第3章 机构设计(1起升机构)

第三章机构设计

岸边集装箱起重机主要机构包括：起升机构、小车运行机构、大车运行机构和前大梁俯仰机构。

采用绳索牵引小车的岸边集装箱起重机，一般起升机构、小车牵引机构均设置在机器房内。起升绳、小车牵引绳通过缠绕系统和张紧系统，与小车架和小车架上起升滑轮组连接，起升绳还通过小车架上滑轮组下垂并绕过吊具上架滑轮组以悬挂吊具装置。半绳索小车的岸边集装箱起重机其小车运行机构设在小车架上。

采用载重式小车的岸边集装箱起重机，起升机构和小车运行机构均设置在小车架上。小车架上的起升机构钢丝绳直接与吊具上架滑轮连接。

第一节起升机构

一、概述

岸边集装箱起重机的起升机构是实现集装箱和吊具吊梁升降运动的机构，是岸边集装箱起重机中最主要的工作机构。

起升机构除了采用专用集装箱吊具起吊集装箱外，还可以通过吊钩梁进行重件、件杂货的装卸作业。

绳索小车式和半绳索小车式起升机构均设置在起重机中部或尾部的机器房内。起升机构目前都采用交流变频调速系统。机构由交流变频电动机、盘式或块式制动器、梅花联轴器、硬齿面减速器和用钢板卷制加工的钢丝绳卷筒及支撑轴承座组成。

起升机构的一般应满足下列要求：

（1）起升机构设计和选型应符合买方文件规定的工作级别或相应的规范标准规定，当没有明确提出执行标准时，一般采用FEM规范，国内项目采用《起重机设计规范》（GB3811）。

（2）起升机构的驱动装置一般设置在机器房内，各部件安装在具有足够强度和刚性的机器房底架上。

（3）驱动装置的各传动轴同心度应是可调的，当轴同心度出现很小的偏差时，可通过底盘和机座之间的调整垫片进行适当调整。可用定位销或楔形块将各部件定位在底架上。

（4）传动装置的支座应有足够的侧向刚度，以保证盘式制动器的正常工作。

（5）钢丝绳绕进绕出卷筒对钢丝绳偏离螺旋槽两侧偏斜角不大于 3.5°，绕进或绕出滑轮槽时偏斜最大角度不大于5°。当买方文件有明确规定时，应以买方文件为主。

（6）在高速轴（减速器侧）和低速轴（卷筒轴侧）装设可靠的制动器。

（7）配置可靠的安全保护装置，包括高度指示器和限位保护、超载保护、超速保护、挂舱保护、对转动部件外侧应装设安全防护栏，在卷筒的下方应配有接油盘，以防止污染环境。

（8）满足标准或标出规定的噪音限制要求。

（9）便于维护保养，留有足够的维修保养空间和通道，一般人行通道≥0.7m。

（10）当电气系统发生故障时，应有将货物放置到地面或将吊具从舱内取出的措施。

二、起升机构驱动装置的布置方案

因集装箱吊具均采取四点悬挂，岸边集装箱起重机的起升机构一般用两个双联卷筒缠绕起升钢丝绳，并采取双电动机驱动以选用较小功率和较小外形尺寸的电动机。

当采用两组对称布置的起升绞车时，为了保持同步运行，必须在高速轴（电动机端轴）和低速轴（卷筒轴）之间装设同步装置。起升机构一般采用刚性同步，如采用电驱动技术实现同步功能，也可不设机械式同步装置，但必须获得用户的认可。

其布置形式有以下几种：

（一）一套减速器居中，两侧分布电机和卷筒。（图5-3-1.1）

图5-3-1.1起升机构典型布置

1—低速级制动器；2—测速开关；3—制动盘联轴器；4—高速级制动器；5—电动机；

6—凸轮限位开关/超速开关；7—减速器；8—卷筒；9—低速制动盘；10—卷筒支座该布置形式结构紧凑，占机器房空间小。但减速器体积和重量较大，维修行车起重量大。这种布置形式，要注意电机的接线盒和碳刷的部位方便维修，位于卷筒和电机之间的制动器应注意留有安装和调整空间。

（二）二套减速器居中，两侧分布电机和卷筒（图5-3-1.2）

图5-3-1.2起升机构典型布置

1—脉冲编码器/凸轮限位开关；2—低速级制动器；3—电动机；4—高速级联轴器；5—同步联轴器；

6—高速级制动器；7—测速/超速开关；8—减速器；9—卷筒；10—低速级制动盘；11—卷筒支座这种布置形式使两卷筒中心距离较大，有利于减小钢丝绳对卷筒的偏角和大梁尾部滑轮组的布置，减速器易于制造，可减少机房维修起重机的起重量，但占用空间较大，设计时应注意在各部件之间留出检测和维修空间，并配置同步联轴器。

该结构布置形式，省掉了卷筒支承和同步联轴器，结构较为紧凑，采用两套减速器也使得每套减速器体积和重量较小，可减小机房维修起重机的起重量。这种布置形式的缺点是卷筒的长度尺寸大，不利于尾部滑轮的布置，造成钢丝绳的偏角过大，特别对起升高度很大的超巴拿马型岸桥，卷筒长度将达7～8m。另外，一旦卷筒与联轴器出现偏角，必须调整一个减速器，同时电机和制动器也要相应的调整，调整困难，不推荐使用该种类型。

可减小机房维修行车的起重量，卷筒居中，适合于板梁式结构后大梁尾部起升滑轮组的布置。

（五）双速式起升机构

随着集装箱大型化的发展，集装箱的重量也在增大，其额定起重量也由30.5t、35t、40t、50t发展到60t、65t，起升机构除了正常起吊集装箱作业外，在有些港口，有时也用来起吊重件。因此，为适应未来发展和港口用户需求，出现了双速式起升机构。它可以通过改变减速器的传动比来改变它的输出力矩，从而不改变起升电动机的功率，通过改变起升速度来起升不同的负载。

其换档方式有三种型式：

1．机械拨叉式：主要利用手动拨叉来进行换档，适用于不经常起吊重件的起升机构，但工作效率较低。

2．液压离合器式：利用液压离合器实现减速器各种不同速比的齿轮副的啮合进行换档，该结构较为复杂，体积较为庞大，但工作平稳，可实现自动操作。

3．机械液压式：主要是利用液压小油缸来代替手动进行换档，换档均是吊具在地面时进行。该型式结构较为紧凑，工作效率较高，安全可靠，适用于经常性使用起吊重件的起升机构上。

（六）载重小车式起升机构（图5-3-1.5）

起升驱动机构布置在载重小车的机器房内，机构的常规布置形式一般如下图所示：