65t56m集装箱装卸桥后大梁设计及三维建模毕业论文
2020-04-06 11:04
摘 要
随着港口的发展，对港口机械的要求也逐渐提高，岸边集装箱装卸桥是集装箱码头装卸集装箱的重要设备,它能否正常运行直接影响集装箱码头的整个装卸过程。
国内的生产厂家通过引进国外的关键技术进行消化吸收, 使得集装箱装卸桥的制造水平不断提高。目前集装箱正在朝着大型化发展，对其的工作负荷和工作速度有了更高更新的要求，要求的结构更加复杂，所以目前集装箱装卸桥朝着大型高效自动化的方向发展。
本次毕业设计主要包括总体设计计算和后大梁的设计计算两个方面的内容。其中，总体设计计算包括总体稳定性计算和轮压计算。后大梁计算部分计算了截面几何特性，之后对其强度、刚度、稳定性进行了校核
关键词：后大梁，总体稳定性计算、轮压计算，强度、刚度、稳定性校核。
Abstract
With the development of the port, the demand of port machinery has gradually improved. Container crane is an important equipment in the container terminal handling. Whether it can operate normally directly affects the loading and unloading container terminals.
Domestic producers introduce key technologies from abroad absorption, making the manufacture of container crane continuously growing. Large container ships are moving in the current development, with higher requirements of the container crane of the work load and work rate and with the more complex structure required, so now the grab ship unloader develops toward larger and more efficient automated direction.
The graduation project includes two aspects: the whole design calculations and the design calculations of the sea-side column. Among which, the whole design calculations includes the overall stability of the calculation and pressure calculation. In determining the pre-beam cross-section geometric properties were calculated, followed by its strength, stiffness, stability was checked.
Key words: pre-beam, the overall stability of the calculation, calculation of wheel load, strength, stiffness, stability check.
目录
第一章 绪论 5
第二章 总体设计计算 7
2.1重量和重心计算 7
2.1.1.固定载荷 7
2.1.2．前大梁计算 11
2.1.3．小车，吊具和吊具上架 12
2.1.4．集装箱 14
2.2．惯性载荷 14
2.2.1.大车惯性载荷 14
2.2.2.小车惯性载荷 15
2.2.3.堵转力矩载荷 15
2.2.4.CBLS和CBRL 15
2.2.5.小车碰撞载荷 15
2.2.6.大车碰撞载荷 16
2.2.7.冲击载荷 16
2.3．风载荷 16
2.3.1工作风载荷 16
2.3.2．非工作风载荷 19
2.4.根据标准轮压载荷组合计算的轮压 21
2.4.1.工况1 21
2.4.2.工况2 22
2.4.3.工况3 23
2.4.4.WS1 非工作工况，大梁仰起 24
2.5.稳定性计算 24
2.5.1.ST1D 24
2.5.2.ST2D 25
2.5.3.ST3D 26
2.5.4.ST1U 27
2.5.5.ST2U 27
第三章 后大梁的内力计算 28
3.1载荷分析 28
3.2 后大梁简化 28
3.3 后大梁结构内力分析 29
3.4后大梁内力计算 30
3.4.1 XY 平面载荷作用下的后大梁内力 30
3.4.2 XZ平面内的后大梁内力 31
第四章 后大梁校核 33
4.1 截面几何特性计算 33
4.1.1截面型心计算： 33
4.1.2截面对型心惯性矩计算 34
4.1.3截面抗弯模量计算 35
4.1.4截面静矩计算 36
4.2后大梁的强度验算 37
4.2.1 正应力的计算 37
4.2.2剪应力的计算 38
4.2.3复合应力的计算 39
4.3后大梁的刚度计算 40
4.4后大梁的稳定性校核 41
4.4.1整体稳定性 42
4.4.2 腹板及受压翼缘板的局部稳定性： 42
4.5设计结论 43
第五章 经济性分析与环保性分析 44
5.1.经济性分析 44
5.2.环保性分析 44
参考文献 45
致谢 46
第一章 绪论
集装箱运输船舶的大型化、特别是超巴拿马船型的发展，对岸边集装箱起重机提出了更新更高的要求：一是提高起重机的技术参数，起重机速度参数高速化，外伸距、起升高度增大；吊具下额定起重量提高；二是开发设计高效率的岸边集装箱装卸系统，以满足船舶大型化对起重机生产率的要求。
一．高参数和大型化
1)额定起重量成倍增长。吊具下的额定起重量逐步从30.5t增大到61t，最大已达65t。
2)外伸距越来越大。随着集装箱船的不断大型化，船宽已从第3代巴拿马集装箱船的13排增大到现在超巴拿马船的14～17排箱，甚至20排箱的船按计划将于下个世纪问世，22排箱的船也在设计中。而设想中的24排马六甲型船（用船的吃水深而不是船宽来定义船型)会在下世纪初叶出现。集装箱船舶的大型化，其宽度由载箱量600～1000箱时的26～28m增大到现在载货6000～8000箱的46m，几乎增大一倍。岸桥的外伸距也由32m逐渐增大到了现在的65m，将来会增加到70 m，以适应24排的所谓马六甲型船的需要。
3)轨上的起升高度。巴拿马岸桥的轨上起升高度通常为27m以下，超巴拿马岸桥在27m～36m之间，而现在则要求达到40m。上海振华港机公司〔ZPMC)为阿曼SaIaIa港提供了5台轨上起升高度40 m的岸桥。上海港机有限公司和大连重工起重集团有限公司为天津港太平洋码头有限公司提供了23台岸桥轨上起升高度达到43m。而今年马士基为埃及码头和美国长滩、塔科玛、纽约招标的岸桥起升高度虽为40m，但要考虑有加大到47.5m的可能。起升高度的大幅增大，将导致岸桥金属结构强度、刚度、疲劳等方面出现的一系列新问题，尤其是司机视线的恶化和因自重加大要求码头承载能力的大幅提高。因此，47.5m是难以想象的起升高度，尤其因岸桥安装在码头前沿，对抗风载必须有特殊考虑。
4)自重越来越大。岸桥的自重，已从常规巴拿马型的600～800t，增大到现在超巴拿马型的1200～2000t。
二． 高速化
1)起升速度从巴拿马型岸桥的50／l20m／min，增加到现在的90／200 m／min，电动机的功率已经大到690 kW×2，若选为交流电机，则是目前起重用变频电动机的最大规格了，正逼迫电动机供货商研制开发更大容量的电动机。
2)小车速度已从常规巴拿马型的120m／min增加到现在的300m／min，并正在向350m／min的速度发展。它将带来如拖令小车箱供电电缆如何适应高速度等一系列新问题。
3)双箱吊具作业。据统计，一船集装箱中约60％以上是20t箱。双箱作业新型吊具的应用，使每次能同时装卸2个20 t的集装箱，效率平均提高25％以上。
4)双小车双箱吊具作业。在一台岸桥上除了使用双箱吊具外，沉默近十年的双小车系统也已在德国汉堡港重新提上日程。它是在现代高技术基础上的双小车系统。该系统采用前后两个小车。前一个小车有司机操作，承担船与转接平台之间的集装箱搬运；后小车无司机，完全自动地实现集装箱在转接平台与AGV系统(自动拖运架)之间的搬运，转接平台设在岸桥上距船最近的海侧下横梁上。
第二章 总体设计计算
基本技术参数：
起重量：65t；
前伸距：56m；后伸距：15m；
起升速度：满载：75m/min；空载：150m/min；
起升高度：轨上：40m；轨下：20m；
大车行走速度：45m/min；小车行走速度：240m/min；
俯仰时间：0°~80°：小于 5min；
大车轨距：30m；小车轨距：6.55m；
门框净宽度：大于18m；
联系横梁下净空高：大于16.5m；
海侧车轮数：16
陆侧车轮数：16
2.1重量和重心计算
2.1.1.固定载荷
2.1.1.1机器房自重的计算 X
海侧 Y
机器房
表2.1 机器房自重
序号 | 名称 | G(t) | XG1(m) | YG1(m) | ZG1(m) |
1 | 机房底盘 | 58.84 | 0.00 | 0.00 | -0.30 |
2 | 机房围墙 | 35.00 | 0.00 | 0.00 | 3.10 |
3 | 电阻箱 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
4 | 电气房围墙 | 3.12 | -7.80 | 0.50 | 2.80 |
5 | 高压柜 | 3.00 | 4.50 | -6.60 | 1.80 |
6 | 变压器 | 8.05 | 0.00 | -6.60 | 1.05 |
7 | 电气控制台 | 13.50 | -8.00 | 1.50 | 1.05 |
8 | 起升机构电机,制动器,联轴节 | 9.70 | -2.740 | 0.00 | 1.00 |
9 | 起升机构卷筒,联轴节 | 12.20 | -4.40 | 0.00 | 1.00 |
10 | 起升机构减速箱,底架,制动器 | 15.30 | -4.00 | 0.00 | 1.00 |
11 | 起升机构其他部分 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
12 | 起升应急机构 | 1.10 | -2.70 | 3.90 | 1.00 |
13 | 俯仰机构电机,制动器,联轴节 | 1.80 | 2.89 | 5.50 | 1.00 |
14 | 俯仰机构卷筒,联轴节 | 10.00 | 4.45 | 0.05 | 1.00 |
15 | 俯仰机构减速器,底架 | 8.90 | 4.20 | 4.20 | 1.00 |
16 | 俯仰机构卷筒制动器,制动盘 | 3.10 | 4.70 | -3.20 | 0.60 |
17 | 俯仰机构应急机构 | 1.00 | 2.89 | 3.00 | 1.00 |
18 | 俯仰机构其他部分 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
19 | 维修行车 | 8.40 | 0.00 | 6.00 | 4.50 |
20 | 空压机系统 | 0.60 | 5.04 | -9.10 | 0.40 |
21 | 工作台和工具箱 | 1.20 | 1.90 | -9.15 | 1.00 |
22 | 换绳装置 | 3.50 | -4.40 | 0.00 | 2.45 |
23 | 小车牵引系统 | 14.20 | 0.23 | -1.00 | -0.26 |
24 | 托架小车牵引系统 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
25 | 液压系统 | 1.00 | 0.00 | -3.80 | 0.80 |
26 | 其他 | 10.00 | 0.00 | 0.00 | 1.00 |
机器房合计 | 223.51 | -0.74 | 0.04 | 1.09 | |
231.01 | -8.19 | 0.04 | 51.63 |
备注: | XG1 , YG1 , ZG1 的原点在机器房中心 | ||||||||||
机器房 | D | A | |||||||||
陆侧 | XG(m) 桥吊中心 | 海侧 | |||||||||
56 m | |||||||||||
前伸距 | |||||||||||
C | B | 后伸距 | 15 m | ||||||||
YG(m) 陆侧轨道 | 轨距 | 30 m | |||||||||
左右大车中心距 | 14 m | ||||||||||
防风系缆间距 | 20.3 m | ||||||||||
2.1.1.2金属结构重量计算
2.1.1.2.1.门框结构重量计算
表2.2 门框结构重量
序号 | 名称 | G(t) | XG(m) | ZG(m) |
1 | 海侧上横梁 | 40.20 | 27.00 | 51.05 |
2 | 海侧下横梁 | 35.00 | 30.00 | 5.50 |
3 | 海侧腿 | 105.00 | 29.00 | 28.00 |
4 | 斜撑杆 1 | 22.00 | 13.50 | 39.88 |
5 | 斜撑杆 2 | 7.70 | 7.50 | 24.78 |
6 | 斜撑杆 3 | 8.00 | 21.87 | 24.78 |
7 | 水平撑杆 1 | 12.20 | 13.50 | 51.05 |
8 | 水平撑杆 2 | 7.95 | 14.37 | 30.90 |
9 | 联系横梁 | 41.20 | 15.00 | 17.90 |
10 | 陆侧上横梁 | 38.35 | 0.00 | 51.25 |
11 | 陆侧下横梁 | 38.00 | 0.00 | 5.50 |
12 | 陆侧腿 | 100.00 | 0.00 | 28.00 |
13 | 门框水平撑 | 6.53 | 13.50 | 50.75 |
14 | 梯子平台 | 24.50 | -1.90 | 27.00 |
合计 | 486.63 | 13.66 | 28.82 |
2.1.1.2.2金属结构固定部分
表2.3金属结构固定部分
序号 | 名称 | G(t) | XG(m) | ZG(m) |
1 | 门框结构 | 486.63 | 13.66 | 28.82 |
2 | 梯形架 | 45.00 | 27.00 | 66.00 |
3 | 后大梁 | 147.00 | -1.10 | 48.20 |
4 | 铰点 | 4.20 | 29.00 | 49.30 |
5 | 后拉杆 | 20.00 | -1.45 | 61.50 |
6 | 上部斜撑 | 23.00 | 13.80 | 60.10 |
7 | 小车轨道 | 6.90 | 0.00 | 48.00 |
8 | 电缆拖链支撑 | 2.00 | 0.00 | 48.70 |
9 | 司机室清洗平台 | 4.00 | -18.80 | 43.50 |
10 | 门框检修平台 | 4.00 | 13.50 | 49.00 |
11 | 其他 | 15.00 | 13.50 | 36.00 |
合计 | 757.73 | 10.95 | 37.27 |
2.1.1.3固定部分重量
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