畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述題 目 軌道式龍門起重機(jī) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 06 級(jí) 1 班 學(xué) 生 陳 成 指導(dǎo)教師 周老師 西 南 交 通 大 學(xué)2010-4-27 年1、軌道式集裝箱龍門起重機(jī)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 在我國集裝箱港口的裝卸作業(yè)中，通常采用岸邊集裝箱起重機(jī)加輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)的裝卸方案，以輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)作為后方堆場(chǎng)的主要裝卸機(jī)械。幾年，隨著港口的發(fā)展，軌道式集裝箱龍門起重機(jī)在港口的使用越來越多。其電控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等方面以達(dá)到現(xiàn)有的港口機(jī)械水平，完全能滿足現(xiàn)代港口集裝箱的需要。目前我國已能批量生產(chǎn)具有上個(gè)世紀(jì) 90 年代國際先進(jìn)水平的岸邊集裝箱起重機(jī)和輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)，軌道式集裝箱龍門起重機(jī)的研究與開發(fā)能力也越來越強(qiáng)。由于大車行走和小車行走屬于一般負(fù)載，沒有特殊要求，因此變頻器在 V/F 模式下即可正常工作，不需要做特殊設(shè)置就能投入使用，而主副鉤吊屬于重型負(fù)載，要求起鉤和松鉤都能保證不溜鉤，上下行平穩(wěn)迅速，要求在直流制動(dòng)后馬上投入制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)。2、軌道式集裝箱龍門起重機(jī)國外發(fā)展現(xiàn)狀長(zhǎng)期以來，軌道式集裝箱龍門起重機(jī)僅小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用交流驅(qū)動(dòng)，近年來，起升機(jī)構(gòu)和大車運(yùn)行也相繼采用了交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)，這樣減少了維護(hù)和修理費(fèi)，降低了營運(yùn)成本。日本三井公司最早成功地采用了交流變頻調(diào)速裝置，解決了起升機(jī)構(gòu)位勢(shì)負(fù)載和車輪支承壓力變化導(dǎo)致車輪轉(zhuǎn)速變化的關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到了集裝箱堆 6 層作業(yè)的使用要求。派納公司將其在自動(dòng)控制領(lǐng)域所擁有的豐富經(jīng)驗(yàn)成功地應(yīng)用在大型軌道式集裝箱龍門起重機(jī)上，滿足了現(xiàn)代化集裝箱堆場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化控制的需要。歐洲聯(lián)合碼頭公司應(yīng)用光纜傳輸技術(shù)，可靠地將軌道式集裝箱龍門起重機(jī)與港站管理計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了無人裝卸作業(yè)和堆場(chǎng)全盤自動(dòng)化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲作為傳統(tǒng)上的輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)的大訂戶，1995 年訂購的軌道式集裝箱龍門起重機(jī)多達(dá) 58 臺(tái)，從一個(gè)側(cè)面反映出軌道集裝箱龍門起重機(jī)的市場(chǎng)潛力和應(yīng)用前景。另一方面，從世界一些著名的港口的發(fā)展趨勢(shì)看，軌道式集裝箱龍門起重機(jī)將向大型化、高效化、自動(dòng)化方向發(fā)展。目前，一些先進(jìn)設(shè)計(jì)思想逐漸被采用，一些先進(jìn)設(shè)計(jì)手段也被引入軌道式集裝箱龍門起重機(jī)領(lǐng)域。如果有限元分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)電液一體化技術(shù)、CAD 設(shè)計(jì)模塊化技術(shù)、可靠性設(shè)計(jì)方法、機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)等。這些方法在軌道式集裝箱龍門起重機(jī)設(shè)計(jì)中已有所應(yīng)用，取得了較好的效果。但現(xiàn)代軌道式集裝箱龍門起重機(jī)設(shè)計(jì)面臨的主要難題是：如何綜合現(xiàn)有的設(shè)計(jì)手段、方法對(duì)軌道式集裝箱龍門起重機(jī)設(shè)計(jì)分析；如何結(jié)合軌道式集裝箱龍門起重機(jī)具體狀況，挖掘在其他領(lǐng)域已取得到較好應(yīng)用的尚未在軌道集裝箱龍門起重機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想、手段和方法。2.1 研究主要成果新材料的應(yīng)用H 型鋼、T 型鋼、MC 鑄型尼龍材料等等，都促成了起重機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和機(jī)械零部件的發(fā)展，降低了制造成本，改善了使用性能。新裝置的研制和新零部件的采用激光防碰裝置、柔性部件、三合一減速器、新型徑向棒銷聯(lián)軸器、新型電液壓塊式制動(dòng)器、鉗式制動(dòng)器、電線滑車、滑接輸電裝置等等新裝置的采用，都為起重機(jī)產(chǎn)品的更新和系列改進(jìn)提供了切實(shí)的基礎(chǔ)。新設(shè)計(jì)思想的應(yīng)用近幾年，一些高等院校在起重機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)和推廣現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法方面做了許多有成效的工作，對(duì)門式起重機(jī)進(jìn)行了按靜強(qiáng)度、靜剛度、動(dòng)剛度等多項(xiàng)控制主表的綜合分析優(yōu)化設(shè)計(jì)，從單機(jī)優(yōu)化到系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論方面的開拓和探索都已有進(jìn)入實(shí)用階段。依據(jù) Miner 線性積累積損傷理論，形成餓對(duì)角線通用原則，使得用同樣的機(jī)械部件，形成多種規(guī)格起重機(jī)提供了理論基礎(chǔ)。木塊單元設(shè)計(jì)等等。整個(gè)起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和管理水平的提高，老產(chǎn)品的更新、新產(chǎn)品的研發(fā)速度都將大大加快。主梁結(jié)構(gòu)形式多樣化主梁的結(jié)構(gòu)形式不在拘泥于單一的品種，為了滿足小車的上下布置等各種實(shí)際需求 龍門起重機(jī)的主梁結(jié)構(gòu)形式開創(chuàng)出梯形截面雙主梁形式、 型截面單主梁形式、梯形截面單主梁形式等等。新設(shè)計(jì)工具的普及運(yùn)用Proe、 ANSYS、APDL 語言等方面快捷的設(shè)計(jì)和測(cè)試等計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和運(yùn)用大大提高了新產(chǎn)品的研發(fā)能力，縮短了研發(fā)周期。比如虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)龍門起重機(jī)小車進(jìn)行整體動(dòng)態(tài)安全性仿真實(shí)驗(yàn)，通過仿真實(shí)驗(yàn)獲得小車突然加速和碰撞時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)接觸力，這些準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可以供龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)分析時(shí)參考為設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)可靠性的龍門起重機(jī)緩沖提供了快速、有效的途徑。吊具防搖系統(tǒng)的研發(fā)集裝箱龍門起重機(jī)的吊具防搖系統(tǒng)是各起重機(jī)制造商一直在研發(fā)的項(xiàng)目，好的“防搖”措施將會(huì)大大提高起重機(jī)械的生產(chǎn)效率。振華港機(jī)、上海港機(jī)重工、等起重機(jī)生產(chǎn)廠商制造種類繁多。防搖系統(tǒng)是指吊具起吊集裝箱時(shí)，在小車、大車平移的情況下，在一定的搖擺周期內(nèi)，集裝箱達(dá)到公認(rèn)的對(duì)箱要求。如今已開發(fā)出機(jī)械式減搖裝置、八繩雙向防搖技術(shù)等。自動(dòng)糾偏技術(shù)跨度大于 40m 的龍門起重機(jī)在實(shí)際使用中由于眾多因素的影響，鋼、柔腿運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生快慢不一的現(xiàn)象，常用電器自動(dòng)糾偏的方法通常有計(jì)算脈沖編碼器輸入 PLC 的脈沖、通過安裝在柔腿頂部的位移傳感器、用橡膠摩擦輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器的閉環(huán)控制等?？熊壃F(xiàn)象的改善啃軌，就是起重機(jī)運(yùn)行過程中車輪輪緣與鋼軌側(cè)面壓觸，發(fā)生強(qiáng)烈的磨損。嚴(yán)重的啃軌，使車輪與軌道劇烈磨損，并且大大增加附加載荷，運(yùn)行阻力比正常狀態(tài)時(shí)增大 3.5 倍左右，一般中型工作類型的龍門起重機(jī)車輪的使用壽命約810 年，若有啃軌現(xiàn)象，壽命可降為 12 年，甚至幾個(gè)月。在實(shí)際生產(chǎn)中最常用而且最有效的方法是調(diào)整和移動(dòng)車輪，消除過大的誤差橫向力。3、 發(fā)展趨勢(shì)由于生產(chǎn)發(fā)展提出新的使用要求，起重機(jī)的種類、形式也需要相應(yīng)地發(fā)展和創(chuàng)新，性能參數(shù)也需要不斷變化與完善?，F(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法的建立和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段的應(yīng)用，使起重機(jī)設(shè)計(jì)思維觀念和方法有了進(jìn)一步的更新。起重機(jī)將向現(xiàn)代化、智能化、更安全可靠方便的方向發(fā)展。具體體現(xiàn)在：數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)開發(fā)數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)使起重機(jī)的控制系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)各功能塊之間實(shí)現(xiàn)數(shù)字式數(shù)據(jù)傳輸和電子控制，可降低起重機(jī)油耗及排放值，簡(jiǎn)化布線，提高整機(jī)可靠性與維修方便性。模塊單元設(shè)計(jì)所謂模塊單元化設(shè)計(jì)，就是根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查和預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字以及積累的資料和圖表，在嚴(yán)密的科學(xué)理論指導(dǎo)下，擬定起重機(jī)結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、部件等多層次的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和單元化。只對(duì)幾個(gè)模塊進(jìn)行寫該即可實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的改進(jìn)，選用不同的模塊從新進(jìn)行組合便設(shè)計(jì)出不同規(guī)格具有不同功能的起重機(jī)，以滿足市場(chǎng)的需求，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力。這將影響整個(gè)起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和管理水平以及產(chǎn)品更新。目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機(jī)公司都已經(jīng)采用模塊化設(shè)計(jì)，并取得了顯著地效益。德國德馬格公司的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列改用模塊化設(shè)計(jì)后，比單件設(shè)計(jì)費(fèi)用下降 12%，生產(chǎn)成本下降 45%，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。控制元件的研發(fā)采用轉(zhuǎn)角碼盤、齒輪鏈、激光頭等裝置，使定位精度可到±1mm。接收器、控制器遙控系統(tǒng)應(yīng)用節(jié)省人力，提高工作效率，而且使操作者的作業(yè)條件得到改善。在距離檢測(cè)方面，采用無線電信號(hào)型防撞裝置來監(jiān)控起重機(jī)前端行駛距離，在發(fā)出警告信號(hào)后，大車車速將減小到 50%，最后切斷電機(jī)電源，將大車制動(dòng)。起重機(jī)的剎車系統(tǒng)也應(yīng)用微機(jī)進(jìn)行控制和監(jiān)視工作。復(fù)雜的起重機(jī)更加完善，通用的起重機(jī)更加簡(jiǎn)便對(duì)高速重載大生產(chǎn)率的冶金、港口、建筑等專用起重機(jī)，不僅機(jī)構(gòu)性能參數(shù)更趨完善和提高，而起其可靠性、自檢查和故障顯示等能力也有所提高，整機(jī)更趨完善和提高，整機(jī)向有機(jī)、完善、協(xié)調(diào)、適配方向發(fā)展，這在近年來的寶鋼等重點(diǎn)工程從日本、德國、美國、進(jìn)口的起重機(jī)中均可看出來。而大量通用的中小型起重機(jī)在通用化、系列化前提下更加簡(jiǎn)單化如德國、荷蘭、意大利的一些公司近些年大規(guī)模推出了電動(dòng)葫蘆及葫蘆小車的懸掛、雙梁、門式起重機(jī),并取代了老式電動(dòng)雙梁起重機(jī)、電動(dòng)門式起重機(jī)。產(chǎn)品大型化，高速化和專用化由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)，起重量越來越大，工作速度越來越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化大型高效起重機(jī)新一代電氣控制裝置己發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控應(yīng)用使起重機(jī)具有更高的柔性。重點(diǎn)開發(fā)以微 處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動(dòng)裝置，可進(jìn)行操作的起重機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)檢測(cè)、特殊場(chǎng)合的遠(yuǎn)距離遙控等。產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。起重機(jī)通過系統(tǒng)集成，形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮最佳效用。目前重點(diǎn)發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)等。3.1 存在問題我國從 50 年代開始著手研制門吊，由于受各方面條件的限制，與國外同類產(chǎn)品相比，國產(chǎn)軌道吊還存在不少差距，如技術(shù)性能、質(zhì)量水平、作業(yè)效率等相對(duì)較低，尤其是海港堆場(chǎng)使用的現(xiàn)代化軌道吊，國內(nèi)尚屬空白，國內(nèi)市場(chǎng)均被進(jìn)口產(chǎn)品所占領(lǐng)。在設(shè)計(jì)技術(shù)上極限應(yīng)力設(shè)計(jì)法有很大局限性應(yīng)加強(qiáng)向塑性應(yīng)力設(shè)計(jì)法的理論研究工作。大型起重機(jī)設(shè)備的可靠性研究還有待進(jìn)一步完善提高、大車高速運(yùn)行狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)變形問題嚴(yán)重。大車高速運(yùn)行狀態(tài)下的輸配電問題，大車高速運(yùn)行對(duì)整機(jī)的輸配電系統(tǒng)提出了較高要求，采用電纜卷筒供電，高速運(yùn)行時(shí)大車與電纜卷筒須有較好的同步性。傳統(tǒng)的磁滯式電纜卷筒不能滿足這一要求，因此需采用由專門控制的電纜卷筒。目前電纜卷筒需從國外進(jìn)口。大車高速運(yùn)行狀態(tài)下的電氣控制問題，因?yàn)椴捎昧烁咚傩凶叩拇筌?，兩條軌道上的大車電機(jī)運(yùn)行必須高度同步，否則很容易發(fā)生大車跑偏以至啃 軌的現(xiàn)象。集裝箱橋吊的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)通訊系統(tǒng)未解決，遠(yuǎn)程控制的電氣控制問題亟待解決。隨著中國經(jīng)濟(jì)與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展，中國已成為全球重要的起重機(jī)市場(chǎng)。 近幾年，石化、能源、電力等領(lǐng)域的發(fā)展，不僅帶動(dòng)了中國起重機(jī)市場(chǎng)的持續(xù)穩(wěn)健向上，更是培育催生了大批極具實(shí)力的吊具企業(yè)。目前，中國吊裝行業(yè)已經(jīng)涌現(xiàn)出一批具備相當(dāng)規(guī)模和強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力的大型吊裝企業(yè)；除了在全面深度參與中國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重點(diǎn)工程外，這些企業(yè)更將業(yè)務(wù)拓展至廣闊的海外市場(chǎng)。 受中國吊裝領(lǐng)域迅猛發(fā)展帶動(dòng)，中國起重機(jī)市場(chǎng)近幾年也持續(xù)向上。目前，中國起重機(jī)市場(chǎng)幾乎聚集了全球所有知名制造企業(yè)；隨著對(duì)中國市場(chǎng)重視程度的增加，國外主要起重機(jī)企業(yè)，大部分都在中國建立了組裝制造基地。在推進(jìn)中國本地化制造體系的同時(shí)，國外企業(yè)還不斷加大在中國的投資力度，以更靈活地拓展模式，通過擴(kuò)建、合作等方式，完善在中國的業(yè)務(wù)布局。由此可以看出，起重機(jī)在中國的發(fā)展是很有前途的，那么小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展也是不言而喻的。 4、 主要參考文獻(xiàn)1 楊俊 .MQ600TM30 高架門座起重機(jī)門架安裝工藝改進(jìn)J.起重運(yùn)輸機(jī)械，1991(11)：41-42.2 張新麗. 淺析軌道式集裝箱龍門起重機(jī)發(fā)展前景.中國港口，2003,023 劉木南，單增海 .工程起重機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).交通世界，2004,114 張剛.軌道式集裝箱門式起重機(jī)在港口的應(yīng)用.港口裝卸，2004，015 邱棟良.國內(nèi)外起重機(jī)發(fā)展動(dòng)態(tài).起重運(yùn)輸機(jī)械，1997,86 胡斌仁.門式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)分析J. 起重運(yùn)輸機(jī)械，2010(4)：3435 7 131141. 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