马云飞 杜小东

上海港机重工有限公司 上海 201314

集装箱作为装运货物最常见的一种方式，可以运输绝大部分的货物，包括大宗商品及散货。当前散货运输采用集装箱运输模式正在快速发展，对装卸集装箱的设备提出了更多更高要求，为了满足不同作业场景、不同既有设备的要求，系列散货集装箱卸料吊具应运而生。

散货集装箱卸料吊具根据货物进出集装箱的方式分为端部卸料的倾转吊具、顶部卸料的翻转吊具2种；按照与主机的接口形式分为四吊点吊具、双吊点吊具、单吊点吊具3种。所有类型的倾转吊具和翻转吊具均可适用于ISO标准集装箱、中国铁路标准35 t宽体集装箱、WTP集装箱等全品类的集装箱，特殊的行业特种集装箱可在前期提出具体接口要求而得到兼容。倾转和翻转吊具的动力系统通过纯电动系统、液力系统均可实现，可配置蓄电池或柴油机使设备独立工作，通过无线传输实现控制系统的操作，免除对既有设备的硬件改造工作，降低设备升级的整体成本和周期。如有智能、自动化作业方面的需求，吊具可搭载用于系统智能故障诊断和设备维护的维保系统、用于自动称量集装箱质量的称重系统、用于全自动润滑的集中润滑系统等。

1 四吊点倾转吊具

四吊点倾转吊具如图1所示，用于门式起重机、桥式起重机，原起重机既有配置为4个转销吊点的主机。此吊具通过顶部4个锁孔与既有设备连接，如果早期设备转销吊点接口尺寸不一，顶部接口最多可以设计4种不同的接口尺寸；倾转吊具顶部也可以做成插销孔结构，与起重机既有配置为4个插销吊点的主机匹配；吊具额定起重量为40.5 t。

倾倒吊具主要由上部固定架、下部倾转架、倾倒机构、压门机构、振动机构、转销机构、动力系统和控制系统等部件组成。吊具通过转销机构吊起集装箱后，集装箱门由人工提前打开，箱门通过压门机构压紧，防止货物在吊至货船前洒落，压门机构动作0º～180°的时间为12 s。吊具的倾转动作由液压缸或电动推杆驱动，保证上架平稳的同时使得倾转角度足够大，满足一般货物的倾倒卸料。在到达作业位置后，压门机构抬起，倾倒液压缸动作可以使集装箱倾转工作角度为-15°～+65°，倾转动作0º～65°～0º时间不超过90 s，极限倾转角度可达+70°，在倾倒过程中货物重力使箱门自动打开，货物从集装箱端部滑出。

如遇物料潮湿或粘性较大，无法彻底倾倒，启动吊具自带的振动机构可将粘连在集装箱上的货物振动脱落，保证倒箱干净。无法卸载干净一直是散货装卸作业存在的问题，特别是遇到粘性大的潮湿石英砂时，甚至需要依赖集装箱碰撞船舱所产生的振动，才能将货物倾倒干净，振动夯这一特殊机构，原理就是期望主动通过箱体振动协助更加干净的卸载货物。

倾倒吊具主要技术特点为：1）采用轻量化设计。优化主梁和旋转架结构，使整机质量仅为7.5 t，满足40 t门座起重机改造卸载散货集装箱时起吊35 t货物的需求，市场上同类型产品一般自重达10 t以上，使起重量需降低到32 t，限制了产品的适应性；2）180°动作范围的压门机构设计。利用多连杆机构动作原理转换空间角度，保证动作角度的情况下极大节省了布局空间，将液压缸的行程转化为压门板的转动，在使用中，压门机构转动到上极限位置，可以让吊具进仓不受限制，另外在运输过程中，压门机构不会占用长度方向的空间，有效减少运输成本；3）辅助卸料的振动夯设计。吊具尾部的振动夯装置可以产生高速振动，然后通过振动夯底部的支架传递给集装箱，从而使货物被震动脱落，以达到卸货干净的目的。

2 单吊点倾转吊具

单吊点倾转吊具如图2所示，用于门座起重机，原起重机既有配置为单吊点的主机。吊具顶部接口可以为一组插销孔与既有设备连接。

单吊点倾转吊具与四吊点倾转吊具的下半部分均通用，区别在于上部结构的不同，以实现与起重机既有接口的连接。单吊点的结构形式，绕连接轴圆周方向自由度无限制，会使作业中吊具在连轴圆周方向的稳定性偏弱，虽设计中已通过质量配比保持空载状态吊具自身的平衡，但在作业中偏载时这种倾斜状态仍会出现，倾斜角度与偏载程度成正比。

3 双吊点倾转吊具

双吊点倾转吊具包括不可伸缩的20 ft定尺吊具和可在20 ft、40 ft位置变换的可伸缩吊具。

定尺吊具是与单吊点和四吊点倾转吊具类似的产品，吊具的下半部分均通用，区别在于上部结构的不同，用于门座起重机、集装箱正面起重机、船用起重机等，原起重机既有配置为2组吊点的主机。吊具顶部接口可设计为2个销轴、2个平衡梁、2个转动滑轮等多种变换形式，保证与既有设备连接的兼容。

如图3所示，可伸缩倾转吊具多采用20 ft固定不可伸缩的集装箱吊具，倾转机构采用单铰点中心旋转方案，在水平状态下使用液压缸维持吊具的平衡，作为常规吊具起吊和堆垛集装箱使用时，无法实现40 ft集装箱的吊装，对吊具的通用性有一定限制。双铰点倾转机构装置的旋转中心放置在吊具中心的一侧，吊具可达到更大倾斜角度，与插销机构配合实现常规作业与倾斜作业2种模式任意切换。底部采用具备20 ft和40 ft 2个位置状态的通用吊具，可满足设备多种不同任务需求的吊装作业，设备通用性增强。

倾转吊具主要由上转台、回转支承、上支撑架、下支撑架、插销机构、倾斜液压缸、侧移液压缸、吊具主梁、左伸缩梁、右伸缩梁、伸缩液压缸等组成。上转台上端不同的接口装置可实现和不同既有起重机的连接，下部和回转支承螺栓连接，上部固接有回转马达，回转马达齿轮带动回转支承转动，回转支承带动固接在下面的上支撑架转动，可实现吊具的回转动作。

倾转动作由设置于上支撑架和下支撑架之间的倾转液压缸驱动，通过液压缸的伸长实现倾转动作，液压缸工作于无杆腔，又能保证提供更大的输出力。

主梁内侧分别套装有左伸缩梁和右伸缩梁，主梁与左伸缩梁之间设置有伸缩液压缸，伸缩液压缸驱动20 ft和40 ft位置的切换；主梁与右伸缩梁之间也设置有伸缩液压缸；左伸缩梁与右伸缩梁会同时伸出和缩回。主梁与左伸缩梁或右伸缩梁之间设置有滑块，减少伸缩时的摩擦力，使伸缩更加顺畅。左伸缩梁与右伸缩梁下部设置有锁头，可以起吊标准集装箱。

倾转吊具旋转中心偏心布置在吊具中心的一侧，可以实现较大倾斜角度，超过绝大多数物料最大的安息角，从而满足卸料需求。通过与插销机构的配合，可快速进行常规作业吊具、倾转作业吊具2种模式之间的转换，实现散货装卸和常规集装箱装2的目的。

由于40 ft位置的载荷偏心量较大，且在40 ft状态倾斜后高度方向空间需求较大，故产品在四吊点和单吊点的设计上限制较大，不易实现。

4 四吊点翻转吊具

四吊点翻转吊具如图4所示，用于门式起重机、桥式起重机、集装箱正面起重机等，原起重机配置为4个转销吊点的主机。顶部转销接口如四吊点倾转吊具一样，可做成最多同时具备4种吊点接口尺寸，顶部也可做成插销孔结构。

标准型翻转吊具自重为11.5 t，额定起重量为40.5 t。如悬挂于正面吊下使用，为适应铁路35 t标准集装箱的作业需要，吊具自重设计为10 t的轻量化产品，满足额定起重量为45 t的集装箱正面起重机的起重量需求。可在起吊作业中进行360°翻转动作，以实现快速卸货。

翻转吊具由外框架、内框架、夹紧横梁、转销机构和翻转机构等组成。外框架用于与起重机既有接口连接，外框架上设有动力单元和电气控制系统用于和主机控制连接，外框架与内框架通过翻转机构中的旋转轴连接，通过液压马达或电动机驱动框架结构实现360°翻转，配有导电滑环和液压旋转接头，为内部转销机构和夹紧横梁提供动力和信号，0º～360°动作时间30 s。转销机构与集装箱角配件连接起吊集装箱，在内框架侧壁上设置抗剪块来保护转销，使转销最大程度承受拉力，提高转销寿命，可吊起1.8～2.9 m的集装箱进行倒箱工作。夹紧横梁沿集装箱长度方向夹持集装箱侧壁，夹紧机构0～150 mm行程的动作时间7 s。

翻转吊具主要技术特点如下：1)集装箱的翻转速度快，360°翻转倒箱可以提升卸货效率，倒箱干净，降低散货粘连集装箱侧壁概率；2)不同高度集装箱的适应能力强，翻转机构充足的扭矩值设计满足不同高度集装箱翻转的动力需求，可实现单台设备起吊多种不同高度的集装箱，减少设备投入和使用中的切换；3)配置集装箱侧壁的辅助受力机构，采用横梁在侧壁支撑变形集装箱，在集装箱翻转过程中紧贴集装箱侧壁，当货物挤压时起到支撑作用，有效减缓集装箱的变形，防止翻转过程中载荷加剧变形导致的撕裂。

当翻转吊具用于起吊带箱盖的集装箱时，吊具配置自动箱盖开启机构，实现箱盖的抬起、放下动作，不需要人工进行箱盖的拆装工作。当作业场所对翻卸料过程中的空气质量有较高要求时，吊具配置自动喷淋系统，喷淋系统作业面覆盖整个集装箱顶部箱口，可有效抑制翻卸料过程中的粉尘。

5 双吊点翻转吊具

双吊点翻转吊具用于门座起重机、船用起重机等，原起重机既有配置为2组吊点的主机。与双吊点倾转吊具类似，吊具顶部接口可设计为2个销轴、2个平衡梁、2个转动滑轮等多种变换形式，保证与既有设备连接的兼容。双吊点翻转吊具是与4吊点倾转吊具类似的产品，吊具的下半部分均通用，上部结构与双吊点倾转吊具类似。

6 单吊点翻转吊具

单吊点倾转吊具用于各类门座式起重机、克令吊等，原起重机既有配置为单吊点的主机。吊具顶部接口可以为一组插销孔与既有设备连接。单吊点翻转吊具是的下半部分也是通用部件，上部结构与单吊点倾转吊具类似。该吊具绕连接轴圆周方向自由度也无限制，会使作业中吊具在连轴圆周方向的稳定性偏弱，但翻转吊具作业采用360°翻转动作实现，非倾转动作，故整体过程中稳定性会优于单吊点倾转吊具。

7 结语

目前，研发应用的产品为各类作业场景提供了一些适用的解决方案，具备较好的兼容性、通用性，包括节能、环保、智能自动化方向的功能均有解决方案，随着技术的发展，各设备厂家会陆续推出更多种类、稳定可靠的产品，为生态环境建设更好的服务，随着绿色环保、公转铁、散改集等政策的进一步落地，整个行业也会得到前所未有的机遇。