岸邊集裝箱起重機用上鉸點的改進分析

摘 要：雙鉸點是實現(xiàn)岸橋前大梁作業(yè)、俯仰的理想構造。隨著公司業(yè)務的不斷發(fā)展以及實際使用情況，岸橋用雙鉸點也進行了一系列的改進，本文主要總結了其中上鉸點的改進。

關鍵詞：岸橋 雙鉸點 關節(jié)軸承 鋼基銅套

中圖分類號TH215 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0097-02

岸邊集裝箱起重機（簡稱岸橋），是在碼頭前沿進行集裝箱裝卸作業(yè)的起重設備，在集裝箱碼頭中有著廣泛的應用。

雙鉸點是指岸橋前后大梁在兩個不同高度處分別布置一個相互獨立的鉸點，根據(jù)其位置的高低，分別稱為上鉸點和下鉸點。下鉸點在岸橋大梁水平裝卸作業(yè)時受力，是工作鉸，此時由于上鉸點有間隙所以不受力。由于前大梁經(jīng)常需要仰起以安全避開船上的上層建筑等，此時大梁繞著上鉸點俯仰。由于上下雙鉸點功能明確且維修方便，是實現(xiàn)前大梁作業(yè)、俯仰的理想構造，因此在公司內的各種俯仰式岸橋上得到普遍應用。

1 情況介紹

隨著公司的不斷發(fā)展以及實際使用情況中發(fā)現(xiàn)以及暴露出來的一些問題，岸橋用雙鉸點也進行了一系列的改進，以下主要介紹其中的上鉸點的演變以及改進。

到目前為止，公司岸橋上使用的上鉸點主要有以下的四種類型，以下進行逐一分析。

1.1 整體式關節(jié)軸承

此種上鉸點為整體支座，但多個項目反映基地加工制作時裝配困難、岸橋實際使用后有異常響聲等問題（見圖1）。

1.2 剖分式關節(jié)軸承

為解決整體式支座出現(xiàn)的裝配困難問題，公司將此種整體式上鉸支座改成了剖分式，并用螺柱將上下剖分座連接起來（見圖2）。

由于連接面需要安裝足夠的螺柱，以抵抗可能出現(xiàn)的上拔力，因此這種剖分式上鉸點支座的耳板需要設計得足夠厚，重量也就比整體式要重一些。

以上兩種上鉸點都是使用關節(jié)軸承。關節(jié)軸承承載能力較高，但是裝配復雜，局部結構復雜，但使得可以發(fā)生相對轉動的面增加到3個，難以保證不該轉動的面不轉。如何保證關節(jié)軸承的相對轉動只能發(fā)生在內外圈球面之間，而不是在內圈與軸之間和外圈與座孔之間產生轉動？這一直是個沒有解決好的問題。

而且，關節(jié)軸承球面潤滑不良情況下工作一段時間后，由于阻力增大，易發(fā)生軸端蓋端面鍵槽不堪重負發(fā)生啃壞，且鍵槽錯位、鍵損壞等現(xiàn)象，關節(jié)軸承出現(xiàn)不同程度的損壞。發(fā)現(xiàn)問題后，公司對于上鉸點的加工細節(jié)、裝配、注油潤滑等采取了一系列的具體措施，但是仍然沒有徹底解決問題。

經(jīng)反復實踐及深入分析討論，發(fā)現(xiàn)當兩個關節(jié)軸承同時作用在一根軸時，其實它只能獲得一個方向的轉動自由度，這和使用滑動軸承沒有區(qū)別，所以使用關節(jié)軸承其實沒有必要。

從生產廠家提供的材料的結合強度及耐磨性試驗來看，CSB650Z新型鋼基銅套產品可以替代傳統(tǒng)意義上的銅合金產品和鋼基關節(jié)類軸承，而且滑動軸承能充分釋放對軸的轉動約束，以徹底解除用軸端蓋及端面鍵對關節(jié)軸承的強制轉動，讓軸在鋼基銅套中自由轉動。而且這種新型鋼基銅套產品一次性加油在使用過程中即使不加油也能發(fā)揮其優(yōu)越的耐磨性能和較低的磨擦系數(shù)。

另外，上述兩種鉸點的支座和大梁結構都是通過螺栓在箱梁內連接，為了安裝螺栓，實際制作時，需要在箱體上開工藝孔，以方便螺栓的安裝，安裝完畢后再將工藝孔封閉，給制造帶來了不便。

1.3 剖分式鋼基銅套

基于以上分析，為簡化傳力方式并結合新型鋼基銅套產品的特性，用鋼基銅套代替關節(jié)軸承，以及一些相應的修改，形成了剖分式鋼基銅套上鉸點（見圖3）。

這種剖分式鋼基銅套上鉸點的特點如下：

（1）上鉸點采用鋼基銅套：即在鋼套內表面通過離心澆鑄高強度銅合金并鑲嵌固體潤滑劑；軸與鋼基銅套之間采用較松的間隙配合，保證軸在鋼基銅套內靈活轉動；外圈與軸承座為較緊配合并利用剖分面適當壓緊，防止鋼基銅套與支座內孔之間發(fā)生轉動；

（2）鋼基銅套內有螺旋形油槽，用鋰基油脂從軸中心油孔給銅套內表面加潤滑油；

（3）上鉸點的支座為剖分式，且剖分面為水平，方便制造裝配、維修及更換軸套；

上剖分面有止口承受可能的軸向力，上下剖分座（半軸承座）之間采用螺柱連接，并用套環(huán)抱箍參與承受上拔力；

（4）上鉸座的含油尼龍抗磨塊用于大梁軸向定位；同時減輕大梁仰起過程中金屬之間摩擦產生的異響。抗磨塊為環(huán)形剖分式，現(xiàn)場調整好厚度后，用鋼帶箍環(huán)將其固定；

（5）上鉸點支座與后大梁連接的高強螺栓，由直接梁內連接改為梁外支座連接，以改善操作條件，提高裝配工效；

（6）根據(jù)鋼基銅套的特點，此系列上鉸點按照承載能力的不同，分成了四個大小不同的規(guī)格，以滿足不同起重量以及外伸距要求岸橋的需要。

前期的關節(jié)軸承式的鉸點均只有一種規(guī)格，由于關節(jié)軸承承載能力較高，因此能滿足不同承載能力岸橋的需要，但同時也造成了一定程度的浪費。

1.4 整體式鋼基銅套

經(jīng)過一段時間的使用后，剖分式鋼基銅套上鉸點在制作安裝中的確有一定的優(yōu)勢。當時為了改善操作條件、提高裝配工效，上鉸點支座與后大梁連接的高強螺栓，由直接梁內連接改為梁外支座連接。為了滿足這一要求，后大梁結構上需要伸出一個凸臺，后大梁上鉸支坐結構因此變得比以往復雜，而且陸續(xù)有橋吊發(fā)現(xiàn)此處開裂的現(xiàn)象。

為了解決這一問題，結合以往關節(jié)軸承式以及剖分式鋼基銅套鉸點的優(yōu)缺點，對剖分式鋼基銅套進行了改進，形成了整體式鋼基銅套上鉸點。

整體式鋼基銅套上鉸點相對于剖分式鋼基銅套上鉸點，有如下幾個改進之處：

（1）上鉸點支座的法蘭螺栓改為箱梁內連接，上鉸點支座通過特制的與高強度螺栓匹配的墊板與后大梁連接，解決了空間狹小，不易操作的問題，使高強螺栓的安裝更加容易，同樣起到了改善操作條件、提高裝配工效的作用；

（2）上鉸點支座的法蘭螺栓改為箱梁內連接，簡化了后大梁結構設計，避免剖分式鋼基銅套上鉸點出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象；

（3）將鋼基銅套端部增加了一個凸臺，使得上鉸點的安裝和拆卸更加便捷；

（4）上鉸支座由剖分式改為不剖分式，可直接同軸鏜孔，簡化了制作工藝；

（5）上鉸支座由剖分式改為不剖分式，因此可以取消剖分面的螺柱，在滿足承載力的要求下，對支座進行了優(yōu)化設計；

（6）這種鉸點比剖分式鋼基銅套同系列鉸點的總重量減輕了近25%。

這種整體式鋼基銅套鉸點中的一種規(guī)格的鉸點，制造時經(jīng)過嚴密跟蹤，并根據(jù)制作時反饋的信息及時修正細部方案，自從2010年成功應用于國內某碼頭以來，后續(xù)項目都陸續(xù)采用了這種鉸點，目前運行情況良好。

2 結語

由于雙鉸點是岸橋中的重要組成部分，通過對雙鉸點進行不斷優(yōu)化，改進后的方案既能滿足岸橋的性能要求，而且可以減少材料消耗，降低制造成本，具有一定的經(jīng)濟價值，在工程應用中也有一定的參考意義。

參考文獻

[1] Ing.J.Verschoof.劉寶靜，譯；起重機設計、使用和保養(yǎng)[M].上海：上海科學技術出版社，2002.

[2] 符敦鑒.岸邊集裝箱起重機[M].2版.武漢：湖北科學技術出版社，2007.

[3]楊宇華.岸邊集裝箱起重機構造及維護手冊[M].武漢：湖北科學技術出版社，2007.

[4] 國家標準局.GB/T3811-2008起重機設計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社.