摘要：摆式减速器作为机械起重机的专用设备，对提高集装箱起重机的运行效率和质量具有重要意义。本文首先简要介绍了港口集装箱起重机的基本结构，然后讨论了减少港口集装箱起重机吊具摆动的几种设备类型，以期为相关技术和研究提供参考。
关键词：港口集装箱;起重机;吊具减摆装置
集装箱起重机在运行过程中，必须沿主梁轨道在航道两侧重复悬挂挂档的行车，以完成装卸作业。小车的运行距离很长。在小车的起动和制动过程中，升降齿轮和悬挂容器会发生不同程度的摆动，这在一定程度上影响了起重机的装卸效率。只有安装摆式减速器，起重机的摆动幅度才能得到有效控制。因此，加强对港口集装箱起重机设备的研究，提高港口集装箱起重机的质量具有重要的现实意义。
1港口集装箱起重机的基本结构
港口集装箱起重机是港口前沿开展集装箱装船和卸船的专业设备，形式取决于操作功能及作业特性。当前国内使用的港口集装箱起重机因生产厂家不同表现为不同形式，但其大体结构仍保持一致。港口集装箱起重机的基本结构通常有以下部分构成： 俯仰机构：是实现前大梁环绕大梁绞点进行俯仰运动的结构，主要包括安全钩装置、驱动机构、安全保护装置、钢丝绳卷绕机构四个部分。 应急机构：在电控系统或断电系统出现故障时通过各类电源推动起重机返回到安全部位或将负荷安全卸载的驱动结构，其主要有起升应急机构、俯仰应急机构和小车应急机构组成。 起升结构：其是岸桥最重要的工作结构，主要用于完成吊梁、吊具或集装箱的升降过程。其主要包括吊具、驱动机构、安全保护装置、钢丝绳卷绕系统四个部分。大车行走机构：其是实现整机顺着港口前沿轨道进行水平作业的机构。主要由安置在门框下的4组行走台车和相应驱动装置组成。 小车运行结构：实现吊具、上架或集装箱进行水平往返运动的机构统称为小车运行系统，其主要有小车钢丝绳卷绕装置、运行小车驱动系统、安全保护装置及运行小车总成等部分组成。 附属装置：主要包含载人户外电梯、托绳装置、理货室、机器房及附属设备、码头附属装置、、俯仰机构操作平台等部分。
2.吊具摇动成因
港口集装箱起重机的吊具是通过钢丝绳和小车连接的。当进行作业时，小车运行机构驱动小车运行，吊具通过钢丝绳获得加速力同小车一起运行。小车停止，吊具发生摆动，此时，停止的小车可以看做固定点，悬垂钢丝绳近似成柔性绳，吊具简化成质点，那么吊具的摆动可以简化成单摆模型。由此可以看出，吊具的摆动是不可避免的。
3.几种港口集装箱起重机吊具减摆装置类型
依据实践数据分析发现，在小车动作速率高于180m/min时，小车制动停车过程中造成的集装箱及吊具摆幅可达到2m，30s后才能停止摆动。因此需要对吊具加装减摆装置以将吊具摆动幅度缩减至100mm以下。
3.1液压/钢绳减摆装置
该系统主要包含减摆钢丝绳、液压控制系统、卷筒、减摆液压缸四部分。减摆钢丝绳利用小车上的组轮和吊具上的定滑轮交叉相连，减摆卷筒利用链传动设备与起升卷筒同步运转。在吊具摆动过程中，因减摆钢丝绳的复合连接和液压系统的作用，能迅速控制吊具的摆动。在吊具向右摆动时一侧的钢丝绳松弛，另一侧的钢丝绳则拉紧。这时，液压缸的活塞沿有杆腔向前运动，使杆腔压力不断增加;当压力增大至溢流阀的设定压力时，溢流阀开启，使油通过溢流阀返回到油箱。在此同时，与松弛绳相连接的液压缸则依照液压系统的调控，活塞沿无杆腔运动，这使松弛端的钢绳转换为张紧状态。在几次摆动过程中，压力油会连续由溢流阀流出，将吊具摆动产生的能量转化为液压油的摩擦热能，进而实现控制摆动的功能。
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3.2摩擦离合器式减摆装置
摩擦离合器式减摆装置主要通过摩擦力来转化摆动能量进而控制摆动。在工作过程中，锥齿轮与吊具滑轮组合连接并同步转动。在吊具出现摆动时，吊具左右滑轮会在起升绳张力作用下进行转动，且同时带动锥齿轮运动;相邻锥齿轮互相传动，与摩擦离合器动片相互固联的锥齿轮会带动动片转动，由此消耗摆动能量，减小摆动幅度，进而控制吊具摆动。
3.3液压撑杆式减摆装置
液压撑杆式减摆装置主要安置在行走小车下部，两侧分别铰接2根减摆撑杆，撑杆尾部安置滑轮，起升绳由小车固定滑轮经过撑杆尾部滑轮再到吊具滑轮上。在集装箱出现摆动的过程中，液压缸会驱动撑杆向外撑出，由此起升绳间的夹角θ会逐渐增大，进而加大水平分力，受摆动影响丧失平衡的水平分力会在短时间内终止摆动。
3.4跳板梁氏减摆装置
跳板梁装置主要铰接在行走小车中间部位的支承上，在小车匀速运转过程中，吊具大约在小车的中心线上。而在小车作制动或减速运动时，因惯性力的左右，集装箱与吊具会沿小车运转方向摆动，这是左右侧的钢丝绳张力将出现失衡，继而跳板梁会沿中心支承倾斜，直至其倾斜能量由左右液压缓冲缸完全吸收。因摆动过程受到阻碍，集装箱会朝相反方向回摆，跳板梁也会随着向相反方向倾斜，同时在短时间内消耗集装箱的摆动能量，经过几次摆动，吊具摆动幅度会迅速衰减，由此实现减摆功能。
此种减摆设备在正常工作状态下，可排除装置载荷影响，在5s内可将集装箱的摆幅控制到50mm范围以内。该减摆设备操作方便，结构简易，且未应用复杂机械与电气控制系统，只通过机械式上下传动的跳板梁和液压缓冲缸即可实现减摆，不需要精准的转速调控措施，也无需其他附加滑轮及减摆钢丝绳设备，是一种相对优化的减摆装置。
3.5斜拉绳式减摆装置
该装置主要通过斜拉绳的水平分力控制吊具摆动。在吊具上先拉好起升绳，另外4根减摆绳则分别绑接在吊具的四角上，其经过可在小车架上行走的拖架滑轮和定滑轮，最后在绑接在液压马达驱动的卷筒上。液压马达同起升电机固联，可保证起升绳同斜拉绳同步升降受力，且能保持张紧状态。在吊具悬挂长度增加时，行走托架可顺小车下部轨道运动，增加斜拉绳角度Φ，当斜拉绳水平分力足够大时便可有效控制吊具摆动。
结束语： 提升设备的应用质量直接影响到集装箱起重机的运行效率和安全。因此，相关技术和研究人员应加强对港口集装箱起重机提升设备的研究。本文综述了提升设备的应用技术和关键改进措施，以逐步提高提升设备的应用水平。
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论文作者:何永法
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：起重机论文; 集装箱论文; 吊具论文; 小车论文; 装置论文; 钢丝绳论文; 港口论文; 《电力设备》2018年第27期论文;