集装箱轨道吊原地旋转转场方案的研究与应用

李春红，樊勇

（上海振华集团股份有限公司，上海 200125）

0 引言

集装箱轨道吊是一种比较常见的设备，有固定的轨道，移动范围有限，但是起吊货物的重量很大，经常在集装箱堆场或铁路上进行装卸作业。集装箱轨道吊在运输和转场时，常遇到码头轨道与轨道吊轨道方向不一致的情况，影响到运输船舶配载方案以及在安装码头的转场方案。为避免对运输船配载方案造成影响和降低对码头转场区域的要求，提出了集装箱轨道吊原地旋转的转场方案。

很显然，与常规的类似“汽车转弯”转场方案相比较，轨道吊原地旋转转场方案对转场区域场地大小的要求更低，更具有可行性和可操作性[1-8]。

1 总体方案

在集装箱轨道吊的下横梁下对称安装4组橡胶台车，每组橡胶台车与下横梁偏移角度α，通过牵引橡胶台车实现集装箱轨道吊原地旋转转向。

轨道吊原地旋转对码头转场区域的要求是：边长=a+2c+10 m的正方形。

每组橡胶台车的偏角：α=β=arctan（b/a）

安装在同一个下横梁下的橡胶台车，偏角是对称的，见图1。

图1 橡胶台车偏角示意图Fig.1 The deflection angle of rubber-bogie installation

轨道吊旋转半径R=（a2+b2）0.5/2。

式中：a为轨道吊的轨距，m；b为安装在轨道吊下横梁上橡胶台车的间距，m；c为主梁悬臂至下横梁中心的水平距离，m。

橡胶台车应选用实芯耐磨橡胶台车，原因：1）轨道吊的重量通常较重；2）码头工况复杂，充气轮胎容易被损坏；3）橡胶台车为间歇性慢速旋转，且工作时间较短。

每组橡胶台车的规格应相同，以简化设计，方便操作；橡胶台车的数量由橡胶台车的许用载荷、码头承载力、轨道吊总重量等因素相关；同组橡胶台车中不同轮胎因其至旋转中心距离不同致使其转速存在差异。

为解决同组橡胶台车中轮胎转速差异造成的问题，每个轮胎通过滚动轴承连接其轮毂与轮轴，以较好实现各轮胎移动速度的调整。

2 牵引阻力的计算

集装箱轨道吊的总阻力：

式中：F橡皮轮胎为单个橡胶台车的摩擦阻力；F风为风力影响轨道吊行走的阻力；F坡度为转场区域坡度影响轨道吊行走的阻力。

式中：P为单个橡胶台车的正压力；K为橡胶台车与地面的滚动摩擦系数；μ为滚动轴承摩擦系数0.015。

式中：v为风速；A为迎风面积；C为风力系数。

式中：G为轨道吊的总重量；α为转场区域的坡度。

3 滚动摩擦系数的测定

因缺少橡胶台车与地面滚动摩擦系数的相关资料，为保证原地旋转转场方案可靠性，在中国南通进行了模拟试验，在以色列进行了现场实验，以测定相关的滚动摩擦系数。

1）南通模拟试验情况

天气：晴，东风（微风，阵风2～3级）；

转场区域：水泥地面，路面比较平整，几乎没有坡度；

集装箱轨道吊参数：自重350 t，沿大车方向迎风面积390 m2，垂直大车方向迎风面积397 m2。

每组橡胶台车由8个橡胶实芯轮胎组成，单个实芯橡胶台车的许用正压力为20 t，最大外径为φ645 mm，宽度为300 mm；每个实芯橡胶台车的轮毂与连接轴间均是用滚动轴承联接。

牵引设备分别在F1、F2、F3、F4四点牵引，见图2，并用测力器测出轨道吊开始移动时的牵引力，实测数据见表1。

表1 南通试验时测力器的数据Table 1 The data of dynamometers in the Nantong test

图2 牵引示意图Fig.2 Sketch map of pulling system

从试验中可以看到：当从4个方位以顺时针或逆时针方向同时牵引橡皮台车，是可以让集装箱轨道吊原地旋转移动的。试验的成功证明了集装箱轨道吊旋转转场方案是可行的。

在不计风载、水泥路面无坡度时，通过实测试验数据可以计算出，F橡皮轮胎=P×K+P×μ中K≈0.05。

2）以色列转场现场试验情况

天气：晴，西南风（3～4级）；

转场区域：沥青地面，路面坡度1%；

集装箱轨道吊参数：自重350 t，沿大车方向迎风面积390 m2，垂直大车方向迎风面积397 m2。

橡胶台车规格型号以及布置与南通试样相同。牵引设备分别在F1、F2、F3、F4四点牵引，实际数据见表2。现场照片见图3。

表2 以色列试验时测力器的数据Table 2 The data of dynamometers in the Israel test

图3 轨道吊旋转照片Fig.3 In-situ rotation moving photo of RMG

在不计风载、沥青路面坡度1%时，通过实测试验数据可以计算出F橡皮轮胎=P×K+P×μ中K≈0.1。在南通试验的集装箱轨道吊与以色列现场转场的为同一轨道吊，其所有的参数全部相同。在南通试验时总牵引力大约在23～24 t，在以色列时总牵引力大约为48 t（每台挖掘机的牵引力大约为12 t左右），几乎是水泥路面的2倍；两者牵引力相差较大，说明转场区域码头面状况对旋转阻力影响很大。

4 入轨方式

轨道吊在转场区域完成转向后，即大车行走台车对准码头预埋轨道，利用千斤顶将轨道吊整机顶升至合适的高度。随后拆除橡胶台车联接，并在轨道吊的大车行走台车下方铺排临时轨道，临时轨道一直铺排至码头预埋轨道处。待临时轨道铺排结束，通过降低千斤顶的行程，使轨道吊的大车行走台车落入临时轨道。特别要注意的是，在牵引轨道吊前，必须检查确认轨道吊行驶路径的路面上和空中是否有障碍物。在确认无障碍物的情况下，利用叉车或其它牵引设备，牵引轨道吊至其码头指定区域的锚定位置。牵引到位后，立即将轨道吊大车行走机构上所有制动器全部刹住，并安装锚定装置锚固，做好防风措施。

5 结语

当今国际经济往来频繁，服务于中外贸易的港口运输业迅速发展，为港口机械的制造、应用、发展带来了无限生机。港口机械普遍具有外形大，质量重的特点。大型港口机械设备在制造后需要进行转向或者转场运输时，均可以利用本文介绍的“集装箱轨道吊原地旋转的转场方案”。本方案思路新颖，原理简单，安全可靠，操作方便，可以节省大量费用，在类似工程中具有较高的推广价值。