40t轨道式集装箱门式起重机设计文档格式.docx

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张文军

2008年6月

设计摘要

摘要：

轨道式集装箱龙门起重机（英文缩写RMG）是集装箱堆场专用机械之一，它利用市电，通过行走轮在轨道上的移动，配有20'

，40'

可伸缩吊具（根据需要亦可配双箱吊具），在集装箱堆场的规定范围内起吊、堆放集装箱。

RMG与RTG（轮胎式集装箱龙门起重机）相比，具有用市电驱动，无污染，可加大起重量和起升速度，大车可吊货快速行走等优点。

本机由起升机构、小车运行机构、大车机构、减摇机构等组成。

起升、大车、小车机构多为交流变频控制。

起升机构一般为单卷筒形式，亦可根据需要设计成双卷筒开式。

关键字：

轨道式，集装箱，门式，起重机，结构设计

Abstractdesign

Abstract:

Thetrack-typecontainergantrycranes（theinitialsRMG）isoneofmachineryspecializedforContainerYard,whichuseselectricitytorunroundthetrackonthemobile,with20'

40'

retractablespreader（alsobasedonneedCandoublewithmespreader）,inthecontaineryardoftheprovisionsoftheliftingandstackingofcontainers.

RMGandtheRTG（tirecontainergantrycranes）comparedwithusingelectricity-driven,non-polluting,canincreasefromtheweightliftingandspeed,largecartsmaybesuspendedcargofastwalking,etc.

Theplanefromlifting,runningcaragencies,largecarts,rollbodiescomposed.Lifting,largecarts,carbodiesfortheexchangeofmulti-frequencycontrol.Liftingbodiesisgenerallysingle-reelform,orunderthedualneedsofopen-reel.

Keyword:

TrackCrane,containers,Gantrycrane,structuraldesign

前言

轨道式集装箱门式起重机是众多港口起重机械的一种，它以采用市电无污染、能源充足等有点适用于固定场所的长期作业，是港口货物装卸运输的必备设备。

针对世界贸易的全球发展，港口运输在世界经济贸易中占居越来越重要的地位。

港口货物的装卸运输的效率高低直接关系到经济效益的高低，因此港口的起重运输设备的革新和改进就刻不容缓。

传统的集装箱装卸运输方法和系统已经不能满足日益增长的经济贸易的需求。

面对新时期的全球贸易的新挑战，我们不断的进行着技术、设备和管理方法的革新来提高港口的装卸运输效率，加大港口货物的出入量。

不断的顺应全球化经济贸易的高速发展。

就集装箱装卸运输方面的革新，我们做出下面设想：

技术方面我们采用整船集装箱定位扫描系统，起重机吊具采取数控系统由电脑操作自动寻取集装箱坐标并经行精确对接吊取，代替人工手动对准吊取。

能够大大提高工作效率和质量。

设备改进我们采取大吨位的高效率的起吊机械，改进集装箱的装载重上限。

或者采取双箱、三箱同时装卸来提高效率。

管理方面我们采取全面智能化系统管理，港口机械全面实现计算机系统操控。

减少人工干预，实现高效率作业。

本次设计就是本着提高港口机械的装卸效率的原则，设计的大吨位、大跨度、大起升高度的轨道式集装箱门式起重机。

起重量40t是现有最大的起重量，大跨度和高起升高度大大扩大了起重机的工作区域。

作业能力大大提高。

本机设计是基于现有产品模型自行设计出来的，设计过程中难免会有疏漏和过失之处，在后期的设计当中作者会不断的更新改正。

本设计仅仅设计金属结构的设计，机构设计将后会继续完成。

设计过程中，学校老师和导师为我们提供了巨大的帮助，再次向我们的指导老师表示诚挚的感谢！

一．轨道式集装箱门式起重机总概

本起重机专供集装箱货场上作未来集装箱的装卸车及堆垛之用。

在龙门起重机的行走距离内可以进行吊一箱过三箱的作业，为扩大起重机的作业范围，本机具有两侧13米的外伸距，加上龙门架跨度内的60米工作长度，形成86米长的小车作业线。

起重机可以在门架跨度内堆存21排集装箱；

在外伸距处作车道的集装箱装卸车作业。

同时，为了适应不同的集装箱堆放方向和集装箱拖车行走方向。

本机配备伸缩式集装箱索具（亦称吊具），索具的开闭锁动作和伸缩可以由司机在操纵室操作。

本起重机在轨距60米的轨道上运行，轨道型号为QU80，轨道安装质量必须达到中华人民共和国交通部标准JT5022-86《港口起重机轨道安装技术条件》的规定，以保证起重机在额定载荷下安全使用。

操纵室悬挂在小车旋转架上，和旋转架、集装箱索具一起横移和旋转，保证司机有良好的视线，以便准确对箱操作。

本起重机各机构均为工作性机构。

即都能带载动作，完成20英尺或40英尺集装箱的起升、下降、横移、旋转及整机沿堆场轨道运行。

起重机的设计和校核均按我国国家现行标准GB3811-83《起重机设计规范》和GB6070-85《起重机械安全规程》的相应规定执行，以保证本起重机在集装箱装卸作业时正常工作。

起重机总体性能表

起重量起重能力40吨

吊（索）具下起重量60吨

起升高度轨上16.5米

门架跨距60米

门架两侧外伸距13米

门架基距16米

工作速度起升25米/分

小车横行62米/分

大车运行50米/分

起重机最大工作轮压32吨/轮

大车使用钢轨QU80

使用电源种类3相380伏50赫

方式电缆卷筒绕入/±

200米

起重机总重量520吨

本机金属结构均是钢板焊接而成的箱型结构,门架与门腿成π型,门腿内设直梯，主梁上设有人孔，以方便人员进如进行内部结构检查。

门架与主梁用法兰方式联结；

主梁分成三段，用高强度螺栓联结；

以方便运输和安装。

在运输过程中，注意枕木的搁置点应放在箱体的横隔板部位，以免产生凹陷变形。

本机的起升机构、小车机构、旋转机构和大车机构均有终点开关保护。

开关位置在总装试车前按设计图要求定位。

起升卷筒轴承座设重量传感器。

大车行走机构上的顶轨器和防台锚定销和小车锚定销上均有行程或联锁开关，亦须在现场作定位调整。

大车机构的附属安全设备较多，有行程终点开关；

门腿一侧位置设有锚

定联锁开关；

在另一侧位置设有大风防爬装置；

装在四条门腿上的大车行走声光报警器以及电缆放出完毕停车开关。

这里需说明一下：

当操纵大车运行手柄欲令大车行走时，首先行走声光报警器发出红色闪光，且笛声大作，警告轨道附近人员避让，同时，防爬器电动机启动提防爬靴。

当防爬靴提起高度碰及行程开关时它一面接通行走控制电路，一面点亮松轨指示灯，行走电动机正向（或反向）接触器动作，起重机启动运行。

停车时，操纵杆手柄扳回“0”位，行走电动机失电，此时行走制动器不立即刹车，起重机可以籍惯行滑行一段距离。

经过一段延时，然后制动器才失电抱闸停车，同时防爬电机失电，防爬靴下落至路轨上，碰动行程开关，切断大车控制回路，顶轨指示灯亮。

吊具系统:

吊具开闭锁只有在着箱开关全部动作后，才能动作。

开闭锁动作完成后才能进行起升动作。

超载保护系统：

测重传感器安装在一台起升卷筒的轴承座内重量传感器，这里的钢丝绳是没有收放的，利用钢绳的张力测量吊重。

讯号传至司机室内的微电脑载荷限制器，它显示所吊物品的重量。

当载荷达到90%额定值时蜂鸣器发出断续声响，同时报警灯闪烁，是为了预报警。

当达到105%额定起重量时，蜂鸣器发出连续声响，报警灯长亮，约经0.5秒延时后，若荷重仍没减小，继电器即行动作，切断起升电机上升控制回路。

此时，重物只能下降不能上升。

载荷限制器的调试详细情况请见“载荷限制器使用说明书”，并应定期进行检查标定。

二．总体设计

1.设计参数

起重量Q=40t

小车自重Gx=60t

小车轨距b=14410mm

起升速度V起=25m/min

大车运行速度V大=50m/min

起升高度H0=16.5m

跨度L=60m

有效悬臂长度

L0刚=13m

L0柔=13m

悬臂全长

L0’刚=18m

L0’柔=18m

沿海工作风压qⅡ=250pa

非工作风压qⅢ=800pa

材料A3钢工作级别M6

2.主梁设计

（1）基本尺寸设计

取主梁高度H1=（1/14-1/17）L=5.6～6.8m

根据设计的实际要求和结构的要求取H1=4040mm

选用主梁为偏轨式箱形主梁

主梁宽度B1=（0.6～0.8）H1=1.8～2.4m

初选B1=1.59m

变截面长度初选为3m

主梁上、下翼缘板厚δ0=20mm

主腹板δ1=12mm副主板δ2=8mm

箱形梁承轨部分采用宽翼缘T字钢拼合，型号为600

T字钢上翼缘厚20、腹板厚12

主桥架总图

（2）主梁截面几何参数计算

截面积

A0=（1774X20+1650X20+4000X12+4000X8）mm2

=148520mm4

求重心坐标：

求惯性矩：

3.端梁设计

端梁高度H2=1/2H1=2020mm

宽度B2=1m

端梁上、下翼缘板厚δ0’=10mm

腹板δ=8mm

主梁和端梁采用法兰盘螺栓链接

4.刚性支腿设计

根据跨度60m，采用一刚性支腿和一柔性支腿的设计方法，柔性支腿铰接。

在门架平面计算按静定简图，在计算支腿平面内力时，采用超静定简图。

由于设计起重机为工作级别为M6，最大轮压为20.3t，查手册选取车轮的车轮直径为Φ800，轨道型号为QU80。

由于起升高度H0=16.5m，极限起升高度距主梁下翼缘高度h0=2.5m，

支腿与质量连接支座高度hz=0.3m。

6轮台车高度h台=3.415m

台车与下端梁连接支座H支下=185mm

下端梁高度H下端=600mm

得出支腿的高度为：

H支=H0+h0-hz-h台-H支下-H下端

=（16.5+2.5-0.3-3.415-0.185-0.6）m

=14.5m=14500mm

门架平面

刚性支腿上端宽度：

b刚上=1.2h主=4.8m

为满足弯矩和扭力的强度要求，取b刚上=5m

下端宽度b刚下>

1.59/3=0.53m

考虑车轮和支腿支撑的构造，取b刚下=1000mm

为节省材料又能符合力学的要求，将刚性支腿的构造设计为如下图形式：

刚性支腿上截面：

刚性支腿下截面：

刚性支腿1-1截面计算：

整个截面是由两个截面组成，一个截面

整个截面的惯性矩：

计算刚性支