龙门起重机文献综述

毕业设计（论文）

文献综述

题目轨道式龙门起重机

专业机械设计制造及其自动化

班级06级1班

学生陈成

指导教师周老师

西南交通大学

2010-4-27年

1、轨道式集装箱龙门起重机国内发展现状

在我国集装箱港口的装卸作业中，通常采用岸边集装箱起重机加轮胎式集装箱龙门起重机的装卸方案，以轮胎式集装箱龙门起重机作为后方堆场的主要装卸机械。几年，随着港口的发展，轨道式集装箱龙门起重机在港口的使用越来越多。其电控系统、管理系统等方面以达到现有的港口机械水平，完全能满足现代港口集装箱的需要。

目前我国已能批量生产具有上个世纪90年代国际先进水平的岸边集装箱起重机和轮胎式集装箱龙门起重机，轨道式集装箱龙门起重机的研究与开发能力也越来越强。

由于大车行走和小车行走属于一般负载，没有特殊要求，因此变频器在V/F模式下即可正常工作，不需要做特殊设置就能投入使用，而主副钩吊属于重型负载，要求起钩和松钩都能保证不溜钩，上下行平稳迅速，要求在直流制动后马上投入制动器进行制动。

2、轨道式集装箱龙门起重机国外发展现状

长期以来，轨道式集装箱龙门起重机仅小车运行机构采用交流驱动，近年来，起升机构和大车运行也相继采用了交流驱动技术，这样减少了维护和修理费，降低了营运成本。日本三井公司最早成功地采用了交流变频调速装置，解决了起升机构位势负载和车轮支承压力变化导致车轮转速变化的关键技术，达到了集装箱堆6层作业的使用要求。派纳公司将其在自动控制领域所拥有的丰富经验成功地应用在大型轨道式集装箱龙门起重机上，满足了现代化集装箱堆场对自动化控制的需要。欧洲联合码头公司应用光缆传输技术，可靠地将轨道式集装箱龙门起重机与港站管理计算机联网，实现了无人装卸作业和堆场全盘自动化。

据统计，欧洲作为传统上的轮胎式集装箱龙门起重机的大订户，1995年订

购的轨道式集装箱龙门起重机多达58台，从一个侧面反映出轨道集装箱龙门起重机的市场潜力和应用前景。另一方面，从世界一些著名的港口的发展趋势看，轨道式集装箱龙门起重机将向大型化、高效化、自动化方向发展。

目前，一些先进设计思想逐渐被采用，一些先进设计手段也被引入轨道式

集装箱龙门起重机领域。如果有限元分析、结构优化设计、机电液一体化技术、CAD设计模块化技术、可靠性设计方法、机械结构动态设计等。这些方法在轨

道式集装箱龙门起重机设计中已有所应用，取得了较好的效果。但现代轨道式集装箱龙门起重机设计面临的主要难题是：①如何综合现有的设计手段、方法对轨道式集装箱龙门起重机设计分析；②如何结合轨道式集装箱龙门起重机具体状况，挖掘在其他领域已取得到较好应用的尚未在轨道集装箱龙门起重机领域应用的先进的设计思想、手段和方法。

2.1研究主要成果

新材料的应用

H型钢、T型钢、MC铸型尼龙材料等等，都促成了起重机结构的改进和机械零部件的发展，降低了制造成本，改善了使用性能。

新装置的研制和新零部件的采用

激光防碰装置、柔性部件、三合一减速器、新型径向棒销联轴器、新型电液压块式制动器、钳式制动器、电线滑车、滑接输电装置等等新装置的采用，都为起重机产品的更新和系列改进提供了切实的基础。

新设计思想的应用

近几年，一些高等院校在起重机优化设计和推广现代设计方法方面做了许多有成效的工作，对门式起重机进行了按静强度、静刚度、动刚度等多项控制主表的综合分析优化设计，从单机优化到系统优化设计理论方面的开拓和探索都已有进入实用阶段。依据Miner线性积累积损伤理论，形成饿对角线通用原则，使得用同样的机械部件，形成多种规格起重机提供了理论基础。木块单元设计等等。整个起重机行业的技术、生产和管理水平的提高，老产品的更新、新产品的研发速度都将大大加快。

主梁结构形式多样化

主梁的结构形式不在拘泥于单一的品种，为了满足小车的上下布置等各种实际需求龙门起重机的主梁结构形式开创出梯形截面双主梁形式、π型截面单主梁形式、梯形截面单主梁形式等等。

新设计工具的普及运用

Proe、ANSYS、APDL语言等方面快捷的设计和测试等计算机软件的开发和运用大大提高了新产品的研发能力，缩短了研发周期。比如虚拟样机技术对龙门起重机小车进行整体动态安全性仿真实验，通过仿真实验获得小车突然加速和碰撞时所产生的动态接触力，这些准确的数据可以供龙门起重机结构分析时参考为设计师设计可靠性的龙门起重机缓冲提供了快速、有效的途径。

吊具防摇系统的研发

集装箱龙门起重机的吊具防摇系统是各起重机制造商一直在研发的项目，好的“防摇”措施将会大大提高起重机械的生产效率。振华港机、上海港机重工、等起重机生产厂商制造种类繁多。防摇系统是指吊具起吊集装箱时，在小车、大车平移的情况下，在一定的摇摆周期内，集装箱达到公认的对箱要求。如今已开发出机械式减摇装置、八绳双向防摇技术等。

自动纠偏技术

跨度大于40m的龙门起重机在实际使用中由于众多因素的影响，钢、柔腿运行一段时间后会产生快慢不一的现象，常用电器自动纠偏的方法通常有计算脉冲编码器输入PLC的脉冲、通过安装在柔腿顶部的位移传感器、用橡胶摩擦轮带动旋转编码器的闭环控制等。

啃轨现象的改善

啃轨，就是起重机运行过程中车轮轮缘与钢轨侧面压触，发生强烈的磨损。严重的啃轨，使车轮与轨道剧烈磨损，并且大大增加附加载荷，运行阻力比正常状态时增大3.5倍左右，一般中型工作类型的龙门起重机车轮的使用寿命约

8~10年，若有啃轨现象，寿命可降为1~2年，甚至几个月。在实际生产中最常用而且最有效的方法是调整和移动车轮，消除过大的误差横向力。

3、发展趋势

由于生产发展提出新的使用要求，起重机的种类、形式也需要相应地发展和创新，性能参数也需要不断变化与完善。现代化设计方法的建立和计算机辅助设计等现代设计手段的应用，使起重机设计思维观念和方法有了进一步的更新。起重机将向现代化、智能化、更安全可靠方便的方向发展。具体体现在：数据总线管理系统开发

数据总线管理系统使起重机的控制系统在发动机与传动系统各功能块之间实现数字式数据传输和电子控制，可降低起重机油耗及排放值，简化布线，提高整机可靠性与维修方便性。

模块单元设计

所谓模块单元化设计，就是根据市场调查和预测的统计数字以及积累的资料和图表，在严密的科学理论指导下，拟定起重机结构、机构、部件等多层次的标准化、模块化和单元化。只对几个模块进行写该即可实现起重机的改进，选用不同的模块从新进行组合便设计出不同规格具有不同功能的起重机，以满

足市场的需求，增强竞争能力。这将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平以及产品更新。目前，德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已经采用模块化设计，并取得了显著地效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计费用下降12%，生产成本下降45%，经济效益十分可观。

控制元件的研发

采用转角码盘、齿轮链、激光头等装置，使定位精度可到±1mm。接收器、控制器遥控系统应用节省人力，提高工作效率，而且使操作者的作业条件得到改善。在距离检测方面，采用无线电信号型防撞装置来监控起重机前端行驶距离，在发出警告信号后，大车车速将减小到50%，最后切断电机电源，将大车制动。起重机的刹车系统也应用微机进行控制和监视工作。

复杂的起重机更加完善，通用的起重机更加简便

对高速重载大生产率的冶金、港口、建筑等专用起重机，不仅机构性能参数更趋完善和提高，而起其可靠性、自检查和故障显示等能力也有所提高，整机更趋完善和提高，整机向有机、完善、协调、适配方向发展，这在近年来的宝钢等重点工程从日本、德国、美国、进口的起重机中均可看出来。而大量通用的中小型起重机在通用化、系列化前提下更加简单化如德国、荷兰、意大利的一些公司近些年大规模推出了电动葫芦及葫芦小车的悬挂、双梁、门式起重机,并取代了老式电动双梁起重机、电动门式起重机。

产品大型化，高速化和专用化

由于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，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。

产品性能自动化、智能化和数字化

大型高效起重机新一代电气控制装置己发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控应用使起重机具有更高的柔性。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，可进行操作的起重机运行的自动保护与自动检测、特殊场合的远距离遥控等。

产品组合成套化、集成化和柔性化

在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个

物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。起重机通过系统集成，形成不同机种的最佳匹配和组合，取长补短，发挥最佳效用。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统，柔性加工制造系统，商业货物配送集散系统等。

3.1存在问题

我国从50年代开始着手研制门吊，由于受各方面条件的限制，与国外同类产品相比，国产轨道吊还存在不少差距，如技术性能、质量水平、作业效率等相对较低，尤其是海港堆场使用的现代化轨道吊，国内尚属空白，国内市场均被进口产品所占领。在设计技术上极限应力设计法有很大局限性应加强向塑性应力设计法的理论研究工作。大型起重机设备的可靠性研究还有待进一步完善提高、大车高速运行状态下的结构变形问题严重。大车高速运行状态下的输配电问题，大车高速运行对整机的输配电系统提出了较高要求，采用电缆卷筒供电，高速运行时大车与电缆卷筒须有较好的同步性。传统的磁滞式电缆卷筒不能满足这一要求，因此需采用由专门控制的电缆卷筒。目前电缆卷筒需从国外进口。大车高速运行状态下的电气控制问题，因为采用了高速行走的大车，两条轨道上的大车电机运行必须高度同步，否则很容易发生大车跑偏以至啃轨的现象。集装箱桥吊的远程管理系统通讯系统未解决，远程控制的电气控制问题亟待解决。

随着中国经济与基础设施建设快速发展，中国已成为全球重要的起重机市场。近几年，石化、能源、电力等领域的发展，不仅带动了中国起重机市场的持续稳健向上，更是培育催生了大批极具实力的吊具企业。目前，中国吊装行业已经涌现出一批具备相当规模和强大竞争力的大型吊装企业；除了在全面深度参与中国基础设施建设重点工程外，这些企业更将业务拓展至广阔的海外市场。受中国吊装领域迅猛发展带动，中国起重机市场近几年也持续向上。目前，中国起重机市场几乎聚集了全球所有知名制造企业；随着对中国市场重视程度的增加，国外主要起重机企业，大部分都在中国建立了组装制造基地。在推进中国本地化制造体系的同时，国外企业还不断加大在中国的投资力度，以更灵活地拓展模式，通过扩建、合作等方式，完善在中国的业务布局。

由此可以看出，起重机在中国的发展是很有前途的，那么小车运行机构的发展也是不言而喻的。

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