集裝箱岸橋起重機小車運行機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

胡建軍 翟海清

摘要：在岸橋當(dāng)中，小車是非常重要的組成部分，對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化是保證岸橋工作效率、控制裝卸成本的基礎(chǔ)。為了確保小車的穩(wěn)定性，控制小車的重量。本文具體對析，了解小車運行機構(gòu)現(xiàn)有的不足之處，并且提出集裝箱岸橋起重機小車運行機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的具體方案，以供參考。

關(guān)鍵詞：岸橋起重機;現(xiàn)狀;小車運行機構(gòu);不足;優(yōu)化設(shè)計

1 集裝箱岸橋起重機小車運行機構(gòu)的現(xiàn)狀及不足

為了能夠讓岸橋的使用效率進一步提高，使岸橋在單起升系統(tǒng)當(dāng)中也可以同時使用雙吊具將兩個40ft的集裝箱吊起，研制了一種新型的分離上架，也就是在單吊具條件下可以上下合攏，在雙吊具條件下可以上下分離，以便將雙40ft集裝箱吊起。新機構(gòu)在研制的過程中也出現(xiàn)了新的問題，當(dāng)前的岸橋在運行過程中，小車起升滑輪組時對小車進行固定，而在運行過程中提升滑輪組的距也是固定的。

在單吊具作業(yè)的過程中，需要注意的問題很多。比如說，小車的上架滑輪組和起升滑輪組件鋼絲繩在運行過程中主要呈現(xiàn)出倒八字的狀態(tài)，這種方法對吊具的防搖非常有利，而在雙吊具工作狀態(tài)下，分離上架的滑輪組分離，小車上起升滑輪組和上架滑輪組間懸吊鋼絲繩的狀態(tài)為正八字，在這種操作模式下，吊具有可能在風(fēng)力及加減速慣性的作用下，出現(xiàn)搖擺扭轉(zhuǎn)的問題，導(dǎo)致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定而造成定位不準(zhǔn)確，影響小車作業(yè)的效率，最終造成設(shè)備損壞。

2 集裝箱岸橋起重機小車運行機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

通過理論分析研究發(fā)現(xiàn)，將該問題解決的最好方式是將原來固定的小車架提升滑輪組釋放，并且重新對其進行設(shè)置，安放在移動的臺車組上，這樣在雙吊具條件下分離上架的滑輪組。在分離的過程中，小車滑輪組會同步進行分離動作，這樣可以逐漸將二者之間的懸吊鋼絲繩狀態(tài)由原來的正八字變?yōu)榈拱俗帧?/p>

在單吊具作業(yè)條件下，將分離上架上滑輪組合攏的過程中，小車架上的提升滑輪臺車組也會順著變位機構(gòu)向A、B側(cè)進行運轉(zhuǎn)，起升滑輪臺車的組合攏，會逐步縮小到最小距離，最終使起升鋼絲繩呈倒八字狀態(tài)。

在切換到雙吊具作業(yè)模式時，上架上滑輪組分離，小車架啟動的過程中會逐步向C、D方向位置運動，在此過程中提升滑輪臺車組會逐步分離，轉(zhuǎn)變到最大的設(shè)定距離，最終使整個起升鋼絲繩呈倒八字的狀態(tài)。在雙吊具和單吊具兩種作業(yè)模式下，吊裝集裝箱的過程中，通過變位機構(gòu)的自鎖系統(tǒng)可以有效地使起升滑輪臺車組自鎖，以便在分離和合攏狀態(tài)下都能夠有效運轉(zhuǎn)。吊裝的起升鋼絲繩始終處于倒八字狀態(tài)，可以讓吊掛系統(tǒng)的剛度逐步提升，有效地控制吊具扭轉(zhuǎn)和搖擺。

3 岸橋起重機小車運行機構(gòu)變位及自鎖機構(gòu)的設(shè)計和使用

3.1 小車運行機構(gòu)機構(gòu)組成

在優(yōu)化設(shè)計小車時，小車運行機構(gòu)主要由鏈條、主從動鏈輪組、變位及自鎖機構(gòu)由軌道等組成，具體如圖2所示。

需要在小車架的表面設(shè)計一條軌道，并且以此為基礎(chǔ)逐步對小車的位置進行控制，對運行小車上的海側(cè)起升滑輪組進行固定，并且對可移動的海側(cè)主動滑輪臺車進行優(yōu)化，將該滑輪組與可移動的陸側(cè)從動滑輪臺車固定。在運行的過程中，三合一減速電機與海側(cè)主動滑輪臺車固定，在運行的過程中，三合一減速電機能夠?qū)u輪蝸桿減速箱進行驅(qū)動，利用漸開線花鍵來逐步傳遞扭矩，并且將后續(xù)的機構(gòu)帶動，使主動鏈輪組、鏈條能夠有效運轉(zhuǎn)，達到運行的要求[1]。

3.2 驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計和使用

根據(jù)碼頭裝卸施工的具體要求以及后續(xù)設(shè)備的改進要求，在驅(qū)動機構(gòu)的過程中，如果單、雙吊具互換，起升滑輪臺車組在離地10 m 的位置上主要進行空載分離或者合攏運動。在運動的過程中，具有以下特點：在設(shè)備驅(qū)動機構(gòu)的過程中，往往不需要承載太大的載荷，在非工作的狀態(tài)下，需要保持較大的力，才能保證滑輪臺車組能夠在運行過程中精確定位，并且在設(shè)定的位置保持不動。

依照驅(qū)動系統(tǒng)的工作狀態(tài)，由于載荷不大，而且滑移導(dǎo)向副摩擦系數(shù)小，所以運行的過程中主要使用的是小功率、高效率的斜齒輪、傘齒輪三合一減速電機，這種電機設(shè)備便于在碼頭進行布設(shè)，而且操作的空間要求不高，后期維護方便。

3.2 滑移導(dǎo)向副的設(shè)計和使用

因為運行過程中，岸橋小車架往往會受到兩側(cè)軌道的直線度、平行度等因素的干擾和影響，滾動車輪的滾動副在加工、制作、安裝的過程中，無法達到較高的精度，如果操作不善，很可能會造成滑輪臺車跑偏的情況，需要在運行的過程中額外增加水平輪來提升運行的穩(wěn)定性，保證其直線行走，這樣會造成維護成本大幅度增加。因此，需要通過滑移導(dǎo)向副來轉(zhuǎn)變原有的滾動副，將該問題解決。

在設(shè)計凹形滑塊的過程中，需要使用到高分子聚合物為基礎(chǔ)的MGB 自潤滑材料，這種材料的承載力強、耐腐蝕，而且摩擦系數(shù)低。在凹形滑塊當(dāng)中還需要逐步進行優(yōu)化，設(shè)置環(huán)形油槽，并且定期加油，以便優(yōu)化系統(tǒng)，獲得小的摩擦系數(shù)，降低推動過程中的阻力，驅(qū)動機構(gòu)運行過程中的推動穩(wěn)定性提升。

在鋼軌設(shè)計時，需要使用預(yù)制的方鋼軌道，這種軌道的設(shè)計要求較高，需要冷拔加工成形，而且需要控制2m長度內(nèi)的直線度小于1 mm。對其表面進行檢查，不能出現(xiàn)折疊、氣泡和夾雜等缺陷，如表面出現(xiàn)這種缺陷，則不能進行焊補或者填補。在設(shè)計時，需要在鋼軌兩端進行固定擋塊的設(shè)計，如果發(fā)生限位失靈的問題，可以避免滑輪臺車快速滑出軌道而影響其他設(shè)備運行。

在初次設(shè)計的過程中，將滑移面設(shè)計在軌道和凹形滑塊之間，這樣的設(shè)計方式不合理，在進行滑塊更換的過程中，需要連同滑輪臺車一并吊起，會花費大量的人力和時間，需要在設(shè)計的過程中逐步優(yōu)化系統(tǒng)，固定凹形滑塊，與鋼軌結(jié)合，并且將凹形滑塊進行分段布設(shè)。這樣可以在運行過程中方便碼頭后續(xù)的維護和管理工作，提高效率[2]。

3.4 鏈輪組、鏈條

通過主從動鏈輪組、鏈條將滑輪臺車組帶動，運行過程中依照要求進行滑動，以便完成整個運行管理工作。因為運行過程中限制了布置空間，整個系統(tǒng)非常緊湊，鏈條主要使用的是短節(jié)距傳動用精密滾子鏈。這種設(shè)計不需要額外進行專用的鏈條張緊裝置的設(shè)計，主要通過螺旋扣來對鏈條的松緊情況進行調(diào)節(jié)，這樣運行過程中可以保證滑輪臺車組能夠?qū)崿F(xiàn)機械同步。

3.5 起升滑輪臺車組的設(shè)計和使用

臺車架系統(tǒng)主要是一個箱型框架結(jié)構(gòu)，在設(shè)計的過程中主要是在結(jié)構(gòu)表面通過滑輪軸固定2個起升滑輪，依照空間分層的情況進行鏈條固定拉點的布設(shè)。在此過程中需要重視加強拉點與鋼絲繩、滑輪、鏈條的位置關(guān)聯(lián)，通過專門的防干涉設(shè)計，提升工作的安全性，與此同時還需要注意進行防跳裝置的設(shè)計，避免臺車在使用過程中出現(xiàn)脫軌的情況，這樣才能進一步保護機構(gòu)[3]。

3.6 小車架的設(shè)計和使用

依照2根起升滑輪梁之間受力的區(qū)別進行優(yōu)化，并且通過ANSYS有限元軟件對小車進行分析，在設(shè)計的過程中通過對工字和箱形截面形式的使用來優(yōu)化設(shè)計小車架。這樣可以有效地避免結(jié)構(gòu)在后期運行過程中出現(xiàn)的變形風(fēng)險，又能夠讓岸橋的起升高度提升，保證起升效率。

結(jié)束語

為了保證岸橋小車設(shè)備在運行過程中符合大運量、長時間的要求，本文著重提出了針對小車運行結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。首先分析了小車運行過程中出現(xiàn)的問題，而后針對這些問題進行設(shè)計，保證小車在優(yōu)化設(shè)計后，運行機構(gòu)的穩(wěn)定性強、效率高，繼而讓整個岸橋的使用成本和費用降低。

參考文獻：

[1] 程鳳. 基于ANSYS 的岸邊集裝箱橋式起重機參數(shù)化仿真及疲勞分析[D]. 武漢：武漢理工大學(xué)，2007.

[2] 劉大強，徐洪澤，冷松. 岸邊集裝箱起重機結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析[C].自主創(chuàng)新實現(xiàn)物流工程的持續(xù)與科學(xué)發(fā)展——第八屆物流工程學(xué)術(shù)年會論文集，2018.

（上海振華重工（集團）股份有限公司長興分公司，上海 201913）