门机用可移动全回转液压伸缩式集装箱吊具的开发

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由于受资金限制，大多数中小集装箱码头使用门座式集装箱起重机（以下简称门机）进行集装箱装卸作业，主要采用在门机吊钩下加挂无动力简易集装箱吊具或者直接使用钢丝绳的方式来起吊集装箱，这就需要人工辅助操作，具有作业效率低、成本高、安全性差等缺点。尽管如此，由于岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）价格昂贵，加之受岸线资源等因素的制约，中小集装箱码头仍倾向于使用门机来装卸集装箱；因此，为门机配备高效、安全的专用集装箱吊具对提升中小集装箱码头的作业效率十分关键。由于进口门机专用集装箱吊具价格昂贵，订货周期长，维修也不方便，根据门机的作业特点，自主研发门机专用新型集装箱吊具具有十分重要的意义。

1　设计要求

（1）拆卸方便。门机作业灵活，因此，在设计新型集装箱吊具时，要求在门机不进行集装箱作业时可以方便地将集装箱吊具卸下。

（2）可以调节重心位置。由于集装箱吊具与吊钩的连接使用活络的单吊点，当集装箱所装货物不均匀时，集装箱起吊后会发生倾斜；因此，在设计新型集装箱吊具时，要求在吊具上设置可以调节重心位置的装置，以使集装箱吊具在集装箱起吊后与集装箱呈水平状态，从而达到便于装船或装车的目的。

（3）可以旋转。在门机作业时，门机臂架旋转会导致集装箱吊具与臂架之间的角度发生变化；因此，在设计新型集装箱吊具时要求增加旋转装置，以调整集装箱吊具的角度位置。

（4）可靠的导向板装置。鉴于门机作业的特殊性，需要可靠的导向板装置来帮助对箱，这是提高门机作业效率的必要部件。

（5）具有伸缩功能。新型集装箱吊具要求具有从起吊20英尺集装箱的状态到起吊40英尺集装箱的状态或从起吊40英尺集装箱的状态到起吊20英尺集装箱的状态之间的自由变换功能，以适应不同尺寸集装箱的起吊要求。

（6）具有可靠的自动开闭锁功能。开闭锁机构是集装箱吊具最为关键的部件，用以完成集装箱吊具与集装箱的连接或脱开，必须安全可靠。

（7）可靠的液压系统和电气控制系统。

2　技术方案及主要技术性能参数

根据以上设计要求，借鉴国外集装箱吊具制造经验，并结合国内码头现有状况，常州市南港港口机械有限公司（以下简称常州南港公司）开发出适合门机使用的新型可移动全回转液压伸缩式集装箱吊具（见图1）。新型集装箱吊具由1台可360°回转的旋转吊钩和1台可调节重心的液压伸缩式吊具组成，中间通过销轴连接，拆下销轴使旋转吊钩与集装箱吊具脱开后，旋转吊钩可用来装卸散货。集装箱吊具主要由平移装置、固定梁、伸缩装置、伸缩梁、导板装置、转锁装置、液压系统、电气系统等组成，其结构如图2所示。

2.1　技术方案

2.1.1　旋转吊钩

旋转吊钩主要由卸扣（或滑轮）、储缆筐、上旋转架、中心集电器、旋转驱动装置、回转支承、下旋转架、双钩等组成。卸扣通过钢丝绳与门机相连，门机的垂缆进入储缆筐再接到中心集电器刷架上，再从中心集电器滑环引出并穿过空心套管接到下旋转架的插座上。旋转吊钩与集装箱吊具连接时，只需将集装箱吊具上的多芯插头插到下旋转架的插座上即可完成电气系统的对接。上旋转架与下旋转架通过回转支承连接，安装于上旋转架上的液压马达减速器组件的输出轴上装有小齿轮，小齿轮与回转支承的外齿圈相啮合，可实现旋转运动。中心集电器的作用在于避免电缆在旋转过程中产生缠绕、扭曲现象。

2.1.2　连接销轴

连接销轴与轴孔采用间隙配合，其一端装有手柄，另一端设有插销孔。拆卸时，只需将插销拔出，然后拉出连接销轴，即可使旋转吊钩与集装箱吊具脱开。

2.1.3　液压及电气系统

集装箱吊具的液压系统由液压站和管路组成，其动力源采用可卸荷的恒压变量泵，具有效率高、发热少的特点。当液压系统空载时，油泵处于零排量状态；只要任一机构动作，油泵就可输出压力油，此时系统转换成工作压力值的恒压变量系统。液压系统的工作压力为，为保护导板和伸缩装置，这套阀组的压力油路上设有溢流阀，溢流压力为。为保证液压系统的可靠性，油泵和电磁阀采用德国力士乐公司或美国派克公司或威格士公司的产品，所有管路均采用进口高压软管。

集装箱吊具的电气系统通过从密封的不锈钢接线箱引出带有多芯插头的电缆，并安装上限位开关、继电器、接线端子、电缆等电气元件而组成。根据客户的不同要求，电气系统可以采用点对点控制模式，也可以采用可编程逻辑控制模式。集装箱吊具的电气系统与门机的控制系统构成完备的电气安全连锁保护程序。

2.1.4　平移装置

平移装置主要由移动架、挂钩、大油缸、拖链等组成。移动架的四角通过销轴与挂钩连接，挂钩可以在固定梁的轨道上滑动；大油缸固定在移动架上，活塞杆伸出端固定在固定梁上，这样大油缸的伸缩便可调整移动架在固定梁上的位置。由于旋转吊钩与集装箱吊具通过销轴连接，当起吊的集装箱所装货物不均匀时，集装箱吊具和集装箱就会发生倾斜，此时可通过大油缸来调整移动架的位置，使集装箱吊具与集装箱呈水平状态，以便于装船或装车。拖链的作用是保护电缆和油管在移动架来回移动过程中不致扭断或受损。

2.1.5　固定梁

固定梁主要由2个Ⅲ形梁拼焊而成，Ⅲ形梁上方设有移动架的导轨，2个Ⅲ形梁之间设有伸缩装置的安装支座及伸缩导轨。

2.1.6　伸缩装置

伸缩装置主要由液压马达、减速器、链轮、链条、伸缩杆、调节螺杆、蝶形弹簧等组成。伸缩杆的一端固定在伸缩梁的端梁上，另一端装有链条，可在固定梁的伸缩导轨上滑动，以适应不同尺寸的集装箱。调节螺杆及蝶形弹簧可调节链条的松紧度，并能起一定的缓冲作用。

2.1.7　伸缩梁

伸缩梁由端梁和连接梁组成，并采用焊接方式加以固定。2只伸缩梁嵌套在固定梁的Ⅲ形梁中，可以在里面滑动，以适应不同尺寸的集装箱。

2.1.8　导板装置

导板装置主要由导板结构件、减速箱、油马达等组成。油马达驱动减速箱，使导板作上下翻转运动，翻转幅度为180°。鉴于门机作业的特殊性，在集装箱吊具上设置6个导板，每个导板采用独立的驱动装置，可同时动作，或成对或单独动作。