孫海燕，馬嘉啟，孟慶兵

（青島黃海學(xué)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(shè)備進行裝卸搬運的一種組成工具，廣泛地用于全球范圍內(nèi)的港口、船舶、公路等物流系統(tǒng)。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(guī)則性以及貨物種類的不確定性，散貨集裝箱在開啟和關(guān)閉的過程中存在一定使用上的弊端，因此，設(shè)計一種在散貨集裝箱開啟和關(guān)閉的過程中，箱內(nèi)貨物不會對人造成一定沖擊和傷害的機構(gòu)是十分重要的。

1 發(fā)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(xiàn)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(zhuǎn)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(fā)展趨勢，不僅貨物周轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(nèi)貨物擠壓時，變形量較小。這種門扇往往開啟比較復(fù)雜，通常需要先打開后端橫向鎖桿，再從側(cè)面開啟底部鎖桿。

本設(shè)計正是考慮到實際操作中的這些問題，針對目前現(xiàn)有的散貨箱結(jié)構(gòu)，研究并開發(fā)出一種更為先進的鎖桿系統(tǒng)，操作人員僅需要從側(cè)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(shè)計方案如圖1所示。

圖1 設(shè)計方案圖

2 鎖桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

鎖桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理為：鎖桿系統(tǒng)主要由把手、棘輪、螺桿、聯(lián)動桿、鎖頭等部件組成。把手位于散貨集裝箱側(cè)部底架處，聯(lián)動鎖桿也位于集裝箱側(cè)部，門扇設(shè)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(cè)部進行操作，通過轉(zhuǎn)動棘輪把手，進一步帶動右側(cè)的螺桿系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，螺桿伸長，推動左側(cè)的三角機構(gòu)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(lián)動板逆時針旋轉(zhuǎn)，待導(dǎo)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(tǒng)由兩組鎖頭機構(gòu)組成。這兩組鎖頭機構(gòu)與連桿之間形成平行四邊形機構(gòu)，實現(xiàn)了鎖頭開啟和關(guān)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(lián)動鎖桿機構(gòu)整體設(shè)計圖

為了更加清晰地展示該鎖桿系統(tǒng)，現(xiàn)將具體的結(jié)構(gòu)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(guān)鍵節(jié)點位置的調(diào)整，對鎖頭開啟和關(guān)閉時的運動軌跡進行了設(shè)計和優(yōu)化，使得鎖頭在關(guān)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(tǒng)開啟和關(guān)閉時鎖頭的運動軌跡如圖5所示。

4 結(jié)論

本文針對散貨集裝箱開啟和關(guān)閉過程中可能遇到的實際問題進行分析，提出了聯(lián)動鎖桿系統(tǒng)的設(shè)計。本文詳細介紹了聯(lián)動鎖桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對鎖桿在開啟、關(guān)閉時的運動軌跡進行了詳細研究。通過對各個關(guān)鍵節(jié)點位置的調(diào)整，對鎖頭開啟關(guān)閉時運動軌跡進行優(yōu)化，使得鎖頭在開啟關(guān)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(cè)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(nèi)，防止箱內(nèi)貨物的泄漏。對此鎖桿系統(tǒng)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(jié)構(gòu)圖

圖4 把手部位詳細結(jié)構(gòu)圖

圖5 鎖頭開啟和關(guān)閉過程中某點的運動軌跡圖