集裝箱卸糧安全控制裝置

徐瑞財(cái)，戚 浩，陳友飛，李柏寬，張來林

（1.中央儲(chǔ)備糧福州直屬庫有限公司，福州 350101；2.中儲(chǔ)糧集團(tuán)有限公司福建分公司，福州 350007；3.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州 450001）

20世紀(jì)90年代以來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國際貿(mào)易形勢(shì)風(fēng)云多變，為提高糧食市場(chǎng)宏觀調(diào)控能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，確保糧食安全，我國投資建設(shè)了大量的現(xiàn)代化糧食倉庫，其倉型以高大平房倉和淺圓倉為主。高大平房倉跨度為21～36 m，堆糧線在6m以上，倉容以3 000～5 000 t為主；淺圓倉倉容達(dá)到5 000～20 000 t[1]。大型糧庫出入倉作業(yè)不能采用傳統(tǒng)手拉肩扛的辦法來實(shí)現(xiàn)，必須通過散運(yùn)車輛、散糧輸送設(shè)備來完成?！凹b箱運(yùn)糧”是糧食流通“四散化——散裝、散運(yùn)、散卸、散存”中普遍采用的運(yùn)糧方式，可大大降低勞動(dòng)成本，提高糧食流通效率。

1 集裝箱卸糧存在的問題

隨著集裝箱大量使用，伴之產(chǎn)生的安全問題顯而易見，散卸作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)升高。散裝集裝箱卸糧在打開箱門時(shí)，由于受箱內(nèi)糧食側(cè)壓力的影響，開門大小難以控制，工人需要爬上平板輸送機(jī)，用捆綁繩索或用身體頂扛方式控制箱門，存在箱門瞬間崩開、作業(yè)人員脫身不及時(shí)、糧食傾泄埋人的事故隱患；同時(shí)為控制流量，工人需爬上爬下綁捆或放松繩索（如圖1所示），這樣操作方式非常繁瑣、事故風(fēng)險(xiǎn)高，且糧食流量控制不理想，影響后續(xù)的糧食清理效果。

圖1 原集裝箱打開箱門與控制流量的作法

為解決這一問題，中央儲(chǔ)備糧福州直屬庫有限公司研發(fā)了集裝箱卸糧安全控制裝置[2]。該裝置操作便捷，安全保險(xiǎn)系數(shù)高，能夠有效防止箱門失控造成糧食傾泄埋人事故，同時(shí)能夠精準(zhǔn)控制糧食流量大小，保證入倉糧食的雜質(zhì)清理效果。

2 卸糧安全流量控制裝置結(jié)構(gòu)與組成

卸糧安全流量控制裝置結(jié)構(gòu)與組成：由一根直徑30 mm、螺距6 mm（梯型牙）、長(zhǎng)度1 m正反牙一體的螺桿，兩個(gè)螺母滑塊，兩個(gè)吊鉤組成，螺桿端頭焊接六角螺母，用棘輪板手帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)；棘輪板手的手柄可通過加套空心圓形鋼管延長(zhǎng)到1.5 m，便于操作人員站在遠(yuǎn)離車門的地面上操作。螺桿材質(zhì)選45號(hào)鋼，承載強(qiáng)度109.371 kN，強(qiáng)度遠(yuǎn)大于箱門散料的側(cè)壓力。為使正反牙螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，兩螺母滑塊同步平行移動(dòng)，在兩螺母的相同角度上焊接套管，套管內(nèi)插入圓形鋼管作為導(dǎo)軌（見圖2）。螺桿一端焊接六角螺母，可套用棘輪板手轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿(見圖3)，另一端焊接可拆卸萬向活動(dòng)接頭，與搖柄聯(lián)接，便于拆解、搬移、收藏。

圖2 卸糧安全流量控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 加長(zhǎng)棘輪板手

3 工作原理

通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)搖柄（或棘輪板手），帶動(dòng)正反牙螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)兩螺母滑塊沿導(dǎo)軌反向平移，通過吊鉤控制箱門開啟的大小。當(dāng)兩螺母相向平移靠近時(shí)，拉緊箱門使流量變?。环粗畠陕菽副诚蚱揭齐x開，放松箱使門流量變大，從而可精確控制量糧食流量（見圖4）。

圖4 控制開啟集裝箱箱門大小示意圖

4 安全保障設(shè)計(jì)

集裝箱內(nèi)物料對(duì)箱門側(cè)壓力的計(jì)算：糧庫常見儲(chǔ)存品種有稻谷、玉米、大豆及小麥，其中重力密度與側(cè)壓力最大的品種是小麥，集裝箱一般寬度2.45m，高度2.85 m，參考《糧食平房倉設(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》方法計(jì)算箱門水平側(cè)壓力[3-4]：

式中：Phk為散裝糧食作用于側(cè)壁單位面積上的水平壓力，kN/m2；k為平堆時(shí)糧食側(cè)壓力系數(shù)，按散落性最大的小麥品種取值0.405 9。計(jì)算時(shí)糧食對(duì)側(cè)壁的外摩擦力可忽略；r為糧食重力密度，kN/m3，按糧食重力密度最大的小麥品種取值8.00 kN/m3；S為糧食頂面至計(jì)算截面的距離，m；因糧食水平側(cè)壓力沿高度線性分布，計(jì)算作用于控制裝置的荷載即整個(gè)箱門作用力，可以取高度中線壓力（即平均壓力）計(jì)算整個(gè)箱門作用力。

集裝箱門糧食側(cè)壓力計(jì)算如表1所示。

表1 不同糧食品種對(duì)集裝箱箱門的水平側(cè)壓力

螺桿、螺母承載強(qiáng)度為109.371 kN，吊鉤承載強(qiáng)度為25 kN，所有部件承載強(qiáng)度遠(yuǎn)大于糧食水平作用力，不存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 控制裝置的優(yōu)點(diǎn)

（1）通過螺桿控制箱門張開幅度，精準(zhǔn)控制糧食流量大小，保證入倉糧食的清理效果。

（2）通過機(jī)械力量進(jìn)行控制，各部件承載強(qiáng)度高，安全保險(xiǎn)系數(shù)大，且加長(zhǎng)棘輪板手或加長(zhǎng)手搖柄可以讓操作人員遠(yuǎn)離箱門，能夠有效防止因箱門失控造成糧食傾泄埋人事故。

（3）控制裝置操作輕便，且操作人員可站在遠(yuǎn)離箱門的地面，操作安全簡(jiǎn)單，只需一人就能輕松快捷操作，省時(shí)省力，提高卸糧效率。

（4）適用性廣?？捎糜趩芜呴_門或側(cè)邊開門以及水平翻轉(zhuǎn)開門等集裝箱或散運(yùn)車，在無法使用長(zhǎng)桿手柄時(shí)，可用棘輪板手帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，適用于各類集裝箱與散糧車型。

（5）加長(zhǎng)棘輪板手采用獨(dú)立分體結(jié)構(gòu)，搖柄桿采用活動(dòng)接頭結(jié)構(gòu)，便于拆解、搬移、收藏。

（6）成本低廉。正反牙一體的螺桿、正反牙螺母、吊鉤、棘輪板手等主要部件不需要特別定制，可根據(jù)承載強(qiáng)度要求，直接從五金市場(chǎng)或網(wǎng)上采購獲得，且價(jià)格低廉，整套裝置成本200元左右，使用奉命長(zhǎng)，因此深受糧庫歡迎。

6 控制裝置的安裝和使用

（1）打開箱門之前，旋轉(zhuǎn)螺桿至吊鉤靠近箱門把手位置，將兩邊吊鉤分別掛在箱門兩邊把手上，關(guān)上吊鉤扣舌，使鉤口處于閉合狀態(tài)（見圖5-1）。

（2）為使車門打開時(shí)初始縫隙最小，用棘輪板手或搖柄旋轉(zhuǎn)螺桿，使兩螺母向內(nèi)側(cè)靠近使控制裝置處于繃緊狀態(tài)（見圖5-2）。

（3）所有準(zhǔn)備工作做好后，打開一邊車門插銷，反向旋轉(zhuǎn)棘輪板手或搖柄，放松控制裝置，糧食隨即小量泄出，逐漸將螺桿轉(zhuǎn)到一定位置，達(dá)到合適流量，當(dāng)流量變小時(shí)再旋轉(zhuǎn)螺桿，直至糧食卸完（見圖5-3、圖5-4、圖5-5）。

（4）取下棘輪板手或拆解搖柄，取走控制裝置，收藏好下次備用（見圖5-6）。

圖5 控制裝置的安裝與使用示意圖