集装箱装卸机械与工艺

第八章集装箱装卸机械与工艺学习目标主要内容能力目标知识结构图思考与练习掌握集装箱装卸机械的分类、主要机械的结构、技术参数了解各种集装箱装卸工艺方案的作业过程了解合理组合、选用方法及各种指标了解集装箱码头的平面布置和合理配置213412在现场能识别各种集装箱专业机械的用途、性能和作用知道怎样才能有效提高装卸效率的合理途径能进行初步的集装箱装卸工艺的技术经济分析3第一节集装箱装卸机械概论第二节集装箱的吊具和索具第三节集装箱岸壁起重机第四节常用码头集装箱装卸工艺第五节装卸工艺管理第一节集装箱装卸机械概论一、集装箱装卸机械的发展阶段本节点睛二、集装箱装卸工艺型式简介集装箱装卸机械指集装箱运输过程中，用于在集装箱码头、铁路办理站、公路中转站进行集装箱装卸的设备。集装箱装卸机械一般分为三类，即车船装卸机械、水平运输机械和堆场机械。一般认为集装箱装卸机械的发展经历了三个阶段（见图8-1）。一、集装箱装卸机械的发展阶段图8-1集装箱装卸机械的发展阶段二、集装箱装卸工艺型式简介集装箱装卸工艺，与集装箱装卸机械的使用存在着密切的联系。现在在世界各集装箱码头被普遍使用的装卸工艺有以下四种。（一）底盘车装卸工艺方案底盘车（见图8-2）装卸工艺以底盘车为主要设备，集装箱置于底盘车上，不进行单独堆场。图8-2底盘车（二）跨运车装卸工艺方案跨运车（见图8-3）装卸工艺方案以跨运车为主要装卸设备，这种装卸工艺堆场利用率高，桥吊吊运集装箱落地时，无须对位，所以装卸速度快。图8-3跨运车（三）龙门起重机装卸工艺方案龙门起重机（见图8-4和图8-5）装卸工艺方案以龙门起重机为主要装卸机械。我国的集装箱码头多数采用这种装卸工艺。图8-4轮胎式龙门起重机图8-5电动轨道式龙门起重机（四）双小车桥吊装卸工艺方案双小车桥吊（见图8-6）装卸工艺是将集装箱的装卸分两段进行，先用桥吊将船上的集装箱放在横梁上，再由第二小车或地面机械作对位的垂直运输和水平运输工作。图8-6双小车桥吊第二节集装箱的吊具和索具一、集装箱专用吊具结构与分类本节点睛二、集装箱吊具的对位和减摇三、集装箱吊运索具和货叉集装箱吊具是指集装箱装卸机械和集装箱之间相衔接的工索具。按集装箱的吊运方式，集装箱吊具可分为分为四吊点吊具和单吊点吊具两大类。四吊点吊具的特点是将集装箱用四根绳索吊起；单吊点吊具的特点是将吊具的着力点集中在吊钩一点上。一、集装箱专用吊具结构与分类（一）集装箱吊具结构和工作原理1.集装箱吊具结构一般由机架、旋锁、导向板、前后倾斜部分、机架伸缩（伸缩式）部分等组成。2.集装箱吊具基本工作原理（二）集装箱吊具分类集装箱吊具可以分成以下几种（见图8-7）。图8-7集装箱吊具的分类1.固定式吊具是指只能吊运固定尺寸集装箱的吊具（见图8-8）。分为20′吊具和40′吊具两种。现在很少使用。图8-8固定式吊具2.组合式吊具可分为吊梁式和主从式两种（见图8-9）。图8-9组合式吊具3.伸缩式吊具是指吊架由液压系统操纵，能方便伸缩，适应不同箱型尺寸的吊具，自重在8—10吨之间（见图8-10）。图8-10伸缩式吊具4.旋转式吊具是一种为旋转类起重机而设计的集装箱吊具。旋转类起重机起吊集装箱后到落地时，集装箱的相对角度会发生变化，这种吊具可随同起重机一起旋转，但方向相反，便于集装箱落地时，可以保持需要的角度。只用于特殊的情况。5.顶吊和底吊两用吊具指既可以从集装箱的顶角件起吊集装箱，也可以从底角件起吊集装箱的吊具。在顶吊时，这类吊具同一般的吊具一样使用，在底吊时，用特殊的抓臂，将集装箱从底部角件吊起。通常用于集装箱的堆场。二、集装箱吊具的对位和减摇（一）集装箱吊具的对位是指通过导向板帮助集装箱吊具与集装箱相联接，其偏差范围为±200mm。如果集装箱存在倾斜，吊具的对位机构都有倾斜装置来适应这种误差。集装箱正面吊吊具的对位机构，还应具有平面旋转的功能。（二）集装箱吊具的减摇在集装箱装卸时，当桥吊或龙门吊小车行车速度达到130m/min以上、或司机的操作水平不高时，集装箱摇摆的幅度可达2米以上，时间可长达半分钟，这会导致集装箱无法对准船舶的BAY位，或无法对准码头接卸的集装箱卡车。这时需要集装箱吊具装备的减摇装置进行支持。集装箱吊具的减摇装置，可以在10秒内，将集装箱的摆摆幅度控制在±10cm以内。（二）集装箱吊具的减摇减摇装置一般有以下四种（见图8-11）。图8-11减摇装置的一般类型三、集装箱吊运索具和货叉在简易集装箱操作场所，可采用吊钩、钢丝绳、卸扣（见图8-12）等装卸集装箱，也可用带手动旋锁装置的简易吊架装卸集装箱。此时要注意索具的承载能力。可用叉车进行空箱垂直装卸，货叉插入叉槽应达三分之二以上，以防止倾覆。图8-12集装箱吊运索具实例第三节集装箱岸壁起重机一、集装箱装卸桥外形与结构本节点睛二、集装箱装卸桥主要技术参数三、桥吊装卸集装箱船舶作业过程概述现代化集装箱码头，普遍采用岸桥来装卸集装箱船舶。概述集装箱在码头上的装卸作业方式，可分为吊装式和滚装式两种。滚装式通常与集装箱底盘车工艺相联系，由于现在世界上采用底盘车工艺的集装箱码头很少，所以集装箱码头最常用的装卸方式是吊装式，包括顶部起吊和底部举起。在吊装式情况下，码头对船舶的作业机械常使用集装箱装卸桥、门机、船吊等。其中最常用的是集装箱装卸桥，又称集装箱岸壁起重机、桥吊、岸桥。一、集装箱装卸桥外形与结构集装箱装卸桥的实例（见图8-13）。图8-13集装箱岸壁起重机（一）集装箱装卸桥外型集装箱装卸桥的外型分为A型和H型。早期多用“A”型，现在多采用“H”型或混合型框架，高度低、制造安装容易（见图8-14）。图8-14集装箱装卸桥的外型（二）集装箱装卸桥主要结构集装箱装卸桥主要结构组成包括：金属结构部分、起升机构部分、小车行走部分、大车行走部分、俯仰结构部分和机房、司机室。二、集装箱装卸桥主要技术参数根据ISOTC－104关于集装箱箱型的国际标准，和联合国贸发会议关于集装箱船型的划分，集装箱装卸桥应确定的主要性能参数有以下几项（见图8-15）。图8-15集装箱装卸桥应确定的主要性能参数（一）起重量1.集装箱装卸桥的起重量Q=QC+W（吨）QC：额定起重量。20′：24吨；40′：30.5吨。W：吊具自重，8—10吨。Q：集装箱装卸桥的起重量一般为40.5吨。2.双吊式情况下的起重量Q=2×24+10=58吨（二）集装箱装卸桥的尺寸参数1.船舶的尺寸参数选择装卸的代表船型为3万吨级（2000TEU），相关参数如下：（1）型宽：B=32.2米；（2）型深：D=19.5米；（3）满载吃水d1=11米空载吃水d2=5.5米；（4）横倾稳心高度：M=13米；（5）舱盖高度t=0.9米；（6）舱口围板高度e=0.8米；（7）甲板上堆四层，箱高取2.591米，甲板堆箱总宽31.64米。允许外倾3°。（二）集装箱装卸桥的尺寸参数2.桥吊尺寸参数（1）起升高度H指水面以上起升高度。H1=D+e+t+h3+C+hC+d2H3：三层集装箱高度，3×2.591=7.78米C：装卸作业安全间隔。C=0.5米HC：集装箱高度。hC=2.591米H1=19.5+0.8+0.9+7.78+0.5+2.591-5.5=26.58米船横倾3°时，高度增加hH=1/2Ftg3°=1/2×31.64×tg3°=0.8米（二）集装箱装卸桥的尺寸参数F：甲板堆集装箱总高度：H2ˊ=d1–b-hC+aB：舱底板高度b=2米HC:箱高，此处考虑HC=2.438米A：余量a=1.5米H2´=11–2-2.438+1.5=8.06米考虑水位差2米H=H1´+H2´＋2＝27.38+8.06+2=37.44米轨面以上起升高度H1=H1´-2=27.38–2=25.38米轨面以下起升高度H2=H-H1=37–25=12米所以桥吊轨面以上25米，轨面以下12米，总37米（二）集装箱装卸桥的尺寸参数（2）外伸距L指外侧轨道中心线到船舶外舷侧最外面一列集装箱中心线之间的距离。L1＝A+1/2×B+1/2F-1/2bCA：靠泊宽度，取１米B：型宽，取32米F：31.64米bC：集装箱宽度bC=2.438米L1=1+1/2×32+1/2×31.64-1/2×2.438=31.6米（二）集装箱装卸桥的尺寸参数外倾3°时，向外斜出长度：L2=（D+h4+e+t–M）tg3°H4：四层箱高，h4=2.591×4=10.36米M：横倾稳心高度，M=13米L2=（19.5+10.36+0.8+0.9–13）tg3°=0.95米桥吊海侧轨道中心线至前沿岸壁线距离与岸壁结构与供电方式有关：2.0m，2.5m，6.3m一般取2.5mL=L1+L2+2.5=31.6+0.95+2.5=35.05米（二）集装箱装卸桥的尺寸参数（3）内伸距一般取11米（见图8-16和图8-17）。图8-16内伸距下放置舱盖板的尺寸图8-17内伸距下通过两辆跨运车（二）集装箱装卸桥的尺寸参数（4）轨距指集装箱装卸桥两条行走轨道之间距离。一般取16米。（5）横梁净空高度指集装箱装卸桥横梁的最低点到轨面的距离。一般考虑跨运车堆码三层，加上安全距离，取10米。（6）基距指同侧轨道两主支承柱中心线之间的距离。一般考虑40′箱能通过和舱盖板能通过，取14－16米。（二）集装箱装卸桥的尺寸参数3．工作速度（1）吊具起升速度空载速度为满载速度1倍以上。一般桥吊满载速度为25～35m/min，空载速度为50～70m/min；高速型桥吊满载速度为50～55m/min，空载速度为120～130m/min。（2）小车行走速度一般小车行走速度在120m/min左右。如小车行走速度要大于130m/min，则应安装减摇装置。（3）大车行走速度大车属于调整性机构，用于集装箱装卸桥转移工位，速度不必太快，一般为25～45m/min。（二）集装箱装卸桥的尺寸参数（4）臂架俯仰时间臂架俯仰属于非工作性操作，速度不必太快。一般一个工作循环时间8～10分钟。（5）轮压一般桥吊自重约600吨，轮压最大达48～50吨。（6）生产率（箱/小时）指在规定的工作条件下，连续进行船舶装卸作业，单位时间内所能装卸的集装箱数量，分为理论生产率和实际生产率。三、桥吊装卸集装箱船舶作业过程（一）桥吊卸船步骤1.根据指令，桥吊运行至船将靠泊的位置；2.船靠泊码头后，桥吊调整具体位置，放下前大梁；3.桥吊小车移至待卸的箱子上方，放下吊具；4.锁定集装箱，吊具起升；5.桥吊小车向陆侧移动，将集装箱放至集卡上；6.松开扭锁，吊具与集装箱分离；7.起升吊具进入下一个动作。三、桥吊装卸集装箱船舶作业过程（二）桥吊装船步骤1.桥吊运行至指定位置，放下前大梁；2.对准舱位；3.小车移至集卡上方，放下吊具；4.锁住集装箱起升；5.小车向海侧移动。将集装箱放入指定位置；6.松开扭锁，吊具与集装箱分离；7.起升吊具，小车移向陆侧，进入下一个动作。第四节常用码头集装箱装卸工艺一、码头集装箱装卸工艺概述本节点睛二、底盘车装卸工艺方案三、跨运车装卸工艺方案四、轮胎式集装箱龙门起重机工艺方案第四节常用码头集装箱装卸工艺六、集装箱叉车装卸工艺方案五、轨道式集装箱龙门起重机装卸工艺方案七、集装箱正面吊运机工艺方案八、多用途码头集装箱工艺方案九、集装箱滚装装卸工艺方案目前采用的集装箱码头装卸工艺主要有底盘车装卸工艺、跨运车装卸工艺、正面吊装卸工艺、龙门起重机装卸工艺，其中以龙门起重机工艺系统应用最为广泛。一、码头集装箱装卸工艺概述码头集装箱装卸工艺是指集装箱港口企业在生产过程中实现集装箱位移的方法或程序。各种集装箱装卸机械、作业方式的组合体，构成了集装箱装卸工艺方案。二、底盘车装卸工艺方案最初用于美国海陆公司，所以又称为海陆方案。底盘车（见图8-18）工艺方案是一种集装箱不落地的作业方式。现在世界上用这一装卸工艺的码头非常少。图8-18集装箱底盘车（一）工艺过程在岸边用集装箱装卸桥（或滚装方式）将集装箱卸到底盘车上。底盘车开到场地排放，不卸车。出栈时，底盘车可直接将集装箱送到客户门上（见图8-19）。图8-19底盘车装卸工艺方案的工艺过程（