小型码头前沿起重机的选型及技术研究

【摘  要】码头前沿的装卸作业设备对码头业务的发展起到至关重要的作用，在起重机选型时要根据码头环境、装卸货物的种类以及成本综合考虑。选择的前沿装卸作业起重机需具备高效率、低故障、易操作、低维保、高可靠、低能耗的特性。随着科学技术的发展，门座起重机已经成为典型的港口起重运输机械。论文就具体码头的前沿起重机的选型和主要技术进行探讨。

【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.

【关键词】门座式起重机;技术参数;选型

【Keywords】portal crane; technical parameters; type selection

【中图分类号】U653.921                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）12-0178-02

1 引言

港口作为国家基础设施的重要组成部分，在国民经济运行特别是交通和现代物流中扮演者非常重要的角色[1]。针对不同的码头环境和装卸货物种类，各类起重机随着港口码头事业的发展迅速发展，现代的起重机更是将先进的计算机技术、电子技术及模糊控制技术等应用到机械的驱动和系统中，进一步实现了起重机的智能自动化。作为物流运输的核心，隨着经济发展，各码头企业对前沿作业起重设备的起重能力、作业效率提出了更高的要求，在高频作业的情况下，起重机需要具备更高的可靠性、无故障性及低能耗性等特征。

2 码头环境及货物情况

目标码头是位于长江下游的唯一重载码头，长度371m，水深12m，包括5万吨级和5000吨级两个泊位，设计年吞吐能力131万吨。装卸的主要货物品种为大型风电结构件、大型船舶配套结构、大型港口起重机整机等件杂货。

码头现有60t门座机一台，但随着业务的发展，码头货物的吞吐能力也有了很大提升，前沿起重设备已不能满足码头公司的发展需求，未来的业务对前沿设备提出了更大吨位、更高效率的要求，所以根据装卸业务的货物情况需要新增合适的起重机设备。

3 码头前沿起重机的选型及技术研究

新增的码头前沿起重机主要用于件杂货和大重件的装卸，并考虑与现有60t门座机的协同作业，新的设备要求性能优越、造价合理、实行性强。1980年，第一次将幅度不可变的固定式可旋转臂架型起重机装在横跨于窄码头上方的运行式半门座上，成为早期的港用半门座起重机，这成为现代门座机的雏形[2]。单臂架门座式起重机是码头前沿使用的最典型的起重设备，具有作业灵活、效率高、成本低的优点。单臂架门座式起重机设计选型的工艺参数主要包括：额定起重量、工作幅度、起升高度、起升速度、大车行走速度等。

3.1 整体设计原理及主要技术参数

考虑到码头装卸的货物品种及整机设备采购的性价比，选择了单臂架门座起重机。单臂实门座机技术成熟、结构简单，相对轮压小且后续维保费用低。单臂架门座机是由上部的回转机构、起升机构、变幅机构、臂架系统和下部的大车行走机构组成。工作原理是通过起升机构实现货物的升降;通过回转机构和变幅机构实现货物在起重机幅度范围内水平移动;通过大车行走机构实现起重机及货物延岸线移动。

单臂架门座起重机的主要技术参数如表1所示。

3.2 臂架系统的设计要求

臂架设计整体采用桁架式结构，这样可以在较低重量的情况下加大臂架的截面尺寸，保证结构的强度，减少变形，同时，有着较好的抗风性能。

臂架系统的设计过程中平衡系统的设计尤为重要。设计计算模型中，应当将起重机结构尺寸和受力与吊重货物综合考虑，以货物重量和臂架系统重量所形成的不平衡力矩的变化量f3（X）最小作为设计目标进行设计优化。

即minf₃（X）=△M_max-△M_max

△M=臂架系统自重力矩M₀-平衡重力矩M₄

M₀=臂架自重力矩M₁+变幅齿条自重力矩M₂+拉杆自重力矩M₃

对优化计算后获得的参数进行处理获得总体及变幅机构的设计数据，为最终的设计方案提供依据。

3.3 回转机构的设计要求

回转机构的作用是使起重机的回转部分做回转运动，以达到水平面内运送货物的目的。使起重机的回转部分相对非回转部分实现回转运动的装置成为回转机构。它是回转类型起重机主要工作机构之一[3]。回转机构由旋转回转支承和驱动装置组成。旋转采用变频调速，保证机构工作的平稳、安全、可靠，并可进行360°旋轉，旋转支承采用三排滚柱大轴承支承。旋转驱动装置由两套对称机构组成，主要包括电机、极限联轴器、硬齿面立式行星齿轮减速机、电动液压常闭式制动器和回转大支承齿圈。

回转机构的设计一定要做好回转支承的选型设计计算和电动机容量的选定。回转机构驱动传递的顺序和方向依次为：电机、极限力矩联轴器、减速机、回转支承。图1为回转机构布置图。

4 结论

单臂架门座起重机在很多码头已有应用，但是在码头选型过程中仍需要针对该码头企业的货物装卸业务情况选择确定适合的技术参数，并对其他应用过程中出现的设计技术问题进行改善，使选择的单臂架门座起重机能够拥有更好的性能。随着社会和技术的发展，门座式起重机的各项技术发展必将迎来大的进步。此次码头前沿的起重机设备的选型和参数确认满足了码头业务长期发展的需求。

【参考文献】

【1】港口行业概况及发展环境[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/0f63a79d961ea76e58fafab069dc5022aaea46ae.html，2020-06-25.

【2】邹宁波.单臂架门座起重机臂架系统优化研究[D].长沙：中南大学，2014.

【3】王志康.100m伸幅门座起重机的回转装置设计[J].起重运输机械，1993（11）：8-11+2.

【作者简介】彭光玉（1965-），男，江苏南通人，高级工程师，从事装备制造研究。