集裝箱翻轉平臺的設計與制造

張 寧

（龍口港集團有限公司，山東煙臺 265700）

0 引言

隨著全球貿易的增長，集裝箱運輸在現代物流中發揮著越來越重要的作用。而集裝箱翻轉平臺作為集裝箱運輸領域的重要設備，對于實現集裝箱的位置轉換和翻轉等操作起著不可或缺的作用。

1 集裝箱翻轉平臺設計要點

結構設計直接關系到平臺的承載能力、穩定性和耐用性，應根據使用要求和工作環境等因素，選擇合適的結構形式和材料。同時，在設計過程中還需要考慮平臺的重量和體積，以便于運輸和安裝。翻轉機構是集裝箱翻轉平臺的核心部件，它直接影響平臺的翻轉角度、速度和穩定性。在翻轉機構設計上，應選擇合適的電機和傳動裝置，并考慮傳動裝置的耐久性和可靠性等因素。同時，在翻轉機構設計中還需要考慮平臺的安全性，選擇合適的傳感器和控制系統，以保證平臺的安全可靠。控制系統是集裝箱翻轉平臺的重要組成部分，它直接影響到平臺的運行效率和安全性。在控制系統設計中，應選擇合適的控制器和傳感器，并考慮控制系統的可靠性和穩定性等因素。

2 集裝箱翻轉平臺制造工藝

2.1 鋼結構制作

集裝箱翻轉平臺是一個用于將集裝箱倒置的設備，通常由鋼結構制成。在設計和制造集裝箱翻轉平臺的鋼結構時，必須注意材料的質量、規格、強度、制造工藝和質量要求、表面處理和質量檢測，以及安裝使用過程中的安全性和可靠性（表1）。鋼結構的設計不僅要符合起重機械設備標準，還必須考慮使用場景的特殊要求，確保結構設計具有足夠的強度和穩定性，能夠承受集裝箱的重量和壓力，并防止因傾斜或倒置而發生變形或損壞。在選擇鋼材時，需要考慮其化學成分、力學性能和耐腐蝕性能。通常使用Q345B 和Q235B 鋼材。鋼結構的切割、焊接、鉆孔、磨削等制造工藝要符合相關標準和規范，確保鋼結構的質量和強度。在制造鋼結構之后，需要進行表面處理，包括除銹和防腐涂層等，以防止鋼結構在使用過程中受到腐蝕和損壞。鋼結構制造完成后需要進行質量檢測，以確保符合設計要求和相關標準。質量檢測包括外觀檢查、尺寸檢查、焊縫檢查和材料檢查等。鋼結構的安裝必須遵循相關安裝規范和標準，確保結構安全可靠。安裝前應對安裝位置進行檢查，以確保沒有障礙物和安全隱患。安裝過程中應注意保持結構平衡，并使用適當的固定裝置，以確保結構不會移動或傾斜。

表1 集裝箱翻轉平臺主要鋼結構材料

2.2 鋼結構安全系數校核

在設計和制造集裝箱翻轉平臺的鋼結構時，安全系數的校核至關重要，有助于確保設備在使用過程中的安全性和可靠性。鋼結構安全系數的校核涉及荷載計算、強度校核、穩定性校核、疲勞壽命校核和焊縫校核等因素，以確保安全系數符合相關標準和規范，保證設備在使用過程中的安全性和可靠性。安全系數校核前必須進行荷載計算，包括自重、集裝箱重量、集裝箱翻轉時產生的動載荷和風載荷等。荷載計算應考慮到設備的使用場景，如設備的放置位置、周圍環境、使用周期等。強度校核需要計算鋼結構所承受荷載的大小，然后將其與結構的承載能力進行比較。安全系數是結構的承載能力與所承受荷載之比，通常為1.5～2.0。穩定性校核需要計算結構所受的偏心荷載和彎曲荷載，然后將其與結構的穩定性進行比較。安全系數通常為1.5～2.0。疲勞壽命校核是確保鋼結構在長期使用過程中不會發生疲勞破壞的關鍵步驟。在疲勞壽命校核中，需要計算結構的疲勞壽命，然后將其與設備的使用壽命進行比較。安全系數通常為1.5～2.0。在鋼結構制造過程中，焊縫是其中關鍵的連接部分，在進行安全系數校核時，需要對焊縫進行檢查和評估，安全系數通常為1.25～1.5。

2.3 液壓系統的安裝

在集裝箱翻轉平臺的設計和制造過程中，液壓系統的安裝是一個非常重要的環節。合理的設計、布置和安裝，以及密封性、清潔度和元件的選擇，都是確保液壓系統正常工作和設備安全性的關鍵因素。首先需要設計合理的液壓系統（圖1）。包括液壓系統的工作壓力、流量、工作方式、液壓元件的選擇等。在設計過程中，需要充分考慮設備的使用場景，確保液壓系統能夠滿足設備的要求。在安裝液壓系統時，需要進行合理的管路布置。管路應盡可能短，并避免過多的拐彎和彎曲，以確保液體流通的暢通和流量的穩定。在液壓系統安裝中，密封是一個非常關鍵的問題。液壓系統中的密封件應選擇合適的材料，并正確安裝，以確保系統的密封性。液壓系統中的油液應保持干凈和充足，避免系統內部出現雜質和污染物。因此，在安裝液壓系統時，應進行充分的清洗和過濾。選擇優質的液壓元件，并正確安裝。所有液壓元件的安裝必須符合相關標準和規范，以確保系統的可靠性和安全性。在液壓系統安裝完成后，需要進行測試和調試，以確保系統正常工作。測試過程中需要檢查系統的壓力、流量和溫度等參數，并進行調整和校準[1]。

圖1 翻轉平臺液壓原理

2.4 稱重傳感器系統安裝

集裝箱翻轉平臺需要進行稱重操作，稱重傳感器系統的安裝是確保設備稱重精度和可靠性的關鍵因素。選擇合適的傳感器，合理的安裝位置和支撐結構，以及良好的電纜布局和接線，都是確保傳感器系統正常工作和設備稱重精度的關鍵因素（圖2）。根據設備的需求，選擇合適稱重范圍和精度的傳感器，并保證其可靠性和穩定性。傳感器應該安裝在設備重心位置或靠近重心的位置，以確保稱重精度。傳感器的安裝接觸質量直接影響稱重精度，因此，在安裝過程中，應確保傳感器與設備接觸緊密，并采用合適的傳感器支撐結構（圖3）。傳感器電纜應經過合理的布局和固定，以避免被其他設備干擾或損壞。安裝完成后，需要對傳感器系統進行校準和測試，以確保其精度和穩定性。測試需要根據相關標準和規范進行，并進行調整和校準[2]。

圖2 稱重系統電氣原理

圖3 稱重傳感器的安裝形式

2.5 試運行與防腐

在集裝箱翻轉平臺的設計和制造中，試運行和防腐涂裝是非常重要的環節。通過合理的試運行和防腐涂裝，可以保證設備的安全性能和可靠性，并能延長設備的使用壽命。在翻轉平臺完成安裝和調試后，需要進行試運行。試運行期間應仔細檢查各項功能，確保設備各項指標符合要求，以保證設備在運行過程中不會發生故障和事故。集裝箱翻轉平臺經常在潮濕和腐蝕的環境中使用，因此在制造過程中需要進行防腐涂裝。在防腐涂裝中，需要選擇合適的涂料，根據不同部位的要求選擇不同的涂裝方式，確保涂層的均勻和完整（圖4）。防腐涂裝的效果將影響設備的使用壽命和安全性能。在設備投入使用后，需要定期檢查和維護，以保證設備的長期穩定運行，避免故障和事故的發生。在檢查和維護過程中，需要注意防腐層的損壞和腐蝕情況，并及時修補和更新。在設計和制造集裝箱翻轉平臺時，需要根據國家和地方的相關標準、規范進行設計制造，以確保設備的安全性和可靠性。在試運行和防腐涂裝中，也需要根據相關標準和規范執行[3]。

圖4 翻轉平臺整體涂裝完成

3 集裝箱翻轉平臺性能測試

為確保集裝箱翻轉平臺的設計性能符合實際需求，需要進行性能測試。

測試平臺：集裝箱翻轉平臺。

測試參數：最大承載能力、翻轉速度、翻轉角度、運行噪聲、電氣控制系統穩定性等。

測試環境：溫度為25 ℃左右、濕度為50%左右，無明顯振動和干擾。

測試設備：電子秤、測速儀、角度計、噪聲測試儀等。

在進行集裝箱翻轉平臺的性能測試時，需要收集、記錄測試數據，并將其整理成表格進行分析。在測試最大承載能力時，使用了一組標準集裝箱，并將其放置在集裝箱翻轉平臺上逐漸加重。記錄平臺的最大承載能力，具體測試數據如表2 所示。

表2 性能測試條件

由表2 數據可以看出，集裝箱翻轉平臺的最大承載能力為25 t，且在26 t 時發生破壞。此外，還可以清晰地了解平臺的承載能力與加重量之間的關系，并通過是否達標一列了解平臺的通過情況[4]。

4 結束語

本文介紹了集裝箱翻轉平臺的設計及制造過程，詳細闡述集裝箱翻轉平臺的主要結構和液壓系統工作原理，并進行了性能測試和結果分析，進一步提高集裝箱翻轉平臺的性能，更好地適應現代物流的需求。