岸边集装箱起重机总结构设计及小车驱动机构的选用大学毕设论文.docx

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岸边集装箱起重机总结构设计及小车驱动机构的选用大学毕设论文

毕业论文

岸边集装箱起重机总体结构设计

及小车驱动机构的选用

岸边集装箱起重机总体结构设计

及小车驱动机构的选用

摘要：

伴随着全球经济一体化和国际贸易的迅猛发展,集装箱吞吐量出现了高速增长的势头。

作为资本密集型的经济实体,集装箱码头的资源优化和工作效率是集装箱运量畅通的必要保证,更关系到企业成本控制和客户需求的满足,进而影响码头企业的竞争力。

在强大的运输需求和良好的技术经济利益的推进下，船舶大型化十分迅速，与其是超巴拿马型的船舶得到了迅速发展。

因此，这就需要发展超巴拿马型的岸桥以配合作业，对岸桥的装卸工艺和装卸技术也提出了更高更新的要求。

为此，我们设计的岸桥，机型参数大型化、工作参数高值化、额定起重量重型化。

并采用各种高新技术，提高超巴拿马型集装箱岸桥的工作效率。

以提高集装箱码头企业自身的竞争力、增加企业收益和客户满意度具有重要的现实意义和理论价值。

所设计的是集装箱岸桥的总体机构及小车驱动机构，在大型化的基础上使整体系统更安全，更可靠，更高效。

【关键词】岸边集装箱起重机总体设计小车驱动

Abstract

【Abstract】Alongwiththerapidincorporationofthesevenseas,thenumberofcontainersisproliferated.Asthetransportrequirementsislargerandthetechnologyeconomybenefitshigher,theshippingsizeislargerandlarger.Thusthepost-panamaxquaysideshipshavebeendevelopingveryspeedily.Thereforewemustdevelopthepost-panamaxquaysidecranestomatchit.Italsobringsmorerequirementsoftheloadandunloadtechnicandtechnology.Hencewedesignthecontainercraneslikethese:

theparametersofthecranesizearebigger（outreach50.5m）,theparametersoftheworkarehigherandtheratedhoistcapacityislarger（ratedhoistcapacity61t）.Furthermore,weadoptmanyadvancednewtechnologyonordertoimprovetheworkefficiencyofthepost-panamaxquaysidecranes.

Idesignthecollectivityofthecraneandthetrolleydrive,andmakeitmoresafety,credibilityandhigh-efficiency.

Keywords:

quaysidecontainercranescollectivitydesigntrolleydrivedesign

1.绪论………………………………………5

2.岸边起重机主要结构参数和基本技术………………………6

2.1岸边起重机几何尺寸参数…………………………………8

2.2速度参数…………………………………………………10

2.3其他参数………………………………………………11

2.4双向防摇系统的运用………………………………11

2.5设计准则………………………………………………13

3.起重机作业率…………………………………………14

4.集装箱起重机总体设计………………………………………18

4.1各独立载荷引起的轮压……………………………………18

4.2总轮压计算…………………………………………………19

4.3稳定性…………………………………………………21

4.4小结…………………………………………………………22

5.机构电机选用的主要功率…………………………23

5.1起升电机功率……………………………………………23

5.2小车电机功率…………………………………………………25

5.3大车电机功率……………………………………………27

6.小车驱动机构的选用…………………………………………29

7.展望………………………………………………………………37

8.致谢辞…………………………………………………………35

参考文献…………………………………………………………………38

附录…………………………………………………………………………39

1．绪论

1.1发展历史及前景

在起重运输中，集装箱运输是运输方式的一场革命。

它是于上世纪50年代中叶，在美国脱颖而出的。

这种将货物放在特制箱子里再置于船上的运输方式，对于传统的用舱口式货船运输件杂货是一场挑战。

它的强大生命力正促成一场运输革命，正在并将一直改变世界港口、船舶、航道和装卸设备及装卸工艺的传统格局。

它使世界各国的国际贸易往来有了大的发展，为全球一体化提供了重要条件。

由于超巴拿马型船的发展，集装箱船的装载量由过去的1100～2000箱发展到现在的5000～6000箱，8000箱船也将在世纪之交诞生。

据国际集装箱化年鉴的统计，目前全世界共有无吊杆的全集装箱船2245艘。

其中3000箱以下的船为1932艘，约占86％。

在集装箱海上运输进入超巴拿马时代，由于其强大的生命力，在60年代，集装箱货运量在海运中的比重仅为12%~14%；而进入90年代，已发展到30%（其余为散货和液体燃料）。

90年代以来，随着全球经济贸易的增长，集装箱运量激增，它也引起了船舶大型化及集装箱深水码头数量的增加。

对集装箱港口装卸工艺和和装卸技术装备提出了更新更高的要求。

岸桥的发展方向更趋向于大型化、高效化。

1.2超“巴拿马型”岸桥

超巴拿马型集装箱运输船的诞生引发了航运和港口的一场革命，许多传统正在起变化，在航运界兴起的超巴拿马热中，不少港口不论水深航道和码头条件，一律采购超巴拿马型起重机。

我的项目则是（上海振华港机公司）为新泽西马士基港口制造的61吨超巴拿马型集装箱岸桥。

按照接卸船型分类，是超巴拿马型岸桥。

所谓超“巴拿马型”岸桥是指：

国际航运界习惯用巴拿马运河允许通过宽来定义船舶，凡超过32米限宽的船舶，就叫超巴拿马型船。

而能装卸超巴拿马型船的岸桥就叫超巴拿马型岸桥。

大型起重机上小车的驱动方式主要有两种，即牵引小车或者自行式小车。

采用的是是自行式载重小车。

这种小车的驱动机构和主起升机构都安装在起重小车上，起升绳长度短，钢丝绳使用寿命长，结构紧凑，吊具易于对箱。

不过，小车自重较大，自身产生的轮胎压力也较大。

对于码头要求较高。

按可限制岸桥高度分类，是俯仰式主梁。

非工作状态仰起80度，好挂钩；工作风状态，仰起45度，其下净空可安全避开船舶的上层建筑，主梁的顶部高度不会影响航线。

1.3最新技术的运用

在岸桥的各个设计细节中，越来越多地使用了机电方面的高新技术，提高自身的装卸效率。

1.采用了先进的电子信息技术来实现自动化控制；

2.运用了吊具自动纠偏对位功能；

3.利用国际上最先进的有限元分析方法合理优化结构刚性，使岸桥整机结构具有很好的刚性；

4.安装了完善的降低设备风险的安全设施、故障显示装置；

5.采用目前国际上最先进的电子防摇，防风振技术。

2．岸桥的主要结构参数和基本技术

岸桥的基本参数描述了岸桥的特征、能力和主要技术性能。

基本参数主要包括几何尺寸、起重量、速度、控制与供电及防摇要求和生产率等。

几何尺寸参数是表示岸桥作业范围、外形尺寸大小以及限制空间的技术数据，主要有以下8个参数：

外伸距（前伸距）轨距后伸距基距

轨上/轨下起升高度联系横梁下的净空高度门框内净宽

岸桥（大车缓冲器端部之间）总宽

此外，还有门框下横梁表面离地高度，门框外档宽度，前大梁宽度/小车总宽度，梯形架顶点高度，仰起后岸桥总高，前大梁前端点离海侧轨道中心线的水平距离，后大梁尾端离陆侧轨道中心线的水平距离，前大梁下表面离地高度，缓冲器安装高，岸桥与船干涉限制尺寸以及岸桥与码头固定设施或流动设备干涉的限制尺寸等等。

图表1起重机总体参数简图

2.1岸桥几何尺寸参数

2.1.1外伸距：

R0

定义：

小车带载向着海侧运行到前终点位置时，吊具中心线离码头海侧轨道中心线之间的水平距离。

确定因素：

船宽（甲板上集装箱排数）、层高、船的倾斜角、船舶吃水、码头前沿（岸壁至海侧轨中心线）的距离F、码头防碰靠垫（也称护舷）的厚度f、以及预留小车制动的安全距离等。

根据码头实际情况，综合考虑以上因素，按用户要求取R0=50.5m

2.1.2后伸距：

Rb

定义：

小车带载向着陆侧运行到后终点位置时，吊具中心线离码头陆侧轨道中心线之间的水平距离。

确定因素：

按搬运和存放集装箱船的舱盖板，以及特殊情况下为接卸车辆的一条通道或临时堆放集装箱的要求来确定。

根据码头实际情况，综合考虑以上因素，按客户要求取Rb=23m

2.1.3轨距：

S

定义：

轨距是码头上海侧与陆侧两轨道中心线之间的水平距离。

目前，世界各国已经形成了一些岸桥的轨距系列。

但尚无国际标准。

轨距越大，对起重机的稳定性越有利，轮压也可降低，但加大码头前沿区域的面积从而增加了投资。

考虑新泽西为一较大规模的专业化集装箱码头，宜取较大轨距，所以取S=30.48m（100ft）。

2.1.4起升高度H

起升高度H包括轨上起升高度Hu和轨下起升高度Hd。

定义：

轨上起升高度：

是指吊具被提高到最高工作终点位置时，吊具转锁箱下平面离码头海侧轨顶面的垂直距离；

轨下起升高度：

是指吊具被下降到最高工作终点位置时，吊具转锁箱下平面离海侧轨顶面的垂直距离。

确定因素

轨上起升高度Hu：

因满足在下列条件下能搬运最高层箱子到路侧区域：

对象船处于高水位、轻载吃水、甲板上堆箱层数、船舶横倾到允许值[]、并留安全过箱高度H。

按用户要求取Hu=37.5m

轨下起升高度Hd：

受码头标高、潮差、码头前沿水深、对象船的装载特性等。

按用户要求取Hd=16.5m

2.1.5联系横梁下的净空高度Chp（到海侧轨面上）

定义：

海陆侧门框联系横梁下平面与码头面的距离。

确定因素：

它是为使岸桥门框之间可以通过流动搬运设备，如火车、集卡等。

按用户要求取Chp≥16.75m

2.1.6门框内宽Cwp

定义：

进入司机室平台以下的海陆侧门框左右门框内侧之间的距离。

确定因素：

它是门框内宽主要是为了保证船舶的仓盖板和超长集装箱能通过门腿之间。

按用户要求取Cwp≥18.3m。

2.1.7基距B

定义：

门框下横梁上与左右两侧大车行走机构大平衡梁支点之间的中心距离。

确定因素：

基距越小，岸桥在侧向风力或对角方向风力作用下的轮压越大，侧向稳定性越差，因此，在岸桥总宽Wb允许下，B应尽可能的取大些行走支点越靠近门框立柱中心越好。

根据经验及规范，我们取B=13775mm

2.1.8岸桥总宽Wb

定义：

岸桥同一侧行走轨道上的左右两组行走台车