淺析避讓波浪垂向載荷橋式鏈斗卸船機(jī)

常海存

【摘 要】為應(yīng)對散貨碼頭面臨的生產(chǎn)率和環(huán)保要求，連續(xù)式卸船機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，本文提出了一種新型連續(xù)式卸船機(jī)——避讓波浪垂向載荷橋式鏈斗卸船機(jī)，該橋式鏈斗卸船機(jī)成功解決了連續(xù)式卸船機(jī)對波浪載荷影響敏感和對船型適應(yīng)性差的難題，提高了碼頭的裝卸能力和裝卸效率。

【關(guān)鍵詞】避讓波浪垂向載荷；橋式鏈斗卸船機(jī)；三角形取料頭

1 研究的必要性

一方面，散貨碼頭作為陸地運(yùn)輸和海上運(yùn)輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，，其使用的主要設(shè)備有裝船機(jī)、卸船機(jī)和堆取料機(jī)等。起重裝船機(jī)和卸船機(jī)作為散貨碼頭前沿的對船工作設(shè)備，直接影響到碼頭的裝卸能力和裝卸效率。裝船機(jī)作為連續(xù)式工作設(shè)備，其生產(chǎn)率已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，最大裝載能力達(dá)15000t/h，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于散貨卸船的主流機(jī)型——橋式抓斗卸船機(jī)的生產(chǎn)能力，且橋式抓斗卸船機(jī)的技術(shù)發(fā)展向最成熟，所以在短期內(nèi)要大幅提高其卸船效率在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上都是較困難的。所以設(shè)計出一種可以替代橋式抓斗卸船機(jī)，并能可靠而又高效的提高生產(chǎn)率，縮短船舶在港時間已成為提高碼頭裝卸能力所面臨的突出問題。

另一方面，碼頭環(huán)保也成為日益突出的問題，橋式抓斗卸船機(jī)在卸船時，抓斗是在開放的環(huán)境中運(yùn)動，當(dāng)抓斗從船艙取料后回到岸邊卸料時，物料下落會有較大沖擊，所以會有嚴(yán)重的揚(yáng)塵現(xiàn)象，而且岸邊風(fēng)較大，粉塵會被吹散較遠(yuǎn)的地方，這對碼頭及周圍環(huán)境造成極大影響，必須要予以解決。在這種背景下，在有關(guān)卸船機(jī)機(jī)型的學(xué)術(shù)和實(shí)踐研討會上，連續(xù)式卸船機(jī)已得到充分認(rèn)可，而作為煤炭和礦石接卸設(shè)備發(fā)展方向的鏈斗式卸船機(jī)已被充分肯定。

2 鏈斗式卸船機(jī)組成

鏈斗式卸船機(jī)的結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。其主要由金屬結(jié)構(gòu)、小車、纏繞系統(tǒng)、鏈斗系統(tǒng)、小車牽引機(jī)構(gòu)、鏈斗提升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等組成。金屬結(jié)構(gòu)主要支撐其他機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，纏繞系統(tǒng)及牽引機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小車的運(yùn)行及鏈斗的擺動，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)前大梁和后大梁的回轉(zhuǎn)。

圖1 鏈斗式卸船機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖

注：1.金屬結(jié)構(gòu)；2.小車；3.纏繞系統(tǒng)；4.鏈斗系統(tǒng)；5.小車牽引機(jī)構(gòu)；6.鏈斗提升機(jī)構(gòu)；7.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu).

圖2 抓斗與鏈斗作業(yè)過程對比

3 鏈斗連續(xù)式卸船機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

與橋式抓斗卸船機(jī)相比，鏈斗式卸船機(jī)有其顯著的優(yōu)點(diǎn)：

（1）卸船效率高。計及清倉的平均卸船效率，抓斗卸船機(jī)的效率只有60%左右，而鏈斗卸船機(jī)的效率可以達(dá)到80%以上，這可大大降低機(jī)械設(shè)備的成套費(fèi)用，有較大經(jīng)濟(jì)效益。

（2）環(huán)境保護(hù)好。鏈斗卸船機(jī)是連續(xù)卸料，物料沖擊小，不易起粉塵；而抓斗卸船機(jī)揚(yáng)塵較嚴(yán)重。

（3）能耗低。據(jù)統(tǒng)計鏈斗卸船機(jī)的比能耗為0.28—0.35kWh/t，而抓斗卸船機(jī)為0.45—0.50kWh/t，圖2是對鏈斗卸船機(jī)節(jié)能原理的解釋。

（4）自重較輕。因?yàn)殒湺沸洞瑱C(jī)工作平穩(wěn)，動載荷小，所以其自重一般較同等生產(chǎn)率的抓斗卸船機(jī)低。由于自重輕，減輕了碼頭的負(fù)荷，從而降低了碼頭的造價。

4 橋式鏈斗卸船機(jī)避讓波浪吹響在和的原理

如圖3所示，近似呈三角形的取料機(jī)頭是避讓波浪垂向載荷的關(guān)鍵部件。三角形取料頭與上部構(gòu)件鉸接，即取料頭可以在圖示平面內(nèi)繞鉸點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動。取料頭的擺動分兩種：當(dāng)船舶隨波浪浮動時，取料頭通過順時針或逆時針擺動實(shí)現(xiàn)取料頭與船艙內(nèi)物料的“軟接觸”，所謂“軟接觸”是指當(dāng)船波動而對取料頭施加垂直方向的力時，取料頭會通過擺動避讓消化載荷，而不會載荷傳遞到整機(jī)結(jié)構(gòu)，在整個過程中取料頭始終與物料表面接觸，這成功解決了連續(xù)式卸船機(jī)對波浪載荷敏感的難題，這種情況下擺動是被動的；因?yàn)樾洞实囊?，有時需要改變?nèi)×项^與物料表面的相對位置，這只要控制牽引鋼絲繩收繩或者放繩就可以實(shí)現(xiàn)，因而橋式鏈斗卸船機(jī)卸船的平均效率更高，這種情況下的擺動是主動的。

圖3 三角形取料頭的擺動

5 結(jié)束語

連續(xù)式鏈斗卸船機(jī)的使用有效地提高了碼頭的裝卸效率，是港機(jī)發(fā)展中的重要進(jìn)步，避讓波浪垂向載荷鏈斗卸船機(jī)的出現(xiàn)又解決了連續(xù)式卸船機(jī)對波浪載荷敏感的難題，在今后人們還需繼續(xù)發(fā)揚(yáng)開拓創(chuàng)新的精神，創(chuàng)造出更高效，更節(jié)能，更環(huán)保的港口機(jī)械，推動港口物流事業(yè)的發(fā)展。

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[責(zé)任編輯：薛俊歌]