摘 要

桥式抓斗卸船机是一种循环作业的机械，其工作方式为间歇式，主要用于港口码头散货的接卸，是港口机械中一种最为常见的起重设备。随着近几十年港口的快速发展，桥式抓斗卸船及拥有广阔的是市场。

说明书主要对2500t/h桥式抓斗卸船机的整体轮压以及稳定性做了较为全面的计算，并充分利用计算机辅助设计技术（CAD）对桥式抓斗卸船机整体进行了设计。然后还对大车运行机构部分的主要零件进行了设计，对主要零件的尺寸、强度等主要参数进行了校核。此外。还是用了三维造型软件Solidworks对主要零件进行了三维建模，为进一步模拟装配、运动仿真以及有限元分析打下了基础。

本文的特色主要体现在：计算并分析了大量机构、零件等，拥有较多的数据，形成了特别多的表格，另外还有许多公式穿插其中。

关键词：大车运行机构；桥式抓斗卸船机；轮压；风载荷；电动机

Abstract

The bridge grab ship unloader is a kind of recycling machine. Its working mode is intermittent. It is mainly used for the loading and unloading of bulk cargo at port terminals. It is one of the most common lifting equipment in port machinery. With the rapid development of ports in recent decades, bridge grabs unloading ships and have a vast market.

The manual mainly makes a comprehensive calculation of the overall wheel pressure and stability of the 2500t/h bridge grab ship unloader, and makes full use of computer aided design technology (CAD) to design the bridge grab ship unloader as a whole. Then, the main parts of the running part of the cart were designed, and the main parameters such as the size and strength of the main parts were checked. Also. The 3D modeling software Solidworks was used to model the main parts in three dimensions, which laid the foundation for further simulation assembly, motion simulation and finite element analysis.

The characteristics of this paper are mainly reflected in: calculating and analyzing a large number of institutions, parts, etc., having more data, forming a particularly large number of tables, and there are many formulas interspersed among them.

Key Words：Vehicle running mechanism; wheel pressure; bridge grab ship unloader; wind load; motor

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2桥式抓斗卸船机的作用与组成 1

1.2.1 桥式抓斗卸船机的作用 1

1.2.2 桥式抓斗卸船机的组成 1

1.3国内外桥式抓斗卸船机研究现状 1

1.3.1 国内桥式抓斗卸船机研究现状 1

1.3.2 国外桥式抓斗卸船机研究现状 2

1.4课题意义 3

第2章 整体轮压计算 4

2.1符号说明 4

2. 2金属结构部分 4

2.2.1门框结构 4

2.2.2金属结构固定部分 5

2.3整机固定部分 6

2.4前大梁总成 7

2.4.1大梁水平 7

2.4.2大梁仰起 8

2.5整机重量及重心 9

2.5.1前大梁水平 9

2.5.2前大梁仰起 9

2.6小车总成 10

2.6.1小车在最大前伸距 10

2.6.2小车在停机位置 10

2.6.3小车在最大后伸距 11

2.7风载荷计算 11

2.7.1风垂直大车轨道 11

2.7.2 风平行大车轨道 14

2.7.3 角度风（a＝53.3） 16

第3章 稳定性计算 18

3.1静载情况 18

3.1.1小车在最大前伸距 18

3.1.2小车在最大后伸距 18

3.2动载工况 18

3.2.1工作风由陆向海侧吹 19

3.2.2工作由海向陆侧吹 19

3.2.3工作风平行轨道吹 19

3.3.小车在停机位置 20

3.1风由陆向海侧吹 20

3.3.2风由海向陆侧吹 20

3.3.3风平行轨道吹 20

3.4.钢丝绳破断时的稳定性 21

3.4.1小车在最大前伸距 21

3.4.2小车在最大后伸距 21

第4章 轮压校核计算 22

4.1. 小车在前伸距,风垂直于轨道 22

4.2. 小车在前伸距,风平行轨道 22

4.3. 小车在前伸距,风与轨道55.3度夹角 23

4.4小车在后伸距, 风平行轨道 23

4.5大梁仰起, 风平行大车轨道 24

4.6大梁仰起，风由陆侧向海侧吹，与轨道45度夹角 24

4.7大梁仰起，风由海侧吹向陆侧 25

第5章 机构设计计算 26

5.1均衡方案： 26

5.2车轮的校验 26

5.2.1疲劳计算载荷的确定 27

5.3运行阻力的计算 30

5.3.1计算稳态运行阻力 30

5.4电动机 34

5.4.1电动机的特点: 34

5.4.2电动机的选型要求： 35

5.4.3电动机的选型： 35

5.5齿轮传动 39

5.5.1齿轮传动的选用原则： 39

5.5.2主要尺寸的选择： 39

5.5.3主要参数的选择： 40

5.5.4校验实际运行速度 41

5.6大车运行机构均衡梁的校验 41

第6章 CAD平面绘图和Solidworks三维建模 44

6.1 CAD绘图 44

6.2 Solidworks三维建模 44

第7章 抓斗卸船机的经济性和环保性分析 45

7.1经济性分析 45

7.2环保性分析 45

参考文献 46

总结 47

致 谢 48

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着改革开放政策的奉行与实施，以及国内国外对航运产业的重视，航运市场快速增长，我国港口基础建设也在飞速发展。在港口建设飞速发展之时，我国对港口起重机的需求越来越大。起重机作为国家规定的特种设备中的一种，他的安全性历年来收到了高度重视。近年来，事故频发，究其原因有蛮多种，有一部分是因为操作时，工作人员不熟悉或者不规范操作，有的是因为磨损腐蚀，也有环境因素或者制造缺陷等原因，但设计时存在的不合理或者说考虑不全面往往是事故发生的源头，因此对设计时一些关键部位关键零件的选择与校核是非常有必要的。

1.2桥式抓斗卸船机的作用与组成

1.2.1 桥式抓斗卸船机的作用

桥式抓斗卸船机的作用是将细小的固体物料从船埠运至码头上的接卸车或者煤料传送带上，它常常被应用于钢厂、煤场等专业散货码头或者是中转码头。固体散装物料主要包括英泥、铁矿石、化学肥料、食粮、煤炭、石灰石等^[1]。

1.2.2 桥式抓斗卸船机的组成

主要组成：①机械差动四卷筒机构；②大梁悬臂架机构；③大车行走机构；④司机室系统；⑤料斗和挡料板机构；⑥钢架结构（主梁和支腿）；⑦抓斗；⑧物料系统；⑨机器房、电气房和各种辅助设备。

1.3国内外桥式抓斗卸船机研究现状

1.3.1 国内桥式抓斗卸船机研究现状

国内桥式抓斗卸船机的发展过程如下：

第一阶段是二十世纪九十年代之前，改革开放政策实施，许多的大型项目开始建设，我国港口散料设备才开始慢慢发展。这一阶段，国产卸船机以门座式起重机机和起重量比较小的卸船机为主，起重量比较大的卸船机依赖进口。卸船机核心部件都是由国外公司提供的，国内厂家只能承担制作和安装等没有太多技术含量的工作；

第二阶段是21世纪开始之前的十年，生产制造水平逐步提高，国产卸船机的起重量越来越大；

第三阶段是21世纪之后，在蛮多方面，国内的大型卸船机技术已经基本追上西方国家，国产卸船机的性能已经得到客户的认可，很多产品已经卖到海外^[2]。

但在设计水平方面，还是有许多不足。设计的想法比较落后，大量复制前人的设计，创新不够，这些对我国卸船机的发展都有一定制约作用^[3]

1.3.2 国外桥式抓斗卸船机研究现状

大概在几百年前，国外就开始研制生产桥式抓斗卸船机了。主要生产桥式抓斗卸船机的国家有德国、美国和日本等，生产出的卸船机性能最好的公司大概就10多家，他们生产出的卸船机主要卖到亚州、北美和欧洲等地^[4]。

欧洲是卸船机的发源地，他的桥式抓斗起重机生产技术水平是众多国家中最高的。

美国是生产桥式抓斗卸船机量最大的国家，同时也是世界上最大的市场之一，每年市场的需求量可达两百亿美元。最厉害的是马尼托瓦克公司，他的特点是技术较先进，生产的卸船机性能较好、可靠性较高。他的产品主要卖到亚太地区和美洲地区。

大概从1970年开始，日本慢慢跻身成为卸船机的主要生产国之一。日本公司生产的产品以性价比高著称，他们生产出的起重机水在性能、可靠性等方面都要比欧美差一些，但是价格甚至会便宜一半不止，他们把接近一半的产品出口至欧洲或者北美沿海港口^[5]。

近四五十年，随着港口快速发展，国外生产制造卸船机的技术变得逐渐成熟，主要表现如下：

(1) 生产率大

由于海运船只建造的越来越大，促使卸船机也变得更大，卸船的速度越来越快，同时对能耗和可靠性提出了更高的要求；

(2)专业化

由于运输物料的种类五花八门，各种各样的设计要求层出不穷，设计标准也越来越严格，设计与制造技术也越来越专业化；

(3)环保化

为了应对越来越高的环保要求，减小对环境的影响，各个公司都在加强对设备环保技术的开发，不断加大研发力度；

(4) 自动化、智能化和数字化

桥式抓斗卸船机技术的更新和发展，与电气系统的更新以及控制系统的改进有很大的关系。将先进的计算技术、电子技术等与传统机械结合起来，实现桥式抓斗卸船机的智能化与自动化 。

1.4课题意义

桥式抓斗卸船机，目前是世界比较常见的用于散装货物（细小颗粒或块状物固体）接卸港的最主要接卸设备中的一种。不管运用什么技术或者怎么样的操作，都必须有机械或者某种手段将货物从船埠中取出来。虽然近三十年很多公司研发了多种多样的卸船机械，但是抓斗卸船机固有的优势是不可忽视的，比如：它的经历了数百年的发展，技术以经足够成熟可靠，并且在使用过程中不易损坏 ，它的作业受波浪等环境因素的影响特别小， 保养维护时比较容易并且成本较低等，使得目前在国内外许许多多的港口，仍然在使用桥式抓斗卸船机。不难想到：桥式抓斗卸船机在未来一段时间内依然会在港口中发挥较大的作用^[6]。

目前很多国家为了使轮船的货运量增加，不断加大船舶吨位，导致了港口在接货卸货时，不得不增加卸船机的起重量和其中效率，致使现在卸船机的各部分尺寸大幅度加大。但各部分尺寸的加大不是说想加大就随时加大的。因为卸船机本身结构非常的复杂，他的应力分布随尺寸与起重量的增加变得更加复杂，故而起重机安全事故也越来越多，因此全面并且非常准确地计算出卸船机各个部分的应力大小及应力方向，对卸船机的整体设计来说显得极为重要^[7]。本位主要针对桥式抓斗卸船机大车运行机构部分。

第2章 整体轮压计算

2.1符号说明

G(t)-重量(t) H(m)-重心高度(m) G*H(t.m)=重量x重心高

Xw(m)-重心距海侧距离 Xl(m)-重心距陆侧距离

轨距 : 26 m

每侧轮数: 24 个

基距: 18 m

2. 2金属结构部分

2.2.1门框结构

表2.1

门框结构部分的总重量：G_总=∑G_i(i=1,2,3…13)=473.36t

门框结构部分在高度方向的重力矩：（G*H）_总=∑G_iH_i(i=1,2,3…13)= 12829.7t.m