新型葫蘆小車式集裝箱門機(jī)設(shè)計(jì)

董富祥

摘 要：近幾年來，隨著一帶一路的深入開展，我國的港口建設(shè)和鐵路貨場(chǎng)建設(shè)不斷加快，一些內(nèi)河港堆場(chǎng)和中小型鐵路貨場(chǎng)需要一種投資較小、功能齊全、高效可靠的集裝箱門機(jī)。為此，一種新型的集裝箱門機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。其最大的特點(diǎn)：以電動(dòng)葫蘆為起升機(jī)構(gòu)，門機(jī)自身重量較輕，用PLC控制4臺(tái)電動(dòng)葫蘆的同步性，效率高，功能適用性強(qiáng)，安全可靠，購置、維護(hù)及運(yùn)行成本低。

關(guān)鍵詞：集裝箱門機(jī)；電動(dòng)葫蘆；低成本；PLC控制器

中圖分類號(hào)：U169 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 新型葫蘆小車式集裝箱門機(jī)的整體設(shè)計(jì)

該型門機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：整機(jī)工作級(jí)別為A6，吊具下額定起重量為35t，起升高度為集裝箱堆三過四，跨度為18m～30m，起升速度為10m/min。能夠滿足20ft、40ft國際標(biāo)準(zhǔn)箱的裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)及堆放作業(yè)的要求。該型門機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）門架結(jié)構(gòu)。門架是起重機(jī)最主要的承重構(gòu)件，采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由主梁、支腿、上橫梁和下橫梁組成。主梁截面結(jié)構(gòu)主要是由上下翼緣板、腹板組成，且下翼緣板厚度比上翼緣板要厚，下翼緣板作為小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的軌道使用。

（2）小車總成。小車總成是由起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和小車架組成。起升機(jī)構(gòu)由4只側(cè)裝座式電動(dòng)葫蘆（歐式葫蘆）組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重量更輕。整臺(tái)小車采用懸掛結(jié)構(gòu)形式，小車分成上下架結(jié)構(gòu)，下架通過回轉(zhuǎn)支承與上架相連，下架可在360°內(nèi)自由回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)集裝箱的堆放回轉(zhuǎn)要求。

（3）吊具：20ft、40ft簡(jiǎn)易集裝箱吊具各一套。同時(shí)，配置一只35t的吊鉤橫梁，門機(jī)不吊運(yùn)集裝箱時(shí)，卸下吊具更換掛上35t吊鉤橫梁，即可吊運(yùn)線材、卷板等件雜貨，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。

（4）大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。由4只臺(tái)車組組成，采用1/2驅(qū)動(dòng)。

2 新型葫蘆小車式集裝箱門機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）主梁：該主梁型式與常規(guī)的不同，主梁下翼緣板懸出部分作為小車運(yùn)行軌道使用，所以設(shè)計(jì)時(shí)在主梁彎曲垂直向和水平向的組合應(yīng)力的基礎(chǔ)上，須同時(shí)考慮由小車輪壓產(chǎn)生的下翼緣板局部彎曲應(yīng)力，組合應(yīng)力和下翼緣板局部彎曲應(yīng)力進(jìn)行復(fù)合計(jì)算得出的復(fù)合應(yīng)力須滿足應(yīng)力控制范圍。

（2）電動(dòng)葫蘆：由于4只電動(dòng)葫蘆從門架平面上看，鋼絲繩布置成上寬下窄的倒梯形；從支腿平面上看，鋼絲繩布置成上窄下寬的梯形。如此起到集裝箱吊具防搖的作用。電動(dòng)葫蘆采用16t歐式葫蘆（M6級(jí)）。

（3）小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：采用懸掛驅(qū)動(dòng)型式，車輪采用全驅(qū)動(dòng)型式，運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠。

（4）大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：露天使用在設(shè)計(jì)門架及大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)時(shí)，須考慮風(fēng)載荷作用的影響。夾軌器的夾緊力計(jì)算應(yīng)以非正常狀態(tài)風(fēng)壓進(jìn)行計(jì)算。錨定器應(yīng)以當(dāng)?shù)貧v史記錄臺(tái)風(fēng)風(fēng)壓進(jìn)行計(jì)算，確保門機(jī)在惡劣的臺(tái)風(fēng)天氣中不會(huì)傾覆，不會(huì)移位。

（5）電氣控制系統(tǒng)：該機(jī)對(duì)吊具的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能較高，所有機(jī)構(gòu)均能實(shí)現(xiàn)變頻控制。對(duì)4只電動(dòng)葫蘆的的同步性采用起升電機(jī)絕對(duì)值編碼器控制，同時(shí)起升電機(jī)具有增量編碼器閉環(huán)控制。實(shí)現(xiàn)起升機(jī)構(gòu)安全可靠且同步性好。所有機(jī)構(gòu)均采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)滿載時(shí)額定速度（速度較慢），空載時(shí)快速多檔調(diào)節(jié)。同時(shí)門機(jī)安裝有安全監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)，使用、維護(hù)、維修簡(jiǎn)單方便。

（6）整機(jī)部分：對(duì)整機(jī)需進(jìn)行（強(qiáng)臺(tái)風(fēng)來臨時(shí)）抗傾覆力計(jì)算，即整機(jī)失穩(wěn)計(jì)算。

3 主梁設(shè)計(jì)計(jì)算

以35t-30m門機(jī)為例，對(duì)主梁進(jìn)行強(qiáng)度、靜剛度計(jì)算。

（1）主梁截面特性：

結(jié)語

該型門機(jī)創(chuàng)新運(yùn)用電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)，并采用懸掛于主梁下翼緣板的小車，使得小車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。主梁采用厚下翼緣板箱型梁結(jié)構(gòu)，特別適合自動(dòng)焊接流水線上制作，制作自動(dòng)化程度高，人工成本低。集裝箱吊具和吊鉤可以互換通用，功能適用性強(qiáng)，滿足內(nèi)河港堆場(chǎng)及中小型貨場(chǎng)吊運(yùn)的需要。整機(jī)自重大幅下降，節(jié)能降耗明顯，節(jié)約投資成本。由此可見，該型集裝箱門機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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