65t66.5m集装箱装卸桥俯仰机构设计毕业论文
2021-03-21 22:35:21
摘 要
随着集装箱运输业的迅猛发展，在强大的运输需求和良好的技术经济利益的推进下，对岸桥的装卸工艺和装卸技术提出更高更新的要求，要求设计的岸桥，机型参数大型化、工作参数高值化、额定起重量重型化。本文在考虑各类载荷，不同组合工况作用下，分别计算了整机在前大梁水平、前大梁仰起45°、前大梁仰起80°时海陆侧的轮压，并对整机的稳定性进行验算；对俯仰机构的各组成部分计算与选型，完成相关校验，并在完成选
型计算后利用AutoCAD绘制起重机总图和俯仰机构图。
关键词：俯仰机构；卷筒；轮压；稳定性
Abstract
With the rapid development of container transport industry, in the strong transport demand and good technical and economic interests of the advance, the bridge of the loading and unloading technology and loading and unloading technology to a higher update requirements, requiring the design of the bridge, model parameters large , High value of the working parameters, the rated weight from heavy. In this paper, considering the various loads, different combinations of working conditions, respectively, calculated the machine in the former beam level, the former beam up 45 °, the former beam up 80 ° when the sea side of the wheel pressure, and the stability of the machine The calculation and selection of the various components of the pitching mechanism are completed and the relevant verification is completed, and the general drawing and the pitching mechanism drawing of the crane are drawn with AutoCAD after the selection calculation is completed.
Keyword：boom hoist；drum；wheelload；stability
目录
第1章绪论 1
1.1国内外现状 1
1.2目的及意义 1
第2章 岸桥总体设计 2
2.1固定件重量、重心 2
2.1.1.机房 3
2.1.2结构固定部分 5
2.1.3固定件重量重心 6
2.1.4俯仰部分重量、重心 7
2.1.5 DL重量、重心 9
2.1.6小车和WS链状小车，吊具和吊具上架重量、重心 9
2.1.7起重机重量、重心(DL TL LS) 11
2.1.8集装箱重量、重心（LL） 12
2.1.9偏心载荷（LLE） 13
2.2惯性载荷计算 13
2.2.1龙门架横向载荷（LATG） （大梁水平） 14
2.2.2龙门架横向载荷（LATG） （大梁仰起45°） 14
2.2.3龙门架横向载荷（LATG） （大梁仰起80°） 15
2.2.4小车横向载荷（LATT） 16
2.2.5工作地震荷载（EQO）amp; 地震载荷（EQS） 17
2.2.6冲击载荷（IMP） 19
2.2.7碰撞载荷（COLL） 20
2.2.8失速扭矩负载（STL） 21
2.2.9工作状态风载荷（WLO） 21
2.2.10非工作状态时风载荷（WLS） 30
2.3轮压校验 36
2.3.1大梁仰起后小车不工作, 起升不吊载 36
2.3.2偏心载荷（LLE） 36
2.3.3龙门架横向载荷（LATG） 37
2.3.4小车横向载荷（LATT） 38
2.3.5地震载荷组合1 (0.30DLX 0.05DLZ) 39
2.3.6地震载荷组合2： (0.10DLX 0.15DLZ) 40
2.3.7冲击载荷（IMP） 41
2.3.8碰撞载荷 41
2.3.9失速转矩负载（STL） 42
2.3.10风载荷 42
2.3.11轮压校验 43
2.4稳定性校验 58
2.4.1工作状态 58
2.4.2非工作状态 61
第3章俯仰机构的设计计算 64
3.1选择钢丝绳 64
3.1.1俯仰滑轮组的倍率 64
3.1.2几何关系 65
3.1.3钢丝绳的计算 67
3.2卷筒直径的确定 68
3.3电动机的选择 70
3.4选择减速器 71
3.5选择制动器 72
3.5.1高速轴制动器 72
3.5.2低速轴制动器(卷筒制动器) 72
3.6选择联轴节 72
3.6.1高速轴联轴节 72
3.6.2低速轴联轴节 73
3.7电动机的验算 73
3.7.1过载验算 73
3.7.2发热验算 73
3.7.3启动时间 74
第4章环保与经济性分析 76
第5章结论与展望 77
第1章绪论
1.1国内外现状
集装箱运输具有安全、高效、经济、快捷，以及能降低货损，实现“门到门”的运输特点，因而成为世界各国货物运输方式改革的总趋势。“1991年，世界港口的集装箱吞吐量达7600万TEU，集装箱运输进入第四代，拥有的集装箱起重机超过1300台；1993年世界400个港口的集装箱吞吐量达1.07亿TEU，达到了国际远洋航运公司预测的2000年的吞吐量。改革开放以来，我国的集装箱运输得到了高速的发展。在铁路方面，至90年代初共拥有各类集装箱27万个，专用车407辆；全路共设置集装箱办理站381个，办理国际箱的专用线43条；全路共发送集装箱538万箱，货物946万吨”[1]； 在运输技术和组织方面开展了计算机联网管理，发展海铁联运，试办了路桥运输。在航运方面，国家已确定六个港口为国际集装箱枢纽港。随着集装箱运输的大力发展，使得装卸设备和技术也有新的发展。利用赫芬达尔—赫希曼指数来分析1979—2011年我国集装箱港口体系及市场结构的演变， “指出1979—1989年是快速分散阶段,为高度集中的寡头垄断市场;1989—-2009年是缓慢分散和缓慢集中相互更替的发展阶段,形成了中度集中的寡头垄断市场；2010—2011年延续了分散的趋势,出现了形成非集中竞争市场的趋势[2]” 。
1.2目的及意义
我国的港口机械制造业目前正处于重要的发展阶段，与发达国家相比仍存在很大的差距。“计算机信息技术快速发展，推动了港口机械制造工艺不断逐步实现整体的科学化和数字化；在自动化的不断发展的结果下，港口机械制造的工艺也将实现集成；在港口机械制造中运用节能减排的新技术，能有效降低污染净化环境，达到节能环保型的要求。在未来，不仅要加快内河港口的建设，提升内河港口机械的整体技术水平；还要加快步伐建设“资源节约型、环境友好型”的绿色港机，促进中国港口建设和港机的快速发展 [3]” 。“集装箱码头的主要装卸机械分为岸边装卸机械（岸桥）、水平运输机械、场地装卸机械”[4]，其中集装箱装卸桥是集装箱码头前沿装卸集装箱专用起重机,是岸边装卸机械的一类，其俯仰机构是实现前大梁的俯仰运动的机构，与起升机构除计算工况不同外，其构造基本相同，作用是将前大梁提升到与水平面成一定夹角位置,以避开船的上层建筑。优化俯仰机构的设计，提高集装箱装卸桥的作业效率，能够更好的完成港口的运输目标。
第2章 岸桥总体设计
2.1固定件重量、重心
起重机笛卡尔坐标系如下图所示：
主要几何数据（m）
外伸距 66.5
后伸距 22.86
轨距30.48
龙门架跨度14.5
每门腿车轮数量8
图2-1 起重机笛卡尔坐标系 |
重量引起的轮压计算：
在X0Z平面内：
∑M0=0，GXG=（FA FB）·S | （2.1） |
∑FZ=0，G=FA FB FC FD | （2.2） |
式中G——起重机某一部分的重量（t）；
XG——该部分重心的X坐标（m）；
FA、FB、FC、FD——重力作用下在A、B、C、D四点产生的支承反力（t）;
S——轨距（m）；
在Y0Z平面内：
∑MA=0，（FA FB）·（L/2-YG）=FB·L | （2.3） |
式中L——龙门架跨度（m）；
YG——该部分重心的Y坐标（m）；
FC、FD的计算方法同上式;
轮压：
V=F/8. | （2.4） |
2.1.1.机房
图2.2 机房笛卡尔坐标系
上述起重机系统中O1的坐标为：
XO1=-7.4m
YO1=0m
ZO1=52.8m
表2.1 机房各组件重量、重心
编号 | 项目 | G (t) | XG1 (m) | YG1 (m) | ZG1 (m) |
1 | 机房甲板 | 39.00 | 0.00 | 0.00 | -0.35 |
2 | 机房结构 | 36.50 | 0.00 | 0.00 | 3.00 |
3 | 电气室 | 2.60 | -7.80 | 0.00 | 2.30 |
4 | 电动托盘和电缆 | 5.00 | 0.00 | 0.00 | -0.20 |
5 | 变压器 | 10.00 | 1.20 | -7.20 | 1.05 |
6 | 控制面板 | 10.00 | -8.20 | 0.00 | 1.05 |
7 | 屋顶上的空调 | 1.00 | 0.00 | -7.28 | 6.60 |
8 | 起升机构陆侧电动机、高速制动器、高速联轴节 | 0.00 | -4.95 | 0.00 | 1.40 |
9 | 起升机构陆侧卷筒制动盘 | 0.00 | -6.60 | 0.00 | 1.40 |
10 | 起升机构陆侧卷筒制动器 | 0.00 | -7.76 | 0.00 | 0.50 |
11 | 起升机构陆侧减速箱和底座 | 0.00 | -6.16 | 0.00 | 1.00 |
12 | 起升机构陆侧其它部分 | 0.00 | -6.60 | 0.00 | 0.95 |
13 | 起升机构陆侧应急装置 | 0.00 | -4.95 | 4.15 | 1.00 |
14 | 起升机构水侧电动机、高速制动器、高速联轴器 | 7.00 | -2.70 | 0.00 | 1.10 |
15 | 起升机构水侧卷筒制动盘联轴节 | 13.00 | -4.40 | 0.00 | 1.00 |
16 | 起升机构水侧卷筒制动器 | 2.20 | -5.60 | 0.00 | 0.52 |
17 | 起升机构水侧减速箱和底座 | 12.50 | -3.80 | 0.00 | 0.80 |
18 | 起升机构水侧其它部分 | 0.50 | -3.00 | 0.00 | 0.90 |
19 | 起升机构陆侧应急装置 | 0.00 | -2.50 | 4.15 | 1.00 |
20 | 俯仰机构电动机、高速制动器、高速联轴器 | 2.50 | 2.75 | 2.80 | 1.10 |
21 | 俯仰机构卷筒制动盘联轴节 | 11.00 | 4.35 | 0.00 | 1.00 |
22 | 俯仰机构水侧减速箱和底座 | 8.00 | 4.60 | 3.80 | 0.80 |
23 | 俯仰机构卷筒制动器 | 2.30 | 4.35 | -3.87 | 0.50 |
24 | 俯仰应急装置 | 1.50 | 3.10 | 6.10 | 0.90 |
25 | 俯仰机构其它部分 | 0.50 | 4.35 | 0.00 | 0.90 |
26 | 维护用起重机 | 7.00 | 0.00 | 0.00 | 4.50 |
27 | 换绳机构 | 1.00 | -4.30 | 0.00 | 2.10 |
28 | 空气压缩机和支架 | 0.50 | 0.00 | 6.00 | 0.40 |
29 | 工作台和工具柜 | 1.20 | 5.20 | 8.50 | 0.40 |
30 | 小车驱动 | 10.50 | 0.50 | -1.50 | -0.25 |
31 | 液压系统 | 1.00 | -5.16 | 4.00 | 0.80 |
32 | 其它组件 | 5.00 | 0.00 | 0.00 | 0.50 |
总计 | 191.30 | -0.61 | -0.21 | 1.14 | |
起重机系统 | 191.30 | -8.01 | -0.21 | 53.94 | |
2.1.2结构固定部分
2.1.2.1框架
表2.2 框架各部分重量、重心
编号 | 名称 | G (t) | XG (m) | YG (m) | ZG (m) |
1 | 水侧上横梁 | 35.50 | 28.48 | 0.00 | 53.57 |
2 | 水侧下横梁 | 41.80 | 30.48 | 0.00 | 5.00 |
3 | 水侧立柱 | 125.00 | 29.48 | 0.00 | 29.30 |
4 | 水平撑1 | 30.70 | 14.24 | 0.00 | 41.00 |
5 | 水平杆1 | 17.50 | 14.87 | 0.00 | 29.40 |
6 | 水平撑2 | 15.50 | 15.24 | 0.00 | 23.40 |
7 | 水平杆3(J294A01011005) | 0.00 | 21.34 | 0.00 | 54.50 |
8 | 与大梁连接的水平梁 | 35.30 | 14.24 | 0.00 | 53.57 |
9 | 联系横梁 | 41.13 | 15.25 | 0.00 | 16.90 |
10 | 陆侧上横梁 | 41.46 | 0.00 | 0.00 | 53.62 |
11 | 陆侧下横梁 | 40.94 | 0.00 | 0.00 | 5.00 |
12 | 陆侧立柱 | 131.00 | 0.00 | 0.00 | 29.26 |
总计 | 555.83 | 14.45 | 0.00 | 30.15 | |
2.1.2.2结构固定部分
表2.3 结构固定部分的重量、重心
编号 | 名称 | G (t) | XG (m) | YG (m) | ZG (m) |
1 | 门框 | 555.83 | 14.45 | 0.00 | 30.15 |
2 | 水侧“A”框梁 | 42.54 | 28.60 | 0.00 | 68.50 |
3 | 水侧“A”框立柱 | 0.00 | 28.48 | 0.00 | 62.70 |
4 | 后大梁 | 150.30 | -4.00 | 0.00 | 50.80 |
5 | 铰链 | 5.57 | 30.36 | 0.00 | 51.70 |
6 | 后拉杆 | 22.70 | -1.00 | 0.00 | 65.50 |
7 | 水侧“A”框支架 | 28.30 | 14.05 | 0.00 | 65.20 |
8 | 后大梁轨道和轨道夹 | 11.50 | 0.50 | 0.00 | 50.37 |
9 | 电缆轨道 | 2.20 | -2.50 | 3.45 | 49.60 |
10 | 门框 J294A010337 | 0.00 | 0.30 | 0.00 | 60.00 |
11 | 其它（涂漆） | 12.00 | 15.24 | 0.00 | 33.00 |
总计 | 830.94 | 11.28 | 0.01 | 38.52 | |
2.1.3固定件重量重心
表2.4 固定件重量、重心
编号 | 名称 | G (t) | XG (m) | YG (m) | ZG (m) |
1 | 机房 | 28.27 | 20.00 | -9.79 | 54.32 |
2 | 固定部分结构 | 830.94 | 11.28 | 0.01 | 38.52 |
3 | 大车 | 140.00 | 15.24 | 0.00 | 1.50 |
4 | 楼梯平台 | 70.00 | -3.00 | -4.00 | 41.00 |
5 | 绑定系统 | 0.00 | 15.24 | 0.00 | 1.90 |
6 | 锚定装置 | 7.00 | 19.00 | 0.00 | 1.65 |
7 | 电梯 | 8.80 | 0.00 | -12.10 | 31.00 |
8 | 电缆卷筒 | 5.50 | 25.10 | -11.40 | 17.50 |
9 | 小车钢丝绳张紧系统 | 4.20 | -34.70 | 0.00 | 51.70 |
10 | 安全钩 | 1.00 | 32.40 | 0.00 | 80.20 |
11 | 起升缠绕系统 | 11.50 | 30.70 | 0.00 | 52.40 |
12 | 俯仰缠绕系统 | 2.00 | 28.90 | 0.00 | 80.80 |
13 | 托绳支架 | 1.20 | -33.70 | 0.00 | 50.70 |
14 | 限位开关 | 0.50 | 15.24 | 0.00 | 50.00 |
15 | 铭牌 | 1.50 | 15.24 | 0.00 | 17.80 |
16 | 润滑系统 | 1.00 | 15.24 | 0.00 | 36.50 |
17 | 电气 | 10.00 | 14.00 | 0.00 | 25.00 |
18 | 液压站 | 1.50 | 15.24 | -2.20 | 1.70 |
19 | 仿挂舱装置 | 16.50 | -37.90 | 0.00 | 52.60 |
20 | 检查室 | 5.00 | 0.00 | 0.00 | 2.50 |
21 | 俯仰操作室 | 1.00 | 29.50 | -6.50 | 56.10 |
22 | 其它 | 10.00 | 15.00 | 0.00 | 30.00 |
总计 | 1320.44 | 7.62 | -0.37 | 36.72 | |
轮压(t) | waterside | landside | |||
A | B | C | D | ||
18.51 | 22.74 | 64.02 | 59.78 | ||
固定件的重心坐标：
X=7.62；
Y=-0.37；
