摘 要

本文根据集装箱运输业的发展现状分析了集装箱吊具的发展前景。通过比较不同类型集装箱吊具的优缺点，得到了更有发展潜力的吊具类型即伸缩式集装箱吊具。为了进一步研究伸缩式集装箱吊具，重点对其金属结构中的主梁进行研究，完成了主梁结构的设计计算。最后使用pro建模软件完成主梁三维模型的建立，并使用ansys分析软件完成主梁强度刚度的校核。

关键词：集装箱；集装箱吊具；伸缩式集装箱吊具；主梁

Abstract

This paper analyzes the market prospect of the container spreader according to the current situation of container transportation. By comparing the advantages and disadvantages of different types of container spreader we know that telescopic container spreader has more development potential. In order to further study of telescopic container spreader, we focus on the study of the main beam and completed the design and calculation of main girder structure. Finally we use PROE to complete the three-dimensional model of the main beam, and ANSYS to complete the main beam intensity stiffness check.

Key Words：container；container spreader；telescopic container spreader；main beam

目 录

第1章 绪论 1

1.1 国际集装箱运输业的发展 1

1.2 我国集装箱运输业发展现状 2

1.3 我国集装箱吊具需求量分析 2

第2章 集装箱吊具的类型与特点分析 4

2.1 固定式集装箱吊具 4

2.1.1 固定联接式吊具 4

2.1.2 可分联接式吊具 4

2.2 主从式集装箱吊具 4

2.3子母式集装箱吊具 5

2.4伸缩式集装箱吊具 5

2.5 总结 5

第3章 伸缩式集装箱吊具的设计 6

3.1 伸缩式集装箱吊具的基本组成 6

3.2 伸缩式集装箱吊具主梁的设计 6

第4章 伸缩式集装箱吊具主梁受力计算 11

4.1 危险工况的确定 11

4.2 吊具工作时的动载荷计算 11

4.3 吊具工作时的偏载计算 11

4.4 主梁受力计算 14

第5章 主梁强度刚度稳定性校核 16

第6章 经济性分析 26

第7章 结论 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

集装箱吊具，顾名思义就是用于装卸集装箱的吊具，实际上它作为一种特殊的连接工具专门用于集装箱装卸作业中。它和集装箱一样有着固定的标准，想要完成某一尺寸集装箱的装卸任务，必须使用与之配套的集装箱吊具，从这个角度来说集装箱吊具的发展离不开集装箱运输业的发展，集装箱吐吞量决定着吊具的使用量，两者之间有着密不可分的关系。集装箱吊具对起重机来说也有着至关重要的作用。吊具质量的好坏直接影响着起重机的性能以及整个工作过程的安全性。据统计，在集装箱起重机出现的故障中，百分之六十至七十是出现在集装箱吊具上。毕竟在整个装卸过程中，大部分碰撞摩擦冲击等都作用于集装箱吊具和集装箱之间，因此吊具的使用性能是一个值得研究的话题。

1.1 国际集装箱运输业的发展

集装箱起源于英国。十九世纪中期在英国出现一种新型的载货工具，这种工具具有活动框架，主要用于装载杂货散货，这就是集装箱早期时的样子，在那个时期它主要用于陆上运输。

1966年以前，集装箱运输还处于发展初期阶段，但其优越的性能为以后的蓬勃发展埋下了伏笔。二十世纪六十年代中期，由于二次世界大战结束，世界范围迎来了和平，国际贸易也由此迎来了发展的局面。各国为了繁荣经济，争相发展国际贸易，而国际贸易的前提就是远洋运输。由于普通散件杂货运输有着诸多弊端，例如装卸运输效率低、耗费时间长，对货物的损坏丢失严重，对货主、船舶公司、港口的经济效益带来很多负面影响。如何实现高效率低成本安全性高的货物运输方式，是世界各国面临的难题。在这种情况下，一种将货物装在特制的箱子内再由轮船运输箱子的运输方式即集装箱运输在美国脱颖而出。这种新颖的运输方式和传统方式相比有许多优点：

集装箱运输能有效的提高件杂货的装卸效率。件杂货作为国际贸易中集装箱运输的主要货种，岸边集装箱起重机平均每小时可装卸30～40标箱，每箱货物重量按10吨计算，则可装卸300～400吨货物。传统装卸散件货物大部分使用门座式起重机，由于货物散乱不便于抓取存放十分不便，因而装卸效率低下。使用集装箱装载货物进行运输后，件杂货的装卸效率得到了大幅度提高。

集装箱运输能使货物运输过程更加安全可靠。采用传统运输方式，直接堆放货物，在运输过程中难免发生偷盗现象。而使用集装箱装载货物后，由于集装箱被锁死，能大大降低被偷盗的风险。同时，集装箱作为容器容纳件杂货，也能减少传统运输方式中货物因装卸过程遗漏带来的损失。

集装箱运输不受天气季节影响能全天候工作。传统散杂件货物运输过程会出现货损，尤其是雨雪大风等天气，无法正常作业，大大影响了运输效率。使用集装箱完美的解决了这个问题，可以全天候工作不受环境影响。

集装箱运输提高了堆场的利用率。传统运输方式中，件杂货运到码头后需要存放在仓库中。使用集装箱装载货物则可直接放置在堆场上，大大降低了所需仓库的空间。

集装箱运输仍有很多的优点未一一列出。

从1966年到1983年，集装箱运输的优点不断深入人心，国际集装箱运输业得到飞速发展。近半个世纪以来，通过不断创新、改进，集装箱运输的方式不断被完善。在此期间，许多新的工艺、新的装卸运输机械、新的箱体、新的船舶也被人们陆续开发出来，集装箱运输可谓打破了世界港口、船舶、航道、装卸设备和装卸工艺的传统格局，推动了世界各国的国际贸易，为全球经济一体化打下了坚实的基础。

1.2 我国集装箱运输业发展现状

近30年来我国海外往来更加密切，对外贸易也得到迅速发展，这也推动着我国集装箱运输业的发展。我国港口集装箱吞吐量一直保持着快速的发展。2001年至2008年我国港口集装箱吞吐量增长率为23.8%。2007年至2012年，我国港口集装箱吞吐量整体呈上升趋势,年增长率为9.17%，2012年，全国港口完成集装箱吞吐量17747万TEU，比上年增长8.43%，2013年世界排名前十的集装箱港口，我国有七个港口位列其中，年集装箱吞吐量达到1.41亿TEU，同比增长7.5%^[1]。2013年，中国港口集装箱吞吐量增长速度领先全球港口，年集装箱吞吐量达19085.27万TEU。2014年，自年初累计至11月，全国集装箱吞吐量达18422.07万TEU，同比增长6.1%。2015年，自年初累计至11月，全国集装箱吞吐量达19210.32万TEU，同比增长4.2%。在未来相当长的一段时间内，我国沿海集装箱吞吐量将以超过百分之十的速度递增。

1.3 我国集装箱吊具需求量分析

在我国集装箱吞吐量日益剧增的前提下，与之匹配的集装箱装卸设备的需求量也将得到提高。集装箱吊具作为集装箱装卸转运的大型专用机具，其未来的需求量也将呈现不断增长的趋势。

上海振华重工是港机装备生产制造的知名企业，也是世界上最大的港口机械及大型钢结构制造商，其研制的大型港口集装箱机械设备如今已遍布全世界76个国家，并在世界市场上占有较大份额份额。作为我国港口机械的龙头企业，以它为代表分析全国集装箱吊具市场需求再合适不过了。