CN104803290B - 一种岸桥提升机构和采用其提升岸桥构件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种岸桥提升机构和采用其提升岸桥构件的方法，包括门框、端梁、提升液压缸、微控制单元、驱动单元和检测单元。端梁之间通过横梁刚性连接；提升液压缸设置在立柱顶端，提升液压缸包括穿芯液压缸和锚具液压缸，锚具液压缸随着穿芯液压缸活塞杆的伸缩而运动；柔性钢绞线穿过提升液压缸并通过锚具液压缸锁紧，钢绞线的一端通过预应力锚固装置固定在门框外侧，另一端通过锚固结构与横梁下侧的托梁连接；驱动单元包括电磁阀；检测单元生成提升液压缸检测信号并输出至微控制单元，微控制单元接收提升液压缸检测信号并生成控制信号以通过驱动单元驱动电磁阀动作。本发明可以实现超大型构件的超高空整体同步提升，提升高度不受限制。

Description

一种岸桥提升机构和采用其提升岸桥构件的方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种岸桥提升机构和采用其提升岸桥构件的方法。

背景技术

集装箱运输船舶的大型化、特别是超巴拿马船型的发展，对岸边集装箱起重机提出了更高的要求。目前，起重机的运行速度、外伸距和起升高度以及吊具的吊起额定重量都明显提高。因此岸桥的装卸能力和速度直接决定码头作业生产率，是港口集装箱装卸的主力设备。

国内各大港口新增设的集装箱岸桥通常需要可以接卸各种型号的集装箱船。以青岛港配备的岸桥为例，其整机总重量已达1600吨，轨距35米，外伸距65米，后伸距18米，高度82米。整体结构相当庞大。岸桥的总体装配需要高空作业，尤其是在安装端梁以及拉杆时，技术难度大，施工环境危险。现有技术中通常采用齿轮齿条配合或链板顶升技术实现岸桥端梁以及拉杆等上部结构的安装。但是，齿轮齿条配合的安装方式存在结构复杂且加工精度高的缺点；而链板的承载能力限定了顶升荷载，灵活性较差。

综上所述，现有技术中对于岸桥端梁以及拉杆等上部结构的装配吊装技术存在的附加结构复杂、不易操作且灵活性差的技术难题。

发明内容

本发明提供一种岸桥提升机构，旨在解决现有技术中对于岸桥端梁以及拉杆等上部结构的装配吊装技术存在的附加结构复杂、不易操作且灵活性差的技术难题。

本发明提供的技术方案是，一种岸桥提升机构，包括岸桥门框和岸桥端梁，所述岸桥端梁之间通过横梁刚性连接；所述岸桥提升机构还包括提升液压缸、微控制单元、驱动单元以及检测单元；其中，所述提升液压缸设置在所述岸桥门框的立柱顶端，所述提升液压缸包括穿芯液压缸和锚具液压缸，所述锚具液压缸随着所述穿芯液压缸活塞杆的伸缩而运动；用于牵拉的柔性钢绞线穿过所述提升液压缸并通过所述锚具液压缸锁紧，所述钢绞线的一端通过预应力锚固装置固定在所述岸桥门框外侧，另一端通过锚固结构与设置在所述横梁下侧的托梁连接；所述驱动单元包括用于驱动所述提升液压缸动作的电磁阀；所述检测单元生成提升液压缸检测信号并输出至所述微控制单元，所述微控制单元接收所述提升液压缸检测信号并生成控制信号，所述驱动单元接收所述控制信号并驱动所述电磁阀动作。

进一步的，所述锚具液压缸包括设置在所述穿芯液压缸上侧的上锚具液压缸和与之对应的下锚具液压缸，所述钢绞线通过所述上锚具液压缸或下锚具液压缸锁紧。

进一步的，所述提升液压缸包括相互配合的上穿芯液压缸和上锚具液压缸，以及与之对应的下穿芯液压缸和下锚具液压缸；所述钢绞线通过所述上锚具液压缸或下锚具液压缸交替锁紧。

为及时检测穿芯液压缸活塞杆的位置信息和锚具液压缸的工作状态信息，所述检测单元包括行程开关，所述行程开关将所述穿芯液压缸活塞杆位移信号转换为电信号并输出至所述微控制单元。

为及时检测钢绞线的运动距离，所述检测单元还包括位移传感器，所述位移传感器检测所述钢绞线的垂直位移并转换为电信号输出至所述微控制单元。

为均匀分布上吊点的载荷，所述提升液压缸与支撑梁固定连接，所述支撑梁下端设置有垫梁，所述垫梁与岸桥门框的立柱顶端固定连接。

为提升钢绞线的疲劳强度，延长钢绞线的使用寿命，所述预应力锚固结构包括张拉液压缸，所述钢绞线穿过所述张拉液压缸。

优选的，所述预应力锚固结构还包括位移传感器和油压传感器，所述位移传感器将检测到的所述张拉液压缸活塞杆位移量转换为电信号并输送至所述微控制单元。

为便于操作人员操作，所述提升机构还包括上位机，所述上位机设置有人机交互模块；所述微控制单元与所述上位机相连接并接收所述上位机生成的操作信号。

本发明所公开的岸桥提升机构，在岸桥门框和托梁上均匀布设成组的上下吊点，可以实现大吨位、大跨度、大面积的超大型构件的超高空整体同步提升，提升高度不受限制。通过闭环控制系统保证了整个机构可以平稳匀速的提升，大大提高了起吊作业的安全性和稳定性。该岸桥提升机构设备体积小、自重轻且承载能力大。

本发明还公开了一种采用上述岸桥提升机构提升岸桥构件的方法，包括以下步骤：

（1）在起吊前在地面上将岸桥需要起吊的构件拼装成整体，其中所述构件包括所述岸桥端梁、横梁、拉杆系统以及设置在横梁上的平台和梯子；

（2）在岸桥门框立柱顶端安装提升液压缸以形成上吊点；

（3）在所述横梁上设置与所述上吊点对应的下吊点；用于牵拉的钢绞线通过锚固结构与设置在所述横梁下侧的托梁连接形成所述下吊点；

（4）驱动单元驱动提升液压缸中的穿芯液压缸活塞杆动作以使得所述钢绞线通过上锚具液压缸或下锚具液压缸锁紧，从而使得所述构件的负重在上锚具液压缸或下锚具液压缸之间转换，并通过液压缸活塞杆的动作起吊所述构件；

（5）检测单元检测穿芯液压缸的位置和钢绞线的运动距离并转换为电信号传送至微处理单元，所述微处理单元接收所述电信号并通过驱动单元控制所述提升液压缸动作。

与现有技术相比，本发明所公开的采用上述岸桥提升机构提升岸桥构件的方法，可以通过提升机构整体吊起自身上部结构，降低了作业难度，提高了安装作业的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的岸桥提升机构一种实施例的结构框图；

图2为图1所示岸桥提升机构的结构示意图；

图3为图2所示A处的局部放大示意图；

图4为图3的左视图；

图5为图2所示C处的局部放大示意图；

图6为图5中锚固结构与钢绞线的连接结构示意图；

图7为图2所示B处的局部放大示意图；

图8为图1中提升液压缸的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，本实施例所提供的岸桥提升机构包括用于提升承重的提升液压缸4和用于进行提升控制的控制模块，控制模块包括微控制单元2、驱动单元3以及检测单元6。其中微控制单元2可以用一颗单片机实现，也可以使用PLC等其它控制器实现。参见图2所示的岸桥，常见的岸桥金属结构主要由岸桥门框和岸桥端梁8组成，岸桥端梁8之间通过横梁9刚性连接。其中通常将沿陆地方向伸出的端梁定义为陆端端梁，将沿海面方向伸出的端梁定义为海端端梁。因此，岸桥金属结构可被利用作为提升机构的刚性塔架。岸桥金属结构还包括设置在岸桥端梁8上的拉杆系统。习惯将端梁8、横梁9、拉杆系统以及设置在横梁2上的平台、梯子以及其它结构统称为上部结构。在大吨位的岸桥的安装作业中，上部结构的重量通常超过1000吨，安装时需要提升超过50米的高度，因此，整个上部结构的提升吊装非常关键。通常选择在起吊前在地面上将起重机各构件拼装为一个整体单元，保证大多数的操作在地面进行，尽可能的减少人员的高空作业，提高操作的安全性。

在本实施例所提供的岸桥提升机构中，岸桥门框的四根立柱7顶端分别设置有一个或数个提升液压缸4，参见图3和图4所示的提升液压缸4与立柱7的具体连接结构，提升液压缸4与支撑梁11固定连接，在支撑梁11下端设置有垫梁12，垫梁12与岸桥门框的立柱7顶端固定连接。从而形成供提升液压缸4工作的操作平台，操作平台的主要作用是为提升液压缸4提供可靠的工作环境，使其在坚固水平的平台上运行。提升液压缸4的额定提升重量可以根据需要起吊的上部结构的总重量，海侧端梁和陆侧端梁的重量分布和结构进行调整，以使得在立柱7顶端所形成的四组上吊点载荷均匀分布，保证负载平稳匀速上升。对于1000吨以上的上部结构来说，优选在立柱7的顶端设置一对350吨或200吨的提升液压缸4组合工作以实现整体吊装。

为了改善柔性钢绞线10的服役表现，在提升过程中需要给钢绞线10先施加一定的压应力，使得在起吊过程中，钢绞线10上施加的预加压力可以全部或部分抵消起吊负载施加在钢绞线上的拉应力，避免钢绞线结构或岸桥金属结构受到破坏，提高其疲劳强度。因此，用于牵拉上部结构的柔性钢绞线10 的一端通过预应力锚固装置（如图2所示B处）固定在岸桥门框外侧。参见图7所示B处的局部放大示意图，预应力锚固装置主要包括张拉液压缸5，张拉液压缸5中设置有锚具结构，柔性钢绞线10从张拉液压缸5中穿出并通过锚具结构夹紧。预应力锚固装置中还设置有检测单元14。检测单元14优选设置有行程传感器和油压传感器，油压传感器监测张拉液压缸5空腔中的负载压力，并与液压泵出口的油压传感器配合，对整个预应力锚固装置的系统压力进行监测。检测单元14中还可以设置其它传感器，如位移传感器、负荷传感器等，以对施加在柔性钢绞线10上的压应力、拉应力以及形变情况进行检测，保证设备的平稳运行。预应力锚固装置成组对称地设置在岸桥门框立柱外侧，张拉液压缸5优选额定提升重量为200吨的液压缸并成对设置。

如图2所示，与提升液压缸4所形成的上吊点一一对应的下吊点设置在横梁上8。钢绞线10的另一端通过锚固结构13与托梁15固定连接。托梁15设置在横梁9的下侧。从而在托梁15上形成与四组上吊点一一对应的四个下吊点。将下吊点设置在托梁15上可以尽可能的通过托梁承受和分散吊装过程中金属框架承受的载荷，从而提高设备整体的稳定性。下吊点的具体结构参见图5及图6所示，托梁15固定设置在横梁9的下侧，钢绞线10通过锚具11与托梁15固定连接。用于形成下吊点的锚固结构13的具体结构如图6所示，本发明所选用的锚固结构13中锚片位置布设均匀，钢绞线10逐根捆扎成束从孔道中穿出，并通过夹片夹紧。

实际上，陆侧岸桥立柱顶端的一对提升液压缸4和海端岸桥立柱顶端的一对提升液压缸4是同步运动的。为了描述方便，将陆侧岸桥立柱顶端的提升液压缸组定义为主提升部，将海侧岸桥立柱顶端的提升液压缸组定义为从提升部。主提升部、从提升部和张拉液压缸可以共用一个泵源，也可以分别共用不同泵源。提升液压缸4的具体结构参见图8所示，提升液压缸5中包括穿心液压缸4-1和锚具液压缸4-2，穿心液压缸4-1与锚具液压缸4-2固定连接且锚具液压缸4-2随着所述穿芯液压缸4-1活塞杆的伸缩而运动。提升液压缸4有至少两种配置方式。第一种配置方式设置有一个穿芯液压缸4-1和设置在穿芯液压缸4-1上侧的上锚具液压缸和与之对应的下锚具液压缸。上下锚具液压缸的活塞杆固定在穿芯液压缸的活塞杆上，压片4-3夹紧承载柔性钢绞线10。这样，锚具液压缸4-2便可以配合穿芯液压缸4-1活塞杆的伸缩而提升上部结构。采用此种结构的提升液压缸4的具体提升过程可参见如下描述：首先，在初始状态下保持钢绞线10通过下锚具液压缸锁紧，穿芯液压缸缩缸；第二，上锚具液压缸紧锚，保持下锚具液压缸处于松锚状态。具体来说，穿芯液压缸伸缸，使上锚具液压缸的压片4-3锁紧钢绞线，上锚具液压缸和下锚具液压缸之间的钢绞线10受到拉力，拉力不断增大直至等于负载的重力大小，上锚具液压缸开始承担上部结构的负载，下锚具液压缸始终保持在松锚状态。第三，当上部结构提升到一定高度，此时下锚具液压缸开始紧锚，同时停止向上锚具液压缸供油，保持上锚具液压缸处于松锚状态。此时穿芯液压缸带载缩缸，下锚具液压缸的压片锁紧钢绞线10，负载从上锚具液压缸转移到下锚具液压缸；第四，穿芯液压缸空载缩缸，停止向下锚具液压缸供油，开始新的提升周期。

第二种配置方式中设置有相互配合的上穿芯液压缸和上锚具液压缸，以及与之对应的下穿芯液压缸和下锚具液压缸，其中上穿芯液压缸和下穿芯液压缸串联设置。采用此种方式配置的提升液压缸的工作过程包括以下步骤。首先，上穿芯液压缸和下穿芯液压缸的活塞杆全部缩缸，钢绞线通过上锚具液压缸或下锚具液压缸锁紧。第二，上穿芯液压缸伸缸，下锚具液压缸处于松锚状态；当上穿芯液压缸带载上升到一定位置，降低上穿芯液压缸的伸缸速度并将下锚具液压缸调节为紧锚状态，上锚具液压缸调节为松锚状态，使得上部结构形成的负载由上锚具液压缸转移到下锚具液压缸；第四，上锚具液压缸卸载后回程，下穿芯液压缸依旧带载上升，当下穿芯液压缸带载上升到目标位置时，上穿芯液压缸已经完成缩缸，旋即进入下一个提升周期。采用上述两种不同的配置方式，均可以实现通过主提升部和从提升部整体稳定的提升岸桥上部结构至目标高度。其中，第一种方式提升液压缸的内部结构更为简单。但是，第一种配置方式中提升过程并不是连续的，穿芯式液压缸需要不断启停，长时间使用可能会降低设备的疲劳强度。

参见图1所示，本实施例所公开的岸桥提升机构中还包括驱动单元3，驱动单元3中设置有用于控制提升液压缸4和张拉液压缸5的电磁阀组等驱动设备。为了保证提升液压缸4和张拉液压缸5的工作独立性，驱动单元3优选独立设置，并通过控制独立驱动单元3中的电磁比例阀的开度来确保各张拉液压缸5，穿芯液压缸4-1和锚具液压缸4-2按照预定的速度运行；通过控制电磁阀的通断来控制穿芯液压缸4-1和锚具液压缸4-2的顺序动作。

在提升液压缸4的内部还设置有行程开关6-2，用于对穿芯液压缸4-1的活塞杆位置和锚具液压缸4-2的位置状态及时监测，在达到预定位置或极限位置时及时输出检测电信号。提升液压缸4上还设置有用于实时检测钢绞运动距离，尤其是其垂直位移的位移传感器6-1和监测油路压力的油压传感器6-3。行程开关6-2、位移传感器6-1和油压传感器6-3共同组成检测单元6。检测单元6设置在每一台需要检测的液压缸上并生成提升液压缸4检测信号输出至微控制单元2，微控制单元2接收行程开关6-2、位移传感器6-1和油压传感器6-3输出的检测电信号并根据各液压缸的位置信息和状态信息输出控制信号至驱动单元，及时控制各提升液压缸4、张拉液压缸5的伸缸或缩缸以及紧锚和松锚。微控制单元2还与一设置有人机交互模块的上位机1相连接，上位机1与微控制单元2之间通过串行接口进行通信，这样整个提升机构的运行状态信息、工作状态以及检测单元6中各传感器的工作状态即可实时地显示在上位机上，便于工作人员及时了解并对系统设定值和控制参数进行修正。相应的，操作人员也可以通过上位机上的人机交互模块将控制信号输入至微控制单元2，以对岸桥提升机构进行控制。

本实施例所公开的岸桥提升机构，在岸桥门框和托梁上均匀布设一一对应的上下吊点，可以实现大吨位、大跨度、大面积的超大型上部机构的超高空整体同步提升，提升高度不受限制。通过闭环控制系统保证了整个机构可以平稳匀速的提升，大大提高了起吊作业的安全性和稳定性。该岸桥提升机构设备相对体积小、自重轻且承载能力大。

本发明还公开了一种利用上述岸桥提升机构提升岸桥构件的方法，具体来说包括以下步骤：

（1）在起吊前在地面上将岸桥需要起吊的构件拼装成整体，其中所述构件包括所述岸桥端梁8、横梁9、拉杆系统以及设置在横梁8上的平台和梯子；

（2）在岸桥门框立柱7顶端安装提升液压缸4以形成上吊点；

（3）在所述横梁9上设置与所述上吊点对应的下吊点；用于牵拉的钢绞线10通过锚固结构13与设置在所述横梁9下侧的托梁15连接形成所述下吊点；

（4）驱动单元3驱动提升液压缸4中的穿芯液压缸4-1活塞杆动作以使得所述钢绞线10通过上锚具液压缸或下锚具液压缸锁紧，从而使得所述构件的负重在上锚具液压缸或下锚具液压缸之间转换，并通过穿芯液压缸活塞杆的动作起吊所述构件；

（5）检测单元6检测穿芯液压缸4-1的位置和钢绞线10的运动距离并转换为电信号传送至微处理单元2，所述微处理单元2接收所述电信号并通过驱动单元3控制所述提升液压缸动作。

所采用的岸桥提升机构的具体结构请参见上述实施例以及说明书附图，在此不再赘述。本实施例所公开的提升岸桥构件的方法可以通过提升机构整体吊起自身上部结构，降低了作业难度，提高了安装作业的安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种岸桥提升机构，包括岸桥门框和岸桥端梁，所述岸桥端梁之间通过横梁刚性连接，还包括设置在所述岸桥端梁上的拉杆系统；其特征在于，所述岸桥提升机构还包括提升液压缸、微控制单元、驱动单元以及检测单元；其中，所述提升液压缸设置在所述岸桥门框的立柱顶端，所述提升液压缸包括穿芯液压缸和锚具液压缸，所述锚具液压缸随着所述穿芯液压缸活塞杆的伸缩而运动；用于牵拉的柔性钢绞线穿过所述提升液压缸并通过所述锚具液压缸锁紧，所述钢绞线的一端通过预应力锚固装置固定在所述岸桥门框外侧，另一端通过锚固结构与设置在所述横梁下侧的托梁连接；所述预应力锚固装置成组对称地设置在所述岸桥门框立柱的外侧，所述驱动单元包括用于驱动所述提升液压缸动作的电磁阀；所述检测单元生成提升液压缸检测信号并输出至所述微控制单元，所述微控制单元接收所述提升液压缸检测信号并生成控制信号，所述驱动单元接收所述控制信号并驱动所述电磁阀动作；

所述驱动单元独立设置，通过控制独立设置的所述驱动单元中的电磁比例阀的开度控制所述穿芯液压缸和锚具液压缸的速度，通过控制独立设置的所述驱动单元中的电磁阀的通断控制所述穿芯液压缸和锚具液压缸的顺序动作；

所述锚具液压缸包括设置在所述穿芯液压缸上侧的上锚具液压缸和与之对应的下锚具液压缸，驱动单元驱动所述穿芯液压缸活塞杆动作以使得所述钢绞线通过上锚具液压缸或下锚具液压缸锁紧，从而使得构件的负重在上锚具液压缸或下锚具液压缸之间转换，并通过所述穿芯液压缸活塞杆的动作起吊所述构件。

2.根据权利要求1所述的岸桥提升机构，其特征在于，所述检测单元包括行程开关，所述行程开关将所述穿芯液压缸活塞杆位移信号转换为电信号并输出至所述微控制单元。

3.根据权利要求2所述的岸桥提升机构，其特征在于，所述检测单元还包括位移传感器，所述位移传感器检测所述钢绞线的垂直位移并转换为电信号输出至所述微控制单元。

4.根据权利要求3所述的岸桥提升机构，其特征在于，所述提升液压缸与支撑梁固定连接，所述支撑梁下端设置有垫梁，所述垫梁与岸桥门框的立柱顶端固定连接。

5.根据权利要求4所述的岸桥提升机构，其特征在于，所述预应力锚固装置包括张拉液压缸，所述钢绞线穿过所述张拉液压缸。

6.根据权利要求5所述的岸桥提升机构，其特征在于，所述预应力锚固装置还包括位移传感器和油压传感器，所述位移传感器将检测到的所述张拉液压缸活塞杆位移量转换为电信号并输送至所述微控制单元。

7.根据权利要求6所述的岸桥提升机构，其特征在于，所述提升机构还包括上位机，所述上位机设置有人机交互模块；所述微控制单元与所述上位机相连接并接收所述上位机生成的操作信号。

8.利用权利要求1-7任一项所述的岸桥提升机构提升岸桥构件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在起吊前在地面上将岸桥需要起吊的构件拼装成整体，其中所述构件包括所述岸桥端梁、横梁、拉杆系统以及设置在横梁上的平台和梯子；

（2）在岸桥门框立柱顶端安装提升液压缸以形成上吊点；

（3）在所述横梁上设置与所述上吊点对应的下吊点；用于牵拉的钢绞线通过锚固结构与设置在所述横梁下侧的托梁连接形成所述下吊点；

（4）驱动单元驱动提升液压缸中的穿芯液压缸活塞杆动作以使得所述钢绞线通过上锚具液压缸或下锚具液压缸锁紧，从而使得所述构件的负重在上锚具液压缸或下锚具液压缸之间转换，并通过液压缸活塞杆的动作起吊所述构件；

（5）检测单元检测穿芯液压缸的位置和钢绞线的运动距离并转换为电信号传送至微处理单元，所述微处理单元接收所述电信号并通过驱动单元控制所述提升液压缸动作。