李春紅，樊勇

（上海振華集團(tuán)股份有限公司，上海 200125）

0 引言

集裝箱軌道吊是一種比較常見(jiàn)的設(shè)備，有固定的軌道，移動(dòng)范圍有限，但是起吊貨物的重量很大，經(jīng)常在集裝箱堆場(chǎng)或鐵路上進(jìn)行裝卸作業(yè)。集裝箱軌道吊在運(yùn)輸和轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)，常遇到碼頭軌道與軌道吊軌道方向不一致的情況，影響到運(yùn)輸船舶配載方案以及在安裝碼頭的轉(zhuǎn)場(chǎng)方案。為避免對(duì)運(yùn)輸船配載方案造成影響和降低對(duì)碼頭轉(zhuǎn)場(chǎng)區(qū)域的要求，提出了集裝箱軌道吊原地旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)場(chǎng)方案。

很顯然，與常規(guī)的類(lèi)似“汽車(chē)轉(zhuǎn)彎”轉(zhuǎn)場(chǎng)方案相比較，軌道吊原地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)場(chǎng)方案對(duì)轉(zhuǎn)場(chǎng)區(qū)域場(chǎng)地大小的要求更低，更具有可行性和可操作性[1-8]。

1 總體方案

在集裝箱軌道吊的下橫梁下對(duì)稱(chēng)安裝4組橡膠臺(tái)車(chē)，每組橡膠臺(tái)車(chē)與下橫梁偏移角度α，通過(guò)牽引橡膠臺(tái)車(chē)實(shí)現(xiàn)集裝箱軌道吊原地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向。

軌道吊原地旋轉(zhuǎn)對(duì)碼頭轉(zhuǎn)場(chǎng)區(qū)域的要求是：邊長(zhǎng)=a+2c+10 m的正方形。

每組橡膠臺(tái)車(chē)的偏角：α=β=arctan（b/a）

安裝在同一個(gè)下橫梁下的橡膠臺(tái)車(chē)，偏角是對(duì)稱(chēng)的，見(jiàn)圖1。

圖1 橡膠臺(tái)車(chē)偏角示意圖Fig.1 The deflection angle of rubber-bogie installation

軌道吊旋轉(zhuǎn)半徑R=（a2+b2）0.5/2。

式中：a為軌道吊的軌距，m；b為安裝在軌道吊下橫梁上橡膠臺(tái)車(chē)的間距，m；c為主梁懸臂至下橫梁中心的水平距離，m。

橡膠臺(tái)車(chē)應(yīng)選用實(shí)芯耐磨橡膠臺(tái)車(chē)，原因：1）軌道吊的重量通常較重；2）碼頭工況復(fù)雜，充氣輪胎容易被損壞；3）橡膠臺(tái)車(chē)為間歇性慢速旋轉(zhuǎn)，且工作時(shí)間較短。

每組橡膠臺(tái)車(chē)的規(guī)格應(yīng)相同，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，方便操作；橡膠臺(tái)車(chē)的數(shù)量由橡膠臺(tái)車(chē)的許用載荷、碼頭承載力、軌道吊總重量等因素相關(guān)；同組橡膠臺(tái)車(chē)中不同輪胎因其至旋轉(zhuǎn)中心距離不同致使其轉(zhuǎn)速存在差異。

為解決同組橡膠臺(tái)車(chē)中輪胎轉(zhuǎn)速差異造成的問(wèn)題，每個(gè)輪胎通過(guò)滾動(dòng)軸承連接其輪轂與輪軸，以較好實(shí)現(xiàn)各輪胎移動(dòng)速度的調(diào)整。

2 牽引阻力的計(jì)算

集裝箱軌道吊的總阻力：

式中：F橡皮輪胎為單個(gè)橡膠臺(tái)車(chē)的摩擦阻力；F風(fēng)為風(fēng)力影響軌道吊行走的阻力；F坡度為轉(zhuǎn)場(chǎng)區(qū)域坡度影響軌道吊行走的阻力。

式中：P為單個(gè)橡膠臺(tái)車(chē)的正壓力；K為橡膠臺(tái)車(chē)與地面的滾動(dòng)摩擦系數(shù)；μ為滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)0.015。

式中：v為風(fēng)速；A為迎風(fēng)面積；C為風(fēng)力系數(shù)。

式中：G為軌道吊的總重量；α為轉(zhuǎn)場(chǎng)區(qū)域的坡度。

3 滾動(dòng)摩擦系數(shù)的測(cè)定

因缺少橡膠臺(tái)車(chē)與地面滾動(dòng)摩擦系數(shù)的相關(guān)資料，為保證原地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)場(chǎng)方案可靠性，在中國(guó)南通進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，在以色列進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，以測(cè)定相關(guān)的滾動(dòng)摩擦系數(shù)。

1）南通模擬試驗(yàn)情況

天氣：晴，東風(fēng)（微風(fēng)，陣風(fēng)2～3級(jí)）；

轉(zhuǎn)場(chǎng)區(qū)域：水泥地面，路面比較平整，幾乎沒(méi)有坡度；

集裝箱軌道吊參數(shù)：自重350 t，沿大車(chē)方向迎風(fēng)面積390 m2，垂直大車(chē)方向迎風(fēng)面積397 m2。

每組橡膠臺(tái)車(chē)由8個(gè)橡膠實(shí)芯輪胎組成，單個(gè)實(shí)芯橡膠臺(tái)車(chē)的許用正壓力為20 t，最大外徑為φ645 mm，寬度為300 mm；每個(gè)實(shí)芯橡膠臺(tái)車(chē)的輪轂與連接軸間均是用滾動(dòng)軸承聯(lián)接。

牽引設(shè)備分別在F1、F2、F3、F4四點(diǎn)牽引，見(jiàn)圖2，并用測(cè)力器測(cè)出軌道吊開(kāi)始移動(dòng)時(shí)的牽引力，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 南通試驗(yàn)時(shí)測(cè)力器的數(shù)據(jù)Table 1 The data of dynamometers in the Nantong test

圖2 牽引示意圖Fig.2 Sketch map of pulling system

從試驗(yàn)中可以看到：當(dāng)從4個(gè)方位以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛲瑫r(shí)牽引橡皮臺(tái)車(chē)，是可以讓集裝箱軌道吊原地旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的。試驗(yàn)的成功證明了集裝箱軌道吊旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)場(chǎng)方案是可行的。

在不計(jì)風(fēng)載、水泥路面無(wú)坡度時(shí)，通過(guò)實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出，F(xiàn)橡皮輪胎=P×K+P×μ中K≈0.05。

2）以色列轉(zhuǎn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

天氣：晴，西南風(fēng)（3～4級(jí)）；

轉(zhuǎn)場(chǎng)區(qū)域：瀝青地面，路面坡度1%；

集裝箱軌道吊參數(shù)：自重350 t，沿大車(chē)方向迎風(fēng)面積390 m2，垂直大車(chē)方向迎風(fēng)面積397 m2。

橡膠臺(tái)車(chē)規(guī)格型號(hào)以及布置與南通試樣相同。牽引設(shè)備分別在F1、F2、F3、F4四點(diǎn)牽引，實(shí)際數(shù)據(jù)見(jiàn)表2?，F(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖3。

表2 以色列試驗(yàn)時(shí)測(cè)力器的數(shù)據(jù)Table 2 The data of dynamometers in the Israel test

圖3 軌道吊旋轉(zhuǎn)照片F(xiàn)ig.3 In-situ rotation moving photo of RMG

在不計(jì)風(fēng)載、瀝青路面坡度1%時(shí)，通過(guò)實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出F橡皮輪胎=P×K+P×μ中K≈0.1。在南通試驗(yàn)的集裝箱軌道吊與以色列現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)場(chǎng)的為同一軌道吊，其所有的參數(shù)全部相同。在南通試驗(yàn)時(shí)總牽引力大約在23～24 t，在以色列時(shí)總牽引力大約為48 t（每臺(tái)挖掘機(jī)的牽引力大約為12 t左右），幾乎是水泥路面的2倍；兩者牽引力相差較大，說(shuō)明轉(zhuǎn)場(chǎng)區(qū)域碼頭面狀況對(duì)旋轉(zhuǎn)阻力影響很大。

4 入軌方式

軌道吊在轉(zhuǎn)場(chǎng)區(qū)域完成轉(zhuǎn)向后，即大車(chē)行走臺(tái)車(chē)對(duì)準(zhǔn)碼頭預(yù)埋軌道，利用千斤頂將軌道吊整機(jī)頂升至合適的高度。隨后拆除橡膠臺(tái)車(chē)聯(lián)接，并在軌道吊的大車(chē)行走臺(tái)車(chē)下方鋪排臨時(shí)軌道，臨時(shí)軌道一直鋪排至碼頭預(yù)埋軌道處。待臨時(shí)軌道鋪排結(jié)束，通過(guò)降低千斤頂?shù)男谐?，使軌道吊的大?chē)行走臺(tái)車(chē)落入臨時(shí)軌道。特別要注意的是，在牽引軌道吊前，必須檢查確認(rèn)軌道吊行駛路徑的路面上和空中是否有障礙物。在確認(rèn)無(wú)障礙物的情況下，利用叉車(chē)或其它牽引設(shè)備，牽引軌道吊至其碼頭指定區(qū)域的錨定位置。牽引到位后，立即將軌道吊大車(chē)行走機(jī)構(gòu)上所有制動(dòng)器全部剎住，并安裝錨定裝置錨固，做好防風(fēng)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今國(guó)際經(jīng)濟(jì)往來(lái)頻繁，服務(wù)于中外貿(mào)易的港口運(yùn)輸業(yè)迅速發(fā)展，為港口機(jī)械的制造、應(yīng)用、發(fā)展帶來(lái)了無(wú)限生機(jī)。港口機(jī)械普遍具有外形大，質(zhì)量重的特點(diǎn)。大型港口機(jī)械設(shè)備在制造后需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向或者轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸時(shí)，均可以利用本文介紹的“集裝箱軌道吊原地旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)場(chǎng)方案”。本方案思路新穎，原理簡(jiǎn)單，安全可靠，操作方便，可以節(jié)省大量費(fèi)用，在類(lèi)似工程中具有較高的推廣價(jià)值。