一種新型的散糧集裝箱多工位集中卸箱站的研究

高志航，趙瑞營(yíng)，陳 藝，季蘇丹，姚 倩，陳光旭，張 淑

1.無(wú)錫中糧工程科技有限公司 (無(wú)錫 214035) 2.鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司 (鄭州 450053)

自改革開(kāi)放以來(lái)，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，曾經(jīng)土地肥沃的長(zhǎng)三角和珠三角等傳統(tǒng)的糧食主產(chǎn)區(qū)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)城，成為全國(guó)最大的糧食主銷(xiāo)區(qū)和流入地。與此相對(duì)，東北地區(qū)由于在商品糧基地建設(shè)、農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)、水利設(shè)施完善等方面得到極大提升，成為全國(guó)最大的糧食主產(chǎn)區(qū)和輸出地。由于南方地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口凈流入、城鎮(zhèn)化率較高、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)拉動(dòng)消費(fèi)水平提高以及畜牧業(yè)、飼料工業(yè)的發(fā)展等因素，糧食需求增加，推動(dòng)形成“北糧南運(yùn)”格局，促進(jìn)糧食區(qū)域供求平衡?！笆濉蔽锪靼l(fā)展規(guī)劃中每年“北糧南運(yùn)”物流通道中東北糧食外運(yùn)量大約5 000萬(wàn)t，其中約10%即500萬(wàn)t是通過(guò)集裝箱外運(yùn)的，這一比例還在呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。運(yùn)輸過(guò)程中全程使用集裝箱裝運(yùn)，可以實(shí)現(xiàn)“門(mén)到門(mén)”運(yùn)輸，減少中間裝卸環(huán)節(jié)，避免了二次裝卸的中轉(zhuǎn)損失，同時(shí)因?yàn)榧b箱的密封性，也改善了糧食運(yùn)輸途中發(fā)霉、變質(zhì)的現(xiàn)象。

在散糧集裝箱運(yùn)輸過(guò)程中的卸箱環(huán)節(jié)，存在散糧卸箱技術(shù)裝備落后、工藝不匹配、作業(yè)效率低等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)大型糧食物流點(diǎn)的散糧集裝箱卸糧接收系統(tǒng)工藝技術(shù)研究，一種新型的散糧集裝箱多工位集中卸箱站可以解決以上問(wèn)題，且具有提高卸糧效率減少糧食損耗等特點(diǎn)。本文主要研究新型散糧集裝箱多工位集中卸箱站的工作原理及結(jié)構(gòu)、示范應(yīng)用。

1 工作原理及結(jié)構(gòu)

1.1 工作原理

該裝置將行車(chē)和集裝箱吊具組合，以卷?yè)P(yáng)機(jī)控制吊具四個(gè)吊點(diǎn)的升降高度，將集裝箱置于傾斜的位置，進(jìn)而進(jìn)行卸糧作業(yè)；在地面設(shè)置卸糧坑以及避塵格柵，卸糧坑下面連接輸送設(shè)備，將糧流輸送走，完成高效集裝箱卸箱作業(yè)；行車(chē)可左右和前后移動(dòng)，滿(mǎn)足多工位作業(yè)。

1.2 結(jié)構(gòu)

設(shè)備包括行車(chē)、吊具、控制系統(tǒng)等，行車(chē)可以沿設(shè)置在兩端的導(dǎo)軌進(jìn)行移動(dòng)；行車(chē)上面有兩臺(tái)小車(chē)，小車(chē)上設(shè)置有四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)與吊具的四角的吊點(diǎn)相連接；小車(chē)可以沿行車(chē)上面的軌道進(jìn)行移動(dòng)。卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)吊具的四角做升降移動(dòng)，四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)可以整體聯(lián)動(dòng)，也可以?xún)蓛陕?lián)動(dòng)，小車(chē)也可以聯(lián)動(dòng)及點(diǎn)動(dòng)。集裝箱吊具四個(gè)轉(zhuǎn)鎖為電動(dòng)轉(zhuǎn)鎖，四個(gè)轉(zhuǎn)鎖裝置聯(lián)動(dòng)在一起開(kāi)關(guān)。散糧集裝箱多工位集中卸箱站結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

注：1.行走小車(chē)；2.行走大車(chē)；3.導(dǎo)軌；4.吊具；5.集裝箱；6.鋼絲繩。圖1 多工位集中卸箱站結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.1行車(chē)

行車(chē)為雙梁橋式起重機(jī)，選用A4工作等級(jí)，起重量為(QE16+16) t，主要由金屬結(jié)構(gòu)、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)和電氣裝置等組成，在工字鋼軌道上運(yùn)行，重物掛在起升機(jī)構(gòu)上。外形像一個(gè)兩端支承在平行的兩條架空軌道上平移運(yùn)行的單跨平板橋。行車(chē)主梁采用蜂窩梁設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用的鋼銷(xiāo)或螺栓連接，具有牢固可靠，組裝時(shí)間短，自重輕，負(fù)荷大，抗風(fēng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

1.2.2吊具

吊具為長(zhǎng)方形框架鋼結(jié)構(gòu)，與20尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱尺寸相適應(yīng)，在四角設(shè)置有集裝箱轉(zhuǎn)鎖，采用遙控控制，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制轉(zhuǎn)鎖旋轉(zhuǎn)，達(dá)到自動(dòng)化控制吊具與集裝箱的鎖緊或放開(kāi)的功能。吊具通過(guò)鋼絲繩與設(shè)置在行車(chē)上的起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉸接，通過(guò)起升機(jī)構(gòu)的升降，達(dá)到吊具水平升降或者傾斜的目的，以此進(jìn)行集裝箱的傾斜或翻轉(zhuǎn)，再配合大車(chē)和小車(chē)的行走機(jī)構(gòu)，達(dá)到方便進(jìn)行集裝箱卸糧作業(yè)的目的。

1.2.3控制系統(tǒng)

多工位集中卸箱站包含多個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，因集裝箱卸糧作業(yè)的特殊性，在作業(yè)過(guò)程中有時(shí)需要聯(lián)動(dòng)，有時(shí)需要單動(dòng)。為方便作業(yè)人員操作，項(xiàng)目組經(jīng)多次研討，確定采用地操+遙控的形式對(duì)各個(gè)控制點(diǎn)位進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和布局。

控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)如下：在卸箱站對(duì)箱的過(guò)程中，先移動(dòng)行車(chē)的操作按鈕，小車(chē)處于聯(lián)動(dòng)狀態(tài)；待行車(chē)基本對(duì)位后，將操作按鈕控制小車(chē)單動(dòng)，移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)集裝箱；然后將四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)整到聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，操作升降按鈕，升降吊具；待吊具和集裝箱到位后，操作吊具轉(zhuǎn)鎖按鈕，將吊具轉(zhuǎn)鎖和集裝箱鎖緊；然后將卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)整到兩兩聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)可以操作集裝箱非箱門(mén)一側(cè)按鈕起升吊具，使集裝箱完成傾斜動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)卸箱作業(yè)。系統(tǒng)配置有急停和停止按鈕，以防止出現(xiàn)緊急情況。

1.2.4其他部件

卷?yè)P(yáng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)軌、鋼絲繩、滑輪組、接近開(kāi)關(guān)等屬于外購(gòu)產(chǎn)品，根據(jù)產(chǎn)品的要求選型。

1.3 工作參數(shù)

設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 多工位集中卸箱站主要參數(shù)

1.4 工作過(guò)程

汽車(chē)開(kāi)至吊具下方；工作人員操作行走大車(chē)、行走小車(chē)，帶動(dòng)吊具移動(dòng)，對(duì)準(zhǔn)集裝箱；對(duì)齊集裝箱后，操作鎖緊裝置鎖緊集裝箱；確保集裝箱鎖緊后，操作卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)升起，然后操作行走大車(chē)，將集裝箱移至卸箱位置；操作卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)降落集裝箱，將集裝箱放至卸糧坑地面上方，打開(kāi)集裝箱門(mén)，讓糧食自流；待糧食自流完畢后，將集裝箱門(mén)保持開(kāi)啟并固定，起升卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)提起集裝箱的一側(cè)，開(kāi)始卸糧；卸糧完畢后，落下集裝箱，關(guān)閉集裝箱門(mén)，將集裝箱放回至汽車(chē)上。

2 應(yīng)用及特點(diǎn)

項(xiàng)目組在完成研發(fā)工作后，在南方某糧食物流港口進(jìn)行散糧集裝箱多工位集中卸箱站的試制工作，本次試制的多工位集中卸箱站采用土建梁上方直接安裝設(shè)備的模式。試制了軌道、吊具、電氣控制系統(tǒng)等，行車(chē)采用與企業(yè)結(jié)合的定制模式進(jìn)行制造。

該裝置安裝調(diào)試周期較長(zhǎng)，主要是控制系統(tǒng)調(diào)試，由于設(shè)備包含多個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，如何保證各個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的有效配合是提高運(yùn)行效率的關(guān)鍵。為了最大限度的提高作業(yè)效率，優(yōu)化各個(gè)環(huán)節(jié)的流程，優(yōu)化各個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度，調(diào)整每個(gè)自鎖裝置、行走限位裝置、電氣保護(hù)裝置等各個(gè)安全防護(hù)裝置的位置及靈敏度等，通過(guò)地操+遙控的形式對(duì)各個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)化控制。從實(shí)際使用效果來(lái)看，既實(shí)現(xiàn)了高效卸糧作業(yè)，又保證了良好的運(yùn)行安全性。

該裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以不占用地面空間，可以滿(mǎn)足自卸車(chē)、集裝箱車(chē)、散糧汽車(chē)在卸糧坑的卸糧；集裝箱車(chē)到達(dá)作業(yè)位置后，不需頻繁調(diào)整位置，吊具跟隨行車(chē)移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)箱，作業(yè)效率高；不需要正面吊、自卸車(chē)等來(lái)輔助集裝箱車(chē)卸箱，大幅減少投資；多工位設(shè)計(jì)，可以使集裝箱車(chē)開(kāi)進(jìn)卸箱站后，不需要開(kāi)進(jìn)、開(kāi)出、移位給卸糧坑挪出位置等進(jìn)行卸糧，提高效率的同時(shí)，減少指揮人員和保證作業(yè)人員安全；基于智能控制、電液控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集裝箱高效移位、集裝箱高效翻轉(zhuǎn)卸糧，再加上獨(dú)特的多工位卸箱工藝設(shè)計(jì)，大幅提高集裝箱卸糧效率2倍以上，同時(shí)降低集裝箱的卸箱成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)糧食現(xiàn)代物流通道不斷完善，集裝箱散糧運(yùn)輸由于機(jī)械化作業(yè)效率高、降低包裝成本、密閉性好等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的糧食產(chǎn)銷(xiāo)區(qū)的大型物流節(jié)點(diǎn)、中轉(zhuǎn)庫(kù)、港口庫(kù)等采用集裝箱散糧運(yùn)輸，且所占比例呈現(xiàn)逐年提高的趨勢(shì)。

散糧集裝箱多工位集中卸箱站可以有效解決散糧集裝箱卸糧作業(yè)效率低、作業(yè)成本高、糧食損耗高等問(wèn)題，對(duì)促進(jìn)我國(guó)散糧集裝箱運(yùn)輸物流技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展，增強(qiáng)國(guó)家對(duì)糧食市場(chǎng)的應(yīng)急調(diào)控能力，具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。