【正文】 N ） Ⅰ類風(fēng)載荷 ⅠWLO 垂直大車軌道 ⅡWLO 平行大車軌道 Ⅱ類風(fēng)載荷 ⅠWLO 垂直大車軌道 ⅡWLO 平行大車軌道 Ⅲ類風(fēng)載荷 ⅡWLS 平行大車運(yùn)行方向 Ⅰ類風(fēng)載荷 工作風(fēng)壓 p=80 2m/N ,Ⅱ類風(fēng)載荷 工作風(fēng)壓 p=383 2m/N ,Ⅲ類風(fēng)載荷 工作風(fēng)壓p=1100 2m/N 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別： 6M 整機(jī)工作級(jí)別： A8 設(shè)計(jì)的基本原則和要求 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常和橋架的設(shè)計(jì)一起考慮，兩者的設(shè)計(jì)工作要交叉進(jìn)行，一般的設(shè)計(jì)步驟： 1. 確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式； 2. 布置橋架的結(jié)構(gòu)尺寸； 3. 安排大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的具 體位置和尺寸； 4. 綜合考慮二者的關(guān)系和完成部分的設(shè)計(jì) 。 確定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 大車機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，基本分為兩類：分別傳動(dòng)和集中傳動(dòng)， 岸邊集裝箱 起重機(jī)常用 的跨度（ ）范圍均可用分別傳動(dòng)的方案，本設(shè)計(jì)采用分別傳動(dòng)的方案。 （ 4）運(yùn)行坡度阻力 pP 滿載最大運(yùn)行坡度阻力 pp mmgmgP ???? ?s in1 0 0 6 1 6 ???? ? 式中： pm —— 坡道阻力系數(shù) 。由最大輪壓車輪疲勞計(jì)算的平均載荷為： LmeanP 5103? N (3) 車輪踏面疲勞計(jì)算 根據(jù)車輪與軌道的接觸情況不同，對(duì)于平頭軌道按線接觸計(jì)算車輪踏面疲窮允許輪壓。 ? =( 參考同類產(chǎn)品初選 )。 車輪的轉(zhuǎn)速 Rvcvn yyy ?2// ?? =23r/min 2C —— 工作級(jí)別系數(shù)，按 《港口起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》 第一篇表 11091 選取。計(jì)算時(shí)小車位于海側(cè)軌道上方。 2y =(+30+16 ) 103 = 105 N (3) 運(yùn)行摩擦阻力 mP 滿載運(yùn)行摩擦阻力 : P1m =mgfCD kd 2??= 66 ????????? N 式中： m —— 起 重機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的總 質(zhì)量 ,kg。 3. 對(duì)于分別傳動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，在浮動(dòng)軸有足夠的長(zhǎng)度的條件下，使安裝運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平臺(tái)減小，占用橋架的一個(gè)節(jié) 間到兩個(gè)節(jié)間的長(zhǎng)度，總之考慮到橋架的設(shè)計(jì)和制造方便。 圖 2－ 20 清掃器及斷軸保護(hù)結(jié)構(gòu) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 防傾支承板 在大車全速行走且緊急制動(dòng)或遇大風(fēng)吹動(dòng)滑行被軌道車擋止動(dòng)時(shí)，因岸橋重心很高會(huì)發(fā)生整機(jī)傾復(fù)。 圖 2－ 11 臥式驅(qū)動(dòng)布置形式 （ 3）單輪驅(qū)動(dòng)（無開式齒輪）如圖 2－ 12 所示。在任一運(yùn)行方向按 70％的額定速度滿載運(yùn)行時(shí)，應(yīng)具有吸收（消耗）停止起重機(jī)的能量的能力。 第四，車輪尺寸和踏面輪廓，一般應(yīng)采用美國(guó) AISE 規(guī)范或國(guó)際 H 標(biāo)準(zhǔn)或 GB3811 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 聯(lián)軸器的形式，一般選用柔性聯(lián)軸器，如齒形聯(lián)軸器、蛇形聯(lián)軸器、梅花形聯(lián)軸器。由于大車行走有間歇工做的特點(diǎn)，一般電機(jī)不配置風(fēng)機(jī)，但要求良好的啟動(dòng)性能和大的過載能力，必須適應(yīng)于戶外環(huán)境和高溫環(huán)境，對(duì)大車電機(jī)主要有如下要求： （ 1）適用高溫環(huán)境和戶外環(huán)境的使用，絕緣等級(jí) F級(jí)。 圖 25 大車錨定裝置 圖 26大車錨定裝置位于大車中央 河北 工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 大車行走機(jī)構(gòu)的一般要求和主要零部件選型 大車行走機(jī)構(gòu)一般要求： （ 1）主動(dòng)輪數(shù)必須保證車輪總數(shù)的一半，否則應(yīng)進(jìn)行起制動(dòng)時(shí)車輪的打滑驗(yàn)算。風(fēng)速儀安裝在梯形架頂部用來測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向；控制模塊位于電氣房中，顯示風(fēng)速的數(shù)字式儀表位于司機(jī)室中。用來檢測(cè)陸側(cè)和海側(cè)兩個(gè)錨定銷是否處于起錨位置，如未起錨，將禁止大車動(dòng)作。 電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力通過彈性梅花聯(lián)軸器和齒輪減速器傳遞給驅(qū) 動(dòng)車輪。 每個(gè)大車行走臺(tái)車組，由一套或多套驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。在設(shè)計(jì)原則上，要以機(jī)構(gòu)為主，盡量用大車架去配合機(jī)構(gòu)；同時(shí)機(jī)構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，但在不影響機(jī)構(gòu)的工作的條件下，機(jī)構(gòu)的布置也應(yīng)配合大車架的設(shè)計(jì)，使其構(gòu)造簡(jiǎn)單，合理和便于制造。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 岸邊集裝箱起重機(jī)設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容和要求 設(shè)計(jì)目的 岸橋畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完全部課程之后的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。 再向大家介紹不少港口關(guān)心的 ZPMC 首創(chuàng)的環(huán)保型（即綠色）場(chǎng)橋近況，所謂綠色 RTG 已成功的邁向市場(chǎng)。 河北 工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 這些紀(jì)錄除去 ZPMC 以外不可能被打破。產(chǎn)品已進(jìn)入世界 46 個(gè)國(guó)家和地區(qū)， 80 余碼頭，包括我們的寶島臺(tái)灣、香 港。大型高效起重機(jī)新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。錨定裝置、防風(fēng)系纜：為了防止岸橋在暴風(fēng)侵襲下傾翻和沖出軌道，在碼頭上應(yīng)設(shè) 置供岸橋錨定的錨定坑、系纜拉點(diǎn)及其它防颶風(fēng)措施。但是對(duì)于現(xiàn)代半自動(dòng)化大型集裝箱碼頭， 由于使用無人搬運(yùn)車系統(tǒng)（ Automatic Guided Vehicle System，簡(jiǎn)稱 AGVS），一般車輛 無法進(jìn)入貨物通道，為了 保證工作人員的車輛和船舶給養(yǎng)車輛的通行和減少船機(jī)碰撞，海側(cè)軌道距岸壁線距離可取為 6～ 7m。 現(xiàn)代碼頭用單位長(zhǎng)度允許承重（ kN/m 或 t/m）來表示碼頭水工結(jié)構(gòu)的承載能力，從而計(jì)算出允許的起重機(jī)自重和輪壓。按交通部頒發(fā)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) STJ211— 1999《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，現(xiàn)行普通岸橋的臺(tái)時(shí)效率為 25～ 30 自然 箱，折合為標(biāo)準(zhǔn)箱約為 35～ 45TEU/h。 如前所敘 ，能否?？砍湍民R船的障礙主要是碼頭和航道水深 。大梁升 降式岸邊集裝箱起重機(jī)，可以根據(jù)裝卸作業(yè)需要進(jìn)行升降，裝卸高箱位時(shí)，主梁升起；裝卸低箱位或小船時(shí)，主梁可以下降至較低的作業(yè)位置，從而提高生產(chǎn)率。如果碼頭接卸工藝作相應(yīng)改進(jìn)，它可以提高生產(chǎn)率 50％。 1．雙小車岸邊集裝箱起重機(jī) 雙 小車岸邊集裝箱起重機(jī)可使起重機(jī)的生產(chǎn)率提高 30%～ 50%，新型雙小車集裝箱起重機(jī)有 2 個(gè)特點(diǎn)： （ 1）它的前小車將集裝箱卸在海側(cè)平臺(tái)上，然后返身去抓新箱（前小車的生產(chǎn)率就是起重機(jī)的生產(chǎn)率）。 截至 2021 年 10 月 ， 這種超巴拿馬岸邊集裝箱起重機(jī)已訂造 64 臺(tái) 。 19971998 年更出現(xiàn)了所謂第六代超大型超巴拿馬集裝箱船。 如第四代集裝箱船，當(dāng)載箱量超過 4000箱，由于甲板上的堆層只能是 45層（否則不易捆牢），又由于船舶經(jīng)濟(jì)航速的原因，其寬與長(zhǎng)的比為 78 倍，無法單純用加長(zhǎng)船 長(zhǎng)來增加載箱量。 隨著全球經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的增 長(zhǎng) ，集裝箱運(yùn)量的 激增 ， 在強(qiáng)大的運(yùn)輸需求和良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的推進(jìn)下 ， 船舶大型 化的發(fā)展十分迅速 ， 超巴拿馬型集裝箱船得到迅速發(fā)展 。 4．實(shí)現(xiàn)“門”到“門”運(yùn)送貨物 實(shí)現(xiàn) 了 “門 ”到 “門 ” 的貨運(yùn) ， 大大降低了運(yùn)輸成本 。 傳統(tǒng)運(yùn)輸方式中通常采用 10t 門座起重機(jī)或船舶上的船用起重機(jī)作業(yè)，平均生產(chǎn)率只有 50～80t/h。 河北 工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 我國(guó)集裝箱運(yùn)輸開始于 20世紀(jì) 50年代，雖然起步較晚，但發(fā)展的速度是最快的。 自 1966年起至 80年代末，集裝箱運(yùn)輸進(jìn)入了成長(zhǎng)擴(kuò)展期。 1900年英國(guó)鐵路上首先出現(xiàn)了較為簡(jiǎn)單的集裝箱運(yùn)輸。上海港 2021年的集裝箱吞吐量已達(dá) 1800萬標(biāo)準(zhǔn)箱 ， 居世界第三 。在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了 41t 岸邊集裝箱起重機(jī)的工作原理，以及工作過程。并且，對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī)今后的發(fā)展趨勢(shì)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(yùn)行機(jī)構(gòu) 參數(shù)計(jì)算 輪軸 河北 工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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。 1853年美國(guó)鐵路也采用了容器 裝運(yùn)法 。 1956 年美國(guó)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(hào)經(jīng)過 3個(gè)月的試運(yùn)行后取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效果 ， 顯 示了集裝箱運(yùn)輸?shù)木薮髢?yōu)越性 。 80年代末至今，國(guó)際集裝箱運(yùn)輸進(jìn)入現(xiàn)代成熟期。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。 而集裝箱采用密閉 的鋼制箱體，可以實(shí)現(xiàn)全天候裝卸。 如從上海到美國(guó)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(gè)半月。 2．超巴拿馬集裝箱船 國(guó)際航運(yùn)界習(xí)慣用巴拿馬運(yùn)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(yùn)河限寬的船為巴拿馬型船，而超過此值的為超巴拿馬 型船。到 1994年六年間，才陸續(xù)誕生 15 艘。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。 所以 ， 岸橋的工作效率成為港口亟待解決的問題。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(dòng)導(dǎo)向車（ Automatic Guided Vehicle ，簡(jiǎn)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。 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)。 第四代集裝箱船作為當(dāng)前集裝箱干線運(yùn)輸?shù)闹髁鞔?，其營(yíng)運(yùn)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 14 是大型集裝箱船的主尺度。 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。 5．足夠的堆場(chǎng)面積 集裝箱碼頭作為水運(yùn)、鐵路、公路的 連接點(diǎn)，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。 電纜 溝、高壓電接線箱：電纜溝和高壓接線箱是用于對(duì)岸橋供電，必須安全可靠。 系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化 用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)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)。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(gè)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(hào)的產(chǎn)品，整機(jī)重 量要輕 20%左右。 2021 作了 140 臺(tái)岸橋， 2021 年 190 臺(tái)，不到兩天生產(chǎn)一臺(tái)鋼鐵巨人。這種起重機(jī)半自動(dòng)化操作，不只是效率高，而且司機(jī)室并不跟隨小車移動(dòng)，是靜止的，因而大大的降低了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。 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(dòng)化堆場(chǎng)。如能滿足這個(gè)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。 大車行走機(jī)構(gòu)由設(shè)在門框下的 4 組行走臺(tái)車組成。電動(dòng)機(jī)從海側(cè)的右邊開始反時(shí)針由 1 號(hào)編號(hào)到 16 號(hào)，因而第 16 號(hào)電動(dòng)機(jī)就位于陸側(cè)右邊。 圖 21 海側(cè)大車全景圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 1緩沖器 2輪邊制動(dòng)器 3電動(dòng)機(jī) 4高速聯(lián)軸器 5高速制動(dòng)器 6減速箱 7 大車車輪 圖 22 大車機(jī)構(gòu)示意圖及實(shí)物圖 大車聯(lián)鎖裝置 1） 高速軸制動(dòng)器限位開關(guān)由 感應(yīng)式限位開關(guān)執(zhí)行，用來檢測(cè) 16 個(gè)高速軸制動(dòng)器的工作狀態(tài)。如果有，大車將緊急停車。 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