散货抓斗摆架改造及其在粮食码头的应用

杨敬君 张贺松

广东省储备粮管理总公司东莞直属库

1 引言

抓斗广泛应用于港口散货装卸作业中，如煤炭装卸、矿石装卸、粮食卸船等。根据货物的比重，可分为轻型抓斗和重型抓斗。用于抓取粮食、化肥等散货的抓斗属于轻型抓斗，粮食等散货码头多使用四索双颚瓣抓斗。

2 抓斗工作原理及存在问题

四索双颚瓣抓斗主要与具有2组起升卷筒的桥式或门座起重机(以下简称门机)配套使用，2根开闭抓斗绳与门机的2根开闭绳相连接,门机的支持绳与抓斗的平衡梁相连接,抓斗平衡梁起到固定1根支持绳或调节2根支持绳差的作用[1](见图1)。

1.支持绳链条(与平衡梁连接) 2.开闭抓斗绳(与开闭绳连接) 3.平衡梁(摆架)图1 四索双颚瓣抓斗与钢丝绳连接示意图

抓取物料前，起重机控制开闭绳下放，抓斗依靠下横梁的自重，使斗部以下横梁大轴为中心将双颚瓣打开，当双颚瓣开到与两耳板的碰块相撞，即双颚瓣打开到最大极限时完成抓斗的张开动作。随后，起重机钢丝绳将抓斗起吊在适当位置上，支持绳与开闭斗绳同步落下，将抓斗落在要抓取的松散物料上面，再收绕开闭绳完成物料抓取。在闭合的双颚瓣里已装满了物料，最后提升支持绳，整个抓斗亦被吊起，经行车移动到所需卸料场地上，开斗卸下所抓取的物料。此过程为抓斗的一个完整抓料动作。

为了方便抓斗拆卸更换吊钩和抓斗作业工况下减少4根起重钢丝绳之间的缠绕，通常会在抓斗的平衡梁(摆架)两端配备3～4 m的起重链条，以降低起重钢丝绳之间的缠绕概率。但是，实际装卸作业过程中，当抓斗落到物料表面时，4根起升钢丝绳仍需继续下落一定的行程以提升抓满率[2]，此时，4根钢丝绳处于松散状态，而固定于抓斗摆架两侧的支持绳链条因自重较大，会随机落入摆架框架内部(见图2)。在抓斗开始抓取物料、钢丝绳起升闭斗的过程中，随着钢丝绳的逐步拉紧，摆架的摆动，支持绳链条偶尔会被卡在摆架与开闭斗绳导绳滚轮间，无法自动松脱。此时若继续起升，抓斗容易造成钢丝绳缠绕、跳槽，严重的可造成钢丝绳破断，引发安全生产事故。为解决该问题，需要作业人员下船舱并爬到抓斗上进行疏通处理，处理故障耗时长，既影响卸船效率，又存在安全隐患。

图2 支持绳链条落入摆架内部示意图

3 问题分析

针对支持绳链条卡链现象，结合抓斗摆架的结构特点，分析认为关键因素在于抓斗摆架的结构形式不合理。目前使用的抓斗摆架主体框架为用25 mm钢板折弯后拼焊而成的方桶型结构，摆架内部中空范围较大(见图3)。抓斗落入物料堆场准备抓取物料时，起重链条在下降的过程中没有受到有效阻挡，易落入摆架内腔，在抓料闭斗提升的过程中，摆架与链条同步运动，链条存在被钢丝绳导轮与摆架卡死的可能。

1.摆架内部中空 2.摆架轴 3.钢丝绳导轮 4.钢丝绳 5.摆架框架图3 现有摆架结构示意图

4 改造方案及要点

4.1 改造方案

针对上述问题，通过在摆架内侧立面增加带圆弧槽的钢板并配以加强筋，有效阻止了抓斗支持绳链条落入摆架内腔，从而规避了链条被卡住的风险(见图4、5)。改造后支持绳链条无法落入摆架内部(见图6)。

1.摆架框架 2.挡板加强筋 3.摆架轴 4.钢丝绳导轮 5.摆架内腔挡板图4 摆架内腔挡板及加强筋布置示意图

1.新增挡板加强筋 2.新增挡板图5 挡板及加强筋剖面图

图6 支持绳链条无法落入摆架内部

4.2 改造要点

为确保改造效果良好，提出几点改造思路及注意要点。

(1)因粮食的散落特性，不同粮食的静止堆积角不同，抓斗落入粮堆准备抓取散料时，可能侧倾落于物料表面，形成20°～45°的角度。此时，开始抓料，提升钢丝绳，摆架会随机摆动，可能会造成开闭斗钢丝绳与新增圆弧板摩擦。因此，改造时，圆弧板间预留的间隙要合适，防止钢丝绳摩擦挡板。

(2)带圆弧孔挡板焊接在摆架立面侧板上部，以确保不影响导轮的正常维修拆卸。

(3)为保证圆弧板的强度，应选择6 mm以上的钢板进行下料焊接，同时配以适当加强筋，以确保焊接后钢构平整，并使其更耐腐蚀。

5 改造效果

以广东省储备粮管理总公司东莞直属库卸5万t散货船为例，该码头采用3台MQ2538门机同时进行卸船作业。卸5万t散货粮食通常需要5～7个班次(50～70 h)。

改造前，平均每台机每个班次(10 h)出现1次卡链的现象，处理1次需要约0.5 h，处理卡链故障有可能耽误船期2.5～3.5 h，大大影响作业效率，同时作业人员卸船期间下舱排除故障也存在较大安全隐患。

改造后，经20余条5万t散货船舶卸船作业验证，作业期间抓斗支持绳链条均未出现卡链的现象，且开闭斗钢丝绳未出现明显的局部模式断丝情况。

6 结语

经过反复试验，本次抓斗摆架改造取得了较好的应用效果，大大降低了企业安全生产风险，有效提高了码头装卸货效率和经济效益，具有较好的应用推广价值。