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集裝箱橋吊兩種大梁鉸點形式的分析和比較

時間:2017-11-18 15:07:00 來源:本網

  隨著我國加入WT,我國港口在進出口貿易中的地位更加顯得突出。90年代以來,是世界集裝箱運輸飛速發展的時期,與之相適應的是集裝箱橋吊(以下簡稱岸橋)的大型化和高效化。由于岸橋前大梁可以仰起,以滿足大型集裝箱專用船的靠泊、換艙以及移位等的要求。因而對于岸橋來說,前大梁與后大梁的聯接鉸點,不僅是整體鋼結構上的一個普通的動鉸(見),而且大梁還是小車軌道的支承結構件。整機在每次作業循環中,小車都要負載或空載通過前后大梁鉸點,不但對鉸點處的軌道接頭會產生一定的沖擊和振動,而且對整機鋼結構的疲勞壽命產生影響,因此若該鉸點的設計形式和細節的處理不當,將會對整個鋼結構和整機的工作性能、效率產生重要影響。為此,在岸橋設計時有必要對鉸點形式做綜合的比較分析并作出慎重的選擇。

  隨著集裝箱船的現代化、大型化,為有效縮短船舶滯港時間,提高岸橋的裝卸效率是必然的發展方向。其中重要的一點就是提高小車運行速度和起升速度,小車速度已從逐漸提商到160m/min、180m/min、240m/min,并迅速攀局到300m/min以上,目前世界上小車速度快的岸橋,已在上海夕卜高橋投入使用,其速度達350m/min.伴隨著工作機構的速度提升和小車的高速運行,岸橋的工作循環周期也從55―60秒縮短到40―50秒,甚至更低。在通常工作循環中,因其M8工作制,多為額定載荷運轉,小車的自重加上載荷,鋼絲繩牽引小車達到50―80噸;而自行式小車有達80―125.噸甚至更重。為此,大型、高效的岸橋,對鉸點形式的設計和制造提出了更高的要求。

  2三菱鉸(游動式主銷鉸點)此鉸點由日本三菱公司率先應用于超巴拿馬型集裝箱的岸橋上。其前拉桿有兩根,由于外伸距長,大梁的柔度較大,主鉸點由兩個不同半徑的圓孔合成,半徑中心分離35毫米,圓弧以切線相接,銷軸在其空間處于游動狀態。當小車處于拉桿與前大梁鉸點和主鉸點之間時,拉桿的水平分力使銷軸緊貼孔的前側,即主要處于較小的半徑孔內。當小車移動接近主鉸點時,小車產生的垂直分力,幾乎全作用在主鉸軸上,銷軸受載沿著孔的大小半圓切線方向的分力,使銷軸相對滑向大圓孔內(如所示),正對主鉸點軸中心線,在梁的下方小車承軌梁下面1*有凸凹定位銷,且前大梁帶銷軸,后大梁帶凹座(如)。當主鉸軸處于長孔中間,凸凹定位銷中心在主鉸點銷軸垂直中心線上。當主鉸點銷軸作用于大半徑圓周時,重載小車垂直分力就會產生附加的轉距,而附加在凹座上的壓力則沿半圓周分布,銷軸與座孔之間產生的摩擦力在垂直方向的積累,加上下半圓周垂直方向附加反作用力的積累,有利于小車接近凸凹定位銷時,承軌箱形梁不因偏載變形而脫出凹座,這樣定位銷上的前后大梁小車軌道接頭就沒有高低差。

  這種采用主銷軸游動,副弈軸定位的技術較為復雜,在設計時需經較為復雜的計算,加工制作難度較大,但對減小小車過鉸點時沖擊與振動的效果卻很明顯,對于機型較大,鋼結構柔性較大的情況,不失為一種周全的處理方法。‘3游動式主銷鉸點的改進型游動式主銷鉸點改進型結構如所/K本形式是在游動式主銷鉸點型基礎上改進的一種……其主要改進點在于鉸點固定獨立于前后大梁鋼結構上,并采用高強螺栓同結構本體聯接。因原三菱鉸的鉸點座,同鋼結表1三菱鉸與改進型游動鉸的比較用戶單位煙臺港深圳港廈門港青島港外高橋鉸點形式三菱式三菱式改進型改進型改進型交貨期20001999200120012002使用效果一般一般好好好構本體聯成一體,制造完成后,米用整撞工藝鏜出聯接孔。由于前后大梁都是大結構件,在機加工時難以保證加工精度,要求的公差難以保證,帶來的直接問題就是:安裝時困難,主銷軸的同心度達不到要求;因主銷軸的同心度不能保證,小車承軌梁在接縫處產生高度差,使小車軌道產生臺階,小車振動和沖擊加大;大梁左右側受力不均衡,長時間使用后,產生磨損不一致,使大梁作俯仰動作時,產生雜音改進后的鉸點形式,在制造時獨立加工,能保證加工和制造精度。在安裝時,采用剪切塊調整定位,在達到要求的位置后再定位。

  此做法能保證主鉸軸的同心度、精度和公差,避免了原三菱鉸缺點產生的影響,可謂揚長避短。其明顯處是,在岸橋大修時調整方便,易于維修保養。

  4鉸點設計優劣的衡量標準及應綜合考慮的問題4.1小車重載全速通過鉸點處軌道時,應無明顯的沖擊與振動;4.2小車空載或輕載、低速通過鉸點處軌道時,應無沖擊和震動;4.3無論大梁采用板梁或箱形梁結構,一般都采用偏軌梁承載,故要求鉸點處的承軌梁不能因偏載使前后大梁聯接處有較大的垂直或水平方向的偏差而造成軌道聯接不良;4.4結構應簡潔,局部受力明確;4.5制造工藝應簡單,安裝、保養、維修應方便;4.6鉸點的整體設計與整機的結構應和諧統一,構造合理可靠;4.7在工作狀態下,小車過鉸點時,載重下鉸點不應產生不停地擺動之中,以免經常維修;4.8每次俯仰動作后,司機室過軌道接頭時,無明顯的沖擊和振動異常。

  由表1可見,2000年以前的產品全部采用三菱式鉸點,2000年后,從廈門港岸橋開始,全部采用改進型的鉸點。從使用效果來看,改進后的使用情況得到明顯的改善,這也正是其得到廣泛應用的原因。

  綜上所述,大型岸橋的金屬結構滿應力優化設計不僅對于消除小車過鉸點時的沖擊與振動,減小小車結構乃至主結構的附加載荷,改善結構的承載狀態,更具有重要意義,同時還能有效減輕司機的疲勞,提高作業的安全可靠性和效率。

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