創(chuàng)新型岸橋高空進屏運輸方案分析

［關(guān)鍵詞］岸橋；高空進屏；創(chuàng)新方式；萬向輪

［中圖分類號］U653.921 ［文獻標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0038–03

岸邊集裝箱起重機，簡稱岸橋，用于裝卸碼頭船舶上的集裝箱。高空進屏是出現(xiàn)在岸橋生產(chǎn)過程中的一種非正?，F(xiàn)象，是指在總裝階段電氣房抬高后，將電氣柜搬運至位于高空中的電氣房內(nèi)進行安裝作業(yè)的過程。由于電氣房離地較高且房體已封閉，無法像在地面作業(yè)一樣使用各類起重設(shè)備高效吊運重型設(shè)備，這就造成了電氣柜在電氣房內(nèi)部搬運困難的問題，即“高空進屏”問題。

1機器房布置形式及電氣房房體結(jié)構(gòu)

1.1機器房的布置位置

作為岸橋的核心組成部件，機器房的作用是保證岸橋的工作機構(gòu)能在全天候環(huán)境下工作。岸橋的主要工作機構(gòu)及輔助設(shè)備均安裝在機器房內(nèi)。電氣房作為機器房的主要組成部分，也在機器房內(nèi)。機器房的布置位置主要分為3 種：主梁尾部、主梁中部和陸側(cè)上橫梁。

1.2電氣房在機房內(nèi)的布置位置

根據(jù)機器房的布置形式差異，電氣房位于機器房中的位置主要分為3 種：①電氣房在機器房左側(cè)；②電氣房在機器房右側(cè)；③電氣房在機器房陸側(cè)。

1.3電氣房的房體結(jié)構(gòu)及布置

電氣房的房體主要由結(jié)構(gòu)骨架、夾芯板通過栓接或鉚接拼裝而成，這樣設(shè)計可以滿足生產(chǎn)過程及后期需要時拆卸及復(fù)原工作需要。電氣房底座為機房底盤骨架的一部分，地上鋪有可拆卸防火板。電氣房內(nèi)分為PLC 房和驅(qū)動房兩個室。PLC 房為操作人員提供調(diào)試場所，空間較小，一般布置有PLC 柜、CMS 柜、OCR 柜、UPS 等中控設(shè)備。驅(qū)動房為電氣房主要組成空間，是岸橋電氣的中樞部件，其中布置有各機構(gòu)驅(qū)動柜、輔助柜及配電系統(tǒng)。

2創(chuàng)新型高空進屏方式概述

2.1高空進屏難點

柜體的運輸安裝過程應(yīng)在房體總裝前完成，此時機器房還處于地面上，房頂未封，可采用起重機作業(yè)，完成房體內(nèi)的柜體吊裝。但若因電氣柜晚到等錯過此生產(chǎn)階段，進入總裝階段，機器房被吊離地面安裝在大梁上。此時，機器房處于離地較高的位置，且房體已經(jīng)封頂，因此無法采用起重機直接將電氣柜吊入電氣房的方式，這就使得電氣柜的吊運過程更為復(fù)雜。此時，電氣柜的吊運過程主要分為兩個階段：①將電氣柜從地面運至機房內(nèi)電氣房外；②將電氣柜從電氣房外運至電氣房內(nèi)的柜體安裝位置。因為電氣房的位置處于行車服務(wù)區(qū)以外，無法運用行車協(xié)助施工，所以第二個階段電氣房進屏的工作成為高空進屏過程中需要解決的主要難點，生產(chǎn)上亟需運用一種更加安全、經(jīng)濟、高效的手段滿足此類環(huán)境下的電氣柜運輸需求。

2.2第一階段的運輸——行車吊運

第一階段可以采用岸橋上的行車完成吊運工作。首先行車通過吊裝口將處于地面的電氣柜吊至機器房內(nèi)。電氣柜吊入機器房后，再沿指定路徑吊運至電氣房外。

2.3"第二階段的運輸——電氣柜進電氣房

2.3.1進屏前的狀態(tài)及電氣房房體的準備工作電氣柜吊運至電氣房門口前，需根據(jù)電氣柜的規(guī)格尺寸拆卸掉電氣房門及周邊的部分墻體。

2.3.2運輸原理

文章采用萬象球設(shè)計出的運輸軌道能夠很好地解決電氣房內(nèi)空間狹小、柜體旋轉(zhuǎn)困難的問題。

本運輸方式的主要創(chuàng)新點在于借鑒自動化流水線生產(chǎn)技術(shù)，引入萬向輸送球這一成熟的運輸零件，結(jié)合電氣房內(nèi)電氣柜的運輸場景，根據(jù)電氣柜體的承載要求，運用萬象球的運動原理，通過設(shè)定萬向球的分布實現(xiàn)電氣柜在萬向球軌道上的高效運輸。

本創(chuàng)新型運輸裝置主要由萬向球、萬向球軌道、運輸平臺、平臺固定鉤等部件組成。其中，萬向球及萬向球軌道在整個運輸系統(tǒng)運作中起到關(guān)鍵作用。

萬向球本身具有滾動靈活、多方向轉(zhuǎn)動的特點。運用萬向球零件設(shè)計的運輸設(shè)備同樣具備了此優(yōu)點。對于萬向球系統(tǒng)來說，單位面積的載重能力決定了整個設(shè)備的運輸能力及安全性能。其布置情況取決于每個萬向球的載重能力及布置情況（布置情況受外形尺寸影響）。因此在選擇萬向球規(guī)格時，需考慮載重能力、外形尺寸及自身重量。而就單個萬向球而言，其載重能力越高，體積就越大，價格也越昂貴。萬向球的外形尺寸不宜過大，這樣才能適宜在更多樣的空間下調(diào)整萬向球的布置形式。另外，萬向球布置數(shù)量上的增加在一定程度上提升了整個系統(tǒng)承載的穩(wěn)定性，不會因為個別萬向球失靈導(dǎo)致整個系統(tǒng)難以運行或產(chǎn)生安全問題?；谝陨峡紤]，本創(chuàng)新設(shè)計通過設(shè)定單位面積內(nèi)萬向球的合理密度，來實現(xiàn)以小體積、低載重的萬向球，以滿足高配重電氣柜在室內(nèi)運輸?shù)囊蟆?/p>

電氣柜的品牌不同、功能不同，其重量及外形尺寸會有不同。受電氣房本身的空間限制，經(jīng)計算，柜體寬度和深度中有一尺寸大于0.8 m，在柜體運輸過程中，由于轉(zhuǎn)向半徑大于電氣房兩排柜體間的通道，就會有與已安裝完成的柜子發(fā)生碰撞的風(fēng)險。特別是柜子本身外形為不規(guī)則立方體時，更容易發(fā)生此問題。

假設(shè)新型運輸設(shè)備的承載對象為單體重量不超過3000kg、外形尺寸不超過800mm×800mm 的柜體，此類柜體占比數(shù)量可達70%～80%。

運輸裝置上則選擇了單個球體動載載重能力為350kg的萬向球產(chǎn)品，其能完全滿足柜體的載重需要。

萬向球運輸平臺由10mm 熱軋花紋鋼板制作而成?；y鋼板具有良好的防滑能力、抗彎能力，能提高運輸過程中的安全性，避免貨物滑移。傳輸平臺外形尺寸按照能夠運輸800mm×800mm 的柜體尺寸設(shè)計，在這種情況下要運輸重量達3000kg的柜體，在采用單個載重能力為350 kg 的萬向球時，經(jīng)過計算，運輸平臺下應(yīng)至少均勻布置有9個萬向球。考慮到運輸平臺在運輸過程中，其在軌道上的轉(zhuǎn)向情況及必要的安全設(shè)計冗余，于是將平臺與軌道的相對位置設(shè)計如圖1所示。在此相對位置關(guān)系中，不論平臺向哪個方向運動，都能保證運輸平臺下均勻布置有16 個萬向球，且不會出現(xiàn)偏載的情況。

萬向球軌道鋼材選用C 型鋼材，其力學(xué)性能滿足載重要求，且結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、安裝便捷。設(shè)備制造后，對萬向球軌道采用圖像檢測法進行承載力的檢測，試驗證明此軌道在承載400kg重物運輸過程中不會出現(xiàn)變形、斷裂等問題。

運輸平臺在載重情況下，若需較長時間靜止，則可通過配套設(shè)計的固定鉤將平臺錨定于軌道上。固定鉤用翼型螺母固定，保證可靠性前提下使人工拆裝更為便捷。

最后，承載電氣柜的運輸平臺在萬向球軌道系統(tǒng)上全向滑移運動，完成將電氣柜由初始位置（電氣房門口）運輸至目的位置（電氣柜安裝位置）的作業(yè)過程。

3創(chuàng)新型高空進屏方案的經(jīng)濟效益

傳統(tǒng)高空進屏的解決方案是利用木板搭橋、鋼管鋪路等方式，鋪設(shè)臨時的簡易運輸裝置，靠撬棒撬、人力推來完成電氣柜運輸工作。運輸設(shè)備運輸效率較低，運輸一個電氣柜需要3或4個工作人員協(xié)作完成。這樣的方式不僅費時費力費人工，而且存在明顯的安全隱患。且舊的運輸方式需要采用一定量的木板作為承重材料，木板在多次承重后會出現(xiàn)變形的情況，無法反復(fù)利用，這又造成了木材浪費的環(huán)保問題。

相比于此，創(chuàng)新型高空進屏運輸方案的優(yōu)點十分明顯，相關(guān)設(shè)備設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，操作安全，作業(yè)難度低，可靠性高，可重復(fù)使用。不僅解決了人工問題，并能滿足綠色環(huán)保的制造要求。經(jīng)計算，創(chuàng)新型高空進屏運輸方案相較于傳統(tǒng)方式可減少50% 的作業(yè)人員數(shù)量，同時節(jié)省40% 的柜體搬運時間。

4結(jié)束語

創(chuàng)新型高空進屏方案為岸橋制造過程中可能出現(xiàn)的高空條件下有限空間內(nèi)控制屏運輸問題，提供了一套安全且經(jīng)濟高效的解決方案。此方案的可行性及可靠性已在試驗階段被多次驗證。未來，此方案將可能被投入示范項目中，得到實踐應(yīng)用。通過對其在真實生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)測量和各項表現(xiàn)的觀察，方案很可能將被進一步改進和完善，并將推進相關(guān)標(biāo)準工作流程的制訂。