門坐式起重機的設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 3。29 電動機功率的確定 30 結論 31 參考文獻 32 致謝 33 附錄 34湖南工業大學本科畢業設計（論文） 1 第一章 緒論 門座式起重機的綜合評述 門座式起重機的特點及分類 門座式起重機是一種重要而又具有代表性的旋轉類型運動式起重機，他因具有能讓運輸車順利通過的門架結構而得名。 門形座架的 4 條腿構成 4 個 “門洞 ”，可供鐵路車輛和其他車輛通過 。現代門座式起重機廣泛應用于港口、碼頭貨物的機械化裝卸，造船廠船舶的施工、安裝以及大型水電站工地的 建壩工程中，對于減輕繁重的體力勞動，改善工人的操作條件，提高勞動生產率都具有很大的意義，是實現生產過程機械化不可缺少的重要設備。 門座起重機有各種分類方法，根據結構型式的不同，可分為不同的類 型。 以門架的結構型式為主要 標志 ， 門 座起重機可以分為全門座起重機和半門座起重機 。 以上部旋轉部分相對下部運行部分旋轉的支承裝置的結構型式為主要標志，門座起重機可以分為轉 柱 式門座起重機 、 定柱式門座起重機 、 大軸承式門座起重機 、轉盤式們座式起重機。 根據用途和使用場合的不同，門座起重機可以分為港口用門座起重機、造船用門座起重機和建 筑用門座起重機 。 門座式起重機的結構 門座起重機的構造大體上可以分為兩大部分，即上部旋轉部分和下部運行部分。上部旋轉部分相對下部運行部分可以實現整周旋轉，它包括壁架系統、人字架、旋轉平臺、司機室等，同時還裝有起升機構、變幅機構和旋轉機構。 通過起升、變幅、旋轉三種運動的組合可以在一個環形圓柱體空間實現物品的升降。 下部運行部分主要由門架和運行機構組成。根據所用門座起重機的工作條件的不同，門架一般可以跨越 13條鐵路，其靜空尺寸應滿足車輛順利通行要求。門架底部裝有行走車輪或運行臺車，運行機構使整臺起重 機可以沿地面或建筑的軌道運行。為了防止起重機在風力作用下滑行，在運行部分裝有防風抗滑裝置 。 門座式起重機一般通過電纜卷筒或地溝滑觸線供電，采用電力直接驅動，只有當電力供應無法解決時才考慮采用蒸汽發電或柴油發電等復合驅動裝置。 門座起重機具備起重機的起升、變幅、旋轉、運行四大機構，是一種具有代表性的典型的起重機構造形式。通過起升、變幅、旋轉、運行四個機構的協調動作（通常是 23 個機構同時工作）來實現物品的升降、轉載，并可根據需要，沿運行軌道從一個地點運行到另一個工作地點 。 湖南工業大學本科畢業設計（論文） 2 門座式起重機的現狀及發 展趨勢 門座 式 起重機是隨著港口事業的發展而發展起來的 ， 1890 年 ,第一次將幅度不可變的固定式可旋轉臂架型起重機裝在橫跨于窄碼頭上方的運行式半門座上，成為早期的港用半門座起重機 ， 隨著碼頭寬度的加大 ,門座和半門座起重機并列發展，并普遍采用俯仰臂架和水平變幅系統。第二次世界大戰后，港用門座起重機迅速發展為便于多臺起重機對同一條船進行并列工作 ,普遍采用了轉動部分與立柱體相連的轉柱式門座起重機 ,或轉動部分通過大軸承與門座相連的滾動軸承式支承回轉裝置 ,以減小轉動部分的尾徑 ,并采用了減小碼頭掩蓋面的門座結構。在發展過程中 ，門座起重機還逐步推廣應用到作業條件與港口相近的船臺和水電站工地等處 。 經過幾十年的發展，我國 門座 式起重機行業已經形成了一定的規模，市場競爭也越發激烈。面對競爭與市場的變化和挑戰，近一兩年來，起重機廠家在擴大產能方面投入很大，有的企業已經收到了顯著的效果，市場占有率進一步提高。我國 門座 式起重機產品的技術水平在不斷提高，但是與國際水平還有一定距離， 擴大生產規模，提高產量的同時，做到技術水平的提升，將會為增強我國 門座 式起重機行業的競爭力。 我國起重機工業有很大的發展潛力，前景很好，但同時我國起重行業目前存在的幾個突出問題： 整體技術含量偏低，突出表現在產品的品種規格少，性能、可靠性等指標低于發達國家同類產品的水平。 知名品牌寥寥無幾，能打入國際市場并享有一定聲譽的知名品牌幾乎沒有。 產品低價惡性競爭嚴重，企業合理利潤難保，已嚴重制約企業生產技術的持續發展 。 設計任務與設計要求 設計任務 門座式起重機是一種重要而又具有代表性的旋轉類型運動式， 穩定性好，適用范圍廣的貨物舉升設備 。其結構 包括壁架系統、人字架、旋轉平臺、司機室等，同時還裝有起升機構、變幅機構和旋轉機構 。 基本參數：起重量 Q=80t，起升高度 H=55m（其中軌上 45m，軌下 10m），起升速度 v=8m/min，機構接電持續率 JC%=25%，起升滑輪組倍率 m=4，吊具與鋼絲繩重量取 G=5t。 設計要求 主要設計門座式起重機的起升機構和變幅機構，要求如下 設計的起重機能夠滿足使用功能要求，安全可靠，結構合理，操作使用方便 ； 工作機構、傳動及控制方案合理可行； 湖南工業大學本科畢業設計（論文） 3 設計計算正確，標準件及設備選型合理； 圖紙繪制要符合國家標準，布圖合理，圖面整潔、美觀； 。 湖南工業大學本科畢業設計（論文） 4 第二章 門座式起重機的總體設計 起重機總體機構的確定 門座起重機的構造大體上可以分為兩大部分，即上部旋轉部分和下部運行部分。上部旋轉部分相對下部運行部分可以實現整周旋轉，它包括壁架系統、人字架、旋轉平臺、司機室等，同時還裝有起升機構、變幅機構和旋轉機構。 通過起升、變幅、旋轉三種運動的組合可以在一個環形圓柱體空間實現物品的升降。 下部運行部分主要由門架和運行機構組成。根據所用門座起重機的工作條件的不同，門架一般可以跨越 13條鐵路，其靜空尺寸應滿足車輛順利通行要求。門架底部裝有行走車輪或運行臺車，運行機構使 整臺起重機可以沿地面或建筑的軌道運行。為了防止起重機在風力作用下滑行，在運行部分裝有防風抗滑裝置 。 下圖為門座式起重機的結構簡圖。 圖 21 起重機簡圖 湖南工業大學本科畢業設計（論文） 5 起重機執行機構的確定 執行機構是為實現起重機不同的運動要求而設置的。起重機要實現重物的垂直運動和沿倆個水平方向的運 動，必須設置相應的工作機構。門座式起重機一般設有起升機構、變幅機構、回轉機構、行走機構。依靠起升機構實現重物的垂直上下運動；依靠變幅機構和回轉機構實現重物的倆個水平方向的移動；依靠行走機構實現重物在起重機能及的范圍內任意空間運動和使起重機轉移工作場所。 起升機構 起升機構是起重機最主要的機構。它是有原動機、卷筒、鋼絲繩、滑輪組、和吊鉤組成。原動機的選擇運動，通過卷筒 — 鋼絲繩 — 滑輪組機構變為吊鉤的上下運動。起重機因起動形式的不同，驅動卷筒的原動機可為電動機，可為液壓馬達，也可為機械傳動中某一主 動軸。當原動機為電動機或液壓馬達時，應通過減速器改變改變原動機的扭矩和轉速。為了提高下降速度，起升機構往往設置離合器，使卷筒脫開原動機動力，使重物自重作用下方向旋轉，讓重物或空鉤自由下降。 大型起重機往往備有倆套起升機構，吊打重量的稱為主起升機構或主鉤，吊小重量的的稱為副起升機構或副鉤。負鉤的起重量一般為主鉤的 1/5~1/3 或更少。 為使重物停止在空中某一位置或控制重物的下降速度，在起升機構中必須設置制動器或停止器等控制裝置。 變幅機構 起重機變幅是指改變吊鉤中心與起重機回轉中心軸線的距 離，這個距離稱為幅度。用來改變幅度的機構，稱為起重機的變幅機構。起重機由于能變幅，這就擴大了作用范圍，即有垂直上下的直線作用范圍擴大為一個面的作用范圍。 不同類型的起重機，變幅型式也不同。 門 座式 起重機的變幅工序都可以在帶裁條件下進行，而且變幅過程是每一工作用期中的主要工序之一，因此它的變幅機構 是 工作性變幅機構。工作性變幅機構可使物品繞起重機的旋轉軸線 作 徑向水平移動，以擴大起重機的服務面和提高工作機動性。其主要特征是變幅 頻繁 ，變幅速度對裝卸生產 率 有直接影響，變幅阻力較大 (帶栽變幅 )。在 裝 卸類型起重機中，一股 應采用較高的變幅速度以提高裝卸生產率。 現代的門座起重機都采用擺動臂架式變幅。在擺動臂架式變幅機構中，幅度的改變是靠動 臂 在垂直平面內繞其鉸鈾擺動來達到的。 在現代生產中大多要求實現工作性帶載變幅。為了盡可能降低變幅機構的驅動功率和提高機構的操作性能，目前普遍采用下述兩項措施： 載重水平位移：為使物品在變幅過程中沿著水平線或接近水平線的軌跡運動，采用物品升降補償裝置。 湖南工業大學本科畢業設計（論文） 6 臂紹自重平衡；為使臂架裝置的總重心的高度在變幅過程中不變或變化較小，采用 臂 架平衡系統 。 回轉機構 起重機的一部分（一般指上車部分或 旋轉部分）相對于另一部分（一般指下車部分或非旋轉部分）作相對的旋轉運動稱為回轉。為實現起重機的回轉運動而設置的機構稱為回轉機構。 回 轉機構包括支承裝置和驅動機構兩部分。旋轉支承裝置為起重機旋轉部分提供穩固的支承，并將來自旋轉部分的壓力傳遞給門架。驅動機構則用來驅動旋轉部分相對于門架實現回轉。旋轉機構的作用是繞起重機的垂直軸線在水平平面內沿圓弧弧線運移物品，當旋轉與變幅配合動作時，起重機的服務范圍將是一個以最小和最大幅度為內外半徑的因環面。 行走機構 運行機構的作用是用來改變 門 座起重機的工作位置， 從而達到在水平方向移動物品或改 變起重機 工作范閑的目的。門座起重機是有軌遠行式趙重機，它只能沿著專門鋪設的軌道運 行。 根據零 部件的功用，遠行機構的組成 可 以分為運行支承 裝置 、遠行驅動裝置和運行安 全裝置三 部分 。 門座式起重機的基本參數 門座起重機的基本參數有起重量、起升高度、幅度、工作速度、工作類型、 軌距 、輪壓、外形尺寸等。這些參數是表征門座起重機性能的主要指標，也是進行起 重 機設計工作的技術依據。 （ Q） 門座起重機的起重量 (額定起重量 )是指起重機容許起吊的最大貸物重量和取物裝置 (吊鉤裝置 除外 )的重量之和。起重量的單位是噸 (t)。門座起重機起重量的標準系列如下 表 1— 1 表 21 門座式起重機起重量系列 T 3 5 10 16 25 40 63 100 160 本次設計的起重量為 80 噸 起升高度（ H） 門座起重機的起升高度一船是指從運行 軌道 面向上到取物裝置的上極限位置之間的垂直距離。起升高度的單位是米 (m)。對于吊鉤裝置，取吊鉤鈞環中心計算；對于抓湖南工業大學本科畢業設計（論文） 7 斗裝置或其它取物裝置，取裝置的最低點 計算 。從運行軌道面向下到取物裝置的下極限位置 之間的垂直距離稱為下降深度。門座起重帆的總起升高度應包括起升高度和下降深度兩部分 。 本次設計起升高度 H=50 幅度 （ R） 門座起重視的幅度是指從 起 重機旋轉中心線到取物裝置懸吊點之間的距離。單位是米 (m)。當起重臂外伸處于最遠極限位置時，從起重機旋轉 中 心到取物裝置懸吊點之間的 距離 稱為最大幅度；當起重臂內收處于最近極限位置時，從起重機旋轉 中 心到取物 裝置 懸吊點之間的距離稱為最小幅度 。 本次設計的幅度為 31m65m 工作速度 門座式 起重機 的 工作速度包括起升速度、變幅速度、旋轉速度和運行速度 。 起升速度是指取物裝置的上升速度。單位是米／分 (m／ min)。 變幅速度是指取物裝置從最大幅度到最小幅度沿水平方向移動的平均速度。分 (m／ min)。 旋轉速度是指上部旋轉部分相對下部運行部分繞旋轉中心線的轉動速度。 (r／min)。 運行速度是指起重機沿運行軌道的行走速度。單位是米／分 (m／ min)。 應當指出，上述四種工作速度的選擇應與其相應的工作行程相協調，以使各個機構在正常工作時能夠達到穩定運動。此外，同時工作的機構，其工作速度也應相互協調，以免因 某 一機構太快或太慢而影響整個工作循環時間。對于主要機構 的工作速度(如起升速度 )一般采用電氣或機械方法調速，以滿足不同的工作要求。 本次設計起升速度為 9 / minVm? ，變幅速度為 13 / minVm? 。 工作類型 工作類型是用來表征門座起重帆的載荷特性和工作繁忙程度的參數。在設計門座起 重 機時，要對機構、 零 部件和金屬結構進行強度、 剛 度、穩定性、疲勞、磨損和發熱 等方面的計算。為使產品安全可靠、經濟耐用，設計時必須考慮工作類型。 根據我國的生產實踐，按照機構載荷率和工作時間率，超重機機構 的工作類型分為 輕 級、中 級 、重級和特重組四種 。 對于一臺門座起重機而言，各個機構可以具有不同的工作類型，但是整臺 門座起重機及其金屬結構的工作類型應由主起升機構的工作類型來決定。 湖南工業大學本科畢業設計（論文） 8 根據機構接電持續率 JC%=25%，起重量為 80t，本次設計的門座式起重機的工作類型為中級。 軌距（ L） 門座起重機的軌距是指起重機兩條運行軌道軸線之間的距離。 單位 是米 (M)。 (P) 門座起重機的輪壓是指起重機的一個行走車輪 對 運行軌道的壓力。單位是 （ tf） 。 門座起重機在工作狀態最大風壓和起重臂處于最不利的 工作位置的條件下，滿載起動或制動時所具有的輪壓稱為工作狀態的最大輪壓。 門座起重機的外形尺寸是指起重機外部的輪廓尺寸，主要包括最小幅度時起重臂最高 點 距軌道頂面的尺寸、最大幅度時起重臂最遠點距旋轉中心線的尺寸、 尾 部旋轉半徑 尺寸 ，門架凈空尺寸、司機空高度以及在一條運行軌道上運行機構臺車的邊緣長度等。單位是米 (M)． 基本參數如下表 表 22 基本參數 起重量 Q 80 (t) 起升高度 H 50（ m） 幅度 3165（ m） 起升速度 9(m/min) 變幅速度 13(m/min) 湖南工業大學本科畢業設計（論文） 9 第三章 起升機構的設計計算 起升機構是起重機最主要的機構，用以實現重物的升降運動。它是有電動機、卷筒、鋼絲繩、滑輪組、減速器、制動器和吊鉤組成。 滑輪是用來改變鋼絲繩的受力方向的，可以作為導向滑輪，更多地用來組成滑輪組，它是起重機起升機構的重要組成部分。卷筒在起升機構中用來卷繞鋼絲繩，它將電動機的回轉運動轉換為重物升降或水平的直線運動。制動器在起升機構中是不可缺少的組成部分，制動器的作用主要有： 支持 —— 保證重物能在空中保持不動； 2 停止 —— 用摩擦消耗運動部分的動能，以一定的減速度使機構停止下來； 3 落重 ——制動器與重力平衡，重物以恒定的速度下降。減速器可以用來改變轉速，獲得精準的轉速，以達到減速的目的。 下圖為起升機構簡圖： 圖 31 起升機構示意圖 1減速器