关于集装箱联动锁杆的研究分析

2018-09-10孙海燕马嘉启孟庆兵

科技与创新 2018年17期

孙海燕，马嘉启，孟庆兵

（青岛黄海学院，山东青岛 266427；青岛中集集装箱制造有限公司，山东青岛 266599）

集装箱是能装载包装或无包装货进行运输，便于用机械设备进行装卸搬运的一种组成工具，广泛地用于全球范围内的港口、船舶、公路等物流系统。集装箱的种类很多，分类方法也很多。通常按照所装货物的种类可以将集装箱分为干货集装箱、散货集装箱、液体货集装箱、冷藏箱集装箱以及一些特种专用的集装箱等。其中，散货集装箱是用以装载粉末、颗粒状货物等各种散装的货物的集装箱。由于货物形状的不规则性以及货物种类的不确定性，散货集装箱在开启和关闭的过程中存在一定使用上的弊端，因此，设计一种在散货集装箱开启和关闭的过程中，箱内货物不会对人造成一定冲击和伤害的机构是十分重要的。

1 发展背景

目前，散货作为一种较为常见的货物，在海运时，主要以散货船以及散货集装箱的运输为主，散货船的装卸相比于现代化的集装箱码头而言，其效率和成本是无法比拟的，不仅货物周转时间长，且装卸船费工费时，同时，对码头的装卸器械也有较高的要求。因此，相比而言，散货集装箱就成为一种发展趋势，不仅货物周转快，同时，对日渐趋于标准化的集装箱码头而言，处理类似于标准箱的散货箱也是非常轻松的。但就目前市面上存在的散货箱而言，大多采用与标准集装箱类似的结构装运，尤其是门扇部分，采用对开式或者上翻式的门扇。在卸载散货时，对于对开式的门扇，需要操作人员从正面开启，有被散货冲挤的危险。对于上翻式门扇而言，由于其铰链在门扇上方，因此，需要增加横向锁杆来保证门扇在受到箱内货物挤压时，变形量较小。这种门扇往往开启比较复杂，通常需要先打开后端横向锁杆，再从侧面开启底部锁杆。

本设计正是考虑到实际操作中的这些问题，针对目前现有的散货箱结构，研究并开发出一种更为先进的锁杆系统，操作人员仅需要从侧面操作锁杆把手，就能将门一次性开启，且货物卸料时，不会给操作人员造成风险，其基本的设计方案如图1所示。

图1 设计方案图

2 锁杆系统的结构设计

锁杆系统的结构原理为：锁杆系统主要由把手、棘轮、螺杆、联动杆、锁头等部件组成。把手位于散货集装箱侧部底架处，联动锁杆也位于集装箱侧部，门扇设有两个锁头，用于锁紧门扇。当需要开启集装箱后门时，为了保证开门者的安全，开门者位于集装箱侧部进行操作，通过转动棘轮把手，进一步带动右侧的螺杆系统转动，螺杆伸长，推动左侧的三角机构运动，进一步将运动传递到连杆上，带动连杆上下移动。

当连杆上移时，带动三角联动板逆时针旋转，待导向槽的锁头远离门扇，直到脱离锁扣时，开启门扇。

从图1中可以看出，此系统由两组锁头机构组成。这两组锁头机构与连杆之间形成平行四边形机构，实现了锁头开启和关闭时的动作同步，同时，也增加了锁紧点，减小了门扇受力时的外鼓、变形。

图2 联动锁杆机构整体设计图

为了更加清晰地展示该锁杆系统，现将具体的结构进行放大展示，如图3和图4所示。

3 锁杆的运动轨迹

通过锁头的形状以及各个关键节点位置的调整，对锁头开启和关闭时的运动轨迹进行了设计和优化，使得锁头在关闭时允许门扇自然下垂的角度最大。通过SolidWorks软件描述出锁杆系统开启和关闭时锁头的运动轨迹如图5所示。

4 结论

本文针对散货集装箱开启和关闭过程中可能遇到的实际问题进行分析，提出了联动锁杆系统的设计。本文详细介绍了联动锁杆系统结构，对锁杆在开启、关闭时的运动轨迹进行了详细研究。通过对各个关键节点位置的调整，对锁头开启关闭时运动轨迹进行优化，使得锁头在开启关闭时，操作人员的动作最省力。这种类型的锁杆不仅可以用在散货集装箱上，也可以用在任意从侧部开启的门扇上，且可以通过多个点对门扇施力，保证箱体在装货后，门扇受到挤压的情况下，门扇与门框之间的间隙在允许的范围内，防止箱内货物的泄漏。对此锁杆系统的研究，可以更大程度地提高集装箱的空间利用率，对于散货集装箱的进一步普及使用具有重要的实际意义。