岸边集装箱起重机抬高装置移位系统设计

李 辉

上海振华重工(集团)股份有限公司

1 引言

根据岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)抬高装置[1]的作业特点，以前每加高1台岸桥，都需要在岸桥上重新进行一次抬高装置的拆、装，抬高装置拆、装一次要耗费约2周的时间。对于有多台岸桥需批量进行加高改造的情况，抬高装置的拆、装将会耗费大量的时间。若能实现抬高装置的整体移进、移出，省去抬高装置的拆、装过程，将节约大量的时间和成本。为此，开展了对大型岸桥抬高装置整体移位及一体式安装方法的研究，设计了岸桥抬高装置移位系统，有效地解决了抬高装置在使用过程中装、拆时间长的问题，极大提高了岸桥批量加高作业的效率，满足了用户节约码头占用时间的需要，填补了国内外在抬高装置一体式安装、对岸桥进行批量加高的空白。

2 系统结构组成

岸桥抬高装置移位系统连接于抬高装置本体上，主要由接长压梁4件、假腿4件、横向稳定撑4件、液压台车4件、台车支座4件、调整垫板4套、胎架2件、法兰板安装2件、抬高装置压梁加强1套等9部分组成(见图1)。其中，接长压梁是岸桥抬高装置移位时的主承力构件，与抬高装置本体相连接，其下设置有假腿、台车等移位装置；假腿为液压台车与接长压梁间的连接及传力结构，其上设置有牵引耳板，用以牵引抬高装置整体进出岸桥；液压台车为移位设备，其内部设置有顶升设备，移位时可将抬高装置整体顶起到一定高度以脱离与岸桥下横梁的接触，抬高装置通过液压台车沿铺设在码头上的轨道进行移位；胎架作为抬高装置整体移位过程中更换假腿的临时支撑结构，设在抬高装置下指定区域，以供抬高装置移位时假腿在压梁及接长压梁下的位置1与位置2之间进行转换。

1.接长压梁 2.假腿 3.台车支座 4.调整垫板 5.液压台车 6.横向稳定撑 7.胎架 8.法兰板 9.压梁加强图1 抬高装置移位系统总图

抬高装置整体移位前，需在每根压梁上设置3处假腿安装位置和更换假腿的临时换力支承位置，在压梁的两端用接长压梁进行接长。为此需对抬高装置本体进行加强，如用稳定撑对抬高装置进行横向稳定，对压梁与假腿连接处及压梁与接长压梁连接处进行局部加强。在码头上铺设移位专用轨道[2]，液压台车作用在轨道上，利用液压台车[3]内部油缸顶起抬高装置，再通过牵引车牵引，将抬高装置整体移出或移进被加高岸桥。

3 系统工作原理

该技术的原理是在码头前场或后场空闲区域选定一个固定的岸桥加高改造场地，将需加高改造的岸桥依次停放于此位置，通过移位系统，将抬高装置整体移进、移出被加高岸桥，实现流水线式的岸桥加高作业。岸桥进行加高作业时，岸桥抬高装置安装在岸桥门框内侧，抬高装置整体移出、移进岸桥时，需跨越岸桥下横梁、大车行走机构等障碍物(见图2)。移位过程中，根据抬高装置所处位置的不同，分别交替使用3组假腿[4]中的2组，以跨越障碍，将抬高装置从岸桥中整体移进、移出，具体过程如图2。

图2 抬高装置初始位置

3.1 准备工作

抬高装置在加高完第一台岸桥后，通过装置中的液压油缸将挑梁下放，使抬高装置脱离与第一台岸桥的连接，并断开抬高装置与码头的电源连接，拆除其内部顶升用的液压管线，为抬高装置的整体移出作准备。在安装移位装置前，还需对抬高装置压梁局部加强，安装与假腿对接位置处的法兰板(此项仅在抬高装置首次移位时应用)。然后进行移位装置安装的准备工作，在抬高装置压梁下方的码头对应位置铺设移位用轨道，在抬高装置上相应位置安装接长压梁、假腿、稳定撑、液压台车等，将牵引车与移位系统牵引耳板连接，为液压顶升台车连接电源线。

3.2 移位步骤

初始状态下，移位系统的4台液压台车同步顶升，使抬高装置最低点接长压梁法兰板底面高出岸桥下横梁上表面。此时牵引车将抬高装置往陆侧牵引，至假腿位置1接近岸桥陆侧下横梁时，在抬高装置下放置临时支撑胎架(见图3)。位置1处台车下放，使抬高装置落在胎架上，将假腿从位置1处更换到位置2处。

图3 抬高装置第一次更换假腿位置

位置2处台车顶升，使抬高装置脱离临时支撑胎架，移除胎架，继续往陆侧牵引抬高装置至假腿位置2接近岸桥陆侧下横梁时，位置2处台车下放，使抬高装置落在岸桥陆侧下横梁上，将假腿从位置2处再更换到位置1处(见图4)。继续牵引抬高装置，使之完全脱离岸桥。至此，通过在指定位置设置临时胎架支撑和变换假腿位置的方式，实现对岸桥下横梁、大车等障碍物的跨越，分步将抬高装置整体移出岸桥。

图4 抬高装置第二次次更换假腿位置

抬高装置移出后，已加高好的第一台岸桥接岸电，利用自身动力撤离码头加高作业区域，并将准备加高的第二台岸桥移至码头指定加高作业区域，由以上移出的逆过程将抬高装置从码头后场整体移入至拟加高岸桥内部。抬高装置到达指定安装位置后，液压台车下降，拆除台车。后续加高岸桥均按此过程依次进行抬高装置的移位与安装。

4 牵引力计算

针对抬高装置移位系统作业工况的计算，需根据抬高装置的重量、滚动摩擦系数、车轮轴摩擦系数、车轮轴直径、车轮踏面直径、附加阻力系数、牵引速度、启动时间、动力效应系数、最大工作风速、迎风面积、风与牵引方向的角度等参数来确定其总阻力Ff[5]：

Ff=Fm+Fh+Fw+Fgh+Fb

(1)

式中，Fm为滚动摩擦阻力，kN；Fh为启动惯性力，kN；Fw为风载荷，kN；Fgh为轨道间隙阻力，kN；Fb为斜坡载荷，kN。

牵引阻力公式中，风载荷Fw可按式(2)计算：

(2)

式中，Vw为设计风速，一般取13.8 m/s；A为起重机在其横向或纵向剖面上的侧投影面积，m2。

经计算，抬高装置牵引时考虑各种工况，总阻力Ff为207 kN，即需用总牵引力不小于207 kN的牵引车对抬高装置进行移位牵引。

5 系统特点

在设计中，将移位系统有效地与抬高装置本体进行了对接，形成为一个整体。将假腿进行了两段式设计，对于不同高度的岸桥，只需调节假腿中的非固定段即可。根据海运要求，将移位装置各部件的外形尺寸设计成可满足集装箱运输的尺寸，方便在全球不同岸桥加高码头间进行运输和调配。根据抬高装置重量分布特点，对移位装置的假腿位置和临时托顶位置进行合理设置，将移位工况下支撑点对抬高装置结构本体强度的影响降到最低。根据移位时各种使用工况下的不同受力情况，对抬高装置本体进行了强度校核[6]并加强了局部结构、连接处的薄弱环节，并针对抬高装置下端自由、横向截面尺寸受限所导致的稳定性偏弱的状况，对抬高装置底部进行了横向稳定加强。

岸桥抬高装置移位系统的应用，对于多台岸桥批量加高，抬高装置一次拼装到位，不再对其进行重新拆除及再拼装，将岸桥加高准备原本需要2周的工作量压缩到2天内完成，为加高作业节约了大量的时间和成本，极大减少了人工、设备的投入。进行加高作业时可灵活地在码头前、后场选取加高场地，将需加高的岸桥移至固定加高场地进行批量加高，使加高作业对码头正常使用的影响降到最低。且移位系统全地面操作，免去了吊车装、拆等多项高空工序，不用考虑天气影响(如风力6级以上不能作业)，可实现全天候作业。

6 结语

岸桥抬高装置移位系统为振华重工首创，本技术已获中华人民共和国国家知识产权局实用新型专利，专利号：ZL202021247211.2。抬高装置移位系统是岸桥抬高装置的重要配套件，有效地解决了抬高装置在使用过程中装、拆时间长的问题，实现了抬高装置整体安装，具有安装方便、节约时间、使用高效的特点。至今，振华重工已在多地码头运用移位系统进行桥吊批量加高，大大提高了加高作业效率，取得了可观的经济效益。