新型葫蘆小車式集裝箱門機設計

董富祥

摘 要：近幾年來，隨著一帶一路的深入開展，我國的港口建設和鐵路貨場建設不斷加快，一些內河港堆場和中小型鐵路貨場需要一種投資較小、功能齊全、高效可靠的集裝箱門機。為此，一種新型的集裝箱門機應運而生。其最大的特點：以電動葫蘆為起升機構，門機自身重量較輕，用PLC控制4臺電動葫蘆的同步性，效率高，功能適用性強，安全可靠，購置、維護及運行成本低。

關鍵詞：集裝箱門機；電動葫蘆；低成本；PLC控制器

中圖分類號：U169 文獻標志碼：A

1 新型葫蘆小車式集裝箱門機的整體設計

該型門機的主要技術參數：整機工作級別為A6，吊具下額定起重量為35t，起升高度為集裝箱堆三過四，跨度為18m～30m，起升速度為10m/min。能夠滿足20ft、40ft國際標準箱的裝卸、轉運及堆放作業的要求。該型門機的整體結構如圖1所示。

（1）門架結構。門架是起重機最主要的承重構件，采用模塊化設計，主要由主梁、支腿、上橫梁和下橫梁組成。主梁截面結構主要是由上下翼緣板、腹板組成，且下翼緣板厚度比上翼緣板要厚，下翼緣板作為小車運行機構的軌道使用。

（2）小車總成。小車總成是由起升機構、運行機構、回轉機構和小車架組成。起升機構由4只側裝座式電動葫蘆（歐式葫蘆）組成，結構簡單，自重量更輕。整臺小車采用懸掛結構形式，小車分成上下架結構，下架通過回轉支承與上架相連，下架可在360°內自由回轉，實現集裝箱的堆放回轉要求。

（3）吊具：20ft、40ft簡易集裝箱吊具各一套。同時，配置一只35t的吊鉤橫梁，門機不吊運集裝箱時，卸下吊具更換掛上35t吊鉤橫梁，即可吊運線材、卷板等件雜貨，實現一機多用。

（4）大車運行機構。由4只臺車組組成，采用1/2驅動。

2 新型葫蘆小車式集裝箱門機的設計要點

（1）主梁：該主梁型式與常規的不同，主梁下翼緣板懸出部分作為小車運行軌道使用，所以設計時在主梁彎曲垂直向和水平向的組合應力的基礎上，須同時考慮由小車輪壓產生的下翼緣板局部彎曲應力，組合應力和下翼緣板局部彎曲應力進行復合計算得出的復合應力須滿足應力控制范圍。

（2）電動葫蘆：由于4只電動葫蘆從門架平面上看，鋼絲繩布置成上寬下窄的倒梯形；從支腿平面上看，鋼絲繩布置成上窄下寬的梯形。如此起到集裝箱吊具防搖的作用。電動葫蘆采用16t歐式葫蘆（M6級）。

（3）小車運行機構：采用懸掛驅動型式，車輪采用全驅動型式，運行平穩，安全可靠。

（4）大車運行機構：露天使用在設計門架及大車運行機構時，須考慮風載荷作用的影響。夾軌器的夾緊力計算應以非正常狀態風壓進行計算。錨定器應以當地歷史記錄臺風風壓進行計算，確保門機在惡劣的臺風天氣中不會傾覆，不會移位。

（5）電氣控制系統：該機對吊具的自動調節功能較高，所有機構均能實現變頻控制。對4只電動葫蘆的的同步性采用起升電機絕對值編碼器控制，同時起升電機具有增量編碼器閉環控制。實現起升機構安全可靠且同步性好。所有機構均采用PLC控制，實現滿載時額定速度（速度較慢），空載時快速多檔調節。同時門機安裝有安全監控系統、視頻系統，使用、維護、維修簡單方便。

（6）整機部分：對整機需進行（強臺風來臨時）抗傾覆力計算，即整機失穩計算。

3 主梁設計計算

以35t-30m門機為例，對主梁進行強度、靜剛度計算。

（1）主梁截面特性：

結語

該型門機創新運用電動葫蘆作為起升機構，并采用懸掛于主梁下翼緣板的小車，使得小車結構簡化。主梁采用厚下翼緣板箱型梁結構，特別適合自動焊接流水線上制作，制作自動化程度高，人工成本低。集裝箱吊具和吊鉤可以互換通用，功能適用性強，滿足內河港堆場及中小型貨場吊運的需要。整機自重大幅下降，節能降耗明顯，節約投資成本。由此可見，該型集裝箱門機的設計開發具有十分積極的現實意義。

參考文獻

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