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遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）
前言
隨著經濟建設高潮的到來，應該伴隨出現一個文化建設的高潮。在黨的改革開放方針指導下，當今國內工業(yè)生產如火如荼，文化建設也是方興未艾。遺憾的是，起重機方面的文化建設卻沉寂已久。
岸邊集裝箱起重機（簡稱岸橋）是集裝箱碼頭的主力裝卸設備和標志性建筑，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注。岸邊集裝箱起重機作為港口碼頭重要的技術物質基礎，它體現了港口的生產力水平。在岸邊集裝箱起重機中，結構件的費用要占整機的很大部分。
隨著我國經濟的高速發(fā)展，越來越多的岸邊集裝箱起重機投入使用，同時也面臨一些問題，由于岸邊集裝箱起重機價格昂貴，用戶總是希望盡量延長其使用壽命，制造時降低成本，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度和剛度，具有一定貯存容積，能重復使用，適用多種運輸方式、便于貨物裝卸和整體快速換裝的運輸設備。由于集裝箱的規(guī)格繁多，為便于統(tǒng)計計算船舶的載運量、港口碼頭的吞吐量、庫場的通過能力和機械設備的裝卸效率等，國際上以20ft(6m)集裝箱作為當量箱（TEU-TwentyFeetEquivalentUnit）來進行換算，將20ft(6m)集裝箱稱為標準箱。這里設計是針對40ft的集裝箱（40尺柜：內容積為11.8x2.13x2.18米，配貨毛重一般為22噸，體積為54立方米）。
1.2 集裝箱吊具的構造和特點
集裝箱吊具是一種起吊集裝箱的專用機具，它具有與集裝箱箱體相適應的結構，通過位于四角的旋鎖與箱體的頂角件連接進行起吊作業(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構和多種連鎖安全裝置，作業(yè)輔助時間短，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的集裝箱，其外形尺寸不應超過相應集裝箱的最大外部尺寸（導向翼外）。我國集裝箱吊具型號和尺寸標準（GB 3220-82）.
查 起重機設計手冊 表3-6-3，選取集裝箱吊具型號JD-30 。
表1-1 我國標準集裝箱吊具的型號、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
旋鎖轉角a
吊具的額定起重量 /kg
相應的集裝箱型號
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準零部件，但必須進行設計，因為岸橋的高速重載工作要求高可靠性。
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件，它具有承載能力大、撓性好、傳動平穩(wěn)可靠、高速運動時無噪音、極少突然斷裂等優(yōu)點，因而被廣泛用于岸橋的起升機構、變幅機構、牽引機構上；其缺點是長距離的傳動由于自重引起下?lián)?，在起制動瞬時彈跳幅度大。因此，對跳槽的防護、松繩的防護都有較高的要求。
鋼絲繩由一定數量的鋼絲繩和繩芯經過捻制而成。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度單元。起重機用鋼絲繩的 強度一般為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是不同的，在集裝箱起重機中，鋼絲繩防破斷的安全系數如表2-1所示
表2-1 鋼絲繩安全系數
Tab.2-1 The safety factor of rope
機構
載荷組合
系數
主起升機構
LS+LLE（只考慮縱向方向）
5.0-6.0
俯仰機構
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
小車運行機構
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行選擇。兩種類型最好都用鋼絲繩芯，應當采用鍍鋅鋼絲和始終全部潤滑或加油脂潤滑，抗拉強度應大約是1770N/mm2。安全系數，即最小破斷力對正常工作載荷的比必須根據國家標準。
鋼絲繩工作時所受的最大拉力
安全系數 S=6
鋼絲繩破斷拉力換算系數
鋼絲繩標準中給出的鋼絲破斷拉力的總和
（2-1）
查 起重機設計手冊 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、磨損的主要因數是：繩的卷繞系統(tǒng)，反向彎曲的影響，鋼絲繩通過滑輪時的速度，鋼絲繩正常工作載荷和最大載荷之間的比例，安全系數，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，內部和外部的銹蝕。
俯仰鋼絲繩一般是每5年一換1次，有時甚至每10年換1次。因此，應定期檢驗鋼絲繩和鋼絲繩滑輪，加油脂是十分重要的。鋼絲繩在制造時已在其內部和外部加過油脂，如果內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
雖然機械的損壞經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，鋼絲繩運轉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，達到省力或增速的目的。
承受負載不大的滑輪，結構尺寸較小，通常作為實體結構，用強度不低于鑄鐵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構，用強度不低于鑄鐵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。起重機常用鑄造滑輪，其結構尺寸已標準化（ZBJ80006，1-87）滑輪結果尺寸可按鋼絲繩直徑進行選定。
工作滑輪的直徑
（2-3）
式中 ——按鋼絲繩中心計算的滑輪直徑（mm）：
——鋼絲繩直徑（mm）；
——滑輪直徑比例系數，與機構工作級別和鋼絲繩結構有關。
這里選取工作級別為M4 即e=18
查 起重機械 安裝使用維修檢驗手冊（上）表2-1-51我們選用基本尺寸為下表的滑輪。
表2-3滑輪參數
Tab.2-3 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——被提升的物體質量（kg）；
S——鋼絲繩自由端拉力（N）；
m——滑輪倍數率；
g——重力加速度。
滑輪組倍率m是省力滑輪組倍力數，也是增速滑輪組的增速倍數。
（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。
滑輪組倍率的選定，對起升機構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，需提高卷筒轉數，即減小機構傳動比。但倍率過大，會使滑輪組本身體積重量增大，同時也會降低效率，加速鋼絲繩的磨損。
起重量小時，選用小的倍率，隨著起我重量增大，倍率相應提高，倍率增大，起升速度相應減小。
橋式起重機常用的雙聯(lián)滑輪組倍率數見表2-4。 這里所設計的是針對40ft的集裝箱（40尺柜：內容積為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2-4 橋式起重機常用雙聯(lián)滑輪組倍率
Tab.2-4 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
卷筒是起升機構和牽引機構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，是目前橋式起重機卷筒的典型結構。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；缺點是檢修時需沿軸向外移卷筒。在繩索牽引機構中，鋼絲繩的兩端都在卷筒上固定。鋼絲繩繞進或繞出卷筒時，鋼絲繩偏離螺旋槽兩惻的角度不大于，我們取。
2.3.2 卷筒的型式
卷筒由鑄造或焊接經機加工后制成。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度鑄鐵或球墨鑄鐵。采用鑄鋼時，應不低于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算
幾乎每一個國家都有其自己的關于鋼絲繩滑輪或卷筒直徑（D）對鋼絲繩直徑（d）的關系的標準。
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。
這里選取M8的工作級別，e=25。
卷筒名義直徑
卷筒計算直徑（由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑）
卷筒上和滑輪內的都有繩槽，卷筒上的繩槽必須夠深，以便正確地導向鋼絲繩。繩槽計算簡圖見圖2-1。
圖2-1卷筒繩槽
Fig.2-1 Roll groove
查 起重機設計手冊 表3-3-3
表2-5 卷筒繩槽尺寸
Tab.2-5 The size of roll groove
鋼絲繩直徑d
繩槽半徑
標準槽形
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
2.4 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，補償小量的角度與徑向偏移，同時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、俯仰機構，大、小車運行機構電機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。
岸橋各機構高速軸上使用的聯(lián)軸器，必須鍛鋼制造、能潤滑，并經過與其最高轉數相匹配的動平衡。在人員通過的地方，聯(lián)軸器裝有可拆式防護罩。主起升、俯仰及小車的驅動聯(lián)軸器應在不拆下各自的電機和減速器就在以分離。要防止?jié)櫥鸵蚵?lián)軸器的旋轉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軸，傳遞扭矩同時補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)軸器有時可以兼作制動輪。起重機常用齒輪聯(lián)軸器。
表2-6聯(lián)軸器使用特性
Tab.2-6 The use of coupling
聯(lián)軸器名稱
使用范圍
允許使用偏差
特點及應用
許用轉矩
/N·m
軸徑
/mm
最高轉速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，對機器的安裝精度要求不高，需良好的潤滑。可用于正反多變、起動頻繁的場合，起升、運行、回轉和變幅機構均可使用
3 岸橋的驅動
3.1 岸橋的負載特點
岸橋在選擇一個驅動方案時，首先要考慮的是該驅動對象的負載特點。岸橋的負載有以下特點：
（1）起升機構的負載是一個位能性負載，當箱重一定時，在任何轉速下負載轉矩總是保持恒定，而且負載轉矩的方向也不隨電機轉速方向的改變而改變。
（2）集裝箱岸橋的載荷有效率是50％，即經常有一半時間是空吊具運行的。即使是在帶箱的時候，也不都是滿箱起吊額定負荷。為了提高生產效率，希望在輕載時能提高速度。負載轉短與轉速成反比，即形成恒功率控制。負載的恒功率性質是就一定的速度范圍而言的，當負載很低時，受機械強度和電氣系統(tǒng)特殊性的限制，轉速不可能無限增大，一般恒功率調速范圍為額定速度的2—2.5倍。
（3）起升機構和小車行走機構都是間隔短時重復連續(xù)工作制，即對箱、吊箱、運行、對箱，周期性的起停或加減速，間隔很短。它要求具有良好的調速性能，除了要求有足夠的熱功率和起制動轉矩外，還要考慮過載能力的迅速反應和電動機的良好通風散熱。
（4）起升機構負載下降的過程是一個能量轉換的過程，此時的電動機處于發(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 驅動系統(tǒng)
近年來，隨著微處理器和半導體技術的發(fā)展，交流變頻調速理論不斷發(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。各大電氣剝造商相繼推出了自己的交流控制系統(tǒng)，使這項控制技術日趨成熟。實踐證明這種交流控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點：
（1）交流電機無需整流子和調換電刷，減少了維護工作量、防護等級高，節(jié)省了大量維修費用和維護時間。
（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）考慮到維護的費用，交流系統(tǒng)有一定的價格優(yōu)勢，且隨大容量主電路元件的開發(fā)運用，變頻驅動的價格尚有較大的下降空間。
驅動系統(tǒng)的組成部分如圖所示，A.變頻調速器B.異步電機C.編碼器（也可不用）。
圖3-1 驅動系統(tǒng)示圖
Fig.3-1 Drive systems
這里選用YTSZ系列冶金及起重用變頻調速三相異步電動機。
3.3 起升電機的功率計算
為了計算起升電機功率，必須考慮以下各項：
（1）正常起升時的阻力；
（2）加速旋轉是質量的慣性阻力；
（3）加速線形運動的質量的慣性阻力。
負荷的質量 Q=220kN
負荷的最大速度 v=60m/min=1m/s
所有齒輪傳動和鋼絲繩滑輪組的效率 η=0.90
電機轉速 n=1000r/min
電機軸上的電機、滑輪、齒輪箱轉動慣量:
（3-1）
加速時間
負荷的加速度 （3-2）
1. 正常起升（滿載最高速度）的阻力：
（3-3）
（3-4）
2．加速旋轉的質量的慣性阻力矩：
（3-5）
（3-6）
（3-7）
3. 加速線形運動質量的阻力：
（3-8）
（3-9）
（3-10）
相加：
1.名義（正常）起升
2.旋轉質量加速
3.直線運動質量加速
總計
在加速期間，電機能在有限的時間內傳遞更大的力矩，這樣可以從約140%變化到250%這樣多。
電機必須能提供
相應地 （3-11）
(小于，于是可用)
選取電機滿足： ；
；
S-60%額定工作制。
選用2個提升電機，則需要2個為122kW的電機。
查 機械設計手冊 表16-1-74
選用YTSZ315M1-6變頻速三相異步電動機2個。
表3-1起重電動機參數
Table 3-1 The parameters lifting motor
型號
標準
功率
/kW
額定電流/A
額定轉矩/N·m
額定轉速r/min
轉動慣量/kg·m
質量/kg
YTSZ315M1-6
125
205
1050.3
1000
3
4.7
1025
3.4 小車運行電機功率的計算
我們選用直接驅動小車，對于由電機直接驅動的小車，在惡劣的天氣條件下 ，必須考慮驅動車輪和軌道之間打滑的可能性。
要考慮的因素主要是：
（1）正常運行的阻力；
（2）供電或拖令系統(tǒng)的阻力；
（3）風對小車負荷的作用的阻力；
（4）加速旋轉的質量的慣性的阻力；
（5）加速線形運動的質量阻力。
小車運行速度（m/min） v=150 m/min
（m/s） v=2.5m/s
小車質量（t）
總負荷質量（t）
總質量（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動小車的起重機,
風的作用：,
加速時間
加速度
電機轉速
車輪直徑
電機和車輪之間減速比
（3-12）
旋轉部分轉動慣性之和（kgm2）
由于供電施令系統(tǒng)的阻力，取3kN
１．正常運行的阻力：
（3-13）
（3-14）
２．拖令系統(tǒng)的阻力：
（3-15）
（3-16）
３．風的阻力：
（3-17）
（3-18）
４．加速旋轉的質量的慣性阻力：
（3-19）
（3-20）
（保留在驅動內部）
（3-21）
5．加速線形運動質量的阻力：
（3-22）
（3-23）
相加：（直接驅動小車）車輪上驅動力（kN） 需要電機功率(kW)
1.正常運行
2.拖令系統(tǒng)
3.風載q=150N/m2
正常運行+風載，總計
相加：（加速期間） 車輪上驅動力（kN） 需要電機功率(kW)
1.正常運行
2.拖令系統(tǒng)
3.風載q=150N/m2
4.加速旋轉部分
加速線性運動質量
加速期間，總計
為控制軌道和車輪之間的打滑，現在需要的電機功率必須大于和。是電機的最大力矩系數，不應大于2。所以∑N必須大于65.5kW和必須大于
取。
4個車輪都是驅動車論，則直接驅動的小車，需要4個為16.5kW的電機。
查 機械設計手冊 表 16-1-74
選用YTSZ200M1-6變頻速三相異步電動機4個
表3-2小車電動機參數
Table 3-2 parameters Motor Vehicles
型號
標準
功率
/kW
額定電流/A
額定轉矩/N·m
額定轉速r/min
轉動慣量/kg·m
質量/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
減速器是起重機上的重要傳動部件。它的作用是把電機的高轉速，降低到各機構所需要的工作轉速。由于封閉齒輪轉動結構形式的減速器，齒輪都裝在密封的外殼內，灰塵進不去，潤滑良好，維修方便使用耐久，所以在起重機上絕大多數都采用封閉式減速器。
起升機構的傳統(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，為了保證電動機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。橋式起重機運行機構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的起升機構運行機構和電機變幅機構。減速器的箱體為焊接結構，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)一于一種結構型式，從而減少了產品的種類，有利于組織生產。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；
（5）輸出軸瞬時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。低速軸為P型圓柱軸伸，平鍵聯(lián)結。
表4-2高速軸參數
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減速器技術參數及承載能力
Tab.4-3 The reducer’s technical parameters and carrying capacity
輸入軸轉速
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
5 岸橋中的制動器
5.1 制動器
制動器是保證岸橋各機構安全正常工作的重要部件，每一套工作機構的傳動裝置中均設置制動器。重要機構（如主起升、俯仰機構）除了在高速軸上裝設制動器外，還應設卷筒制動器。
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。塊式制動器多應用于大車行走機構。主起升、小車運行、俯仰機構等高速制動器一般用盤式制動器。卷筒應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：
（1） 制動力矩大，在相同制動力矩情況下飛輪矩小，頻繁制動時沖擊小。
（2） 散熱性好，在緊急制動時制動盤的高溫得到良好散熱。
（3） 可實現自動補償，自動調整補償制動塊與制動盤之間的間隙。
（4） 軸向尺寸小，結構緊湊，方便布置和方便裝拆。
（5） 夾鉗可對稱式布置，可用增加夾鉗數目來增大制動力矩。
岸橋的盤式制動器一般在電機制動轉速降至5%時進行制動。而卷筒制動器是在機構完全停止工作后進行制動，但在發(fā)生意外情況時，或荷重下降速度達到額定下降速度1.15倍時自動進入制動。選擇制動器的夾緊力由各機構的額定力矩決定，其安全系數按相應的規(guī)范和買方文件要求選用。
自動器的自動力矩計算時，一般選取摩擦因數μ=0.4，而且自動力矩必須是1.6倍名義電機力矩直至2.2倍名義電機力矩。
小車運行和起重機運行機構時常使用盤式自動器。
5.2 起升制動器下降負荷
5.2.1 緊急停止
當可能出現一種危險的情況時，需要使起重機下降的負荷實現緊急停止——這時按下緊急停止按鈕，起升機構沒有電氣方面的制動，而是緊急停止。這時負荷在重力作用下向下拉，而且在很短的時間內急劇烈地加速，即起動自動器需要的之間內，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間比正常情況下要更長。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)如圖5-1（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．電機軸上的力矩：
（5-3）
卷筒直徑
齒輪箱速比
齒輪箱效率
4．負荷下降速度v(m/min):
5．卷筒上鋼絲繩速度:
（5-4）
6．卷筒轉速（r/min）：
（5-5）
7．電機轉速（r/min）：
（5-6）
8．電機軸上從電機、制動器輪和齒輪箱的轉動慣量：
（5-7）
9．從吊具加負荷算到電機軸上的轉動慣量：
（5-8）
10．總的轉動慣量
（5-9）
11．在按下緊急停止按鈕之后，負荷由在之內加速（是制動器進去動作的時間），到增加的角速度：
（5-10）
12．制動器在后起動機械制動時電機軸的旋轉速度：
（5-11）
（5-12）
13．這時電機和制動器的轉速：
（5-13）
14．卷筒上鋼絲繩這時的速度：
（5-14）
15．有效的制動力矩：
（5-15）
16．有效的制動時間：
（5-16）
17．總的制動時間：
（5-17）
18．制動期間鋼絲繩在卷筒上的位移：
（5-18）
——在時間內在卷筒上的位移（m）;
——在內制動是在減速期間，在卷筒上的位移（m）。
（5-19）
（5-20）
19．在緊急停止期間吊具和負荷在下降方向的總位移：
（5-21）
5.2.2 以電機全力矩制動
起重機司機下降負荷，并通過“電氣制動”是鉸車停止并停住負荷。電氣全力矩將作為制動力矩。
1．吊具加負荷的重量Q（kN）： Q=220kN
2．在卷筒上的鋼絲繩的力L（kN）：
其中n=5
3．電機軸上的力矩：
卷筒直徑
齒輪箱速比
齒輪箱效率
4．負荷下降速度v(m/min):
5．卷筒上鋼絲繩速度:
6．卷筒轉速（r/min）：
7．電機轉速（r/min）：
8．電機軸上從電機、制動器輪和齒輪箱的轉動慣量：
9．從吊具加負荷算到電機軸上的轉動慣量：
10．總的轉動慣量
11．制動立即開始，以名義電機力矩（2個電機總計）
N=240kW 在n=1000r/min時
（5-22）
（5-23）
12．制動器機械制動時電機軸的旋轉速度：
（5-24）
13．有效的制動時間：
（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，吊具和負荷在起升方向的總位移（見圖5-3）：
（5-27）
5.3 起升制動器起升負荷
5.3.1 緊急停止
這種情況不像在下降時那么危險。起重機正在起升負荷，而發(fā)生意外的情況，這時起重機司機必須起動急停按鈕。這種情況下起升機構不是電氣制動的，而是緊急停止。負荷首先是靠重力減速，在很短的時間內，即制動器起動的時間內，起動的制動器比正常起升速度低的速度開始制動負荷。
1．吊具加負荷的重量Q（kN）： Q=220kN
2．在卷筒上的鋼絲繩的力L（kN）：
其中n=5
3．電機軸上的力矩：
卷筒直徑
齒輪箱速比
齒輪箱效率
4．負荷下降速度v(m/min):
5．卷筒上鋼絲繩速度:
6．卷筒轉速（r/min）：
7．電機轉速（r/min）：
8．電機軸上從電機、制動器輪和齒輪箱的轉動慣量：
9．從吊具加負荷算到電機軸上的轉動慣量：
10．總的轉動慣量
11．在按下緊急停止按鈕之后，在（是制動器進去動作的時間）之內由使負荷減速：
在這里是負值
12．在后，起動的制動器在電機軸如下的轉速下開始機械制動：
13．這時電機和制動器的轉速：
14．卷筒上鋼絲繩這時的速度：
15．有效的制動力矩：
16．有效的制動時間：
（8-28）
17．總的制動時間：
18．制動期間鋼絲繩在卷筒上的位移：
——在時間內在卷筒上的位移（m）;
——在s內制動是在減速期間，在卷筒上的位移（m）。
19．在緊急停止期間吊具和負荷在起升方向的總位移：
5.3.2 以電機全力矩制動
起重機司機起升負荷通過“電氣制動”使鉸車停止來停止負荷。電氣全力矩將作為制動力矩。
1．吊具加負荷的重量Q（kN）： Q=220kN
2．在卷筒上的鋼絲繩的力L（kN）：
其中n=5
3．電機軸上的力矩：
卷筒直徑
齒輪箱速比
齒輪箱效率
4．負荷下降速度v(m/min):
5．卷筒上鋼絲繩速度:
6．卷筒轉速（r/min）：
7．電機轉速（r/min）：
8．電機軸上從電機、制動器輪和齒輪箱的轉動慣量：
9．從吊具加負荷算到電機軸上的轉動慣量：
10．總的轉動慣量
11．制動立即開始，以名義電機力矩（2個電機總計）
N=240kW 在n=1000r/min時
12．制動器機械制動時電機軸的旋轉速度：
13．有效的制動時間：
14．在制動期間卷筒上鋼絲繩的位移：
15．在電氣制動期間，吊具和負荷在起升方向的總位移：
6 軌道和車輪
6.1 軌道
起重機的運行軌道有三種：起重機鋼軌、P型鐵路鋼軌和方鋼。方鋼可看作是平頂鋼軌，由于對車輪的磨損大，現在已很少用。鋼軌通常用含碳、錳較高的鋼材（C=0.5%～0.8%、Mn=0.6%～1.5%）軌制成。起重機鋼軌的典型材料為U71Mn,方鋼主要用Q275的方鋼或扁鋼制成。這里選取起重機小車運行的軌道型號為P38。
查 起重機械·安裝使用維修檢驗手冊 表2-1-128 起重機軌道基本尺寸
表6-1小車軌道參數
Table 6-1 The parameters of car orbital mm
軌道型號
P38
134
27.7
68
114
43.9
66.7
67.3
300
13
圖6-1小車軌道簡圖
Fig.6-1 Trolley track sketch
檢查鋼軌、螺栓、夾板有無裂紋、松脫和腐蝕。如發(fā)現裂紋應及時更換新件，如有其余缺陷應及時修理。
鋼軌上的裂紋可用線路軌道探測器檢查，裂紋有垂直軌道的橫裂紋，也有順著軌道的縱向裂紋和斜向裂紋。如果產生較小的橫向裂紋可采用魚尾板聯(lián)接；斜向或縱向裂紋則要去掉有裂紋部分，換上新的軌道。
鋼軌頂面如有較小的疤痕或損傷時，可用電焊補平，在用砂輪打光。軌頂面的側面磨損都不應超過3mm。
魚尾板的聯(lián)接螺栓不得少于4個，一般應有6個。
小車軌道，每組墊鐵不應超過兩快，長度不應小于100mm，寬度應比鋼軌底寬10～20mm，兩組墊鐵間距不應小于200mm。墊鐵與軌道底面實際接觸面積不應小于名義接觸面積的60%，局部間隙不應大于1mm。
鋼軌標準長度為：9，9.5，10，10.5，11，11.5，12，12.5m。
6.2 計算起重機運行車輪的直徑
按照車輪踏面與軌道頂部形狀的不同，其接觸處可能是一直線（實際是矩形面積），稱為線接觸，也可能是一點（實際是小橢圓面積），稱為點接觸。線接觸的受力情況較好，但往往由于機架變形和安裝偏差等因素，使線接觸應力分布不盡人意，因而在起重機的運行機構中常常采用點接觸結構。
起重機車輪所承受的載荷與運行機構會去系統(tǒng)的載荷無關，可直接根據起重機外載荷的平衡條件求得。
計算平均輪壓如下：
（6-1）
式中 ——平均車輪負荷（kN）；
——最大車輪負荷（kN）；
——最小車輪負荷（kN）；
C——工作制系數，考慮起重機1個小時的工作時間。
工作制是40% C=1
:對于Fe600或Fe700的制造軌道為700kN/cm2
軌道寬： K（cm）
軌道曲率半徑： r（cm）
：車輪直徑
（6-2）
查 起重機械·安裝使用維修檢驗手冊(上) 表2-1-118
選用車輪 DYL-500 GB4628-84。
表6-2小車車輪參數
Tab.6-2 The parameters of car wheels
基本尺寸/mm
參考尺寸/mm
參考質量/kg
D
D1
B
B1
D
B2
C
B
X
Y
S
d1
d2
D2
D3
R
r
500
540
130
140
130
70
10
20
60
40
205
40
430
320
20
5
115.8
7 結論
本文設計了岸邊集裝箱起重機的總體機構及各部重要零件，完成了設計要求。
根據現場工況對設備的要求集裝箱的毛重，確定了鋼絲繩、集裝箱的型號，并根據鋼絲繩的直徑，選取了滑輪和卷筒，根據起重運行阻力，選取合適功率的驅動電動機，確定起重機的制動、和相關的減速裝置。根據行走小車的重量選取了小車車輪、軌道和相關零、部件，完成岸邊起重機整體設計。同時獲取各零件的形狀、結構、尺寸和位置等。
由于本人的水平和時間有限，具體的細節(jié)方面設計的還不夠完善，還請老師指導和改正。
致謝
本文的研究工作是在導師康文龍老師的關懷和悉心指導下完成的，在我的學業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著李老師辛勤的汗水和心血?？道蠋煹膰乐斨螌W態(tài)度、高度的責任感和敬業(yè)精神、淵博的知識、敏銳的洞察力和獨到的見解使我深受啟迪，時時鞭策和激勵著我。從尊敬的康老師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向康老師致以最誠摯的感謝和深深的敬意。
衷心祝愿康老師身體健康、生活愉快!
在多年的學習生活中，還得到了機械工程學院各位老師的熱情關心和幫助，在此衷心地向他們表示感謝!
對多年含辛茹苦養(yǎng)育我、對我寄予厚望的父母表示深深地感謝;感謝我的兄弟姐妹在我求學路上給予的理解、關心和支持。
最后，向所有關心和幫助過我的領導、老師、同學和朋友表示由衷的謝意!
衷心地感謝在百忙之中評閱我的論文和參加我答辯的各位專家、教授!
參考文獻
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附錄A
現代機械設計方案
機械產品的方案設計通常無法采用純數學演算的方法進行，也難以用數學模型進行完整的描述，而需根據產品特征進行形式化的描述，借助于設計專家的知識和經驗進行推理和決策。因此，欲實現計算機輔助產品的方案設計，必須解決計算機存儲和運用產品設計知識和專家設計決策等有關方面的問題，由此形成基于產品特征知識的設計方法。
目前，智能化設計方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現實技術進行設計，直觀性較好，開發(fā)初期用戶可以在一定程度上直接參與到設計中，但系統(tǒng)性較差，且零部件的結構、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經驗的設計者參與。
1、結構模塊化設計方法
從規(guī)劃產品的角度提出：定義設計任務時以功能化的產品結構為基礎，引用已有的產品解(如通用零件部件等)描述設計任務，即分解任務時就考慮每個分任務是否存在對應的產品解，這樣，能夠在產品規(guī)劃階段就消除設計任務中可能存在的矛盾，早期預測生產能力、費用，以及開發(fā)設計過程中計劃的可調整性，由此提高設計效率和設計的可靠性，同時也降低新產品的成本。Feldmann將描述設計任務的功能化產品結構分為四層，(1)產品→(2)功能組成→(3)主要功能組件→(4)功能元件。并采用面向應用的結構化特征目錄，對功能元件進行更為具體的定性和定量描述。同時研制出適合于產品開發(fā)早期和設計初期使用的工具軟件STRAT。
認為專用機械中多數功能可以采用已有的產品解，而具有新型解的專用功能只是少數，因此，在專用機械設計中采用功能化的產品結構，對于評價專用機械的設計、制造風 險十分有利。
提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統(tǒng)。理想的模塊化基本結構應該具有標準化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。
以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。
根據機械零部件的聯(lián)接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具 有自調整性的部件；2) 結構上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結構及嵌套式元件的聯(lián)接 ；4)具有模塊化結構和模塊化元件的聯(lián)接。并采用準符號表示典型元件和元件間的連接規(guī)則，由此實現元件間聯(lián)接的算法化和概念的可視化。
在進行機械系統(tǒng)的方案設計中，用“功能建立”模塊對功能進行分解，并規(guī)定功能分解的最佳“?；背潭仁枪?/div>
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