帶防搖功能的集裝箱吊鉤兩用門式起重機(jī)

李云杰

摘要：針對(duì)鐵路貨場(chǎng)裝卸作業(yè)情況，研發(fā)一種帶防搖功能的集裝箱吊鉤兩用門式起重機(jī)，既能吊運(yùn)件雜貨同時(shí)又能高效吊運(yùn)集裝箱。詳細(xì)介紹了該起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、吊具、門架、電氣控制部分，重點(diǎn)論述防搖裝置的構(gòu)成及原理。

關(guān)鍵詞：門式起重機(jī);集裝箱;阻力滑輪防搖;八繩交叉防搖

現(xiàn)在大量貨物采用集裝箱運(yùn)輸，而鐵路貨場(chǎng)通常用普通吊鉤門式起重機(jī)進(jìn)行件雜貨及集裝箱的吊運(yùn)，吊具擺動(dòng)大，偏載歪斜，作業(yè)效率低，因此公司針對(duì)市場(chǎng)需求，研制了新型帶防搖功能的集裝箱吊鉤兩用門式起重機(jī)。

主要性能參數(shù)

工作級(jí)別A6

起重量? 吊具下40.5t? 吊鉤下40t

跨度? 30m? 有效懸臂7.5m

起升高度? 12.5m（堆三過四）

起升速度滿載? 12m/min空載20m/min

小車運(yùn)行速度? 60m/min

大車運(yùn)行速度? 65m/min

吊具回轉(zhuǎn)速度? 慢速0.5rpm快速0.8rpm吊具回轉(zhuǎn)角度 –10°至190°

作業(yè)效率? 20箱/小時(shí)

起升機(jī)構(gòu)、大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速

起升機(jī)構(gòu)

傳統(tǒng)的吊鉤門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)定滑輪采取集中布置形式，基本不產(chǎn)生減搖效果。該起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)采取四個(gè)定滑輪分散布置（見圖1），相對(duì)于鋼絲繩下繩中心對(duì)稱，同時(shí)在吊具四角處各布置兩個(gè)中心線相互垂置的動(dòng)滑輪，共八個(gè)動(dòng)滑輪，四根鋼絲繩。該布置具有獨(dú)特優(yōu)越性，既實(shí)現(xiàn)了起升鋼絲繩在大小車運(yùn)行方向雙向交叉卷繞，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了吊具的四吊點(diǎn)起吊。因此在大小車運(yùn)行方向均具有防搖功能，稱為八繩交叉防搖。

當(dāng)大小車起、制動(dòng)而起升不工作時(shí)，吊具發(fā)生擺動(dòng)。從鋼絲繩卷繞圖分析可知，動(dòng)滑輪與起升鋼絲繩間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即動(dòng)滑輪在鋼絲繩上滾動(dòng)，因此在吊具每個(gè)滑輪上設(shè)置阻力裝置，可以消耗吊具或貨物擺動(dòng)能量，產(chǎn)生減搖效果。具體方式是在吊具上每個(gè)滑輪徑向設(shè)置油缸，油缸通過摩擦片將壓力施加在滑輪上。稱為阻力滑輪防搖。

該減搖裝置已經(jīng)用于新開發(fā)的起重機(jī)及鐵路貨場(chǎng)的普通吊鉤門式起重機(jī)改造上，得到用戶好評(píng)，取得了較好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

起升機(jī)構(gòu)采用雙電機(jī)雙減速器單卷筒布置形式，可保證一個(gè)電機(jī)或一個(gè)減速器斷軸時(shí)，不使重物墜落，安全可靠。電動(dòng)機(jī)與減速器通過全齒聯(lián)軸器聯(lián)接，減速器與卷筒通過卷筒聯(lián)軸器聯(lián)接。卷筒采用四聯(lián)卷筒，使四根鋼絲繩收放長度相同，為彌補(bǔ)制造安裝誤差，在小車上設(shè)有鋼絲繩螺桿微調(diào)機(jī)構(gòu)，從而保證吊具四吊點(diǎn)高度一致，使吊具處于水平狀態(tài)。

吊具

吊具由液壓驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)吊具與20英尺或40英尺吊具兩大部份組成。回轉(zhuǎn)吊具由上架、回轉(zhuǎn)支承及下架組成，上架與下架通過回轉(zhuǎn)支承相連。

吊具能識(shí)別超載與偏載，具有稱重功能。集裝箱裝貨物時(shí)對(duì)偏載有規(guī)定，對(duì)20英尺或40英尺集裝箱，寬度方向重心不超過200mm，長度方向前者不超過600mm，后者不超1200mm。由集裝箱吊鉤一體式兩用電子秤自動(dòng)計(jì)算與顯示、自動(dòng)提示與報(bào)警、自動(dòng)限制超載與偏載集裝箱的起吊。

吊具能防止與火車上的FTR鎖卡住時(shí)引起的安全事故。

門架

門架對(duì)起重機(jī)工作性能有較大影響。門架設(shè)計(jì)要考慮強(qiáng)度、靜態(tài)剛性、動(dòng)態(tài)剛性、局部穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性等，還要從設(shè)計(jì)上避免大、小車啃軌。由于門架是空間剛架結(jié)構(gòu)，再加上起重機(jī)計(jì)算工況多，手采用有限元軟件計(jì)算。門架設(shè)計(jì)時(shí)還考慮了電氣走線，主梁、支腿及端梁內(nèi)部設(shè)有電纜橋架或線管，保證整機(jī)簡潔美觀。

電氣控制

起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)均采用變頻調(diào)速，起制動(dòng)加減時(shí)間可設(shè)定，使動(dòng)作平穩(wěn)，便于集裝箱裝卸時(shí)對(duì)位，有利于提高效率。

由于起升機(jī)構(gòu)采用硬軸聯(lián)接雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須保證兩電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)速同步、力矩平衡。電動(dòng)機(jī)自帶增量型編碼器，與矢量型變頻器相連，形成閉環(huán)控制，較好地保證了兩電機(jī)力矩平衡。

起升機(jī)構(gòu)具有位能負(fù)載的特點(diǎn)，重載時(shí)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，輕載時(shí)采用恒功率調(diào)速，很容易實(shí)現(xiàn)重載低速、輕載高速的要求，提高作業(yè)效率。

由于在吊具滑輪加阻力，滑輪組效率降低，起升時(shí)必須使阻力防搖處于停止?fàn)顟B(tài)，避免鋼絲繩與滑輪出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，保護(hù)鋼絲繩。

四個(gè)旋鎖處于閉鎖方可起升，起升時(shí)不可開鎖。

吊具上各機(jī)構(gòu)間歇工作，因此需處理好各機(jī)構(gòu)與液壓站上電機(jī)工作時(shí)序的關(guān)系，設(shè)置必要的延時(shí)，使電機(jī)非工作時(shí)間盡量長，避免電機(jī)頻繁啟動(dòng)，防止液壓油發(fā)熱，節(jié)約能源。

為防止起升時(shí)吊具與火車車箱上的FTR鎖誤卡住引起的事故，通過在吊具下架四角處設(shè)置接近開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，簡單有效。

體會(huì)與展望

起重機(jī)吊具減搖效果與很多因素有關(guān)：如操作人員、減搖裝置、門架剛性、大小車運(yùn)行速度、起升高度。研發(fā)減搖裝置時(shí)，應(yīng)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)，綜合考慮，機(jī)電液結(jié)合，自動(dòng)減搖，減少操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

對(duì)本機(jī)減搖控制提出三點(diǎn)改進(jìn)措施：

該減搖裝置滑輪阻力大小設(shè)定后，大小不再發(fā)生變化，在以后的減搖裝置上可嘗試設(shè)計(jì)為阻力隨起升高度與大小車速度的變化而自動(dòng)可調(diào)，使防搖效果更好;

融入電子防搖技術(shù)、建立力學(xué)、數(shù)學(xué)模型，借助自動(dòng)控制理論、先進(jìn)軟件作更詳細(xì)分析，優(yōu)化參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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