移動式裝船機的工藝布置與構(gòu)造特點

1、移動式裝船機的工藝布置與構(gòu)造特點 中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司 沈 卓 沈燕娣 上海海事大學 王悅民摘 要 :著重介紹了目前國內(nèi)移動式 裝船機的工 藝布置 , 類比了 2大類裝 船機的 構(gòu)造特 點 , 分析了 目前裝 船機的結(jié)構(gòu)瓶頸 , 并提出了解決 方案。關(guān)鍵詞 :裝船機 ; 伸縮臂架 ; 溜管 ; 尾車Abstrac t :T his paper presents l ayout of do m esti c ex i sti ng movable sh i ploaders , compares t w o types of sh i p l oade rs i n structu

2、re , and then po ints out t he bo ttleneck from the srtuctures and g i ves solv i ng sche m esK eywords :shipl oader ; te l escop i c boom; chute ; ta il car在世界三大散貨 (鐵礦石、煤炭、糧食 的運輸過程中 , 裝船機械是必不可少 的環(huán)節(jié) , 由 于其體形 小、機 構(gòu)相 對簡 單 , 造 價遠低 于卸 船機 ,故而并未引起一線制造廠商的足 夠重視 , 裝船 機正在成為國內(nèi)中小制造廠商甚至私營企業(yè)進入 港口機械市場的試金石。目前我國散貨運輸

3、主要以鐵礦石和煤炭為主 ,基本情況為 :(1 鐵礦石需要大量進口 , 2005年 達到 2 7億 , t 長江及珠江流域約消耗總進口量的 60%。 10萬 t 級以上的大船無法 進入長江及珠 江 流域 , 大多需要減載至 5萬 t 級以下的船型。 (2 煤炭主要為北 煤南運 , 2005年國 內(nèi)海運量約 3 4億 , t 國內(nèi)運煤用船基本為 5萬 t 級以下。由此可以看出 , 我國裝船機 的任務(wù)主要就 是 針對 5萬 t 級以下的船型 , 即護舷至溜管極限位置 間距小于 25m, 伸縮距離小于 13m, 額定能力小 于 5000t/h。1 裝船機簡介散貨碼頭裝船機式樣繁多 , 歸納起來可分為

4、3大類 12:固定式裝船機、移動式裝船機和擺動式 裝船機。其中 , 移動式裝船機以其作業(yè)的靈活性 , 在我國港口 (尤其是海港 發(fā)展最快、需求最大。 其主要功能機構(gòu)包 括 3:臺車行走 機構(gòu)、回轉(zhuǎn) 機 構(gòu)、尾車機 構(gòu)、臂 架伸 縮 機構(gòu)、臂 架俯 仰 機構(gòu)、 溜筒機構(gòu) , 如圖 1所示 (以下簡稱回轉(zhuǎn)式 , 這是 工作最為靈活 , 對船型的適應(yīng)能力 最強 , 也是 相 同能力下最昂貴的裝船機。 圖 1 回轉(zhuǎn)式裝船機 (南通狼山三期 3000t/h結(jié)構(gòu)簡圖 1 臺車行走機構(gòu) 2 回轉(zhuǎn)機構(gòu) 3 尾車機構(gòu) 4 臂架伸縮機構(gòu) 5 溜筒機構(gòu) 6 臂架俯仰機構(gòu)隨著散貨碼 頭越來越 趨于專業(yè) 化 , 港方

5、出于 投資與最大收益的考 慮 , 往往會減去其中 價格相 對較高的 回轉(zhuǎn)機 構(gòu) , 但 保留 其余所 有機 構(gòu)功 能 , 如圖 2所示 (以下簡稱非回轉(zhuǎn)式 , 這種形式的裝 船機作業(yè)的靈活性降低 , 但是結(jié)構(gòu)簡單 , 造價低 , 輪壓低 , 非常適合專業(yè)化的、船型穩(wěn)定的 大型散 貨碼頭。本文對這 2種移動式裝船機進行 工藝布 置上的比較 , 并對裝船機在設(shè)計時的結(jié)構(gòu) 計算做 了總結(jié)。2 工藝布置2 1 工作方式非回轉(zhuǎn)式裝船機的工作 方式主要是通 過臂架 的伸縮或者俯仰確定 合適的落料點 , 然后 開始供 料 , 由大車行走來實現(xiàn)裝船 , 其工作范圍 在船寬 方向主要由臂架可伸縮的行程來決定?；?/p>

6、轉(zhuǎn)式裝船機除了擁有 非回轉(zhuǎn)式裝船 機的全 ! ( 起重運輸 2008圖 2 非回轉(zhuǎn)式裝船機 (南通狼山三期 4200t/h結(jié)構(gòu)簡圖1 臂架俯仰 機構(gòu) 2 溜筒機構(gòu) 3 臂架伸縮機 構(gòu) 4 臺車行走機構(gòu) 部功能外 , 由 于增加了回轉(zhuǎn)機構(gòu) , 裝船的靈活 性 大大增加 , 回轉(zhuǎn)機構(gòu)可以 替代部分大車行走的 功 能 , 依靠回轉(zhuǎn) 機構(gòu) , 裝船機就能 輕易改變溜筒 的 落料點 , 并且 縮短了裝船機的運行 距離 , 適當 節(jié) 約了碼頭的長度 , 相比大車行走機 構(gòu) , 減少了 裝 船機由于逆向行駛裝船而導(dǎo)致物料疊加的帶式 輸 送機撒料問題 , 還降低了相當部分 的能耗?；?轉(zhuǎn) 機構(gòu)還可以替代臂架伸

7、縮的部分 功能 , 并且可 以 使溜筒到達連臂架伸縮機構(gòu)都難以企及的理想 位 置 , 對于大小船型的適應(yīng)性極大增強 , 必須指出 , 臂架伸縮機構(gòu)是有極限位置的 , 連云港煤碼頭 曾 經(jīng)由于 非回轉(zhuǎn) 式裝船 機臂架 伸縮的 后伸距 不足 , 無法裝載小 型駁船 , 迫使 水工 造出多 余的 結(jié)構(gòu) , 使碼頭前沿距離增加。 2 2 溜筒布置 裝船機的溜筒是 易損件 , 尤 其是針對煤炭 和 鐵礦石這些磨損量大的貨種 , 即使采用了硬度 最 高的陶瓷耐磨襯板 , 其壽命也是相 當?shù)偷?, 再 加 上溜筒通常是由多節(jié)組成 , 長時間的物料沖擊 造 成的溜筒變形問題給溜筒伸縮機構(gòu)造成很大的 負 擔 ,

8、 所以溜筒 的維 護一直 都是 港方的 一大 課題 , 一旦溜筒需要更換或者卸下維修 時 , 回轉(zhuǎn)式裝 船 機就發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢 , 其可以把溜筒直接回 轉(zhuǎn) 到碼頭上 , 方 便工人作業(yè) , 而非 回轉(zhuǎn)式裝船機 由 于其臂架伸縮行程的限制 , 一般無法使溜筒直 接 伸縮到碼頭上 , 這時就需 要駁船或特殊平臺的 幫 助 , 占用了更多的港方資源。 2 3 尾車布置裝船機尾車的長度在很大程 度上限制了裝 船 機的可活 動范 圍。南通 4200t/h裝 船機 和鎮(zhèn) 江 1250t/h裝船機的主機長度均為 16m 左右 , 配備 尾車后整機長度均達到 48m , 是主機長度的 3倍。 整機長度過長導(dǎo)

9、致了 碼頭長度資源的浪費 , 并且 為 2臺甚至 3臺裝船機同時作業(yè)于 1個泊位帶來不 便。為此 , 我國多個港口出現(xiàn)了高架尾車 , 如圖 3所示 , 這種方式能使尾車大大 縮短 , 致使 整機長 度縮短 (至 28m , 有效提高了裝船機的 活動范 圍。但是必須指出 , 這種方 式必將犧牲一 部分后方帶式輸送機的高度資源。圖 3 高架尾車方案由于工藝布置 的需要 , 如物 料分岔功能 , 帶 式輸送機正反轉(zhuǎn)功能 等 , 尾車曾經(jīng)出現(xiàn)了 多種結(jié) 構(gòu)形式 , 目前 , 我院為某 碼頭做方 案時 , 考 慮到 前方碼頭的 直取功能 , 后方堆 場的裝船功能 , 以 及要求裝船泊位帶式 輸送機能夠正

10、反轉(zhuǎn) , 實現(xiàn)雙 向供料 , 從而提出了裝船機的雙尾車形式 , 如圖 4所示。盡管整 機長度 達到了 前所未 有的 80m 左 右 , 但是 , 一旦 方案經(jīng)優(yōu) 化后得以 實現(xiàn) , 將 大大 簡化整個系統(tǒng)的裝船 與卸船的工藝流程 , 使總投 資得以降低。圖 4 雙尾車方案 2 4 伸縮臂架目前裝船機的伸縮臂架 大多與斗輪機 臂架相 似 , 臂架主梁采取工字截面 , 聯(lián)系橫梁處 于工字 主梁的下翼緣處 , 如圖 5所示。從 A ! A 剖面中可 以清楚地看 到 , 截面處于極不 對稱狀態(tài) , 由于構(gòu) 造要求工字 梁梁高比較高 , 上 翼緣受壓 , 且無側(cè) 向支撐 而明顯 偏弱 , 一旦側(cè) 向載荷

11、 (如風載 荷、! (大車緊急制動慣性載荷等 偏大 , 伸縮臂架很 容 易產(chǎn)生屈曲或強度失效 , 故而這種截面的伸縮 臂 架其行程不宜過長 , 這就 限制了裝船機適應(yīng)大 船 的能力 , 一旦 我國煤炭出口大量增 加 , 要求港 口 能夠裝載 10萬 t 甚至 20萬 t 的大型海輪 , 這種臂 架就顯得力不從心 , 這就 要求伸縮臂架在結(jié)構(gòu) 上 有所創(chuàng)新 , 如圖 6所示 , 臂架為一整根桁架結(jié)構(gòu) , 可以實現(xiàn)大跨度的要 求 , 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 可靠 , 臂架 的 伸縮由其內(nèi)部的移動小車來實現(xiàn) , 運行簡單可行 , 與傳統(tǒng)的伸 縮臂架 相比 , 實現(xiàn) 一次溜 管的 移動 , 臂架結(jié)構(gòu)上的負擔將大大降

12、低 , 故而可以滿足 大 噸位海輪的要求 , 目前這 種形式的裝船機在國 內(nèi) 還沒有使用的先例。 3 結(jié)論非回轉(zhuǎn)式裝船機能滿足碼頭作業(yè)的一般要求 , 對專業(yè)化程度高、船型相對穩(wěn)定的碼頭來 說已經(jīng) 足以勝任。而回轉(zhuǎn)式裝船機作 業(yè)靈活 , 船 型適應(yīng) 能力強 , 在碼 頭投資充裕的情況下應(yīng)盡量 考慮回 轉(zhuǎn)式裝船機。兩者在 結(jié)構(gòu)上最大的差別是 1套回 轉(zhuǎn)機構(gòu) , 但回轉(zhuǎn)機構(gòu)對整機結(jié)構(gòu)的影響非常有限。 相反卻是 2種機型共有的臂架伸縮機構(gòu)對整機結(jié) 構(gòu)影響較大 , 以往的多次強度分析也印證 了伸縮 臂架是現(xiàn)有裝船機的 結(jié)構(gòu)瓶頸 , 傳統(tǒng)伸縮 形式的 裝船機所適用的船型不宜超過 5萬 t 。參 考 文 獻

13、1 交通部第一航務(wù)工程勘查設(shè)計院 海港工程設(shè)計手冊2 鄒勝 , 高 飛 散 料 裝卸 船 機 的發(fā) 展 起 重運 輸 機 械 ,2005(83 趙龍江 ZC5型 1800t /h折 返式 裝船 機 起 重運 輸機 械 , 2001(11作 者 :沈 卓地 址 :上海市徐匯區(qū) 肇嘉浜路 831號中交 第三 航務(wù)工 程勘察設(shè)計院有限公司郵 編 :200032收稿日期 :2007-01-25帶 式 輸 送 機 微 機 控 制 裝 置 有 新 成 員兗州礦業(yè) (集團 公司東灘煤礦井下 3條主 帶式輸送機是法國 20世紀 80年代的產(chǎn)品 , 隨機配件 特別是控制機 的繼電器到 1997年已用完。當時國內(nèi)

14、尚無理想的替代產(chǎn)品 , 煤 炭科學研 究總院常州 自動化研究 所專門為 此研制 出 了 K J 2002型帶式輸送 機微機控制裝置。投入運行幾年來 , 除個別 傳感器損壞 外 , 主機基本 處于免維 護狀態(tài)。微 機 控制裝置的硬件主要由主板 , 開關(guān)量輸入、輸出板 , 頻 率量輸入、輸 出板 , 繼電器板 , 顯 示板和譯 碼驅(qū)動 板組成。 專用控制軟件包括 1個主程序和停車狀態(tài)、預(yù) 告狀態(tài)、 起動狀 態(tài)、運行狀 態(tài)、停車 (急停 狀 態(tài)服務(wù)、 根據(jù)膠 帶 狀態(tài)進入相應(yīng)服務(wù)程序、調(diào)跑偏開 關(guān)檢測 處理、調(diào)閉 鎖開關(guān) 檢測處 理、調(diào)故障 檢測處 理、調(diào)顯示 處理、調(diào) 鍵盤 檢 測處理、調(diào)液壓站檢測處理 12個子程序 。該裝置 的工作方式分為自動、手動、檢修、 聯(lián)機 (與后 部帶式 輸送機 連 鎖控制 4種 。在自動 方式下控制機參與檢測和控制 , 實現(xiàn)完善的控制和保護功能。傳感器檢測出的 各種信息輸 入 到控制機 , 由控制機判斷并根據(jù)司機在 鍵盤上輸 入的指 令控制 各種 設(shè)備 運行。對 信號的 檢測 分開關(guān) 量和 頻率 量 2種 :開關(guān)量信號有跑偏、閉鎖、堵煤、煙霧、超溫灑水、縱向撕裂、