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第17章 物流机械技术与设备(14)

正反交错式是指同一层中,不同列的货物都以90°垂直码放,相邻两层货物码放形式是另一层旋转180°的形式。这种方式不同层间咬合强度较高,相邻层之间不重缝,因而,码放后稳定性很高,但操作较为麻烦,而且包装体之间不是垂直面互相承受荷载,所以下部货体容易被压坏。

旋转交错式是指第一层相邻的两个包装体都互成90°,两层间的码放又相差180°。

这样相邻两层之间咬合交叉,托盘货体稳定性较高,不容易塌垛,但码放的难度比较大,而且中间形成中空,会降低托盘装载能力。

2.5.2 集装箱

集装箱是能装载包装货或无包装货进行运输,并便于用机械设备进行装卸搬运的一种集装化运输工具。集装箱在运输有包装的箱、罐、坛、袋等有一定强度和一定形态的货物时,是一种刚性或半刚性容器,在运输粉状或颗粒状的无包装散货时,是一种柔性容器。通常所说的集装箱一般是指具有一定容积,适合于在不同运输方式中转运,具有一定强度和刚度,能反复使用的金属箱。

关于集装箱的定义在各国的国家标准、各种国际公约和文件中都有具体的规定,但其内容不尽一致。国际标准化组织在ISO830-1981《集装箱术语》中对集装箱的定义作了如下规定:

①集装箱必须具有足够的强度,能反复长期使用。

②适合一种或多种方式运输,途中转运时,箱内货物不必换装。

③可进行快速搬运和装卸,特别便于从一种运输方式转移到另一种运输方式。

④便于货物装满或卸空。

⑤具有1立方米及1立方米以上的容积。

⑥集装箱这一术语不包括车辆和一般包装。

常见集装箱主要由以下一些部件构成:

①角配件。位于集装箱八个角端部,用于支承、堆码、装卸和栓固集装箱。角配件在三个面上各有一个长孔,孔的尺寸与集装箱装卸设备上的旋锁相匹配。

②角柱。位于集装箱四条垂直边,起连接顶部角配件和底部角配件的支柱作用。

③上(下)横梁。位于箱体端部连接顶部(或底部)角配件的横梁。

④顶(底)板。箱体顶部(底部)的板。

⑤顶(底)梁。支撑顶板(底板)的横向构件。

⑥叉槽。贯穿箱底结构,供叉举集装箱用的槽。

⑦侧(端)壁板。与上下侧(端)梁和角结构相连,形成封闭的板壁。

⑧侧(端)柱。垂直支撑和加强侧(端)壁板的构件。

⑨门楣(槛)。箱门上(下)方的梁。

⑩端(侧)门。设在箱端(侧)的门。

⑾门铰链。连接箱门与角柱以支承箱门,使箱门能开闭的零件。

⑿门把手。开闭箱门用的零件,其一端焊接在锁杆上,抓住门把手使锁杆凸轮与锁杆凸轮柱啮合,把箱门锁住。

⒀锁杆凸轮。门锁装置的零件之一,与门楣上的锁杆凸轮座相啮合,用以锁住箱门。

⒁把手锁件。门锁装置的零件之一,锁杆中央带有门把手,两端部带有凸轮,依靠门把手旋转锁件。

⒂门锁杆托架。门锁装置的零件之一,焊接在门上用以托住锁杆的装置。

⒃箱门搭扣件。保持箱门呈开启状态的零件,它分两个部分:一部分设在箱门下侧端,另一部分设在侧壁下方相应的位置上。

运输货物用的集装箱种类繁多,可按尺寸、材料、结构和用途进行不同的分类,其中使用较多的是按用途分类,可分为通用集装箱、散货集装箱、冷藏集装箱、开顶集装箱、框架集装箱、罐状集装箱等。

通用集装箱又称为杂货集装箱或者干货集装箱,是应用最广泛的集装箱,占集装箱总数的70%~80%。这类集装箱常采用封闭防水式结构,在一端或侧面设有箱门。它可以用来装载除液体货物和需要调节温度的货物外的一般杂货,如装运文化用品、化工用品、电子机械、工艺品、医药、日用品、纺织品及仪器零件等。为了防止装载杂货时箱内货物移动和倒塌,在箱底和侧壁上设有系环,以便能系紧货物。

散货集装箱是适用于装载豆类、谷物、硼砂、树脂等各种散堆颗粒状、粉末状物料的集装箱,可节约包装且提高装卸效率。散货集装箱是一种密闭式集装箱,有玻璃钢制和钢制两种。前者由于侧壁强度较大,一般用于装载麦芽和化学品等相对密度较大的散货,后者原则上用于装载相对密度较小的谷物。散货集装箱的顶部的装货口应设置水密性良好的盖,以防雨水渗入箱内。有些国家对进口粮食要求在港外锚地进行熏蒸杀虫,故有的集装箱上设有投放熏蒸药品用的开口以及排除熏蒸气体的排出口,熏蒸时要求箱子能保持完全气密。散货集装箱也可用来载运杂货,为了防止装载杂货时箱内货物移动和倒塌,在箱底和侧壁上也设有系环,以便能系紧货物。

冷藏集装箱是专为运输途中要求保持一定温度的冷冻货或低温货,如鱼、肉、新鲜水果、蔬菜等食品进行特殊设计的集装箱。目前国际上采用的冷藏集装箱基本上分两种:一种是集装箱内带有冷冻机的称为机械式冷藏集装箱,它能使经预冷装箱后的冷冻货或低温货通过冷冻机的供冷保持在一定的温度上进行运输,箱内温度可在-25℃~25℃之间调整;另一种是箱内没有冷冻机而只有隔热结构的,即在集装箱端壁上设有进气孔,箱子装在舱内,由船舶的冷冻装置供应冷气的称为离合式冷藏集装箱。

开顶集装箱是一种顶部可开启的集装箱,箱顶又分为硬顶和软顶两种。软顶是指用可拆式扩伸弓支撑的帆布、塑料布式涂塑布制成的顶篷,硬顶是用一整块钢板制成的顶篷。它适用于装载大型货物、重型货物,如钢材、木材,特别是玻璃板等易碎的重货。这种集装箱的特点是吊机可从箱子上面进行货物装卸,既不易损坏货物,而且便于在箱内将货物固定。

框架集装箱没有顶和左右侧壁,箱端(包括门端和盲端)也可拆卸,货物可从箱子侧面进行装卸,适用于装载长大笨重件,如钢材、重型机械等。这种集装箱的主要特点是密封性差,自重大,因普通集装箱采用整体结构,箱子所受应力可通过箱板扩散,而框架集装箱以箱底承受货物的重量,其强度要求很高,故集装箱底部较厚,可供使用的高度较小。

罐状集装箱适用于装运食品、酒品、药品、化工品等流体货物,主要由罐体和箱体框架两部分组成。框架一般用高强度钢制成,其强度和尺寸应符合国际标准。角柱上装有国际标准角配件。罐体材料有钢和不锈钢两种。罐体外采用保温材料形成双层结构,使罐内液体与外界充分隔热。对装载随外界温度下降而增加黏度的货物,装卸时需加热,故在罐体的下部设有加热器,罐上设有反映罐内温度变化的温度计。罐上还设有水密的装货口,货物由液罐顶部的装货口进入。卸货时,货物由排出口靠重力作用自行流出,或者由顶部装货口吸出。

2.5.3 集装箱装卸机械

集装箱运输是一种先进的运输组织方式。不同装卸搬运工艺、作业场所需配备不同装卸搬运机械系统。集装箱装卸搬运机械系统按作业场所和装卸搬运工艺,常分为集装箱船装卸机械系统、集装箱堆场装卸机械系统和集装箱货运站装卸机械系统。

集装箱船装卸机械主要实现船岸交接。对停靠的集装箱船舶进行装卸作业,一般情况下,常采用岸边集装箱装卸桥。在多功能综合码头上较多采用多用途桥式起重机、多用途门座式起重机、高桥轮胎式起重机等。

集装箱堆场装卸机械主要对集装箱进行分类堆放,实现集装箱搬运、堆垛作业。所采用的机械设备主要有集装箱跨运车、集装箱牵引车和挂车、叉式装卸车、正面吊运车、轮胎式龙门起重机等。水平运输可采用不同的机械组成不同的装卸机械系统,如跨运车系统、轮胎式龙门起重机系统、轨道式龙门起重机系统、叉车系统等。

集装箱货运站装卸机械主要用于对集装箱的拆装箱工作,大都配备拆装箱和堆码用的小型装卸机械,如1~2吨的小型叉式装卸车。

1.集装箱吊具

为了安全迅速地吊运集装箱,大多数集装箱装卸机械,如岸边集装箱起重机、集装箱跨运车、轮胎集装箱龙门起重机、轨道式集装箱龙门起重机等,均采用集装箱吊具作为专用的取物装置。

集装箱吊具基本上可分为不可伸缩的固定式吊具和伸缩吊具两类。固定式吊具又有直接吊装式吊具、可更换式吊具和主从式吊具几种不同的形式。

直接吊装式吊具,它是起吊20英尺或40英尺集装箱的专用吊具,它直接挂在起升钢丝绳上。在吊具上装设的液压装置通过旋锁机构转动旋锁,与集装箱的角配件连接或松脱。这种吊具结构简单,重量最轻,但只适用于起吊一定尺寸的集装箱。为了起吊不同尺寸的集装箱,须更换吊具,不仅要花费较长的时间,而且使用起来也不方便。

可更换式吊具是将专门制作的吊梁悬挂在起升钢丝绳上,根据起吊集装箱的需要来更换与吊梁连接的20英尺或40英尺集装箱专用吊具,液压装置分别装设在专用吊具上。这种专用吊具比直接吊装式方便,但增加了重量。

主从式吊具是一种由两种不同规格的吊具组合在一起并可快速装拆的组合式吊具。

主从式吊具的主吊具用于20英尺集装箱,装有液压装置,通过旋锁机构转动旋锁。当需要起吊40英尺集装箱时,则通过旋锁机构悬挂在主吊具下面,其旋锁由主吊具的液压装置驱动。这种吊具构造较简单,故障少,拆装和维修保养较方便,对于集装箱跨运车等流动装卸机械比较适用。

伸缩式吊具具有伸缩吊架,因而能适应不同规格集装箱的吊运。吊具的伸缩在司机室内通过液压机构操纵。变换吊具的时间只需20秒左右,动作迅速平稳,但结构较复杂,自重也较大,约10吨左右。伸缩式吊具是目前集装箱起重机采用最为广泛的一种吊具,特别是对岸边集装箱起重机和龙门起重机这类码头前沿和堆场的装卸机械更为合适。因这类机械往往需要吊运几种规格的集装箱,为了快装快卸,要求尽可能缩短更换吊具所需的时间。虽然伸缩式吊具自重较大,但对大型设备来说,吊具重量的增加不会有很大的影响,因而使用伸缩式吊具比较合适。

2.岸边集装箱装卸桥

岸边集装箱装卸桥是集装箱码头前沿进行集装箱船舶装卸的专用机械。由于它具有效率高、车船作业简便、适用性强的优点,因此,在集装箱专用码头上大都安装有岸边集装箱装卸桥。

岸边集装箱装卸桥主要由带行走机构的门架、承担臂架重量的拉杆和臂架等几个部分组成。臂架可分为海侧臂架、陆侧臂架两个部分。门中臂架是专门用于连接海侧和陆侧臂架的。臂架的主要作用是用来承受带升降机构的小车重量,而升降机构又是用来承受集装箱吊具和集装箱重量的。海侧臂架一般设计成可以俯仰,以便集装箱装卸桥移动时与船舶的上层建筑不会发生碰撞。

工作时,门架沿着与岸边平行的轨道行走,走行小车沿着臂架上的轨道往返于海陆两侧吊运集装箱,进行装船和卸船作业。

岸边集装箱装卸桥的性能参数主要有起重量、起升高度、外伸距、内伸距和工作速度等。

起重量是指额定起重量加集装箱吊具的自重。由于集装箱装卸桥的吊具种类繁多,自重的大小不一,以及受作业条件的影响,世界各国岸边集装箱装卸桥起重量并不一致。

确定起重量一般须考虑如下作业条件:一是起吊集装箱船舱盖板的需要;二是装卸非国际标准箱的需要,非国际标准箱的最大总重量可达38吨;三是采用同时起吊两个20英尺的集装箱的作业方式的需要,两个20英尺的集装箱最大总重为40.64吨;四是兼顾装卸其他重大件货的需要。目前,世界各国主要岸边集装箱装卸桥的起重量为45吨、40.5吨、37.5吨、26.3吨,相应的额定起重量分别为35吨、30.5吨、20.3吨。我国集装箱码头采用的岸边集装箱装卸桥,其起重量一般为40.5吨,额定起重量为30.5吨。

起升高度是由两部分组成:轨道面以上的高度和轨道面以下的高度。它取决于集装箱船的型深、吃水、潮差、甲板面上装载集装箱层数、码头标高等因素。在确定起升高度时,应保证船舶在轻载、高水位时能通过甲板上三层集装箱,并能堆高到四层;在满载、低水位时,能吊到船舱底最下一层集装箱。目前,岸边集装箱装卸桥,一般轨道面上起升高度都为25米,轨道面下起升高度为12米。

外伸距是指集装箱装卸桥临海侧轨道中心线向外至集装箱吊具铅垂中心线之间的最大水平距离。内伸距是集装箱装卸桥内侧轨道中心线向内至吊具铅垂中心线之间的最大水平距离。一般外伸距为35米、内伸距为11米,即可满足使用要求。

工作速度应根据下列原则来选择:一是应满足整个集装箱码头装卸工艺效率的要求。岸边集装箱装卸桥是码头装卸工艺系统的关键设备,其生产效率高低决定着集装箱码头的能力。系统中装卸搬运机械的能力应与岸边集装箱装卸桥的能力相匹配。二是对各机构工作速度进行合理的分配。三是岸边集装箱装卸桥的小车行走速度的提高,会增加吊具的摆动,引起对口困难,因此,应采取减摇装置等技术措施,保证提高工作速度。

四是与工作速度有关的装置应尽可能地与装卸机械通用,以便于维修。

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