一種港口集裝箱起重機自動收縮型吊具導板設計

周禮橋

廣州港股份有限公司南沙集裝箱碼頭分公司

1 引言

港口集裝箱起重機吊具在堆場裝卸作業過程中，吊具的著箱效率和精度，通常決定著起重機設備生產作業效率。為提高起重機設備生產作業效率，吊具通常配置導板機構進行輔助著箱。探討一種自動收縮型吊具導板在港口集裝箱堆場裝卸起重機的應用，該自動收縮型吊具導板在工作中可自動收縮和恢復，安全系數高，適用于港口集裝箱空箱/重箱堆場裝卸起重機。

2 項目背景

港口集裝箱起重機吊具配置的導板機構，常見的控制形式主要有兩種：液壓活動式和機械固定式[1]。

液壓活動式吊具導板通過吊具液壓控制系統，采用電磁閥換向控制的方式，驅動液壓油馬達工作而實現導板下放和收起的工況要求。該導板機構控制形式的工作性能和效率受液壓系統工作環境和溫度的影響較大，存在著沖擊大、易泄漏、維修成本高等問題，并且無法與電動吊具有效兼容(電動吊具采用電機驅動控制形式，機上未配置液壓控制系統)。

機械固定式吊具導板通常采用螺栓連接或銷軸固定安裝的形式，導板機構未配置任何動力系統。該導板機構采用剛性連接方式，工作時受到一定的硬沖擊載荷，容易因碰撞而發生變形、開裂和損壞，甚至會因為吊具著箱偏差而造成導板與集裝箱頂部撞擊引發的箱損或貨損。

為彌補以上兩種導板機構存在的缺陷，設計了一種港口集裝箱起重機自動收縮型吊具導板，使其既有液壓活動式導板的靈活特性，也有機械固定式導板的實用特性。

3 方案設計與分析討論

3.1 初步方案設計

港口集裝箱起重機自動收縮型吊具導板的方案設計，在不增加動力機構的基礎上，改進吊具導板結構形式和連接方式，充分考慮吊具著箱的效率和精度，同時考慮機構日常維護的便捷性和維修的高效性。基于上述吊具導板技術要求，自動收縮型吊具導板采用如下技術方案來實現。

(1)港口集裝箱起重機自動收縮型吊具導板，至少包括三部分：固定式導座、活動式導板、連桿及彈簧裝置。

(2)固定式導座焊接固定于吊具4個角橫梁上，活動式導板工作時可通過連桿裝置在固定式導座內活動。

(3)彈簧裝置套裝于連桿之上，為導板的自動收縮和恢復提供一定的緩沖作用，降低吊具著箱時導板受到的硬沖擊載荷，保證導板機構的平穩工作。

(4)導板機構內部設置有防脫落保護裝置，以保證在連桿松脫或者斷裂等異常情況下，活動式導板不發生墜落。

3.2 導板結構設計

港口集裝箱起重機自動收縮型吊具導板主要包括固定式導座、活動式導板、連桿及彈簧裝置等部件(見圖1)。

1.固定式導座 2.可拆卸式蓋板 3.活動式導板 4.連桿裝置5.開槽螺母 6.開口銷 7.彈簧 8.圓孔卡套 9.防退出擋塊10.焊接式擋塊 11.可拆卸式擋塊圖1 自動收縮型吊具導板設計圖

固定式導座設計為箱型結構，焊接于起重機吊具4個邊角位置，導座上端設置2個開槽螺母與連桿連接，其作用為連桿及彈簧裝置的固定端，采用開口銷定位保護。導座外側腹板位置設置1個可拆卸式蓋板，該處可觀察連桿及彈簧裝置的工作情況，且便于維修更換組件；導座下端沿橫向焊接筋板，加強其機械強度。

活動式導板為斜面角板型結構，其上端設置2個與導座上端孔位同軸的圓孔，并配置相應的圓孔卡套，其作用為連桿及彈簧裝置的活動端；

導座下端沿橫向設置2個可拆卸式擋塊，導板上端沿橫向設置2個焊接式擋塊。該處擋塊不僅可起到導向作用，而且作為導板防墜落的有效措施。

連桿裝置一端通過螺母固定于固定底座上端，另一端設置有防退出擋塊。設定連桿長度為L，導座與導板孔位距離為L1(該值為變量)，導板可收縮至導座的長度為L2。當導板機構處于自由狀態時，L1取最大值，此時連桿長度L>L1max；當導板機構處于極限收縮狀態時，L1取最小值，此時連桿長度L>L1min+L2。

內置彈簧裝置套裝于連桿，其選定需考慮彈簧的最大工作載荷Fj和最小工作載荷Fo(一般為預緊載荷，為了保持彈簧工作時的平穩性，Fo不應為零)，彈簧不受載荷時的自由高度Ho=L1max和彈簧受極限載荷時的極限高度Hj=L1min。吊具著箱偏差時彈簧受到垂直軸向力F，等螺距的圓柱形螺旋壓縮彈簧的載荷與彈簧形變成正比關系[2]。

3.3 導板工作原理

港口集裝箱起重機自動收縮型吊具導板的工作原理為：當吊具著箱偏差時，活動式導板受到集裝箱箱面向上的沖擊載荷，壓縮內置彈簧，連桿裝置通過圓孔伸入導板內部，導板收縮進導座腔內，實現導板的自動收縮；當停止下降，重新起升吊具后，導板受到自身重力和彈簧恢復自身形變的彈性力共同作用，恢復到導板自由導向狀態。

4 應用效果

目前，該港口集裝箱起重機自動收縮型吊具導板已成功應用于廣州某集裝箱碼頭空箱堆場軌道式龍門起重機(以下簡稱軌道吊)電動吊具上，并取得良好的效果。

自動收縮型吊具導板相較于吊具原機配置機械固定式導板，作業操控性更佳，效率更高，降低了軌道吊吊具作業過程中硬沖擊而導致導板損壞的情況。該項目完成改造投入使用至今1年多，未發生導板及其部件損壞的情況。且自動收縮型吊具導板日常檢查和維護更加便捷，維護維修成本有效降低，適用于港口集裝箱空箱/重箱堆場裝卸起重機。

5 結語

港口集裝箱起重機自動收縮型吊具導板的設計和應用，可實現降本增效，有效地降低因起重機吊具導板損壞造成的損失和維護維修成本，可為港口集裝箱起重機的裝卸工藝設計提供借鑒。