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新型连续回环式岸边集装箱装卸桥设计
王悦民王宏超卢文杰毛毅明童民
上海海事大学物流工程学院上海200135
摘要:介绍了一种新型港口集装箱连续装卸桥,通过复合式大梁、连续回环式轨道和四轮独立的小车的
创新设计,可实现同时由多个吊具吊起多个集装箱而不互相干扰的连续作业,以最大限度地实现港口集装箱装
卸桥的高效安全、作业。
关键词:岸边集装箱装卸桥;连续回环式轨道;设计
中图分类号:U653.921文献标识码:A文章编号:1001-0785(2012)06-0038-05
Abstract A new type continuous quayside container crane is introduced in this paper, through the creative design of
composite girder, continuous ing rak an the independent four-wheel rolley, the continuous work that several spreaders
are able to it mul e con anes wthout interferene can be realized for te efficient and safe operation of the container
crane,
Key words: quayside container crane; continuous ring track; design
世界各大港口,拟建具有全球航运资源配置环工作:一台装卸桥上可以有沿一个方向运行的
能力的国际航运中心。国际航运中心的建设,离几个小车各自带动吊具同时工作,即同时吊起几
不开港口硬件设施的提升与改良,需要高效率地个集装箱而互不阻得,整体结构见图1。
完成集装箱的装卸与搬运,集裝箱船舶大型化趋
势对港口的吞吐能力提出了更高的要求。目前,
对岸边集装箱装卸桥(以下简称装饰桥)进行优
化设计以提高其装卸效率主要有以下几种方法:
提升具体参数、采用双吊具、双小车作业,在荷
兰还建成了挖人式港池集装箱码头。然而,目前
的港口集装箱装卸桥都是往复式周期性、间歇工
图1整体结构图
作,工作效率低,已无法适应港口装卸高效率的
要求。
1.2复合式大梁
安装在装卸桥中央的主梁为箱形结构,可以
新型岸桥的工作原理与创新点
满足裝卸集装箱的载荷需要;安装在装卸桥侧面
1.1回环式轨道
的副梁是桁架结构,由两端的2个半圆形轨道与
运行小车的大梁由平行的2根梁组成,1根主主梁相连,其桁架结构可以满足小车带动空吊具
梁和1根副梁,2根梁均由前、后大梁组成,2根
在副大梁上空载运行的载荷要求,又可以减轻整
前大梁和后大梁的末端各由一个半园形轨道相连
个装卸桥的自重,降低大车对码头的轮压,受风
从而在整体上形成回环式轨道。其中,1根主大梁力影响小,对整机稳定性有利。见图2。
安装在装卸桥的中央,另1根副大梁则安装在装
卸桥的侧面。几个小车可以同时在回环式大梁上
沿一个方向运行,小车之间保持一定的间距而不
互相于扰。小车带动空吊具在副大梁上空载运行,
图2大梁结构图
经过主大梁时吊起集装箱,带载运行。
1.3四轮独立小车
这种回环式轨道使得装卸桥能够实现连续循
因为大梁上同时有几个小车在运动,所以,
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为了避免牵引式小车可能带来的牵引钢丝绳之间双轮缘圆柱踏面车轮的情况,单轮的最小转弯半
的互相干扰,小车均采用自行式小车,由装卸桥上.径示意图见图4。
的集控室控制。同时采用轮边驱动,由电动机直接
驱动车轮来实现小车运行,其所有的驱动机构均安
装在小车架上,使得小车运行状态非常平稳。
为了能在轨道上实现转弯,小车的结构也有
了较大改进。小车的4个车轮互相独立,小车车
轮的支承与车架之间由轴承连接,车架在重力作
用下压在小车车轮支承上,而小车车轮压在轨道
上,小车车轮的凹槽部分正好与轨道的凸起部分
相吻合,使得小车可以在轨道上安全行驶。这样
2 N
的结构设计,可以实现小车的4个车轮在轨道上
同时顺利转弯。在小车向前行驶时,4个车轮的凹
槽与轨道的凸起始终相吻合,车轮将沿着轨道弯
图4单轮的最小转弯半径示意图
曲的方向运动,即在转弯处,车轮会随着轨道的
弯曲而自动转弯。因为小车车轮的支承与车架之
根据圆柱双轮缘车轮上M、N、昭3点与轨顶
间是由轴承连接,所以,4个车轮可以沿轨道转过
侧面相接触的极限条件及同侧2支点顺利通过圆
不同角度,而互不干扰,即实现了小车在回环式
弧轨道的条件,最小半径R可按式(1)计算
轨道上的转弯运动。
m8(B1-Bn)+2=8(B,-B
为了使小车能够更安全地在轨道上行驶,小
车的车轮两侧各增添了一个水平导向轮,同时轨
R≥
道采用“工”型钢。因此,小车车轮在“工”型
钢的上表面运行时,两侧的水平轮可以沿“工”
型钢两侧的内凹处运行。在发动机的驱动下,车
式中:A为车轮踏面有效长度,mm;B3为车
轮向前行驶,而两侧的水平轮则会感知轨道的变
轮踏面宽度,取100m;B。为轨道顶面宽度,取
化,使得在转弯处小车车轮可以自动探测到导轨
20mm;D1为车轮外缘直径,取689mm;D为车
的弯曲变化而自动沿轨道运行。图3为连续回环轮踏面直径,取630mm;K。为同侧轨道上车轮的
式岸边集装箱装卸桥的设计模型。
基距,取4400mm。带入数值得Rmn=2200mm,
即半圆处轨道半径大于2.2m,小车就可以顺利
转弯。
2.2转弯处钢丝偏最大转角计算
小车转弯时吊具受力示意图见图5。
图3整体设计模型
2设计参数与计算
ng
2.1圆弧轨道最小曲率半径计算
讨论支点上仅有一个能够绕垂直轴线转动的
图5小车转弯时吊具受力示意图
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