集装箱卸粮安全控制装置

2022-10-11徐瑞财陈友飞李柏宽张来林

粮食加工 2022年5期

徐瑞财，戚浩，陈友飞，李柏宽，张来林

（1.中央储备粮福州直属库有限公司，福州 350101；2.中储粮集团有限公司福建分公司，福州 350007；3.河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001）

20世纪90年代以来，随着国内经济的快速发展，国际贸易形势风云多变，为提高粮食市场宏观调控能力和抗风险能力，确保粮食安全，我国投资建设了大量的现代化粮食仓库，其仓型以高大平房仓和浅圆仓为主。高大平房仓跨度为21～36 m，堆粮线在6m以上，仓容以3 000～5 000 t为主；浅圆仓仓容达到5 000～20 000 t[1]。大型粮库出入仓作业不能采用传统手拉肩扛的办法来实现，必须通过散运车辆、散粮输送设备来完成。“集装箱运粮”是粮食流通“四散化——散装、散运、散卸、散存”中普遍采用的运粮方式，可大大降低劳动成本，提高粮食流通效率。

1 集装箱卸粮存在的问题

随着集装箱大量使用，伴之产生的安全问题显而易见，散卸作业的安全风险升高。散装集装箱卸粮在打开箱门时，由于受箱内粮食侧压力的影响，开门大小难以控制，工人需要爬上平板输送机，用捆绑绳索或用身体顶扛方式控制箱门，存在箱门瞬间崩开、作业人员脱身不及时、粮食倾泄埋人的事故隐患；同时为控制流量，工人需爬上爬下绑捆或放松绳索（如图1所示），这样操作方式非常繁琐、事故风险高，且粮食流量控制不理想，影响后续的粮食清理效果。

图1 原集装箱打开箱门与控制流量的作法

为解决这一问题，中央储备粮福州直属库有限公司研发了集装箱卸粮安全控制装置[2]。该装置操作便捷，安全保险系数高，能够有效防止箱门失控造成粮食倾泄埋人事故，同时能够精准控制粮食流量大小，保证入仓粮食的杂质清理效果。

2 卸粮安全流量控制装置结构与组成

卸粮安全流量控制装置结构与组成：由一根直径30 mm、螺距6 mm（梯型牙）、长度1 m正反牙一体的螺杆，两个螺母滑块，两个吊钩组成，螺杆端头焊接六角螺母，用棘轮板手带动螺杆转动；棘轮板手的手柄可通过加套空心圆形钢管延长到1.5 m，便于操作人员站在远离车门的地面上操作。螺杆材质选45号钢，承载强度109.371 kN，强度远大于箱门散料的侧压力。为使正反牙螺杆在转动过程中，两螺母滑块同步平行移动，在两螺母的相同角度上焊接套管，套管内插入圆形钢管作为导轨（见图2）。螺杆一端焊接六角螺母，可套用棘轮板手转动螺杆(见图3)，另一端焊接可拆卸万向活动接头，与摇柄联接，便于拆解、搬移、收藏。

图2 卸粮安全流量控制装置结构示意图

图3 加长棘轮板手

3 工作原理

通过手动旋转摇柄（或棘轮板手），带动正反牙螺杆转动，再带动两螺母滑块沿导轨反向平移，通过吊钩控制箱门开启的大小。当两螺母相向平移靠近时，拉紧箱门使流量变小；反之两螺母背向平移离开，放松箱使门流量变大，从而可精确控制量粮食流量（见图4）。

图4 控制开启集装箱箱门大小示意图

4 安全保障设计

集装箱内物料对箱门侧压力的计算：粮库常见储存品种有稻谷、玉米、大豆及小麦，其中重力密度与侧压力最大的品种是小麦，集装箱一般宽度2.45m，高度2.85 m，参考《粮食平房仓设计规范》和《建筑结构荷载规范》方法计算箱门水平侧压力[3-4]：

式中：Phk为散装粮食作用于侧壁单位面积上的水平压力，kN/m2；k为平堆时粮食侧压力系数，按散落性最大的小麦品种取值0.405 9。计算时粮食对侧壁的外摩擦力可忽略；r为粮食重力密度，kN/m3，按粮食重力密度最大的小麦品种取值8.00 kN/m3；S为粮食顶面至计算截面的距离，m；因粮食水平侧压力沿高度线性分布，计算作用于控制装置的荷载即整个箱门作用力，可以取高度中线压力（即平均压力）计算整个箱门作用力。

集装箱门粮食侧压力计算如表1所示。