聚氨酯缓冲装置在场桥小车运行机构中的应用

徐露露

（连云港新东方国际货柜码头有限公司，江苏连云港 222000）

0 引言

场桥是港口行业的俗称，准确的名称是轮胎式集装箱门式起重机，轮胎式集装箱门式起重机（Rubber Tyre Gantry，RTG）简称集装箱轮胎吊，是集装箱码头堆场生产作业中重要的装卸设备。由于轮胎吊具有灵活独立的行走方式、不受场地轨道等因数限制、可以自由转场、前期投入资金少等特点，被广泛应用在众多集装箱码头及货场。

场桥小车的运行工况强度较高，频繁的启动、制动、加速、减速，往往给小车变速箱连接轴带来巨大的磨损于冲击。长时间工作使连接轴套与螺栓之间产生较大形变，导致运行过程中多余冲击力，可造成的小车电机防雨罩损坏、电机连接处断裂、变速箱固定丝孔损坏等故障，直接影响到设备与生产安全。并且后期的维修工作较为复杂且成本较高。针对这一系列问题，变速箱连接轴改造方案亟待解决。

因此，在原有基础上加长了小车与变速箱连接的力矩，在连接件中增加缓冲材料，以此来实现减小连接件受力，降低变速箱摆动幅度的目的。改造后的连接件更换简单，并使维修成本大幅降低。

1 工作原理

场桥小车在作业过程中工作原理为：电机通过变速箱带动行走轮沿轨道移动，从而达到集装箱装卸的制定位置。

图1 小车与变速箱连接

连接件的作用在于变速箱的固定与力的传导（图1）。小车启动或停止时所产生的力最终均会通过变速箱传递至连接轴处，所以小车变速箱连接机构的好坏，直接影响小车的运行状态。

2 故障点分析和改造方案

2.1 变速箱力臂力分析与改造

当小车工作时，变速箱连接轴处的受力可以通过杠杆原理来分析：动力动力臂越阻力阻力臂。工作状态下，在动力与动力臂不变的情况下，通过增加阻力臂长度，可以有效减小阻力，从而减小连接轴处受力、减小磨损（图2）。

电机额定扭矩T=9549P/n。电机额定功率15 000 W，小车最大转速1 760 r/min。所以，启动力F启动=9 54915 0001760=81 383 N。

图2 变速箱连接机构改造前后示意

当小车减速时，速比i=额定转速/输出转速，即输出转速越57.11 r/min，则终止力F终止=250 805 N。

改造后，变速箱连接的力臂长度从377.65 mm 增加到709.8 mm，通过计算可以得出，改造后的变速箱连接轴处受力可以减少47。

2.2 变速箱连接轴改造

改造前的变速箱连接方式采用连接板、球形轴承与螺栓硬连接（图3）。通过改变其连接方式，在原来的连接件之间增加缓冲衬套（图4），实现连接方式软硬结合，可极大减轻各部件之间的碰撞与磨损。

衬套是对设备进行保护的部件。衬套不仅能减少轴承和轴座之间的磨损，还可以避免轴和孔之间的间隙增大、防腐蚀等作用,方便机械设备的维修、简化设备的结构。

图3 原变速箱连接机构示意

图4 改造后变速箱连接机构示意

衬套的材质多是软质的金属、橡胶、尼龙及非金属聚合物等，质地相对较软、价格成本较低。在各种恶劣的工作环境中衬套可承受振动、摩擦和腐蚀来保护衬套中的部件，而衬套本身在损坏后易更换、成本低，不仅降低了后期的维修难度同时还降低了维修成本。

2.3 衬套缓冲材料性质分析及选取

衬套的使用范围大，种类也比较多，选择合适的衬套就必须考虑它的使用目的。衬套选型中主要考虑的条件是衬套需承受的压力、速度、压力速度乘积及载荷性质。另外，衬套的润滑状态也决定了它的使用效果和寿命。

3 种常见材料的性能对比见表1。

表1 3 种常见材料的性能对比见

综合考虑改造后小车变速箱连接机构的工作环境，选择聚氨酯作为连接轴处缓冲材料为最佳方案。

2.4 改造后维护与维修

原变速箱连接件使用年限为4年，更换时需对连接板至固定吊耳端整体进行更换。更换中需对其进行气割、焊接等特种作业，作业中存在一定的安全隐患，费时、费力，且配件更换成本高。改造后的变速箱连接机构，只需定期检查缓冲垫的使用情况，必要时更换缓冲垫即可，快速便捷。其余部件均无需更换，可实现永久使用，大大降低配件成本，省时省力。

3 结论

场桥小车变速箱连接机构改造后，从其实际使用情况来看，完全解决了因受力过大变速箱或连接件损坏等问题。改造后的连接机构在技术性能、维修保养及维护成本等方面都明显优于改造前。该装置改造后，整个系统直观简单，小车定位精准、迅速，系统故障率明显降低。聚氨酯缓冲材料的应用，大大降低了维修人员的工作难度和强度，确保了部件出现问题时可第一时间发现，提高设备关键部位的安全性，保证了场桥的完好率，为集装箱装卸作业提供了良好的设备保障。