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1、电动旋转集装箱吊具的选型与设计文章编号:1004—2024(2005)02—0031—03中图分类号:U294.27文献标识码:B电动旋转集装箱吊具的选型与设计●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●单人煌,彭寿顺(南昌铁路局南昌机械厂,江西南昌330002)摘要:针对目前通用的门式起重机采用的无动力集装箱吊具占用起升高度较高,对位及通过起重机支腿困难,装卸集装箱效率低等缺点,提出了电动旋转集装箱吊具的两种设计方案,经比较选定了第二种方案,并给出
2、了总旋转阻力矩,电机驱动功率,回转支承等的设计计算.关键词:装卸;集装箱;门式起重机;旋转吊具长期以来,无动力集装箱吊具由于其结构简单,使用方便,价位低,摘钩互换迅速等特点,被广泛配置在铁路货场通用门式起重机(以下简称门吊)上,用于集装箱的装卸作业.但随着近年来集装箱运输量的不断增大,此类型吊具的缺点逐渐暴露出来.首先,无动力集装箱吊具占用起升高度较高,而大部分铁路货场受场地限制要求堆码箱层数增多,普通门吊(加吊具)起升高度不够,难以满足要求.其次,由于该吊具不能实现旋转功能,在对位及通过门吊支腿
3、时不便,已不适应货场提高装卸效率的要求.随着集装箱运输的发展,现场急需一种作业效率高,能旋转对位,便于通过门吊支腿的新型集装箱吊具.南昌铁路局南昌机械厂在这方面进行了尝试.1两种吊具设计方案的比较(1)方案l,采用南昌机械厂专利技术(ZL032770855),在原有吊具的基础上进行改造.增加电动旋转机构和电动转锁机构,仍保留原有矩形框架结构和钢丝绳(图1).电动旋转机构由电动机,减速机,制动器和蜗轮蜗杆组成.蜗轮套装在旋转主轴上.旋转时,由电动机经减速后电动旋转集装箱吊具的选型与设计单人煌等带动蜗
4、杆蜗轮旋转,从而驱动吊具旋转.电动转锁机构是由液压推动装置和弹簧代替原吊具的棘轮棘爪机构,从而实现电动转锁.吊具总高度基本不变.(2)方案2,工字型结构的电动旋转集装箱吊具.取消中间钢丝绳联接,矩形框架改为箱形主梁加两端梁的工字型结构(图2).旋转机构采用三合一机构(电机,减1.电动旋转机构;2.钢丝绳;3.转锁机构;4.矩形框架;5.电动转锁机构图1方案1的电动旋转集装箱吊具r1R}厂Ill力
5、,'r广习罩,II'!!!鞠,!ll—三一:1.旋转部件;2.回转支承;3.推动器;4.端梁;5.主
6、梁;6.合一机构图2方案2的电动旋转集装箱吊具田速机,制动器合为一体)和回转支承方式.吊钩直接钩挂旋转机构,降低了吊具总高度,增加了门吊的有效作业空间,可实现多层箱堆码.旋转时由三合一机构经小轮带动回转支承旋转,从而驱动吊具旋转.电动转锁机构由电动液压推动器和拉杆组成.整个结构简单,紧凑,无繁杂的液压传动系统,也减少了吊钩升降操作次数,只需提供电源就能实现吊具的旋转功能和电动转锁功能,可提高集装箱装卸效率.在20英尺集装箱吊具基础上配装40英尺框架,即可实现装卸40英尺集装箱的电动转锁和电动旋转功
7、能.分析比较以上两种方案,方案1比较成熟,实现起来也较方便,但吊具总高度仍然很高,且旋转主轴会产生附加弯矩,受力较复杂,属薄弱环节,蜗轮蜗杆传动机构效率较低.方案2改进了旋转机构和框架结构,较好地解决了提升门吊有效作业高度的问题,采用了先进的传动方式,结构紧凑,且回转支承是成熟技术,性能可靠,但成本较高.综合考虑以上因素,决定选用方案2.2电动旋转集装箱吊具的设计计算2.1集装箱旋转时的总旋转阻力矩通常情况下,旋转式取物装置的起重滑轮组可看作是由2根钢丝绳组成的双线悬挂装置,当取物装置旋转时,在反
8、作用力矩的作用下,悬挂发生扭转,进而成为取物装置的抗扭支承.旋转阻力矩M包括回转支承摩擦阻力矩M,集装箱倾斜引起的阻力矩俪,风力产生的阻力矩和惯性阻力矩惯,即_H摩+倾+风+惯,下面以20英尺集装箱吊具为例分别进行计算.2.1.1回转支承摩擦阻力矩M=0.5×U×D×EN式中:U拖——回转阻力换算系数,拖=0.01;D——滚动体中心圆直径,D=1m;ZN——滚动体受力总和,有EN=V/sina+4H/(兀×COSa)=65.3t其中:V——旋转支承装置所受的总垂直力,取V=36t;H——旋转支承装
9、置所受的总水平力,取H=9.3t;a——滚动体的接触角,a=60..贝lJM=0.5×0.01×1×65.3×9800=3200N?m2.1.2集装箱偏重倾斜造成的旋转阻力矩倾=G×L×sin0式中:G——取物装置,臂架,转台等旋转部分各构件总质量的重力;L——相应于上述重物的重心至回转支承轴线的距田离;0——起重机的倾斜角.由于集装箱偏重倾斜的旋转不同于起重机在有坡度的路面上吊装货物旋转,也不同于浮式起重机在船倾一定角度时吊装货物旋转,不存在重物位置势能的改变,故集装箱倾斜只会增
