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港口机械学校系列——龙门起重机

2025-08-18

门式起重机简介

一个 门式起重机 是一种典型的轨道式旋转臂起重机。它之所以得名，是因为它的外形酷似一扇门。

门式起重机广泛用于港口和码头的货物装卸、造船厂的建造和安装以及大型水电站的建设工程。

随着港口工业的发展，门式起重机也随之发展起来。1890年， 固定的这种非变幅、可旋转臂式起重机最初安装在横跨狭窄码头的半门式运行桥上，成为早期用于港口的半门式起重机。随着码头宽度的增加，门式起重机和半门式起重机并行发展，变幅臂和水平变幅系统也得到广泛应用。

二战后，港口用门式起重机发展迅速。为了便于多台起重机在同一艘船上并行作业，通常采用旋转立柱式门式起重机（旋转部件与立柱连接）或滚动轴承式回转支撑装置（旋转部件通过大型轴承与门架连接），以减小旋转部件的尾部直径。此外，还采用了能够减少码头占地面积（门架主体在地面上的投影面积）的门式结构。在发展过程中，门式起重机逐渐推广到与港口作业条件类似的造船厂和水电站施工现场。

这种起重机俗称“门式起重机”，指的是传统上用于港口码头前端的起重机。其底座呈门形，沿地面轨道延伸，底座上安装有可旋转的吊臂，该吊臂具有四个协调的工作机构：起升、回转、变幅和行走。火车或其他车辆可以从门下方通过，从而实现船舶与岸边之间的货物装卸作业。

门式起重机具有外形美观、运行安全可靠、性能先进、维护简便、经久耐用等优点，广泛应用于各大港口码头的装卸作业。它是综合性港口多货位码头的理想选择，也是目前大型散货码头和综合性码头中数量最多的主力设备。

对货物类型的高度适应性

除了专门用于装卸石油产品、液化气等液体散货的专用码头外，门式起重机基本适用于码头处理的所有货物，例如铁矿石、谷物、煤炭、铝土矿、水泥、木材、钢板、超大件货物、船舶舾装、袋装固体化学品、普通货物、集装箱等。此外，该型号起重机可灵活应用于装卸作业。门式起重机适用作业类型的多样性优势不仅体现在单个泊位的多功能性上，而且在大型港口，当码头装卸设备因码头规划和市场路线变化等因素需要进行改造、升级或搬迁时，其优势就更加明显。

门式起重机的经济性

门式起重机的经济性主要体现在以下几个方面：在码头前端的固定装卸设备中，门式起重机的建设成本远低于大型专用船舶装卸设备（如卸船机）。其设备成本优势主要体现在以下几个方面：

1. 从基础设计和技术层面来看，该机型设计成熟且经济，市场竞争充分。除了几家拥有独立设计和创新能力的国内大型主机生产企业外，还有专业高校和设计咨询公司为门式起重机的设计提供补充。无论是采用“交钥匙”总承包模式，还是设计制造分招采购，国内市场都能在设计费用和经济性方面实现优化，设计成本实际上仅占设备合同总价的3%左右。

2. 与船舶卸船机等专用码头前装卸设备相比，门式起重机的运行速度和作业周期相对较低。在零部件选择方面，目前除轴承和部分电子控制元件等关键部件外，大部分零部件均可国产化或由进口品牌国产化。零部件的大规模国产化不仅直接降低了新机零部件的采购成本，而且大大提高了设备售后服务备件的质量保证和及时性，显著提升了设备后期维护的经济性。此外，从项目全过程控制的角度来看，由于零部件国产化，工期大幅缩短，资金周转速度加快，这对买卖双方都有利。近年来，随着门式起重机在造船厂、码头、物流中心等场所的大规模应用，门式起重机配件市场不断扩大，吸引了一批实力雄厚的港口机械设备上下游厂商投资研发国产配件。门式起重机的关键部件，如减速器、制动器、电子控制硬件和系统、集装箱吊具和抓斗等，都取得了重大突破，并已得到大规模的成熟应用。

3. 运输安装经济性：由于门式起重机自重相对较小、整体高度较低，目前我国成熟的门式起重机运输安装方式均采用大件运输或分散运输方案。虽然与大型设备（如船舶卸货机）相比，这种方式会增加现场总装和浮式起重机协调的成本，但运输船舶可以尽可能小型化，并显著节省捆绑人工和材料，同时最大限度地降低设备着陆风险，因此相对而言更经济。

门式起重机的特点

高速工作机构该起重机的工作机构运动速度相对较高。起升速度可达70米/分钟，变幅速度可达55米/分钟。额定起重能力范围很广，一般为5-100吨。对于造船用门式起重机，起重能力范围更大，目前已达到150-300吨。
高效它可以每天工作 22 小时，而且每小时效率也很高，一般能达到每小时 100 吨以上。
三维结构该结构为三维立体式，不占用太多码头和堆场面积。凭借高大的门架和长距离悬臂，它具有较大的提升高度和作业范围，满足港口码头船舶和车辆机械化装卸和转运的需求，并充分利用了场地空间。
建筑成本高昂它需要大量的钢材，自重一般在500吨至1000吨之间。它需要大功率电源，常用电源为10kV/50Hz。通常情况下，轮压也比较大。例如，一台40吨/45米的起重机，轮压一般≤300千牛，需要坚实的基础。此外，还有许多辅助设备，例如变电站和电缆。

门式起重机的分类

根据不同的结构类型，门式起重机可分为以下几种类型：

1. 按门户结构类型分类

门式起重机可分为全门式起重机、半门式起重机和带料斗的门式起重机。

半门式起重机没有完整的门架。它们的两条运行轨道不在同一水平面上；一条铺设在地面上，另一条铺设在仓库或专门建造的支架上。
带料斗的门式起重机，俗称“带料斗门式起重机”，拥有独立的货物输送装置，集门式起重机、装船机和卸船机的功能于一体。与传统门式起重机相比，它们具有自动化程度高、专业化程度高、装卸效率高、操作简便、能耗低、环境污染小等优点，能够大幅提高港口散货的装卸效率，降低港口装卸成本。

目前，码头装卸作业正从通用码头向专用码头不断发展，装卸效率大幅提升。然而，面对市场对多种货物装卸的需求，专用码头装卸机械单一货物类型的适应性造成了码头装卸作业的明显缺陷，而料斗式门式起重机的出现弥补了这些缺陷。

料斗式门式起重机是专用于散货装卸的专用设备，适用于专业码头，自动化程度较高。其码头轨道轨距仅为10.5米，而船舶卸船机的码头轨道轨距可达16米以上。此外，料斗式门式起重机的门架结构紧凑，设备体积小，占用码头面积小，故障率低，性能优异。而且，它们具备门式起重机的旋转功能，可进行普通货物的装卸作业，增加了用户码头装卸货物的种类。由于它们能够装卸不同类型的散货和普通货物，对码头装卸货物的适应性强，用途广泛，因此在港口设备采购中备受船东青睐。近年来，港口机械市场对料斗式门式起重机的需求持续增长。

对于采用料斗式门式起重机的码头装卸作业，与普通码头门式起重机装卸作业相比，传统散货装卸流程得到了优化。过去，散货由门式起重机从船舶卸至码头，再由自卸车运至堆场堆放。而现在，料斗式门式起重机通过车载皮带直接将散货输送至码头皮带输送机，再送至后方堆场，减少了中间转运环节，不仅提高了效率，也降低了能耗。用户对比发现，采用料斗式门式起重机的散货装卸效率是传统流程的三倍以上。皮带输送的散货大大减少了货物溢出，避免了货主的损失。料斗的除尘装置和皮带输送机的全密封设计也显著提升了码头的环境保护。通过皮带流量检测设备，可以精准掌握散货流量，进一步提升码头的科学管理水平。

料斗式门式起重机的门体结构复杂，包含众多电子控制程序。与普通门式起重机相比，其设计增加了伸缩梁机构、输送系统和料斗系统，同时具备常用港口门式起重机的所有功能。对于制造商而言，这不仅提高了技术含量，也显著增加了生产难度，因此成为检验港口机械制造商设计水平和生产能力的标杆。

近年来，南京港口机械不断推出新型料斗式门式起重机产品，旨在满足用户不同的码头装卸需求。公司借鉴各类装卸设备的优势，并通过与学术机构、用户和港口机械专家的交流，结合多年的制造经验，在料斗式门式起重机制造领域建立了先进的技术和制造水平。针对木屑、大豆、煤炭等散货比重不同的情况，南京港口机械的工程设计师利用自主专利，针对不同物料设计了不同的门式起重机结构、料斗结构和卸料系统，以及不同的料斗和料斗开口，确保不同物料的流动性，避免物料堆积、溢出和拱起等问题，从而提高装卸生产效率。

南京港口机械有限公司已成功为山东日照港制造了两台16吨级带料斗的门式起重机，用于大豆装卸；为山东日照港制造了三台16吨级带料斗的门式起重机，用于木片装卸；为海南海口电厂制造了三台带料斗的门式起重机，用于煤炭装卸；为宁波港制造了四台16吨级带料斗的门式起重机；为日本王子制纸公司制造了两台16吨级带料斗的门式起重机；并为新加坡亚太资源国际控股有限公司制造了六台28吨级带料斗的门式起重机，用于木片装卸。其中，为新加坡亚太资源国际控股有限公司制造的六台28吨级带料斗的门式起重机均为大型定制化带料斗的门式起重机，无论从机械性能、设备起重能力还是装卸效率来看，均达到世界领先水平。经料斗试验和抓斗试验验证，完全满足用户对木片装卸的技术要求。该船配备了中国最大的抓斗和2.4米长的传送带（这在中国尚属首例），每小时装卸量达1800立方米，几乎达到了同等船舶卸船机的装卸效率。

2. 按吊臂结构类型分类

门式起重机可分为两类：四连杆组合悬臂门式起重机和单悬臂门式起重机。四连杆组合悬臂门式起重机又可细分为传统四连杆门式起重机和双四连杆门式起重机。双四连杆门式起重机专为满足集装箱吊装需求而设计。为防止集装箱在吊装过程中发生倾斜和旋转，在传统四连杆悬臂的基础上增加了一个小型四连杆装置，从而能够稳定地进行集装箱的吊装和装卸作业，并方便更换各种吊具。四连杆门式起重机的最大优势在于悬臂下的净空高度相对较大，因此在满足一定起升高度要求的情况下，起重机的总高度相对较低，但其结构较为复杂，重量也较大。相比之下，单悬臂起重机则相反。目前，国内大多数应用都采用四连杆组合悬臂起重机。

以南京港口机械公司的MQ5039双四连杆门式起重机为例：

这款四连杆多用途门式起重机是在传统门式起重机设计的基础上，在吊臂上加装了一个小型四连杆装置，从而能够稳定地进行集装箱吊具的起升和装卸作业。该产品可轻松切换装卸不同类型的货物，例如散货、普通货物和集装箱，同时保持较高的装卸效率。它适用于多种货物类型的码头作业，尤其适用于非专用码头。这款多用途门式起重机上市后，受到了用户的高度评价。

该起重机的主要特点是其吊臂系统采用双四连杆结构。在传统四连杆门式起重机的吊钩和抓斗作业条件下，双四连杆结构能够平稳地完成集装箱旋转吊具作业。在39米作业范围内，它可以进行50吨的吊钩作业、40吨的抓斗作业和40吨的集装箱吊具作业。起升、变幅、回转和行走机构均采用交流变频调速。

该起重机的轨距为22米，回转中心到海侧轨距的距离为4.75米。海侧和陆侧的轮压差异较大。为防止磨损钢轨，设计中增加了行走偏差校正装置，使两边钢轨上的行走机构保持相同的速度，从而避免使用过程中出现磨损钢轨的情况。
由于该起重机用于集装箱作业，考虑到集装箱作业的安全，起升机构中高速轴和低速轴分别设置了两组起升制动装置。一组用于正常起升制动，另一组用于紧急制动时的安全制动。该制动装置安装在起升卷筒的法兰上。
双四连杆臂架系统是该起重机的主要特点。在集装箱装卸作业中，通过改变钢丝绳的缠绕方式，使吊具悬挂的四根钢丝绳呈梯形排列，从而显著降低集装箱在装卸过程中的旋转。同时，为防止集装箱在装卸过程中发生倾斜，小四连杆臂架的前补偿杆始终设计为45度角，确保四根钢丝绳的长度和相对位置在不同的变幅位置保持不变，提高了集装箱的稳定性，解决了传统门式起重机在装卸过程中集装箱剧烈晃动的问题。此外，考虑到使用不同吊具时需要更换钢丝绳，在臂架中部设置了工作平台，可以安全、快速、便捷地调整钢丝绳的缠绕方式，以满足不同工况的需求。
使用门式起重机进行集装箱装卸时，由于门式起重机的回转运动，传统门式起重机在集装箱装卸过程中需要人工辅助定位，这限制了生产效率。然而，该起重机采用旋转式吊具，使得吊具在门式起重机回转过程中始终与码头平行，并可实现集装箱吊具的自动定位，从而大大提高了装卸效率。
该产品还采用全套能量反馈控制系统，将起升势能和回转制动能量反馈回电网。同时，通过应用电抗器和滤波器，最大限度地抑制高次谐波，达到净化电网的目的。为确保安全高效使用，电子控制设计采用起升高度、变幅和回转角度的设定控制，降低驾驶员的劳动强度，提高工作效率。

该产品投入使用后，每小时集装箱装卸量可达22箱，接近集装箱岸桥的效率。但更重要的是，它具有良好的安全性能，降低了作业过程中潜在的安全隐患。同时，散货抓斗的每小时卸载量可达580吨，真正实现了门式起重机的多用途性，为港口用户在选择前码头设备时提供了新的选择。

3. 以支撑装置的结构类型为主要符号，该支撑装置用于使上部旋转部分相对于下部运行部分旋转。
门式起重机可分为旋转柱式门式起重机、固定柱式门式起重机、转盘式门式起重机和大轴承式门式起重机。转盘式门式起重机结构复杂，加工制造难度大，因此目前很少使用；旋转柱式和固定柱式门式起重机整体稳定性好，是目前常用的形式，其中旋转柱式应用最为广泛；大轴承式门式起重机结构新颖，部件少，重量轻，发展前景广阔。

按不同用途和场合分类
门式起重机可分为三种类型：港口用门式起重机、造船用门式起重机和建筑用门式起重机。此外，根据港口不同的装卸用途，门式起重机还可分为通用门式起重机和专用门式起重机。通用门式起重机用于普通货物码头，配备吊钩或抓斗。专用门式起重机用于特殊码头或用于吊装特定类型的货物，例如煤炭、粮食等。除了吊钩和抓斗外，它们还配备了专门的功能设备。例如，带料斗的门式起重机就专门配备了料斗、皮带输送机等设备。

（1）门式起重机：主要用于港口和露天堆场，利用抓斗或吊钩进行装卸作业。起重能力一般不超过50吨，且不随振幅变化。作业速度相对较快，因此生产率往往是重要的衡量指标。

（2）船舶用门式起重机：主要用于造船厂、浮船坞和舾装现场，进行船体拼接、设备舾装等吊装作业，以吊钩作为吊具。最大起重能力为300吨，振幅越大，起重能力越小。起升速度有多种选择，起重重量较轻时可提高起升速度。部分工作机构还配备微动装置，以满足安装要求。高门式起重机可适应大起升高度和大振幅作业的需求，但工作速度较慢，作业效率不高。

（3）门式起重机：主要用于水电站大坝浇筑、设备和预制件吊装等，一般采用吊钩。其起重能力和作业速度一般介于前两种类型的起重机之间。具有整体组装、拆卸和运输性能好、吊具下降深度大、对临时作业和架空作业适应性强等特点。

门式起重机的结构

门式起重机一般由以下部件组成：

结构部分

包括悬臂系统、A型架、旋转平台、驾驶室、门式车架等。

机构部件

包括起升机构、变幅机构、回转机构和行走机构。

电气部件

起重机通常由电缆卷筒或沟槽滑索驱动，采用直接电力驱动。只有在电力供应无法解决的情况下，才会考虑蒸汽发电或柴油发电等复合驱动装置。电气部分一般包括电线电缆、集电环、电机、变压器、电阻器、控制柜、控制台、照明设备等。

安全装置部件

包括限位装置、过载限制器、缓冲器、抗风防滑装置等。对于驾驶室和机房平台高度超过20米的大型门式起重机，应考虑安装辅助简易电梯。

起重机的回转机构安装在门式起重机的底座上，该门式底座实际上是起重机的承重部分。门式底座下方设有行走机构，可在地面轨道上移动。起升机构的吊臂和变幅机构也安装在回转机构上。这四个机构协同工作，完成设备或船体部件的安装，或货物的装卸作业。

火车和车辆可以从门式底座下方通过。根据需要，应在施工过程中确定可容纳一列、两列或三列火车通过。当可容纳一列、两列或三列火车通过时，门式起重机的限界分别为6米、10.5米和15米。门式起重机通常通过柔性电缆由外部电网供电，大型机构一般分别由三相感应电机驱动。

门式起重机具有起升、回转、变幅和行走机构。前三个机构安装在旋转部件上，并在每个循环中参与运行。旋转部件还配备有可倾斜的单臂或组合臂以及驾驶室。行走机构安装在门架的下部，用于调整起重机的工作位置。带料斗的门式起重机还配备伸缩式料斗和皮带输送机等附加设备，以提高使用抓斗装卸散装物料时的生产效率。除了电气保护装置外，还安装了起重限重器、起升扭矩限制器和起重机轨道夹具等安全装置。

门式起重机系统

门式起重机的控制系统一般采用交流变频调速和PLC控制，并可配备智能化的“状态监控系统”。目前，许多码头也在进行门式起重机的无人化控制改造，并取得了一定的成效。

大多数门式起重机机构系统采用水平变幅系统。

（1）在变幅过程中，重物和起重臂系统的重心几乎没有垂直位移。一种方法是在变幅过程中增加一个可移动的配重，以平衡组合重心的升降。这种方法布置方便、操作可靠，应用广泛。另一种方法是依靠起重臂系统的机械特性，在变幅过程中保证组合重心的运动轨迹接近水平线，无需增加可移动的配重。

（2）被吊重物在变幅过程中沿近乎水平的轨道运动，可采用补偿法或组合式吊臂法。补偿法是通过特殊的储绳系统在变幅过程中自动收放相应的起升钢丝绳，以补偿吊臂升降引起的吊具垂直位移。组合式吊臂法则依靠组合式吊臂的机械特性，确保吊臂末端在变幅过程中接近水平运动。两种方法均得到广泛应用。

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