超起升高度空箱吊具

季 剛 劉 東

1上海振華重工（集團）股份有限公司 上海 200125 2北京起重運輸機械設計研究院有限公司 北京 100007

岸邊集裝箱起重機（以下簡稱岸橋）吊具的傳統裝卸方式是從集裝箱頂部上方落下通過4個轉銷與集裝箱頂角件間的連接吊走或放下集裝箱。隨著科技的進步和社會的發展，為了追求更高效率和更低成本，新建造的船舶越來越大，堆碼運輸的集裝箱越來越高。部分港口在早期購置的岸橋由于起升高度不足，在漲潮的時間段船身上浮后與起重機主大梁高度落差變小，傳統吊具無法從集裝箱頂部著箱裝卸堆碼在船舶頂層的空集裝箱。為此，設計了超起升高度空箱吊具，以通過改變起吊方式來提高現有岸橋的起升高度，增強港口接待船舶的能力，減少停靠時間。

1 超起升高度吊具

1.1 超起升高度空箱吊具構成

超起升高度空箱吊具主要應用于漲潮時間段對船舶頂部的空集裝箱進行操作，主要由伸縮機構、轉銷機構、配重調節機構、門架高度調節機構以及俯仰調平裝置組成。伸縮機構為人力手搖驅動伸縮配合插銷定位，無位置感應限位。轉銷機構為標準單出桿液壓缸驅動旋轉90°實現與集裝箱角配件的鎖開，帶機械連鎖。2套配重調節機構布置在框架左右兩側，由2只液壓缸分別驅動，此調節機構利用極限限位控制配重海陸側2個極限位置并給出信號。門架高度調節機構用來調節吊具在門架上的高度位置，采用吊具置于集裝箱或其他平臺類裝置，起升升降利用自重人工調節，并采用插銷定位，無位置限位。俯仰裝置利用液壓缸斜拉固定，通過液壓缸伸縮驅動調節門架繞框架結構旋轉達到俯仰，動作角度為+4°/ -2°，主要用來補償吊具系統的傾斜，保證集裝箱處于水平狀態。無位置限位，液壓缸可點動調節。

1.2 超起升高度空箱吊具工作特點

常規岸橋吊具傳統裝卸方式是：從集裝箱頂部上方落下通過4個轉銷與集裝箱頂角件間的連接吊走或放下集裝箱。超起升高度空箱吊具為了達到增加起升高度的目的，再加上操作對象為空箱，設計采用2吊點吊具從集裝箱側面利用小車行走、大車行走水平移動實現靠箱、著箱動作，利用集裝箱長度方向2個角配件與吊具轉銷連接和集裝箱框架底部輔助支承起吊集裝箱，由于是從側面起吊集裝箱的2個吊點，集裝箱相對吊具偏心較大易產生傾翻，需設計配置1個主框架連接雙吊點吊具，在主框架內部布置1套配重用來平衡吊偏的集裝箱，鋼絲繩下的吊具上架直接與主框架連接，為了適應20 ft箱和40 ft箱不同質量的情況，在主框架內部設置的配重可進行調節，通過調節離中心的距離實現平衡不同的箱重，使吊具系統始終處于水平狀態，便于司機進行裝卸工作，并確保安全。

圖1 超起升空箱吊具系統組成

圖2 起吊集裝箱狀態

2 吊具系統技術方案

2.1 伸縮驅動機構

伸縮驅動機構是用來調節吊具2個吊點間的距離，用以實現操作20 ft和40 ft集裝箱不同角配件間距長度要求，伸縮驅動機構主要由鏈輪、滾子鏈、搖把、插銷等組成。如圖3所示，設計采用3個鏈輪的三角形布置，通過這種形式的布置將鏈輪的轉動轉化為滾子鏈的直線運動，當手動搖動搖把時主動鏈輪開始轉動，由2個導向鏈輪導向后滾子鏈繞主動鏈輪旋轉轉化為直線運動，同時由滾子鏈與吊具的伸縮梁結構連接，滾子鏈又帶動伸縮梁結構作直線運動，通過伸縮動作來實現2個伸縮梁上吊點的距離變化，以實現改變吊點的長度。借助搖把和主動鏈輪的力臂比實現搖動省力。當伸縮梁移動到預定位置后利用插銷穿過主梁固定鎖死長度距離，確保當吊具受到擦碰和著箱時吊點距離不變。

圖3 伸縮平移驅動機構

2.2 轉銷驅動機構

轉銷驅動機構為ISO標準帶機械電氣連鎖的浮動轉銷機構，由單出桿液壓缸驅動實現轉銷90°正反轉運動，2根伸縮梁頂部轉銷箱內各有1套由液壓缸單獨驅動的轉銷裝置。每套機構驅動一個轉銷動作。開/閉鎖限位開關也被安裝在里面，通過檢測轉柄上感應塊的2個位置來檢測開/閉鎖狀態。轉銷機構配置有頂銷，只有當吊具落在集裝箱角配件上將頂銷頂起后才能驅動轉銷旋轉，防止操作過程中誤判導致一個轉銷起吊集裝箱。

2.3 配重調節機構

配重調節機構用來平衡雙吊點起吊集裝箱的偏心并調節吊具系統起吊20 ft和40 ft集裝箱時，由于集裝箱大小不同導致自重上的差別，通常情況1只20 ft集裝箱自重約為2.5 t，40 ft集裝箱自重約為4 t。如圖4所示，配重調節機構由配重、液壓缸、感應傳感器組成，2塊方形配重設計自重約為11 t，由主框架上的T形滑軌支承。由液壓缸根據主控指令在操作40 ft集裝箱時推出配重，在空載未吊箱或操作20 ft集裝箱時拉回配重，配重在液壓缸的作用力下在滑軌上來回滑動，通過調節與中心間的力臂距離用以使整個吊具處于水平平衡狀態，感應傳感器判斷配重所處位置狀態，并與主控起升機構聯鎖確保配重所處位置與所操作的集裝箱對應后才允許起升動作。

圖4 配重調節機構

2.4 俯仰調平裝置

俯仰調平裝置可輔助配重調節機構使吊箱前的吊具和吊箱后的集裝箱始終處于水平狀態，便于起吊集裝箱或將集裝箱可靠的放置在集卡上。俯仰調平裝置包括液壓缸、門架結構，連接銷軸等，由于機構間的間隙、同樣型號集裝箱間自重差別等因素會導致配重調節結構不能將集裝箱完全調至水平狀態，設計利用此套結構當司機觀察集裝箱貨吊具傾斜時，可操作液壓缸伸縮動作反方向拉動門架結構繞連接銷軸旋轉，從而補償各機構間隙或集裝箱自重差，保證起吊集裝箱處于水平狀態。

圖5 俯仰調節機構

2.5 吊具結構

吊具結構的特點是采用單箱嵌套梁式結構，由1根主梁和2根L形伸縮梁組成，2根L形伸縮梁互相嵌套，其布局簡單緊湊，結構外形小，自重輕。在伸縮梁與轉銷箱梁上均裝有抗磨塊，減少承載鋼結構的磨損；抗磨塊安裝采用箱口置入式，無需拆卸伸縮梁即可更換減磨塊，裝卸方便可靠。吊具主要鋼結構選用高強度鋼板，并建立了有限元模型進行分析計算，力求材料運用合理。

3 結語

新型超起升高度空箱吊具的開發設計，提升了一批港口舊設備的性能，并有效地解決了舊設備在接卸大型船舶時，如遇到海水漲潮將無法工作只有等待退潮的問題。利用較小的投入大幅提高了舊設備利用率和工作效率，具有操作簡便、降本節耗等方面的優勢。