起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車開(kāi)發(fā)技術(shù)研究

錢旭強(qiáng) 盧玉春 王兆榮 杜 渝

上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 上海 200125

0 引言

跨運(yùn)車作為一種最常見(jiàn)的起重搬運(yùn)設(shè)備，經(jīng)常應(yīng)用于港口、碼頭及物流堆場(chǎng)等，用來(lái)完成標(biāo)準(zhǔn)集裝箱貨柜的跨運(yùn)搬場(chǎng)或堆垛，其特點(diǎn)為跨運(yùn)距離長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)性高、吊物單一，其他應(yīng)用場(chǎng)景較少。若此類集裝箱跨運(yùn)車用于搬運(yùn)非標(biāo)吊載物時(shí)，常常還需要根據(jù)貨物特點(diǎn)進(jìn)行專業(yè)改造或定制。起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)形式、整體質(zhì)量、結(jié)構(gòu)外形和重心分置等各不相同，產(chǎn)品制造及轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)又缺少相關(guān)特種跨運(yùn)裝備。本文設(shè)計(jì)的起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車是一種更專業(yè)、更高效、更安全的非標(biāo)起重跨運(yùn)裝備，適合長(zhǎng)距離、復(fù)雜路況、非標(biāo)物品的轉(zhuǎn)運(yùn)搬場(chǎng)，及滿足不同類型起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)的整體搬運(yùn)。

1 功能和用途

鑒于與常規(guī)集裝箱跨運(yùn)車整機(jī)設(shè)計(jì)、應(yīng)用場(chǎng)景及性能狀況不同，考慮起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)需求，亟待開(kāi)發(fā)研究一種兼顧適合一機(jī)多用，具備起重、轉(zhuǎn)運(yùn)等多種使用工況，同時(shí)具有吊卸、帶載行走、高效機(jī)動(dòng)等特點(diǎn)，又無(wú)需其他設(shè)備輔助情況下能獨(dú)立完成物料整體轉(zhuǎn)運(yùn)的專業(yè)化跨運(yùn)車裝備。該裝備的設(shè)計(jì)與使用，除集裝箱跨運(yùn)車具有的常規(guī)基礎(chǔ)功能外，還可實(shí)現(xiàn)以下主要特殊功能：

1）適應(yīng)不同種類形式的起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)場(chǎng)搬運(yùn)，能柔性拓展及滿足其他多樣化物料轉(zhuǎn)運(yùn)需求，適用范圍廣；

2）根據(jù)不同吊物種類，可快速調(diào)整吊載高度，吊具吊點(diǎn)切換、吊裝綁扎，不影響產(chǎn)品構(gòu)件本身，拆裝便捷，設(shè)備具有通用性；

3）吊具滿足偏載自調(diào)整、防溜鉤及自動(dòng)鎖緊功能；

4）具有吊運(yùn)物品防搖設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)快速綁扎功能；

5）設(shè)備行走機(jī)構(gòu)可實(shí)時(shí)自適應(yīng)路面狀況，實(shí)現(xiàn)自平衡、偏載調(diào)整功能。

2 技術(shù)難點(diǎn)

針對(duì)起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車設(shè)計(jì)形式受制于主要吊載物（起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)）規(guī)格尺寸、結(jié)構(gòu)形式等不同的影響，起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車設(shè)計(jì)時(shí)的主要技術(shù)難點(diǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)包括以下幾點(diǎn)：

1）大車機(jī)構(gòu)多樣性 吊裝物不僅結(jié)構(gòu)形式多樣，其外形尺寸、吊點(diǎn)距離、質(zhì)量等也都各不相同，故吊梁設(shè)計(jì)要確保最大程度的可利用性；并要考慮從多個(gè)設(shè)計(jì)層面確保跨運(yùn)裝備的通用性、柔性化、實(shí)用性和安全性；以及如何確保吊梁上起升系固繩索的受力均衡，不出現(xiàn)偏載受力變化大的情況。

2）道路復(fù)雜、距離長(zhǎng) 起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，應(yīng)用場(chǎng)地多，不僅需要考慮設(shè)備運(yùn)行時(shí)受道路寬度、不可移障礙物等的影響下，設(shè)計(jì)滿足使用要求的最小轉(zhuǎn)彎半徑，還要考慮地面不平或起伏時(shí)，跨運(yùn)車行走爬坡角度，及車輪防打滑和走輪如何自適應(yīng)調(diào)整等問(wèn)題，確保輪壓受控及整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定。

3）安全風(fēng)險(xiǎn)高 GB/T 15622—2005《液壓缸試驗(yàn)方法》和JB/T 10205—2010《液壓缸》驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)雖然允許液壓缸存在一定范圍的內(nèi)泄，但還應(yīng)考慮到跨運(yùn)途中，若起升液壓缸發(fā)生串油內(nèi)泄，如何避免吊裝發(fā)生溜鉤，防范墜落事故發(fā)生；另外，吊物跨運(yùn)時(shí)還要考慮如何確保有效防止或減少吊載物前后、左右晃動(dòng)。

此外，跨運(yùn)車還應(yīng)具備其他實(shí)用性和安全保障功能的設(shè)計(jì)，如輪胎選用、安全報(bào)警、故障應(yīng)急等，可最大程度降低司機(jī)和起重人員的作業(yè)強(qiáng)度，提高操作便利性和安全性。

圖1為一種高效、機(jī)動(dòng)、帶載轉(zhuǎn)運(yùn)的非標(biāo)起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車，結(jié)合上述設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)，主要著眼于以下幾個(gè)方面進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)。

圖1 起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車裝備典型設(shè)計(jì)

2.1 通用性、柔性化性設(shè)計(jì)

為滿足新型大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車適應(yīng)不同使用場(chǎng)合的要求，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮其通用性和柔性化，并可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。設(shè)計(jì)初期不論從主體結(jié)構(gòu)形式、尺寸參數(shù)，還是功能預(yù)設(shè)、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等方面都應(yīng)全盤考慮周全。

1）吊具系統(tǒng) 為充分考慮吊梁使用的通用性和柔性化及擴(kuò)大應(yīng)用場(chǎng)景，避免吊具無(wú)法適應(yīng)多種不同吊裝物的搬運(yùn)狀況，吊具在橫縱方向需設(shè)計(jì)多檔吊耳及吊裝孔，以滿足不同吊距、吊寬的物體吊掛鉤。

2）門架結(jié)構(gòu) 考慮到設(shè)備應(yīng)用時(shí)吊載物件的高度尺寸變化，提前為后續(xù)吊運(yùn)超高物件預(yù)留空間，門架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用側(cè)片分段法蘭對(duì)接形式，可以定制門架支腿高度，方便設(shè)備以后加高改造。

3）減少輪壓 為有效降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)地承載能力的限制要求，跨運(yùn)車采用了單點(diǎn)雙輪組合共8輪的設(shè)計(jì)形式，可有效減少整機(jī)負(fù)載對(duì)地輪壓影響。

4）自平衡系統(tǒng) 考慮到轉(zhuǎn)運(yùn)道路不平整且途徑斜坡路面，設(shè)備負(fù)載行駛時(shí)，其配備的傾轉(zhuǎn)傳感器和大車平衡調(diào)整梁能及時(shí)反饋整機(jī)平衡狀況，可實(shí)時(shí)自適應(yīng)路面狀況，滿足即使道路不平整或坑洼時(shí)，始終確保有3組車輪著地的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自平衡、偏載調(diào)整和保持整體行走平穩(wěn)的功能。

5）防打滑系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)車輪能適應(yīng)路況適時(shí)分配動(dòng)力，滿足整機(jī)運(yùn)行動(dòng)力輸出要求。

2.2 實(shí)用性設(shè)計(jì)

非標(biāo)跨運(yùn)車設(shè)計(jì)其中一項(xiàng)重要原則就是裝備應(yīng)滿足實(shí)用性及適用廣的要求。為實(shí)現(xiàn)上述功能，該裝備設(shè)計(jì)時(shí)具備多項(xiàng)實(shí)用功能。

1）行走系統(tǒng) 設(shè)備行走系統(tǒng)采用同側(cè)雙驅(qū)動(dòng)方式，行走具備多檔調(diào)速功能，行走轉(zhuǎn)向半徑小的特點(diǎn)。

2）聯(lián)動(dòng)功能 為提高操作人員現(xiàn)場(chǎng)掛鉤、鎖銷等動(dòng)作的便利性，降低作業(yè)強(qiáng)度，其門架結(jié)構(gòu)登機(jī)側(cè)平臺(tái)處布置了一套升降、鎖銷三聯(lián)動(dòng)快捷操作按鈕。

3）駕駛控制 本裝備采用內(nèi)燃機(jī)為源動(dòng)力，滿足重載行駛、重載爬坡等使用要求，為方便司機(jī)輕松、高效駕駛跨運(yùn)車，駕駛控制系統(tǒng)采用室內(nèi)駕駛室與無(wú)線遙控的組合駕駛模式。

4）該多功能跨運(yùn)車還可預(yù)設(shè)其他實(shí)用功能，如安全報(bào)警系統(tǒng)、全景視頻系統(tǒng)等。

2.3 工藝性、安全性設(shè)計(jì)

跨運(yùn)車設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮人性化的工藝設(shè)計(jì)理念，不論是起重作業(yè)，還是操作與維修。設(shè)計(jì)了折疊平臺(tái)、綁扎系固、故障應(yīng)急裝置等。折疊掛鉤平臺(tái)設(shè)計(jì)考慮到起重人員操作安全和便捷，可方便起重作業(yè)人員的拆掛鉤動(dòng)作。

為有效提高跨運(yùn)車車輪的安全性，防范設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中突然爆胎導(dǎo)致不可控安全事故的發(fā)生，充分考慮減少整機(jī)重載時(shí)對(duì)地輪壓控制，行走車輪采用了雙組8輪的設(shè)計(jì)形式；為提高車輪的安全性和使用壽命，摒棄配置常規(guī)空氣胎形式，而采用聚氨酯填充實(shí)心胎的配置方式。

跨運(yùn)車提升方式采用液壓缸+繩索+吊梁的組合形式，為充分考慮其使用安全性，避免溜鉤及吊運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生晃動(dòng)的現(xiàn)象，有效防范安全事故，分別設(shè)計(jì)了兩套安全保護(hù)裝置：自動(dòng)鎖銷裝置和防搖裝置。兩套安全裝置可確保工件在沿X軸、Y軸、Z軸和轉(zhuǎn)動(dòng)8個(gè)方向自由度上對(duì)工件產(chǎn)生約束而不發(fā)生位移。

1）自動(dòng)鎖銷裝置 由液壓推桿裝置、錐形鎖銷和固定裝置等組成，設(shè)置在吊梁兩側(cè)端部，其作用是防止吊梁左右、前后晃動(dòng)及溜鉤。每次吊梁提升至運(yùn)輸高度后，根據(jù)吊梁上鎖銷對(duì)位標(biāo)記，點(diǎn)動(dòng)調(diào)整提升液壓缸行程確保鎖銷與銷孔對(duì)中后，完成自動(dòng)插銷鎖固動(dòng)作。

圖2 自動(dòng)鎖銷裝置

2）防搖裝置 設(shè)置在吊梁中部和門架側(cè)面，采用4組同步液壓缸調(diào)整頂升，可確保吊運(yùn)時(shí)對(duì)吊裝物（即大車行走機(jī)構(gòu)）施加上下、左右約束力，形成有效防搖保障，確保吊物平衡不晃動(dòng)。

3 跨運(yùn)車實(shí)用性對(duì)比

起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車對(duì)比常規(guī)集裝箱跨運(yùn)車，不僅設(shè)計(jì)新穎、機(jī)動(dòng)高效，且組合功能多、可靠、實(shí)用。與常規(guī)集裝箱跨運(yùn)車的設(shè)計(jì)實(shí)用性對(duì)比如表1所示。

表1 起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車設(shè)計(jì)實(shí)用性對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)踐，介紹了起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)跨運(yùn)車裝備的設(shè)計(jì)理念、原理和研發(fā)技術(shù)難點(diǎn)等，通過(guò)對(duì)跨運(yùn)車研發(fā)目的、用途，及設(shè)計(jì)特殊功能的深入研究，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，設(shè)計(jì)出一種新型大車行走整體跨運(yùn)車，從根本上解決了特殊產(chǎn)品構(gòu)件和特種設(shè)備的適配應(yīng)用，解決了起重機(jī)大車機(jī)構(gòu)產(chǎn)品制造及整體轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，助推實(shí)現(xiàn)方便、安全和高效的生產(chǎn)模式。