超起升高度空箱吊具

季 剛 劉 東

1上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 上海 200125 2北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司 北京 100007

岸邊集裝箱起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱岸橋）吊具的傳統(tǒng)裝卸方式是從集裝箱頂部上方落下通過(guò)4個(gè)轉(zhuǎn)銷與集裝箱頂角件間的連接吊走或放下集裝箱。隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，為了追求更高效率和更低成本，新建造的船舶越來(lái)越大，堆碼運(yùn)輸?shù)募b箱越來(lái)越高。部分港口在早期購(gòu)置的岸橋由于起升高度不足，在漲潮的時(shí)間段船身上浮后與起重機(jī)主大梁高度落差變小，傳統(tǒng)吊具無(wú)法從集裝箱頂部著箱裝卸堆碼在船舶頂層的空集裝箱。為此，設(shè)計(jì)了超起升高度空箱吊具，以通過(guò)改變起吊方式來(lái)提高現(xiàn)有岸橋的起升高度，增強(qiáng)港口接待船舶的能力，減少?？繒r(shí)間。

1 超起升高度吊具

1.1 超起升高度空箱吊具構(gòu)成

超起升高度空箱吊具主要應(yīng)用于漲潮時(shí)間段對(duì)船舶頂部的空集裝箱進(jìn)行操作，主要由伸縮機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)、配重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、門架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及俯仰調(diào)平裝置組成。伸縮機(jī)構(gòu)為人力手搖驅(qū)動(dòng)伸縮配合插銷定位，無(wú)位置感應(yīng)限位。轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)單出桿液壓缸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)90°實(shí)現(xiàn)與集裝箱角配件的鎖開，帶機(jī)械連鎖。2套配重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)布置在框架左右兩側(cè)，由2只液壓缸分別驅(qū)動(dòng)，此調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)利用極限限位控制配重海陸側(cè)2個(gè)極限位置并給出信號(hào)。門架高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用來(lái)調(diào)節(jié)吊具在門架上的高度位置，采用吊具置于集裝箱或其他平臺(tái)類裝置，起升升降利用自重人工調(diào)節(jié)，并采用插銷定位，無(wú)位置限位。俯仰裝置利用液壓缸斜拉固定，通過(guò)液壓缸伸縮驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)門架繞框架結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)達(dá)到俯仰，動(dòng)作角度為+4°/ -2°，主要用來(lái)補(bǔ)償?shù)蹙呦到y(tǒng)的傾斜，保證集裝箱處于水平狀態(tài)。無(wú)位置限位，液壓缸可點(diǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。

1.2 超起升高度空箱吊具工作特點(diǎn)

常規(guī)岸橋吊具傳統(tǒng)裝卸方式是：從集裝箱頂部上方落下通過(guò)4個(gè)轉(zhuǎn)銷與集裝箱頂角件間的連接吊走或放下集裝箱。超起升高度空箱吊具為了達(dá)到增加起升高度的目的，再加上操作對(duì)象為空箱，設(shè)計(jì)采用2吊點(diǎn)吊具從集裝箱側(cè)面利用小車行走、大車行走水平移動(dòng)實(shí)現(xiàn)靠箱、著箱動(dòng)作，利用集裝箱長(zhǎng)度方向2個(gè)角配件與吊具轉(zhuǎn)銷連接和集裝箱框架底部輔助支承起吊集裝箱，由于是從側(cè)面起吊集裝箱的2個(gè)吊點(diǎn)，集裝箱相對(duì)吊具偏心較大易產(chǎn)生傾翻，需設(shè)計(jì)配置1個(gè)主框架連接雙吊點(diǎn)吊具，在主框架內(nèi)部布置1套配重用來(lái)平衡吊偏的集裝箱，鋼絲繩下的吊具上架直接與主框架連接，為了適應(yīng)20 ft箱和40 ft箱不同質(zhì)量的情況，在主框架內(nèi)部設(shè)置的配重可進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)離中心的距離實(shí)現(xiàn)平衡不同的箱重，使吊具系統(tǒng)始終處于水平狀態(tài)，便于司機(jī)進(jìn)行裝卸工作，并確保安全。

圖1 超起升空箱吊具系統(tǒng)組成

圖2 起吊集裝箱狀態(tài)

2 吊具系統(tǒng)技術(shù)方案

2.1 伸縮驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

伸縮驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是用來(lái)調(diào)節(jié)吊具2個(gè)吊點(diǎn)間的距離，用以實(shí)現(xiàn)操作20 ft和40 ft集裝箱不同角配件間距長(zhǎng)度要求，伸縮驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由鏈輪、滾子鏈、搖把、插銷等組成。如圖3所示，設(shè)計(jì)采用3個(gè)鏈輪的三角形布置，通過(guò)這種形式的布置將鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾子鏈的直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)手動(dòng)搖動(dòng)搖把時(shí)主動(dòng)鏈輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)，由2個(gè)導(dǎo)向鏈輪導(dǎo)向后滾子鏈繞主動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由滾子鏈與吊具的伸縮梁結(jié)構(gòu)連接，滾子鏈又帶動(dòng)伸縮梁結(jié)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)伸縮動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)2個(gè)伸縮梁上吊點(diǎn)的距離變化，以實(shí)現(xiàn)改變吊點(diǎn)的長(zhǎng)度。借助搖把和主動(dòng)鏈輪的力臂比實(shí)現(xiàn)搖動(dòng)省力。當(dāng)伸縮梁移動(dòng)到預(yù)定位置后利用插銷穿過(guò)主梁固定鎖死長(zhǎng)度距離，確保當(dāng)?shù)蹙呤艿讲僚龊椭鋾r(shí)吊點(diǎn)距離不變。

圖3 伸縮平移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

2.2 轉(zhuǎn)銷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)銷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為ISO標(biāo)準(zhǔn)帶機(jī)械電氣連鎖的浮動(dòng)轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)，由單出桿液壓缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)銷90°正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，2根伸縮梁頂部轉(zhuǎn)銷箱內(nèi)各有1套由液壓缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)銷裝置。每套機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)銷動(dòng)作。開/閉鎖限位開關(guān)也被安裝在里面，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)柄上感應(yīng)塊的2個(gè)位置來(lái)檢測(cè)開/閉鎖狀態(tài)。轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)配置有頂銷，只有當(dāng)?shù)蹙呗湓诩b箱角配件上將頂銷頂起后才能驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)銷旋轉(zhuǎn)，防止操作過(guò)程中誤判導(dǎo)致一個(gè)轉(zhuǎn)銷起吊集裝箱。

2.3 配重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

配重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用來(lái)平衡雙吊點(diǎn)起吊集裝箱的偏心并調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)起吊20 ft和40 ft集裝箱時(shí)，由于集裝箱大小不同導(dǎo)致自重上的差別，通常情況1只20 ft集裝箱自重約為2.5 t，40 ft集裝箱自重約為4 t。如圖4所示，配重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由配重、液壓缸、感應(yīng)傳感器組成，2塊方形配重設(shè)計(jì)自重約為11 t，由主框架上的T形滑軌支承。由液壓缸根據(jù)主控指令在操作40 ft集裝箱時(shí)推出配重，在空載未吊箱或操作20 ft集裝箱時(shí)拉回配重，配重在液壓缸的作用力下在滑軌上來(lái)回滑動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)與中心間的力臂距離用以使整個(gè)吊具處于水平平衡狀態(tài)，感應(yīng)傳感器判斷配重所處位置狀態(tài)，并與主控起升機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖確保配重所處位置與所操作的集裝箱對(duì)應(yīng)后才允許起升動(dòng)作。

圖4 配重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

2.4 俯仰調(diào)平裝置

俯仰調(diào)平裝置可輔助配重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使吊箱前的吊具和吊箱后的集裝箱始終處于水平狀態(tài)，便于起吊集裝箱或?qū)⒓b箱可靠的放置在集卡上。俯仰調(diào)平裝置包括液壓缸、門架結(jié)構(gòu)，連接銷軸等，由于機(jī)構(gòu)間的間隙、同樣型號(hào)集裝箱間自重差別等因素會(huì)導(dǎo)致配重調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)不能將集裝箱完全調(diào)至水平狀態(tài)，設(shè)計(jì)利用此套結(jié)構(gòu)當(dāng)司機(jī)觀察集裝箱貨吊具傾斜時(shí)，可操作液壓缸伸縮動(dòng)作反方向拉動(dòng)門架結(jié)構(gòu)繞連接銷軸旋轉(zhuǎn)，從而補(bǔ)償各機(jī)構(gòu)間隙或集裝箱自重差，保證起吊集裝箱處于水平狀態(tài)。

圖5 俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

2.5 吊具結(jié)構(gòu)

吊具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是采用單箱嵌套梁式結(jié)構(gòu)，由1根主梁和2根L形伸縮梁組成，2根L形伸縮梁互相嵌套，其布局簡(jiǎn)單緊湊，結(jié)構(gòu)外形小，自重輕。在伸縮梁與轉(zhuǎn)銷箱梁上均裝有抗磨塊，減少承載鋼結(jié)構(gòu)的磨損；抗磨塊安裝采用箱口置入式，無(wú)需拆卸伸縮梁即可更換減磨塊，裝卸方便可靠。吊具主要鋼結(jié)構(gòu)選用高強(qiáng)度鋼板，并建立了有限元模型進(jìn)行分析計(jì)算，力求材料運(yùn)用合理。

3 結(jié)語(yǔ)

新型超起升高度空箱吊具的開發(fā)設(shè)計(jì)，提升了一批港口舊設(shè)備的性能，并有效地解決了舊設(shè)備在接卸大型船舶時(shí)，如遇到海水漲潮將無(wú)法工作只有等待退潮的問(wèn)題。利用較小的投入大幅提高了舊設(shè)備利用率和工作效率，具有操作簡(jiǎn)便、降本節(jié)耗等方面的優(yōu)勢(shì)。