岸邊集裝箱起重機抬高裝置移位系統設計

李 輝

上海振華重工(集團)股份有限公司

1 引言

根據岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)抬高裝置[1]的作業特點，以前每加高1臺岸橋，都需要在岸橋上重新進行一次抬高裝置的拆、裝，抬高裝置拆、裝一次要耗費約2周的時間。對于有多臺岸橋需批量進行加高改造的情況，抬高裝置的拆、裝將會耗費大量的時間。若能實現抬高裝置的整體移進、移出，省去抬高裝置的拆、裝過程，將節約大量的時間和成本。為此，開展了對大型岸橋抬高裝置整體移位及一體式安裝方法的研究，設計了岸橋抬高裝置移位系統，有效地解決了抬高裝置在使用過程中裝、拆時間長的問題，極大提高了岸橋批量加高作業的效率，滿足了用戶節約碼頭占用時間的需要，填補了國內外在抬高裝置一體式安裝、對岸橋進行批量加高的空白。

2 系統結構組成

岸橋抬高裝置移位系統連接于抬高裝置本體上，主要由接長壓梁4件、假腿4件、橫向穩定撐4件、液壓臺車4件、臺車支座4件、調整墊板4套、胎架2件、法蘭板安裝2件、抬高裝置壓梁加強1套等9部分組成(見圖1)。其中，接長壓梁是岸橋抬高裝置移位時的主承力構件，與抬高裝置本體相連接，其下設置有假腿、臺車等移位裝置；假腿為液壓臺車與接長壓梁間的連接及傳力結構，其上設置有牽引耳板，用以牽引抬高裝置整體進出岸橋；液壓臺車為移位設備，其內部設置有頂升設備，移位時可將抬高裝置整體頂起到一定高度以脫離與岸橋下橫梁的接觸，抬高裝置通過液壓臺車沿鋪設在碼頭上的軌道進行移位；胎架作為抬高裝置整體移位過程中更換假腿的臨時支撐結構，設在抬高裝置下指定區域，以供抬高裝置移位時假腿在壓梁及接長壓梁下的位置1與位置2之間進行轉換。

1.接長壓梁 2.假腿 3.臺車支座 4.調整墊板 5.液壓臺車 6.橫向穩定撐 7.胎架 8.法蘭板 9.壓梁加強圖1 抬高裝置移位系統總圖

抬高裝置整體移位前，需在每根壓梁上設置3處假腿安裝位置和更換假腿的臨時換力支承位置，在壓梁的兩端用接長壓梁進行接長。為此需對抬高裝置本體進行加強，如用穩定撐對抬高裝置進行橫向穩定，對壓梁與假腿連接處及壓梁與接長壓梁連接處進行局部加強。在碼頭上鋪設移位專用軌道[2]，液壓臺車作用在軌道上，利用液壓臺車[3]內部油缸頂起抬高裝置，再通過牽引車牽引，將抬高裝置整體移出或移進被加高岸橋。

3 系統工作原理

該技術的原理是在碼頭前場或后場空閑區域選定一個固定的岸橋加高改造場地，將需加高改造的岸橋依次停放于此位置，通過移位系統，將抬高裝置整體移進、移出被加高岸橋，實現流水線式的岸橋加高作業。岸橋進行加高作業時，岸橋抬高裝置安裝在岸橋門框內側，抬高裝置整體移出、移進岸橋時，需跨越岸橋下橫梁、大車行走機構等障礙物(見圖2)。移位過程中，根據抬高裝置所處位置的不同，分別交替使用3組假腿[4]中的2組，以跨越障礙，將抬高裝置從岸橋中整體移進、移出，具體過程如圖2。

圖2 抬高裝置初始位置

3.1 準備工作

抬高裝置在加高完第一臺岸橋后，通過裝置中的液壓油缸將挑梁下放，使抬高裝置脫離與第一臺岸橋的連接，并斷開抬高裝置與碼頭的電源連接，拆除其內部頂升用的液壓管線，為抬高裝置的整體移出作準備。在安裝移位裝置前，還需對抬高裝置壓梁局部加強，安裝與假腿對接位置處的法蘭板(此項僅在抬高裝置首次移位時應用)。然后進行移位裝置安裝的準備工作，在抬高裝置壓梁下方的碼頭對應位置鋪設移位用軌道，在抬高裝置上相應位置安裝接長壓梁、假腿、穩定撐、液壓臺車等，將牽引車與移位系統牽引耳板連接，為液壓頂升臺車連接電源線。

3.2 移位步驟

初始狀態下，移位系統的4臺液壓臺車同步頂升，使抬高裝置最低點接長壓梁法蘭板底面高出岸橋下橫梁上表面。此時牽引車將抬高裝置往陸側牽引，至假腿位置1接近岸橋陸側下橫梁時，在抬高裝置下放置臨時支撐胎架(見圖3)。位置1處臺車下放，使抬高裝置落在胎架上，將假腿從位置1處更換到位置2處。

圖3 抬高裝置第一次更換假腿位置

位置2處臺車頂升，使抬高裝置脫離臨時支撐胎架，移除胎架，繼續往陸側牽引抬高裝置至假腿位置2接近岸橋陸側下橫梁時，位置2處臺車下放，使抬高裝置落在岸橋陸側下橫梁上，將假腿從位置2處再更換到位置1處(見圖4)。繼續牽引抬高裝置，使之完全脫離岸橋。至此，通過在指定位置設置臨時胎架支撐和變換假腿位置的方式，實現對岸橋下橫梁、大車等障礙物的跨越，分步將抬高裝置整體移出岸橋。

圖4 抬高裝置第二次次更換假腿位置

抬高裝置移出后，已加高好的第一臺岸橋接岸電，利用自身動力撤離碼頭加高作業區域，并將準備加高的第二臺岸橋移至碼頭指定加高作業區域，由以上移出的逆過程將抬高裝置從碼頭后場整體移入至擬加高岸橋內部。抬高裝置到達指定安裝位置后，液壓臺車下降，拆除臺車。后續加高岸橋均按此過程依次進行抬高裝置的移位與安裝。

4 牽引力計算

針對抬高裝置移位系統作業工況的計算，需根據抬高裝置的重量、滾動摩擦系數、車輪軸摩擦系數、車輪軸直徑、車輪踏面直徑、附加阻力系數、牽引速度、啟動時間、動力效應系數、最大工作風速、迎風面積、風與牽引方向的角度等參數來確定其總阻力Ff[5]：

Ff=Fm+Fh+Fw+Fgh+Fb

(1)

式中，Fm為滾動摩擦阻力，kN；Fh為啟動慣性力，kN；Fw為風載荷，kN；Fgh為軌道間隙阻力，kN；Fb為斜坡載荷，kN。

牽引阻力公式中，風載荷Fw可按式(2)計算：

(2)

式中，Vw為設計風速，一般取13.8 m/s；A為起重機在其橫向或縱向剖面上的側投影面積，m2。

經計算，抬高裝置牽引時考慮各種工況，總阻力Ff為207 kN，即需用總牽引力不小于207 kN的牽引車對抬高裝置進行移位牽引。

5 系統特點

在設計中，將移位系統有效地與抬高裝置本體進行了對接，形成為一個整體。將假腿進行了兩段式設計，對于不同高度的岸橋，只需調節假腿中的非固定段即可。根據海運要求，將移位裝置各部件的外形尺寸設計成可滿足集裝箱運輸的尺寸，方便在全球不同岸橋加高碼頭間進行運輸和調配。根據抬高裝置重量分布特點，對移位裝置的假腿位置和臨時托頂位置進行合理設置，將移位工況下支撐點對抬高裝置結構本體強度的影響降到最低。根據移位時各種使用工況下的不同受力情況，對抬高裝置本體進行了強度校核[6]并加強了局部結構、連接處的薄弱環節，并針對抬高裝置下端自由、橫向截面尺寸受限所導致的穩定性偏弱的狀況，對抬高裝置底部進行了橫向穩定加強。

岸橋抬高裝置移位系統的應用，對于多臺岸橋批量加高，抬高裝置一次拼裝到位，不再對其進行重新拆除及再拼裝，將岸橋加高準備原本需要2周的工作量壓縮到2天內完成，為加高作業節約了大量的時間和成本，極大減少了人工、設備的投入。進行加高作業時可靈活地在碼頭前、后場選取加高場地，將需加高的岸橋移至固定加高場地進行批量加高，使加高作業對碼頭正常使用的影響降到最低。且移位系統全地面操作，免去了吊車裝、拆等多項高空工序，不用考慮天氣影響(如風力6級以上不能作業)，可實現全天候作業。

6 結語

岸橋抬高裝置移位系統為振華重工首創，本技術已獲中華人民共和國國家知識產權局實用新型專利，專利號：ZL202021247211.2。抬高裝置移位系統是岸橋抬高裝置的重要配套件，有效地解決了抬高裝置在使用過程中裝、拆時間長的問題，實現了抬高裝置整體安裝，具有安裝方便、節約時間、使用高效的特點。至今，振華重工已在多地碼頭運用移位系統進行橋吊批量加高，大大提高了加高作業效率，取得了可觀的經濟效益。