问轮胎龙门起重机系统在我国集装箱码头被普遍采用的主要原因

厦门某码头公司的轮胎式集装箱龙门起重机 ( 以下简称龙门吊) 由上海振华港机股份有限公司 ( zpmc) 、上海港机重工有限公司 ( spmc) 、诺尔起重设备 ( 中国) 有限公司 ( noell) 等起重机生产厂商制造, 种类繁多。而对于龙门吊的吊具防摇系统, 各家采用的方式不尽相同, 各有特色。悬挂物当悬点起制动时, 货物要发生摇晃, 如何防止摇晃是所有起重机均要处理的共同问题。对于龙门吊而言, 防摇系统是指吊具起吊集装箱时, 在小车、大车平移的情况下, 在一定的摇摆周期内, 集装箱达到公认的对箱要求, 好的防摇系统能起良好的减摇效果, 大大提高了劳动生产率。以下为对龙门吊采用的几种防摇系统的解析。 1 传统的机械式减摇装置 1 1 减摇装置的组成减摇装置安装在小车架下, 它包括减摇钢丝绳、卷筒和力矩限制器。本装置能减缓由于小车加速, 减速而引起的摇摆从而提高工作效率。当吊具底部离地4 5 m 时, 小车以额定速度运行停止5 s 后, 本装置能使吊具摇摆控制在! 5 cm 内。 1 2 布置与原理为减少吊具的摇摆, 除采用车架上起升滑轮与吊具上牵引滑轮在同一平面内偏离成一定角度的钢丝绳缠绕方式外 ( 这种钢丝绳方法已具备一定的减摇效果) , 还装有由力矩限制器摆线针轮减速箱, 传动链及带单向轴承的卷筒和制动器组成。单向轴承的作用是使卷筒只能向钢丝绳收绳方向旋转, 放绳方向则与传动轴相互锁合。起重机作业时, 力矩限制器持续通电, 始终给减摇钢丝绳一个张力, 足以卷起松散的减摇钢丝绳。在吊具摇摆状态下, 连接卷筒轴上的盘式制动器给予减摇钢丝绳张力起到阻止吊具摇摆作用, 阻力的大小可通过设定弹簧力来调整。重复以上动作数次, 使集装箱与吊具摇摆幅度不断地减小, 起到减摇效果。当吊具下降时, 在吊具自重力作用下, 每个力矩限制器受到反向力。单向轴承的内外圈相互锁住, 轴是旋转的, 制动器打开, 减摇钢丝绳张紧力为力矩限制器堵转力和机械传动的反向效率, 减摇装置略微起作用。当吊具升降停止时, 制动器锁住, 单向轴承的内外圈相互离合, 轴处于制动状态, 如有其他因素引起的吊具摇摆, 制动器就产生阻尼作用以减少吊具的摇摆。当吊具上升时, 由于吊具自重而引起的张紧力没有作用在减摇钢丝绳上, 力矩限制器带动卷筒卷起减摇钢丝绳。此时, 单向轴承的内外相互分离, 旋转力没有作用在轴上, 制动器不起作用。当小车运行 ( 或与起升联合动作) , 大车运行时, 制动器锁住, 单向轴承的内外圈相互离合, 轴处于制动状态, 如有其他因素引起的吊具摇摆, 制动器就产生阻尼作用, 同时力矩限制器不断地卷起松散的钢丝绳, 以减少吊具的摇摆。 2 液压减摇装置 2 1 减摇装置的组成减摇装置由减摇卷筒、减摇钢丝绳、换向滑轮和过渡滑轮、液压缸及一套液压系统组成。减摇卷筒由起升卷筒通过开式齿轮传动, 具有运转同步性。液压缸放置在吊具上架上, 液压缸压力由同样放置在吊具上架上的一套液压装置提供。防摇液压系统由以下5 部分组成: 从吊具来的进回油口、装有液压阀的控制阀块、压力开关、4 个防摇液压?? 30 ?? #起重运输机械?? 2007 ( 6) 缸、液压蓄能器和安全模块。 2 2 工作原理当吊具产生横向摇摆时, 在摆动前进方向侧的 2 个液压缸受到拉力作用伸出, 而压力升高, 导致这2 根防摇绳的拉力增大, 因而限制了摆动的幅度。另一侧的2 个液压缸, 在系统油压的作用下, 活塞杆缩回, 消除防摇绳的松懈。当吊具反向摇摆时, 2 组液压缸的作用则相反。如此循环, 吊具的摇摆迅速衰减直至停止。活塞杆伸出时, 液压油首先经节流孔流回蓄能器。由于节流作用, 导致缸内压力的升高, 升至溢流阀的设定压力时, 油经主溢流阀流回蓄能器。溢流阀所设定的压力决定了防摇液压缸的最大压力。蓄能器吸收由于防摇缸动作造成的压力波动, 储存和供给压力能, 蓄能器系统的压力达到蓄能器安全阀设定压力时, 液压油溢流返回吊具油箱。防摇绳的断丝或拉断多为与滑轮边缘磨损引起, 因此建议滑轮选用尼龙滑轮, 同时防摇绳可选用防旋转型、抗弯强度较强的钢丝绳。 3 八绳双向防摇技术 3 1 八起升绳缠绕系统组成该系统由起升卷筒、滑轮和8 根起升钢丝绳组成。8 根钢丝绳的8 个绳头分别用钢丝绳压板和螺丝固定在卷筒上, 钢丝绳的另外8 个绳头各自绕过小车上的相关滑轮后, 每2 个绳头一组, 用花篮螺丝斜向相交连接在特制的吊具上架四边的中点处, 分别组成4 个相等的等腰三角形。 3 2 工作原理利用三角形稳定的几何原理, 将传统的起升缠绕系统改为4 个完全相同的倒三角形系统。八绳缠绕系统中的8 根钢丝绳都是斜交在吊架上, 它们的水平分力阻止了吊具在大车和小车方向的摇摆, 倒三角形系统提高悬吊系统的刚性, 即小车和吊具之间好似刚性连接, 当小车起动或制动后, 吊具 ( 包括货物) 也随之制动, 从根本上消除了吊具的摇摆。 4 起升钢丝绳交叉缠绕方式 4 1 机构布置与工作原理 4 根起升钢丝绳直接从卷筒到吊具架上的滑轮, 在滑轮上交叉缠绕 ( 与正常绕法不同) 。然后经小车架上的过渡和转向滑轮后回到吊具倾转机构处。这种布置方式充分考虑小车架上的滑轮吊点尽可能外移, 以实现起升钢丝绳在小车方向的水平分力足够大, 靠此分力来实现吊具在小车方向的减摇功能。当吊具开始发生摇摆时, 另一侧起升钢丝绳产生的水平分力将抑制吊具的摆动。这种布置方式的防摇效果明显。钢丝绳经过的滑轮少, 4 根起升钢丝绳长度一致, 缠绕形式统一, 可降低维护工作的难度。简化了小车布置, 小车架上的机构布置完全对称, 避免了传统设计中偏载的发生, 使结构的受力形式更趋合理。在小车运行方向上钢丝绳的布置完全对称, 在任何起升位置其受力夹角均相同, 有效地实现防摇效果。因起升钢丝绳在吊具架上经过的滑轮采用交叉缠绕方式, 钢丝绳弯曲度加大, 钢丝绳使用寿命相应减少。以上是码头龙门吊使用防摇系统的几种常见方式, 当然还有诸如在吊具架上采用液压缸推动起升滑轮, 从而改变起升钢丝绳的张角, 以改变起升钢丝绳水平分力, 实现吊具防摇效果的方式; 也可以尝试把小车架下起升动滑轮改成支点可动方式, 随起升高度的变化而动, 从而改变钢丝绳张角方式。总之, 对集装箱龙门起重机而言, 好的 防摇 装置能提高操作效率。但最重要的因素取决于操作司机的人为因素, 让司机去熟悉机况, 在保证安全的条件下提高劳动生产率才是重中之重的事。

一、集装箱起重机（Container Crane） 1、岸边集装箱起重机（Query-side Container Crane） 岸边集装箱起重机是集装箱码头前沿装卸集装箱船舶的专用起重机，主要应用专用集装箱吊具完成集装箱的装卸船作业。为适应个别集装箱船舶上的重件装卸，一些岸边集装箱起重机备有重件吊钩，亦有少数港口的岸边集装箱起重机具有集装箱和抓斗装卸两种功能。 岸边集装箱起重机的形式依据其作业特性和操作功能而定。目前，世界上上千台岸边集装箱起重机因制造厂、码头的的不同而呈现不同样式，但其基本形式差别不大。前大梁、主梁、后大梁由海侧、陆侧门框支撑，并通过梯形架连接的前后拉杆进行悬挂，海侧、陆侧门框由斜撑、门框横梁连接在一起，运行小车通过起升钢丝绳悬挂专用集装箱吊具，沿着安装在前大梁、主梁、后大梁上的轨道前后运行，驱动机构和电气设备一般放置在主梁或后大梁上，为方便司机操作，司机室一般布置在运行小车后下部并随小车运行。 近年来，随着集装箱运输业的发展，为降低运输费用，集装箱船舶尺寸越来越大，目前装箱量已达到6 000TEU～8 000TEU，10 000TEU以上装载量的船舶也即将投入运营。同时，有些集装箱码头，为便于船方各种船务作业，以及港口维护人员作业，加宽海侧轨道至护舷之间的尺寸。这样，对岸边集装箱起重机的形式提出了新的要求，主要的技术参数也相应发生了变化。 目前，岸边集装箱起重机的前伸距已达到70m，后伸距达到25m，轨距一般取26m～30m，起升高度已达到35m～40m，即通常所说的超巴拿马机型。 主要技术参数提高。各集装箱港口用户在不断追求加大前后伸距、轨距和起升高度的岸边集装箱起重机的同时，同样要求这种超巴拿马机型的生产率不能降低甚至还要提高。为适应这一要求，各主要技术参数，特别是速度参数都相应加以提高。满载/空载起升速度达到90/180m/min，小车运行速度达到240m/min，额定起重量达到65t~70t。 2、多用途门座起重机（Multipurpose Gantry Crane） 多用途门座起重机是通用门座起重机的一种变型产品。其构造和通用门座起重机基本相同。多用途门座起重机按其需要配装上不同的装卸属具，设置相应的附加装置，可进行集装箱、件杂货和散货装卸作业。也可以配置电磁吸盘，用来装卸废钢铁。进行集装箱作业时，可使集装箱质心在整个变幅过程中保持水平位移，以利于集装箱进出集装箱船格栅导轨和堆码作业，起重机回转时，吊具具有反向同步回转的能力，保证集装箱的纵向水平轴线始终与起重机轨道平行。便于集装箱对位，可以有效提高装卸集装箱的效率。 3、高架集装箱轮胎式起重机（Rubber Tired High Mast Crane） 高架集装箱轮胎式起重机是在轮胎式起重机的基础上发展起来的一种码头前沿集装箱起重机械。它既有轮胎式起重机的机动性强、对场地要求不高的特点，又具有门座起重机的货物能水平移动、驾驶室离地面较高、操作方便、臂架铰点高、方便卸船作业的特点。 4、轮胎式集装箱门式起重机（RTG Container Crane） 轮胎式集装箱门式起重机是集装箱货物进行堆码作业的专用机械。它由门形支架、动力传动系统、起升机构、大车运行机构、小车运行机构及伸缩式吊具等组成。装有集装箱吊具的行走小车沿主梁轨道行走，进行集装箱装卸和堆码作业，轮胎式行走机构可使起重机在货场上行走，并可作90º直角转向，从一个货场转移到另一货场，作业灵活。 5、轨道式集装箱门式起重机（RMG Container Crane） 轨道式集装箱门式起重机主要用于集装箱铁路转运场和大型集装箱储运场的集装箱装卸、搬运和堆放。轨道式集装箱门式起重机由主梁、刚性和柔性门腿、运行小车、起升机构、大车运行机构、电气系统、操作驾驶室等组成。根据堆场作业工艺，在单门腿方向或双门腿方向外伸悬臂成为单悬臂或双悬臂机型，不外伸成为无悬臂机型。根据场地、集装箱储运工艺流程及装卸的车辆（集装箱卡车或铁路车辆）确定采用无悬臂、单悬臂和双悬臂的不同结构形式。 二、其他集装箱专用装卸机械（Other Handing Equipments） 1、集装箱跨运车（Straddle Carrier for Freight Containers）集装箱跨运车是一种应用于集装箱码头和集装箱中转站堆场的集装箱专用装卸机械，其作用是实现集装箱的水平运输、堆码及对集装箱半挂车进行装卸作业。 2、集装箱正面吊运机（Reach Stacker for Freight Containers）集装箱正面吊运机是一种用以完成集装箱装卸、堆码和水平运输作业的集装箱装卸搬运机械。它具有机动性强、作业效率高、安全可靠、操作简便舒适等优点，是一种比较理想的货场装卸搬运机械。 3、集装箱叉车（Fork-lift Truck for Freight Containers） 集装箱叉车是一种由通用叉车发展起来的适应于集装箱装卸作业特殊需要的专用叉车，主要用于集装箱装卸、堆码及短距离的搬运等作业，是集装箱码头和货场常用的装卸设备之一。它一般在门架前装有一个顶部起吊属具（吊具），借助转锁件与集装箱连接，从顶部起吊；也可以采用货叉插入集装箱底部叉槽内举升搬运集装箱。集装箱叉车按照构造形式分为正面集装箱叉车和侧面集装箱叉车。正面集装箱叉车是目前常用的形式。侧面集装箱叉车和普通侧面叉车类似，在装卸集装箱时，将门架和货叉向侧面移出，叉取集装箱后收回，将集装箱放置在货台上进行搬运；也可装设顶部起吊属具，进行起吊。与正面集装箱叉车比较，侧面集装箱叉车载箱行走时的横向尺寸要小得多，所要求的通道宽度也较窄（约4m）；载箱行走时的载荷中心在前后车轮之间，行走稳定性较好，轮压分配均匀。但是，侧面集装箱叉车的结构和操纵较为复杂，司机视线差，装卸效率较低。 4、集装箱自装自卸车组（Self-loader for Freight Containers） 集装箱自装自卸车组由集装箱牵引车、集装箱半挂车和装卸机构组成。 集装箱自装自卸车组可以在没有其他装卸机械的条件下，自行完成集装箱的装卸和运输，适用于集装箱运量小，没有起重装卸设备的场所。由于集装箱自装自卸车组带有装卸机构自重较大，比较适合于中短途“门到门”运输，或作为集装箱港口、场站与公路联运的衔接设备。 5、集装箱滚装车组（Ro/Ro Truck for Freight Containers） 集装箱滚装车组由滚装牵引车、连接装置和滚装半挂车组成。 集装箱滚装车组只适用于专门的集装箱滚装船，整个车组也只在滚装船和港口货场之间行驶。一般情况，当滚装船到港后，滚装牵引车通过与船首门、尾门或舷门铰接的跳板进入船舱，把装载集装箱的滚装半挂车拖带到码头货场；或者将滚装半挂车拖带进入滚装船舱。滚装半挂车一般堆码二层集装箱。