場(chǎng)橋稱重傳感器安裝工藝改進(jìn)方案

趙偉龍 容梓豪

集裝箱運(yùn)輸是國(guó)際貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞街?。集裝箱起重設(shè)備設(shè)定額定起吊質(zhì)量，設(shè)備的起升鋼絲繩、滑輪及減速箱等起重元件選型均須滿足額定的受力要求。為了避免起重設(shè)備超載作業(yè)引發(fā)事故，設(shè)備配備稱重系統(tǒng)。作為稱重系統(tǒng)的檢測(cè)元件，稱重傳感器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對(duì)確保起重設(shè)備作業(yè)安全至關(guān)重要。

1 場(chǎng)橋稱重系統(tǒng)工作原理

傳統(tǒng)場(chǎng)橋稱重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：4根起升鋼絲繩的一端通過滑輪組合纏繞至起升卷筒，另一端吊裝在小車架上;稱重傳感器以銷軸形式穿插于起升鋼絲繩鍥型扣連接組件與小車架吊裝孔之間。由于稱重傳感器直接受力于起升鋼絲繩，稱重系統(tǒng)能直接讀取稱重傳感器信號(hào)，并通過運(yùn)算得出吊裝集裝箱的質(zhì)量。

場(chǎng)橋稱重系統(tǒng)由稱重傳感器、信號(hào)傳輸線和安川輸入輸出模塊等組成，其中，稱重傳感器由合金鋼制成，中間為承受剪力作用的受力區(qū)、兩側(cè)測(cè)力區(qū)和兩端受力傳感器支撐區(qū)，內(nèi)部雙剪型電阻應(yīng)變計(jì)（壓敏應(yīng)變片）粘貼在2個(gè)凹槽處，構(gòu)成惠斯通電橋。4個(gè)稱重傳感器中：1號(hào)和2號(hào)稱重傳感器作為銷軸與小車架電液推桿側(cè)連接;3號(hào)和4號(hào)稱重傳感器與起升鋼絲繩連接組件和小車架底部吊裝孔連接，測(cè)量起升鋼絲繩受力，并以直流電流模擬量方式通過信號(hào)傳輸線傳至安川輸入輸出模塊。安川電控系統(tǒng)通過主可編程邏輯控制器計(jì)算并判斷集裝箱是否超重，從而限制設(shè)備起吊質(zhì)量，確保設(shè)備作業(yè)安全。

2 場(chǎng)橋稱重傳感器安裝工藝改進(jìn)方案

傳統(tǒng)稱重傳感器安裝工藝：稱重傳感器以銷軸形式穿插于小車架吊裝孔與起升鋼絲繩鍥型扣連接組件之間（見圖1）。

改進(jìn)后的稱重傳感器安裝工藝：稱重傳感器以銷軸形式穿插于小車架吊裝孔與起升鋼絲繩鍥型扣連接組件之間，連接組件另一側(cè)通過可潤(rùn)滑銷軸與小車架底部吊裝孔和起升鋼絲繩鍥型扣連接（見圖2）。

3 場(chǎng)橋稱重傳感器安裝工藝改進(jìn)方案的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)場(chǎng)橋作業(yè)時(shí)，起升鋼絲繩隨著吊具高度變化或小車前后行走而前后晃動(dòng)，并隨大車左右行走而左右晃動(dòng)。在傳統(tǒng)稱重傳感器安裝工藝下：起升鋼絲繩前后活動(dòng)銷軸因與吊裝孔銅套摩擦而徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致稱重傳感器在鋼絲繩拉力作用下也出現(xiàn)徑向轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，使得其表面磨損嚴(yán)重;與此同時(shí)，稱重傳感器內(nèi)部壓敏應(yīng)變片低幅高頻振動(dòng)，導(dǎo)致稱重傳感器輸出信號(hào)紊亂，容易損壞稱重傳感器，從而引發(fā)設(shè)備故障，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致安全事故。為了避免起升鋼絲繩受損，為起升鋼絲繩配備輔助其活動(dòng)的可潤(rùn)滑式銷軸。在小車架吊裝孔與起升鋼絲繩鍥型扣原有連接組件的基礎(chǔ)上新增1套連接組件，稱重傳感器被卡板固定后與連接組件作為中間固定軸，由可潤(rùn)滑式銷軸輔助起升鋼絲繩摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)。在改進(jìn)后的稱重傳感器安裝工藝下，稱重傳感器表面不受徑向扭力的作用和影響，從而避免其表面磨損。安裝工藝改進(jìn)前后稱重傳感器受力和摩擦比較如圖3所示。安裝工藝改進(jìn)前后稱重傳感器磨損比較如圖4所示。

場(chǎng)橋稱重傳感器安裝工藝改進(jìn)后，稱重傳感器不再受設(shè)備作業(yè)時(shí)高頻振動(dòng)的影響，從而避免因內(nèi)部壓敏應(yīng)變片脫落而導(dǎo)致無信號(hào)反饋等故障，對(duì)延長(zhǎng)稱重傳感器使用壽命、穩(wěn)定信號(hào)輸出等具有積極意義。在場(chǎng)橋起吊1個(gè)28 t重箱的1個(gè)起升動(dòng)作周期內(nèi)，安裝工藝改進(jìn)前后3號(hào)稱重傳感器輸出值比較如圖5所示。

4 場(chǎng)橋稱重傳感器安裝工藝改進(jìn)方案的實(shí)施

4.1 增加連接組件

新增加的連接組件規(guī)格須符合GB 6067.1-2010《起重機(jī)械安全規(guī)程 第1部分：總則》的規(guī)定，連接組件焊縫質(zhì)量須滿足JB 928-67《焊縫射線探傷標(biāo)準(zhǔn)》的要求。吊裝連接組件銷軸的直徑須與設(shè)備吊裝孔徑一致，銷軸配備可潤(rùn)滑裝置，安裝在小車架底部吊裝孔內(nèi)。連接組件另一側(cè)吊裝孔徑須與稱重傳感器直徑一致，且連接組件結(jié)構(gòu)須滿足稱重傳感器受力結(jié)構(gòu)尺寸的要求。

當(dāng)場(chǎng)橋往大車方向行走時(shí)，稱重傳感器可能出現(xiàn)徑向轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象。為了避免稱重傳感器磨損，連接組件上安裝稱重傳感器的吊裝孔須配備銅套;同時(shí)，為了確保稱重傳感器受力方向不變，連接組件吊裝稱重傳感器側(cè)配備2個(gè)螺栓孔，用于緊固固定稱重傳感器的卡板。

4.2 改變稱重傳感器安裝位置

稱重傳感器的安裝位置由原來的小車架底部吊裝孔位置移至連接組件的連接位置。安裝稱重傳感器時(shí)，須保證稱重傳感器所受拉力方向與設(shè)計(jì)拉力一致。改變稱重傳感器安裝位置后，稱重傳感器的安裝方向也相應(yīng)改變。當(dāng)場(chǎng)橋吊具往起升垂直方向或小車前后方向移動(dòng)時(shí)，由于稱重傳感器徑向方向與該運(yùn)動(dòng)軌跡平面垂直，稱重傳感器不受徑向方向旋轉(zhuǎn)力的作用，從而使稱重傳感器免受磨損。當(dāng)場(chǎng)橋吊具往大車左右方向移動(dòng)時(shí)，由于在司機(jī)操作大車行走時(shí)，吊具會(huì)升至最高處，吊具的慣性擺幅明顯減小，并且此時(shí)吊具處于空載狀態(tài)，稱重傳感器受力明顯減小，使得其磨損概率大幅降低。

5 結(jié)束語

作為場(chǎng)橋的必備系統(tǒng)，稱重系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響設(shè)備整體的穩(wěn)定性。在無法提高場(chǎng)橋稱重傳感器品質(zhì)的情況下，通過改進(jìn)稱重傳感器安裝工藝，既可以提高場(chǎng)橋稱重系統(tǒng)的穩(wěn)定性以滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需求，又能延長(zhǎng)稱重傳感器的使用壽命，節(jié)約集裝箱碼頭企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2020-01-10）