軌道式集裝箱門式起重機的技術改進設計

朱河

軌道式集裝箱門式起重機的技術改進設計

朱河

（廣西北部灣港防城港碼頭有限公司散雜貨作業部，廣西 防城港 538001）

軌道式集裝箱門式起重機為備受中國人喜歡的集裝箱堆場機型，中國港口與鐵路貨場一般都使用此種機型。對軌道式集裝箱門式起重機的技術特點進行分析，并且分析其技術改進情況。

軌道式集裝箱門式起重機；技術改進；技術特點；技術創新

在海外倉儲貨運大規模開展的過程中，集裝箱碼頭擴展及新建已經逐漸成為趨勢。碼頭軌道集裝箱具備高密度堆存性和拓展性，傳統起重機在實現集裝箱運輸過程中無法滿足需求，所以使用門式起重機，使堆場作業效率得到提高。在相應研究過程中，門式起重機使用更加靈活，堆場工藝方式合理且科學，能夠使成本降低。所以，研究設計人員更加重視門式起重機作業效率的提高。

1 軌道式集裝箱門式起重機技術的特點

軌道式集裝箱門式起重機應用到中國鐵路系統中的時間比較早，最開始是應用在內河小型集裝箱碼頭中。目前起重機技術發展比較快，對比傳統堆場方案，其主要優勢為：①場地使用率比較高，跨中能夠堆放8～15列集裝箱和1個或者多個車道，但是傳統堆場方案中只能夠堆放6列集裝箱和1個車道。②具有良好定位能力，還能夠提供有效快速的集裝箱存儲及檢索系統，便于實現自動化堆場。假如與自動搬運車或者移箱輸送機相互結合工作，能夠使作業效率得到提高。③將電力作為動力，降低噪聲，實現無廢氣排放，具有良好環保性能。④各個機構運行速度比較高，以此提高作業效率。

2 軌道式集裝箱門式起重機的技術創新

2.1 主梁預拱度曲線

軌道式集裝箱門式起重機主結構為雙懸臂雙梁龍門架，構件能夠使用箱形焊接方式連接。為了精準計算主梁跨中長度與懸臂預拱度，可以使用正弦曲線的方式。但是因為中國設計規范并不完善，缺乏懸臂以外的改進計算方法，提高了懸臂以外區段設計、計算的難度。根據國外先進設計經驗，充分考慮實際情況，最終使用切線法計算外區預拱度，也就是設置門腿支撐點作為原點，懸臂的工作點和最外端分別設置為1和2，主梁在1中的上拱度，能夠利用有限元方法實現計算，和拋物線、切線法等計算方法相互結合，以此整理得到在預拱度曲線為0≤≤1的時候，=（1/2）×12。在1≤≤2的時候，=（21/1）×－1，圖1為計算主梁懸臂預拱度。

圖1 計算主梁懸臂預拱度

2.2 預防小車啃軌的情況

軌道式集裝箱門式起重機屬于四輪全驅動，四個車輪都具備自身驅動裝置，在雙懸臂軌道式集裝箱門式起重機小車軌距比較大的時候，偏軌主梁水平變形比較大，并且抗扭剛度不足的時候，小車就會出現啃軌和跑偏的情況。為了使車輪啃軌阻力得到降低，將無論緣車輪、雙輪緣車輪及導向輪安裝到軌道兩端，或者設置馬鞍架、主梁界面寬度，適當設置防墜落擋塊，從而避免出現小車墜落、脫軌的情況。

2.3 吊臂優化

現代集裝箱門式起重機在作業過程中會受吊臂搖擺的影響，所以在優化設計門式起重機過程中，研究專家重視吊臂減搖技術設計方面，利用降低搖擺，使運行過程中的安全性得到提高。利用系統分析表示，電動機驅動會對門式起重機造成影響，從而構成對鋼絲繩的斜拉力，利用斜拉力的優化，使集裝箱在作業過程中的搖擺得到緩解，并且提高快速精準碼放頻率。所以，在實現設計過程中，使用小車在運行過程中的平行位移及垂直平面擺角，使其設置成為廣義坐標，之后根據拉格朗日方程創建方程式。對集裝箱吊重來說，吊重越高，擺角就會越大。所以利用力學方程實現顯性化的處理，通過方程對搖擺的情況，能夠得到減搖繩、搖擺繩構成的斜拉角度和吊重質量參數，綜合分析多種數據，能夠得到吊重沖擊力關聯方程式，使吊重方式得到優化，從而使其能夠平穩地運行。

2.4 起升機構

現代大部分的軌道式集裝箱門式起重機都是使用集裝箱吊具，起升機構使用四根鋼絲繩。在設計起升機構的過程中，要對吊具同步升降問題進行充分考慮。為了使吊具能夠同步升降，大部分機型使用一套驅動機使一個四聯卷筒進行驅動?；蛘呤褂靡粋€雙出軸電機實現兩個減速機進行驅動，其中每個減速機對一個雙聯卷筒進行驅動。還可以使用兩套獨立驅動機構，卷筒改成更實用的雙聯卷筒，從而實現同步升降，使兩個高速軸利用聯軸器相互連接。

在貨場和碼頭中廣泛使用四聯卷筒起升機構，利用鋼絲繩纏繞系統的合理設置，能夠同步升降起升機構，還能防搖。

2.5 行走機構

行走機構也會出現啃軌的情況，因為吊車軌面在工作中的不同動載、靜載的作用，或者在雨季地承載力改變，導致軌道路基出現沉降的情況，軌面的彎曲比較大。為了使行走機構的問題得到解決，可以調整車輪垂直偏斜，在空載過程中使兩個車輪邊向外偏斜，在起升載荷不斷增加的過程中，車輪就會趨向于垂直受力。更換不一致的車輪直徑，調整有錐度的車輪安裝方法，改變成為錐頂向前外側。根據軌道安裝需求對軌道進行檢修和調整，及時清理軌道中的雜物。

另外，在軌道式集裝箱門式起重機中，還要求使用完善的機械安全保護及維護裝置，比如夾輪器、頂軌器、防爬裝置、夾軌器、大小車錨定裝置、防風拉鎖裝置等，以此有效保證起重機維修保養及安全保護。

3 結束語

綜上所述，在現代碼頭集裝箱堆場作業中，使用不同類型門式起重機的作業效果也各有不同。軌道式集裝箱門式起重機在動力使用、作業環境等方面都具備一定的優勢，所以在設計過程中，利用控制系統及機構的優化，能夠將其特點充分發揮出來，以此使作業水平得到提高。

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U653.921

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.049

2095－6835（2019）14－0110－01

〔編輯：嚴麗琴〕