小型碼頭前沿起重機的選型及技術研究

【摘? 要】碼頭前沿的裝卸作業設備對碼頭業務的發展起到至關重要的作用，在起重機選型時要根據碼頭環境、裝卸貨物的種類以及成本綜合考慮。選擇的前沿裝卸作業起重機需具備高效率、低故障、易操作、低維保、高可靠、低能耗的特性。隨著科學技術的發展，門座起重機已經成為典型的港口起重運輸機械。論文就具體碼頭的前沿起重機的選型和主要技術進行探討。

【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.

【關鍵詞】門座式起重機;技術參數;選型

【Keywords】portal crane; technical parameters; type selection

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

1 引言

港口作為國家基礎設施的重要組成部分，在國民經濟運行特別是交通和現代物流中扮演者非常重要的角色[1]。針對不同的碼頭環境和裝卸貨物種類，各類起重機隨著港口碼頭事業的發展迅速發展，現代的起重機更是將先進的計算機技術、電子技術及模糊控制技術等應用到機械的驅動和系統中，進一步實現了起重機的智能自動化。作為物流運輸的核心，隨著經濟發展，各碼頭企業對前沿作業起重設備的起重能力、作業效率提出了更高的要求，在高頻作業的情況下，起重機需要具備更高的可靠性、無故障性及低能耗性等特征。

2 碼頭環境及貨物情況

目標碼頭是位于長江下游的唯一重載碼頭，長度371m，水深12m，包括5萬噸級和5000噸級兩個泊位，設計年吞吐能力131萬噸。裝卸的主要貨物品種為大型風電結構件、大型船舶配套結構、大型港口起重機整機等件雜貨。

碼頭現有60t門座機一臺，但隨著業務的發展，碼頭貨物的吞吐能力也有了很大提升，前沿起重設備已不能滿足碼頭公司的發展需求，未來的業務對前沿設備提出了更大噸位、更高效率的要求，所以根據裝卸業務的貨物情況需要新增合適的起重機設備。

3 碼頭前沿起重機的選型及技術研究

新增的碼頭前沿起重機主要用于件雜貨和大重件的裝卸，并考慮與現有60t門座機的協同作業，新的設備要求性能優越、造價合理、實行性強。1980年，第一次將幅度不可變的固定式可旋轉臂架型起重機裝在橫跨于窄碼頭上方的運行式半門座上，成為早期的港用半門座起重機，這成為現代門座機的雛形[2]。單臂架門座式起重機是碼頭前沿使用的最典型的起重設備，具有作業靈活、效率高、成本低的優點。單臂架門座式起重機設計選型的工藝參數主要包括：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 整體設計原理及主要技術參數

考慮到碼頭裝卸的貨物品種及整機設備采購的性價比，選擇了單臂架門座起重機。單臂實門座機技術成熟、結構簡單，相對輪壓小且后續維保費用低。單臂架門座機是由上部的回轉機構、起升機構、變幅機構、臂架系統和下部的大車行走機構組成。工作原理是通過起升機構實現貨物的升降;通過回轉機構和變幅機構實現貨物在起重機幅度范圍內水平移動;通過大車行走機構實現起重機及貨物延岸線移動。

單臂架門座起重機的主要技術參數如表1所示。

3.2 臂架系統的設計要求

臂架設計整體采用桁架式結構，這樣可以在較低重量的情況下加大臂架的截面尺寸，保證結構的強度，減少變形，同時，有著較好的抗風性能。

臂架系統的設計過程中平衡系統的設計尤為重要。設計計算模型中，應當將起重機結構尺寸和受力與吊重貨物綜合考慮，以貨物重量和臂架系統重量所形成的不平衡力矩的變化量f3（X）最小作為設計目標進行設計優化。

即minf₃（X）=△M_max-△M_max

△M=臂架系統自重力矩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

對優化計算后獲得的參數進行處理獲得總體及變幅機構的設計數據，為最終的設計方案提供依據。

3.3 回轉機構的設計要求

回轉機構的作用是使起重機的回轉部分做回轉運動，以達到水平面內運送貨物的目的。使起重機的回轉部分相對非回轉部分實現回轉運動的裝置成為回轉機構。它是回轉類型起重機主要工作機構之一[3]。回轉機構由旋轉回轉支承和驅動裝置組成。旋轉采用變頻調速，保證機構工作的平穩、安全、可靠，并可進行360°旋轉，旋轉支承采用三排滾柱大軸承支承。旋轉驅動裝置由兩套對稱機構組成，主要包括電機、極限聯軸器、硬齒面立式行星齒輪減速機、電動液壓常閉式制動器和回轉大支承齒圈。

回轉機構的設計一定要做好回轉支承的選型設計計算和電動機容量的選定。回轉機構驅動傳遞的順序和方向依次為：電機、極限力矩聯軸器、減速機、回轉支承。圖1為回轉機構布置圖。

4 結論

單臂架門座起重機在很多碼頭已有應用，但是在碼頭選型過程中仍需要針對該碼頭企業的貨物裝卸業務情況選擇確定適合的技術參數，并對其他應用過程中出現的設計技術問題進行改善，使選擇的單臂架門座起重機能夠擁有更好的性能。隨著社會和技術的發展，門座式起重機的各項技術發展必將迎來大的進步。此次碼頭前沿的起重機設備的選型和參數確認滿足了碼頭業務長期發展的需求。

【參考文獻】

【1】港口行業概況及發展環境[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/0f63a79d961ea76e58fafab069dc5022aaea46ae.html，2020-06-25.

【2】鄒寧波.單臂架門座起重機臂架系統優化研究[D].長沙：中南大學，2014.

【3】王志康.100m伸幅門座起重機的回轉裝置設計[J].起重運輸機械，1993（11）：8-11+2.

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