【摘? 要】碼頭前沿的裝卸作業(yè)設(shè)備對(duì)碼頭業(yè)務(wù)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用，在起重機(jī)選型時(shí)要根據(jù)碼頭環(huán)境、裝卸貨物的種類以及成本綜合考慮。選擇的前沿裝卸作業(yè)起重機(jī)需具備高效率、低故障、易操作、低維保、高可靠、低能耗的特性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，門座起重機(jī)已經(jīng)成為典型的港口起重運(yùn)輸機(jī)械。論文就具體碼頭的前沿起重機(jī)的選型和主要技術(shù)進(jìn)行探討。

【Abstract】The loading and unloading equipment at the wharf apron plays an important role in the development of the terminal business. When selecting a crane type， comprehensive consideration should be given to the wharf environment， the type of cargo to be loaded and unloaded and the cost. The selected apron loading and unloading crane should have the characteristics of high efficiency， low fault， easy operation， low maintenance cost， high reliability and low energy consumption. With the development of science and technology， portal crane has become a typical port lifting and transportation machinery. The paper discusses the type selection and main technologies of apron cranes for specific wharf.

【關(guān)鍵詞】門座式起重機(jī);技術(shù)參數(shù);選型

【Keywords】portal crane; technical parameters; type selection

【中圖分類號(hào)】U653.921? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）12-0178-02

1 引言

港口作為國家基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行特別是交通和現(xiàn)代物流中扮演者非常重要的角色[1]。針對(duì)不同的碼頭環(huán)境和裝卸貨物種類，各類起重機(jī)隨著港口碼頭事業(yè)的發(fā)展迅速發(fā)展，現(xiàn)代的起重機(jī)更是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)及模糊控制技術(shù)等應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)的智能自動(dòng)化。作為物流運(yùn)輸?shù)暮诵?，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各碼頭企業(yè)對(duì)前沿作業(yè)起重設(shè)備的起重能力、作業(yè)效率提出了更高的要求，在高頻作業(yè)的情況下，起重機(jī)需要具備更高的可靠性、無故障性及低能耗性等特征。

2 碼頭環(huán)境及貨物情況

目標(biāo)碼頭是位于長江下游的唯一重載碼頭，長度371m，水深12m，包括5萬噸級(jí)和5000噸級(jí)兩個(gè)泊位，設(shè)計(jì)年吞吐能力131萬噸。裝卸的主要貨物品種為大型風(fēng)電結(jié)構(gòu)件、大型船舶配套結(jié)構(gòu)、大型港口起重機(jī)整機(jī)等件雜貨。

碼頭現(xiàn)有60t門座機(jī)一臺(tái)，但隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，碼頭貨物的吞吐能力也有了很大提升，前沿起重設(shè)備已不能滿足碼頭公司的發(fā)展需求，未來的業(yè)務(wù)對(duì)前沿設(shè)備提出了更大噸位、更高效率的要求，所以根據(jù)裝卸業(yè)務(wù)的貨物情況需要新增合適的起重機(jī)設(shè)備。

3 碼頭前沿起重機(jī)的選型及技術(shù)研究

新增的碼頭前沿起重機(jī)主要用于件雜貨和大重件的裝卸，并考慮與現(xiàn)有60t門座機(jī)的協(xié)同作業(yè)，新的設(shè)備要求性能優(yōu)越、造價(jià)合理、實(shí)行性強(qiáng)。1980年，第一次將幅度不可變的固定式可旋轉(zhuǎn)臂架型起重機(jī)裝在橫跨于窄碼頭上方的運(yùn)行式半門座上，成為早期的港用半門座起重機(jī)，這成為現(xiàn)代門座機(jī)的雛形[2]。單臂架門座式起重機(jī)是碼頭前沿使用的最典型的起重設(shè)備，具有作業(yè)靈活、效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。單臂架門座式起重機(jī)設(shè)計(jì)選型的工藝參數(shù)主要包括：額定起重量、工作幅度、起升高度、起升速度、大車行走速度等。

3.1 整體設(shè)計(jì)原理及主要技術(shù)參數(shù)

考慮到碼頭裝卸的貨物品種及整機(jī)設(shè)備采購的性價(jià)比，選擇了單臂架門座起重機(jī)。單臂實(shí)門座機(jī)技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單，相對(duì)輪壓小且后續(xù)維保費(fèi)用低。單臂架門座機(jī)是由上部的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、臂架系統(tǒng)和下部的大車行走機(jī)構(gòu)組成。工作原理是通過起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)貨物的升降;通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)貨物在起重機(jī)幅度范圍內(nèi)水平移動(dòng);通過大車行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)起重機(jī)及貨物延岸線移動(dòng)。

單臂架門座起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

3.2 臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

臂架設(shè)計(jì)整體采用桁架式結(jié)構(gòu)，這樣可以在較低重量的情況下加大臂架的截面尺寸，保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，減少變形，同時(shí)，有著較好的抗風(fēng)性能。

臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要。設(shè)計(jì)計(jì)算模型中，應(yīng)當(dāng)將起重機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸和受力與吊重貨物綜合考慮，以貨物重量和臂架系統(tǒng)重量所形成的不平衡力矩的變化量f3（X）最小作為設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

即minf₃（X）=△M_max-△M_max

△M=臂架系統(tǒng)自重力矩M₀-平衡重力矩M₄

M₀=臂架自重力矩M₁+變幅齒條自重力矩M₂+拉桿自重力矩M₃

對(duì)優(yōu)化計(jì)算后獲得的參數(shù)進(jìn)行處理獲得總體及變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，為最終的設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。

3.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用是使起重機(jī)的回轉(zhuǎn)部分做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到水平面內(nèi)運(yùn)送貨物的目的。使起重機(jī)的回轉(zhuǎn)部分相對(duì)非回轉(zhuǎn)部分實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置成為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。它是回轉(zhuǎn)類型起重機(jī)主要工作機(jī)構(gòu)之一[3]?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)支承和驅(qū)動(dòng)裝置組成。旋轉(zhuǎn)采用變頻調(diào)速，保證機(jī)構(gòu)工作的平穩(wěn)、安全、可靠，并可進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)支承采用三排滾柱大軸承支承。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置由兩套對(duì)稱機(jī)構(gòu)組成，主要包括電機(jī)、極限聯(lián)軸器、硬齒面立式行星齒輪減速機(jī)、電動(dòng)液壓常閉式制動(dòng)器和回轉(zhuǎn)大支承齒圈。

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一定要做好回轉(zhuǎn)支承的選型設(shè)計(jì)計(jì)算和電動(dòng)機(jī)容量的選定。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)傳遞的順序和方向依次為：電機(jī)、極限力矩聯(lián)軸器、減速機(jī)、回轉(zhuǎn)支承。圖1為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)布置圖。

4 結(jié)論

單臂架門座起重機(jī)在很多碼頭已有應(yīng)用，但是在碼頭選型過程中仍需要針對(duì)該碼頭企業(yè)的貨物裝卸業(yè)務(wù)情況選擇確定適合的技術(shù)參數(shù)，并對(duì)其他應(yīng)用過程中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)技術(shù)問題進(jìn)行改善，使選擇的單臂架門座起重機(jī)能夠擁有更好的性能。隨著社會(huì)和技術(shù)的發(fā)展，門座式起重機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)發(fā)展必將迎來大的進(jìn)步。此次碼頭前沿的起重機(jī)設(shè)備的選型和參數(shù)確認(rèn)滿足了碼頭業(yè)務(wù)長期發(fā)展的需求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】港口行業(yè)概況及發(fā)展環(huán)境[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/0f63a79d961ea76e58fafab069dc5022aaea46ae.html，2020-06-25.

【2】鄒寧波.單臂架門座起重機(jī)臂架系統(tǒng)優(yōu)化研究[D].長沙：中南大學(xué)，2014.

【3】王志康.100m伸幅門座起重機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，1993（11）：8-11+2.

【作者簡介】彭光玉（1965-），男，江蘇南通人，高級(jí)工程師，從事裝備制造研究。