第二篇-港口大型装卸机械控制

第二篇港口大型装卸机械控制第一章集装箱轮胎吊第二章门座起重机第三章现代集装箱岸桥第四章装船机的电气设备第一章集装箱轮胎吊第一节现代集装箱轮胎吊概况第二节集装箱轮胎吊的主要运行机构和装置第三节现代集装箱轮胎吊电控系统分析第一章集装箱轮胎吊第一节现代集装箱轮胎吊概况集装箱轮胎吊，又叫集装箱场桥或轮胎式集装箱龙门吊，主要有四部分组成：起升机构、小车机构、大车机构和动力装置，另外还有吊具系统。起升、小车、大车三大机构均采用PLC结合变频器的全数字交流变频驱动控制系统，拥有完善的硬件和软件电气保护，强大的网络通信功能，先进的监控系统，能确保轮胎吊工作的安全可靠和高效率。动力装置是集装箱轮胎吊的心脏部分，柴油发动机组是集装箱轮胎吊动力的源泉。吊具是集装箱轮胎吊的关键部件。吊具的质量与可靠性，直接影响着轮胎吊的性能。返回一、轮胎吊的主体结构1、大梁2、腿柱3、底梁4、小车行走轨道二、轮胎吊基本参数和主要技术数据起重量集装箱轮胎吊的起重量是根据额定起重量和吊具的自重来确定的。轮胎吊的起重量是吊具下允许吊起集装箱的质量,额定起重量是轮胎吊允许吊起集装箱的质量和集装箱吊具质量的总和。Q=Qe+W其中：Q---集装箱轮胎吊的起重量；Qe---额定起重量；W---吊具自重；额定起重量一般是按所吊集装箱的最大总重量来确定的。堆垛集装箱层数指轮胎吊能堆垛集装箱的最高层数。通过集装箱层数是轮胎吊吊具下载有集装箱时，能通过场地上集装箱的最高层数。目前青岛港新港区的轮胎吊的堆码层数均为堆六过五型。跨距集装箱轮胎吊的跨距是指两侧行走轮中心之间的距离。跨距的大小取决于所需跨越的集装箱的列数和底盘车的通道宽度。根据集装箱堆场的布置，通常按跨六列集装箱和一条底盘车道考虑。目前世界许多国家大都按6列集装箱和1条底盘车通道考虑，取跨距为23.5m。起升高度起升高度是集装箱吊具旋锁底平面离地的最大垂直距离。它取决于轮胎吊作业的堆码集装箱层数。如果堆场的集装箱层数为5层，考虑轮胎吊在作业时的方便，吊具需跨过集装箱，故吊具的最低点应大于6层集装箱的高度。目前前湾新港区集装箱轮胎吊的起升高度一般都在18m左右。轮压集装箱轮胎吊的轮压分为最大工作轮压和最大非工作轮压。最大工作轮压是指工作风速在16m/s的情况下，起吊额定起重量时，每个轮胎所承受的最大压力。最大轮压是设计轮胎吊行走路面承载能力的依据。工作速度轮胎吊的工作速度应与码头前沿岸边集装箱轮胎吊的生产率相适应，工作速度的大小一般根据装卸工作周期的要求确定。速度过低，会影响码头堆场的作业进度，但如果速度过高，则会使集装箱摆动幅度过大，影响作业的安全。3、集装箱轮胎吊环境条件集装箱轮胎吊工作环境中应当具备的硬件环境条件有：道路环境、转向垫板和气候环境等。通道路的铺装集装箱轮胎吊的轮压都比较大，如额定起重量30.5t，采用4个轮胎的情况下，每个车轮的最大轮压达到46～48t；采用8个轮胎的情况下，每个车轮的最大轮压达到23～24t。因而，需要根据具体轮压情况，对集装箱轮胎吊的行走通道路而进行加固和铺装。通道路面通常采用混凝土或沥青路面。此外，考虑排水的需要，集装箱码头货场的堆场做成有一定的坡度。2）转向垫扳集装箱轮胎吊从一个堆场转移到另一个堆场，在作90°直角转向处，每个车轮下面可铺设一块转向垫板，以减少地面摩擦，使车轮在作90°转向时，轮胎不致变形损坏。3）气象条件轮胎吊工作环境温度为°-20°C～+40°C，最大相对湿度不低于95％（有凝结）,如有特殊要求按供需方协议进行，工作时风速不大于20m/s；非工作时风速不大于44m/s.遇有大风情况下，应将集装箱轮胎吊紧固，以防止轮胎吊爬行和倒下。第二节集装箱轮胎吊的主要运行机构和装置一、起升机构采用柴油机电动驱动方式的集装箱轮胎吊，起升机构由电动机通过减速器驱动起升钢丝绳卷筒，但在布置方式上却因具体结构而有所不同。起升机构设有测速装置（增量式旋转编码器）和超速保护装置（超速开关）。他们均设在电机的尾部，当电机转速达到额定转速115%时，超速保护装置动作，使起升机构停止工作。限位保护装置（凸轮限位）装在卷筒的另一端，经由齿轮传动，该装置使起升机构受到下列的保护：起升上升上终点停止起升下降下终点停止上、下终点前减速起升上升的极限限位返回图4起升机构传动简图1、减速器2、联轴器3、电动机4、电磁制动器5、限位开关6、钢丝绳卷筒集装箱轮胎吊的起升机构如图4，其电动机与起升卷筒呈平行布置，由电动机3通过减速器1驱动起升卷筒6。当电动机驱动卷筒逆时针方向回转时，起升机构即卷绕钢丝绳将吊具上架升起，而当电动机驱动卷筒顺时针方向回转时，则吊具上架下降。在卷筒一端装有限位开关5，以控制其起升最高位置和下降最低位置。起升机构一般应具有恒功率调速特性，即当起吊重量小于额定起重量时，起升速度成反比例地增加，以提高轮胎吊的生产效率。图5小车行走机构传动简图1、制动器2、电动机3、联轴器4、齿轮减速器5、行走轮6、轨道二、小车机构集装箱轮胎吊的小车行走机构（图5），系采用一台电动机通过减速器带动两个行走轮，其结构较轻。两个行走轮之间采用一根长轴联接。长轴两端装有半齿形联轴器，以解决不同心的问题。在门架两根上横梁的中部铺设有两根轨道，小车在轨道上行走。小车行走机构由一台电动机2通过联轴器3、齿轮减速器驱动行走轮5小车上还设置有水平轮，水平轮的设置是为了保证小车沿小车轨道运行而采取的强制性手段，水平轮系由支座、偏心轴、水平轮等组成，共计二套。安装在相应的水平轮支架上。水平轮与轨道侧面接触，确保小车在运行过程中不至于过度跑偏和晃动。三、司机室通过减震垫用螺栓与小车架伸出的支梁相连接，左侧连着电缆拖令系统中的牵引小车。小车运行时，带动司机室、电缆小车一起运行。司机跟随小车，可清楚的观察到集装箱装卸作业（一般布置参见图6）司机室高2.4米，宽2.3米，前后、左右、前下方均设有宽大的玻璃窗，前窗下部窗口视野开阔，并装有安全格栅。司机室中间正前方是司机座椅，座椅按人体工程学原理设计，可根据司机的高矮需要做前、后、上、下调整，调节坐椅的高度和位置,并且可以左右旋转，靠背可以转变角度，座椅柔软舒适，以减轻司机疲劳。司机室左右两侧设有联动控制台，并且各种机构的电气仪表，风速表、重量指示表等各种操作仪表均置于操作室内，这样有利于司机操作。为保证工作人员舒适和精神地工作，司机室内还备有空调、对讲机等设施。小车供电可用电缆拖车或悬挂电缆方式，应优先选用悬挂电缆方式。二种供电方式都必须保证拖带电缆时轻便、灵活。四、电缆拖令系统轮胎吊的起升机构，小车运行机构，回转机构的控制电源以及吊具上的电源等都是由连接司机室与电气房之间的电缆拖令小车即电缆拖令系统悬挂的电缆来供电的。随着运行小车的运行，电缆小车也跟随着运行，带着电缆伸开或缩拢，电缆小车之间通过链条拖引，使电缆不受拖引力。电缆拖令一端固定于大梁上，另一端与运行小车固定并将电缆引入到驾驶室上的接线箱。电缆拖令小车由四个车轮、四个水平轮、车架和电缆悬挂架等组成。四个车轮轮缘采用尼龙，可以减小噪声，每个车轮都向外偏一角度，这有利于电缆小车运行时不跑偏。每辆小车的一端设有缓冲器，以防止各小车间的碰撞冲击和损坏。电缆拖令五、大车机构采用柴油机发电机组驱动的轮胎式集装箱轮胎吊，大车行走机构（见图8）由两台电动机分别通过减速器、小链轮、滚子链条和大链轮驱动轮胎吊两侧车轮中的一个车轮行走。大链轮固定在车轮上，车轮随大链轮一道转动。集装箱轮胎吊的行走方向，随电动机的回转方向而变化。采用螺栓调整减速器的位置以张紧链轮。此外，在大车行走机构中还应装有保证轮胎吊直线行走、90°直角转向和定轴转向的装置。集装箱轮胎吊由于行走路面状况、轮胎充气压力、行走小车位置和轮胎吊所受风力等因素，使轮胎上分布的载荷不均匀，因而轮胎吊两侧的轮胎变形量不尽一致，导致行驶走偏或产生蛇行，容易发生碰箱事故。为此，在轮胎式集装箱轮胎吊行走机构中需装设保证直线行走的装置，并采用相应的纠偏措施，以提高集装箱轮胎吊的自动化程度。当集装箱轮胎吊在堆场上作直线走时，司机操纵锁销液压缸将锁销固定在直线行走位置。大车行走时，司机应随时注意装设在轮胎吊一侧的指示杆是否超越在堆场上所划出的行走线，如发现超出行车线，即在司机室内扳动控制手柄，调整两行走电机的转速。同时，在集装箱轮胎吊两侧应装有行走限位警报装置，当轮胎吊的警报接触器碰到堆场上的集装箱或相邻的轮胎吊时，即向司机发出警报，提醒司机调整行走位置图8大车行走机构传动图1、电动机2、减速器3、小链轮4、滚子链条5、大链轮6、车轮7、螺栓为了使集装箱轮胎吊能从一个堆场转移到另一个堆场上工作，需要装设转向装置。由于集装箱轮胎吊跨距大，如按照一般车辆转向方式进行任意转向，转弯半径很大，需占用相当大的场地面积，因而在国际集装箱专用码头和中转站，均采用90°直角转向方式，仅在货场相当宽敞的内陆集装箱中转站采用定轴转向方式。对于跨距小的集装箱轮胎吊（跨距10m以下），在货场条件容许的情况下，亦采用自由转向方式。在堆场两头转问处，可铺设转向垫板以防止转向时车轮变形和磨损。当轮胎吊开到堆场一头需要转向时，可将车轮转动90°，然后横行到另一堆场，再转向90°，即可在另一堆场进行装卸作业，转向装置如图9所示。车轮处于实线位置表示轮胎吊直线运行状态，在这种情况下，锁销6销在转向板的锁口位置A上，当需要作90°转向时，先将锁销6退出，液压缸1推动转向板7回转，并借助于拉杆4使车轮围绕转向销2回转90°。此时，车轮处于虚线位置，锁口B转到原来锁口A的位置，再用锁销液压缸5将锁销6锁在锁口B中。整个操作在司机室内进行。图9转向装置1、转向液压杆2、转向销3、车轮4、拉杆5、锁销液压缸6、锁销；7－转向板8、限位开关大车运行机构与大车转向机构装设有联锁保护。如车轮锁销全部退出方可转向；车轮锁销全部进销后，方可允许大车运行等。当轮胎泄气或爆破后．轮胎吊应有防止失稳的装置。轮胎吊应设大车运行防碰装置，当轮胎吊与集装箱碰撞之前，应能发出讯号报警．并立即切断继续向前运行电源，但可倒退行驶。在门腿上装有大风紧固装置。用来防止大风时轮胎吊爬行和倒下。六、动力装置集装箱轮胎吊的驱动方式有两种：1、柴油机电动方式：由柴油机带动发电机，发电机带动电动机，再驱动各个机构。柴油机电动方式的特点是：操作性能较好，受气温影响小，出现故障比较容易发现，维护保养较为容易；但动力装置重量较大。2、柴油机液压方式：由柴油机带动液压泵，由液压泵带动液压马达，再驱动各个机构。柴油机液压方式的特点是：加速性能好；运转平稳；动力装置重量较轻；但出现故障难以发现；由于液压部件多，容易产生漏油；维修保养较为复杂；操作性能受气温影响较大。动力装置外观（上）动力装置正面（右上）动力装置反面（右）目前，世界各国对于集装箱轮胎吊，采用柴油机电动方式较为普遍。以青岛港为例，采用的是由一台康明斯柴油机带动一台STAMFORD交流无刷发电机供电。电压等级及类别：（1）主电源：三相440V，50HZ（2）动力电源：三相440V，50HZ（3）控制电源：直流24V（4）照明电源：三相四线440V／230V，50HZ七、吊具在集装箱轮胎吊全部故障中，吊具的故障几乎要占一半。因为随着科学技术的日新月异，轮胎吊已经进入全数字化驱动加PLC控制的时代，各机构的机电保护更趋完备，使轮胎吊本身的故障大幅度下降。而唯有吊具不断地与集装箱碰撞、冲击，与船舶上的隔箱导轨等结构磨擦。因而吊具在整个装卸过程中，首当其冲，故障更多地表现出来。毫无疑问，如果吊具能在如此恶劣的工况下少出故障，那么将使轮胎吊的整体可靠性大大提高。1、吊具伸缩及开闭锁：吊具上所有动作都采用液压传动，吊具伸缩动作靠油马达驱动链传动实现。当伸缩梁到20’或40’位置时，限位开关发出信号并切断伸／缩电磁阀电源使油马达停止转动，这时，显示吊具的伸／缩长度伸缩传动链的两边各有一套张紧装置和缓冲装置，能使传动链吸收一部分来自伸／缩方向的冲击能量。当吊具四脚的锁头准确插入集装箱的四个锁孔时，把旋锁开关打到闭锁位置，可以使锁头旋转扣