岸桥托缆小车钢丝绳缠绕系统的分析

岸桥托缆小车钢丝绳缠绕系统的分析

田 涛

（武汉海翼科技有限公司，湖北 武汉 430000）

摘 要：针对不同类型岸桥托缆小车钢丝绳的缠绕特点，分别分析和总结设计的要点以及容易出现问题的地方。使人彻底弄清楚托缆小车钢丝绳的缠绕，避免在以后设计中再次出现类似问题。

关键词：岸桥；托缆小车；缠绕；托辊；钢丝绳

随着岸桥的大型化，岸桥伸距越来越大，使得大梁两端部钢丝绳的悬挂长度加大，钢丝绳的下挠度也随之增大。钢丝绳会产生较大的弹跳，从而影响起吊物品平稳运行，增加了起吊物品的摇摆。因此，在大伸距岸桥上配备了托缆小车。托缆小车的作用，就是托住起升钢丝绳，避免起升钢丝绳的过度下垂。因为当吊重时，起升钢丝绳在吊重的作用下处于张紧状态，下垂的比较少。但是当吊具落在集装箱上或将集装箱放到集装箱卡车或船上时，钢丝绳则处于松弛状态。虽然集装箱起重机的电气控制能通过检测到的有载、无载信号来控制起升卷筒的起、制动，但松弛的起升钢丝绳的水平段下垂度还是比较大的，在高效率作业和对箱位的断续操作时，起升绳时而松弛，时而张紧，会造成钢丝绳的弹跳，给结构、机构带来很大的冲击。有时还会猛烈的抽击钢结构，发出剧烈的敲击声，损坏油漆和钢结构，从而大大缩短钢丝绳的使用寿命［1］。

岸边集装箱起重机设计中，当小车行程超过60m时一般须设置起升钢丝绳的托缆装置，以防止起升钢丝绳过度下垂。托缆小车的驱动方式有两种，一种是由小车用钢丝绳牵引的，另外一种是由在机器房里的机构驱动的卷筒牵引的。因此根据小车的行程可以分为有托缆小车和无托缆小车；根据托缆小车的牵引方式又可以小车牵引式托缆小车和机构驱动式托缆小车，下面分别分析这几种情况下托缆小车的缠绕。

1　无托缆小车

当岸桥比较小，小车行程小于60m，或者超巴拿马集装箱起重机的小车行程没有达到80m时，一般情况下是不设计托缆小车的。因为在这种情况下根据公式（q表示牵引绳单位长度的重力载荷；l表示牵引绳的自由悬垂部分的长度；h表示牵引绳的下挠度；F表示牵引绳上的牵引力）。

可以看出当牵引绳的长度l比较小时，钢丝绳的下挠度并不大，完全在可以接受的范围。但是我遇到过某港口的一台小型岸桥，小车行程并不大，但钢丝绳弹跳很厉害的情况。

该岸桥吊具下额定载荷40.5t，前伸距38m，轨距22m，后伸距10m，轨上起升高度25m，轨下起升高度14m。起升机构空载50m/min，满载100m/min，小车驱动机构空载100m/min，满载150m/min。这台岸桥的小车行程是70m，基本上在可加托缆小车也可不加托缆小车的范围内。该岸桥运到业主码头后，业主反馈起升钢丝绳工作过程中经常会出现下垂很多的情况，而且弹跳比较厉害，以至于钢丝绳有时会打到大梁下表面，把布置与大梁内侧的照明灯打坏掉。设计人员在现场观察发现，当吊具把集装箱放到船上后，起升钢丝绳会继续松弛，最大下垂量大概有2.5m左右，然后在吊具快速拉升时，钢丝绳突然绷紧，就会弹跳的比较厉害，有时候甚至会打到后大梁的下表面。

经过分析，我们发现，计算出来的钢丝绳自然悬垂量不到半米，比现场看到的下垂量小了很多。所以我们认为这个时候钢丝绳的自重并不是造成钢丝绳下垂过多的主要原因，主要原因是电控信号时间调的不太合适，在收到吊具的无载信号后，卷筒制动器并没有及时的把卷筒刹住，以至于卷筒又继续放了一段钢丝绳，从而出现了钢丝绳下垂过多的情况，接下来吊具上升，过多下垂的钢丝绳快速绷紧，就会出现较大幅度的弹跳。通过适当调整电控信号后，钢丝绳下垂量有部分改善，但是和有托缆小车的岸桥比起来，钢丝绳的下垂量还是比较大，弹跳也比有托缆小车的岸桥弹跳的更厉害些，由此可见托缆小车的作用还是比较大的。

2　小车牵引式托缆小车

小车牵引式托缆小车的缠绕方式如图1所示，托缆小车分为前后两个托缆小车，牵引钢丝绳一端固定在大梁的联系横梁上，绕过托缆小车上的滑轮，然后固定在小车上，以岸桥的中心线对称布置。为了换绳方便，以及能比较方便的调整左右钢丝绳到等长，避免托缆小车歪斜，可以用一根钢丝绳代替左右两根，在小车上用夹绳板固定住，以免钢丝绳左右滑动。另外有一根张紧钢丝绳，一端固定在后托缆小车上，绕过后大梁尾部的张紧装置，再绕过前大梁前段的改向滑轮，然后固定在前托缆小车上，以岸桥中心线对称布置，跟牵引钢丝绳一样的道理，用一根钢丝绳代替左右两根钢丝绳。

图1　托缆小车钢丝绳缠绕示意图

这种托缆小车缠绕方式是现在岸桥比较主流的缠绕方式。它的机构利用等级相对较高，可达U6，工作级别为M6，但是其载荷状态相对较低，属Q1轻型载荷。宁波某码头有六台岸桥的托缆小车缠绕方式是这种，根据运行记录，托缆小车牵引钢丝绳的使用寿命相对较长，进口钢丝绳一般可达31～34万TEU，基本上可以使用2年以上的时间［2］。托缆小车上绕过牵引钢丝绳的那个滑轮是动滑轮，因此托缆小车的运行速度是小车运行速度的一般，基本上可以使托缆小车保持在起升钢丝绳悬垂部分的中段，刚好起到托起升钢丝绳的作用，同时牵引钢丝绳上的力是托缆小车阻力的一般，载荷较轻。

设计这种托缆小车时应注意一下几点：①张紧钢丝绳是从后大梁的后端分别跨过后托缆小车、小车以及前托缆小车到达前大梁前端的，因此要注意张紧钢丝绳相对于小车以及前后托缆小车要有一个合适的高度。②托缆小车上的动滑轮是倾斜的，而且前后托缆小车上的动滑轮倾斜的方向刚好相反，这是为了避免牵引钢丝绳固定在联系横梁上的那一段钢丝绳相互干涉。③大梁的高度比较小，而且小车牵引钢丝绳是从大梁下侧一直拉到机器房的缠绕方式时，小车牵引钢丝绳将需要在前大梁的联系横梁下加一些托辊，以免钢丝绳下垂太多，这种情况需要注意小车牵引钢丝绳的托辊不要和托缆小车干涉，小车牵引钢丝绳也不能磨擦托缆小车的钢结构。④大梁铰点处的压辊不能太短，要注意前大梁仰起时每一根经过铰点处联系横梁的钢丝绳的位置。这些钢丝绳包括左右各两根起升钢丝绳，左右各一根从前大梁前端改向滑轮到机器房的小车牵引钢丝绳，左右各一根从前大梁前端改向滑轮到小车的小车牵引钢丝绳，左右各一根从前大梁前端改向滑轮到后大梁张紧装置的托缆小车张紧钢丝绳，以及左右各一根前托缆小车到小车的托缆小车牵引钢丝绳。如果后托缆小车的牵引钢丝绳不是固定在大梁铰点处的联系横梁，而是固定在铰点前的第二个联系横梁上时，还有注意这根钢丝绳的位置。曾经有出现过大梁铰点处压辊太短，大梁仰起时，钢丝绳被风吹偏，偏出压辊的范围，把压辊的润滑油嘴压歪的情况。

3　机构驱动式托缆小车

机构驱动式托缆小车的岸桥，更能适合于某些码头要求前大梁在仰起80°挂钩后，小车可在轨距和后伸距正常作业。因为，这种岸桥，大梁在仰起前，先将托缆小车全部运行至后大梁规定位置，然后大梁仰到位，小车和起升可正常作业，作业中，托缆小车不动，海侧托缆小车很安全，不会由于小车运行，海侧托缆小车在仰至80°的主梁上上下运动［3］。

机构驱动式托缆小车的缠绕图如图2所示，海侧托缆小车的牵引绳一端固定在托缆小车驱动卷筒上，然后绕过前大梁前端的改向滑轮固定在海侧托缆小车上。陆侧托缆小车的牵引绳一端固定在托缆小车驱动卷筒上，绕过后大梁端部的张紧装置，固定在陆侧托缆小车上，海侧托缆小车和陆侧托缆小车之间有张紧绳相连，所有钢丝绳以岸桥中线对称布置。为了容易换绳以及更方便调整左右两边钢丝绳的长度，把以岸桥中线对称布置的两根钢丝绳用一根钢丝绳代替，在中间用压绳板固定住。

这种形式的托缆小车因为我公司是第一次接触，所以比较陌生，在设计中出现了一些问题，现提出来供以后设计借鉴。第一点是总体设计时，海侧托缆小车的定位有问题，这种形式的岸桥，在大梁仰起前，应先把托缆小车全部运行至后大梁规定的位置。但是总体设计时，海侧托缆小车的后极限位置在前大梁上，当海侧托缆小车在前大梁上时，仰起前大梁会发现从机房出来的小车牵引钢丝绳和托缆小车上左右两个改向滑轮中间的那段钢丝绳干涉。第二点是由于这种缠绕方式钢丝绳较多，要注意铰点处的压辊的范围，确保在大梁仰起时，每根钢丝绳都在压辊的范围内。第三点是当机房到前大梁前端的距离比较长时，不仅要注意给机房出来的小车牵引钢丝绳加托辊，还要给机房出来的托缆小车牵引钢丝绳加托辊，以免钢丝绳下垂太多，摩擦托缆小车和小车。

图2　托缆小车钢丝绳绕示意图

4　结束语

不管是哪种缠绕方式，托缆小车都是运动的，所以要清楚托缆小车运行范围内距离托缆小车比较近的每一个构件的尺寸和位置，避免和运动中的托缆小车干涉。钢丝绳也是运动着的，卷筒上的钢丝绳随着托缆小车的运动会有一个左右摆动的范围，所以要特别注意前大梁仰起时，每根钢丝绳的位置，确保托辊的位置合适。而且如果跨距较大，钢丝绳的下垂量也是必须要注意的问题。

参考文献：

［1］孙枫，港口起重机设计规范［Z］.上海港机重工有限公司.

［2］胡松虎，岸桥托架小车牵引钢丝绳缠绕系统的优化改造［Z］.宁波北仑国际集装箱码头有限公司.

［3］符敦鉴，岸边集装箱起重机［M］.武汉：湖北科学技术出版社，2001

中图分类号：TD526

文献标志码：A

文章编号：1671-3818（2016）09-0123-02

作者简介：田涛（1986-），男，河南信阳人，武汉海翼科技有限公司，主要从事机械设计工作。