敞頂集裝箱和通用鐵路敞車兩用翻車機(jī)設(shè)計(jì)

熊光寶 劉 青

中國(guó)電建集團(tuán)武漢重工裝備有限公司

1 引言

敞頂集裝箱，采用20 ft的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)箱體，用于裝載散料貨物。敞頂集裝箱列一般采用鐵路通用的平車裝載，一節(jié)平車上放置2個(gè)20 ft的敞頂集裝箱[1]。敞頂集裝箱的卸料，目前主要采用集裝箱吊配合簡(jiǎn)易的翻卸設(shè)備來(lái)完成，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、流水線式的作業(yè)，卸料作業(yè)效率低，環(huán)境污染大，卸料成本高[2]。

翻車機(jī)主要用于翻卸鐵路敞車所裝載的散狀物料，具有卸車能力大、翻卸效率高、使用維護(hù)方便、系統(tǒng)占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于敞頂集裝箱，通常是一節(jié)鐵路平車上放置2個(gè)，且敞頂式集裝箱箱體寬度小于鐵路平車寬度，致使現(xiàn)有翻車機(jī)不能直接對(duì)通用平車裝載的敞頂集裝箱列進(jìn)行自動(dòng)化翻卸。因此，提出研制一種適應(yīng)翻卸鐵路平車運(yùn)輸敞頂集裝箱的兩用翻車機(jī)，實(shí)現(xiàn)卸車自動(dòng)化，提高卸車效率。

2 鐵路平車與敞頂集裝箱參數(shù)

20 ft-35 t敞頂集裝箱是一種新型、快捷、環(huán)保、低碳的集裝化現(xiàn)代運(yùn)載工具，其主要依靠X70型專用鐵路平車進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)輸，20 ft-35 t敞頂集裝箱主要技術(shù)參數(shù)為：最大外輪廓尺寸6 058 mm×2 550 mm×2 896 mm；額定質(zhì)量35 000 kg；自重2 780±2% kg；容積≥39.4 m3。

X70型集裝箱專用平車適應(yīng)在國(guó)內(nèi)準(zhǔn)軌線路上運(yùn)行，用于裝運(yùn)2個(gè)20 ft集裝箱或1個(gè)40 ft集裝箱，主要技術(shù)參數(shù)為：車輛長(zhǎng)度13 446 mm，最大寬度3 164 mm，最大高度(空車)1 169 mm；載重70 t；軸重23 t；軌距1 435 mm。

3 兩用翻車機(jī)整體設(shè)計(jì)和技術(shù)指標(biāo)

適應(yīng)翻卸敞頂集裝箱與通用鐵路敞車兩用作業(yè)的翻車機(jī)主要由進(jìn)出車端盤、拖車梁、靠車梁、小縱梁、傳動(dòng)裝置、靠車系統(tǒng)、托輥裝置、壓車系統(tǒng)等構(gòu)成(見(jiàn)圖1)。

1.傳動(dòng)裝置 2托輥裝置 3.進(jìn)車端端盤 4.靠車側(cè)壓敞車裝置 5.靠車梁 6.靠車側(cè)壓集裝箱裝置 7.靠車系統(tǒng) 8.出車端端盤 9.拖車梁 10.小縱梁 11.非靠車側(cè)壓敞車裝置 12.非靠車側(cè)壓集裝箱裝置

兩用翻車機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 兩用翻車機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)

4 兩用翻車機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析

適應(yīng)散料集裝箱作業(yè)的翻車機(jī)在翻卸通用C60～C80鐵路敞車的基礎(chǔ)上，需兼顧翻卸X70型集裝箱專用及通用平車運(yùn)輸?shù)?0 ft頂開(kāi)式集裝箱。為解決翻車機(jī)適應(yīng)翻卸集裝箱的難題，需攻克以下關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。

4.1 壓車裝置設(shè)計(jì)

目前通用C型翻車機(jī)翻卸高度范圍為2 993～3 530 mm，而X70、NX70A型集裝箱專用及通用平車運(yùn)輸?shù)捻旈_(kāi)式集裝箱，其翻卸高度范圍在4 065～4 120 mm，因此需對(duì)翻車機(jī)本體壓車裝置進(jìn)行適應(yīng)性改造，設(shè)計(jì)異形壓車鉤頭以解決敞車最窄及最低情況下壓車問(wèn)題(見(jiàn)圖2)。

圖2 壓車裝置(左為壓集裝箱裝置，右為壓敞車裝置)

為使翻車機(jī)壓車裝置既能適應(yīng)敞頂集裝箱，也能壓緊且不損壞通用鐵路敞車，可設(shè)計(jì)成垂直壓車型式，對(duì)壓車機(jī)構(gòu)油缸進(jìn)行合理選型，滿足壓車高度要求。翻車機(jī)靠車側(cè)壓敞車裝置、壓集裝箱裝置，非靠車側(cè)壓敞車裝置和壓集裝箱裝置根據(jù)翻卸敞車尺寸進(jìn)行合理布置(見(jiàn)圖3)。壓持集裝箱時(shí)壓集裝箱4個(gè)角立柱，單邊3個(gè)壓點(diǎn)；壓持敞車時(shí)，按C70E敞車定距9 200 mm設(shè)計(jì)壓點(diǎn)位置，單邊2個(gè)壓點(diǎn)。針對(duì)高度及寬度變化設(shè)計(jì)異形壓車鉤，不同工況下能良好運(yùn)轉(zhuǎn)，適應(yīng)多種車型的壓車要求。垂直壓車方式與靠板在壓車靠車過(guò)程中，要避免壓車鉤頭對(duì)靠板干涉。

1.靠車側(cè)壓敞車裝置 2.靠車側(cè)壓集裝箱裝置 3.非靠車側(cè)壓集裝箱裝置 4.非靠車側(cè)壓敞車裝置

4.2 靠車裝置設(shè)計(jì)

從鐵路平車與敞頂集裝箱的技術(shù)參數(shù)可以看出，敞頂集裝箱的寬度與鐵路平車的寬度不一致，而現(xiàn)有翻車機(jī)采用的是同平面的靠板系統(tǒng)，導(dǎo)致翻車機(jī)靠車裝置不能同時(shí)靠緊敞頂集裝箱與鐵路平車。依據(jù)GB/T18818《鐵路貨車翻車機(jī)和散裝貨物解凍庫(kù)檢測(cè)技術(shù)條件》，翻車機(jī)應(yīng)托住車輛側(cè)墻的全部立柱及立柱高度的90%以上，并均勻地與車輛側(cè)墻立柱表面相貼靠。

為解決上述問(wèn)題，兩用翻車機(jī)設(shè)計(jì)大靠板的同時(shí)新增了對(duì)X70、NX70A型集裝箱專用平車進(jìn)行靠車的小靠板裝置(見(jiàn)圖4)。大靠板裝置高于托車梁軌面，靠板體長(zhǎng)12 500 mm，大于2節(jié)集裝箱側(cè)面長(zhǎng)度12 190 mm。小靠板裝置采用分段式結(jié)構(gòu)，平車定距9 000 mm分布，避開(kāi)平車側(cè)面障礙物。壓車機(jī)構(gòu)壓車鉤運(yùn)動(dòng)至最低端時(shí)能有效避開(kāi)靠板靠車橡膠，因此在靠板壓車機(jī)構(gòu)缺口處要重新布置靠板橡膠的排列布置形式。

1.大靠板裝置 2.小靠板裝置 3.靠車板橡膠

應(yīng)用時(shí)，大靠板和小靠板能夠沿水平方向進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，互不干擾，使得大小靠板能對(duì)通用敞車的側(cè)部進(jìn)行靠壓，也能對(duì)敞頂集裝箱、鐵路平車的側(cè)部進(jìn)行靠壓，從而使得翻車機(jī)既能對(duì)C60～C70(含C70E(H)-A)、通用C80敞車進(jìn)行翻卸，又能對(duì)敞頂集裝箱進(jìn)行翻卸。大小靠板的前行與返回可由油缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行，而油缸自身的運(yùn)轉(zhuǎn)可由控制系統(tǒng)控制，從而提高運(yùn)行自動(dòng)化程度，降低操作成本，提高翻卸效率。

4.3 托車裝置設(shè)計(jì)

X70型集裝箱專用及通用平車運(yùn)輸?shù)捻旈_(kāi)式集裝箱的高度范圍在4 065～4 120 mm，高度過(guò)高，在進(jìn)入傳統(tǒng)C型單翻翻車機(jī)時(shí)會(huì)與端盤上部發(fā)生碰撞，無(wú)法正常使用。因此需要對(duì)翻車機(jī)軌面高度進(jìn)行放樣，確定軌面高度位置，再通過(guò)對(duì)拖車梁系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)滿足頂開(kāi)式集裝箱的翻卸要求(見(jiàn)圖5)。翻車機(jī)托車梁設(shè)計(jì)時(shí)，將拖車梁上鋼軌下降300 mm，擴(kuò)大凈高；將傳統(tǒng)的魚腹梁結(jié)構(gòu)做成直梁，保證梁端面外形基本保持不變。

1.拖車梁箱體 2.鋼軌系統(tǒng) 3.液壓站支撐 4.走臺(tái)欄桿

5 兩用翻車機(jī)工藝流程

兩用翻車機(jī)的工藝流程包括翻卸通用鐵路敞車和鐵路平車裝載集裝箱。

5.1 翻卸通用敞車作業(yè)流程

先將通用敞車在翻車機(jī)托車梁上進(jìn)行定位、壓緊，再驅(qū)動(dòng)大、小靠板前行，前行的大靠板經(jīng)主滑軸沿上滑腔水平滑動(dòng)，小靠板經(jīng)輔滑軸沿下滑腔水平滑動(dòng)，直至大靠板與通用敞車側(cè)面近通用敞車頂部的部位相接觸，且小靠板與通用敞車側(cè)面近通用敞車底部的部位相接觸，并對(duì)大、小靠板的位置進(jìn)行固定，然后驅(qū)動(dòng)翻車機(jī)開(kāi)始翻卸作業(yè)。翻卸完畢后，將翻車機(jī)回翻到零位，驅(qū)動(dòng)大、小靠板分別沿上滑腔、下滑腔返回，復(fù)位完畢后以待下一次操作。

5.2 翻卸敞頂集裝箱作業(yè)流程

先將裝有敞頂集裝箱的鐵路平車在翻車機(jī)的托車梁上進(jìn)行定位、壓緊，再驅(qū)動(dòng)大靠板、小靠板前行。大靠板與敞頂集裝箱的側(cè)面相接觸，小靠板與鐵路平車的側(cè)面相接觸時(shí)，停止前行，并對(duì)大靠板、小靠板的現(xiàn)有位置進(jìn)行固定，然后驅(qū)動(dòng)翻車機(jī)開(kāi)始翻卸作業(yè)。翻卸完畢后，將翻車機(jī)回翻到零位，大靠板、小靠板復(fù)位以待下一次操作。

6 結(jié)語(yǔ)

適應(yīng)散料集裝箱卸車作業(yè)翻車機(jī)的研制，有助于促進(jìn)鐵路運(yùn)輸物料方式由敞車向集裝箱延伸的多元化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)集裝箱運(yùn)輸方式的公鐵水聯(lián)運(yùn)，減少反復(fù)倒裝貨物環(huán)節(jié)，壓縮貨物裝載作業(yè)時(shí)間，減少貨損和環(huán)境污染，節(jié)約運(yùn)輸成本，應(yīng)用前景廣闊。