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1、港口桥式起重机小车轨道接头的处理方式李晓军;郭东【摘 要】介绍岸边集装箱起重机和桥式抓斗卸船机的轨道接头处理方式,分析臂架铰点位置对轨道接口的影响,探讨在港口机械轨道接头处产生振动的原因及减振方法,并对目前广泛采用的几种先进实用的轨道接头形式进行分析比较.期刊名称】港口装卸年(卷),期】2010(000)001【总页数】3页（P14-16） 【关键词】 桥式抓斗卸船机;岸边集装箱起重机;车轮;轨道接头;振动【作 者】 李晓军;郭东【作者单位】大连重工起重集团有限公司设计研究院;大连重工起重集团有限公司设计研究院【正文语种】 中 文随着现代海洋运输的高速发展,港口的岸边船舶装卸机械正在发挥着越来
2、越重要的 作用。其中占有最重要地位的是散料码头的抓斗卸船机和集装箱码头的岸边集装箱 起重机（岸桥）。两种机型的取料系统的共同特点是由小车、主梁、臂架及门架组成, 通过小车在主梁和臂架的轨道上运行来实现货物的运送及装卸。由于他们都有很长 的外伸臂架,当船舶经过及靠离码头时,可能妨碍船舶通行,所以在不工作或需避让船 舶时臂架必须能够仰起（或折叠起来或伸缩进门框里）。因此,在主梁和臂架铰接处都 存在轨道接头的处理问题,即首先要保证臂架能够仰起,其次要保证小车能够顺利通 过接头位置且尽量减小冲击。1 臂架铰接点位置对轨道接口的影响 主梁与臂架的铰接点位置,与小车轨道接口的形式有着密切的关系。图1是轨道
3、1相对于轨道2绕铰点旋转的情况。图中曲线a是轨道1上容易引起 干涉的点J绕臂架铰接点A旋转形成的轨迹，由于A点在轨道中心线的上方,J点的 轨迹与轨道 2没有相交之处,所以,当臂架铰点设置在轨道中心线上方时,轨道接头的 切口可以在高度方向上切成垂直切口。曲线b是当臂架铰点B处于轨道中心线高 度时点J形成的轨迹,可以看出它是一种临界情况，这时，仍可以采用沿轨道高度方向 切成直口的方法。曲线c是点J在臂架铰点位于轨道中心线下方时形成的轨迹，从 图上可以看出J点与轨道2产生了干涉。为了避免这种干涉，需要将轨道切成有a 角的斜切口形式。这种形式的结果是造成轨道 1头部轨面形成尖角,尖角处的承载 能力和寿
4、命都必然受到严重影响。所以在设计中应该尽量避免采用这种方式,或采 用相应的措施进行处理。图 1臂架铰接点位置对轨道切口形式的影响2 轨道接口处产生振动的原因及减振方法 在轨道接头处,由于接口缝隙的影响,小车通过时必将产生振动。振动是由于车轮通 过接口处产生变加速运动引起的。下面对车轮在轨道接头处垂直方向上产生的变加 速度进行分析。如图2所示，轨道1和轨道2接口缝隙宽L,在没有采取减振措施的情况下，车轮在接 头处运动垂直方向上将会产生一个高度差h,由于车轮通过接缝的时间很短,在很短 的时间内完成小车重心的下落和升起,将产生相当大的加速度变化,这样感到振动就 比较强烈。从加速度a-距离L的关系图上
5、可以看出，它的加速度在B点时产生了断 点,加速度从一个方向跃迁到相反的方向,它的效果就相当于一次碰撞。图 2 未采取减振措施的轨道接头形式图 3所示为采取减振措施的轨道接头,是用一段略高于轨道面的轨道过渡。过渡轨道的两端低于轨道面、在A和C两点处与轨道等高，弧顶B略高于轨道，使车轮运 动到接头处时不接触轨道接头的缝隙,引起小车重心变化的距离成百倍地加长了,加 速度的值降低很多,并且由于成弧面的作用,加速度的变化也会缓和很多。从图 3右 侧可看到，在A点时，加速度急剧增大到最大值（比不设减振时的值小很多），随后加速 度逐渐减小到B点时为0,到C点附近达到反方向最大值并在C点归0。从加速度 a-距
6、离L的关系图上看，它的加速度曲线是连续和平缓的，这样，设备的振动就没有那 么强烈了。另一种减振方式是采用交叉两轨道来实现的,它所依据的原则是让车轮在接头部位 仍旧能够得到均匀的支持力,切口形状见图 4、图 5。它是将两段轨道都切除一部分,剩下部分相交叉,在轨道俯视方向上形成 45的斜切 口（见图4）或者形成Z形接口（见图5）。这样，在车轮运行到接口处时,由于车轮在竖 直面内始终受力均匀,理论上是不会产生振动的,但是,由于安装工艺的影响,很难使两 段轨道的轨面精确地在同一高度上,所以它的减振效果不易保证。图5Z形切口弯腹板轨道接头3 岸边集装箱起重机轨道接头的处理形式 对于双梁岸边集装箱桥式起重
7、机,小车轨道通常位于主梁的下弦位置,臂架铰接位置 一般设置在小车轨道中心线的上方,所以,可以在轨道高度方向采用直平行切口。为 了减轻振动,在岸桥上使用的轨道接头形式一般是在轨道俯视面内采取 45斜切口 （见图4）和“Z”形切口（见图5）,其特点是制作简单，加工方便。对于单梁的岸边集装箱桥式起重机,小车轨道位于主梁和臂架的上表面,臂架铰接位 置有的设置在小车轨道中心线以下，这种情况下，在轨道高度方向就必须采用有a角 的斜切口。这种接口的缺点如前所述,建议修改臂架铰接位置或者采用辅助轨道过 渡的方式来解决。4 桥式抓斗卸船机轨道接头的处理方式 抓斗卸船机的工作过程是通过抓斗在船舱内抓取物料,提升后
8、经小车运行到料斗上 方,打开抓斗卸料。小车运行过程中,抓斗闭合力是依靠自重产生的,外力引起的振动 会使物料从抓斗韧口板的缝隙里流出,造成环境污染。因此,在卸船机轨道接头的设 计中,应尽量减小轨道接头引起的小车运行振动。卸船机的小车轨道通常设置在主 梁和臂架的上表面,臂架铰接点位于小车轨道以下。早期抓斗卸船机铰接点的轨道 接头处理方式与岸桥类似,但在实际应用中,这种接头方式并不尽如人意,安装误差以 及其他原因造成的轨道接头面高低差和缝隙使小车运行振动强烈,不可避免的沿轨 道高度方向上的斜切口使轨道尖角处的寿命短更是一个难题。目前,对于卸船机轨 道接头的减振措施通常是铺设过渡轨道,效果很好,几乎可
9、以实现小车无冲击通过轨 道接头。以下对几种国外知名公司的轨道接头处理形式进行简单的介绍和分析。法国Caillard公司卸船机的轨道接头形式见图6。在轨道接头处采用双轨,即增加 了一条过渡轨道（轨道型号与主轨道相同）,小车轮采用双踏面。图6法国Caillard公司的轨道接头形式在轨道接头处,过渡轨道略高于主轨（通过调整轨道下的垫板高度实现）,过渡轨道两 端略低于主轨（两端通过机加工铣成平滑的过渡面）。小车车轮在通过轨道接头时,从 由主轨道支撑平滑地转移到由过渡轨道支撑,即小车轮由主踏面支撑平滑地过渡到 由辅助踏面支撑,使小车在运行到接口位置时,脱离主轨道（不必与接口缝隙接触）,在 辅助轨道上运行
10、,过了接口后再平滑地过渡回主轨。在整个运行过程中,小车轮没有 受力间断现象,在竖直方向上的加速度变化比较平缓,避免了小车运行中的振动。 这种设计的特点是:轨道加工及安装工艺简单,成本相对较低,但小车车轮采用双踏面 三轮缘（或双轮缘）,使车轮很宽,增大了车轮的质量和加工量,使车轮的制造成本较高 优点是保留了的车轮具有轮缘的特性。主要适用于当小车轨距不大、无明显侧向力 不必设水平轮的情况。德国Krupper公司抓斗卸船机的轨道接头形式最为科学，它完全实现了小车无冲击 通过轨道接头的要求,其布置见图 7。轨道接头由主梁段和臂架段两部分组成(模锻 加工成型),分别与主梁和臂架上的主轨道焊接。在设计上有
11、如下几个特点:图7德国Krupper公司的轨道接头形式(1) 在接头处,接头缝隙的两侧铣出过渡面,它低于正常轨道面高度,过渡轨道与臂架段 的轨道接头是一体的,整体加工成型。过渡轨道高度与正常轨道高度一致,小车在通 过轨道接头时无高度方向的变化,即可以完全实现小车无冲击通过轨道接头。(2) 轨道接头部分的跨内侧通过螺栓与承轨梁固定,侧面与主轨一致,保证水平车轮的 运行要求。跨外侧通过轨道压板固定。(3) 由于过渡轨道与臂架段的轨道接头是一体的,与臂架段轨道间的间隙较小,轨道总 体宽度较小,车轮踏面宽度可以相对较小,车轮质量较小。它适用于无轮缘车轮或单 轮缘车轮。当采用无轮缘车轮时必须设置水平轮,
12、小车运行侧向力由水平轮承担。(4) 这种轨道接头的不足是制造复杂,加工面多,安装精度要求较高,制造成本高。芬兰Kone公司卸船机的轨道接头形式介于Krupper和Caillard的之间，见图8 它是将主轨道接头处切掉一部分,形成一个平齐面,过渡轨道与之靠在一起。过渡轨 道采用 45号钢,锻造后加工成型的,两端加工成特殊的曲面,安装时两端低于工作轨 道,中间略高于工作轨道。小车车轮采用宽踏面,当小车轮运行到轨道接头处时,小车 车轮能够平滑地过渡到辅助轨道上,辅助轨道的弧形面保证小车能够平稳运行,避免 通过接头缝隙时的冲击。图8芬兰Kone公司的轨道接头形式 这种设计的特点是:小车车轮通常采用宽踏面、单轮缘(也可用无轮缘),必须设置水 平轮来承受小车水平侧向力及防止脱轨。车轮踏面与Krupper公司的方式类似，宽度相对较小，质量较小。轨道接头的加工复杂程度及安装精度要求要比Krupper公司的简单,由于过渡轨道略高于工作轨道,所以接头处的减振效果理论上不如Krupper公司的，但在实际使用中效果也非常好。
港口桥式起重机小车轨道接头的处理方式
