【正文】 裝箱起重機(jī)的工作原理，以及工作過程。綜述了岸邊集裝箱起重機(jī)的 發(fā)展歷史 ，重點闡述了岸邊集裝箱起重機(jī)大車運行機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算過程。并且，對岸邊集裝箱起重機(jī)今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行了深入探討， 提出了輕型化、數(shù)控化、精確化的展望！ 關(guān)鍵詞：岸邊集裝箱起重機(jī) 大車運行機(jī)構(gòu) 參數(shù)計算 輪軸 河北 工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 II Abstract Bridge crane performance is a relatively stable, relatively high efficiency of the crane. In the body of literature available on the basis of the bridge crane 41t introduced the principle of work and working process. An overview of the development of bridge crane and research, focusing on the bridge crane, hoisting mechanism, the design of institutions to run the calculation process. Among them, the lifting mechanism including reel, wire rope, pulley design。 集裝箱運輸能夠大大提高裝卸效率 ， 降低貨運成本，簡化貨運手續(xù) ，有利于提高運輸質(zhì)量 ， 以其高效 、 便捷 、 安全等特點 ， 成為現(xiàn)代交通運輸工具的重要組成部分。 1853年美國鐵路也采用了容器 裝運法 。 1917年美國鐵路上試行集裝箱 運輸 。 1956 年美國泛大西洋輪船公司航行于紐 約至休斯頓航線上 的 “馬科斯頓 ” 號經(jīng)過 3個月的試運行后取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效果 ， 顯 示了集裝箱運輸?shù)木薮髢?yōu)越性 。 1966年 4月海陸運 輸公司（原美國泛大西洋輪船公司）以經(jīng)過改裝的全集裝箱船開辟了紐約至歐洲集裝箱運輸 航線1967年 9月馬托松船公司將“夏威夷殖民者”全集裝箱船投入到日本至北美太平洋沿岸航線。 80年代末至今，國際集裝箱運輸進(jìn)入現(xiàn)代成熟期。 自 1973年天津接卸了第一個國際集裝箱，歷經(jīng)了 70年代的起步， 80年代的穩(wěn)定發(fā)展， 90年代的迅速擴(kuò)大 ，集裝箱運輸已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展時期 ，引起全世界航運界的熱切關(guān)注。集裝箱吞吐量在 2021年之后 保持世界第一，集裝箱裝卸效率青島、上海港連續(xù)刷新世界記錄。 由此可以看出 ， 采用集裝箱運輸后 ， 件貨的裝卸效率可以提高近十倍 ， 有的 集裝箱船在多機(jī)作業(yè)時效率還可以提高許多。 而集裝箱采用密閉 的鋼制箱體，可以實現(xiàn)全天候裝卸。 采用集裝箱運輸 ， 貨物始終 在特制的箱子內(nèi) ， 由生產(chǎn)商到用戶 ， 不必開箱倒載 ， 大大減少了傳統(tǒng)運輸中的裝卸環(huán)節(jié)， 減少河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 了貨損貨 差。 如從上海到美國西岸的定期集裝箱 班輪，每航次只需 1214天，而過去雜貨船每航次約需 1個半月。 集裝箱船舶從最初的載箱量僅 為 750TEU 的第 1代集裝箱船 ， 發(fā)展到今天最大載箱量達(dá)到 10000TEU的第 6代集裝箱 船舶，載箱量高達(dá) 12021TEU 或者更大的第 7 代集裝箱船舶也在設(shè)計中。 2．超巴拿馬集裝箱船 國際航運界習(xí)慣用巴拿馬運河允許通過船寬來定義船舶 ， 凡船寬在 32m 左右 ， 能通 過巴拿馬運河限寬的船為巴拿馬型船，而超過此值的為超巴拿馬 型船。只有同時加大船寬才能進(jìn)一步增加載箱量，當(dāng)甲板上沿寬度排列的集 裝箱超過 13 排時，其總寬將超過 32m，這種集裝箱船即為超巴拿馬型船。到 1994年六年間，才陸續(xù)誕生 15 艘。其載箱量達(dá)到 7000 箱，最多達(dá)到 8736TEU。但是，由于第五、 第 六代船型的出現(xiàn) ， 甲板上裝載的集裝箱達(dá)到 22 排 ， 這樣 ， 現(xiàn)有岸橋外伸距明顯不夠，從而嚴(yán)重影響了裝卸效率。 2021 年 8 月 ， 世界上最大的集裝河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 箱岸橋生產(chǎn)廠家之一 ， 我國上海振華港機(jī)公司累計接到不萊梅、阿姆斯特丹 、 奧克蘭等大港的 23 臺超巴拿馬集裝箱岸橋訂單 ， 其中最大外伸距為 66米； 歐 洲的費利克斯托、鹿特丹等大港都在訂造可橫跨 22 列箱寬的裝卸橋。 所以 ， 岸橋的工作效率成為港口亟待解決的問題。在平臺上用人工將集裝箱下的轉(zhuǎn)銷取下，也就是取轉(zhuǎn)銷的時間，不影響起重機(jī)生產(chǎn)率。在后伸距下裝卸集裝箱卡車，是吸取了荷蘭鹿特丹港 ECT 碼頭的教訓(xùn)，其平均效率只有 25 箱，不是起重機(jī)效率低，也不是自動導(dǎo)向車（ Automatic Guided Vehicle ，簡稱 AGV）速度慢，主要是 AGV 堵塞在從端部進(jìn)入門框的轉(zhuǎn)彎處。 主要特點： （ 1）機(jī)房內(nèi)有兩套獨立的起吊系統(tǒng)，它通過小車上滑輪與二個標(biāo)準(zhǔn)的可伸縮吊具 相聯(lián) ， 兩套吊具的上架通過油缸裝置 ， 令二個吊具改變相對位置即分離 、 合攏 、 呈八字形等，可以進(jìn)行雙 40 英尺箱作業(yè)。 圖 13 雙小車岸邊集裝箱起重機(jī) 3．大梁升降式岸邊集裝箱起重機(jī) 大梁升降式岸邊集裝箱起重機(jī)也稱 UPA 型起重機(jī)。 集裝箱碼頭 集裝箱碼頭從外觀看與傳統(tǒng)機(jī)械裝卸碼頭沒有什么差別。 第四代集裝箱船作為當(dāng)前集裝箱干線運輸?shù)闹髁鞔?，其營運吃水為 ，隨著 集裝箱船大型化的發(fā)展 ， 船舶吃水深度越來越大 ， 4000TEU 左右的超巴拿馬型集裝箱船 一般要求碼頭水深為 ， 但 6000TEU 則要 求 14m。 表 12 遠(yuǎn)東地區(qū)主要集裝箱港口建造規(guī)劃 港口 水深 （ m） 泊位數(shù) 建造年份 新加坡 15 15 4 8 1998 1999 香港 15 4 1998 高雄 15 3 2021 釜山 15 4 2021 橫濱 15 2 1999 神戶 15 5 1998 北九州 15 15~ 16 2 6 2021 2020 東京（大井） 15 1 2021 名古屋（西四區(qū)） 15 1 1998 清水 15 1 實施設(shè)計調(diào)查 2．足夠的碼頭岸線長度 集裝箱碼頭的泊位長度取決于泊位上所?？康淖畲蠹b箱船的長度，?？康募b箱船愈大，泊位長度就愈長。表 14 是大型集裝箱船的主尺度。如果要想滿足該船運公司要求的 330TEU/h 的裝 卸效率，每個泊位上至少需要配置 9 臺岸橋。 圖 14 挖 入式港池集裝箱碼頭 3．碼頭上需裝設(shè)重型軌道，并具有足夠的承載能力集裝箱碼頭需配置岸邊集裝箱起重機(jī)（岸橋）進(jìn)行裝卸作業(yè)，為此碼頭的軌道應(yīng)能承受岸橋在 各種工況的輪壓，特別是超巴拿馬型岸橋的誕生和發(fā)展，岸橋自重由 600～ 800t 增大到 1200～ 1700 余噸，輪壓由 40t 增大到 100t。為了多臺起重機(jī)同時作業(yè)，通常大車緩沖器間距離有嚴(yán)格要求（ ～ 30m）， 而兩輪間距也因碼頭結(jié)構(gòu)的原因受到限制（一般不能小于 1m），因而只能用合理選擇 輪數(shù)來充分利用碼頭的承載能力，滿足超巴拿馬起重機(jī)日益增重的河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 需要。 5．足夠的堆場面積 集裝箱碼頭作為水運、鐵路、公路的 連接點，特別是集裝箱船舶的大型化，其裝箱量可達(dá) 10000TEU 以上，每次裝卸量達(dá) 2021～ 3000TEU。此外，在特殊情況下它將作為一條快速通道。 電纜 溝、高壓電接線箱：電纜溝和高壓接線箱是用于對岸橋供電，必須安全可靠。 此外，集裝箱碼頭還應(yīng)有照明設(shè)備、排水設(shè)施等。 系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化 用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。 產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化 在起重機(jī)單機(jī)自動化的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)把各種起重運輸機(jī)械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。就 岸邊集裝箱起重機(jī) 而言，今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個方面： l)、整機(jī)性能：由于先進(jìn)技術(shù)和新材料的應(yīng)用，同種型號的產(chǎn)品，整機(jī)重 量要輕 20%左右。 2021 年 4月，振華 1號運載 4臺奧克蘭橋吊前往美國，經(jīng)過金門大橋和海灣大橋時的情形，英國雜志“ CARGO SYSTEM”在 2021 年底的特刊報導(dǎo)稱：美國奧克蘭港總工程師斯毛利先生隨船站在 ZPMC 梯形架的最高端，以離橋 2 英尺的凈空緩緩駛過海灣大橋， ZPMC 的起重機(jī)已占領(lǐng)了整個舊金山地區(qū)的碼頭并多次成為海灣地區(qū)頭條重要新聞。 2021 作了 140 臺岸橋， 2021 年 190 臺，不到兩天生產(chǎn)一臺鋼鐵巨人。除此之外， ZPMC 還給這個世界帶來什么呢？首先是 ZPMC 將最先進(jìn)的集裝箱機(jī)械技術(shù)帶給世界各港，其次 ZPMC 也將歷史上從未有過的高生產(chǎn)率機(jī)械帶給各港口，第三 ZPMC 還將性能價格比最便宜的產(chǎn)品帶給世界各港口。這種起重機(jī)半自動化操作，不只是效率高，而且司機(jī)室并不跟隨小車移動，是靜止的，因而大大的降低了司機(jī)的勞動強(qiáng)度。這種綠色 RTG 工作時不止看不到黑煙，消除了環(huán)境污染。 在上海外高橋二期的 ZPMC 與上海港共同開發(fā)研制的空箱自動化堆場。其目的在于通過 岸邊集裝箱起重機(jī) 設(shè)計，使學(xué)生在擬訂傳動結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝配、制造工藝以及零件設(shè)計計算、機(jī)械制圖和編寫技術(shù)文件等方面得到綜合訓(xùn)練；并對 已經(jīng)學(xué)過的基本知識、基本理論和基本技能進(jìn)行綜合運用。如能滿足這個要求，則可以獲得最小的車輪，輪軸及軸承箱的尺寸，并且使起重機(jī)橋架主梁上受到均勻的載荷。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，以提高設(shè)計與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 大車行走機(jī)構(gòu)由設(shè)在門框下的 4 組行走臺車組成。電機(jī)經(jīng)減速器或開式齒輪傳動驅(qū)動車輪，從而實現(xiàn)起重機(jī)沿軌道行駛。電動機(jī)從海側(cè)的右邊開始反時針由 1 號編號到 16 號，因而第 16 號電動機(jī)就位于陸側(cè)右邊。大車的行進(jìn)方向可以通過改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩方向來改變。 圖 21 海側(cè)大車全景圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 1緩沖器 2輪邊制動器 3電動機(jī) 4高速聯(lián)軸器 5高速制動器 6減速箱 7 大車車輪 圖 22 大車機(jī)構(gòu)示意圖及實物圖 大車聯(lián)鎖裝置 1） 高速軸制動器限位開關(guān)由 感應(yīng)式限位開關(guān)執(zhí)行，用來檢測 16 個高速軸制動器的工作狀態(tài)。 4）大車緩沖器限位開關(guān)由感應(yīng)式限位開關(guān)執(zhí)行。如果有，大車將緊急停車。 風(fēng)速儀有兩個設(shè)定點：一個是風(fēng)速達(dá)到 25m/sec 并持續(xù) 10 秒以上時，司機(jī)室中輔助控制屏上的琥珀色燈將亮起，同時司機(jī)室、機(jī)器房和 地面上的擴(kuò)音裝置會發(fā)出警告聲音。 將岸橋安全正確地錨定在碼頭上預(yù)定位置（錨定和系固位置）是非常重要和必需的工作。在大風(fēng)地區(qū)有些用戶要求主動輪數(shù)甚至達(dá)到總數(shù)的 2/3，以便可以逆風(fēng)將岸橋駛到錨定位置。 （ 6） 安全可靠的防臺風(fēng)錨定和防臺風(fēng)鋼索固緊裝置或其他安全可靠的防風(fēng)措施。 （ 2）防護(hù)等級為 IP54 或 IP55。制動器配有一手動釋放桿，以便可手動完全釋放，進(jìn)行作業(yè)而不影響制動器的壽命。其要求是易于拆裝維修。 第三，車輪踏面應(yīng)精加工成形，其外徑公差應(yīng)控制在177。 為保證岸橋運行的安全性和可靠性，除了在行走機(jī)構(gòu)上配置減速停車限位等安全裝置外，在岸橋的小車和大車兩端還必須配置緩沖器。大車緩沖器安裝在車輪臺車 上，其高度位置必須和碼頭車擋高度和相鄰起重機(jī)緩沖器高度相當(dāng)。 ②緩沖器安裝得當(dāng)，碰撞時應(yīng)使螺栓不直接承受剪切。 圖 2－ 8 10 輪臺車布置形式 （ 3） 12 輪行走臺車，主要有圖 2－ 9所示 3種布置形式。 圖 2－ 12 單輪驅(qū)動 河北 工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 24 （ 4）平行軸減速器驅(qū)動如圖 2－ 13 所示。 圖 2－ 16 主動輪裝配 圖 2－ 17從動輪裝配 大平衡梁支座及鉸軸結(jié)構(gòu)、抗剪塊結(jié)構(gòu) 大平衡梁支座鉸軸結(jié)構(gòu)如圖 2－ 18所示。這時的傾復(fù)支點為門框和下橫梁的鉸接點，為提高防傾倒的安全裕度，可以在其端部設(shè)置防傾支承板，如圖 2－ 21 所示。 并且，針對實際的情況，對大車運行機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本要求是： 1. 機(jī)構(gòu)要緊湊，重量要輕； 2. 和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計容易，機(jī)構(gòu)容易布置，并且使總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和布置不至于過大； 3. 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架的剛度 4. 維修檢修要方便，機(jī)構(gòu)布置合理，使司機(jī)和維護(hù)人員上下要方便，便于拆裝零件及操作。 4. 制動器要安裝在靠近電動機(jī)，使浮動軸可以在運行機(jī)構(gòu)制動時發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。 本起重機(jī)采用分別傳動的方案如圖 32： 電動機(jī)減速器主動輪 圖 32 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 31 載荷計算 （ 1）自重載荷 P1G 滿載： P1G=m1 g=DL+TL+LS+LL= 107 = 1