一种轻量化多功能集装箱门式起重机的制作方法

本实用新型涉及起重机领域，特别涉及一种轻量化多功能集装箱门式起重机。

背景技术：

集装箱运输于19世纪初发源于英国，迄今为止，集装箱运输在美国、德国、法国及其它欧美国家得到了飞速的发展，已成为世界各国保证国际贸易的最优运输方式。

我国的铁路集装箱运输始于20世纪50年代，至今已走过50多年的发展历程。目前，我国铁路网规模有9万多公里，铁路运输能力得到增强。由于铁路运输网络覆盖面广泛，运输成本低，非常适合发展铁路集装箱多式联运，极大的竞争优势可使其成为区域物流和国际物流的重要组成部分。

随着我国铁路中小型集装箱货场的发展，对轨道式门式起重机的需求不断增加。在实际设备选型中，这些多用途中、小型铁路货场，对大型专业的轨道式门式起重机，都存在着买不起、管不起、用不起的问题，而一般的起重设备又很难兼顾多用途堆场的装卸、堆码和搬运的工作要求，从而使这些中、小型多用途铁路货场在装卸设备的选型中面临许多困难。

目前我国己能批量生产具有国际90年代先进水平的岸边集装箱起重机和轮胎吊，而轨道吊的研究与开发能力相对落后，尤其是适用于铁路中小型货场集装箱办理业务的轻量化多功能集装箱门式起重机的研制，国内目前还是空白。因此，研究开发轻量化、高效、性能先进的轻量化多功能集装箱门式起重机施工技术及其装备变得尤为迫切。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种结构简单、分散布置，能有效降低起重机重量的轻量化多功能集装箱门式起重机。

本实用新型所采用的技术方案为：一种轻量化多功能集装箱门式起重机，其包括门架总成、安装在门架总成的四个角上的行走小车、安设在门架总成上的起升机构、吊具、司机室、电气系统、电缆卷筒，其特征在于：所述起升卷扬机构和拖拽式走行卷扬机构与拖拽式定滑轮小车分散布置，所述起升卷扬机构位于门架结构主梁与下横梁之间的支腿处，穿透支腿或位于支腿侧面，所述拖拽式走行卷扬机构位于主梁上，所述拖拽式定滑轮小车与门架总成的主梁相配设，所述拖拽式定滑轮小车对应由拖拽式走行卷扬机构拖拽。

按上述技术方案，所述门架总成包括两个平行设置的门架，所述门架由主梁和在主梁两端的支腿构成，两个门架通过上横梁、下横梁连接，在每个门架上对应设置有一组起升机 构，在主梁上设有与拖拽式定滑轮小车相配设的走行轨道，每组起升机构包括两套起升卷扬机构、一组拖拽式定滑轮小车、一套拖拽式走行卷扬机构。

按上述技术方案，所述每组起升机构还包括滑轮组、双向起升卷筒以及缠绕于所述双向起升卷筒、滑轮组上的钢丝绳组，所述钢丝绳组在所述吊具与定滑轮小车之间的空间位置形成4个倒三角形，所述四个倒三角形的下顶点对称分布于所述吊具上的四角位置。

按上述技术方案，所述每组拖拽式定滑轮小车由第一拖拽式定滑轮小车和第二拖拽式定滑轮小车组成，两者结构相同，每台拖拽式定滑轮小车包括小车架，在小车架上设有走行轮组，在走行轮组的两端对称设有1组定滑轮，每组定滑轮由两个并排布置的定滑轮组成，两台小车的定滑轮错位布置，两台拖拽式定滑轮小车之间通过连接杆相连。

按上述技术方案，所述滑轮组包括在每台拖拽式定滑轮小车上设置的4个定滑轮、在吊具上设置的4组动滑轮、所述钢丝绳组包括左侧钢丝绳和右侧钢丝绳，所述每组动滑轮包括两个动滑轮，每组动滑轮与一台拖拽式定滑轮小车上的4个定滑轮相对应，所述左侧钢丝绳的一端固定在一双向起升卷筒上，另一端对应与第一拖拽式定滑轮小车上的定滑轮及吊具上的2个动滑轮相配置后，缠绕并固定在该双向起升卷筒上，右侧钢丝绳的一端固定在另一双向起升卷筒上，另一端对应与第二拖拽式定滑轮小车上的4个定滑轮及吊具上的2个动滑轮相配置后，缠绕并固定在该双向起升卷筒上。

按上述技术方案，在每个门架上的四周分布的第一导向滑轮组和第二导向滑轮组，所述左侧钢丝绳的四个角分别通过第一导向滑轮组导向，所述第一导向滑轮组包括安设在门架左侧的两个同心导向滑轮和安设在门架右侧的两个偏心改向阻尼滑轮，所述右侧钢丝绳的四个角分别通过第二导向滑轮组导向；所述第二导向滑轮组包括安设在门架左侧的两个偏心改向阻尼滑轮和安设在门架右侧的两个同心导向滑轮。

按上述技术方案，所述吊具包括上吊架、回转机构和下吊架，所述上吊架通过回转机构与下吊架相连，所述回转机构用于实现下吊架360度回转，在上吊架上设有4个连接座，用于与动滑轮相连，在下吊架的两侧底端分别设置有导向板，用于实现集装箱吊装时的快速定位，在下吊架的两侧对称设有转锁机构。

按上述技术方案，转锁机构包括电动推杆、偏心轮、连杆机构、导轮总成、旋锁总成，所述电动推杆的一端头与偏心轮相连，偏心轮与连杆机构相连，所述连杆机构与旋锁总成相连，所述导轮总成为连杆机构提供导向作用。

按上述技术方案，所述连杆机构包括依次相连的摆杆、水平杆、拉杆，所述摆杆与偏心轮相连，水平杆与导轮总成相配置，拉杆与旋锁总成相连。

按上述技术方案，所述起重机的金属材料采用高强度耐候钢制成。

本实用新型所取得的有益效果为：1、本实用新型的每个起升卷扬机构对应分布在门架总成的四个角上，其的位置分布实现了整机重心下移，降低了上部结构载荷重量，实现集装箱门式起重机自身结构轻量化；2、本实用新型的起升机构在沿主梁方向和垂直主梁方向形成多个倒三角形，通过多方向三角形布置，配合阻尼滑轮，实现了各方向防摇的目的；3、本实用新型的4套起升卷扬可以一个单独动作，或两个或三个或四个联合动作，用于其他装卸货物，实现一机多能；4、本实用新型中的吊具采用电动推杆驱动旋锁机构，结构元件少，结构紧凑，安装调试方便，性能安全可靠，机构传动精确度容易保证；且在中小型货场任务量不大的情况下可根据需要随时更换吊具实现不同箱型的装卸作业，简化了系统，重量轻，维护方便，可有效减低主梁负载和整机走行功率，同时降低吊具的成本。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的侧视图。

图3为本实用新型中门架总成的主视图。

图4为本实用新型中门架总成的侧视图。

图5本实用新型中主梁的横截面示意图。

图6为本实用新型中主梁的局部结构示意图。

图7-图8为本实用新型中起升机构的布置示意图。

图9为本实用新型中拖拽式定滑轮小车的主视图。

图10为本实用新型中拖拽式定滑轮小车的俯视图。

图11本实用新型中一组起升机构的钢丝绳的绕组示意图。

图12为本实用新型中双向起升卷筒的钢丝绳缠绕示意图。

图13为拖拽式走行卷扬机中走行卷筒的钢丝绳缠绕示意图。

图14为左侧钢丝绳绕组和右侧钢丝绳的绕组示意图。

图15为沿主梁方向左侧钢丝绳和右侧钢丝绳绕组形成的倒三角示意图。

图16为垂直主梁方向左侧钢丝绳绕组形成的倒三角示意图。

图17为本实用新型中阻尼滑轮的主剖视图。

图18为本实用新型中阻尼滑轮的结构示意图。

图19-图20为本实用新型中的阻尼滑轮力矩分析示意图。

图21本实用新型中吊具的主视图。

图22为本实用新型中吊具的俯视图。

图23为本实用新型中上吊架的主视图。

图24为本实用新型中上吊架的俯视图。

图25-图28为本实用新型中转锁机构的结构示意图。

图29为本实用新型中行走台车的主视图。

图30为本实用新型中在台车架的两端设置千斤顶的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、2所示，本实施例提供了一种轻量化多功能集装箱门式起重机，其包括门架总成1、安装在门架总成1的四个角上的行走小车4、安设在门架总成上的起升机构2、吊具3、司机室5、梯道栏杆6、电气系统7、电缆卷筒62、防风锚定63。

如图3-6所示，所述门架总成包括两个平行设置的门架，所述门架由主梁8和在主梁8两端的支腿9构成，两个门架通过上横梁10、下横梁12连接，上横梁和下横梁之间可设小横梁11，主梁8的主要结构形式采用箱型梁截面，设有隔板和纵向加强筋，下部两侧设耳梁作为小车走行轨道。耳梁结构由磨耗板13、耳梁盖板14、耳梁腹板15、耳梁隔板16组成。耳梁设置1:5向下斜度，便于拖拽式定滑轮小车运行时车轮自动对中，磨耗板便于快速更换。支腿9为变截面结构。小横梁11、下横梁12均为箱形梁结构。每侧的上横梁10、小横梁11和支腿12组成“井”字结构，方便现场快速整体组装。其中，门架总成的金属材料均采用高强度耐候钢，通过结构的优化，和同类型同功能的传统起重机对比，重量仅为其1/2，有效降低了起重机的自重，实现了整机的轻量化。

如图7-8所示，在每个门架上对应设置有一组起升机构，在门架总成上共有两组起升机构。每组起升机构包括两套起升卷扬机构17、一组拖拽式定滑轮小车18、一套拖拽式走行卷扬机构19。每个起升卷扬机构17对应分布在每个支腿9任一部位，穿透支腿或位于支腿侧面，其的位置分布实现了整机重心下移，降低了上部结构载荷重量，实现集装箱门式起重机自身结构轻量化。拖拽式定滑轮小车18下挂于门架的主梁8的下耳梁上，拖拽式走行卷扬机构19安装在主梁8的上方。本实用新型中通过起升机构分散性布置，改善了门架总成的受力。

本实施例中，所述起升机构具有防摇作用，每组起升机构还包括滑轮组、双向起升卷筒以及缠绕于所述双向起升卷筒、滑轮组上的钢丝绳组，所述钢丝绳组在所述吊具与定滑轮小车之间的空间位置形成多个倒三角形，所述倒三角形的下顶点对称分布于所述吊具上。本实 用新型利用几何原理，通过钢丝绳组的缠绕角度和不同的固定位置，形成一种有一定刚性的柔性连接方式，由此对有单摆性质的吊具增加了几何干涉阻尼，消除了惯性摆动幅度，进而消除了吊具的摆动，实现沿主梁方向和垂直主梁方向的防摇。

其中，起升卷扬机构17采用同向双向起升卷筒，其一边为左旋，另一边为右旋(如图12所示)，绳槽旋向对称，钢丝绳分别固定在卷筒体两端或中部，其通过制动器和编码器的变频减速电机驱动。在下横梁的左右各设2件，共4件。本实用新型的四套起升卷扬机构17可单独实现起升动作，也可以联动，操作灵活。

如图9-10所示，所述每组拖拽式定滑轮小车18由第一拖拽式定滑轮小车和第二拖拽式定滑轮小车组成，两者结构相同，其均下挂在主梁的耳梁的行走轨道上。每台拖拽式定滑轮小车包括小车架26，在小车架26的两侧对称设有走行轮组29和1组定滑轮27，每组定滑轮由两个并排布置的定滑轮组成，两组小车的定滑轮错位布置，避免钢丝绳干涉，在小车架26的两端头均设有托绳轮25。所述走行轮组29为锥形结构。两台拖拽式定滑轮小车之间通过连接杆28相连，组成一组，两台小车的定滑轮错位布置。为保证小车运行平稳，小车架运行轨道极限位置设缓冲装置23(在图7中示意)。在小车架上还配置有张紧装置22，其张紧装置22－采用螺旋机械锁紧结构，为调节钢丝绳长短而设计。其中，小车架26为主要结构件和承载件，具有足够的强度、刚度、疲劳强度和稳定性。为便于安装方便，小车架26采用分段设计，连接处采用法兰高强螺栓联接。

如图7、11所示，所述滑轮组包括在每台拖拽式定滑轮小车上设置的4个定滑轮27、在吊具上设置的4组动滑轮22、在每个门架上的四周分布的第一导向滑轮组和第二导向滑轮组，每组动滑轮包括2个动滑轮，每组动滑轮与每台拖拽式定滑轮小车上的4个定滑轮相配置，所述钢丝绳组包括左侧钢丝绳30和右侧钢丝绳31，所述左侧钢丝绳的四个角分别通过第一导向滑轮组导向，所述第一导向滑轮组包括安设在门架左侧的两个同心导向滑轮和安设在门架右侧的两个偏心改向阻尼滑轮，所述右侧钢丝绳的四个角分别通过第二导向滑轮组导向；所述第二导向滑轮组包括安设在门架左侧的两个偏心改向阻尼滑轮和安设在门架右侧的两个同心导向滑轮；其中，左侧钢丝绳30和右侧钢丝绳31的起升运动可以单独动作，也可以一起动作，吊装时根据吊装货物的形式规格重量进行选择。

如图11、14所示，左侧钢丝绳30的绕组方式为：

所述左侧钢丝绳30的一端固定在左侧卷扬机构的双向起升卷筒上，另一端对应绕到20号同心导向滑轮，走4号定滑轮，走10号动滑轮，走3号定滑轮，走19号偏心改向阻尼滑轮，走18号偏心改向阻尼滑轮，走6号定滑轮，走11号动滑轮，走5号定滑轮，走17号 同心导向滑轮，最后回到左侧起升卷扬机的双向起升卷筒上缠绕并固定。

右侧钢丝绳的绕组方式为：

右侧钢丝绳31的一端固定在右侧的卷扬机构的双向起升卷筒上，另一端对应与第一拖拽式定滑轮小车上的23号同心导向滑轮，走1号定滑轮，走9号动滑轮，走2号定滑轮，走24号偏心改向阻尼滑轮，走21号偏心改向阻尼滑轮，走7号定滑轮，走12号动滑轮，走8号定滑轮，走22号第二导向滑轮，最后回到右侧起升卷扬机的双向起升卷筒上缠绕并固定。

最后，如图15所示，沿主梁方向，左侧钢丝绳30和右侧钢丝绳31在吊具与定滑轮小车之间的空间位置形成2个大的倒三角形，实现了沿主梁方向的防摇。垂直于主梁方向，左侧钢丝绳所绕的定滑轮与动滑轮通过不等距的布置形成一个小三角形，右侧钢丝绳所绕的定滑轮与动滑轮通过不等距的布置同样形成一个小三角形，从而实现垂直主梁方向的减摇。综合沿主梁方向和垂直主梁方向，通过多方向三角形布置，配合阻尼滑轮，实现了各方向防摇的目的。

综上所述，本实用新型的4套起升卷扬可以一个单独动作，或两个或三个或四个联合动作，用于其他装卸货物，实现一机多能。

如图7、11所示，拖拽式走行卷扬机构包括走行卷扬机19、在每个门架的四角分布的第三导向滑轮组20，第三导向滑轮组20包括4个同心导向滑轮，走行卷扬机构的钢丝绳绕组方式为：拖拽式钢丝绳24固定在走行卷扬机上，从走行卷扬机上绕到13号同心导向滑轮，走14号同心导向滑轮，走小车架上的张紧装置，走15号同心导向滑轮，走16号同心导向滑轮，最后回到走行卷扬机上，其卷筒绳槽为同旋向，两端或中部设有锁定钢丝绳装置。

本实施例中，所述偏心改向阻尼滑轮为钢丝绳底径圆与滑轮的中心销轴圆32为偏心结构(如图19、20所示)，当阻尼滑轮平衡时，回转半径L1＝L2,回转力矩，L1*F＝L2*F；当阻尼滑轮转动时，其一入绳处的回转半径L1变大，另一入绳处的回转半径L2变小，L1*F>L2*F,自然形成阻止其转动的力矩，保持两入绳处的力矩平衡。导向轮的销轴采用摩擦系数大的材料，增加摩擦阻力，约束滑轮转动。

如图21-24所示，本实施例中的吊具包括上吊架64、回转机构、下吊架33，所述上吊架64通过回转机构与下吊架33相连，所述回转机构用于实现下吊架360度回转，在上吊架64上设有4个连接座34，用于通过销轴与动滑轮实现快速连接。在下吊架33的两条直角边上设置有导向板35，用于实现集装箱吊装时的快速定位。在下吊架33的端梁37的两端均 安装有转锁机构36。

本实施例中，所述回转机构包括安设在上吊架64上的回转电机65、与回转电机65输出轴相连的涡轮蜗杆机构66，与涡轮蜗杆机构相配置的回转轴67，所述回转轴67的上连接座与上吊架64相连，回转轴上的下连接座与下吊架33相连，以实现下吊架360度回转，实现了铁路集装箱“门对门”的装卸要求。

如图25-28所示，转锁机构包括电动推杆38、偏心轮39、连杆机构40、导轮总成41、旋锁总成42，所述电动推杆38的一端头与偏心轮39相连，偏心轮39与连杆机构40相连，所述连杆机构40与旋锁总成42相连，所述导轮总成41为连杆机构40提供导向作用。根据合理行程计算，电动推杆38驱动偏心轮39旋转90°，通过连杆机构40则可驱动旋锁总成转销旋转90°，可实现转锁机构开闭锁。电动推杆38是一种电动执行机构，其工作原理是由电机旋转经涡轮蜗杆或者齿轮改变为直线运动，通过推拉往返，来达到使连杆机构完成往复动作，具有体积小、安装方便、环保无污染、运行平稳、负载大、精度高以及可实现同步自动化控制等优点。电动推杆采用最小推力300kg.f。如图27所示，所述连杆机构40包括依次相连的摆杆43、水平杆44、拉杆45，所述摆杆43与偏心轮39相连，水平杆44与导轮总成41相配置，拉杆15与旋锁总成42相连。其中，水平杆44可沿着导轮总成41做直线运动；摆杆43在电动推杆及偏心轮39的推动下可绕连接轴做摆线运动。其中，如图28所示，旋锁总成由转销46、座圈47、滑套48、滑板49、凸球块50、凹球块51、导向套52组成。座圈47由公母座圈组成，方便组装和拆卸。本机构由连杆机构40带动座圈47转动，从而带动转销46旋转。滑板49、凸球块50、凹球块51中设置油槽，方便润滑。导向套52可在集装箱吊装工作时保护转销46不受机械损伤。

需要吊装集装箱时，控制吊具下落，利用吊具两边导向板35实现转销精确定位，调整吊具，使四个转锁挂钩对位集装箱四个长椭圆形孔后再下降吊具，吊具四个角落着箱限位传感器传递信号到控制室，到位后启动电动推杆，通过连杆机构驱动转销旋转90度，转锁头扣住锁孔；集装箱和吊具锁成1个整体，为闭锁状态，可进行吊运。

本发明中的吊具采用电动推杆驱动旋锁机构，结构元件少，结构紧凑，安装调试方便，性能安全可靠，机构传动精确度容易保证，通过回转机构，实现集装箱360度任意回转，有效的提高了工作效率，实现了铁路集装箱“门对门”的装卸要求。且在中小型货场任务量不大的情况下可根据需要随时更换吊具实现不同箱型的装卸作业，简化了系统，重量轻，维护方便，可有效减低主梁负载和整机走行功率，同时降低吊具的成本。

本实施例中，走行台车车轮为整机承重走行件，常年累月频繁工作容易造成轮缘磨损及 轴承损坏等，因此本实用新型着重研究其可以快速更换走行台车车轮的结构。如图29-30所示，所述走行台车包括平衡梁55，所述平衡梁55的上端通过铰座54与门架总成的下横梁相连，下端与台车架56相连，在台车架56上安有带有制动器和编码器的减速电机53、走行轮组57，在平衡梁55的前端部上设有与千斤顶59相配接的千斤顶座，在台车架56的两侧均设有与千斤顶58相配接的千斤顶座61。三个千斤顶座对应配置三个千斤顶，构成三角形结构，当需要更换走行轮组时，千斤顶就位后开始顶升使走行轮离开轨面，采用工具使轴承与台车架分离，然后进行走行轮组的更换。