Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen Transporttechnologie
R. Boomers Stangenmechanisme voor een 1-over-4 Automatic Stacking Crane.
Ontwerpopdracht, Rapport 98.3.TT.5128, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
Één van de kraantypen van ECT is de Automatic Stacking Crane, welke is uitgevoerd met een mechanisme dat lastslingeringen vermindert. De huidige ASC's zijn van het type l-over-3 (d.w.z. één container over een drie hoge stack). Het is waarschijnlijk dat er in de toekomst behoefte is aan een hogere opslagcapaciteit per hectare. Om dit te bereiken zou de ASC vergroot kunnen worden tot l-over-4. Een probleem hierbij is dat het geleidingmechanisme te breed wordt om een 20 voet container in de vier hoge stack te plaatsen.
Dit rapport behelst het ontwerp van een nieuw type geleidingsmechanisme. Het ontwerp bestaat uit een tweetal vlakke achtstangen mechanismen in een gesloten ruitvorm. Omdat ze een hoek van 48 graden met elkaar maken ontstaat er een ruimtelijk geheel dat in de diagonaalruimte van de container werkt. Het mechanisme dient de krachten in het horizontale vlak op te nemen (Fx en Fy), en tevens een moment (Mz). In het ontwerp is er echter geen plaats voor vier -brede- momentdragende armen. Daarom zijn slechts twee armen 'breed' uitgevoerd, maar nemen alle vier de armen wel de krachten in het horizontale vlak op. Bovendien is het noodzakelijk gebleken één van beide vlakke mechanismen ca 20 cm hoger te plaatsen.
Een beschouwing van de optredende krachten gaat uit van kat- en kraanacceleratie met de spreader in de bovenste stand. Hierbij zijn de optredende belastingen beschouwd uitgaande van versnellingen, windbelasting, en momentvorming als gevolg een asymmetrisch beladen container. Ook is er gekeken naar (eigen)trillingen. Hierbij bleek dat de laagste eigenfrequentie ongeveer l Hz mag zijn.
Bij de bepaling van de hoofdmaten van de armlengten spelen de drukhoek, de rotatiehoek van de bovenste arm, de belastingen, en hoe dicht langs de buurcontainers gegaan kan worden, een hoofdrol. Voor het ontwerp is bepaald:
Tophoogte kraan: 22 m (l-over-3 ASC ca. 18 m) Lengten: bovenste arm 8.5 m en onderste arm 11.05 m Maximale span: 20.7 m (l-over-3 ASC: 16.27 m)
Onderlinge hoek tussen beide vlakke mechanismen: 48 graden Voor de opbouw van de diverse armen is gekozen voor kokerprofielen
De optredende krachten zijn beperkt tot ca. 30kN trek/ druk in de onderste armen, en ca. 84.5kN in het scharnierpunt tussen de bovenste arm en de kat.
Uit voorgaande gegevens blijkt al dat een geleidingsmechanisme voor een l-over-4 ASC mogelijk is, maar dat het wel een complexe constructie wordt. In een mogelijk vervolgonderzoek dienen de diverse onderdelen doorgerekend te worden in ADAMS of ANSYS. Dit om te verifiëren of er delen zijn die onder-gedimensioneerd of over-gedimensioneerd zijn en hoe het dynamisch gedrag zal worden. Ook moet er nagegaan worden hoe het mechanisme goed in te bouwen is op de spreader en op de kat.
N.B. Van het ontwerp is ook een schaalmodel gemaakt (l :20). Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
