溫宏杰 王磊 趙杰 法磊 盧全偉
山東港口集團(tuán)青島港董家口分公司 山東青島 266000
在港口裝卸中,為實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離,提高裝卸作業(yè)安全系數(shù),普遍使用電磁吊具進(jìn)行盤元、圓鋼、鋼板等貨種裝卸作業(yè),但目前傳統(tǒng)電磁吊具框架為固定式,僅適用于指定規(guī)格的盤圓、較短的五金貨種裝卸作業(yè),無法進(jìn)行長于6米的圓鋼、螺紋鋼等長五金貨種裝卸作業(yè)。目前在港口行業(yè),長五金貨種進(jìn)行市入和市提作業(yè)時(shí),仍采用“吊車+工人”人機(jī)配合作業(yè)模式,這種人機(jī)配合作業(yè)模式至少需要4名裝卸工與吊車進(jìn)行頻繁、密切配合[1]。
首先針對(duì)電磁吊具無法伸長問題加以研究,對(duì)原有電磁吊具下方吊具結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,增加電機(jī)加渦輪蝸桿,從而達(dá)到吊具伸縮功能,使得電磁吊具最長可伸縮到10米,可同時(shí)兼顧6-12米H型鋼、單支圓棍、鋼板、螺紋鋼等長五金裝卸作業(yè)。另外為解決正面吊卸高邊車過程中,司機(jī)無法觀察到高邊車內(nèi)部的狀況,有較大視線盲區(qū)的難點(diǎn),在吊具四個(gè)角增加全覆蓋攝像頭,可以清晰拍攝到高邊車內(nèi)部場景,同時(shí)創(chuàng)新使用無線藍(lán)牙傳輸技術(shù),將信號(hào)傳輸至駕駛室顯示器,司機(jī)在駕駛室內(nèi)就可以直接觀察到現(xiàn)場作業(yè)狀況,提高了作業(yè)效率,提升了作業(yè)安全系數(shù),同時(shí)減少監(jiān)護(hù)工人使用,大大降低了人機(jī)配合帶來的風(fēng)險(xiǎn)。
(1)電機(jī)+渦輪蝸桿:電機(jī)選用高效率三相異步電動(dòng)機(jī),選用的電機(jī)具有低能耗、低噪音、高效率、高精度的特點(diǎn),同時(shí)內(nèi)部使用純銅線圈,配有冷軋硅矽鋼片,有較好的韌性、承受力和耐磨性;一次成型保證高精度低誤差,采用高強(qiáng)度精鋼壓鑄,壽命比一般軸承長,在使用軸承活動(dòng)時(shí),摩擦系數(shù)低,有高靈活關(guān)節(jié)等特點(diǎn)。
(2)全覆蓋攝像頭:選用半球式高清攝像頭,輸出分辨率達(dá)到高清畫質(zhì);兼有紅外技術(shù),能保證無燈光環(huán)境下紅外夜視;采用POE線連接,穩(wěn)定可靠。
(3)吊梁框架:吊梁長度6米,上掛孔4個(gè),下吊點(diǎn)4組;承載額定重量30噸,材料為Q345的鋼材。
(4)發(fā)電機(jī)組:此電磁吊具發(fā)電機(jī)組具有整機(jī)超載過載保護(hù)功能,同時(shí)在外部能直觀觀察到輸出指示燈、燃油表、電流表、電壓表、機(jī)油壓力表、燃油低位報(bào)警燈及報(bào)警裝置。發(fā)電機(jī)組滿足室外作業(yè)要求,發(fā)電機(jī)及其配電箱防護(hù)等級(jí)高于IP65,工作溫度能夠適應(yīng)港區(qū)環(huán)境溫度。
(5)電磁鐵:電磁鐵組采用電磁鐵聯(lián)吊方式。井架式吊梁下方設(shè)置4組電磁鐵吊耳用于懸掛4臺(tái)電磁鐵,吊梁伸縮總長度為8米,中間2臺(tái)電磁鐵中心間距2.5米固定懸掛,左右2臺(tái)電磁鐵采用電動(dòng)伸縮吊具。吸吊6米長物料時(shí),吊具電動(dòng)控制縮短至6米,可吸吊6米內(nèi)長五金物料,吸吊9-12米長物料時(shí),吊具伸至8米,吸吊9-12米長物料。
(6)電控柜:整流柜與充電柜都是不銹鋼材質(zhì),并且為一體化設(shè)計(jì),減少安裝所占用空間;電控柜整流變壓器為西門子品牌,充磁消磁所有動(dòng)作全部在駕駛室控制,具備貨物吊裝可以強(qiáng)弱磁轉(zhuǎn)換功能,調(diào)磁功能可從0-250V無級(jí)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)磁力大小。
備用電源采用高性能酸性免維護(hù)電池一組,具有密封性能好、自放電率低、使用壽命長、溫度范圍廣、免維護(hù)的特點(diǎn);充電部分采用全自動(dòng)一體化充電機(jī),“強(qiáng)充”“浮充”自動(dòng)轉(zhuǎn)換,和過流、過充、過放保護(hù)功能。所有單體蓄電池具有多功能巡檢監(jiān)測蓄電池組,蓄電池電壓、電流、內(nèi)阻、溫度等狀態(tài)在線監(jiān)測,配備液晶屏顯示。
停電保磁安全可靠,輸入電壓交流380V,輸出電壓直流220V,輸出功率≥55kW,充退磁時(shí)間≤3s,停電保磁時(shí)間≥30min,當(dāng)電磁盤處于工作狀態(tài)時(shí)若遇停電或電路故障,控制系統(tǒng)能100%自動(dòng)切換備用電源投入供電,同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警,保證被吸吊物不會(huì)落下[2]。
我們?cè)O(shè)計(jì)研發(fā)并制作的可伸縮電磁吊具,其特點(diǎn)就在于電機(jī)傳動(dòng)加蝸輪蝸桿,我們采用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒圈與蝸輪蝸桿進(jìn)行傳動(dòng),由渦輪帶動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)吊具梁的伸縮功能。渦輪與蝸桿是用來傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力裝置,渦輪與蝸桿在其中間平面內(nèi),相交于齒輪與齒條,蝸桿又與螺桿形狀相似,蝸桿齒數(shù)小,單級(jí)傳動(dòng)就可以獲得較大傳動(dòng)比。蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng),為多齒嚙合轉(zhuǎn)動(dòng),結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)平穩(wěn),震動(dòng)和沖擊的噪音很小。兩輪嚙合齒面為線接觸,其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu),當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí),機(jī)構(gòu)具有自鎖性,可以實(shí)現(xiàn)反向自鎖,只能蝸桿帶動(dòng)渦輪,而不能有渦輪帶動(dòng)蝸桿,自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)作用。
伸縮式電磁吊具已完成設(shè)計(jì)與制作過程,在設(shè)計(jì)制作過程中,通過無數(shù)次的調(diào)試,對(duì)各部器件相互之間配合動(dòng)作、各器件的最佳位置進(jìn)行調(diào)整,并多次模擬現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)狀況,進(jìn)行空載、重載負(fù)荷測試,均達(dá)到預(yù)期目標(biāo),目前已投入現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中。在生產(chǎn)作業(yè)中,伸縮式電磁道具能夠較快調(diào)整吊具之間的間距,能保證在吸吊6米長物料時(shí),吊具電動(dòng)控制縮短至6米,可吸吊6米內(nèi)長五金物料,包括盤元、短五金件。在吸吊9-12米長物料時(shí),吊具可以伸至8米,吸吊9-12米長物料,包括6-12米H型鋼、單支圓棍、鋼板、螺紋鋼等長五金。
采用伸縮式電磁吊具進(jìn)行五金吊裝作業(yè),可以減少傳統(tǒng)“吊車+人工”人機(jī)配合的作業(yè)模式,節(jié)省作業(yè)中的調(diào)頭、穿鋼絲扣、上下車等輔助環(huán)節(jié),提高效率,減少輔助作業(yè)人員,綜合節(jié)省成本顯著[3]。
(1)人工成本:采用伸縮式電磁吊具進(jìn)行五金作業(yè),相對(duì)于傳統(tǒng)作業(yè)模式,可以節(jié)省4名卸車工人成本,每年約節(jié)省40余萬元。
(2)材料成本:采用伸縮式電磁吊具進(jìn)行五金作業(yè),可以節(jié)省傳統(tǒng)作業(yè)模式中的各類材料消耗,包括吊車的鋼絲繩、鉤頭等材料,經(jīng)過詳細(xì)測算,每年可節(jié)省費(fèi)用約為8萬。
(3)能源成本:正面吊作業(yè)效率240(t/h)、油耗30(L/h),吊車80(t/h)、油耗15(L/h),作業(yè)效率可以提升300%,按照煤每年度120萬噸長五金作業(yè)量計(jì)算,可節(jié)省燃油費(fèi)用4萬元。
綜合核算,改造后每年可節(jié)省直接經(jīng)濟(jì)成本約52萬元。