集装箱侧面装载机的制作方法

本发明属于集装箱装卸技术领域，具体涉及一种可满足电气化铁路线货运站台上使用的集装箱侧面装载机。

背景技术：

集装箱多式联运是铁路现代物流的重要组成部分，目前我国的多式联运规模远低于西方国家，导致全国物流成本远远高于美国和欧洲等物流发达国家。同时还存在铁路集装箱办理站数量不足，且大多数规模较小和装卸能力不足等问题。更重要的是在电气化改造后的货运站台，因为电力牵引系统接触电网(接触网或高压线)的存在，使大量站台不具备直接装卸重载集装箱的能力。接触网一般设置在离轨高度6.5米以下，集装箱正面吊和龙门起重机等需要占用车辆上方空间的常规装卸设备都无法实际作业。如需开通集装箱办理站，只能申请拆除接触电网或改道线路使用内燃机车牵引至专用货场，存在建设周期长、投资浪费大、运行成本高和环璄危害多等弊端。

为此，本申请设计了一种能够克服避免上述缺点，在各种电气化铁路线货运站台上能直接进行装卸重载集装箱作业的兼具集装箱侧面装卸、重载移动搬运、翻转倒箱卸货、翻转立箱装货、重载堆高二层等多种功能为一体的集装箱侧面装载机。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种在各种电气化铁路线货运站台上能直接进行装卸重载集装箱作业的兼具集装箱侧面装卸、重载移动搬运、翻转倒箱卸货、翻转立箱装货、重载堆高二层等多种功能为一体的集装箱侧面装载机。具有投资少、应用广、效率高、成本低、空间小、安全性和操作性等综合特点。为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

一种集装箱侧面装载机，其包括底座机构、转向驱动车轮组件、固定组合车轮组件、转向同步组件、动力系统、组合门架机构、吊具机构、吊具升降机构、吊具垂直旋转机构、吊具水平调整机构、中间门架提升机构、组合门架倾斜机构和组合门架平移机构。

转向驱动车轮组件和固定组合车轮组件构成了该装载机的车轮驱动运行总成，是整机移动运行的主要功能部件。

转向同步组件是整机直线和转向运行的主要功能部件，其通过转向同步油缸的伸缩，对转向同步组件的两转向同步连杆的空置端之间的距离进行调节。

组合门架机构是整机工作的主要承载结构组件，吊具机构为可自动伸缩以匹配不同尺寸集装箱的自动伸缩吊具，其配合于组合门架机构上；吊具升降机构用于吊具的升降控制，吊具垂直旋转机构和吊具水平调整机构分别用于对吊具的垂直和水平位置进行调节。

中间门架提升机构、组合门架倾斜机构和组合门架平移机构则分别用于对吊具的提升、倾斜和平移进行控制。

所述动力系统是整机的作业运行动力和控制中心，其由动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件、无线电遥控器和机房外罩组件组成，其布置安装在底座机构的组合轮承载机构上方。

作为优选，所述底座机构包括转向轮承载机构、组合轮承载机构、中间连接体和配重组件；中间连接体包括上承载轨道、下承载轨道、齿条梁和连接梁，上承载轨道和下承载轨道各具有两个，相互之间平行地设置，转向轮承载机构和组合轮承载机构分别设置于上承载轨道和下承载轨道的两侧，以形成矩形的底座的主框架；

作为优选，所述转向轮承载机构设置于底座内侧，而组合轮承载机构设置于其外侧，所述外侧是指靠集装箱装载一侧；并且，配重组件设置于靠近组合轮承载机构的外侧；齿条梁设置于底座机构的主框架上。

作为优选，所述转向驱动车轮组件包括车轮驱动装置、双胎钢圈组合、直角支承结构和无齿回转轴承；固定组合车轮组件包括固定支承基座、组合平衡横梁、摆动支承中轴、双胎钢圈组合和直角支承结构。

作为优选，所述转向同步组件包括转向同步油缸、转向油缸支座、转向同步连杆、转向同步齿条、转向同步齿轮、齿条滑导组件和机构安装底座。

作为优选，所述组合门架机构包括主立柱外门架组件、中间门架横梁组件、组合门架斜拉组件和组合门架连接铰轴。

作为优选，所述中间门架横梁组件包括中间门架立柱、中间门架横梁和中间门架滑块。

作为优选，所述组合门架斜拉组件包括斜拉结构组合、斜拉结构底梁、承载侧面横梁、承载耐磨滑块和上部齿条安装基梁。

作为优选，所述吊具机构包括吊具结构组件、吊具伸缩机构、吊具转锁机构和箱门开关机构。

作为优选，所述吊具升降机构包括升降框架组合结构、升降起重板式链条、框架承载耐磨滑块、板式链条承载滑轮、板式链条固定端部和板式链条滑轮支座。

作为优选，所述吊具垂直旋转机构包括吊具旋转油缸、旋转油缸支座、无齿回转大轴承和轴承安装底座。

所述吊具水平调整机构包括水平调整油缸、调整油缸支座和水平调整铰轴。

作为优选，所述中间门架提升机构包括门架提升油缸和提升油缸支座组成；门架提升油缸伸缩时，带动中间门架横梁组件上下运动，进一步带动升降框架组合结构上下动作，最终完成吊具机构上下动作。

作为优选，所述组合门架倾斜机构包括门架倾斜油缸和倾斜油缸支座；门架倾斜油缸伸缩时，带动组合门架结构总成绕组合门架连接铰轴转动引起倾斜，最终完成吊具机构向前倾斜，满足吊具转锁与集装箱吊孔对位和脱锁要求。

作为优选，所述组合门架平移机构包括门架平移油缸、平移油缸支座、油缸头部齿轮、上部移动齿条和下部固定齿条。门架平移油缸伸缩时，由油缸头部齿轮带动上部移动齿条相对于下部固定齿条进行左右运动，进一步带动组合门架结构总成整体左右运动，最终完成吊具机构和载荷集装箱左右移动要求。

本发明的集装箱侧面装载机，能在各种电气化铁路线货运站台上能直接进行集装箱侧面装卸同时兼具重载移动搬运、翻转倒箱卸货、翻转立箱装货、重载堆高二层等多种功能；其具有投资少、应用广、效率高、成本低、空间小、安全性和操作性等综合特点。

该装载机是特别能满足各种电气化铁路线货运站台上使用的集装箱装卸机械，尤其是一种兼具集装箱侧面装卸、重载移动搬运、翻转倒箱卸货、翻转立箱装货、重载堆高二层等多种功能为一体的集装箱侧面装载机。

附图说明

图1是本发明某一实施例的装载机的侧面结构示意图；

图2是图1实施例中底座的结构示意图；其中，图2a是俯视结构示意图，图2b是侧视图，图2c是内侧示意图；

图3是图1实施例中中间门架横梁组件的结构示意图；其中，图3a是上升至最高位置时内侧方向上结构示意图，图3b是侧视结构示意图，图3c是图3a下降至最低位置时的结构示意图，图3d是其主要结构的俯视结构示意图；

图4是图1实施例中中间门架提升机构的结构示意图；其中，图4a是其上升至最高位置时的内侧方向上的结构示意图，图4b是侧视结构示意图；

图5是图1实施例中组合门架倾斜机构的结构示意图，其是侧视示意图；

图6是图1实施例中组合门架平移机构的结构示意图，其同样是侧视示意图；

图7是图1实施例中转向驱动车轮组件和固定组合车轮组件的结构示意图；其中，图7a是转向驱动车轮组件的结构示意图，而图7b是固定组合车轮组件的结构示意图；

图8是图1实施例中转向同步组件的结构示意图；其中，图8a是其与两转向驱动车轮组件的配合示意图，图8b、8c是侧视和仰视的结构示意图，图8d是机构安装底座的剖视结构示意图；

图9是图8的转向同步组件的工作示意图；其中，图9a是水平状态下示意图，图9b是左转状态示意图，图9c则是右转状态示意图；

图10是图1实施例中吊具机构与集装箱(虚线表示的矩框)的结构示意图；其中，图10a、10b和10c分别是内侧方向、俯视和侧面的配合结构示意图；

图11是图1实施例中吊具升降机构的结构示意图；

图12是图1实施例中吊具垂直旋转机构的结构示意图；

图13是图1实施例中吊具水平调整机构的结构示意图；

图14是图1实施例的装载机装载40英尺箱柜时的正视图；

图15是图1实施例的装载机装载40英尺箱柜的后视图；

图16是图1实施例的装载机装载40英尺箱柜时的侧视图；

图17是图1实施例的装载机装载40英尺箱柜时的俯视图；

图18是图1实施例的装载机装载40英尺箱柜高位时的正视图；

图19是图1实施例的装载机装载40英尺箱柜低位时的正视图；

图20是图1实施例的装载机装载20英尺箱柜的正视图；

图21是图1实施例的装载机装载20英尺箱柜时的俯视图；

图22是图1实施例的装载机装载20英尺箱柜时的侧视图；

图23是图1实施例的装载机装载20英尺箱柜低位时的侧视图；

图24、25是图1实施例的装载机装载40英尺箱柜的翻转正视图和翻转后视图，是最大翻转角度时的正视图和后视图；

图26、27则分别是图1实施例的装载机装载40英尺箱柜的左转弯俯视图和右转弯俯视图；其中，以中心线表示转弯曲线。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，从而对本发明要求保护的范围作出更清楚地限定，下面就本发明的某些具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，以下仅是本发明构思的某些具体实施方式仅是本发明的一部分实施例，其中对于相关结构的具体的直接的描述仅是为方便理解本发明，各具体特征并不当然、直接地限定本发明的实施范围。本领域技术人员在本发明构思的指导下所作的常规选择和替换，均应视为在本发明要求保护的范围内。

一种集装箱侧面装载机，包括底座机构100、转向驱动车轮组件110、固定组合车轮组件120、转向同步组件150、动力系统160、组合门架机构200、吊具机构300、吊具升降机构310、吊具垂直旋转机构320、吊具水平调整机构330、中间门架提升机构410、组合门架倾斜机构420、组合门架平移机构430。

如图1、2所示，所述底座机构100用于对整机起到整体的支撑作用，其包括转向轮承载机构101、组合轮承载机构102、中间连接体130和配重组件104；中间连接体130进一步包括上承载轨道131、下承载轨道132、齿条梁133和连接梁134，上承载轨道131和下承载轨道132各具有两个，相互之间平行地设置，转向轮承载机构101和组合轮承载机构102分别设置于上承载轨道131和下承载轨道132的两侧，以形成矩形的底座主框架。当然，底座框架也不必然需要是规整的矩形状的，也可以在保证整体结构强度的情况下，对转向轮承载机构101、组合轮承载机构102、上承载轨道131和下承载轨道132的相对位置进行适当变动，这是公知且可行的。所有这些结构组件都可以进行独立分拆与组装，满足转场和运输需要。

在较佳实施例中，所述转向轮承载机构101设置于底座100内侧，而组合轮承载机构102设置于其外侧，所述外侧是指装载机使用时靠集装箱装载的一侧；并且，配重组件104设置于靠近组合轮承载机构102的外侧，以使底座整体配重合理，车轮转向过程中受力尽可能小，以降低对于车轮的磨损、延长使用寿命。齿条梁133设置于底座机构100的主框架上，具体位置不限，不与其他部件冲突且能实现其功能即可；例如，如图2b所示，其设置于下承载轨道132下方。

如图7所示，所述转向驱动车轮组件110包括车轮驱动装置111、双胎钢圈组合112、直角支承结构113和无齿回转轴承114；车轮驱动装置111优选为液压马达。固定组合车轮组件120包括固定支承基座121、组合平衡横梁122、摆动支承中轴123、双胎钢圈组合112和直角支承结构113。其中，转向驱动车轮组件110通过无齿回转轴承114能绕其垂直轴线进行万向轮式的转动，而固定组合车轮组件120是不能绕其垂直中心轴线转动且固定的，但通过组合平衡横梁122和摆动支承中轴123来减少由于运行地面道路不平引起的整机波动和不稳定性，近似三点支承设计布置，可以确保最大稳定性和所有车轮完全着地。两者所使用的车轮均为双胎钢圈组合112，用于固定车轮的均为直角支承结构113。

转向驱动车轮组件110和固定组合车轮组件120构成了该装载机的车轮驱动运行总成，是整机移动运行的主要功能部件,左右两侧转向驱动车轮组件110和固定组合车轮组件120采用独立的动力布置结构形式,通过动力系统160的动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件和无线电遥控器的协调操作能减速调速运行、零速制动。

如图8所示，所述转向同步组件150是整机进行直线运行或转向运行的主要功能部件，其包括转向同步油缸151、转向油缸支座152、转向同步连杆153、转向同步齿条154、转向同步齿轮155、齿条滑导组件156和机构安装底座157。同步油缸151有两个，转向油缸支座152固定于底座机构100的底部，转向同步油缸151的一端固接转向油缸支座152，另一端与转向同步连杆153和齿条滑导组件156一同固定；转向同步齿轮155设置于机构安装底座157内，两转向同步齿条154均配合于机构安装底座157内并且两者之间通过转向同步齿轮155相配合，转向同步齿条154与齿条滑导组件156相连接，转向同步连杆153的空置端分别连接至两转向驱动车轮组件110；更确切地说是连接至两转向驱动车轮组件110的直角支承结构113，以使转向同步组件150的长度变化能驱动两转向驱动车轮组件110相应地转动。从而，可以通过转向同步油缸151的伸缩，对转向同步组件150的两转向同步连杆153的空置端之间的距离进行调节，由两侧的转向同步齿条154、齿条滑导组件156和中间设置的转向同步齿轮155作机械性强制同步保证，以实现两转向驱动车轮组件110的绝对同步对称转向。当其处于初始状态时，转向同步组件150处于如图9a所示的水平状态；当其距离缩短后，转向同步组件150处于如图9b所示的左转状态；当其距离缩短后，转向同步组件150处于如图9c所示的右转状态。

并且，这样还能强制机械性保证在左、右两个转向同步油缸151动作时，可以带动转向同步连杆153和转向同步齿条154对称伸缩同步动作，进而带动左、右两转向驱动车轮组件110绕垂直中心对称旋转，满足整机转向运行时的车轮纯滚动和平稳性要求。

所述动力系统160是整机的作业运行动力和控制中心，其由动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件、无线电遥控器和机房外罩组件组成，其布置安装在底座机构100的组合轮承载机构102上方。其中，动力系统组件是整机的能量供给中心，液压控制组件为所有机构装置提供运行动力，其容量满足整机作业需要，同样也是整机液压元件的控制中心，负责各机构的动作运行；电气控制组件由plc程序控制器和各种电气开关元件组成；无线电遥控器是整机的运行、转向、装卸、翻转、吊具动作和开关箱门等等操作的控制部件，完成和实现整机的各种作业动作；而机房外罩组件是上述各系统组件的保护设施，满足防护安全要求。

如图3所示，组合门架机构200是整机工作的主要承载结构组件，由主立柱外门架组件210、中间门架横梁组件220、组合门架斜拉组件230和组合门架连接铰轴240组成。主立柱外门架组件210是主要框架基本组件，立柱是多边形截面形式，内侧有可供中间门架横梁组件220配合于其中以上、下移动使用的槽形滑导，因其承受综合工作载荷，故需满足强度和刚度要求。

中间门架横梁组件220是一个框架形结构组件，通过中间门架提升机构410的门架提升油缸411动作来实现上下升降运动，以完成集装箱载荷升降。中间门架横梁组件220由中间门架立柱221、中间门架横梁222和中间门架滑块223组成；其中，中间门架立柱221也是多边形截面形状，中间门架滑块223设置于其外侧，而其内侧是供吊具总成吊具升降机构310的升降框架组合结构311和框架承载耐磨滑块313上下移动的槽形滑道；同样地，其也需具有耐磨和强度刚度要求。

如图3b所示，中间门架横梁组件220与组合门架斜拉组件230之间通过组合门架连接铰轴240和组合门架倾斜机构420相连接，中间门架横梁组件220和组合门架斜拉组件230的下部通过组合门架连接铰轴240相铰接，上部通过组合门架倾斜机构420可伸缩地连接，以实现对于中间门架横梁组件220倾斜的调节。组合门架斜拉组件230是集装箱载荷传递到底座机构100的中间承载环节，其由斜拉结构组合231、斜拉结构底梁232、承载侧面横梁233、承载耐磨滑块234和上部齿条安装基梁235组成；斜拉结构组合231呈三角形形状以确保稳定性和结构强度，斜拉结构底梁232设置于斜拉结构组合231底部下方，承载侧面横梁233、承载耐磨滑块234和上部齿条安装基梁235均设置于斜拉结构组合231下方。

如图10所示，所述吊具机构300为可自动伸缩以匹配不同尺寸集装箱的自动伸缩吊具，其由吊具结构组件301、吊具伸缩机构302、吊具转锁机构303和箱门开关机构304组成。其中，吊具结构组件301与吊具总成吊具升降机构310的升降框架组合结构311连接固定，吊具伸缩机构302能进行20英尺和40英尺等多种规格箱体转换使用，吊具转锁机构303能连接固定箱体，箱门开关机构304能完成集装箱箱门自动开关动作。

通过动力系统160的动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件和无线电遥控器的协调操作能使吊具伸缩机构302和吊具转锁机构303动作，满足挂箱、脱箱和锁箱作业要求。箱门开关机构304具有集装箱翻转箱口向上装货时的卡门定位、箱口向上靠自重关门后压紧箱门、箱口向下箱门压紧滚轮缓慢离开直到箱门全开卸货完毕等功能。吊具机构300承载能力满足工作最大载荷要求,具有电气和液压自锁功能。

如图11所示，所述吊具升降机构310由升降框架组合结构311、升降起重板式链条312、框架承载耐磨滑块313、板式链条承载滑轮314、板式链条固定端部315和板式链条滑轮支座316组成。升降框架组合结构311与吊具机构300的吊具结构组件301连接固定，升降起重板式链条312的一端与主立柱外门架组件210底部固定连接，板式链条承载滑轮314经由板式链条滑轮支座316而固定于中间门架横梁222上，升降起重板式链条312通过板式链条承载滑轮314后另一端与安装在升降框架组合结构311上的板式链条固定端部315相连接。

从而，可以通过动力系统160的动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件和无线电遥控器的协调操作能使中间门架提升机构410的门架提升油缸411伸缩时，带动中间门架横梁组件220上下运动，进一步通过固定在中间门架横梁222的板式链条滑轮支座316、板式链条承载滑轮314、升降起重板式链条312和板式链条固定端部315带动升降框架组合结构311上下动作，最终完成吊具机构300上下动作的要求，其综合承载能力满足工作最大载荷要求。

如图12所示，所述吊具垂直旋转机构320由吊具旋转油缸321、旋转油缸支座322、无齿回转大轴承323和轴承安装底座324组成。旋转油缸支座322有两个，分别安装于吊具结构组件301上下平面和吊具总成吊具升降机构310的升降框架组合结构311上，吊具旋转油缸321的两端分别与两旋转油缸支座322相互固定连接；同时，无齿回转大轴承323和轴承安装底座324需能承受因为旋转引起的综合载荷。

从而，可以通过动力系统160的动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件和无线电遥控器的协调操作能使吊具旋转油缸321伸缩时，引起吊具机构300的旋转，实现带动重载集装箱的最大60度角度的翻转运动，满足集装箱重载翻转倒箱卸货和空载翻转立箱装货的作业要求。其综合承载能力满足工作最大载荷要求，同时具有电气和液压自锁功能。

如图13所示，所述吊具水平调整机构330由水平调整油缸331、调整油缸支座332和水平调整铰轴333组成。调整油缸支座332有两个，分别安装于吊具总成吊具升降机构310的升降框架组合结构311上和吊具垂直旋转机构320的轴承安装底座324上，水平调整油缸331的两端分别与两调整油缸支座332相互固定连接地配合于升降框架组合结构311的一端，而升降框架组合结构311的另一端通过水平调整铰轴333铰接地配合于升降框架组合结构311。从而，可以通过动力系统160的动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件和无线电遥控器的协调操作能使水平调整油缸331伸缩时，引起吊具机构300绕水平调整铰轴333进行水平左右旋转，实现带动吊具机构300的吊具转锁与集装箱吊孔对位要求；其综合承载能力满足工作最大载荷要求，同时具有电气和液压自锁功能。

如图4所示，所述中间门架提升机构410由门架提升油缸411和提升油缸支座412组成；提升油缸支座412有两个，分别设置于组合门架结构总成200的主立柱外门架组件210下端和中间门架横梁组件220的中间门架横梁222上，门架提升油缸411的两端分别与两提升油缸支座412相连接。从而，可以通过动力系统160的动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件和无线电遥控器的协调操作能使门架提升油缸411伸缩时，带动中间门架横梁组件220上下运动，进一步带动升降框架组合结构311上下动作，最终完成吊具机构300上下动作；其承载能力满足工作最大载荷要求，并具有电气和液压自锁功能。

如图5所示，组合门架倾斜机构420由门架倾斜油缸421和倾斜油缸支座422组成。倾斜油缸支座422具有两个，分别设置于组合门架结构总成200的主立柱外门架组件210上端和组合门架斜拉组件230的斜拉结构组合231上端，门架倾斜油缸421的两端分别与两倾斜油缸支座422相连接。从而，可以通过动力系统160的动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件和无线电遥控器的协调操作能使门架倾斜油缸421伸缩时，带动组合门架结构总成200绕组合门架连接铰轴240转动引起倾斜，最终完成吊具机构300向前倾斜，满足吊具转锁与集装箱吊孔对位和脱锁要求。其承载能力满足工作最大载荷要求，并具有电气和液压自锁功能。

如图6所示，组合门架平移机构430由门架平移油缸431、平移油缸支座432、油缸头部齿轮433、上部移动齿条434和下部固定齿条435组成。上部移动齿条434设置于组合门架斜拉组件230的斜拉结构底梁232下方，下部固定齿条435设置于中间连接体130的齿条梁133上，平移油缸支座432则设置于底座机构100的中间连接体130上靠近转向轮承载结构101的一侧(即靠底座内侧设置)；门架平移油缸431一端与平移油缸支座432相连接而另一端与油缸头部齿轮433相连接，并且，油缸头部齿轮433配合于部移动齿条434和下部固定齿条435之间，使得门架平移油缸431能驱动两齿条间的相对移动。

从而，可以通过动力系统160的动力系统组件、液压控制组件、电气控制组件和无线电遥控器的协调操作能使门架平移油缸431伸缩时，由油缸头部齿轮433带动上部移动齿条434相对于下部固定齿条435进行左右运动，进一步带动组合门架结构总成200整体左右运动，最终完成吊具机构300和载荷集装箱左右移动要求。其承载能力也应满足工作最大载荷要求，并具有电气和液压自锁功能。

此外，在该装载机中，底座机构100和组合门架结构总成200是所有机构装置的安装承载部件，其他部件直接或间接地配合于两者上；转向驱动车轮组件110和固定组合车轮组件120构成了车轮驱动运行总成。

转向驱动车轮组件110和转向同步组件150设置于转向轮承载机构101下方，固定组合车轮组件120设置于组合轮承载机构102下方。中间连接体130的上部承载组合轨道131和下部承载组合轨道132承受着通过组合门架结构总成200的承载侧面横梁233和承载耐磨滑块234传递过来的最大载荷。齿条梁133与上部齿条安装基梁235是用来安装上部移动齿条434和下部固定齿条435。中间连接体130是可拆分的左右两侧结构的连接件，具有足够的强度和刚度要求。后置的配重组件104是整机作业和运行时的稳定性保障组件，也是可拆分结构形式组件。