摘要
随着全球经济一体化进程的加速，国际贸易活动日益频繁，港口作为连接国内外市场的重要枢纽，其货物吞吐量持续增长。20世纪中后期以来，跨国贸易规模不断扩大，对港口物流的高效运作提出了更为严苛的要求。集装箱运输作为一种标准化、高效化的货物运输方式，已成为现代国际贸易运输的主流模式。然而，随着集装箱运输量的急剧增加，传统的人工装卸和简单的机械装卸方式已难以满足港口快速、高效处理大量集装箱的需求。因此，研发和应用先进的集装箱装卸设备，实现集装箱运输的自动化、智能化和高效化，成为全球港口物流领域亟待解决的重要课题。
本文设计了一种基于PLC技术的集装箱跨运车，旨在解决港口集装箱装卸效率低、自动化水平不足的问题。通过PLC控制系统，实现了对跨运车行走、举升、转向等动作的精确控制，并结合无线遥控技术，提高了操作的便捷性和安全性。研究内容包括跨运车的总体方案设计、举升与驱动行走方案的选择、夹持机构与液压系统的设计、控制系统的实现以及关键零部件的仿真分析。经济性分析表明，该设计在提升运输效率、降低运营成本方面具有显著优势，具备较高的推广价值与应用前景。
关键词：集装箱跨运车；港口机械；智慧港口；PLC控制
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 跨运车的发展过程 2
1.3 跨运车的技术特点 3
1.4 跨运车的发展趋势 4
2 总体方案设计 6
2.1 集装箱结构特点介绍 6
2.2 集装箱跨运车技术参数确认 9
2.3 举升结构方案设计 10
2.3.1链条式举升结构 10
2.3.2剪叉式举升结构 10
2.3.3液压缸直接举升结构 11
2.4 驱动行走方案设计 11
2.4.1电动轮驱动方案 12
2.4.2内燃机驱动方案 12
2.4.3液压马达驱动全向轮转向方案 12
2.5 整体结构布置方案及工作原理 13
2.5.1整体结构布置方案 13
2.6 控制方案设计 14
2.5.1 继电器控制方案 14
2.5.2 单片机控制方案 14
2.5.3 PLC无线遥控控制方案 14
3 夹持机构设计 16
3.1 夹持机构功能概述 16
3.2 夹持机构结构设计 16
3.2.1夹持臂材料选型 16
3.2.2夹持臂工作原理 17
3.3夹持力计算与校核 17
3.3.1夹持力计算 17
3.3.2夹持臂强度校核 18
4 液压系统设计 19
4.1 设计要求及工况条件 19
4.2 液压回路拟定 19
4.2.1夹紧机构液压缸 19
4.2.2举升机构液压缸 20
4.2.3驱动行走马达 20
4.3 液压缸的设计步骤 21
4.3.1液压缸活塞驱动力的计算 21
4.3.2确定液压缸的内径参数 22
4.3.3液压缸所需流量参数计算 23
4.4 夹持机构液压缸计算 23
4.5 举升液压缸计算 24
5 控制系统设计 26
5.1控制功能要求 26
5.2控制器选型 26
5.3遥控模块选型 27
5.4 I/O地址分配 27
5.5 梯形图编写 28
6 关键零部件仿真分析 30
6.1 有限元单元法概述 30
6.2 ANSYS软件介绍 30
6.3夹持臂有限元分析 31
6.3.1 有限元模型生成 31
6.3.2 网格划分 31
6.3.4 约束载荷施加 32
6.3.5 结果分析 34
6.4集装箱跨运车机架有限元分析 35
6.4.1 有限元模型生成 35
6.4.2 网格划分 36
6.3.5 结果分析 37
6 技术经济性分析 42
6.1 投资成本分析 42
6.2 运营成本分析 42
6.3 效益分析 42
6.4 敏感性分析 42
8 结论 44
附录A 47
说明书
三维模型
CAD图纸
文件列表
