单臂架门座起重机臂架系统优化研究

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1、万方数据目前最常见的港口起重机械主要有集装箱门式起重机、岸桥起重机、正面吊和门座起重机【51。可以说，门座起重机综合了其他三种常用起重设备的优点，具有表现为：1)相对集装箱门式起重机而言，门座起重机不仅可以对轨下的货物进行吊运，而且还可以通过转台和变幅机构实现臂架的回转和变幅运动，实现货物的360。吊运，无死角，无盲区，工作范围更广。2)岸桥起重机和门座起重机一样都是在港口前沿进行装卸的主要机械设备，但门座起重机可以实现货物的回转，更加灵活机动，同时相同起重量的门座起重机的价格比岸桥起重机要低很多，因此更具竞争

2、优势，适用性更强。3)正面吊虽然可以直接完成集装箱堆码作业而不用再次转移集装箱，能够节省作业时州6。71，但是正面吊价格高昂，通用性不如门座起重机。上述的优点使得门座起重机越来越受到港口码头装卸行业的青睐，这也促使国内外大量企业对门座起重机进行研究和生产。目前，国外生产门座起重机最具代表性的企业主要有欧美的利勃海尔、德马格、马尼托瓦克和日本神钢等。欧美国家的门座起重机设计的整体实力非常强劲，在结构新颖性、整体稳定性和可靠性方面更是无与伦比。另外对大型和超大型门座起重机，采用全球定位系统可以随时监测运行状态，一旦

3、发现有故障，可以立即进行排除，降低了运行风险。日本在门座起重机设计的精细化程度方面也是其他国家所不具备的。国内门座起重机发展时间较短，比较有代表性的设计制造企业是南京港机厂、武汉理工大学港机工程研究所，上海信达港机。门座起重机是一种技术含量非常高的机械产品，其设计研发、生产工艺及制造能力的要求均需达到较高水平，其中任何一项不能达标，都不能制造出性能优良的门座起重机。与国外相比，我国门座起重机存在一定的差距，主要表现在以下几个方面：1)核心部件的技术水平欠缺制约了门座起重机的发展。2)制造水平不能满足设计的要求，

4、加工制造工艺不成熟，设备精度不高，性能不够优良。3)细节精细化设计方面和国外有很大的差距。现代技术的进步，促使门座起重机朝着以下三个方面发展：1)大型化、高速化船舶建造的大型化以及港口吞吐量的急剧上升，需要有大幅度、大起重量、大起升高度的大型化和作业高速化的门座起重机与之对应，这样可以大大地提高其作业效率，节约船舶港口停靠时间，从而降低成本、提升门座起重机的市场竞争力。2)自动化、数字化2万方数据计算机技术、电子技术和数字技术的结合，可以实现全数字化控制驱动，可编程控制、故障自动诊断和数据管理。通过与这些先进技

5、术的揉合，使门座起重机具备自动保护和自动检测的功能，以适应现代发展要求。3)节能环保人类社会的不断发展使得资源逐渐短缺，环境也不断恶化，节能环保是当今社会倡导的主题，因此产品是否具有核心竞争力的一个非常重要的指标就是其中是否具有节能环保技术【引。对应到门座起重机的生产上，主要体现在减小变幅驱动功率、电量消耗与控制无动力动作时间等方面，这些措施都可以满足持续发展的要求驯。图1．1为利勃海尔生产的门座起重机，是目前国外最典型的门座起重机产品，而图1．2是国内应用最广的门座起重机——四连杆组合臂架门座起重机。显然，国

6、外门座起重机的结构与国内的存在非常大的差别。图1-1利勃海尔门座起重机图1-2国内四连杆门座起重机1．3单臂架门座起重机的结构及工作原理按照起重机臂架结构型式划分，目前国内使用最多的门座起重机可分为四连杆组合臂架门座起重机和单臂架门座起重机lloJ。图1．2为四连杆组合臂架门座起重机，图1．3为单臂架门座起重机。上述两种门座起重机最主要的区别是臂架结构型式不同，四连杆门座起重机的臂架由主臂架、大拉杆和象鼻梁组合而成。长期以来，四连杆组合臂架门座起重机由于作业平稳，使用可靠等特点，对国内市场占有率比单臂架门座起重

7、机高。但是随着门座起重机向大起重量、大幅度方向发展，用组合臂架结构型式势必会造成臂架自身重量大幅增长，门座起重机抗倾翻能力下降，整体稳定性降低。与组合臂架门座起重机相比，单臂架门座起重机最显著的特点是结构简单、自重轻、相对轮压小，设备采购成本较低【111。这些特点也使得国外门万方数据座起重机普遍采用单臂架型式。因此，随着门座起重机的不断发展，结构简单、经济可靠的单臂架门座起重机将会逐步占据市场主导地位。因此，本文研究对象也就定格于单臂架门座起重机。图1-3单臂架门座起重机单臂架门座起重机的结构是立体的，具有高大

8、的门架和较长距离的伸臂，能够满足港口、码头上的船舶和车辆的装卸和转载：能够充分使用场地空间，使车辆良好通行；能够高效机动、安全可靠地完成机械化作业。其独特优越的结构对减轻繁重的体力劳动和提高装卸生产率有非常重要的意义【121。单臂架门座起重机的结构简图如图1．3所示，整体可分为上下两部分，即上部回转部分和下部行走部分。具体由大车运行机构，回转机构，起升机构，变幅机构和臂架系统组成。大车