由于变幅运动对起重机安全影响很大(特别是带载变幅或不打支腿时),所以速度不应太快,一般在15米/分钟左右。吊臂伸缩速度是指液压起重机的吊臂从基本臂到各节吊臂完全伸出的平均速度(米/分钟),也有以全伸(缩)状态到全缩(伸)状态所需的时间来表示。由于伸缩油缸两腔作用面积不同,所以吊臂外伸速度要比缩回速度慢一些。回转速度是指起重机绕旋转中心转动的速度(转/分钟)。额定回转速度是指旋转机构电动机在额定转速下,起重机绕其旋转中心的旋转速度。由于启动与制动时的惯性力影响吊重物体的摆动,故回转速度不宜过快。行走速度是指自行式起重机在道路或轨道上行驶时的速度(千米/时)。有一般行驶速度和吊重行驶速度两种。轮式起重机的行走速度为15~30千米/时。吊重行走速度限制在5千米/时以下。
通过性参数是指移动式起重机能通过各种道路能力的参数,包括:最小转弯半径、最小离地间隙、最大爬坡度等。一般汽车起重机最大爬坡度在12°~22°,轮胎起重机最大爬坡度在8°~14°,越野轮胎起重机最大爬坡度可达20°~35°。
外形尺寸是指整机的长度、宽度和高度的最大尺寸。因为外形尺寸受到道路、桥梁、涵洞的限制,所以各国都作出具体规定。通常宽度限制在3.4米以内,高度则应低于4米。
轴荷是指移动式起重机单轴的最大负荷。为适应公路行驶的要求,各国都有严格的规定。德国定为12吨,英国定为11吨,法国与日本定为13吨,我国则在《公路工程技术标准》中规定为12吨。
自重是指起重机工作状态时的机械总重,有的机型是指在行驶状态下的重量。它是评价起重机的一个重要综合性指标。
移动式起重机的特性曲线可显示重量——幅度及额定起重量和起升高度的变化情况。当幅度变大时,起重能力变小;幅度变小时,起重能力变大;当幅度加大时,起升高度要降低;幅度减小时,起重高度可适当增高。
①汽车起重机。它是安装在标准的或专用的载货汽车底盘上的全旋转臂架起重机,其车轮采用弹性悬挂,行驶性能接近于汽车。一般在车头设有司机室,绝大多数还在转台(或转盘等)上设有起重司机室。汽车起重机一般采用内燃机作动力,传动有机械式、电动式及液压式三种。为减小外形尺寸,吊臂有做成伸缩式或折叠式两种。汽车起重机行驶速度快,越野性能好,作业灵活,能迅速改变作业场地,特别适合于流动性大、不固定的作业场所。汽车起重机一般作业时都放下支腿,不能带负荷行驶,且不能配套双绳抓斗使用,因而其使用受到一定限制。
②轮胎起重机。同汽车起重机相比,其主要区别:一是底盘不同。汽车起重机用标准或专用汽车底盘,轮胎起重机用专用底盘。其轴距和轮距配合适当,从而稳定性好,并能在平坦的地面上吊货行驶,但走行速度较低,所以适合于固定在一个货场内作业。二是司机室的数目不同。轮胎起重机只有一个司机室,位于转台上,四个机构都在这个司机室中操纵。汽车起重机有两个司机室:一个在转台上,操纵起升、旋转和变幅机构;另一个在起重机前方,操纵起重机的行驶和转向。
轮胎起重机一般采用内燃机驱动,但也有少量简易型轮胎起重机采用外接电源驱动。内燃轮胎式起重机一般采用内燃机驱动,传动有机械、电动和液压三种形式。它的吊臂大多为桁架结构,分段组装,但也有采用伸缩式的。轮胎式起重机机动灵活,稳定性好,使用较方便,生产效率高,因此在港口、铁路站场、堆场及工地广泛使用。
由于轮胎起重机多采用刚性悬挂,在一定的起重范围内可以不用支腿作业,灵活方便,且能配套双绳抓斗进行散货作业,因而在装卸作业中它得到比汽车起重机更为广泛的应用。
③履带起重机。它是将起重机作业部分装在车架上的臂架式旋转起重机。这种起重机可在路面不好的情况下作业,稳定性好,可不打开支腿进行作业,但运行速度较低,并且在行驶时会损坏路面。另外,维修操作也较复杂,配件不易解决,在使用中受到一定的限制,一般只适用于建筑、建设施工工地。
2.3.4 散货装卸机械
散货装卸机械系统主要是指对不加包装而成堆堆放的各种块状、粒状和粉状等散货进行装卸搬运的机械系统。散货具有各种不同的特性,其中主要有块度、湿度、容重及颗粒的流动性等。这些特性对装卸机械设备的类型及其参数的选择有很大影响,要求装卸机械效率高,能进行整列或成组装卸,在装卸过程中,对车辆的损伤及对环境的污染程度要小。
根据应用场合不同,大宗散货装卸机械系统可以分为港口码头散货装卸机械、散堆货场装卸机械和筒仓装卸机械。
港口码头装卸机械包括散货卸车机、堆场机械、散货装船机、散货卸船机、带式输送机、翻车机等。这些机械根据装卸工艺要求合理选用,相互衔接,形成专用、高效的装卸作业线。
散堆货场装卸机械主要包括抓斗起重机、单斗装卸机、皮带输送机、链斗装车机等装车设备和链斗卸车机、螺旋卸车机、机械铲、推铲、翻车机等卸车设备。此外,还有底开门车、漏斗车等自卸车、重力自流卸车等自卸车辆。
筒仓装卸机械系统一般包括装料机械设备、卸料机械设备、输送机械设备等。筒仓内供给散货的装料设备,可根据运输方式及地形条件采用带式输送机、斗式提升机、抓斗起重机、单斗升降机等。
在选用散货装卸机械类型、确定机械生产率及其他性能参数时,不仅要着眼于某一机械本身,还应结合装卸工艺,考虑整个装卸作业线中各种机械设备都是高效且相互配合协调,使之能形成一条高效作业线。现代化散货堆场、仓库、港口码头,一般配备的装卸设备并不多,但成龙配套,前沿与后方的能力需均衡,中间倒运环节少,使整个装卸作业系统连续化、自动化。
由于前面已经介绍了主要的输送机械设备,这里重点介绍船舶散货装卸机械、散货堆场装卸机械和车辆散货装卸机械。
1.船舶散货装卸机械
各种装船机和卸船机主要用于散货专业码头,是根据散货装卸船作业特点而设计的多动作、高效率的专用装卸机械。散货装船机是用于大宗散货装船作业的连续式机械,它与后方输送机系统相衔接。按货种可分为煤炭装船机、矿石装船机等;按整机特点可分为固定式、移动式和浮式;按机构的性能特点不同又可分为转盘式、弧线摆动式和直线摆动式等不同机型。其中转盘式常固定装设在码头前沿墩座或内河的墩柱上,如果港口的水位变化大,也常将转盘式或弧线摆动式装船机安装在趸船上成为浮式装船机。
以上各种形式的散货装船机尽管结构不同,但都以悬臂带式输送机为其主体,由带式输送机及其他工作机构(如回转、伸缩、运行等)和机架组成。散货由岸边的带式输送机转入装船机的带式输送机,运送至悬臂前端经溜筒装入船舱。悬臂输送机的长度根据船舶宽度决定,一般要求伸至舱口中心。
(1)散货装船机械
目前应用比较广泛的散货装船机械主要有墩柱式散货装船机、移动式散货装船机、弧线摆动式散货装船机和直线摆动式散货装船机等。
1)墩柱式散货装船机
墩柱式散货装船机大多采用转盘式回转支承结构。装船机固设在墩座上,其悬臂胶带机与转盘相铰接,另一端通过变幅(俯仰)钢丝绳吊挂在固定立柱顶端。悬臂胶带机可通过其伸缩机构改变装船的工作幅度,还可通过变幅和溜筒伸缩来适应船型和水位的变化。非工作时的变幅和回转主要是使臂架升起以避让船舶,或使臂架左右回转90°以上,以便整机能转回到码头前沿线内。变幅采用钢丝绳变幅滑轮组机构,伸缩、变幅和回转机构均由电动机分别驱动。
墩柱式散货装船机结构紧凑,布置方便,性能可靠,可节省码头水工投资。但当装载幅度较大时,必须增大悬臂长度和臂架伸缩距离,才能满足装船作业覆盖面的要求,因而自重较大,对基础的承载要求较高。一般只适宜用于中小型船舶。
2)移动式散货装船机
移动式散货装船机基本上是把固定的转盘式散货装船机安装在运行门架上,因而可沿码头岸边运行。由码头前沿带式输送机送来的散货,通过装船机尾车架卸到装船机回转中心处的漏斗内,再通过悬臂带式输送机将散货装入船舱。
移动式散货装船机具有较完善的回转、变幅、运行等机构,以扩大其有效装载面积及适应多种船型。它可通过回转与运行机构的配合来改变溜筒的位置,当要求装载幅度范围变化较大,或舱口附近有障碍物影响悬臂的动作时,需增设悬臂伸缩机构以便作业。
大型移动式散货装船机的溜筒不仅能伸缩,而且可回转,有的溜筒下端装有抛料机构以满足平舱需要。
移动式装船机的构造较复杂,自重较大,对码头结构要求较高,后方输送系统也较复杂,但它的使用机动灵活,便于对准各种舱口位置,有可能在每个泊位上配置较少的台数,且装船机可移到相邻泊位上集中工作,因而在海港直立式码头上得到广泛的应用。
3)弧线摆动式散货装船机
弧线摆动式散货装船机通过机身立柱下的运行机构(前支承),其行走轮可沿弧形轨道行走,使机身绕机尾处的后支承回转,实现装船机在弧形轨道上摆动。该机的悬臂上设有电动卸料小车,并通过卸料小车的运行来改变装船的工作幅度。悬臂应处在水平状态下工作,以保证卸料小车的稳定及运行,悬臂的变幅俯仰仅用于回转时避开障碍及非工作时搁置在支架上。
弧线摆动式散货装船机的构造较简单,自重较轻,使用性能也较好,但要占用较大的布置面积,而且弧线摆动式装船机在其摆动过程中,有效装船幅度将随摆角增大而减小。
此外,弧形轨道的建造较困难。弧线摆动式散货装船机宜在河港趸船浮码头或水位差不大的直立式码头上使用。
4)直线摆动式散货装船机
直线摆动式散货装船机是弧线摆动式的改进形式,将弧形轨道改为直线轨道,作为装船机的前支承轨道。直线摆动式散货装船机,主要由臂架、移动桥、摆动桥和前、后支承等部分组成。装船机上的带式输送机采用一根输送带,它绕过臂架前端和移动桥前部的电动滚筒、摆动桥前部的改向滚筒和尾部的张紧滚筒而组成闭式的回路。后方带式输送机送来的货物在固定位置的供料点为装船机供料,但由于摆动桥通过前支承行走轮在直线轨道上行走时,摆动桥不仅绕后支承摆动而且相对于后支承移动,所以对装在桥架上的带式输送机来说,受料点将在桥架移动范围内变化。为减少胶带机受料处缓冲托辊的数量和增加缓冲效果,在供料点采用悬挂式固定缓冲槽形托辊。为适应装船作业时改变工作幅度的需要,带式输送可前后伸缩,其伸缩靠移动桥行走来实现。
直线摆动式装船机的结构较简单,自重较轻,机动性也较好,它能自动补偿弧线摆动式装船机在摆动过程中损失的有效工作幅度,且直线轨道、码头比弧形容易建造。
(2)散货卸船机械
散货卸船与散货装船两个环节相比,卸船远比装船要困难得多。散货卸船机是根据船型和各种货种卸船作业特点而设计的多动作专用机械,分周期式和连续式两类。长期以来,散货卸船的传统机械是周期性动作的各类抓斗起重机和抓斗卸船机,对散粮卸船,有的港口采用气力卸船机。近十多年来,机械式散货连续卸船机在技术上和应用上取得很大进展。这类卸船机靠连续输送机从船舱中取料并将散货提升出舱和输送到岸上,与码头上的输送机系统相衔接。现有的机型很多,大多为移动式,也有的采用浮式。一般移动式将整机装在可沿轨道行走的门架上,装有输送机的臂架伸向船舶上方,臂架可回转、俯仰,臂架端的提升物料和取料机构根据卸货的需要还常设有伸缩、回转、摆动等机构。连续卸船机主要根据提升物料出船的连续输送机而命名,有链斗卸船机、悬链式链斗卸船机、双带式卸船机、波形挡边带式卸船机、螺旋卸船机、斗轮卸船机、埋刮板卸船机、绳斗卸船机等。
1)双带式卸船机
双带式卸船机是利用两条同步运行的胶带将供料装置喂入的物料夹在其间提升出舱的卸船机,因此,双带式又称为夹带式。卸船机的双带包括一条承载带和一条覆盖带,提升段的双带靠压缩空气夹紧,使嵌有加强层的带边紧贴密封,而富有弹性的带腹夹料拱起成弧状提升输送,在臂架输送段则以气垫带式输送机方式工作,将物料运送至回转中心的接料漏斗中,再通过漏斗下的溜管装车或通过门架上的气垫带式输送机将散货送到码头上的输送机系统。
双带式卸船机的优点是自重轻,能耗低,单位电耗仅为0.19~0.25吨/瓦·小时,物料由提升过渡到水平输送无需转载,因而不洒漏,不扬尘,这种卸船机运转平稳,噪声小,被运物料破损少。双带式卸船机的主要缺点是不宜输送流动性差的物料,如有锋利的异物混入物料则易损伤胶带。