文献综述-集装箱龙门起重机结构设计.doc

本科毕业设计（论文）文献综述文献综述题目：集装箱龙门起重机应用现状分析学 院： 机电与车辆工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 完成时间： 2018年04月08日 集装箱门式起重机应用现状分析摘 要：介绍集装箱门式起重机的应用现状与发展趋势，集装箱门式起重机的技术发展以及应用案例，集装箱码头应根据实际情况决定采用哪种型式的堆场工艺方式。利用模块化设计、参数标准化、动态优化设计、PCL、调度优化以及轨道龙门起重机整机过驳等先进设计方法尽可能地提升起重机性能以及经济性。关键词：集装箱龙门起重机；轨道式集装箱龙门起重机；结构；模块；优化 1.集装箱龙门起重机综述 1.1.国内现状我国现有集装箱专用码头二十多个，大多数港口使用的是轮胎式集装箱龙门起重机，轮胎式龙门起重机的主要优点是可以有效利用堆场、堆场建设费用相对较低、机动灵活、通用性强。轮胎式龙门起重机的主要缺点是采用内燃动力系统、设备维修量和能源消耗大。而轨道式集装箱门式起重机（简称RMG）以其作业效率高、场地利用率高、自动化程度高、故障低、能耗低、运营成本低和环保等优势而得到越来越多的青睐。1.2.国外现状目前国外许多新建的大型集装箱专业码头越来越多地舍弃传统的轮胎式集装箱门式起重机（简称RTG）的堆场装卸，而改用RMG进行堆场装卸，如英国泰晤士港、鹿特丹港ECT码头、台湾高雄港、香港国际货柜码头（HIT）、青岛港前湾集装箱码头四期工程、青岛招商局集装箱码头等。2018年1月6日，荷兰玛姆特公司（Mammoet）为芬兰图尔库船厂吊装了一座新的龙门起重机，采用了履带吊空间效率法，能够充分利用千吨履带吊各种作业半径下强大的起重力矩，且使用最少的站位空间与行走距离，完成所有的大件模块吊装。该型号起重机号称是北欧地区最大的龙门起重机，重1200吨，跨度154米，高120米。大型的集装箱码头新建的集装箱门式起重机几乎都采用双梁式龙门起重机，其承载能力强,跨度大、整体稳定性好,品种多, 但自身质量与相同起重量的单主梁门式起重机相比要大些, 造价也较高。2.集装箱龙门起重机的应用 随着贸易全球化和市场国际化的到来，集装箱运输在世界各地飞速发展，大型港口集装箱码头不断涌现。由于集装箱码头处在海陆联运接口处的战略位置，因此受到各界的广泛关注。 用于集装箱码头，拖挂车将岸壁集装箱运载桥从船上卸下的集装箱运到堆场或后方后,由集装箱龙门起重机堆码起来或直接装车运走,可加快集装箱运载桥或其他起重机的周转。堆场宽度大致等于集装箱龙门起重机的跨度，这由集装箱的排数和拖车车道数量决定。堆场集装箱一般堆放34层，起升速度为3552米/分。轨道式集装箱龙门起重机大车行走机构沿轨道移动，小车沿主梁运行来吊运集装箱；轮胎式集装箱龙门起重机还可以进行90转向，横向移动到下一个堆场。3.集装箱龙门起重机的发展趋势 3.1龙门起重机大型化由于经济全球化和市场国际化，工业生产规模不断扩大, 生产效率日益提高, 以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加, 促使大型或高速集装箱龙门起重机的需求量不断增长,工作速度越来越高,并对能耗和可靠性提出更高的要求。由于我国现阶段大部分港口依旧使用轮胎式集装箱龙门起重机，短时间内对于中小型港口的发展状态是将现有的RTG的堆高能力进行提升，这样通过对RTG的改进比新购入轨道式集装箱龙门起重机会节约巨量的费用。对于新兴港以及大港未来的发展趋势是大吨位大跨度大堆高以及较高的起吊速度的RMG。其作业效率高、场地利用率高、自动化程度高、故障低、能耗低、运营成本低和环保等优势符合未来的发展方向。大起重量的龙门起重机的支腿一般采用箱型结构，其具有结构制造简单、制造质量易于控制，制造效率高等特点，但箱型结构防风性差需要加装防滑自锁夹轨器。3.2模块化设计当前，我国的龙门起重机多采用传统单一设计手法，不仅产品重量过大，而且通用化程度低，加大了成本投入。而模块化设计能够促进龙门起重机的更新换代，提升经济效益，因此，对大吨位龙门起重机模块化设计系统研究有着重要的实践意义与应用价值。用模块化设计代替传统的整机设计方法, 将起重机上功能基本相 同的构件、 部件和零件制成有多种用途, 有相同联接要素和可互换的 标准模块, 通过不同模块的相互组合, 形成不同类型和规格的起重机。 对起重机进行改进,只需针对某几个模块。设计新型起重机,只需选 用不同模块重新进行组合。 可使单件小批量生产的起重机改换成具有 相当批量的模块生产, 实现高效率的专业化生产, 企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能,降低制造成本,提 高通用化程度, 用较少规格数的零部件组成多品种、 多规格的系列产品,充分满足用户需求。目前,德国、英国、法国、美国和日本的著 名起重机公司都已采用起重机模块化设计, 并取得了显著的效益。 德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后, 比单件设计的设计费用下降 12%,生产成本下降 45%,经济效益十分可观。3.3.参数标准化轨道式集装箱龙门起重机参数标准化是发展所驱，但目前RMG结构形式非常多，各集装箱码头大多数根据各自情况进行参数确定，起重量、起升高度、跨距、速度、控制方式等主要技术性能参数从最低到最高均有运用，造成轨道式集装箱门式起重机参数多种多样，甚至混乱，阻碍了轨道式龙门起重机的快速推广和使用。3.4.动态优化设计对集装箱起重机基于有限元的动态优化设计，对不同动态优化目标下的两个方案，从经济性等各个方面进行全面比较，在满足所需的静态、动态性能的前提下，可以使集装箱龙门起重机的质量尽量小，使材料得到充分利用。由青岛理工大学刘淑香集装箱龙门起重机结构系统动态优化设计的优化结果：质量降幅达13.1%，结构系统的静刚度参数值明显增大，但是未超过许用值，从而使材料得到更充分利用，经济性明显提高。3.5.PCL控制在集装箱龙门起重机中应用基于PCL控制的变频调速。传统的桥式起重机（门式起重机是桥式起重机的一种变形）控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高。电能浪费大，效率低下等缺点。因此对集装箱龙门起重机控制系统进行研究具有现实意义。3.6.调度优化龙门起重机调度优化对集装箱运输也意义重大。不单是集装箱起重机本身影响作业效率，港口集装箱起重机的调度也对作业效率影响很大。由于龙门起重机的作业速度慢（作业率仅为桥吊的一半），如果不能有效使用，在场堆段附近或者段内拖车通道处将引发拖车拥堵或闲置，致使桥吊窝工，整个码头作业发生延误。对龙门起重机作业进行优化调度，可以缩短拖车的等待时间，提高桥吊作业率，降低船舶周转时间，最终提高港口 集装箱码头的作业效率。3.7.整机过驳轨道龙门起重机整机过驳与之前的散发装运相比有以下优势：降低了总成本，散发的打包运发以及现场装调测试要占总费用15%以上，而整机发运不需要装调测试；滚装过驳的效率更高；整机装运比散件对船舶的利用率高；整装过驳受天气等外界因素影响较小。结论集装箱运输具有高效、安全、廉价、货损小等优点，我国乃至世界都极为重视集装箱运输。近些年我国的集装箱起重机得到了飞速发展，基本上满足了国内港口的需求，但是与国外先进的技术相比，我国的港口现代化还有很长的一段路要走。我们从国外的工业发展历史中吸取经验，引进先进技术。定能从引进仿制到自主制造到行业先进的飞越。参考文献1 Veronika Vakova .Analysis of a Crane Runway Failure.D.Technical University of Ostrava, Faculty of Civil Engineering, Department of Structures,2016.2 Alexandru Vladeanu.The possibility of the horizontal trajectory realization of the bucket teeth at tri-power excanvators.D.Civil Engineering University from Bucharest,Institute of Solid Mechanics of the Romanian Academy,2012.3 袁枚.集装箱龙门起重机大车走行机构的设计计算.J中铁工程设计咨询集团有限公司机动院,2005.4 彭传圣.集装箱门式起重机应用现状分析.J交通部水运科学研究所,2004.5 张德文.青岛港轨道式集装箱门式起重机技术创新与应用.J交通部水运科学研究所,2009.6 郭建生.集装箱龙门起重机门架结构刚度性能的探讨.J武汉理工大学,2001.7 刘辉.大吨位龙门起重机模块化设计系统研究.J河南省大方重型机器有限公司河南新乡,2017.8 魏众港.口集装箱码头轮胎式龙门吊优化调度.J研究北京交通大学交通运输学院,2007.9 倪幼虎.轨道门式起重机防滑自锁夹轨器设计.J起重运输机械,2016.10 张欢.轨道式集装箱龙门起重机参数化设计.J武汉科技大学机械学院,201111 陈飞.轨道式集装箱龙门起重机整机滚装过驳存在的问题与对策.J南通振华重型装备制造有限公司,201712 丁敏.轨道式集装箱门式起重机参数标准化研究.J交通部水运科学研究所,201413 刘淑香.基于灵敏度分析的集装箱龙门起重机结构的优化设计.J西南交通大学机械工程研究所,200814 申焱.基于ANSYS的4