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中文題目：車載起重裝置總體設(shè)計(jì) 外文題目：LORRY MOUNTED CRANES OVERALL DESIGN 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 67 頁（其中：外文文獻(xiàn)及譯文 18頁） 圖紙共 6張 完成日期 2009 年 6月 答辯日期 2009 年 6月 摘要
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)高潮的到來，應(yīng)該伴隨出現(xiàn)一個(gè)文化建設(shè)的高潮。在黨的改革開放方針指導(dǎo)下，當(dāng)今國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)如火如荼，文化建設(shè)也是方興未艾。遺憾的是，起重機(jī)方面的文化建設(shè)卻沉寂已久。
岸邊集裝箱起重機(jī)是集裝箱碼頭的主力裝卸設(shè)備和標(biāo)志性建筑，其在我國各大港口中的地位和作用，歷來為人們所重視和關(guān)注。岸邊集裝箱起重機(jī)作為港口碼頭重要的技術(shù)物質(zhì)基礎(chǔ)，它體現(xiàn)了港口的生產(chǎn)力水平。
本文根據(jù)現(xiàn)場工況對設(shè)備的要求，計(jì)算鋼絲繩的強(qiáng)度、起重運(yùn)行阻力，并選取合適功率的驅(qū)動電動機(jī)，確定起重機(jī)的制動、和相關(guān)的減速裝置，運(yùn)行小車、軌道、滑輪和相關(guān)零、部件，完成岸邊起重機(jī)整體設(shè)計(jì)。同時(shí)獲取各零件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸和位置等。
關(guān)鍵詞：鋼絲繩；滑輪；電動機(jī)；車輪
Abstract
????
With the coming of the upsurge of economic construction, it should be accompanied by an upsurge of cultural construction. Under the guidance of the Party's reform and opening-up policy, today domestic industrial production is in full swing, and cultural development is also rising. Unfortunately, the cultural construction of crane is silent for a long time.
Quayside container crane is the handling equipment and landmark buildings of the main container port. Its position and role in Chinese major ports has always caught people’s attention and concern. As a port important material foundation of the technology, it reflects the port's productivity level.
? ? ? This is based on the condition of equipment at the request of calculating the strength of steel wire rope, lifting operation of resistance, and selects the appropriate power-driven motor, crane determine the brake, and the related slowdown devices, the running car, track, and the pulley and related , Spare parts to complete the overall design of the shore cranes. At the same time, it obtains all parts’ shapes, structures, sizes and locations and so on.
Key words : rope; pulley; motors; wheels
II
遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
前言
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)高潮的到來，應(yīng)該伴隨出現(xiàn)一個(gè)文化建設(shè)的高潮。在黨的改革開放方針指導(dǎo)下，當(dāng)今國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)如火如荼，文化建設(shè)也是方興未艾。遺憾的是，起重機(jī)方面的文化建設(shè)卻沉寂已久。
岸邊集裝箱起重機(jī)（簡稱岸橋）是集裝箱碼頭的主力裝卸設(shè)備和標(biāo)志性建筑，其在我國各大港口中的地位和作用，歷來為人們所重視和關(guān)注。岸邊集裝箱起重機(jī)作為港口碼頭重要的技術(shù)物質(zhì)基礎(chǔ)，它體現(xiàn)了港口的生產(chǎn)力水平。在岸邊集裝箱起重機(jī)中，結(jié)構(gòu)件的費(fèi)用要占整機(jī)的很大部分。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，越來越多的岸邊集裝箱起重機(jī)投入使用，同時(shí)也面臨一些問題，由于岸邊集裝箱起重機(jī)價(jià)格昂貴，用戶總是希望盡量延長其使用壽命，制造時(shí)降低成本，提高集裝箱裝卸的工作效率。
1 集裝箱吊具
1.1 集裝箱
集裝箱是一種具有足夠承載強(qiáng)度和剛度，具有一定貯存容積，能重復(fù)使用，適用多種運(yùn)輸方式、便于貨物裝卸和整體快速換裝的運(yùn)輸設(shè)備。由于集裝箱的規(guī)格繁多，為便于統(tǒng)計(jì)計(jì)算船舶的載運(yùn)量、港口碼頭的吞吐量、庫場的通過能力和機(jī)械設(shè)備的裝卸效率等，國際上以20ft(6m)集裝箱作為當(dāng)量箱（TEU-TwentyFeetEquivalentUnit）來進(jìn)行換算，將20ft(6m)集裝箱稱為標(biāo)準(zhǔn)箱。這里設(shè)計(jì)是針對40ft的集裝箱（40尺柜：內(nèi)容積為11.8x2.13x2.18米，配貨毛重一般為22噸，體積為54立方米）。
1.2 集裝箱吊具的構(gòu)造和特點(diǎn)
集裝箱吊具是一種起吊集裝箱的專用機(jī)具，它具有與集裝箱箱體相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)，通過位于四角的旋鎖與箱體的頂角件連接進(jìn)行起吊作業(yè)。集裝箱吊具具有自動伸縮、自動開閉鎖、自動對中集裝箱等機(jī)構(gòu)和多種連鎖安全裝置，作業(yè)輔助時(shí)間短，作業(yè)效率高。集裝箱吊架如圖1-1所示。
圖1-1集裝箱吊架
Fig.1-1 Container hanger
集裝箱吊具的額定起重量取決于相應(yīng)的集裝箱，其外形尺寸不應(yīng)超過相應(yīng)集裝箱的最大外部尺寸（導(dǎo)向翼外）。我國集裝箱吊具型號和尺寸標(biāo)準(zhǔn)（GB 3220-82）.
查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 表3-6-3，選取集裝箱吊具型號JD-30 。
表1-1 我國標(biāo)準(zhǔn)集裝箱吊具的型號、尺寸和規(guī)格
Tab.1-1 The model, size and specifications of container spreader
型號
旋鎖中心距的尺寸和極限偏差/mm
A B
對角旋鎖中心距差值/mm
旋鎖轉(zhuǎn)角a
吊具的額定起重量 /kg
相應(yīng)的集裝箱型號
JD-30
119856
16
30500
1AA
2 岸橋的通用零部件
鋼絲繩、滑輪、卷筒、聯(lián)軸器等雖是岸橋上的通用標(biāo)準(zhǔn)零部件，但必須進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)榘稑虻母咚僦剌d工作要求高可靠性。
2.1 鋼絲繩
2.1.1 鋼絲繩卷繞系統(tǒng)
鋼絲繩是岸橋使用中的主要撓性構(gòu)件，它具有承載能力大、撓性好、傳動平穩(wěn)可靠、高速運(yùn)動時(shí)無噪音、極少突然斷裂等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于岸橋的起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu)上；其缺點(diǎn)是長距離的傳動由于自重引起下?lián)希谄鹬苿铀矔r(shí)彈跳幅度大。因此，對跳槽的防護(hù)、松繩的防護(hù)都有較高的要求。
鋼絲繩由一定數(shù)量的鋼絲繩和繩芯經(jīng)過捻制而成。首先將鋼絲捻成股，然后將若干股圍繞著繩芯制成繩。鋼絲是鋼絲繩的基本強(qiáng)度單元。起重機(jī)用鋼絲繩的 強(qiáng)度一般為1400~1850Mpa之間。繩芯是被繩股所纏繞的撓性芯棒，起到支撐和固定繩股的作用，并可以儲存潤滑油，增加鋼絲繩的撓性。
鋼絲繩的卷繞系統(tǒng)，對不同類型的起重機(jī)是不同的，在集裝箱起重機(jī)中，鋼絲繩防破斷的安全系數(shù)如表2-1所示
表2-1 鋼絲繩安全系數(shù)
Tab.2-1 The safety factor of rope
機(jī)構(gòu)
載荷組合
系數(shù)
主起升機(jī)構(gòu)
LS+LLE（只考慮縱向方向）
5.0-6.0
俯仰機(jī)構(gòu)
俯仰循環(huán)中最大的線拉力
最大線拉力，包括一套繩故障引起的沖擊
6.0
2.0
小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)
TL+LS+LL+0.50WLO+LATT+張緊裝置的影響
5.0
2.1.2 鋼絲繩的選擇
鋼絲繩的主要是在普通捻或稱逆向捻（交捻）鋼絲繩和順向捻鋼絲繩之間進(jìn)行選擇。兩種類型最好都用鋼絲繩芯，應(yīng)當(dāng)采用鍍鋅鋼絲和始終全部潤滑或加油脂潤滑，抗拉強(qiáng)度應(yīng)大約是1770N/mm2。安全系數(shù)，即最小破斷力對正常工作載荷的比必須根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)。
鋼絲繩工作時(shí)所受的最大拉力
安全系數(shù) S=6
鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)
鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)中給出的鋼絲破斷拉力的總和
（2-1）
查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 表3-1-5
選用6x19普通捻鋼絲繩
表2-2 鋼絲繩主要性能
Tab.2-2 The main properties of wire rope
鋼絲繩直徑
鋼絲總截面積/
參考自重kg/100m
鋼絲破斷拉力總和/N（不小于）
鋼絲繩/mm
鋼絲/mm
18.5
1.2
128.87
121.8
219000
2.1.3 鋼絲繩的壽命和維修
影響鋼絲繩壽命、磨損的主要因數(shù)是：繩的卷繞系統(tǒng)，鋼絲繩系統(tǒng)的類型，卷筒和滑輪的直徑，反向彎曲的影響，滑輪之間的距離，鋼絲繩通過滑輪時(shí)的速度，鋼絲繩正常工作載荷和最大載荷之間的比例，安全系數(shù)，即破斷力對正工作載荷之比值，滑輪繩槽硬度的選擇，鋼絲繩和滑輪之間、鋼絲繩和卷筒之間的偏角，鋼絲繩的加油或潤滑、及加油或潤滑的周期，鋼絲繩可能通過的贓物，磨料等的情況，內(nèi)部和外部的銹蝕。
偶然地，鋼絲繩的壽命特別短是因?yàn)榕龅酱南涓駥?dǎo)向或艙口圍板而發(fā)生機(jī)械的損壞。俯仰鋼絲繩一般是每5年一換1次，有時(shí)甚至每10年換1次。因此，應(yīng)定期檢驗(yàn)鋼絲繩和鋼絲繩滑輪，加油脂是十分重要的。鋼絲繩在制造時(shí)已在其內(nèi)部和外部加過油脂，如果內(nèi)部油脂不是很正確地加好，則鋼絲繩的壽命會大大地縮短。
2.1.4 鋼絲繩和滑輪或卷筒之間的壓力
雖然機(jī)械的損壞經(jīng)常是造成鋼絲繩要更換的原因，但拉力載荷和彎曲載荷是疲勞的主要原因。
如果假設(shè)，鋼絲繩運(yùn)轉(zhuǎn)在配合很好的繩槽中，則鋼絲繩和繩槽之間的壓力由下式給出。
（2-2）
式中 p——鋼絲繩槽中的壓力,N/mm2；
F——鋼絲繩力，N；
D/2——滑輪或卷筒的半徑，mm；
d——鋼絲繩直徑，mm。
最大允許的壓力是：
——在鋼Fe（S355）上，約7.0N/mm2；
——在錳鋼或合金鋼上，約20.0 N/mm2。
2.2 滑輪
2.2.1 滑輪的構(gòu)造和材料
滑輪用以支撐鋼絲繩，并能改變鋼絲繩的走向，平衡鋼絲繩分支的拉力，組成滑輪組，達(dá)到省力或增速的目的。
承受負(fù)載不大的滑輪，結(jié)構(gòu)尺寸較小，通常作為實(shí)體結(jié)構(gòu)，用強(qiáng)度不低于鑄鐵HT200的材料制造。承受大載荷的滑輪，為了減輕重量，多做成筋板帶孔的結(jié)構(gòu)，用強(qiáng)度不低于鑄鐵HT200、球鐵QT40-17和鑄鋼ZG230-450等材料制造而成。
2.2.2 滑輪的尺寸
滑輪主要尺寸是滑輪直徑D。起重機(jī)常用鑄造滑輪，其結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化（ZBJ80006，1-87）滑輪結(jié)果尺寸可按鋼絲繩直徑進(jìn)行選定。
工作滑輪的直徑
（2-3）
式中 ——按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪直徑（mm）：
——鋼絲繩直徑（mm）；
——滑輪直徑比例系數(shù)，與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)(表2-3)
表2-3 輪繩直徑比系數(shù)e
Tab.2-3 The diameter ratio of rope round e
機(jī)構(gòu)工作級別
e
M1-M3
16
M4
18
M5
20
M6
22.4
M7
25
M8
28
這里選取M4 e=18
查 起重機(jī)械 安裝使用維修檢驗(yàn)手冊（上）表2-1-51我們選用基本尺寸為下表的滑輪。
表2-4滑輪參數(shù)
Tab.2-4 Pulley parameters
鋼絲繩直徑d
基本尺寸
參考尺寸
R
C
M
N
S
尺寸
偏差
>18～19
10.5
+0.4
0
32.5
56
41
1.5
18
15
3.0
5.0
12
0
12
2.2.3 滑輪組的倍率
若不考慮滑輪中的摩擦和鋼絲繩的僵性阻力，則單聯(lián)滑輪組鋼絲繩自由端的拉力為：
（2-4）
式中 Q——被提升的物體質(zhì)量（kg）；
S——鋼絲繩自由端拉力（N）；
m——滑輪倍數(shù)率；
g——重力加速度。
滑輪組倍率m是省力滑輪組倍力數(shù)，也是增速滑輪組的增速倍數(shù)。
（2-5）
式中 L——鋼絲繩自由端移動距離；
H——物品提升距離；
——鋼絲繩線速度；
——物品的提升速度。
單聯(lián)滑輪組的倍率等于吊起物品鋼絲繩的分支數(shù)。雙聯(lián)滑輪組可以看成是兩個(gè)倍率相同，各起吊的單聯(lián)滑輪組通過平衡滑輪并聯(lián)而成，因此雙聯(lián)滑輪組的倍率等于吊起物品鋼絲繩分支數(shù)的。
滑輪組倍率的選定，對起升機(jī)構(gòu)的總體尺寸影響較大。倍率增大，則鋼絲繩分支拉力減小，鋼絲繩直徑、滑輪和卷筒直徑也都減小，在起升速度不變時(shí)，需提高卷筒轉(zhuǎn)數(shù)，即減小機(jī)構(gòu)傳動比。但倍率過大，會使滑輪組本身體積重量增大，同時(shí)也會降低效率，加速鋼絲繩的磨損。
起重量小時(shí)，選用小的倍率，隨著起我重量增大，倍率相應(yīng)提高，倍率增大，起升速度相應(yīng)減小。
橋式起重機(jī)常用的雙聯(lián)滑輪組倍率數(shù)見表3-3。 這里所設(shè)計(jì)的是針對40ft的集裝箱（40尺柜：內(nèi)容積為11.8x2.13x2.18米，配貨毛重一般為22噸，體積為54立方米），因此選取滑輪組倍率。
表2-5 橋式起重機(jī)常用雙聯(lián)滑輪組倍率
Tab.3-3 The common double-pulley block ratio of bridge crane
額定起重量Q/t
3
5
8
12.5
16
20
32
50
80
100
m
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
2.3 卷筒
2.3.1 卷筒的類型選擇
卷筒是起升機(jī)構(gòu)和牽引機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。其作用是卷繞儲存和卷放鋼絲繩并施于鋼絲繩一定的拉力和速度。常用卷筒組類型有齒輪聯(lián)接盤式、周邊大齒輪式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。
我們選用齒輪聯(lián)接盤式卷筒，是目前橋式起重機(jī)卷筒的典型結(jié)構(gòu)。齒輪聯(lián)接盤式卷筒組為封閉式傳動，分組性好，卷筒軸不承受扭矩；缺點(diǎn)是檢修時(shí)需沿軸向外移卷筒。在繩索牽引機(jī)構(gòu)中，鋼絲繩的兩端都在卷筒上固定。鋼絲繩繞進(jìn)或繞出卷筒時(shí)，鋼絲繩偏離螺旋槽兩惻的角度不大于，我們?nèi) ?
2.3.2 卷筒的型式
卷筒由鑄造或焊接經(jīng)機(jī)加工后制成。鑄造卷筒一般采用不低于HT-200的灰鑄鐵，重要的卷筒可采用高強(qiáng)度鑄鐵或球墨鑄鐵。采用鑄鋼時(shí)，應(yīng)不低于ZG230-450。焊接卷筒多采用Q235鋼板彎卷焊接而成，重量輕，適宜于大尺寸卷筒。
2.3.3 卷筒主要幾何尺寸計(jì)算
幾乎每一個(gè)國家都有其自己的關(guān)于鋼絲繩滑輪或卷筒直徑（D）對鋼絲繩直徑（d）的關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)。
卷筒名義直徑D
（2-6）
式中 D——卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑）；
d——鋼絲繩直徑；
e——筒繩直徑比，由表4-1選取。
這里選取M8的工作級別，e=25。
卷筒名義直徑
卷筒計(jì)算直徑（由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑）
表2-6 筒繩直徑比e
Tab.2-6 The diameter of rope and drum
機(jī)構(gòu)工作級別
e
M1～M3
14
M4
16
M5
18
M6
20
M7
22.4
M8
25
卷筒上和滑輪內(nèi)的都有繩槽，卷筒上的繩槽必須夠深，以便正確地導(dǎo)向鋼絲繩。繩槽計(jì)算簡圖見圖4-1。
圖2-1卷筒繩槽
Fig.2-1 Roll groove
查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 表3-3-3
表2-7 卷筒繩槽尺寸
Tab.2-7 The size of roll groove
鋼絲繩直徑d
繩槽半徑
標(biāo)準(zhǔn)槽形
加深槽形
R
極限偏差
>18～19
10.5
+0.20
21.0
7.5
0.8
25
11.5
0.5
2.3.4 卷筒的安全技術(shù)檢驗(yàn)及報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)
①卷筒上鋼絲繩尾端的固定裝置，應(yīng)有防松或自緊的性能。對鋼絲繩尾端的固定情況，應(yīng)每月檢驗(yàn)一次。
②纏繞的卷筒，端部應(yīng)有凸緣。凸緣應(yīng)高出量，應(yīng)比最外層高出2倍鋼絲繩直徑或鏈條的寬度。
③用于起升機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)的卷筒，簡體內(nèi)無貫通支承軸的結(jié)構(gòu)時(shí)，宜采用鋼材制造。
④卷筒上的鋼絲繩工作時(shí)放出最多量時(shí)，卷筒的余留部分固定繩尾的圈數(shù)，至少還應(yīng)纏繞2～3圈，以避免繩尾壓板或楔套、楔塊受力。
⑤卷筒出現(xiàn)裂紋或卷筒壁磨損達(dá)原壁厚的20%時(shí)，應(yīng)報(bào)廢。
2.4 聯(lián)軸器
2.4.1 岸橋常用的聯(lián)軸器
聯(lián)軸器主要用來在兩軸這間傳遞扭矩，補(bǔ)償小量的角度與徑向偏移，同時(shí)還能改善傳動裝置的動態(tài)特性。岸橋常用的聯(lián)軸器有齒式聯(lián)軸器、梅花彈性聯(lián)軸器、萬向聯(lián)軸器、蛇型彈簧聯(lián)軸器。
起升、俯仰機(jī)構(gòu)，大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)與減速器之間使用的聯(lián)軸器全為高速型，卷筒與減速器之間采用的聯(lián)軸器則為低速型。
岸橋各機(jī)構(gòu)高速軸上使用的聯(lián)軸器，必須鍛鋼制造、能潤滑，并經(jīng)過與其最高轉(zhuǎn)數(shù)相匹配的動平衡。在人員通過的地方，聯(lián)軸器裝有可拆式防護(hù)罩。主起升、俯仰及小車的驅(qū)動聯(lián)軸器應(yīng)在不拆下各自的電機(jī)和減速器就在以分離。要防止?jié)櫥鸵蚵?lián)軸器的旋轉(zhuǎn)而飛濺到高速軸的制動盤上。加油必須適量。近年來，大量推廣不需潤滑的梅花彈性聯(lián)軸器。
2.4.2 聯(lián)軸器使用特性
聯(lián)軸器主要用來聯(lián)接同軸線布置或基本平行的轉(zhuǎn)軸，傳遞扭矩同時(shí)補(bǔ)償少許角度和徑向偏移，還能改善傳遞裝置的動態(tài)特性,半聯(lián)軸器有時(shí)可以兼作制動輪。起重機(jī)常用齒輪聯(lián)軸器。
表2-8聯(lián)軸器使用特性
Tab.2-8 The use of coupling
聯(lián)軸器名稱
使用范圍
允許使用偏差
特點(diǎn)及應(yīng)用
許用轉(zhuǎn)矩
/N·m
軸徑
/mm
最高轉(zhuǎn)速r/min
徑向
/mm
偏角
CL型
齒輪
聯(lián)軸器
700~
1000000
18~
560
300~3780
*0.4~
6.3
≤30o
承載能力高，工作可靠。重量較大，成本較高，對機(jī)器的安裝精度要求不高，需良好的潤滑?？捎糜谡炊嘧?、起動頻繁的場合，起升、運(yùn)行、回轉(zhuǎn)和變幅機(jī)構(gòu)均可使用
2.4.3 聯(lián)軸器的性能參數(shù)
表2-9齒輪聯(lián)軸器參數(shù)
Tab.2-9 gear coupling parameters
型號
許用轉(zhuǎn)矩/N·m
許用轉(zhuǎn)速r/min
軸孔直徑
d1d2dz
軸孔長度L
A
B
D
CL4
5600
2000
50
55
70
112
142
125
200
250
C
e
轉(zhuǎn)動慣量
質(zhì)量/kg
175
110
2.5
17
28
36
18
0.21
34.9
3 岸橋的驅(qū)動
3.1 岸橋的負(fù)載特點(diǎn)
岸橋在選擇一個(gè)驅(qū)動方案時(shí)，首先要考慮的是該驅(qū)動對象的負(fù)載特點(diǎn)。岸橋的負(fù)載有以下特點(diǎn)：
（1）起升機(jī)構(gòu)的負(fù)載是一個(gè)位能性負(fù)載，當(dāng)箱重一定時(shí)，在任何轉(zhuǎn)速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩總是保持恒定，而且負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也不隨電機(jī)轉(zhuǎn)速方向的改變而改變。
（2）集裝箱岸橋的載荷有效率是50％，即經(jīng)常有一半時(shí)間是空吊具運(yùn)行的。即使是在帶箱的時(shí)候，也不都是滿箱起吊額定負(fù)荷。為了提高生產(chǎn)效率，希望在輕載時(shí)能提高速度。負(fù)載轉(zhuǎn)短與轉(zhuǎn)速成反比，即形成恒功率控制。負(fù)載的恒功率性質(zhì)是就一定的速度范圍而言的，當(dāng)負(fù)載很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度和電氣系統(tǒng)特殊性的限制，轉(zhuǎn)速不可能無限增大，一般恒功率調(diào)速范圍為額定速度的2—2.5倍。
（3）起升機(jī)構(gòu)和小車行走機(jī)構(gòu)都是間隔短時(shí)重復(fù)連續(xù)工作制，即對箱、吊箱、運(yùn)行、對箱，周期性的起?；蚣訙p速，間隔很短。它要求具有良好的調(diào)速性能，除了要求有足夠的熱功率和起制動轉(zhuǎn)矩外，還要考慮過載能力的迅速反應(yīng)和電動機(jī)的良好通風(fēng)散熱。
（4）起升機(jī)構(gòu)負(fù)載下降的過程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程，此時(shí)的電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。如何吸收這部分位能，是岸邊集裝箱岸橋控制必須解決的問題。
3.2 驅(qū)動系統(tǒng)
近年來，隨著微處理器和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速理論不斷發(fā)展，大功率變頻器的性能和可靠性的不斷提高，岸橋控制上越來越多地使用了交流變頻技術(shù)。各大電氣剝造商相繼推出了自己的交流控制系統(tǒng)，使這項(xiàng)控制技術(shù)日趨成熟。實(shí)踐證明這種交流控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)：
(1)交流電機(jī)無需整流子和調(diào)換電刷，減少了維護(hù)工作量、防護(hù)等級高，節(jié)省了大量維修費(fèi)用和維護(hù)時(shí)間。
(2)變頻器加裝直流電抗器以后，整體裝置的功率因素高于0.9；如采用正弦波濾波器，功率因素接近于1。
(3)考慮到維護(hù)的費(fèi)用，交流系統(tǒng)有一定的價(jià)格優(yōu)勢，且隨大容量主電路元件的開發(fā)運(yùn)用，變頻驅(qū)動的價(jià)格尚有較大的下降空間。
驅(qū)動系統(tǒng)的組成部分如圖所示，A.變頻調(diào)速器B.異步電機(jī)C.編碼器（也可不用）。
圖3-1 驅(qū)動系統(tǒng)示圖
Fig.3-1 Drive systems
這里選用YTSZ系列冶金及起重用變頻調(diào)速三相異步電動機(jī)。
3.3 起升電機(jī)的功率計(jì)算
為了計(jì)算起升電機(jī)功率，必須考慮以下各項(xiàng)：
（a）正常起升時(shí)的阻力；
（b）加速旋轉(zhuǎn)是質(zhì)量的慣性阻力；
（c）加速線形運(yùn)動的質(zhì)量的慣性阻力。
負(fù)荷的質(zhì)量 Q=220kN
負(fù)荷的最大速度 v=60m/min=1m/s
所有齒輪傳動和鋼絲繩滑輪組的效率 η=0.90
電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1000r/min
電機(jī)軸上的電機(jī)、滑輪、齒輪箱轉(zhuǎn)動慣量:
（3-1）
加速時(shí)間
負(fù)荷的加速度 （3-2）
1. 正常起升（滿載最高速度）的阻力：
（3-3）
（3-4）
2．加速旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量的慣性阻力矩：
（3-5）
（3-6）
（3-7）
3. 加速線形運(yùn)動質(zhì)量的阻力：
（3-8）
（3-9）
（3-10）
相加：
1.名義（正常）起升
2.旋轉(zhuǎn)質(zhì)量加速
3.直線運(yùn)動質(zhì)量加速
總計(jì)
在加速期間，電機(jī)能在有限的時(shí)間內(nèi)傳遞更大的力矩，這樣可以從約140%變化到250%這樣多。
電機(jī)必須能提供
相應(yīng)地 （3-11）
(小于，于是可用)
選取電機(jī)滿足： ；
；
S-60%額定工作制。
選用2個(gè)提升電機(jī)，則需要2個(gè)為122kW的電機(jī)。
查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 表16-1-74
選用YTSZ315M1-6變頻速三相異步電動機(jī)2個(gè)。
表3-1起重電動機(jī)參數(shù)
Table 3-1 The parameters lifting motor
型號
標(biāo)準(zhǔn)
功率
/kW
額定電流/A
額定轉(zhuǎn)矩/N·m
額定轉(zhuǎn)速r/min
轉(zhuǎn)動慣量/kg·m
質(zhì)量/kg
YTSZ315M1-6
125
205
1050.3
1000
3
4.7
1025
3.4 小車運(yùn)行電機(jī)功率的計(jì)算
我們選用直接驅(qū)動小車，對于由電機(jī)直接驅(qū)動的小車，在惡劣的天氣條件下 ，必須考慮驅(qū)動車輪和軌道之間打滑的可能性。
要考慮的因素主要是：
1)．正常運(yùn)行的阻力；
2)．供電或拖令系統(tǒng)的阻力；
3)．風(fēng)對小車負(fù)荷的作用的阻力；
4)．加速旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量的慣性的阻力；
5)．加速線形運(yùn)動的質(zhì)量阻力。
主要性能
小車運(yùn)行速度（m/min） v=150 m/min
（m/s） v=2.5m/s
小車質(zhì)量（t）
總負(fù)荷質(zhì)量（t）
總質(zhì)量（t）
小車車輪阻力（kN/t） f=5kg/t=0.05kN/t
齒輪傳動效率（包括鋼絲繩滑輪）
起升絞車在小車的直接驅(qū)動小車的起重機(jī),
風(fēng)的作用：
,
加速時(shí)間
加速度
電機(jī)轉(zhuǎn)速
車輪直徑
電機(jī)和車輪之間減速比
（3-12）
旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動慣性之和（kgm2）
由于供電施令系統(tǒng)的阻力，取3kN
１．正常運(yùn)行的阻力：
（3-13）
（3-14）
２．拖令系統(tǒng)的阻力：
（3-15）
（3-16）
３．風(fēng)的阻力：
（3-17）
（3-18）
４．加速旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量的慣性阻力：
（3-19）
（3-20）
（保留在驅(qū)動內(nèi)部）
（3-21）
5．加速線形運(yùn)動質(zhì)量的阻力：
（3-22）
（3-23）
相加：（直接驅(qū)動小車）車輪上驅(qū)動力（kN） 需要電機(jī)功率(kW)
1.正常運(yùn)行
2.拖令系統(tǒng)
3.風(fēng)載q=150N/m2
正常運(yùn)行+風(fēng)載，總計(jì)
相加：（加速期間） 車輪上驅(qū)動力（kN） 需要電機(jī)功率(kW)
1.正常運(yùn)行
2.拖令系統(tǒng)
3.風(fēng)載q=150N/m2
4.加速旋轉(zhuǎn)部分
加速線性運(yùn)動質(zhì)量
加速期間，總計(jì)
為控制軌道和車輪之間的打滑，現(xiàn)在需要的電機(jī)功率必須大于和。是電機(jī)的最大力矩系數(shù)，不應(yīng)大于2。所以∑N必須大于65.5kW和必須大于
取。
4個(gè)車輪都是驅(qū)動車論，則直接驅(qū)動的小車，需要4個(gè)為16.5kW的電機(jī)。
查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 表 16-1-74
選用YTSZ200M1-6變頻速三相異步電動機(jī)4個(gè)
表3-2小車電動機(jī)參數(shù)
Table 3-2 parameters Motor Vehicles
型號
標(biāo)準(zhǔn)
功率
/kW
額定電流/A
額定轉(zhuǎn)矩/N·m
額定轉(zhuǎn)速r/min
轉(zhuǎn)動慣量/kg·m
質(zhì)量/kg
YTSZ200M1-6
22
45
210
1000
2.9
0.4
300
4 減速器
4.1 減速器的基本型式
減速器是起重機(jī)上的重要傳動部件。它的作用是把電機(jī)的高轉(zhuǎn)速，降低到各機(jī)構(gòu)所需要的工作轉(zhuǎn)速。由于封閉齒輪轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)形式的減速器，齒輪都裝在密封的外殼內(nèi)，灰塵進(jìn)不去，潤滑良好，維修方便使用耐久，所以在起重機(jī)上絕大多數(shù)都采用封閉式減速器。
起升機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)布置方式要求采用中心高度小、重量輕的臥式平行軸減速器。減速器的輸入軸和輸出軸在箱體的同一側(cè)，為了保證電動機(jī)和卷筒這間有一定的間距，減速器的中心距不能太小。由于卷筒的一端直接支承在減速器輸出軸軸端上，要求輸出軸端能承受較大的徑向力。橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)較多采用立式安裝的減速器。
QJ型減速器系列主要用于起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電機(jī)變幅機(jī)構(gòu)。減速器的箱體為焊接結(jié)構(gòu)，外行美觀，自重輕，單位重量傳遞的扭矩較大，立式和臥式減速器統(tǒng)一于一種結(jié)構(gòu)型式，從而減少了產(chǎn)品的種類，有利于組織生產(chǎn)。QJ型減速器的工作條件為：
1).齒輪圓周速度不大于15m/s；
2).高速軸轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；
3).工作環(huán)境溫度為-25～+45oC；
4).可正反兩向旋轉(zhuǎn)；
5).輸出軸瞬時(shí)最大扭矩允許為額定扭矩的2.7倍。
4.2 減速器的選擇
公稱傳動比：起重電機(jī)我們選用公稱傳動比為10的兩級QJR200-10ⅡPL型減速器。
表4-1減速器中心距
Tab.4-1 center distance reducer
低速級中心距
中心距
兩級總中心距
400
280
680
低速級中心距為名義中心距
高速軸采用圓柱軸伸，平鍵聯(lián)結(jié)。低速軸為P型圓柱軸伸，平鍵聯(lián)結(jié)。
表4-2高速軸參數(shù)
Tab.4-2 Parameters of axis high-speed
名義中心距/mm
高速軸伸/mm
低速軸伸/mm
N
S型
K
P型
400
285
140
65
18
69
340
130
200
32
137
圖4-1減速器高速軸伸
Fig.4-1 Axis extending high-speed of reducer
表4-3減速器技術(shù)參數(shù)及承載能力
Tab.7-3 The reducer’s technical parameters and carrying capacity
輸入軸轉(zhuǎn)速
名義中心距
許用輸出扭矩
公稱傳動比100
最大許用徑向載荷
高速軸許用功率
1000
280
7500
73
21000
4.3 減速器的安全技術(shù)檢驗(yàn)
1）減速器的驗(yàn)收
空負(fù)荷實(shí)驗(yàn)：1000r/min的轉(zhuǎn)速拖動運(yùn)轉(zhuǎn)，正反兩方向各不得少于10min。
負(fù)荷實(shí)驗(yàn)：在實(shí)驗(yàn)時(shí)除應(yīng)達(dá)到所要求的接觸面積之外（沿齒高不少于40%，沿齒長不少于75%），還應(yīng)達(dá)到下列要求：
①開動電機(jī)時(shí)，減速器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不應(yīng)有跳動、撞擊和劇烈或斷續(xù)的噪聲，聲響均勻。噪聲不超過85dB0(A)。
②不應(yīng)漏油。
③在緊固處和聯(lián)接處不得松動。
④減速器內(nèi)潤滑油溫度不高于周圍溫度70oC，且絕對值不應(yīng)大于80oC。
2）齒輪的報(bào)廢
出現(xiàn)下列情況之一，應(yīng)報(bào)廢：
①裂紋；
②斷齒；
③齒面點(diǎn)蝕損壞達(dá)嚙合面的30%，且深度達(dá)齒厚的10%時(shí)；
④吊運(yùn)熾熱金屬或易燃易爆等危險(xiǎn)品的提升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、其傳動齒輪的磨損限度，達(dá)第②和第③項(xiàng)中數(shù)值的50%時(shí)。
5 岸橋中的制動器
5.1 制動器
制動器是保證岸橋各機(jī)構(gòu)安全正常工作的重要部件，每一套工作機(jī)構(gòu)的傳動裝置中均設(shè)置制動器。重要機(jī)構(gòu)（如主起升、俯仰機(jī)構(gòu)）除了在高速軸上裝設(shè)制動器外，還應(yīng)設(shè)卷筒制動器。
岸橋上使用的制動器主要有盤式制動器和塊式制動器兩種。塊式制動器多應(yīng)用于大車行走機(jī)構(gòu)。主起升、小車運(yùn)行、俯仰機(jī)構(gòu)等高速制動器一般用盤式制動器。卷筒應(yīng)急制動器用盤式制動器和帶式制動器。
盤式制動器的工作面為圓盤二側(cè)平面，其摩擦副由制動盤和制動塊組成，制動塊垂直于制動盤施加壓力，制動性能可靠、穩(wěn)定。
盤式制動器與塊式制動器比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1） 制動力矩大，在相同制動力矩情況下飛輪矩小，頻繁制動時(shí)沖擊小。
（2） 散熱性好，在緊急制動時(shí)制動盤的高溫得到良好散熱。
（3） 可實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)償，自動調(diào)整補(bǔ)償制動塊與制動盤之間的間隙。
（4） 軸向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，方便布置和方便裝拆。
（5） 夾鉗可對稱式布置，可用增加夾鉗數(shù)目來增大制動力矩。
岸橋的盤式制動器一般在電機(jī)制動轉(zhuǎn)速降至5%時(shí)進(jìn)行制動。而卷筒制動器是在機(jī)構(gòu)完全停止工作后進(jìn)行制動，但在發(fā)生意外情況時(shí)，或荷重下降速度達(dá)到額定下降速度1.15倍時(shí)自動進(jìn)入制動。選擇制動器的夾緊力由各機(jī)構(gòu)的額定力矩決定，其安全系數(shù)按相應(yīng)的規(guī)范和買方文件要求選用。
自動器的自動力矩計(jì)算時(shí)，一般選取摩擦因數(shù)μ=0.4，而且自動力矩必須是1.6倍名義電機(jī)力矩直至2.2倍名義電機(jī)力矩。
小車運(yùn)行和起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)時(shí)常使用盤式自動器。
5.2 起升制動器下降負(fù)荷
5.2.1 緊急停止
當(dāng)可能出現(xiàn)一種危險(xiǎn)的情況時(shí)，需要使起重機(jī)下降的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)緊急停止——這時(shí)按下緊急停止按鈕，起升機(jī)構(gòu)沒有電氣方面的制動，而是緊急停止。這時(shí)負(fù)荷在重力作用下向下拉，而且在很短的時(shí)間內(nèi)急劇烈地加速，即起動自動器需要的之間內(nèi)，開始制動，但都是比正常下降的速度更高的速度下起動自動器。這就意味著朝向零速的必要的制動時(shí)間比正常情況下要更長。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)如圖8-2-1（簡圖）所示。
圖5-1鋼絲繩卷繞系統(tǒng)簡圖
Fig.5-1 Rope winding system diagram
1．吊具加負(fù)荷的重量Q（kN）：
Q=220kN
2．在卷筒上的鋼絲繩的力L（kN）：
（5-1）
（5-2）
其中n=5
3．電機(jī)軸上的力矩：
（5-3）
卷筒直徑
齒輪箱速比
齒輪箱效率
4．負(fù)荷下降速度v(m/min):
5．卷筒上鋼絲繩速度:
（5-4）
6．卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）：
（5-5）
7．電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）：
（5-6）
8．電機(jī)軸上從電機(jī)、制動器輪和齒輪箱的轉(zhuǎn)動慣量：
（5-7）
9．從吊具加負(fù)荷算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量：
（5-8）
10．總的轉(zhuǎn)動慣量
（5-9）
11．在按下緊急停止按鈕之后，負(fù)荷由在之內(nèi)加速（是制動器進(jìn)去動作的時(shí)間），到增加的角速度：
（5-10）
12．制動器在后起動機(jī)械制動時(shí)電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)速度：
（5-11）
（8-12）
13．這時(shí)電機(jī)和制動器的轉(zhuǎn)速：
（5-13）
14．卷筒上鋼絲繩這時(shí)的速度：
（5-14）
15．有效的制動力矩：
（5-15）
16．有效的制動時(shí)間：
（5-16）
17．總的制動時(shí)間：
（5-17）
18．制動期間鋼絲繩在卷筒上的位移：
（5-18）
——在時(shí)間內(nèi)在卷筒上的位移（m）;
——在內(nèi)制動是在減速期間，在卷筒上的位移（m）。
（5-19）
（5-20）
19．在緊急停止期間吊具和負(fù)荷在下降方向的總位移（見圖5-2）：
（5-21）
圖5-2 下降：緊急停止
Fig.5-2 Decline: emergency stop
5.2.2 以電機(jī)全力矩制動
起重機(jī)司機(jī)下降負(fù)荷，并通過“電氣制動”是鉸車停止并停住負(fù)荷。電氣全力矩將作為制動力矩。
1．吊具加負(fù)荷的重量Q（kN）：
Q=220kN
2．在卷筒上的鋼絲繩的力L（kN）：
其中n=5
3．電機(jī)軸上的力矩：
卷筒直徑
齒輪箱速比
齒輪箱效率
4．負(fù)荷下降速度v(m/min):
5．卷筒上鋼絲繩速度:
6．卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）：
7．電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）：
8．電機(jī)軸上從電機(jī)、制動器輪和齒輪箱的轉(zhuǎn)動慣量：
9．從吊具加負(fù)荷算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量：
10．總的轉(zhuǎn)動慣量
11．制動立即開始，以名義電機(jī)力矩（2個(gè)電機(jī)總計(jì)）
N=240kW 在n=1000r/min時(shí)
（5-22）
（5-23）
12．制動器機(jī)械制動時(shí)電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)速度：
（5-24）
13．有效的制動時(shí)間：
（5-25）
14．在制動期間卷筒上鋼絲繩的位移：
（5-26）
15．在電氣制動期間，吊具和負(fù)荷在起升方向的總位移（見圖5-3）：
（5-27）
圖5-3 下降：由全電機(jī)力矩進(jìn)行的電氣制動
Fig.5-3 Decline: full motor torque from the electric braking
5.3 起升制動器起升負(fù)荷
5.3.1 緊急停止
這種情況不像在下降時(shí)那么危險(xiǎn)。起重機(jī)正在起升負(fù)荷，而發(fā)生意外的情況，這時(shí)起重機(jī)司機(jī)必須起動急停按鈕。這種情況下起升機(jī)構(gòu)不是電氣制動的，而是緊急停止。負(fù)荷首先是靠重力減速，在很短的時(shí)間內(nèi)，即制動器起動的時(shí)間內(nèi)，起動的制動器比正常起升速度低的速度開始制動負(fù)荷。
1．吊具加負(fù)荷的重量Q（kN）：
Q=220kN
2．在卷筒上的鋼絲繩的力L（kN）：
其中n=5
3．電機(jī)軸上的力矩：
卷筒直徑
齒輪箱速比
齒輪箱效率
4．負(fù)荷下降速度v(m/min):
5．卷筒上鋼絲繩速度:
6．卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）：
7．電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）：
8．電機(jī)軸上從電機(jī)、制動器輪和齒輪箱的轉(zhuǎn)動慣量：
9．從吊具加負(fù)荷算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量：
10．總的轉(zhuǎn)動慣量
11．在按下緊急停止按鈕之后，在（是制動器進(jìn)去動作的時(shí)間）之內(nèi)由使負(fù)荷減速：
在這里是負(fù)值
12．在后，起動的制動器在電機(jī)軸如下的轉(zhuǎn)速下開始機(jī)械制動：
13．這時(shí)電機(jī)和制動器的轉(zhuǎn)速：
14．卷筒上鋼絲繩這時(shí)的速度：
15．有效的制動力矩：
16．有效的制動時(shí)間：
（8-28）
17．總的制動時(shí)間：
18．制動期間鋼絲繩在卷筒上的位移：
——在時(shí)間內(nèi)在卷筒上的位移（m）;
——在s內(nèi)制動是在減速期間，在卷筒上的位移（m）。
19．在緊急停止期間吊具和負(fù)荷在起升方向的總位移（見圖5-4）：
圖5-4 起升：緊急停止
Fig.5-4 Lifting: emergency stop
5.3.2 以電機(jī)全力矩制動
起重機(jī)司機(jī)起升負(fù)荷通過“電氣制動”使鉸車停止來停止負(fù)荷。電氣全力矩將作為制動力矩。
1．吊具加負(fù)荷的重量Q（kN）：
Q=220kN
2．在卷筒上的鋼絲繩的力L（kN）：
其中n=5
3．電機(jī)軸上的力矩：
卷筒直徑
齒輪箱速比
齒輪箱效率
4．負(fù)荷下降速度v(m/min):
5．卷筒上鋼絲繩速度:
6．卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）：
7．電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）：
8．電機(jī)軸上從電機(jī)、制動器輪和齒輪箱的轉(zhuǎn)動慣量：
9．從吊具加負(fù)荷算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量：
10．總的轉(zhuǎn)動慣量
11．制動立即開始，以名義電機(jī)力矩（2個(gè)電機(jī)總計(jì)）
N=240kW 在n=1000r/min時(shí)
12．制動器機(jī)械制動時(shí)電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)速度：
13．有效的制動時(shí)間：
14．在制動期間卷筒上鋼絲繩的位移：
15．在電氣制動期間，吊具和負(fù)荷在起升方向的總位移（見圖5-5）：
圖5-5 起升：全電機(jī)力矩電氣制動
Fig.5-5 Lifting: full motor torque from the electric braking
5.4 在起重設(shè)備上制動器的安全檢驗(yàn)
1）動力驅(qū)動的起重機(jī)，其起升、變幅、回轉(zhuǎn)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)都必須裝設(shè)制動器。人力驅(qū)動的起重機(jī)，其起升和變幅機(jī)構(gòu)必須設(shè)制動器或停止器。
2）起升、變幅機(jī)構(gòu)的制動器必須是常閉式的。
3）新安裝的起重設(shè)備，必須按設(shè)計(jì)要求測試制動器的性能。
4）對分別驅(qū)動的運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動器，其制動器