作者：杨宇华
出版社：湖北科学技术出版社
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岸边集装箱起重机构造及维护手册试读：
前言
上海振华港口机械（集团）股份有限公司（ZPMC）是以集装箱机械为主的重型装备制造企业，其主产品是岸边集装箱起重机（简称岸桥）和轮胎式或轨道式集装箱龙门起重机（简称场桥），已进入世界59个国家和地区（包括我们的宝岛台湾和香港），占据世界市场70%以上的份额。公司在国内外激烈的市场竞争中锻炼成长，以高技术、高质量、高可靠的产品，公道的价格，准时交货，良好的售后服务受到全世界用户的广泛赞誉，已成为中国装备制造业中一块世界名牌。
本手册酝酿多年，上海振华港机公司作为已生产1 250台岸桥、2 000台场桥的企业，为港口用户提供一本图文并茂、可操作性强的实用保养和维修手册是自己义不容辞的责任。但由于种种条件限制，暂先编写《岸边集装箱起重机构造及维护手册》。
本手册紧紧围绕岸桥构造和保养维修工作，特别提到清洁、检查、紧固、润滑、调整和换新六大主线，这是保养维修的基本内容。它涵盖机械、电气和液压。既讲述基本理论和设备构造，又与港口保养维修实践经验相结合，具有实用性和可操作性。其中照片插图占到整本手册篇幅的50%左右，力求深入浅出，是一本名副其实、图文并茂、画报式的保养维修手册。它既是维修人员的作业指南，也可作为码头维修人员的培训教材。
如果用户严格按照手册中的各项规定对岸桥进行正确的保养维护，ZPMC承诺的岸桥高可靠性零部件的使用寿命就可以得到保证。
有关安全
港口是水陆运输的枢纽，是各类货物的集散地。港口装卸作业既是人、机联合作业，又是繁重、复杂性作业，潜伏着许多不安全的因素。因此，港方有责任制定相关安全操作规程让作业人员执行，对预防事故的发生具有重要意义。
同样，岸桥也是一种带有潜在危险的装卸设备。为减少危险或伤害，请务必遵守此版手册中的所有安全指示，来执行岸桥的操作、保养和维修工作。上海振华港口机械股份（集团）有限公司（ZPMC）对由于滥用或误用岸桥引起的损坏或伤害不会承担责任。
岸桥是重型、高速、复杂和自动化程度高的装卸设备，所以没有任何人能去预见每一个潜在的或可能发生的危险。作为岸桥制造商，上海振华港口机械股份（集团）有限公司（ZPMC）也不能事先预知一切可能引发潜在危险的境况。所以，此手册中提到的安全指示以及岸桥上标贴的警示并不是涵盖一切的。当操作、检查、保养或维修岸桥时，除了遵守此手册中的所有安全指示和岸桥上的警示外，每个人必须有安全意识，并采取一切必要的防范措施。
有关终身保用
上海振华港口机械（集团）股份有限公司（ZPMC）自2007年6月始，对自己生产的岸桥（和场桥）实行终身保用，此为起重机行业破天荒之举，是维护用户利益的具体表现，也是公司成立15年来，孜孜求真，对每个零件均提出高质量、高技术、高可靠的要求，并制定了它们的不同寿命。希望用户理解此举的重大意义，与我们共同合作，促其实现。
1．岸桥及配套零部件的保用寿命基于买方的正确使用、安全操作和及时保养。
2．易损件如各种限位开关、灯泡、保险丝、碳刷、油封、制动衬、钢丝绳、润滑油等不属于保用范围。
3．非ZPMC品牌的配套件不属于保用范围。
4．紧停（特别是全速突停）属于非正常工况，造成的损坏是操作事故，ZPMC可协助检查或做复新性修理。
特别说明
本《岸边集装箱起重机构造及维护手册》以我公司与马士基公司签订的为摩洛哥码头设计、制造的岸桥为例子展开，其中一些描述为该项目所特有，无普遍性。而且，各港口用户在多年使用、维护和保养岸桥的过程中积累了丰富的实践经验，所以本手册仅供参考。上海振华港口机械（集团）股份有限公司2007年5月第1章岸桥构造及功能简介本章要点
岸桥及配套零部件的使用寿命在很大程度上取决于买方的正确使用、安全操作和及时保养。
将岸桥构造及功能介绍作为本版《岸边集装箱起重机构造及维护手册》的开篇章节，其目的是使岸桥操作、维修人员能了解起重机的构造、功能、性能和特点。为正确、安全地操作和保养岸桥打下良好的理论基础。
本章将以图文并茂方式详细描述岸桥的总体概况、结构构造、各机构构造及布置、性能参数、特色功能等内容。其中岸桥起升、小车、俯仰、大车四大机构的功能描述是本章的重中之重，也将介绍岸桥其他辅助部件的功能和特点。1.1岸桥概述及主要参数
本章以我公司与马斯基公司签订的为摩洛哥码头设计、制造的岸桥为例子，将其普遍通用机构作介绍，因为其他岸桥的基本构造大多与此雷同。该机型为双箱型大梁、钢丝绳牵引小车、连续固定托辊。特别应指出，本章所列举的各参数，皆是该项目所具有，无普遍性。其主要参数如下：表1-1 岸桥主要参数1.2岸桥金属结构
岸桥外形尺寸庞大，作业工况严酷，起制动频繁，冲击大。装卸集装箱要求定位精确，高速高效。这些都要依赖设计刚性良好的钢结构和现代电控系统来保证。主钢结构的大部分构件为箱形截面，部分为管状构件。其主要构件的构成如图1-1所示。图1-1 岸桥金属结构示意图1 陆侧门框上横梁 2 陆侧门框下横梁 3 后大梁 4 后大梁后拉杆 5 后拉杆支撑架6 陆侧门框立柱 7 后撑杆 8 海陆侧门框间联系横梁 9 海陆侧门框之间的撑杆 10 海侧门框立柱11 前大梁内侧拉杆 12 前大梁外侧拉杆 13 前大梁 14 海侧门框上横梁 15 海侧门框下横梁1.3岸桥驱动机构
岸桥有四大驱动机构，为主起升机构、前大梁俯仰机构、小车牵引机构、大车行走机构。其中主起升机构、前大梁俯仰机构和小车牵引机构大多布置在机器房内，（自行式小车，则其驱动机构在小车上）如图1-2所示。图1-2 机器房内机构布置图主起升系统1 前大梁俯仰机构 2 小车牵引机构 3 主起升机构1.3.1 主起升机构
主起升机构安装在机器房内。它由两台交流变频电机驱动，电机通过梅花型弹性联轴器（高速联轴器）与减速箱输入轴相连。两个钢丝绳卷筒通过两个齿形卷筒联轴器（低速联轴器）与减速箱输出轴相连。高速联轴器和卷筒联轴器将电机产生的驱动力矩经减速箱放大后传递到卷筒上，通过钢丝绳缠绕系统及提升系统（吊具或吊钩横梁）提升或下降货物。主起升机构的主要零部件参数如下。表1-2 主起升机构主要零部件参数图1-3 主起升机构示意图及实物图1 轴承座 2 低速制动器 3 电机 4 低速联轴器 5 减速箱6 高速联轴器 7 卷筒 8 限位装置 9 应急机构 10 高速制动器起升减速箱上方为起升应急机构（也可装在侧方），在起升电机或驱动/控制系统出现故障，短时间无法修复的情况下，通过该机构可实现吊具的慢速上下动作；在整机高压电断电的情况下，接上码头应急电源，通过该机构也可实现吊具的慢速提升或下降。使吊具和集装箱与装卸船脱离，有利于实施下一步措施。1.3.1.1 主起升缠绕系统（固定托辊式钢绳支持系统）
钢丝绳从主起升机构卷筒绕出后，沿下述路径缠绕：主起升机构卷筒→后大梁尾部的倾转/防挂舱系统滑轮→主小车架滑轮→吊具上架滑轮→返回主小车架滑轮→前大梁端部均衡滑轮。如图1-5所示。
4个重量传感器分别被安装在前大梁端部测力滑轮支座下方（如图1-4所示），它们能分别测出每根钢丝绳张力，并由PLC（可编程逻辑控制器）及CMS （起重机管理系统）计算并记录所吊载荷及载荷偏心距等信息。图1-4 重量传感器安装位置图1-5 主起升缠绕（固定托辊式）系统图1 前大梁端部测力滑轮 2 固定托辊 3 吊具上架滑轮4 主小车 5 主起升机构卷筒 6 后大梁尾部的倾转/防挂舱系统1.3.1.2 主起升联锁装置1）超速保护。超速保护限位开关安装在一个卷筒末端，是起升机构的外部超速保护装置。超速时该开关将执行紧停操作。对应电动机最大速度110%。一旦它被激活，就必须采取手动复位才能继续操作岸桥，如图1-6所示。另外也可以由位于电动机末端的增量型编码器（图1-7）向PLC提供电机实时转速的信号，由PLC判断电动机是否超速。图1-6 起升卷筒末端的限位装置1 凸轮限位 2 超速开关 3 绝对值编码器图1-7 增量型编码器2）高速轴制动器限位开关。两个起升制动器都是由一个制动器释放限位开关（常开触点）和一个制动器手动释放限位开关（常闭触点）监测。在没有起升手柄命令的情况下，激活其中任何一个限位开关，都会禁止起升动作。3）低速制动器限位开关。两个低速制动器都是由一个制动器释放限位开关（常开触点）监测。在没有起升手柄命令的情况下，激活其中任何一个限位开关，都会禁止起升动作。4）电动机温控开关。两台起升电动机都有一个内置的温控开关（常闭触点）。该开关激活表明电动机温度处于不正常状态，将禁止起升继续动作。5）称重系统。称重系统提供了起升的荷载显示和过载保护。更详细的说明可以参见第1.3.1.1节。6）防挂舱系统。当发生挂舱时，液压系统将使发生挂舱的油缸泄压，同时安装在挂舱液压油缸上的压力开关和电系统的超负荷传感器均向驱动器和PLC送出信号，紧急停止起升上升，这时防挂舱油缸发生动作，吸收机械系统内惯性能量，整个挂舱保护动作在不到1秒时间内完成。在第一次复位起重机控制后，才允许起升慢速下降来释放钢丝绳上的载荷，直到挂舱故障排除后才允许正常起升操作。7）前大梁联锁。如果前大梁没有完全处于水平位置，将不能进行起升操作。前大梁处于仰起位置时，起升动作只能以低速运行（吊具必须空载）。8）吊具操作模式。吊具系统有三种不同的操作模式，即吊具模式、吊钩横梁模式和上架模式。9）吊具状态联锁（松绳保护）。吊具顶销限位开关都动作时（即货物下降到位），禁止进一步降低吊具，它实际起着松绳保护的作用；只有当所有吊具锁销都处于释放状态或都处于锁紧状态时，才能进行起升动作。10）吊具电缆卷筒联锁（仅对于有动力张紧的电缆）。如果吊具电缆的张力、位置不合理，或在小车顶部控制站选择了手动模式，都将禁止起升动作。吊具电缆卷筒有自动和手动两种工作模式。如在司机室中操作应选择自动模式；如在小车控制站操作应选择手动模式。在吊钩横梁模式和吊具模式下，如果选择了卷筒手动模式，便不能进行起升动作。1.3.1.3 主起升行程限位
正常起升终点位置由绝对值编码器控制。起升运动的零位设置在上升正常终点停止位置，但显示起升高度的零位还是以码头面为基准。
对起升极限位置的控制，除了绝对值编码器外，还有位于小车底部的重锤限位开关（如图1-8所示）和起升卷筒末端的凸轮限位开关（如图1-6所示），这种冗余设计的方式可以更好地提供过行程保护。图1-8 小车架下方的重锤限位开关撞块1）上升极限停止。由重锤限位开关和凸轮限位开关共同控制。激活该限位开关，电动机将紧急停止，并重新设置绝对值编码器零点（清零）。用电气房里的“限位旁路”自复位选择开关才能操作起升机构下降（不能上升）。2）上升停止检测（即凸轮终点极限停止）。由增量型编码器和凸轮限位开关共同控制。如果此时增量型编码器没有显示起升速度为零，那么将启动紧急停车。3）上升正常停止。由绝对值编码器和凸轮限位开关共同控制。激活该开关电动机将正常停止。此时可以在CMS系统中将绝对值编码器“手动清零”。4）上升减速检测。由增量型编码器和凸轮限位开关共同控制。如果在凸轮限位开关的上升减速检测点动作时，增量型编码器反映起升速度值没有减小到设定范围值，那么将启动紧急停车。5）上升智能减速。由凸轮限位开关和PLC的程序共同控制。可以根据实际速度的大小设定减速距离，目的是到达指定位置时起升速度均减小为设定值。6）下降智能减速。在陆侧，以地面为标准可设计减速距离，同上升智能减速类似。7）下降鞍梁保护停止。由绝对值编码器和凸轮限位开关共同控制。当小车在海陆侧下横梁正上方的时候，吊具下降将控制在指定高度。这样设计的目的是确保吊具可以安全越过海陆侧门框下横梁上表面。具体如图1-9所示，当小车行驶在T2—T3或者T4—T5之间的区域时，起升机构下降将被控制在位置（7），具体高度值取决于吊具下是否带集装箱或者所带集装箱高度。8）下降减速检测（码头上方）。和上升减速检测类似。9）下降正常停止。和上升正常停止类似。10）下降极限检测。由绝对值编码器和凸轮限位开关共同控制。是对过下降（在船舱内）工况的保护。图1-9 本岸桥的起升行程限位功能示意图1.3.1.4 吊具倾转和挂舱保护装置
该功能由位于后大梁尾部的多功能液压系统执行。该液压系统由四个液压油缸及液压泵站阀组等组成。液压油缸与主起升钢丝绳由滑轮相连。
主起升钢丝绳通过多功能液压系统可以实现吊具的定位（倾转）和挂舱保护。
吊具的倾转通过改变液压缸的位置实现，伸长或缩短钢丝绳长度来调整集装箱绕3个相互垂直的立交轴线的转角。
挂舱保护功能是在发生挂舱紧停后将处于高速转动的起升机构系统的动能通过本装置的液压系统将它转化为热能释放掉。这样就能防止破坏性事故的发生，诸如钢丝绳拉断、岸桥结构损坏甚至倾覆或倒塌等。
液压缸的位移由设于每个油缸内的线性位移传感器监测。每个液压缸位移传感器的输出值与其1 600mm的行程完全成比例。油缸工作最小位置时，每个液压缸至少伸出800mm。即油缸的0～800mm行程用于挂舱保护，800～1 600mm用于吊具的倾转动作以及钢丝绳长短的调整。1）吊具倾转。通过多功能液压系统中液压缸不同方向运动的组合，该装置可以调整吊具左右倾/前后倾/水平回转的角度。a．左右倾。吊具绕垂直于大车轨道的水平轴线倾斜或转动。从司机位置看，左右倾是指吊具左右两端的升起或下降，如图1-11所示。b．前后倾。吊具绕平行于大车轨道的轴线倾斜或转动。c．水平回转。吊具绕铅垂轴线转动。图1-10 后大梁端部的吊具倾转和挂舱保护装置图1-11 吊具左倾↖和吊具右倾↗示意图图1-12 吊具前倾↖和吊具后倾↗示意图图1-13 吊具平面左转↖和吊具平面右转↗示意图当左右倾/前后倾/水平回转处于最大角度时，油缸不能进一步运动。在此情况下，可操作联动台上相应的归零开关将其回复至零位。2）挂舱保护功能。典型的挂舱工况发生在吊具上升时挂或碰在某个障碍物（如集装箱船舱导架及货舱舱盖口等）。当挂舱发生时，钢丝绳的拉力将迅速增大，挂舱液压油缸的压力也相应地增大。当4个液压缸中任何一个压力达到压力阀预设值时，相应压力开关动作，控制系统将紧急停止起升电动机，与此同时，溢流阀将打开，使液压缸收缩。挂舱发生后，司机室里的挂舱指示灯亮起，同时会响起警报声，起重机控制将被切断，此时只能慢速放下载荷，以释放钢丝绳的张紧力，并禁止任何起升动作。要清除挂舱状态，司机首先必须重启起重机控制，放下并卸掉货物（禁止起升，然后检查起重机的损伤情况）。一切就绪后，方能启动设于电气房的复位钥匙开关，一旦复位，起重机的所有功能都将恢复。1.3.2 前大梁俯仰系统1.3.2.1 前大梁俯仰驱动系统
前大梁俯仰机构安装在机器房中。它由一台交流变频电动机驱动，电动机通过梅花型弹性联轴器（高速联轴器）与减速箱输入轴相连。钢丝绳卷筒通过齿形卷筒联轴器（低速联轴器）与减速箱输出轴相连。高速联轴器和卷筒联轴器将电动机产生的驱动力矩经减速箱放大后传递到卷筒上，通过俯仰钢丝绳缠绕系统使前大梁起升或者下降。前大梁俯仰机构的主要零部件参数如下。表1-3 俯仰机构主要零部件参数俯仰减速箱左侧为俯仰应急机构，该机构的摆线针轮减速器和电动机采用法兰联接。整个机构在俯仰电动机或者驱动/控制系统出现故障、短时无法修复的情况下，通过该机构可实现前大梁慢速俯仰动作；在整机高压电断电的情况下，接上码头应急电源，通过该机构也可实现前大梁慢速仰起或下降。1.3.2.2 前大梁俯仰缠绕系统
钢丝绳从俯仰卷筒绕出后，沿着下述路径缠绕：俯仰机构卷筒→梯形架顶部滑轮组→前大梁内侧单个滑轮→回到梯形架滑轮组→前大梁外侧滑轮组（4个）上来回绕8次。如图1-15所示。
前大梁的上升或下降是通过改变电动机转动方向来进行切换。前大梁俯仰机构通过俯仰钢丝绳将前大梁升至45°的锚定位置或80°的维修位置。前大梁俯仰绕绳系统包括两组独立且平衡的钢丝绳。每一组都可以在另一组失效的情况下单独拉住前大梁。所有的滑轮被设计成一个带着轴承和端盖等可整体拆卸或安装的单元。图1-14 前大梁俯仰机构示意图及实物图1 电动机 2 高速制动器 3 高速联轴器 4 减速箱 5 低速联轴器6 应急机构 7 卷筒 8 低速制动器 9 轴承座及限位装置图1-15 前大梁俯仰缠绕系统图1 前大梁外侧滑轮组 2 前大梁内侧单个滑轮 3 梯形架顶部滑轮组 4 梯形架顶部均衡滑轮 5 俯仰机构卷筒1.3.2.3 前大梁俯仰联锁装置1）超速保护。超速保护限位开关安装在俯仰卷筒末端，是前大梁俯仰机构的外部超速保护装置。激活该开关将执行紧停操作。此开关的理论动作速度设定值需考虑从电机到超速开关的所有齿轮箱速比，对应电机最大速度的110%。一旦它被激活，就必须采取手动复位才能继续操作岸桥，如图1-16所示，另外也可以由位于俯仰电动机末端的增量型编码器（图1-17）向PLC提供电动机实时转速的信号，由PLC判断电动机是否超速。图1-16 俯仰卷筒末端的限位装置1 凸轮限位 2 超速开关 3 绝对值编码器图1-17 增量型编码器2）高速轴制动器限位开关。俯仰高速制动器由一个制动器释放限位开关（常开触点）和一个制动器手动释放限位开关（常闭触点）监测。在没有俯仰上升下降命令的情况下，激活其中任何一个限位开关，都会禁止俯仰动作。3）低速制动器限位开关。两个低速制动器都是由一个制动器释放限位开关（常开触点）监测。在没有俯仰上升下降命令的情况下，激活其中任何一个限位开关，都会禁止俯仰动作。4）电动机温控开关。俯仰电动机有一个内置的温控开关（常闭触点）。该开关激活表明电动机温度处于不正常状态，将禁止俯仰继续动作。5）小车停车位置检测。小车停车位置由接近限位开关监测。只要显示小车不在停车位置，将禁止俯仰动作。6）前大梁锚定销进入储存坑检测。前大梁锚定销由接近限位开关监测。激活此开关表明锚定销在锚定储存坑内，可以进行大梁俯仰操作。如果此接近限位未激活，将禁止俯仰操作。图1-18 前大梁锚定销进入储存坑检测限位7）俯仰钢丝绳松弛保护。由安装在梯形架顶部的杠杆压轮式限位开关执行该功能。每个限位开关监测一侧的钢丝绳。激活任一限位开关，将禁止俯仰操作（仅限制下降方向）。图1-19 松绳限位开关8）俯仰钢丝绳均衡。位于梯形架顶部两个均衡滑轮之间的钢丝绳通过一块夹绳板夹住，在任一段钢丝绳发生断裂时，另一段钢丝绳均可通过夹绳板作为新的绳头而卡在梯形架顶部滑轮上，从而避免大梁坠落等事故发生。本项目在夹绳板旁边各设置了一个位移限位开关，用来检测两端钢丝绳是否均衡。图1-20 俯仰钢丝绳均衡保护限位开关1.3.2.4 前大梁俯仰行程限位
正常的前大梁俯仰停止位置由设于位于卷筒末端的绝对值编码器控制。前大梁俯仰的零位通过将前大梁降至下停止位置（水平位置）来设定。
对俯仰极限位置的控制，除了绝对值编码器外，还有位于梯形架顶部的机械式限位开关（如图1-21所示）和俯仰卷筒末端的凸轮限位开关（如图1-16所示），这种冗余设计的方式可以更好地提供过行程保护。图1-21 前大梁俯仰机械式进销限位开关1）上升极限停止。如上所述，由位于梯形架顶部的机械式限位开关和凸轮限位开关、绝对值编码器共同控制，激活该限位开关，电动机将紧急停车。此时必须按下电气房里的“限位旁路”自复位选择开关，才能操作俯仰下降。2）上升正常停止（80°维修位置）。由位于梯形架顶部的机械式限位开关和绝对值编码器、凸轮限位开关共同控制。激活该限位开关，俯仰电动机将正常停车。本位置也作为绝对值编码器的同步位置。3）上升减速检测（80°维修位置）。由凸轮限位开关控制，在检测点被触发，作为PLC的强制信号输入，检测点处速度设为开始正常减速时速度的±5%。4）上升减速（80°维修位置）。由绝对值编码器和凸轮限位开关共同控制。减速点设定处即为开始正常减速的位置。图1-22 岸桥的前大梁俯仰行程限位示意图5）上升正常停止（45°停机位置）。由凸轮限位开关控制，激活该限位开关，俯仰电动机将正常停车。6）上升减速（45°停机位置）。和80°时减速类似。7）下降减速。和上升减速类似。8）下降减速检测。和上升减速检测类似。9）下降正常停止/前大梁平置。由凸轮限位开关控制，作为PLC的强制信号输入，该位置也作为绝对值编码器的归零点（清零位置）。10）下降极限检测。由凸轮限位开关控制，为下降停止提供机械式备份。一般岸桥的大梁俯仰只设两个位置，即水平位置（工作位置）和升到80°顶端的非工作位置。对于美国等国的岸桥，设三个位置，其中45°为停机位置，这时岸桥下部空间完全不会与装卸船舶的上部结构干涉，即可以跨越它在轨道上行走。1.3.3 主小车牵引系统1.3.3.1 主小车驱动系统
主小车牵引机构布置在机器房中。它由一台交流变频电动机驱动，电机通过梅花型弹性联轴器（高速联轴器）与减速箱输入轴相连。钢丝绳卷筒通过齿形卷筒联轴器（低速联轴器）与减速箱输出轴相连。高速联轴器和卷筒联轴器将电机产生的驱动力矩经减速箱放大后传递到卷筒上，从而使小车通过钢丝绳牵引向前（海侧）或向后（陆侧）运行。主小车驱动机构的主要零部件参数如下。表1-4 主小车机构主要零部件参数
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