馬云飛 杜小東

上海港機(jī)重工有限公司 上海 201314

集裝箱作為裝運(yùn)貨物最常見的一種方式，可以運(yùn)輸絕大部分的貨物，包括大宗商品及散貨。當(dāng)前散貨運(yùn)輸采用集裝箱運(yùn)輸模式正在快速發(fā)展，對裝卸集裝箱的設(shè)備提出了更多更高要求，為了滿足不同作業(yè)場景、不同既有設(shè)備的要求，系列散貨集裝箱卸料吊具應(yīng)運(yùn)而生。

散貨集裝箱卸料吊具根據(jù)貨物進(jìn)出集裝箱的方式分為端部卸料的傾轉(zhuǎn)吊具、頂部卸料的翻轉(zhuǎn)吊具2種；按照與主機(jī)的接口形式分為四吊點(diǎn)吊具、雙吊點(diǎn)吊具、單吊點(diǎn)吊具3種。所有類型的傾轉(zhuǎn)吊具和翻轉(zhuǎn)吊具均可適用于ISO標(biāo)準(zhǔn)集裝箱、中國鐵路標(biāo)準(zhǔn)35 t寬體集裝箱、WTP集裝箱等全品類的集裝箱，特殊的行業(yè)特種集裝箱可在前期提出具體接口要求而得到兼容。傾轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)吊具的動(dòng)力系統(tǒng)通過純電動(dòng)系統(tǒng)、液力系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)，可配置蓄電池或柴油機(jī)使設(shè)備獨(dú)立工作，通過無線傳輸實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的操作，免除對既有設(shè)備的硬件改造工作，降低設(shè)備升級的整體成本和周期。如有智能、自動(dòng)化作業(yè)方面的需求，吊具可搭載用于系統(tǒng)智能故障診斷和設(shè)備維護(hù)的維保系統(tǒng)、用于自動(dòng)稱量集裝箱質(zhì)量的稱重系統(tǒng)、用于全自動(dòng)潤滑的集中潤滑系統(tǒng)等。

1 四吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具

四吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具如圖1所示，用于門式起重機(jī)、橋式起重機(jī)，原起重機(jī)既有配置為4個(gè)轉(zhuǎn)銷吊點(diǎn)的主機(jī)。此吊具通過頂部4個(gè)鎖孔與既有設(shè)備連接，如果早期設(shè)備轉(zhuǎn)銷吊點(diǎn)接口尺寸不一，頂部接口最多可以設(shè)計(jì)4種不同的接口尺寸；傾轉(zhuǎn)吊具頂部也可以做成插銷孔結(jié)構(gòu)，與起重機(jī)既有配置為4個(gè)插銷吊點(diǎn)的主機(jī)匹配；吊具額定起重量為40.5 t。

傾倒吊具主要由上部固定架、下部傾轉(zhuǎn)架、傾倒機(jī)構(gòu)、壓門機(jī)構(gòu)、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部件組成。吊具通過轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)吊起集裝箱后，集裝箱門由人工提前打開，箱門通過壓門機(jī)構(gòu)壓緊，防止貨物在吊至貨船前灑落，壓門機(jī)構(gòu)動(dòng)作0o～180°的時(shí)間為12 s。吊具的傾轉(zhuǎn)動(dòng)作由液壓缸或電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)，保證上架平穩(wěn)的同時(shí)使得傾轉(zhuǎn)角度足夠大，滿足一般貨物的傾倒卸料。在到達(dá)作業(yè)位置后，壓門機(jī)構(gòu)抬起，傾倒液壓缸動(dòng)作可以使集裝箱傾轉(zhuǎn)工作角度為-15°～+65°，傾轉(zhuǎn)動(dòng)作0o～65°～0o時(shí)間不超過90 s，極限傾轉(zhuǎn)角度可達(dá)+70°，在傾倒過程中貨物重力使箱門自動(dòng)打開，貨物從集裝箱端部滑出。

如遇物料潮濕或粘性較大，無法徹底傾倒，啟動(dòng)吊具自帶的振動(dòng)機(jī)構(gòu)可將粘連在集裝箱上的貨物振動(dòng)脫落，保證倒箱干凈。無法卸載干凈一直是散貨裝卸作業(yè)存在的問題，特別是遇到粘性大的潮濕石英砂時(shí)，甚至需要依賴集裝箱碰撞船艙所產(chǎn)生的振動(dòng)，才能將貨物傾倒干凈，振動(dòng)夯這一特殊機(jī)構(gòu)，原理就是期望主動(dòng)通過箱體振動(dòng)協(xié)助更加干凈的卸載貨物。

傾倒吊具主要技術(shù)特點(diǎn)為：1）采用輕量化設(shè)計(jì)。優(yōu)化主梁和旋轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)，使整機(jī)質(zhì)量僅為7.5 t，滿足40 t門座起重機(jī)改造卸載散貨集裝箱時(shí)起吊35 t貨物的需求，市場上同類型產(chǎn)品一般自重達(dá)10 t以上，使起重量需降低到32 t，限制了產(chǎn)品的適應(yīng)性；2）180°動(dòng)作范圍的壓門機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用多連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作原理轉(zhuǎn)換空間角度，保證動(dòng)作角度的情況下極大節(jié)省了布局空間，將液壓缸的行程轉(zhuǎn)化為壓門板的轉(zhuǎn)動(dòng)，在使用中，壓門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)到上極限位置，可以讓吊具進(jìn)倉不受限制，另外在運(yùn)輸過程中，壓門機(jī)構(gòu)不會(huì)占用長度方向的空間，有效減少運(yùn)輸成本；3）輔助卸料的振動(dòng)夯設(shè)計(jì)。吊具尾部的振動(dòng)夯裝置可以產(chǎn)生高速振動(dòng)，然后通過振動(dòng)夯底部的支架傳遞給集裝箱，從而使貨物被震動(dòng)脫落，以達(dá)到卸貨干凈的目的。

2 單吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具

單吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具如圖2所示，用于門座起重機(jī)，原起重機(jī)既有配置為單吊點(diǎn)的主機(jī)。吊具頂部接口可以為一組插銷孔與既有設(shè)備連接。

單吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具與四吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具的下半部分均通用，區(qū)別在于上部結(jié)構(gòu)的不同，以實(shí)現(xiàn)與起重機(jī)既有接口的連接。單吊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式，繞連接軸圓周方向自由度無限制，會(huì)使作業(yè)中吊具在連軸圓周方向的穩(wěn)定性偏弱，雖設(shè)計(jì)中已通過質(zhì)量配比保持空載狀態(tài)吊具自身的平衡，但在作業(yè)中偏載時(shí)這種傾斜狀態(tài)仍會(huì)出現(xiàn)，傾斜角度與偏載程度成正比。

3 雙吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具

雙吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具包括不可伸縮的20 ft定尺吊具和可在20 ft、40 ft位置變換的可伸縮吊具。

定尺吊具是與單吊點(diǎn)和四吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具類似的產(chǎn)品，吊具的下半部分均通用，區(qū)別在于上部結(jié)構(gòu)的不同，用于門座起重機(jī)、集裝箱正面起重機(jī)、船用起重機(jī)等，原起重機(jī)既有配置為2組吊點(diǎn)的主機(jī)。吊具頂部接口可設(shè)計(jì)為2個(gè)銷軸、2個(gè)平衡梁、2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)滑輪等多種變換形式，保證與既有設(shè)備連接的兼容。

如圖3所示，可伸縮傾轉(zhuǎn)吊具多采用20 ft固定不可伸縮的集裝箱吊具，傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用單鉸點(diǎn)中心旋轉(zhuǎn)方案，在水平狀態(tài)下使用液壓缸維持吊具的平衡，作為常規(guī)吊具起吊和堆垛集裝箱使用時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)40 ft集裝箱的吊裝，對吊具的通用性有一定限制。雙鉸點(diǎn)傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝置的旋轉(zhuǎn)中心放置在吊具中心的一側(cè)，吊具可達(dá)到更大傾斜角度，與插銷機(jī)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)常規(guī)作業(yè)與傾斜作業(yè)2種模式任意切換。底部采用具備20 ft和40 ft 2個(gè)位置狀態(tài)的通用吊具，可滿足設(shè)備多種不同任務(wù)需求的吊裝作業(yè)，設(shè)備通用性增強(qiáng)。

傾轉(zhuǎn)吊具主要由上轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)支承、上支撐架、下支撐架、插銷機(jī)構(gòu)、傾斜液壓缸、側(cè)移液壓缸、吊具主梁、左伸縮梁、右伸縮梁、伸縮液壓缸等組成。上轉(zhuǎn)臺(tái)上端不同的接口裝置可實(shí)現(xiàn)和不同既有起重機(jī)的連接，下部和回轉(zhuǎn)支承螺栓連接，上部固接有回轉(zhuǎn)馬達(dá)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)支承帶動(dòng)固接在下面的上支撐架轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)吊具的回轉(zhuǎn)動(dòng)作。

傾轉(zhuǎn)動(dòng)作由設(shè)置于上支撐架和下支撐架之間的傾轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)，通過液壓缸的伸長實(shí)現(xiàn)傾轉(zhuǎn)動(dòng)作，液壓缸工作于無桿腔，又能保證提供更大的輸出力。

主梁內(nèi)側(cè)分別套裝有左伸縮梁和右伸縮梁，主梁與左伸縮梁之間設(shè)置有伸縮液壓缸，伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)20 ft和40 ft位置的切換；主梁與右伸縮梁之間也設(shè)置有伸縮液壓缸；左伸縮梁與右伸縮梁會(huì)同時(shí)伸出和縮回。主梁與左伸縮梁或右伸縮梁之間設(shè)置有滑塊，減少伸縮時(shí)的摩擦力，使伸縮更加順暢。左伸縮梁與右伸縮梁下部設(shè)置有鎖頭，可以起吊標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。

傾轉(zhuǎn)吊具旋轉(zhuǎn)中心偏心布置在吊具中心的一側(cè)，可以實(shí)現(xiàn)較大傾斜角度，超過絕大多數(shù)物料最大的安息角，從而滿足卸料需求。通過與插銷機(jī)構(gòu)的配合，可快速進(jìn)行常規(guī)作業(yè)吊具、傾轉(zhuǎn)作業(yè)吊具2種模式之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)散貨裝卸和常規(guī)集裝箱裝2的目的。

由于40 ft位置的載荷偏心量較大，且在40 ft狀態(tài)傾斜后高度方向空間需求較大，故產(chǎn)品在四吊點(diǎn)和單吊點(diǎn)的設(shè)計(jì)上限制較大，不易實(shí)現(xiàn)。

4 四吊點(diǎn)翻轉(zhuǎn)吊具

四吊點(diǎn)翻轉(zhuǎn)吊具如圖4所示，用于門式起重機(jī)、橋式起重機(jī)、集裝箱正面起重機(jī)等，原起重機(jī)配置為4個(gè)轉(zhuǎn)銷吊點(diǎn)的主機(jī)。頂部轉(zhuǎn)銷接口如四吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具一樣，可做成最多同時(shí)具備4種吊點(diǎn)接口尺寸，頂部也可做成插銷孔結(jié)構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)型翻轉(zhuǎn)吊具自重為11.5 t，額定起重量為40.5 t。如懸掛于正面吊下使用，為適應(yīng)鐵路35 t標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的作業(yè)需要，吊具自重設(shè)計(jì)為10 t的輕量化產(chǎn)品，滿足額定起重量為45 t的集裝箱正面起重機(jī)的起重量需求?？稍谄鸬踝鳂I(yè)中進(jìn)行360°翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)快速卸貨。

翻轉(zhuǎn)吊具由外框架、內(nèi)框架、夾緊橫梁、轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等組成。外框架用于與起重機(jī)既有接口連接，外框架上設(shè)有動(dòng)力單元和電氣控制系統(tǒng)用于和主機(jī)控制連接，外框架與內(nèi)框架通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)軸連接，通過液壓馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)360°翻轉(zhuǎn)，配有導(dǎo)電滑環(huán)和液壓旋轉(zhuǎn)接頭，為內(nèi)部轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)和夾緊橫梁提供動(dòng)力和信號(hào)，0o～360°動(dòng)作時(shí)間30 s。轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)與集裝箱角配件連接起吊集裝箱，在內(nèi)框架側(cè)壁上設(shè)置抗剪塊來保護(hù)轉(zhuǎn)銷，使轉(zhuǎn)銷最大程度承受拉力，提高轉(zhuǎn)銷壽命，可吊起1.8～2.9 m的集裝箱進(jìn)行倒箱工作。夾緊橫梁沿集裝箱長度方向夾持集裝箱側(cè)壁，夾緊機(jī)構(gòu)0～150 mm行程的動(dòng)作時(shí)間7 s。

翻轉(zhuǎn)吊具主要技術(shù)特點(diǎn)如下：1)集裝箱的翻轉(zhuǎn)速度快，360°翻轉(zhuǎn)倒箱可以提升卸貨效率，倒箱干凈，降低散貨粘連集裝箱側(cè)壁概率；2)不同高度集裝箱的適應(yīng)能力強(qiáng)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)充足的扭矩值設(shè)計(jì)滿足不同高度集裝箱翻轉(zhuǎn)的動(dòng)力需求，可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備起吊多種不同高度的集裝箱，減少設(shè)備投入和使用中的切換；3)配置集裝箱側(cè)壁的輔助受力機(jī)構(gòu)，采用橫梁在側(cè)壁支撐變形集裝箱，在集裝箱翻轉(zhuǎn)過程中緊貼集裝箱側(cè)壁，當(dāng)貨物擠壓時(shí)起到支撐作用，有效減緩集裝箱的變形，防止翻轉(zhuǎn)過程中載荷加劇變形導(dǎo)致的撕裂。

當(dāng)翻轉(zhuǎn)吊具用于起吊帶箱蓋的集裝箱時(shí)，吊具配置自動(dòng)箱蓋開啟機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)箱蓋的抬起、放下動(dòng)作，不需要人工進(jìn)行箱蓋的拆裝工作。當(dāng)作業(yè)場所對翻卸料過程中的空氣質(zhì)量有較高要求時(shí)，吊具配置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，噴淋系統(tǒng)作業(yè)面覆蓋整個(gè)集裝箱頂部箱口，可有效抑制翻卸料過程中的粉塵。

5 雙吊點(diǎn)翻轉(zhuǎn)吊具

雙吊點(diǎn)翻轉(zhuǎn)吊具用于門座起重機(jī)、船用起重機(jī)等，原起重機(jī)既有配置為2組吊點(diǎn)的主機(jī)。與雙吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具類似，吊具頂部接口可設(shè)計(jì)為2個(gè)銷軸、2個(gè)平衡梁、2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)滑輪等多種變換形式，保證與既有設(shè)備連接的兼容。雙吊點(diǎn)翻轉(zhuǎn)吊具是與4吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具類似的產(chǎn)品，吊具的下半部分均通用，上部結(jié)構(gòu)與雙吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具類似。

6 單吊點(diǎn)翻轉(zhuǎn)吊具

單吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具用于各類門座式起重機(jī)、克令吊等，原起重機(jī)既有配置為單吊點(diǎn)的主機(jī)。吊具頂部接口可以為一組插銷孔與既有設(shè)備連接。單吊點(diǎn)翻轉(zhuǎn)吊具是的下半部分也是通用部件，上部結(jié)構(gòu)與單吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具類似。該吊具繞連接軸圓周方向自由度也無限制，會(huì)使作業(yè)中吊具在連軸圓周方向的穩(wěn)定性偏弱，但翻轉(zhuǎn)吊具作業(yè)采用360°翻轉(zhuǎn)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，非傾轉(zhuǎn)動(dòng)作，故整體過程中穩(wěn)定性會(huì)優(yōu)于單吊點(diǎn)傾轉(zhuǎn)吊具。

7 結(jié)語

目前，研發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品為各類作業(yè)場景提供了一些適用的解決方案，具備較好的兼容性、通用性，包括節(jié)能、環(huán)保、智能自動(dòng)化方向的功能均有解決方案，隨著技術(shù)的發(fā)展，各設(shè)備廠家會(huì)陸續(xù)推出更多種類、穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)更好的服務(wù)，隨著綠色環(huán)保、公轉(zhuǎn)鐵、散改集等政策的進(jìn)一步落地，整個(gè)行業(yè)也會(huì)得到前所未有的機(jī)遇。