一種港口集裝箱起重機(jī)自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板設(shè)計(jì)

周禮橋

廣州港股份有限公司南沙集裝箱碼頭分公司

1 引言

港口集裝箱起重機(jī)吊具在堆場(chǎng)裝卸作業(yè)過(guò)程中，吊具的著箱效率和精度，通常決定著起重機(jī)設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)效率。為提高起重機(jī)設(shè)備生產(chǎn)作業(yè)效率，吊具通常配置導(dǎo)板機(jī)構(gòu)進(jìn)行輔助著箱。探討一種自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板在港口集裝箱堆場(chǎng)裝卸起重機(jī)的應(yīng)用，該自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板在工作中可自動(dòng)收縮和恢復(fù)，安全系數(shù)高，適用于港口集裝箱空箱/重箱堆場(chǎng)裝卸起重機(jī)。

2 項(xiàng)目背景

港口集裝箱起重機(jī)吊具配置的導(dǎo)板機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的控制形式主要有兩種：液壓活動(dòng)式和機(jī)械固定式[1]。

液壓活動(dòng)式吊具導(dǎo)板通過(guò)吊具液壓控制系統(tǒng)，采用電磁閥換向控制的方式，驅(qū)動(dòng)液壓油馬達(dá)工作而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)板下放和收起的工況要求。該導(dǎo)板機(jī)構(gòu)控制形式的工作性能和效率受液壓系統(tǒng)工作環(huán)境和溫度的影響較大，存在著沖擊大、易泄漏、維修成本高等問(wèn)題，并且無(wú)法與電動(dòng)吊具有效兼容(電動(dòng)吊具采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制形式，機(jī)上未配置液壓控制系統(tǒng))。

機(jī)械固定式吊具導(dǎo)板通常采用螺栓連接或銷(xiāo)軸固定安裝的形式，導(dǎo)板機(jī)構(gòu)未配置任何動(dòng)力系統(tǒng)。該導(dǎo)板機(jī)構(gòu)采用剛性連接方式，工作時(shí)受到一定的硬沖擊載荷，容易因碰撞而發(fā)生變形、開(kāi)裂和損壞，甚至?xí)驗(yàn)榈蹙咧淦疃斐蓪?dǎo)板與集裝箱頂部撞擊引發(fā)的箱損或貨損。

為彌補(bǔ)以上兩種導(dǎo)板機(jī)構(gòu)存在的缺陷，設(shè)計(jì)了一種港口集裝箱起重機(jī)自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板，使其既有液壓活動(dòng)式導(dǎo)板的靈活特性，也有機(jī)械固定式導(dǎo)板的實(shí)用特性。

3 方案設(shè)計(jì)與分析討論

3.1 初步方案設(shè)計(jì)

港口集裝箱起重機(jī)自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板的方案設(shè)計(jì)，在不增加動(dòng)力機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)吊具導(dǎo)板結(jié)構(gòu)形式和連接方式，充分考慮吊具著箱的效率和精度，同時(shí)考慮機(jī)構(gòu)日常維護(hù)的便捷性和維修的高效性。基于上述吊具導(dǎo)板技術(shù)要求，自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(1)港口集裝箱起重機(jī)自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板，至少包括三部分：固定式導(dǎo)座、活動(dòng)式導(dǎo)板、連桿及彈簧裝置。

(2)固定式導(dǎo)座焊接固定于吊具4個(gè)角橫梁上，活動(dòng)式導(dǎo)板工作時(shí)可通過(guò)連桿裝置在固定式導(dǎo)座內(nèi)活動(dòng)。

(3)彈簧裝置套裝于連桿之上，為導(dǎo)板的自動(dòng)收縮和恢復(fù)提供一定的緩沖作用，降低吊具著箱時(shí)導(dǎo)板受到的硬沖擊載荷，保證導(dǎo)板機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)工作。

(4)導(dǎo)板機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有防脫落保護(hù)裝置，以保證在連桿松脫或者斷裂等異常情況下，活動(dòng)式導(dǎo)板不發(fā)生墜落。

3.2 導(dǎo)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

港口集裝箱起重機(jī)自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板主要包括固定式導(dǎo)座、活動(dòng)式導(dǎo)板、連桿及彈簧裝置等部件(見(jiàn)圖1)。

1.固定式導(dǎo)座 2.可拆卸式蓋板 3.活動(dòng)式導(dǎo)板 4.連桿裝置5.開(kāi)槽螺母 6.開(kāi)口銷(xiāo) 7.彈簧 8.圓孔卡套 9.防退出擋塊10.焊接式擋塊 11.可拆卸式擋塊圖1 自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板設(shè)計(jì)圖

固定式導(dǎo)座設(shè)計(jì)為箱型結(jié)構(gòu)，焊接于起重機(jī)吊具4個(gè)邊角位置，導(dǎo)座上端設(shè)置2個(gè)開(kāi)槽螺母與連桿連接，其作用為連桿及彈簧裝置的固定端，采用開(kāi)口銷(xiāo)定位保護(hù)。導(dǎo)座外側(cè)腹板位置設(shè)置1個(gè)可拆卸式蓋板，該處可觀察連桿及彈簧裝置的工作情況，且便于維修更換組件；導(dǎo)座下端沿橫向焊接筋板，加強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。

活動(dòng)式導(dǎo)板為斜面角板型結(jié)構(gòu)，其上端設(shè)置2個(gè)與導(dǎo)座上端孔位同軸的圓孔，并配置相應(yīng)的圓孔卡套，其作用為連桿及彈簧裝置的活動(dòng)端；

導(dǎo)座下端沿橫向設(shè)置2個(gè)可拆卸式擋塊，導(dǎo)板上端沿橫向設(shè)置2個(gè)焊接式擋塊。該處擋塊不僅可起到導(dǎo)向作用，而且作為導(dǎo)板防墜落的有效措施。

連桿裝置一端通過(guò)螺母固定于固定底座上端，另一端設(shè)置有防退出擋塊。設(shè)定連桿長(zhǎng)度為L(zhǎng)，導(dǎo)座與導(dǎo)板孔位距離為L(zhǎng)1(該值為變量)，導(dǎo)板可收縮至導(dǎo)座的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2。當(dāng)導(dǎo)板機(jī)構(gòu)處于自由狀態(tài)時(shí)，L1取最大值，此時(shí)連桿長(zhǎng)度L>L1max；當(dāng)導(dǎo)板機(jī)構(gòu)處于極限收縮狀態(tài)時(shí)，L1取最小值，此時(shí)連桿長(zhǎng)度L>L1min+L2。

內(nèi)置彈簧裝置套裝于連桿，其選定需考慮彈簧的最大工作載荷Fj和最小工作載荷Fo(一般為預(yù)緊載荷，為了保持彈簧工作時(shí)的平穩(wěn)性，F(xiàn)o不應(yīng)為零)，彈簧不受載荷時(shí)的自由高度Ho=L1max和彈簧受極限載荷時(shí)的極限高度Hj=L1min。吊具著箱偏差時(shí)彈簧受到垂直軸向力F，等螺距的圓柱形螺旋壓縮彈簧的載荷與彈簧形變成正比關(guān)系[2]。

3.3 導(dǎo)板工作原理

港口集裝箱起重機(jī)自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板的工作原理為：當(dāng)?shù)蹙咧淦顣r(shí)，活動(dòng)式導(dǎo)板受到集裝箱箱面向上的沖擊載荷，壓縮內(nèi)置彈簧，連桿裝置通過(guò)圓孔伸入導(dǎo)板內(nèi)部，導(dǎo)板收縮進(jìn)導(dǎo)座腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)板的自動(dòng)收縮；當(dāng)停止下降，重新起升吊具后，導(dǎo)板受到自身重力和彈簧恢復(fù)自身形變的彈性力共同作用，恢復(fù)到導(dǎo)板自由導(dǎo)向狀態(tài)。

4 應(yīng)用效果

目前，該港口集裝箱起重機(jī)自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板已成功應(yīng)用于廣州某集裝箱碼頭空箱堆場(chǎng)軌道式龍門(mén)起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)軌道吊)電動(dòng)吊具上，并取得良好的效果。

自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板相較于吊具原機(jī)配置機(jī)械固定式導(dǎo)板，作業(yè)操控性更佳，效率更高，降低了軌道吊吊具作業(yè)過(guò)程中硬沖擊而導(dǎo)致導(dǎo)板損壞的情況。該項(xiàng)目完成改造投入使用至今1年多，未發(fā)生導(dǎo)板及其部件損壞的情況。且自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板日常檢查和維護(hù)更加便捷，維護(hù)維修成本有效降低，適用于港口集裝箱空箱/重箱堆場(chǎng)裝卸起重機(jī)。

5 結(jié)語(yǔ)

港口集裝箱起重機(jī)自動(dòng)收縮型吊具導(dǎo)板的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)降本增效，有效地降低因起重機(jī)吊具導(dǎo)板損壞造成的損失和維護(hù)維修成本，可為港口集裝箱起重機(jī)的裝卸工藝設(shè)計(jì)提供借鑒。