65t56m岸边集装箱起重机俯仰机构设计毕业论文
2020-04-08 14:33:39
摘 要
本文主要进行了岸边集装箱起重机俯仰机构的设计计算。首先根据已知参数和要求进行岸桥固定载荷，惯性载荷，风载荷等载荷计算，然后按照可能出现的各种工况进行载荷组合，从而验算轮压，再进行整体稳定性的验算，包括无风静载，有风动载，突然卸载，暴风侵袭等工作情况。俯仰机构的设计首先通过俯仰过程各个位置的计算，算出钢丝绳拉力和功率，然后根据这些数据进行钢丝绳，电机，减速器，制动器的选型和卷筒的计算等，最终验算合格。
关键字：岸桥，俯仰机构，载荷
Abstract
In this paper, the design calculation of the pitching mechanism of the quayside container crane is mainly carried out. Firstly, the pontoon bridge fixed load, inertial load, wind load and other loads are calculated according to known parameters and requirements, and then the load combination is performed according to various working conditions that may occur, so that the wheel pressure is checked, and then the overall stability is checked, including no Wind load, wind load, sudden unloading, storm invasion and other work conditions. The design of the pitching mechanism first calculates the tension and power of the wire rope through the calculation of each position of the pitching process. Then, based on these data, the wire rope, the motor, the decelerator, the brake selection and the calculation of the reel are calculated, and the final verification is qualified.
The keyword:gantry crane, the pitching mechanism,load
目录
1.绪论 7
1.1 选题背景及意义 7
1.2 国内外研究现状 7
1.3 论文的设计内容和目标 8
1.3.1 设计内容 8
1.3.2 设计目标 8
2.重量和重心计算 9
2.1DL-固定载荷 9
2.1.1机器房自重的计算 9
2.1.2金属结构重量计算 10
2.1.3固定部分重量DL 11
2.2前大梁计算 12
2.3.小车，吊具和吊具上架 TL LS 12
2.4LL—集装箱 14
3. 惯性载荷 15
3.1. LATG大车惯性载荷 15
3.2. LATT 小车惯性载荷 15
3.3.堵转力矩载荷 15
3.4.吊钩横梁提升系统重量CBLS和吊钩横梁下起重量CBRL 15
3.5.小车碰撞载荷 16
3.6.大车碰撞载荷 16
3.7.冲击载荷IMP 16
4.风载荷 17
4.1工作风载荷 17
4.2非工作风载荷 20
5.根据标准轮压载荷组合计算的轮压 23
5.1.WOP1（工作工况1） 23
5.1.1.大梁水平，小车在最大前伸距，无风 23
5.1.2.大梁水平，小车在最大后伸距，无风 23
5.2.WOP2（工作工况2） 24
5.2.1.大梁水平，小车在最大前伸距，风垂直大车轨道从陆侧吹向海侧 24
5.2.2.大梁水平，小车在最大后伸距，风垂直大车轨道从海侧吹向陆侧 24
5.3.WOP3（工作工况3） 24
5.3.1.大梁水平，小车在最大前伸距，大车碰撞 24
5.3.2大梁水平，小车在最大后伸距，大车碰撞 25
5.4.WS1 非工作工况，大梁仰起 25
5.4.1.大梁仰起80度，小车在停车位，风垂直大车轨道从海侧吹向陆侧 25
5.4.2.大梁仰起80度，小车在停车位，风平行于大车轨道 26
6.稳定性计算 27
6.1.ST1D（工作工况1） 27
6.1.1.大梁水平，小车满载在最大前伸距，无风 27
6.1.2.大梁水平，小车满载在最大后伸距，无风 27
6.2.ST2D（工作工况2） 27
6.2.1.大梁水平，小车满载在最大前伸距，风垂直大车轨道从陆侧吹向海侧 27
6.2.2.大梁水平，小车满载在最大后伸距，风垂直大车轨道从陆侧吹向海侧 28
6.3.ST3D（工作工况3） 28
6.3.1.大梁水平，小车满载在最大前伸距，大车碰撞，风垂直大车轨道从陆侧吹向海侧 28
6.3.2.大梁水平，小车满载在最大后伸距，大车碰撞，风垂直大车轨道从陆侧吹向海侧 29
6.4.ST1U（非工作工况1） 29
6.4.1.大梁仰起80度，小车空载在停车位，大车碰撞 29
6.5.ST2U（非工作工况2） 29
6.5.1.大梁仰起80度，小车空载在停车位，风平行于大车轨道 29
6.5.2.大梁仰起80度，小车空载在停车位，风从海侧吹向陆侧 30
7.俯仰机构计算 31
7.1.俯仰机构主参数： 31
7.1.1俯仰机构工作级别及俯仰时间: 31
7.1.2俯仰缠绕系统几何参数 31
7.2.钢丝绳计算 32
7.3.滑轮选型计算： 32
7.4.卷筒计算： 32
7.5.卷筒验算： 33
7.5.1卷筒强度验算 33
7.5.2卷筒稳定性验算 33
7.6.电机功率计算 33
7.6.1电机发热校核 34
7.6.2电机过载校验 34
7.7.减速器的选型 36
7.8.联轴器选型计算 36
7.8.1.高速联轴节选型 36
7.8.2低速联轴节选型： 36
7.9.制动器选型计算 37
7.9.1高速制动器选型： 37
7.9.2低速制动器选型 37
8.环境影响及经济性分析 38
8.1.环境影响 38
8.2经济性分析 38
9.全文总结 39
9.1 总结 39
10.参考文献 40
1.绪论
1.1 选题背景及意义
1965年，诞生了世界上第一台岸边集装箱起重机，经过五十多年的发展，岸边集装箱起重机已经成为码头前沿与集装箱船之间装卸集装箱的主要设备，其装卸能力和速度会直接影响码头的作业生产率，集装箱机械也逐渐成为影响全球经济发展的重要行业。国内岸边集装箱起重机的传统特点有：1劳动力，技术力量，资金分布都很密集；2劳动力比较廉价，使中国成为集装箱起重机的重要生产基地；3中国近年来钢铁工业发展迅速，为集装箱起重机的制造生产提供了条件；4中国海岸线较长，条件便利。现在中国与世界的贸易不断扩大，为港口的发展提供了机遇，港口吞吐量一直呈现上升趋势，我国港口集装箱吞吐量已经连续居于世界第一。现在全球经济形势在不断变化，所以岸边集装箱起重机也需要随之进行改进，俯仰机构是岸边集装箱起重机的重要组成部分，实现前大梁绕着大梁铰点进行俯仰，对其进行设计制造十分重要。
1.2 国内外研究现状
岸边集装箱起重机随着船舶行业的发展和科学技术的进步而不断更新换代，科技含量也越来越高。其目前的发展趋于大型化和高速化。大型化主要表现在额定起重量和自重不断增大，外伸距和起升高度不断增大，同时出现了双起升，双小车等新型机构。高速化主要表现为小车，大车和起升速度增加，这些都会直接影响起重机的工作效率，尤其是主起升机构和小车的运行速度，影响重大。
国际岸桥市场从2000年起一直处于上升阶段，现在市场慢慢趋于饱和。ZPMC是目前世界上最大的集装箱起重机制造商，已经连续十几年位居世界之首。市场对集装箱机械的巨大需求不仅让这些老牌企业获得了大部分份额，同时也在不断吸引新的投资者。岸边集装箱起重机的技术也在不断提高，正朝着控制系统智能化，装卸码头自动化，绿色环保等方向发展。现在对其提出的要求一是提高起重机的技术参数，二是开发出高效率的岸桥装卸系统，以满足船舶大型化对起重机的要求。
随着我国近年来钢铁工业的快速发展，起重机设备取得了显著成绩，具有较强的起重机制造能力，在岸边集装箱起重机市场上，我国已经连续多年成为世界上集装箱和岸边集装箱起重机生产大国。国内起重机发展有以下三个特点：1改进起重机的结构，减轻自重；2充分吸收利用国内外先进技术；3向大型化发展。国外起重机发展有以下四大特点：1设备趋于大型化；2简化设备结构，自重较轻，生产成本降低；3更新零部件，提高整机性能；4机械化运输系统的组合应用。
1.3 论文的设计内容和目标
1.3.1 设计内容
本论文所设计的基本内容包括：
- 岸边集装箱起重机的固定载荷，惯性载荷，风载荷等载荷计算；
- 通过不同工况载荷组合进行轮压计算，验算是否小于许用轮压；
- 根据不同工况载荷组合进行整体稳定性验算；
- 根据俯仰机构参数进行钢丝绳最大拉力计算，功率计算等；
- 根据计算选择钢丝绳型号，进行滑轮选型，卷筒计算；
- 根据功率进行电机选型，并进行发热和过载校验；
- 进行减速机，联轴器，制动器选型计算。
1.3.2 设计目标
本文通过设计计算完成65t，56m岸边集装箱起重机俯仰机构设计，并且该设计机构能够满足实际工况的需要，坚固耐用，性能良好，安全可靠，造型美观。
2.重量和重心计算
2.1DL-固定载荷
2.1.1机器房自重的计算
X
海侧 
Y
机器房
序号 | 名称 | G(t) | XG1(m) | YG1(m) | ZG1(m) |
1 | 机房底盘 | 58.84 | 0.00 | 0.00 | -0.30 |
2 | 机房围墙 | 35.00 | 0.00 | 0.00 | 3.10 |
3 | 电阻箱 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
4 | 电气房围墙 | 3.12 | -7.80 | 0.50 | 2.80 |
5 | 高压柜 | 3.00 | 4.50 | -6.60 | 1.80 |
6 | 变压器 | 8.05 | 0.00 | -6.60 | 1.05 |
7 | 电气控制台 | 13.50 | -8.00 | 1.50 | 1.05 |
8 | 起升机构电机,制动器,联轴节 | 9.70 | -2.740 | 0.00 | 1.00 |
9 | 起升机构卷筒,联轴节 | 12.20 | -4.40 | 0.00 | 1.00 |
10 | 起升机构减速箱,底架,制动器 | 15.30 | -4.00 | 0.00 | 1.00 |
11 | 起升机构其他部分 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
12 | 起升应急机构 | 1.10 | -2.70 | 3.90 | 1.00 |
13 | 俯仰机构电机,制动器,联轴节 | 1.80 | 2.89 | 5.50 | 1.00 |
14 | 俯仰机构卷筒,联轴节 | 10.00 | 4.45 | 0.05 | 1.00 |
15 | 俯仰机构减速器,底架 | 8.90 | 4.20 | 4.20 | 1.00 |
16 | 俯仰机构卷筒制动器,制动盘 | 3.10 | 4.70 | -3.20 | 0.60 |
17 | 俯仰机构应急机构 | 1.00 | 2.89 | 3.00 | 1.00 |
18 | 俯仰机构其他部分 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
19 | 维修行车 | 8.40 | 0.00 | 6.00 | 4.50 |
20 | 空压机系统 | 0.60 | 5.04 | -9.10 | 0.40 |
21 | 工作台和工具箱 | 1.20 | 1.90 | -9.15 | 1.00 |
22 | 换绳装置 | 3.50 | -4.40 | 0.00 | 2.45 |
23 | 小车牵引系统 | 14.20 | 0.23 | -1.00 | -0.26 |
24 | 托架小车牵引系统 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
25 | 液压系统 | 1.00 | 0.00 | -3.80 | 0.80 |
26 | 其他 | 10.00 | 0.00 | 0.00 | 1.00 |
机器房合计 | 223.51 | -0.74 | 0.04 | 1.09 | |
231.01 | -8.19 | 0.04 | 51.63 |
2.1.2金属结构重量计算
2.1.2.1.门框结构重量计算
序号 | 名称 | G(t) | XG(m) | ZG(m) |
1 | 海侧上横梁 | 40.20 | 27.00 | 51.05 |
2 | 海侧下横梁 | 35.00 | 30.00 | 5.50 |
3 | 海侧腿 | 105.00 | 29.00 | 28.00 |
4 | 斜撑杆 1 | 22.00 | 13.50 | 39.88 |
5 | 斜撑杆 2 | 7.70 | 7.50 | 24.78 |
6 | 斜撑杆 3 | 8.00 | 21.87 | 24.78 |
7 | 水平撑杆 1 | 12.20 | 13.50 | 51.05 |
8 | 水平撑杆 2 | 7.95 | 14.37 | 30.90 |
9 | 联系横梁 | 41.20 | 15.00 | 17.90 |
10 | 陆侧上横梁 | 38.35 | 0.00 | 51.25 |
11 | 陆侧下横梁 | 38.00 | 0.00 | 5.50 |
12 | 陆侧腿 | 100.00 | 0.00 | 28.00 |
13 | 门框水平撑 | 6.53 | 13.50 | 50.75 |
14 | 梯子平台 | 24.50 | -1.90 | 27.00 |
合计 | 486.63 | 13.66 | 28.82 | |
2.1.2.2金属结构固定部分
序号 | 名称 | G(t) | XG(m) | ZG(m) |
1 | 门框结构 | 486.63 | 13.66 | 28.82 |
2 | 梯形架 | 45.00 | 27.00 | 66.00 |
3 | 后大梁 | 147.00 | -1.10 | 48.20 |
4 | 铰点 | 4.20 | 29.00 | 49.30 |
5 | 后拉杆 | 20.00 | -1.45 | 61.50 |
6 | 上部斜撑 | 23.00 | 13.80 | 60.10 |
7 | 小车轨道 | 6.90 | 0.00 | 48.00 |
8 | 电缆拖链支撑 | 2.00 | 0.00 | 48.70 |
9 | 司机室清洗平台 | 4.00 | -18.80 | 43.50 |
10 | 门框检修平台 | 4.00 | 13.50 | 49.00 |
11 | 其他 | 15.00 | 13.50 | 36.00 |
合计 | 757.73 | 10.95 | 37.27 | |
2.1.3固定部分重量DL
序号 | 名称 | G(t) | XG(m) | YG(m) | ||
1 | 金属结构固定部分 | 757.73 | 10.95 | 0.00 | ||
2 | 机器房 | 231.01 | -8.19 | 0.04 | ||
3 | 大车 | 160.00 | 15.00 | 0.00 | ||
4 | 防风系统 | 1.60 | 15.00 | 0.00 | ||
5 | 锚定装置 | 5.00 | 9.00 | 0.00 | ||
6 | 电梯 | 9.30 | 0.00 | -12.90 | ||
7 | 电缆卷筒 | 12.00 | 24.00 | -11.40 | ||
8 | 小车缠绕系统张紧 | 2.00 | -29.50 | 0.00 | ||
9 | 安全钩 | 1.50 | 30.00 | 0.00 | ||
10 | 俯仰缠绕系统 | 6.00 | 27.20 | 0.00 | ||
11 | 托架缠绕张紧 | 0.90 | -29.00 | 0.00 | ||
12 | 尾部室外维修行车 | 4.00 | -26.00 | 0.00 | ||
13 | 限位系统 | 0.50 | 3.00 | 0.00 | ||
14 | 铭牌 | 1.50 | 15.00 | 0.00 | ||
15 | 润滑系统 | 1.00 | 15.00 | 0.00 | ||
16 | 电气 | 10.00 | -2.80 | -3.60 | ||
17 | 挂舱保护装置 | 13.50 | -31.50 | 0.00 | ||
18 | 俯仰操作室 | 1.20 | 28.20 | 6.45 | ||
19 | 理货室 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | ||
20 | 其他 | 20.00 | 15.00 | 0.00 | ||
合计 | 1238.74 | 7.34 | -0.22 | |||
大车轮数: 8 总轮数：32
A D=1238.747.22/（148）=79.86t
