摘要：随着卸船机技术的不断进步，卸船机核心部分一一抓斗小车有了迅速的发展。介绍了自行小车和钢丝绳牵引小车的两大发展阶段，着重介绍了牵引小车的几种车型。对各种小车的特点和优缺点作了比较。为以后桥式抓斗卸船小车型式的选型提供了一定的借鉴。
关键词：港口 卸船机 小车 型式 发展
近年来，国际散货运输船舶正朝着不断大型化的方向发展。为适应大型散货运输船舶对码头卸船效率的要求，码头的卸船设备从台时效率500t／h的带斗门机逐步过渡到2500t／h的桥式抓斗卸船机，直至发展到4000t／h的大型连续式卸船机。
相对连续式卸船机，桥式抓斗卸船机由于对物料和船型的适应性较强，且具有造价较低、运行可靠、维护成本较低、易采用自动控制优化抓斗作业路径等优点而被国内外各大散货码头广泛采用。随着卸船机技术的不断发展，卸船机核心部分 抓斗小车，其型式经历了自行小车式和钢丝绳牵引小车式两大发展阶段。其中钢丝绳牵引小车式又经历了主副小车牵引式和机械差动四卷筒牵引小车式，近几年又发展了电差动四卷筒牵引小车式。
l．小车型式的发展
1．1自行小车式
自行小车式卸船机是将抓斗起升机构、开闭机构和小车运行机构置于一个小车架上，依靠小车自行运行机构，实现小车在桥架轨道上行走。最初的卸船机基本都是采用这种型式。与牵引小车式卸船机相比，自行小车式的优点在于没有复杂的钢丝绳缠绕系统，没有滑轮，钢丝绳短，年耗绳量少。但其缺点在于运行小车的重量要比牵引小车重10~20倍，导致整机重量和卸船机轮压、腿压增大，设备造价和码头水工结构造价高。加之小车运行惯性大，整机水平晃动大，向运动着的小车供电、通讯都比较困难。目前采用此种小车型式的卸船机越来越少，特别是国内近几年投产的卸船机没有一例采用这种形式。
1．2牵引小车式
牵引小车式卸船机其构造特点是：抓斗起升机构、开闭机构和小车运行机构以及电气设备等均置于桥架上的机器房内。小车由钢丝绳牵引在轨道上运行。抓斗的起升绳和闭合绳绕过小车上的导向滑轮，卷绕在起升机构与闭合机构的卷筒上，所以小车自重很轻，也不需对小车单独供电。
牵引小车式卸船机要求当小车在抓斗起升机构和开闭机构不工作的情形下运行时，抓斗必须沿桥架方向水平移动。为了满足这种关系，设计了很多种钢丝绳缠绕方式，应用比较多的有主副小车牵引式和机械差动四卷筒牵引小车式，近几年又发展到电差动四卷筒牵引小车式。
1．2．1主副小车牵引式
主副小车牵引式是应用最多的牵引小车式卸船机，其技术成熟可靠。在桥架上有一台抓斗小车(主小车)和一台平衡小车(副小车)，起升绳由起升卷筒经导向滑轮，通过平衡小车上的滑轮，再绕过抓斗小车上的滑轮至抓斗；闭合绳绕绳路线与起升绳相同。小车牵引绳由牵引卷扬机一根向前，经过桥架头部导向滑轮后与抓斗小车相连结。另一根向后，经过桥架尾部滑轮后绕过平衡小车上的滑轮，再回到桥架尾部固定。抓斗小车上的钢丝绳倍率为l，平衡小车上的钢丝绳倍率为2。当牵引卷扬机工作时，抓斗小车和平衡小车同时产生同方向运动，而它们的速度和行走距离，平衡小车仅为抓斗小车的二分之一，从而保证抓斗水平移动。主副小车牵引式卸船机的优点：
1)由于设有平衡小车，抓斗可以在起升机构和开闭机构不动的情况下，沿着水平轨迹运动。
2)抓斗起升机构、开闭机构和小车运行机构可以设计成彼此独立的机构，减速器可选用标准硬齿面减速器，维护更换方便。
主副小车牵引式卸船机的缺点：
1)钢丝绳的缠绕系统复杂，容易磨损。
2)钢丝绳用量大，滑轮多，机构复杂。
3)采用两台小车，后大梁需加长，整机设备加重。
1．2．2机械差动四卷筒牵引小车式
四卷筒结构是法国Caillard公司开发的技术，其结构型式为：起升电机、开闭电机与小车行走电机通过两台特殊设计的行星减速器组合装配，用来驱动4只卷筒。同侧的两只卷筒分别绕出两根钢丝绳，分别绕过桥架头部和尾部的改向滑轮，绕向抓斗小车，再通过抓斗小车上的改向滑轮固定在抓斗上。抓斗起升、开闭、小车行走所有功能都通过两台行星减速器内圈、外圈的差动实现各种动作组合。保持两个起升卷筒不动，两个开闭卷筒同向转动实现抓斗的开闭；两个起升卷筒和两个开闭卷筒同向转动实现抓斗的起升；两个起升卷筒和两个开闭卷筒反向转动实现小车的运行。
机械差动四卷筒牵引小车系统的优点：
1)由于只有1个抓斗小车，4根钢丝绳，缠绕系统非常简洁明了。相应钢丝绳用量少，磨损少，需要的滑轮也少。
2)抓斗的起升、开闭、小车行走机构组合在一起，只有4只卷筒，结构非常紧凑。
3)只有l台小车，后大梁可缩短，整机自重减轻。
机械差动4卷筒牵引小车系统的缺点：
1)由于采用两台复杂专用的行星减速器，设备的通用性较差，不利于日常检修。
1．2．3电差动四卷筒牵引小车
在机械差动四卷筒牵引小车的基础上，世界著名的起重机生产商 芬兰科尼公司研究开发了电差动四卷筒牵引小车式卸船机，将卸船机技术又往前推进了一步。
科尼公司是世界著名的起重机生产厂商。前几年收购了研发出机械差动四卷筒牵引小车式卸船机的法国Caillard公司，并在机械差动四卷筒牵引小车技术的基础上，利用先进的电气调速控制技术，研发出电差动四卷筒牵引小车式卸船机(Advanced Grab Drives，简称AGD系统)，将卸船机技术发展到一个新的高度。在AGD系统卸船机机器房内设置4台完全独立且相同的卷扬机构，每台卷扬机构都由交流变频电机驱动，每个卷筒卷绕l根钢丝绳。两根钢丝绳向前通过前大梁端部的滑轮绕到抓斗小车，另两根绳通过后大梁端部的滑轮绕到抓斗小车。
相对于机械差动四卷筒牵引小车式卸船机，电差动四卷筒牵引小车式卸船机有以下主要优点：
1)抓斗驱动机构采用4个完全相同的卷扬机 不需要更多的备件
2)所有的减速器都采用标准硬齿面减速器 检修维护方便
机械差动4卷筒最大的缺点是减速器采用两台非标设计制造的行星差动减速器。由于是非标产品，带有行星传动，构造复杂，体积庞大笨重，检修维护极其困难，而且检修时问长。AGD卸船机采用4台标准硬齿面减速器，检修维护极其方便。
3)1个卷筒只驱动l根钢丝绳 更换钢丝绳快速方便
电差动四卷筒牵引小车式卸船机主要优点为可用标准减速器，机构简单统一，但它的缺点是使电气系统的负担大大加重：
1)由于4只卷筒的加减速次数增加，4根钢丝绳的力和速度不断地在平衡调整，卸船机作业平稳性较差，同时对机械传动的冲击，对电气元件寿命都会有不利影响。
2)系统电动机总功率要比机械差动的小车牵引的功率再增加一倍，相应机械及电气传动功率也要随之增加。
3)对已经极繁忙的电动机，起升电动机的起制动次数要再增加一倍，开闭电动机次数要再增加50％，从而影响了电动机的散热和使用寿命。
2．小车型式的对比及应用情况
自行小车式及钢丝绳牵引小车式卸船机的特点对比详见表1。
从表l可知，差动四卷筒牵引式相对于自行小车式和主副小车牵引式具有较多优点，而从这两年国内几个大型散货码头，包括曹妃甸、宁波港、马迹山港及南通港等桥式抓斗卸船机的订货情况看，均采用机械差动四卷筒牵引式，见表2。而电差动四卷筒牵引式虽然解决了机械差动减速器非标问题，但由于其电控复杂，而且缺少维护管理经验，目前国内仍未采用。
表1桥式抓斗卸船机小车型式对比