摘 要

随着经济全球化和国际贸易的迅猛发展，各港口集装箱吞吐量大幅度增加，作业效率直接影响港口企业的生产效益。岸边集装箱起重机作为码头装卸集装箱的专业化设备，其装卸能力与效率直接影响码头作业生产率，而起升机构设计的优劣直接决定岸桥的装卸效率，尤其超巴拿马运河船型的发展，对岸桥的技术参数和装卸系统提出了更高的要求，起重机将向机型大型化、额定起重量重型化的方向发展。本文经查阅相关文献并结合实际工作要求按照起重机设计规范完成了起重量为50吨的岸边集装箱起重机总体设计和起升机构的设计计算，同时，还进行了起升机构的三维实体建模，并且对设计工作做了经济性和环保性分析。

关键词：岸边集装箱起重机；总体设计；起升机构设计计算；三维建模

Abstract

With the rapid development of economic globalization and international trade, container throughput has increased greatly in various ports, and operational efficiency has a direct impact on the production efficiency of port enterprises. As the specialized equipment of wharf loading and unloading container, the loading capacity and efficiency of the shore container crane directly affect the productivity of the wharf, and the design of the lifting mechanism directly determines the loading and unloading efficiency of the shore bridge, especially the development of the ship type of the Super Panama Canal, and the technical parameters and loading and unloading system of the bridge are put forward higher requirements. Cranes will be large-scale, rated weight heavy direction of development. In this paper, according to the relevant literature and practical work requirements in accordance with the crane design specifications to complete the weight of 50 tons of shore container crane overall design and lifting mechanism design and calculation, at the same time, the lifting mechanism of three-dimensional solid modeling, and the design work made an economic and environmental analysis.

Key words: Shore container crane;Overall design; lifting mechanism design and calculation ;three-dimensional mode

目录

第一章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.2国内外研究现状分析 1

1.3设计内容 2

第2章 岸边集装箱起重机总体设计计算 3

2.1主要技术参数 3

2.2确定工作机构型式 3

2.2.1确定起升机构型式 3

2.2.2确定小车运行机构型式 5

2.2.3确定大车行走机构型式 6

2.2.4确定俯仰机构型式 6

2.3确定金属结构型式 7

2.3.1确定门架结构型式 7

2.3.2确定大梁结构型式 8

2.3.3确定拉杆的型式 8

2.4重量、重心估算 9

2.5载荷计算 11

2.5.1自重载荷 11

2.5.2额定起升载荷 12

2.5.3动力载荷 12

2.5.4风载荷 14

2.6整机抗倾覆稳定性计算 18

2.6.1基本稳定性 18

2.6.2动态稳定性 19

2.6.3非工作最大风载荷时的稳定性 21

2.7轮压计算 24

第3章 起升机构设计计算 26

3.1起升机构设计参数 26

3.2起升机构设计 26

3.2.1确定起升机构传动方案及起升滑轮组倍率 26

3.2.2确定钢丝绳的型号 26

3.2.3确定滑轮和卷筒尺寸、计算卷筒转速 27

3.2.4选择电动机 31

3.2.5选择减速器 33

3.2.6选择联轴器 34

3.2.7选择制动器 35

3.2.8机构启动、制动时间校验 35

3.3建模与仿真 37

3.3.1建立零部件模型 37

3.3.2建立装配体模型 39

3.3.3运动仿真 41

第4章 总结与展望 42

4.1总结 42

4.2展望 42

4.3经济性和环保性分析 42

参考文献 44

致谢 45

第一章 绪论

1.1目的及意义

21世纪以来，经济全球化，贸易全球化如火如荼地进行，经济迅速发展，带动了全球范围内的货物、商品运输行业的发展。岸边集装箱起重机是在码头前沿进行集装箱作业的装卸设备，其装卸能力和速度直接决定码头作业生产率。随着自动化、智能化的发展，国内外争相展开了对岸桥的设计及控制系统的研究，以求在港口集装箱运输业中抢占市场。随着超巴拿马型集装箱船的发展，如何提高岸边集装箱起重机的装卸效率更是成为研究热点。选择岸边集装箱起重机总体及起升机构设计作为选题，有利于增加自己对岸桥的认识和理解，通过对起升机构进行合理的设计，以提高岸桥的装卸效率，提高码头作业效率。

专业方面，进行岸边集装箱总体及起升机构设计能够对起升机构的具体设计过程和整机的概况有更深的了解，对所学专业知识整理并实践应用；生活方面，有利于培养我们严谨的处事态度，以及敢于研究敢于挑战的精神；工作方面，有利于加强设计方面的能力，为将来的研究生活和工作奠定基础。

1.2国内外研究现状分析

国内的岸边集装箱起重机起步较晚，发展前几年主要是消化吸收国外岸桥的先进技术，在核心技术层面创新不够。与国内设计产品相比，欧美的产品结构设计新颖，安全性好，稳定性高，且成本较低。步入新世纪以来，国内岸边集装箱起重机行业异军突起，通过不断创新研发技术，诸如上海振华重工、三一重工等企业在岸桥方面取得了很大的成就，成为行业的领头兵，在全球范围内都拥有相当大的份额。虽然国内有了健全的生产体系，但是精密制造方面还与国外有着比较大的差距，需要在学习的基础上不断创新，才能真正做到世界一流。

岸边集装箱起重机未来将向大型化、自动化、智能化、环保化及高稳定性的方面发展，国内外学者进行了多方面的研究为岸桥的改进优化提供技术支持。王晓亮、富茂华介绍了双起升岸边集装箱起重机的技术特点及在集装箱自动化码头的应用前景^[1]；吴钊丞、张向平以设计规范为基础，对相关防风设计内容进行补充说明，可以提升岸边集装箱起重机的防风效果^[2]；崔晔、彭志华介绍了一种基于激光扫描技术的大梁防撞方案,以满足码头生产需要^[3]; 俞雷、赵洁忱针对岸边集装箱起重机小车的移位问题进行分析,并探究移位问题的有效解决措施^[4];张江朋围绕桥式起重机进行研究，探讨了防摇控制系统的相关内容^[5]；许海翔、张进、姚文庆、周建波采用传统理论模型计算了双梁桥式起重机起升过程动态特性，同时对这一过程进行 ADAMS 动力学仿真分析^[6]；Guo Zhongliang、Liu Boqing、Wang Xihua、Qi Kai、Jiang Aihua、Deng Xianyuan利用有限元软件和相关理论知识对岸桥的金属结构进行模态分析，为岸桥的维护和管理提供借鉴^[7]；Bo Wen, Qiang Jin, Hong Huang, Puja Tandon, Yuanhang Zhu对其在生命周期中对环境的影响进行评估，目的是确定影响环境的关键工艺, 并寻找改善码头起重机环境状况的机会^[8]；Tomasz Haniszewski 既利用改进后的布克文模型, 也采用 kelvin-voigt 的经典模型作为吊装机构中的绳索模型, 验证了动态因素的价值，有助于确定超载的多样性的结构和对绳索模型的影响^[9]。此外还有很多学者对起重机的起升动载特性与轻量化优化设计等进行了相关的研究。

1.3设计内容

（1）岸边集装箱起重机总体设计计算