新型葫芦小车式集装箱门机设计

董富祥

摘 要：近几年来，随着一带一路的深入开展，我国的港口建设和铁路货场建设不断加快，一些内河港堆场和中小型铁路货场需要一种投资较小、功能齐全、高效可靠的集装箱门机。为此，一种新型的集装箱门机应运而生。其最大的特点：以电动葫芦为起升机构，门机自身重量较轻，用PLC控制4台电动葫芦的同步性，效率高，功能适用性强，安全可靠，购置、维护及运行成本低。

关键词：集装箱门机；电动葫芦；低成本；PLC控制器

中图分类号：U169 文献标志码：A

1 新型葫芦小车式集装箱门机的整体设计

该型门机的主要技术参数：整机工作级别为A6，吊具下额定起重量为35t，起升高度为集装箱堆三过四，跨度为18m～30m，起升速度为10m/min。能够满足20ft、40ft国际标准箱的装卸、转运及堆放作业的要求。该型门机的整体结构如图1所示。

（1）门架结构。门架是起重机最主要的承重构件，采用模块化设计，主要由主梁、支腿、上横梁和下横梁组成。主梁截面结构主要是由上下翼缘板、腹板组成，且下翼缘板厚度比上翼缘板要厚，下翼缘板作为小车运行机构的轨道使用。

（2）小车总成。小车总成是由起升机构、运行机构、回转机构和小车架组成。起升机构由4只侧装座式电动葫芦（欧式葫芦）组成，结构简单，自重量更轻。整台小车采用悬挂结构形式，小车分成上下架结构，下架通过回转支承与上架相连，下架可在360°内自由回转，实现集装箱的堆放回转要求。

（3）吊具：20ft、40ft简易集装箱吊具各一套。同时，配置一只35t的吊钩横梁，门机不吊运集装箱时，卸下吊具更换挂上35t吊钩横梁，即可吊运线材、卷板等件杂货，实现一机多用。

（4）大车运行机构。由4只台车组组成，采用1/2驱动。

2 新型葫芦小车式集装箱门机的设计要点

（1）主梁：该主梁型式与常规的不同，主梁下翼缘板悬出部分作为小车运行轨道使用，所以设计时在主梁弯曲垂直向和水平向的组合应力的基础上，须同时考虑由小车轮压产生的下翼缘板局部弯曲应力，组合应力和下翼缘板局部弯曲应力进行复合计算得出的复合应力须满足应力控制范围。

（2）电动葫芦：由于4只电动葫芦从门架平面上看，钢丝绳布置成上宽下窄的倒梯形；从支腿平面上看，钢丝绳布置成上窄下宽的梯形。如此起到集装箱吊具防摇的作用。电动葫芦采用16t欧式葫芦（M6级）。

（3）小车运行机构：采用悬挂驱动型式，车轮采用全驱动型式，运行平稳，安全可靠。

（4）大车运行机构：露天使用在设计门架及大车运行机构时，须考虑风载荷作用的影响。夹轨器的夹紧力计算应以非正常状态風压进行计算。锚定器应以当地历史记录台风风压进行计算，确保门机在恶劣的台风天气中不会倾覆，不会移位。

（5）电气控制系统：该机对吊具的自动调节功能较高，所有机构均能实现变频控制。对4只电动葫芦的的同步性采用起升电机绝对值编码器控制，同时起升电机具有增量编码器闭环控制。实现起升机构安全可靠且同步性好。所有机构均采用PLC控制，实现满载时额定速度（速度较慢），空载时快速多档调节。同时门机安装有安全监控系统、视频系统，使用、维护、维修简单方便。

（6）整机部分：对整机需进行（强台风来临时）抗倾覆力计算，即整机失稳计算。

3 主梁设计计算

以35t-30m门机为例，对主梁进行强度、静刚度计算。

（1）主梁截面特性：

结语

该型门机创新运用电动葫芦作为起升机构，并采用悬挂于主梁下翼缘板的小车，使得小车结构简化。主梁采用厚下翼缘板箱型梁结构，特别适合自动焊接流水线上制作，制作自动化程度高，人工成本低。集装箱吊具和吊钩可以互换通用，功能适用性强，满足内河港堆场及中小型货场吊运的需要。整机自重大幅下降，节能降耗明显，节约投资成本。由此可见，该型集装箱门机的设计开发具有十分积极的现实意义。

参考文献

[1]宫本智.葫芦式起重机[M].天津：天津科学技术出版社，2009：312-322.

[2]车德慧，张尚尉，杨广金.一种轻量化多功能集装箱门式起重机：CN205740074U[P].2016-11-30.

[3] GB/T3811-2008，起重机设计规范[S].