集裝箱軌道吊原地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)場方案的研究與應(yīng)用

李春紅，樊勇

（上海振華集團股份有限公司，上海 200125）

0 引言

集裝箱軌道吊是一種比較常見的設(shè)備，有固定的軌道，移動范圍有限，但是起吊貨物的重量很大，經(jīng)常在集裝箱堆場或鐵路上進行裝卸作業(yè)。集裝箱軌道吊在運輸和轉(zhuǎn)場時，常遇到碼頭軌道與軌道吊軌道方向不一致的情況，影響到運輸船舶配載方案以及在安裝碼頭的轉(zhuǎn)場方案。為避免對運輸船配載方案造成影響和降低對碼頭轉(zhuǎn)場區(qū)域的要求，提出了集裝箱軌道吊原地旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)場方案。

很顯然，與常規(guī)的類似“汽車轉(zhuǎn)彎”轉(zhuǎn)場方案相比較，軌道吊原地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)場方案對轉(zhuǎn)場區(qū)域場地大小的要求更低，更具有可行性和可操作性[1-8]。

1 總體方案

在集裝箱軌道吊的下橫梁下對稱安裝4組橡膠臺車，每組橡膠臺車與下橫梁偏移角度α，通過牽引橡膠臺車實現(xiàn)集裝箱軌道吊原地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向。

軌道吊原地旋轉(zhuǎn)對碼頭轉(zhuǎn)場區(qū)域的要求是：邊長=a+2c+10 m的正方形。

每組橡膠臺車的偏角：α=β=arctan（b/a）

安裝在同一個下橫梁下的橡膠臺車，偏角是對稱的，見圖1。

圖1 橡膠臺車偏角示意圖Fig.1 The deflection angle of rubber-bogie installation

軌道吊旋轉(zhuǎn)半徑R=（a2+b2）0.5/2。

式中：a為軌道吊的軌距，m；b為安裝在軌道吊下橫梁上橡膠臺車的間距，m；c為主梁懸臂至下橫梁中心的水平距離，m。

橡膠臺車應(yīng)選用實芯耐磨橡膠臺車，原因：1）軌道吊的重量通常較重；2）碼頭工況復(fù)雜，充氣輪胎容易被損壞；3）橡膠臺車為間歇性慢速旋轉(zhuǎn)，且工作時間較短。

每組橡膠臺車的規(guī)格應(yīng)相同，以簡化設(shè)計，方便操作；橡膠臺車的數(shù)量由橡膠臺車的許用載荷、碼頭承載力、軌道吊總重量等因素相關(guān)；同組橡膠臺車中不同輪胎因其至旋轉(zhuǎn)中心距離不同致使其轉(zhuǎn)速存在差異。

為解決同組橡膠臺車中輪胎轉(zhuǎn)速差異造成的問題，每個輪胎通過滾動軸承連接其輪轂與輪軸，以較好實現(xiàn)各輪胎移動速度的調(diào)整。

2 牽引阻力的計算

集裝箱軌道吊的總阻力：

式中：F橡皮輪胎為單個橡膠臺車的摩擦阻力；F風(fēng)為風(fēng)力影響軌道吊行走的阻力；F坡度為轉(zhuǎn)場區(qū)域坡度影響軌道吊行走的阻力。

式中：P為單個橡膠臺車的正壓力；K為橡膠臺車與地面的滾動摩擦系數(shù)；μ為滾動軸承摩擦系數(shù)0.015。

式中：v為風(fēng)速；A為迎風(fēng)面積；C為風(fēng)力系數(shù)。

式中：G為軌道吊的總重量；α為轉(zhuǎn)場區(qū)域的坡度。

3 滾動摩擦系數(shù)的測定

因缺少橡膠臺車與地面滾動摩擦系數(shù)的相關(guān)資料，為保證原地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)場方案可靠性，在中國南通進行了模擬試驗，在以色列進行了現(xiàn)場實驗，以測定相關(guān)的滾動摩擦系數(shù)。

1）南通模擬試驗情況

天氣：晴，東風(fēng)（微風(fēng)，陣風(fēng)2～3級）；

轉(zhuǎn)場區(qū)域：水泥地面，路面比較平整，幾乎沒有坡度；

集裝箱軌道吊參數(shù)：自重350 t，沿大車方向迎風(fēng)面積390 m2，垂直大車方向迎風(fēng)面積397 m2。

每組橡膠臺車由8個橡膠實芯輪胎組成，單個實芯橡膠臺車的許用正壓力為20 t，最大外徑為φ645 mm，寬度為300 mm；每個實芯橡膠臺車的輪轂與連接軸間均是用滾動軸承聯(lián)接。

牽引設(shè)備分別在F1、F2、F3、F4四點牽引，見圖2，并用測力器測出軌道吊開始移動時的牽引力，實測數(shù)據(jù)見表1。

表1 南通試驗時測力器的數(shù)據(jù)Table 1 The data of dynamometers in the Nantong test

圖2 牽引示意圖Fig.2 Sketch map of pulling system

從試驗中可以看到：當從4個方位以順時針或逆時針方向同時牽引橡皮臺車，是可以讓集裝箱軌道吊原地旋轉(zhuǎn)移動的。試驗的成功證明了集裝箱軌道吊旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)場方案是可行的。

在不計風(fēng)載、水泥路面無坡度時，通過實測試驗數(shù)據(jù)可以計算出，F(xiàn)橡皮輪胎=P×K+P×μ中K≈0.05。

2）以色列轉(zhuǎn)場現(xiàn)場試驗情況

天氣：晴，西南風(fēng)（3～4級）；

轉(zhuǎn)場區(qū)域：瀝青地面，路面坡度1%；

集裝箱軌道吊參數(shù)：自重350 t，沿大車方向迎風(fēng)面積390 m2，垂直大車方向迎風(fēng)面積397 m2。

橡膠臺車規(guī)格型號以及布置與南通試樣相同。牽引設(shè)備分別在F1、F2、F3、F4四點牽引，實際數(shù)據(jù)見表2?，F(xiàn)場照片見圖3。

表2 以色列試驗時測力器的數(shù)據(jù)Table 2 The data of dynamometers in the Israel test

圖3 軌道吊旋轉(zhuǎn)照片F(xiàn)ig.3 In-situ rotation moving photo of RMG

在不計風(fēng)載、瀝青路面坡度1%時，通過實測試驗數(shù)據(jù)可以計算出F橡皮輪胎=P×K+P×μ中K≈0.1。在南通試驗的集裝箱軌道吊與以色列現(xiàn)場轉(zhuǎn)場的為同一軌道吊，其所有的參數(shù)全部相同。在南通試驗時總牽引力大約在23～24 t，在以色列時總牽引力大約為48 t（每臺挖掘機的牽引力大約為12 t左右），幾乎是水泥路面的2倍；兩者牽引力相差較大，說明轉(zhuǎn)場區(qū)域碼頭面狀況對旋轉(zhuǎn)阻力影響很大。

4 入軌方式

軌道吊在轉(zhuǎn)場區(qū)域完成轉(zhuǎn)向后，即大車行走臺車對準碼頭預(yù)埋軌道，利用千斤頂將軌道吊整機頂升至合適的高度。隨后拆除橡膠臺車聯(lián)接，并在軌道吊的大車行走臺車下方鋪排臨時軌道，臨時軌道一直鋪排至碼頭預(yù)埋軌道處。待臨時軌道鋪排結(jié)束，通過降低千斤頂?shù)男谐蹋管壍赖醯拇筌囆凶吲_車落入臨時軌道。特別要注意的是，在牽引軌道吊前，必須檢查確認軌道吊行駛路徑的路面上和空中是否有障礙物。在確認無障礙物的情況下，利用叉車或其它牽引設(shè)備，牽引軌道吊至其碼頭指定區(qū)域的錨定位置。牽引到位后，立即將軌道吊大車行走機構(gòu)上所有制動器全部剎住，并安裝錨定裝置錨固，做好防風(fēng)措施。

5 結(jié)語

當今國際經(jīng)濟往來頻繁，服務(wù)于中外貿(mào)易的港口運輸業(yè)迅速發(fā)展，為港口機械的制造、應(yīng)用、發(fā)展帶來了無限生機。港口機械普遍具有外形大，質(zhì)量重的特點。大型港口機械設(shè)備在制造后需要進行轉(zhuǎn)向或者轉(zhuǎn)場運輸時，均可以利用本文介紹的“集裝箱軌道吊原地旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)場方案”。本方案思路新穎，原理簡單，安全可靠，操作方便，可以節(jié)省大量費用，在類似工程中具有較高的推廣價值。