒng)，跟不上時(shí)代發(fā)展步伐，無法推出創(chuàng)新型方案。同時(shí)，在基層，從事港口運(yùn)輸?shù)娜耸芙逃秸w較低，或者選擇從事的人本來就很少，造成同時(shí)具有操作技能和綜合素質(zhì)的員工大量缺乏。盡管有符合標(biāo)準(zhǔn)的員工，但是數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到港口運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，這將缺乏嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，同時(shí)影響港口的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[2-3]。

1.5 門式起重機(jī)生產(chǎn)缺乏信息化管理

隨著科技水平的不斷提高，計(jì)算機(jī)融入了人們的日常生活，為人們提供了很大的便利。但是，我國(guó)港口行業(yè)發(fā)展較慢，該行業(yè)的相關(guān)設(shè)計(jì)和管理工作仍主要依賴人工，而不是計(jì)算機(jī)設(shè)備。這就導(dǎo)致門式起重機(jī)的生產(chǎn)缺乏信息化管理。在過于依賴人工的情況下，門式起重機(jī)的車間化生產(chǎn)達(dá)不到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏合理的管理系統(tǒng)。其原因主要是部分生產(chǎn)企業(yè)認(rèn)識(shí)不足，資金投入過少。

2 提高門式起重機(jī)設(shè)計(jì)與制造水平的措施

2.1 強(qiáng)化設(shè)計(jì)整體性的思想

隨著港口運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展，整體觀和大局意識(shí)的重要性在建設(shè)中日益凸顯。整體分析是指要隨著港口運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)行、發(fā)展，不斷調(diào)整整體性思維，其對(duì)于優(yōu)化系統(tǒng)和把握整體施工要求都具有重要作用。要做好整體分析，相關(guān)人員就要時(shí)刻監(jiān)控和分析一些特殊指標(biāo)的變化，不斷調(diào)整。同一領(lǐng)域的企業(yè)可以組織相關(guān)人員定期集會(huì)，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，交流經(jīng)驗(yàn)[4-5]。

2.2 加強(qiáng)對(duì)門式起重機(jī)安裝質(zhì)量的重視

在安裝門式起重機(jī)的過程中，相關(guān)人員必須對(duì)其安裝質(zhì)量進(jìn)行控制，的確其安裝質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于門式起重機(jī)作用的發(fā)揮有著極為重要的意義。安裝時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注以下方面：臂架支座、人字架支座要與碼頭預(yù)埋螺柱合理連接；為了降低碼頭的承載能力，降低碼頭建設(shè)成本，人們可以對(duì)公用底座進(jìn)行優(yōu)化，這能夠讓所有機(jī)構(gòu)直接坐落在碼頭上。在安裝前各機(jī)構(gòu)已經(jīng)完成基地粗排，為了確保整個(gè)機(jī)構(gòu)的精度，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間，相關(guān)人員必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)房運(yùn)輸?shù)跹b的重視，確保機(jī)房在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)變形。

2.3 加強(qiáng)對(duì)軌道式集裝箱門式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化的重視

軌道式集裝箱門式起重機(jī)（RMG）是一種技術(shù)成熟的機(jī)型，運(yùn)行穩(wěn)定性好，維護(hù)費(fèi)用低，作業(yè)可靠性高；采用電力驅(qū)動(dòng)，環(huán)保節(jié)能；動(dòng)作單一，易于實(shí)現(xiàn)集裝箱裝卸的自動(dòng)化。但是，和輪胎式集裝箱門式起重機(jī)（RTG）相比，RMG的標(biāo)準(zhǔn)化程度對(duì)低。各集裝箱碼頭大多根據(jù)各自情況設(shè)定參數(shù)，造成RMG的參數(shù)多種多樣，如軌距參數(shù)在25～60m，不利于RMG的全面推廣和使用。為了實(shí)現(xiàn)軌道式集裝箱門式起重機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化，人們需要突破傳統(tǒng)觀念，逐步形成規(guī)范的RMG堆場(chǎng)裝卸工藝，特別是形成比較統(tǒng)一的軌距參數(shù)。其標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用有利于提高堆場(chǎng)和設(shè)備的利用率和碼頭作業(yè)效率，降低制造、使用和維護(hù)成本，推動(dòng)港口節(jié)能減排工作的開展。從裝卸工藝、裝卸效率以及能耗三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化研究，人們可以得出軌距、外伸距、起升高度、運(yùn)行速度等的優(yōu)化參數(shù)。推薦采用32m（8排箱+2車道或9排箱+1車道）或35m（9排箱+2車道或10排箱+1車道）軌距。

2.4 增加安全評(píng)估環(huán)節(jié)

評(píng)估環(huán)節(jié)能夠進(jìn)一步保障門式起重機(jī)安全，企業(yè)要不斷提高認(rèn)識(shí)水平，充分發(fā)揮其重要作用。在安全評(píng)估環(huán)節(jié)，企業(yè)可以應(yīng)用制動(dòng)器性能檢測(cè)儀，有效避免人工檢查誤差，或者依靠人工，成立專職部門，負(fù)責(zé)人不定期開展巡視和抽查。安全評(píng)估可以在門式起重機(jī)建造完成后開展，還可以在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開展，即設(shè)計(jì)師分析時(shí)要建立一定的模型標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)部分的設(shè)計(jì)都要做好調(diào)整，形成設(shè)計(jì)和安全評(píng)估同時(shí)進(jìn)行的局面[6-7]。

2.5 對(duì)生產(chǎn)車間進(jìn)行信息化管理

門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)和制造可以與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行科學(xué)化管理，其需要計(jì)算機(jī)設(shè)備的大力支持。首先，企業(yè)要拿出相應(yīng)資金，嚴(yán)格把控資金流向，購買一定數(shù)目適合于港口方面的電腦。其次，企業(yè)要雇傭一定的技術(shù)人員，設(shè)計(jì)出管理系統(tǒng)，做好日常維護(hù)工作。這些系統(tǒng)投入使用后，可以合理規(guī)劃設(shè)計(jì)和制造的時(shí)間和速度，做出科學(xué)預(yù)判。信息化管理雖然增加了設(shè)備投入，但是也減小了人工等費(fèi)用支出，電子設(shè)備受限程度小，可以進(jìn)行多方面的使用[8]。

2.6 加強(qiáng)對(duì)電力驅(qū)動(dòng)的輪胎式集裝箱門式起重機(jī)的應(yīng)用

電力驅(qū)動(dòng)的輪胎式集裝箱門式起重機(jī)，可以減少污染排放、改善工作環(huán)境、降低運(yùn)營(yíng)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。RTG“油改電”技術(shù)主要有3種供電方式，即電纜卷筒、低架剛性滑觸線和高架滑觸線供電方式。目前，我國(guó)沿海主要港口集裝箱碼頭已經(jīng)完成了RTG的“油改電”，成效顯著。今后電動(dòng)RTG技術(shù)將在直流供電或采用鋰電池、超級(jí)電容等蓄能裝置并方便安全轉(zhuǎn)場(chǎng)的混合動(dòng)力RTG方向深入研究，全面推進(jìn)電動(dòng)RTG的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。港口輪胎起重機(jī)一般用于件雜貨或散貨堆場(chǎng)，60t港口輪胎起重機(jī)也可兼顧裝卸集裝箱。

港口電動(dòng)輪胎起重機(jī)采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行、外接電力驅(qū)動(dòng)作業(yè)，雙動(dòng)力技術(shù)比較成熟。全液壓港口輪胎起重機(jī)的電動(dòng)化技術(shù)相對(duì)復(fù)雜。外接電力作業(yè)時(shí)，港口輪胎起重機(jī)噪聲低、無排放，運(yùn)營(yíng)成本不到柴油動(dòng)力成本的10%。該類機(jī)械已在港口得到推廣應(yīng)用。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段，制約門式起重機(jī)施工效率提升的原因可能是設(shè)計(jì)缺乏整體性、原材料沒有質(zhì)量保障、設(shè)計(jì)方案存在缺陷、缺少安全評(píng)估、設(shè)計(jì)人員思想陳舊和依賴人工生產(chǎn)方式等。因此，筆者建議，生產(chǎn)企業(yè)要強(qiáng)化設(shè)計(jì)的整體性、保障原材料的質(zhì)量、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、增強(qiáng)安全評(píng)估、對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，大力開展機(jī)械化生產(chǎn)，從而不斷提高門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)與制造水平。

[1]張銘奎.新型門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].成都：西南交通大學(xué)，2011：9.

[2]李婧婷.試分析新型門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].中國(guó)機(jī)械，2015，（3）：90.

[3]江愛華，何山，齊凱，等.門式起重機(jī)動(dòng)態(tài)特性仿真與試驗(yàn)分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械（試驗(yàn)·測(cè)試），2016，（5）：74-77.

[4]劉小正.超低溫環(huán)境下門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)思路[J].建筑機(jī)械，2017，（1）：53-54.

[5]何山，齊凱，江愛華，等.遺傳算法在門式起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].起重運(yùn)輸機(jī)械（設(shè)計(jì)·計(jì)算），2016，（7）：1-3.

[6]張彥慶.門式起重機(jī)安全監(jiān)控綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].鐵道貨運(yùn)（貨物裝卸），2017，（9）：50-53.

[7]孫志星，陳士通，許宏偉.支腿不同剛度比對(duì)門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)特性的影響[J].鐵道建筑（橋梁與結(jié)構(gòu)工程），2017，（10）：44-48.

[8]范麗麗.橋門式起重機(jī)制動(dòng)器性能檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)設(shè)備工程（監(jiān)測(cè)與診斷），2017，（5）：47-48.