龍門起重機文獻綜述

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畢業(yè)設計（論文）文獻綜述題 目 軌道式龍門起重機 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 06 級 1 班 學 生 陳 成 指導教師 周老師 西 南 交 通 大 學2010-4-27 年1、軌道式集裝箱龍門起重機國內(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加輪胎式集裝箱龍門起重機的裝卸方案，以輪胎式集裝箱龍門起重機作為后方堆場的主要裝卸機械。幾年，隨著港口的發(fā)展，軌道式集裝箱龍門起重機在港口的使用越來越多。其電控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等方面以達到現(xiàn)有的港口機械水平，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)具有上個世紀 90 年代國際先進水平的岸邊集裝箱起重機和輪胎式集裝箱龍門起重機，軌道式集裝箱龍門起重機的研究與開發(fā)能力也越來越強。由于大車行走和小車行走屬于一般負載，沒有特殊要求，因此變頻器在 V/F 模式下即可正常工作，不需要做特殊設置就能投入使用，而主副鉤吊屬于重型負載，要求起鉤和松鉤都能保證不溜鉤，上下行平穩(wěn)迅速，要求在直流制動后馬上投入制動器進行制動。2、軌道式集裝箱龍門起重機國外發(fā)展現(xiàn)狀長期以來，軌道式集裝箱龍門起重機僅小車運行機構(gòu)采用交流驅(qū)動，近年來，起升機構(gòu)和大車運行也相繼采用了交流驅(qū)動技術，這樣減少了維護和修理費，降低了營運成本。日本三井公司最早成功地采用了交流變頻調(diào)速裝置，解決了起升機構(gòu)位勢負載和車輪支承壓力變化導致車輪轉(zhuǎn)速變化的關鍵技術，達到了集裝箱堆 6 層作業(yè)的使用要求。派納公司將其在自動控制領域所擁有的豐富經(jīng)驗成功地應用在大型軌道式集裝箱龍門起重機上，滿足了現(xiàn)代化集裝箱堆場對自動化控制的需要。歐洲聯(lián)合碼頭公司應用光纜傳輸技術，可靠地將軌道式集裝箱龍門起重機與港站管理計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了無人裝卸作業(yè)和堆場全盤自動化。據(jù)統(tǒng)計，歐洲作為傳統(tǒng)上的輪胎式集裝箱龍門起重機的大訂戶，1995 年訂購的軌道式集裝箱龍門起重機多達 58 臺，從一個側(cè)面反映出軌道集裝箱龍門起重機的市場潛力和應用前景。另一方面，從世界一些著名的港口的發(fā)展趨勢看，軌道式集裝箱龍門起重機將向大型化、高效化、自動化方向發(fā)展。目前，一些先進設計思想逐漸被采用，一些先進設計手段也被引入軌道式集裝箱龍門起重機領域。如果有限元分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、機電液一體化技術、CAD 設計模塊化技術、可靠性設計方法、機械結(jié)構(gòu)動態(tài)設計等。這些方法在軌道式集裝箱龍門起重機設計中已有所應用，取得了較好的效果。但現(xiàn)代軌道式集裝箱龍門起重機設計面臨的主要難題是：如何綜合現(xiàn)有的設計手段、方法對軌道式集裝箱龍門起重機設計分析；如何結(jié)合軌道式集裝箱龍門起重機具體狀況，挖掘在其他領域已取得到較好應用的尚未在軌道集裝箱龍門起重機領域應用的先進的設計思想、手段和方法。2.1 研究主要成果新材料的應用H 型鋼、T 型鋼、MC 鑄型尼龍材料等等，都促成了起重機結(jié)構(gòu)的改進和機械零部件的發(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器、鉗式制動器、電線滑車、滑接輸電裝置等等新裝置的采用，都為起重機產(chǎn)品的更新和系列改進提供了切實的基礎。新設計思想的應用近幾年，一些高等院校在起重機優(yōu)化設計和推廣現(xiàn)代設計方法方面做了許多有成效的工作，對門式起重機進行了按靜強度、靜剛度、動剛度等多項控制主表的綜合分析優(yōu)化設計，從單機優(yōu)化到系統(tǒng)優(yōu)化設計理論方面的開拓和探索都已有進入實用階段。依據(jù) Miner 線性積累積損傷理論，形成餓對角線通用原則，使得用同樣的機械部件，形成多種規(guī)格起重機提供了理論基礎。木塊單元設計等等。整個起重機行業(yè)的技術、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際需求 龍門起重機的主梁結(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。新設計工具的普及運用Proe、 ANSYS、APDL 語言等方面快捷的設計和測試等計算機軟件的開發(fā)和運用大大提高了新產(chǎn)品的研發(fā)能力，縮短了研發(fā)周期。比如虛擬樣機技術對龍門起重機小車進行整體動態(tài)安全性仿真實驗，通過仿真實驗獲得小車突然加速和碰撞時所產(chǎn)生的動態(tài)接觸力，這些準確的數(shù)據(jù)可以供龍門起重機結(jié)構(gòu)分析時參考為設計師設計可靠性的龍門起重機緩沖提供了快速、有效的途徑。吊具防搖系統(tǒng)的研發(fā)集裝箱龍門起重機的吊具防搖系統(tǒng)是各起重機制造商一直在研發(fā)的項目，好的“防搖”措施將會大大提高起重機械的生產(chǎn)效率。振華港機、上海港機重工、等起重機生產(chǎn)廠商制造種類繁多。防搖系統(tǒng)是指吊具起吊集裝箱時，在小車、大車平移的情況下，在一定的搖擺周期內(nèi)，集裝箱達到公認的對箱要求。如今已開發(fā)出機械式減搖裝置、八繩雙向防搖技術等。自動糾偏技術跨度大于 40m 的龍門起重機在實際使用中由于眾多因素的影響，鋼、柔腿運行一段時間后會產(chǎn)生快慢不一的現(xiàn)象，常用電器自動糾偏的方法通常有計算脈沖編碼器輸入 PLC 的脈沖、通過安裝在柔腿頂部的位移傳感器、用橡膠摩擦輪帶動旋轉(zhuǎn)編碼器的閉環(huán)控制等。啃軌現(xiàn)象的改善啃軌，就是起重機運行過程中車輪輪緣與鋼軌側(cè)面壓觸，發(fā)生強烈的磨損。嚴重的啃軌，使車輪與軌道劇烈磨損，并且大大增加附加載荷，運行阻力比正常狀態(tài)時增大 3.5 倍左右，一般中型工作類型的龍門起重機車輪的使用壽命約810 年，若有啃軌現(xiàn)象，壽命可降為 12 年，甚至幾個月。在實際生產(chǎn)中最常用而且最有效的方法是調(diào)整和移動車輪，消除過大的誤差橫向力。3、 發(fā)展趨勢由于生產(chǎn)發(fā)展提出新的使用要求，起重機的種類、形式也需要相應地發(fā)展和創(chuàng)新，性能參數(shù)也需要不斷變化與完善?，F(xiàn)代化設計方法的建立和計算機輔助設計等現(xiàn)代設計手段的應用，使起重機設計思維觀念和方法有了進一步的更新。起重機將向現(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)使起重機的控制系統(tǒng)在發(fā)動機與傳動系統(tǒng)各功能塊之間實現(xiàn)數(shù)字式數(shù)據(jù)傳輸和電子控制，可降低起重機油耗及排放值，簡化布線，提高整機可靠性與維修方便性。模塊單元設計所謂模塊單元化設計，就是根據(jù)市場調(diào)查和預測的統(tǒng)計數(shù)字以及積累的資料和圖表，在嚴密的科學理論指導下，擬定起重機結(jié)構(gòu)、機構(gòu)、部件等多層次的標準化、模塊化和單元化。只對幾個模塊進行寫該即可實現(xiàn)起重機的改進，選用不同的模塊從新進行組合便設計出不同規(guī)格具有不同功能的起重機，以滿足市場的需求，增強競爭能力。這將影響整個起重機行業(yè)的技術、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公司都已經(jīng)采用模塊化設計，并取得了顯著地效益。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設計后，比單件設計費用下降 12%，生產(chǎn)成本下降 45%，經(jīng)濟效益十分可觀?？刂圃难邪l(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。在距離檢測方面，采用無線電信號型防撞裝置來監(jiān)控起重機前端行駛距離，在發(fā)出警告信號后，大車車速將減小到 50%，最后切斷電機電源，將大車制動。起重機的剎車系統(tǒng)也應用微機進行控制和監(jiān)視工作。復雜的起重機更加完善，通用的起重機更加簡便對高速重載大生產(chǎn)率的冶金、港口、建筑等專用起重機，不僅機構(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，整機更趨完善和提高，整機向有機、完善、協(xié)調(diào)、適配方向發(fā)展，這在近年來的寶鋼等重點工程從日本、德國、美國、進口的起重機中均可看出來。而大量通用的中小型起重機在通用化、系列化前提下更加簡單化如德國、荷蘭、意大利的一些公司近些年大規(guī)模推出了電動葫蘆及葫蘆小車的懸掛、雙梁、門式起重機,并取代了老式電動雙梁起重機、電動門式起重機。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費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長，起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。產(chǎn)品性能自動化、智能化和數(shù)字化大型高效起重機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)動裝置、可編程序控制器等設備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控應用使起重機具有更高的柔性。重點開發(fā)以微 處理機為核心的高性能電氣傳動裝置，可進行操作的起重機運行的自動保護與自動檢測、特殊場合的遠距離遙控等。產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化在起重機單機自動化的基礎上，通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設備有機結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。起重機通過系統(tǒng)集成，形成不同機種的最佳匹配和組合，取長補短，發(fā)揮最佳效用。目前重點發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運自動化系統(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，如技術性能、質(zhì)量水平、作業(yè)效率等相對較低，尤其是海港堆場使用的現(xiàn)代化軌道吊，國內(nèi)尚屬空白，國內(nèi)市場均被進口產(chǎn)品所占領。在設計技術上極限應力設計法有很大局限性應加強向塑性應力設計法的理論研究工作。大型起重機設備的可靠性研究還有待進一步完善提高、大車高速運行狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)變形問題嚴重。大車高速運行狀態(tài)下的輸配電問題，大車高速運行對整機的輸配電系統(tǒng)提出了較高要求，采用電纜卷筒供電，高速運行時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口。大車高速運行狀態(tài)下的電氣控制問題，因為采用了高速行走的大車，兩條軌道上的大車電機運行必須高度同步，否則很容易發(fā)生大車跑偏以至啃 軌的現(xiàn)象。集裝箱橋吊的遠程管理系統(tǒng)通訊系統(tǒng)未解決，遠程控制的電氣控制問題亟待解決。隨著中國經(jīng)濟與基礎設施建設快速發(fā)展，中國已成為全球重要的起重機市場。 近幾年，石化、能源、電力等領域的發(fā)展，不僅帶動了中國起重機市場的持續(xù)穩(wěn)健向上，更是培育催生了大批極具實力的吊具企業(yè)。目前，中國吊裝行業(yè)已經(jīng)涌現(xiàn)出一批具備相當規(guī)模和強大競爭力的大型吊裝企業(yè)；除了在全面深度參與中國基礎設施建設重點工程外，這些企業(yè)更將業(yè)務拓展至廣闊的海外市場。 受中國吊裝領域迅猛發(fā)展帶動，中國起重機市場近幾年也持續(xù)向上。目前，中國起重機市場幾乎聚集了全球所有知名制造企業(yè)；隨著對中國市場重視程度的增加，國外主要起重機企業(yè)，大部分都在中國建立了組裝制造基地。在推進中國本地化制造體系的同時，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，通過擴建、合作等方式，完善在中國的業(yè)務布局。由此可以看出，起重機在中國的發(fā)展是很有前途的，那么小車運行機構(gòu)的發(fā)展也是不言而喻的。 4、 主要參考文獻1 楊俊 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