關于集裝箱聯動鎖桿的研究分析

孫海燕，馬嘉啟，孟慶兵

（青島黃海學院，山東 青島 266427；青島中集集裝箱制造有限公司，山東 青島 266599）

集裝箱是能裝載包裝或無包裝貨進行運輸，便于用機械設備進行裝卸搬運的一種組成工具，廣泛地用于全球范圍內的港口、船舶、公路等物流系統。集裝箱的種類很多，分類方法也很多。通常按照所裝貨物的種類可以將集裝箱分為干貨集裝箱、散貨集裝箱、液體貨集裝箱、冷藏箱集裝箱以及一些特種專用的集裝箱等。其中，散貨集裝箱是用以裝載粉末、顆粒狀貨物等各種散裝的貨物的集裝箱。由于貨物形狀的不規則性以及貨物種類的不確定性，散貨集裝箱在開啟和關閉的過程中存在一定使用上的弊端，因此，設計一種在散貨集裝箱開啟和關閉的過程中，箱內貨物不會對人造成一定沖擊和傷害的機構是十分重要的。

1 發展背景

目前，散貨作為一種較為常見的貨物，在海運時，主要以散貨船以及散貨集裝箱的運輸為主，散貨船的裝卸相比于現代化的集裝箱碼頭而言，其效率和成本是無法比擬的，不僅貨物周轉時間長，且裝卸船費工費時，同時，對碼頭的裝卸器械也有較高的要求。因此，相比而言，散貨集裝箱就成為一種發展趨勢，不僅貨物周轉快，同時，對日漸趨于標準化的集裝箱碼頭而言，處理類似于標準箱的散貨箱也是非常輕松的。但就目前市面上存在的散貨箱而言，大多采用與標準集裝箱類似的結構裝運，尤其是門扇部分，采用對開式或者上翻式的門扇。在卸載散貨時，對于對開式的門扇，需要操作人員從正面開啟，有被散貨沖擠的危險。對于上翻式門扇而言，由于其鉸鏈在門扇上方，因此，需要增加橫向鎖桿來保證門扇在受到箱內貨物擠壓時，變形量較小。這種門扇往往開啟比較復雜，通常需要先打開后端橫向鎖桿，再從側面開啟底部鎖桿。

本設計正是考慮到實際操作中的這些問題，針對目前現有的散貨箱結構，研究并開發出一種更為先進的鎖桿系統，操作人員僅需要從側面操作鎖桿把手，就能將門一次性開啟，且貨物卸料時，不會給操作人員造成風險，其基本的設計方案如圖1所示。

圖1 設計方案圖

2 鎖桿系統的結構設計

鎖桿系統的結構原理為：鎖桿系統主要由把手、棘輪、螺桿、聯動桿、鎖頭等部件組成。把手位于散貨集裝箱側部底架處，聯動鎖桿也位于集裝箱側部，門扇設有兩個鎖頭，用于鎖緊門扇。當需要開啟集裝箱后門時，為了保證開門者的安全，開門者位于集裝箱側部進行操作，通過轉動棘輪把手，進一步帶動右側的螺桿系統轉動，螺桿伸長，推動左側的三角機構運動，進一步將運動傳遞到連桿上，帶動連桿上下移動。

當連桿上移時，帶動三角聯動板逆時針旋轉，待導向槽的鎖頭遠離門扇，直到脫離鎖扣時，開啟門扇。

從圖1中可以看出，此系統由兩組鎖頭機構組成。這兩組鎖頭機構與連桿之間形成平行四邊形機構，實現了鎖頭開啟和關閉時的動作同步，同時，也增加了鎖緊點，減小了門扇受力時的外鼓、變形。

圖2 聯動鎖桿機構整體設計圖

為了更加清晰地展示該鎖桿系統，現將具體的結構進行放大展示，如圖3和圖4所示。

3 鎖桿的運動軌跡

通過鎖頭的形狀以及各個關鍵節點位置的調整，對鎖頭開啟和關閉時的運動軌跡進行了設計和優化，使得鎖頭在關閉時允許門扇自然下垂的角度最大。通過SolidWorks軟件描述出鎖桿系統開啟和關閉時鎖頭的運動軌跡如圖5所示。

4 結論

本文針對散貨集裝箱開啟和關閉過程中可能遇到的實際問題進行分析，提出了聯動鎖桿系統的設計。本文詳細介紹了聯動鎖桿系統結構，對鎖桿在開啟、關閉時的運動軌跡進行了詳細研究。通過對各個關鍵節點位置的調整，對鎖頭開啟關閉時運動軌跡進行優化，使得鎖頭在開啟關閉時，操作人員的動作最省力。這種類型的鎖桿不僅可以用在散貨集裝箱上，也可以用在任意從側部開啟的門扇上，且可以通過多個點對門扇施力，保證箱體在裝貨后，門扇受到擠壓的情況下，門扇與門框之間的間隙在允許的范圍內，防止箱內貨物的泄漏。對此鎖桿系統的研究，可以更大程度地提高集裝箱的空間利用率，對于散貨集裝箱的進一步普及使用具有重要的實際意義。

圖3 鎖頭部位詳細結構圖

圖4 把手部位詳細結構圖

圖5 鎖頭開啟和關閉過程中某點的運動軌跡圖