超起升高度空箱吊具

季 刚 刘 东

1上海振华重工（集团）股份有限公司 上海 200125 2北京起重运输机械设计研究院有限公司 北京 100007

岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）吊具的传统装卸方式是从集装箱顶部上方落下通过4个转销与集装箱顶角件间的连接吊走或放下集装箱。随着科技的进步和社会的发展，为了追求更高效率和更低成本，新建造的船舶越来越大，堆码运输的集装箱越来越高。部分港口在早期购置的岸桥由于起升高度不足，在涨潮的时间段船身上浮后与起重机主大梁高度落差变小，传统吊具无法从集装箱顶部着箱装卸堆码在船舶顶层的空集装箱。为此，设计了超起升高度空箱吊具，以通过改变起吊方式来提高现有岸桥的起升高度，增强港口接待船舶的能力，减少停靠时间。

1 超起升高度吊具

1.1 超起升高度空箱吊具构成

超起升高度空箱吊具主要应用于涨潮时间段对船舶顶部的空集装箱进行操作，主要由伸缩机构、转销机构、配重调节机构、门架高度调节机构以及俯仰调平装置组成。伸缩机构为人力手摇驱动伸缩配合插销定位，无位置感应限位。转销机构为标准单出杆液压缸驱动旋转90°实现与集装箱角配件的锁开，带机械连锁。2套配重调节机构布置在框架左右两侧，由2只液压缸分别驱动，此调节机构利用极限限位控制配重海陆侧2个极限位置并给出信号。门架高度调节机构用来调节吊具在门架上的高度位置，采用吊具置于集装箱或其他平台类装置，起升升降利用自重人工调节，并采用插销定位，无位置限位。俯仰装置利用液压缸斜拉固定，通过液压缸伸缩驱动调节门架绕框架结构旋转达到俯仰，动作角度为+4°/ -2°，主要用来补偿吊具系统的倾斜，保证集装箱处于水平状态。无位置限位，液压缸可点动调节。

1.2 超起升高度空箱吊具工作特点

常规岸桥吊具传统装卸方式是：从集装箱顶部上方落下通过4个转销与集装箱顶角件间的连接吊走或放下集装箱。超起升高度空箱吊具为了达到增加起升高度的目的，再加上操作对象为空箱，设计采用2吊点吊具从集装箱侧面利用小车行走、大车行走水平移动实现靠箱、着箱动作，利用集装箱长度方向2个角配件与吊具转销连接和集装箱框架底部辅助支承起吊集装箱，由于是从侧面起吊集装箱的2个吊点，集装箱相对吊具偏心较大易产生倾翻，需设计配置1个主框架连接双吊点吊具，在主框架内部布置1套配重用来平衡吊偏的集装箱，钢丝绳下的吊具上架直接与主框架连接，为了适应20 ft箱和40 ft箱不同质量的情况，在主框架内部设置的配重可进行调节，通过调节离中心的距离实现平衡不同的箱重，使吊具系统始终处于水平状态，便于司机进行装卸工作，并确保安全。

图1 超起升空箱吊具系统组成

图2 起吊集装箱状态

2 吊具系统技术方案

2.1 伸缩驱动机构

伸缩驱动机构是用来调节吊具2个吊点间的距离，用以实现操作20 ft和40 ft集装箱不同角配件间距长度要求，伸缩驱动机构主要由链轮、滚子链、摇把、插销等组成。如图3所示，设计采用3个链轮的三角形布置，通过这种形式的布置将链轮的转动转化为滚子链的直线运动，当手动摇动摇把时主动链轮开始转动，由2个导向链轮导向后滚子链绕主动链轮旋转转化为直线运动，同时由滚子链与吊具的伸缩梁结构连接，滚子链又带动伸缩梁结构作直线运动，通过伸缩动作来实现2个伸缩梁上吊点的距离变化，以实现改变吊点的长度。借助摇把和主动链轮的力臂比实现摇动省力。当伸缩梁移动到预定位置后利用插销穿过主梁固定锁死长度距离，确保当吊具受到擦碰和着箱时吊点距离不变。

图3 伸缩平移驱动机构

2.2 转销驱动机构

转销驱动机构为ISO标准带机械电气连锁的浮动转销机构，由单出杆液压缸驱动实现转销90°正反转运动，2根伸缩梁顶部转销箱内各有1套由液压缸单独驱动的转销装置。每套机构驱动一个转销动作。开/闭锁限位开关也被安装在里面，通过检测转柄上感应块的2个位置来检测开/闭锁状态。转销机构配置有顶销，只有当吊具落在集装箱角配件上将顶销顶起后才能驱动转销旋转，防止操作过程中误判导致一个转销起吊集装箱。

2.3 配重调节机构

配重调节机构用来平衡双吊点起吊集装箱的偏心并调节吊具系统起吊20 ft和40 ft集装箱时，由于集装箱大小不同导致自重上的差别，通常情况1只20 ft集装箱自重约为2.5 t，40 ft集装箱自重约为4 t。如图4所示，配重调节机构由配重、液压缸、感应传感器组成，2块方形配重设计自重约为11 t，由主框架上的T形滑轨支承。由液压缸根据主控指令在操作40 ft集装箱时推出配重，在空载未吊箱或操作20 ft集装箱时拉回配重，配重在液压缸的作用力下在滑轨上来回滑动，通过调节与中心间的力臂距离用以使整个吊具处于水平平衡状态，感应传感器判断配重所处位置状态，并与主控起升机构联锁确保配重所处位置与所操作的集装箱对应后才允许起升动作。

图4 配重调节机构

2.4 俯仰调平装置

俯仰调平装置可辅助配重调节机构使吊箱前的吊具和吊箱后的集装箱始终处于水平状态，便于起吊集装箱或将集装箱可靠的放置在集卡上。俯仰调平装置包括液压缸、门架结构，连接销轴等，由于机构间的间隙、同样型号集装箱间自重差别等因素会导致配重调节结构不能将集装箱完全调至水平状态，设计利用此套结构当司机观察集装箱货吊具倾斜时，可操作液压缸伸缩动作反方向拉动门架结构绕连接销轴旋转，从而补偿各机构间隙或集装箱自重差，保证起吊集装箱处于水平状态。

图5 俯仰调节机构

2.5 吊具结构

吊具结构的特点是采用单箱嵌套梁式结构，由1根主梁和2根L形伸缩梁组成，2根L形伸缩梁互相嵌套，其布局简单紧凑，结构外形小，自重轻。在伸缩梁与转销箱梁上均装有抗磨块，减少承载钢结构的磨损；抗磨块安装采用箱口置入式，无需拆卸伸缩梁即可更换减磨块，装卸方便可靠。吊具主要钢结构选用高强度钢板，并建立了有限元模型进行分析计算，力求材料运用合理。

3 结语

新型超起升高度空箱吊具的开发设计，提升了一批港口旧设备的性能，并有效地解决了旧设备在接卸大型船舶时，如遇到海水涨潮将无法工作只有等待退潮的问题。利用较小的投入大幅提高了旧设备利用率和工作效率，具有操作简便、降本节耗等方面的优势。