摘 要

随着世界经济的迅猛发展，各行各业对物流速度的要求也在逐步提高。由于集装箱运输的快速、高效的鲜明特点，使其在世界经济物流行业中占据着重要的地位。与之相适应的，是世界各地大大小小的集装箱码头的兴起。为了进一步提高集装箱运输的效率，加快物流速度，各个码头也在积极引进高效率的装卸作业设备，以求能够适应经济快速发展带来的物流速度提高的要求。轮胎式集装箱门式起重机（简称“RTG”）作为集装箱码头后方堆场进行堆码、装卸作业的主要机械，它的发展一直引人注目。虽然传统RTG的主要结构形式和机构设计已经相对固定化、成熟化，但随着码头自动化、专业化的不断提高，其势必也要跟上发展的步伐。

本论文工作对传统RTG40大车行走及转向机构的各主要零部件进行了设计和选型，借助CAD软件绘制主要零部件二维三视图，对各机构结构进行了辅助和优化设计，借助CREO软件进行了RTG40大车行走及转向机构的零部件绘制，并完成了虚拟装配，保证了各机构零部件具有良好的装配性能。

关键词：RTG；集装箱；大车行走；转向机构

Abstract

With the rapid development of the world economy, all walks of life on the logistics speed requirements are gradually increased. Due to the rapid and efficient container transport characteristics, so that the container transport in the logistics industry occupies an important position. At the same time, large and small container terminals around the world are also rising. In order to further improve the efficiency of container transport and speed up the logistics speed, each port is also actively introduce efficient loading and unloading operations equipment, in order to be able to adapt to the rapid economic development brought about by the logistics speed requirements. Tire-type container gantry crane (referred to as "RTG") as the main machinery for stacking, loading and unloading operations of the container terminal rear yard, its development has been compelling. Traditional RTG's main structural and institutional design has been relatively fixed and mature, but with the terminal automation and professionalism continues to improve, it is bound to keep up with the pace of development.

In this paper, the main components of the traditional RTG40 carts and steering mechanism are designed and selected. The CAD software is used to draw the two-dimensional three-dimensional view of the main parts. The structure of the mechanism is assisted and optimized with it. With the help of CREO software carried out the RTG40 carts walking and steering parts of the parts drawing, and completed a virtual assembly, to ensure that the agencies have a good component assembly performance.

Key Words: RTG；container；carts walking；steering mechanism

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 课题研究的目的及意义 2

1.4 课题研究内容及预期目标 2

第2章 RTG大车运行机构设计计算及选型 3

2.1 载荷计算 5

2.1.1 摩擦阻力计算 5

2.1.2 坡度阻力计算 5

2.1.3 风阻力计算 5

2.2 轮胎选型及车轮轴设计 6

2.2.1 轮胎选型 6

2.2.2 车轮轴设计 7

2.3 电动机选型 8

2.3.1电动机功率计算 8

2.3.2 初选电动机 8

2.4 减速器选型 9

2.4.1 传动比计算 9

2.4.2 减速器功率计算 9

2.4.3 初选减速器 10

2.4.4 减速器校核 10

2.5 滚子链传动选型 11

2.5.1 滚子链传动传动比计算 11

2.5.2 滚子链传动功率计算 11

2.5.3 初选滚子链 11

2.5.4 滚子链使用寿命计算 12

2.6 制动器选型 13

2.6.1 制动力矩计算 13

2.6.2 选择制动器 14

2.7 联轴器选型 14

2.8 启动时间与启动平均加速度校验 14

2.8.1 启动时间校验 14

2.8.2 启动平均加速度校验 16

2.9 电动机过载与发热校验 16

2.9.1 电动机过载校验 16

2.9.2 电动机发热校验 17

2.10 起重机运行速度校验 18

第3章 RTG大车转向机构设计计算和选型 19

3.1 平衡梁及立轴设计 19

3.2 转向油缸及连杆设计 21

第4章 大车运行及转向机构的虚拟装配 24

4.1 CREO软件与虚拟装配 24

4.2 装配过程与结果简介 24

第5章 环境影响及经济性分析 27

第6章 结论 28

参考文献 29

致 谢 31

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

集装箱运输作为一种具有高运输效率、高服务质量、高经济效益等鲜明优点的运输方式，近年来发展十分迅速。随之而来的是集装箱专业化码头的迅速兴起，与此同时集装箱码头的装卸机械的专业化程度也随之提高。目前集装箱码头的主要装卸设备有岸边集装箱起重机、多用途门座起重机、集装箱叉车、轨道式集装箱门式起重机（RMG）、轮胎式集装箱门式起重机（RTG）、高架轮胎式起重机、集装箱跨运车、集装箱正面吊以及牵引车、拖车等。其中，RTG作为国内外集装箱专业化码头堆场进行堆码和装卸作业的主要机械设备，因其具备可灵活转场作业、堆场利用率高的优点，而大量应用于国内外集装箱码头^[1]。

RTG作为集装箱码头堆场进行堆码和装卸作业的专用机械，它主要由门形梁和支腿、起升机构、小车运行机构、大车运行及转向机构、可伸缩式吊具及吊具防摇系统等部分组成^[2]。RTG由柴油发电机组提供电力给各工作机构的电动机和其他电气设备，进行集装箱的装卸。起升机构的小车上一般装有可伸缩式的集装箱吊具，以应对不同尺寸的集装箱。小车运行机构可使小车沿主梁轨道双向行走，进行集装箱的堆码作业。RTG既有RMG适合大堆场作业、高效率的性能，又具备轮胎式机械的良好的机动性，可以在码头堆场进行大范围灵活调动，因此RTG具有空间利用率高和机动好的特点。RTG与RMG配套使用形成的集装箱专业化码头装卸工艺系统，作业效率高、吞吐量大、装卸成本低。目前，RTG已经成为现代专业化集装箱码头堆场主要的装卸作业机械之一，并且依然在集装箱码头中大量使用着。

1.2 国内外研究现状

RTG工作时的电能来源于自备的柴油机组发电产生，因此RTG是集装箱港口上耗能非常高的作业机械。一个集装箱码头上所有RTG的能耗约占整个集装箱码头的60％，生产运营费占80％左右，而废气排放量更是占到了整个码头的90％左右^[3]。所以目前国内外对传统RTG设计的改进和新技术的开发都给予了很大的关注，例如“油改电”技术、VYCON节能技术、自动取电技术、混合动力技术、新型转向系统以及对吊具的旋转、防摇装置的改进等。

由于RTG至今仍是集装箱码头堆场的主要作业机械，短期内不可能达到对其大规模的替代或淘汰，所以目前国内外基于各类现代化软件和仿真系统、借助各种实验技术对其结构进行优化设计、对各个机构所用材料进行最佳选择与处理和对其结构的强度、刚度、疲劳的控制和检测分析等相关问题也一直受到关注。RTG的结构形式设计也已经成熟化，因此研究人员更注重在传统设计的基础上进行新型技术的开发或者是对传统技术的改进。除此之外，RTG在集装箱专业化码头的整体规划中也扮演着重要角色。作为集装箱专业化码头的必需作业机械，RTG也必须适应集装箱码头专业化、自动化方向的发展，如何使之与集装箱自动化、专业化码头的整体调度达到契合，也有待国内外相关专业人员去探究。

1.3 课题研究的目的及意义

传统能源利用形式的RTG，按驱动形式的不同可分为燃油—电力驱动和燃油—液压驱动两种：第一种驱动方式一般是先由柴油机带动发电机组，再由发电机产生的电能带动电动机，使各个机构运行。现在在有些起重机上已经开始使用交流变频调速电动机，由于电动机使用非常简单，并且维修保养也比较容易，因此受到广大客户的欢迎。而第二种驱动方式一般是先由柴油机带动液压泵，由液压泵带动液压马达，再由液压马达使各个机构工作。这种驱动方式在加速时比较平稳，驱动部分重量也较轻，但液压系统管路经常产生漏油的情况，维修保养较为复杂，因此使用的并不很多。