帶防搖功能的集裝箱吊鉤兩用門式起重機

李云杰

摘要：針對鐵路貨場裝卸作業(yè)情況，研發(fā)一種帶防搖功能的集裝箱吊鉤兩用門式起重機，既能吊運件雜貨同時又能高效吊運集裝箱。詳細介紹了該起重機的起升機構、吊具、門架、電氣控制部分，重點論述防搖裝置的構成及原理。

關鍵詞：門式起重機;集裝箱;阻力滑輪防搖;八繩交叉防搖

現(xiàn)在大量貨物采用集裝箱運輸，而鐵路貨場通常用普通吊鉤門式起重機進行件雜貨及集裝箱的吊運，吊具擺動大，偏載歪斜，作業(yè)效率低，因此公司針對市場需求，研制了新型帶防搖功能的集裝箱吊鉤兩用門式起重機。

主要性能參數(shù)

工作級別A6

起重量? 吊具下40.5t? 吊鉤下40t

跨度? 30m? 有效懸臂7.5m

起升高度? 12.5m（堆三過四）

起升速度滿載? 12m/min空載20m/min

小車運行速度? 60m/min

大車運行速度? 65m/min

吊具回轉速度? 慢速0.5rpm快速0.8rpm吊具回轉角度 –10°至190°

作業(yè)效率? 20箱/小時

起升機構、大小車運行機構變頻調(diào)速

起升機構

傳統(tǒng)的吊鉤門式起重機起升機構定滑輪采取集中布置形式，基本不產(chǎn)生減搖效果。該起重機的起升機構采取四個定滑輪分散布置（見圖1），相對于鋼絲繩下繩中心對稱，同時在吊具四角處各布置兩個中心線相互垂置的動滑輪，共八個動滑輪，四根鋼絲繩。該布置具有獨特優(yōu)越性，既實現(xiàn)了起升鋼絲繩在大小車運行方向雙向交叉卷繞，同時又實現(xiàn)了吊具的四吊點起吊。因此在大小車運行方向均具有防搖功能，稱為八繩交叉防搖。

當大小車起、制動而起升不工作時，吊具發(fā)生擺動。從鋼絲繩卷繞圖分析可知，動滑輪與起升鋼絲繩間有相對運動，即動滑輪在鋼絲繩上滾動，因此在吊具每個滑輪上設置阻力裝置，可以消耗吊具或貨物擺動能量，產(chǎn)生減搖效果。具體方式是在吊具上每個滑輪徑向設置油缸，油缸通過摩擦片將壓力施加在滑輪上。稱為阻力滑輪防搖。

該減搖裝置已經(jīng)用于新開發(fā)的起重機及鐵路貨場的普通吊鉤門式起重機改造上，得到用戶好評，取得了較好的社會效益與經(jīng)濟效益。

起升機構采用雙電機雙減速器單卷筒布置形式，可保證一個電機或一個減速器斷軸時，不使重物墜落，安全可靠。電動機與減速器通過全齒聯(lián)軸器聯(lián)接，減速器與卷筒通過卷筒聯(lián)軸器聯(lián)接。卷筒采用四聯(lián)卷筒，使四根鋼絲繩收放長度相同，為彌補制造安裝誤差，在小車上設有鋼絲繩螺桿微調(diào)機構，從而保證吊具四吊點高度一致，使吊具處于水平狀態(tài)。

吊具

吊具由液壓驅動的回轉吊具與20英尺或40英尺吊具兩大部份組成?；剞D吊具由上架、回轉支承及下架組成，上架與下架通過回轉支承相連。

吊具能識別超載與偏載，具有稱重功能。集裝箱裝貨物時對偏載有規(guī)定，對20英尺或40英尺集裝箱，寬度方向重心不超過200mm，長度方向前者不超過600mm，后者不超1200mm。由集裝箱吊鉤一體式兩用電子秤自動計算與顯示、自動提示與報警、自動限制超載與偏載集裝箱的起吊。

吊具能防止與火車上的FTR鎖卡住時引起的安全事故。

門架

門架對起重機工作性能有較大影響。門架設計要考慮強度、靜態(tài)剛性、動態(tài)剛性、局部穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性等，還要從設計上避免大、小車啃軌。由于門架是空間剛架結構，再加上起重機計算工況多，手采用有限元軟件計算。門架設計時還考慮了電氣走線，主梁、支腿及端梁內(nèi)部設有電纜橋架或線管，保證整機簡潔美觀。

電氣控制

起升機構、小車運行機構、大車運行機構均采用變頻調(diào)速，起制動加減時間可設定，使動作平穩(wěn)，便于集裝箱裝卸時對位，有利于提高效率。

由于起升機構采用硬軸聯(lián)接雙電機驅動，必須保證兩電機工作時轉速同步、力矩平衡。電動機自帶增量型編碼器，與矢量型變頻器相連，形成閉環(huán)控制，較好地保證了兩電機力矩平衡。

起升機構具有位能負載的特點，重載時采用恒轉矩調(diào)速，輕載時采用恒功率調(diào)速，很容易實現(xiàn)重載低速、輕載高速的要求，提高作業(yè)效率。

由于在吊具滑輪加阻力，滑輪組效率降低，起升時必須使阻力防搖處于停止狀態(tài)，避免鋼絲繩與滑輪出現(xiàn)相對滑動，保護鋼絲繩。

四個旋鎖處于閉鎖方可起升，起升時不可開鎖。

吊具上各機構間歇工作，因此需處理好各機構與液壓站上電機工作時序的關系，設置必要的延時，使電機非工作時間盡量長，避免電機頻繁啟動，防止液壓油發(fā)熱，節(jié)約能源。

為防止起升時吊具與火車車箱上的FTR鎖誤卡住引起的事故，通過在吊具下架四角處設置接近開關來實現(xiàn)，簡單有效。

體會與展望

起重機吊具減搖效果與很多因素有關：如操作人員、減搖裝置、門架剛性、大小車運行速度、起升高度。研發(fā)減搖裝置時，應從系統(tǒng)的觀點，綜合考慮，機電液結合，自動減搖，減少操作人員勞動強度。

對本機減搖控制提出三點改進措施：

該減搖裝置滑輪阻力大小設定后，大小不再發(fā)生變化，在以后的減搖裝置上可嘗試設計為阻力隨起升高度與大小車速度的變化而自動可調(diào)，使防搖效果更好;

融入電子防搖技術、建立力學、數(shù)學模型，借助自動控制理論、先進軟件作更詳細分析，優(yōu)化參數(shù)。

參考文獻

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