趙潔忱 段沖

摘要：作為機械吊具運行的專用設(shè)備，減擺裝置的使用對于改善集裝箱起重機的運行效率和質(zhì)量具有重要作用。本文首先簡述了港口集裝箱起重機的基本結(jié)構(gòu)，然后具體探討了幾種港口集裝箱起重機吊具減擺裝置類型，以期為相關(guān)技術(shù)與研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：港口集裝箱;起重機;吊具減擺裝置

集裝箱起重機在作業(yè)過程中，掛有吊具的行走小車需順著主梁軌道重復(fù)往返于水路兩側(cè)來完成裝卸作業(yè)。小車運行距離較長，在小車起動和制動過程中，吊具和吊裝的集裝箱會發(fā)生不同程度的擺動，這在一定程度上會影響起重機的裝卸效率。而只有通過加裝減擺裝置，才能有效控制吊具的擺動幅度。因此，加強有關(guān)港口集裝箱起重機吊具減擺裝置的研究，對于提高港口集裝箱起重機的工作質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。

1.港口集裝箱起重機的基本結(jié)構(gòu)

港口集裝箱起重機是港口前沿開展集裝箱裝船和卸船的專業(yè)設(shè)備，形式取決于操作功能及作業(yè)特性。當前國內(nèi)使用的港口集裝箱起重機因生產(chǎn)廠家不同表現(xiàn)為不同形式，但其大體結(jié)構(gòu)仍保持一致。港口集裝箱起重機的基本結(jié)構(gòu)通常有以下部分構(gòu)成：

1. 俯仰機構(gòu)：是實現(xiàn)前大梁環(huán)繞大梁絞點進行俯仰運動的結(jié)構(gòu)，主要包括安全鉤裝置、驅(qū)動機構(gòu)、安全保護裝置、鋼絲繩卷繞機構(gòu)四個部分。
2. 應(yīng)急機構(gòu)：在電控系統(tǒng)或斷電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時通過各類電源推動起重機返回到安全部位或?qū)⒇摵砂踩遁d的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其主要有起升應(yīng)急機構(gòu)、俯仰應(yīng)急機構(gòu)和小車應(yīng)急機構(gòu)組成。
3. 起升結(jié)構(gòu)：其是岸橋最重要的工作結(jié)構(gòu)，主要用于完成吊梁、吊具或集裝箱的升降過程。其主要包括吊具、驅(qū)動機構(gòu)、安全保護裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)四個部分。[1]
4. 大車行走機構(gòu)：其是實現(xiàn)整機順著港口前沿軌道進行水平作業(yè)的機構(gòu)。主要由安置在門框下的4組行走臺車和相應(yīng)驅(qū)動裝置組成。
5. 小車運行結(jié)構(gòu)：實現(xiàn)吊具、上架或集裝箱進行水平往返運動的機構(gòu)統(tǒng)稱為小車運行系統(tǒng)，其主要有小車鋼絲繩卷繞裝置、運行小車驅(qū)動系統(tǒng)、安全保護裝置及運行小車總成等部分組成。
6. 附屬裝置：主要包含載人戶外電梯、托繩裝置、理貨室、機器房及附屬設(shè)備、碼頭附屬裝置、、俯仰機構(gòu)操作平臺等部分。

2.幾種港口集裝箱起重機吊具減擺裝置類型

依據(jù)實踐數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在小車動作速率高于180m/min時，小車制動停車過程中造成的集裝箱及吊具擺幅可達到2m，30s后才能停止擺動。因此需要對吊具加裝減擺裝置以將吊具擺動幅度縮減至100mm以下。

2.1液壓/鋼繩減擺裝置

該系統(tǒng)主要包含減擺鋼絲繩、液壓控制系統(tǒng)、卷筒、減擺液壓缸四部分。減擺鋼絲繩利用小車上的組和吊具上的定滑輪交叉相連，減擺卷筒利用鏈傳動設(shè)備與起升卷筒同步運轉(zhuǎn)。在吊具擺動過程中，因減擺鋼絲繩的復(fù)合連接和液壓系統(tǒng)的作用，能迅速控制吊具的擺動。在吊具向右擺動時一側(cè)的鋼絲繩松弛，另一側(cè)的鋼絲繩則拉緊。這時，液壓缸的活塞沿有桿腔向前運動，使桿腔壓力不斷增加;當壓力增大至溢流閥的設(shè)定壓力時，溢流閥開啟，使油通過溢流閥返回到油箱。在此同時，與松弛繩相連接的液壓缸則依照液壓系統(tǒng)的調(diào)控，活塞沿無桿腔運動，這使松弛端的鋼繩轉(zhuǎn)換為張緊狀態(tài)。在幾次擺動過程中，壓力油會連續(xù)由溢流閥流出，將吊具擺動產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為液壓油的摩擦熱能，進而實現(xiàn)控制擺動的功能。

2.2摩擦離合器式減擺裝置

摩擦離合器式減擺裝置主要通過摩擦力來轉(zhuǎn)化擺動能量進而控制擺動。在工作過程中，錐齒輪與吊具滑輪組合連接并同步轉(zhuǎn)動。在吊具出現(xiàn)擺動時，吊具左右滑輪會在起升繩張力作用下進行轉(zhuǎn)動，且同時帶動錐齒輪運動;相鄰錐齒輪互相傳動，與摩擦離合器動片相互固聯(lián)的錐齒輪會帶動動片轉(zhuǎn)動，由此消耗擺動能量，減小擺動幅度，進而控制吊具擺動。

2.3液壓撐桿式減擺裝置

液壓撐桿式減擺裝置主要安置在行走小車下部，兩側(cè)分別鉸接2根減擺撐桿，撐桿尾部安置滑輪，起升繩由小車固定滑輪經(jīng)過撐桿尾部滑輪再到吊具滑輪上。在集裝箱出現(xiàn)擺動的過程中，液壓缸會驅(qū)動撐桿向外撐出，由此起升繩間的夾角θ會逐漸增大，進而加大水平分力，受擺動影響喪失平衡的水平分力會在短時間內(nèi)終止擺動。

2.4跳板梁氏減擺裝置

跳板梁裝置主要鉸接在行走小車中間部位的支承上，在小車勻速運轉(zhuǎn)過程中，吊具大約在小車的中心線上。而在小車作制動或減速運動時，因慣性力的左右，集裝箱與吊具會沿小車運轉(zhuǎn)方向擺動，這是左右側(cè)的鋼絲繩張力將出現(xiàn)失衡，繼而跳板梁會沿中心支承傾斜，直至其傾斜能量由左右液壓緩沖缸完全吸收。因擺動過程受到阻礙，集裝箱會朝相反方向回擺，跳板梁也會隨著向相反方向傾斜，同時在短時間內(nèi)消耗集裝箱的擺動能量，經(jīng)過幾次擺動，吊具擺動幅度會孫素衰減，由此實現(xiàn)減擺功能。

此種減擺設(shè)備在正常工作狀態(tài)下，可排除裝置載荷影響，在5s內(nèi)可將集裝箱的擺幅控制到50mm范圍以內(nèi)。該減擺設(shè)備操作方便，結(jié)構(gòu)簡易，且未應(yīng)用復(fù)雜機械與電氣控制系統(tǒng)，只通過機械式上下傳動的跳板梁和液壓緩沖缸即可實現(xiàn)減擺，不需要精準的轉(zhuǎn)速調(diào)控措施，也無需其他附加滑輪及減擺鋼絲繩設(shè)備，是一種相對優(yōu)化的減擺裝置。

2.5斜拉繩式減擺裝置

該裝置主要通過斜拉繩的水平分力控制吊具擺動。在吊具上先拉好起升繩，另外4根減擺繩則分別綁接在吊具的四角上，其經(jīng)過可在小車架上行走的拖架滑輪和定滑輪，最后在綁接在液壓馬達驅(qū)動的卷筒上。液壓馬達同起升電機固聯(lián)，可保證起升繩同斜拉繩同步升降受訪，且能保持張緊狀態(tài)。在吊具懸掛長度增加時，行走托架可順小車下部軌道運動，增加斜拉繩角度Φ，當斜拉繩水平分力足夠大時便可有效控制吊具擺動。

結(jié)束語：

吊具減擺裝置的應(yīng)用質(zhì)量將直接關(guān)系著集裝箱起重機的運行效率及安全性，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應(yīng)加強有關(guān)港口集裝箱起重機吊具減擺裝置的研究，總結(jié)吊具減擺裝置的應(yīng)用技術(shù)及關(guān)鍵改進措施，以逐步提升吊具減擺裝置的應(yīng)用水平。

參考文獻：

[1]鐘斌.基于吊重防搖控制的起重機快速對位關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西南交通大學?2012，05（35）：57-58.

作者簡介：趙潔忱（1984-），男，上海市，學歷：本科，研究方向：集裝箱起重機，機械機構(gòu)設(shè)計。