邓炯明
(广东中恒安检测评价有限公司，广东 惠州〓516000)
摘要：设计了一种基于多自由度的自动化港口集装箱起重机。通过降低起重机压力上限、优化起重配装器接入操作等，完成了自动化港口集装箱起重机的结构优化设计。在此基础上，获取多自由度参数，依据多自由度参数建立全局坐标系，并进行约束性参数耦合，根据耦合结果建立基于多自由度的起重机结构参数化模型，从而实现对港口集装箱起重机机体自动化程度的提升。实验结果表明，在多自由度参数不变的前提下，CL曲线与Cd曲线均具有较高的贴合度，F拓扑系数的极值始终大于W拓扑系数的极值，结构优化后，起重机的集装箱堆放精度提高了约2倍，翻箱作业时间平均减少了16 s。
关键词：起重配装器；平衡集装梁；机械轴子；多自由度；参数耦合；集装箱起重机
中图分类号：TH213〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2020)02-0044-06

港口集装箱起重机也叫吊桥或岸桥，是一种用于装卸作业的专业设备，其作为装卸作业的承受者，常见于码头、港口、岸边等地点。评价一个港口是否具有高效率，通常以集装箱起重机能否满足大型生产装卸任务为指标。随着集装箱运输船体积的不断增大，特别是超巴拿马船型的出现，对集装箱起重机提出了更高的要求。
目前，集装箱起重机主要采用基于客户订单的小批量生产模式，应用这种加工模式生产的起重机产品更具有个性化。现有设计方法沿用的是传统的生产加工理念，在2D工程图纸中确定每个起重机零件的名称及功能来设计完整的港口集装箱起重机结构，该方法设计的港口集装箱起重机自动化水平较低，不能满足实际需求。
为解决上述问题，本文在进行产品设计时引入多自由度理念，对于自动化港口集装箱起重机来说，多自由度定义的出现，从根本解决了自由度过大带来的货物运输位置定义困难、货物运输不精确等问题。本文通过重新设计起重配装器、平衡集装梁等完成了新型起重机的结构设计，设计后的起重机自动化程度有所提升，具有较高的实用价值。

1〓自动化港口集装箱起重机结构优化设计
自动化港口集装箱起重机由智能起重配装器、上平衡集装梁、下平衡集装梁、自动化机械轴子以及箱体称重机构5个主要设备组成，各个设备发挥各自的作用，共同完成装卸任务。为了提升起重机的性能，对各个组成部分进行优化，具体设计方法如下。

1.1〓智能起重配装器接入操作优化
港口集装箱起重机的智能起重配装器能够根据装卸需求，确定整个集装箱体的质量，设定起重机的压力分布比例。由于上、下平衡集装梁的受力分配主要受智能起重配装器连接状态的影响，因此有必要对智能起重配装器的接入操作进行优化。
货物装卸过程中，智能起重配装器首先借助轮距设备中的数据传输机构，将压力信息转换成特征参数，再将特征参数传输至机械配置库，从而完成接入操作。如果此时特征参数能够满足机械配置库的连接需求，那么数据传输机构就会继续转换配装器中的压力信息，但是在此过程中可能发生转换失败的情况，为避免此情况的发生，可以将转换中的压力上限值降低10%，然后继续进行转换，直到特征参数能够满足机械配置库的接入要求。通过上述操作实现对智能起重配装器接入操作的优化，为上、下平衡集装梁的受力分配提供了基础。

1.2〓上、下平衡集装梁受力分配优化在优化智能起重配装器接入操作的基础上
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作者简介：邓炯明（1990—），男，助理工程师，主要研究方向为机电一体化，djmlife@.