门座起重机总体设计

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1、2021-4-22 1门座起重机总体设计袁建明 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院2 内容提要变幅系统参数确定2变幅、起升机构参数确定3转台、回转机构参数确定4抗倾覆稳定性计算5轮压计算6圆筒门架、运行机构参数确定 7总体设计依据1 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院3 总体设计依据技术规格书总体设计依据工作级别工作条件主要技术参数机构及零部件要求材料、加工工艺电气及控制概述主要钢结构要求 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院4 主要技术参数举例 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院5 变幅系统参数臂架自重平衡使臂架系统的总重心高度在变幅过程中不变或变化较小，采用臂

2、架平衡系 统。货物水平移动使货物在变幅过程中沿着水平线或接近水平线的轨迹运动，采用货物水平位移补偿装置。设计原则 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院6 变幅系统参数货物水平位移补偿货物水平移动补偿绳索补偿型货物在变幅过程中引起的升降依靠起升绳绕绳系统及时放出或收进一定长度的起升绳来补偿，从而使物品在变幅过程中沿水平线 或接近水平线的轨迹移动。组合臂架型在变幅过程中货物的水平移动靠臂架端点沿水平线或接近水平线的轨迹移动来保证 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院7 变幅系统参数货物水平位移补偿货物水平位移补偿绳索补偿型 补偿滑轮组补偿滑轮补偿卷筒连杆补偿滑轮组组合臂架型四连杆式组合

3、臂架平行四边形组合臂架 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院8 变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿滑轮组 它 的 特 点 是 在 起 升 绳 绕 绳 系 统 中 增 设 一 个补偿滑轮组， 当 臂 架 从 位 置 I转 动 列 位 置 II时 ， 货 物 和取 物 装 置 一 方 面 随 着 臂 架 端 点 的 升 高 而 升 高 ， 另一 方 面 又 由 于 补 偿 滑 轮 组 长 度 缩 短 ， 放 出 钢 丝 绳增 加 悬 挂 长 度 而 下 降 。 如 果 在 变 幅 过 程 中 的 各 个位 置 上 由 于 臂 架 端 点 上 升 而 引 起 的 物 品 升 高 值大 致 等

4、于 因 补 偿 滑 轮 组 缩 短 而 引 起 的 货 物 下 降 值 ，则 货 物 将 沿 近 似 水 平 线 移 动 。 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院9 变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿滑轮组 采 用 滑 轮 组 补 偿 时 ， 实 现 水 平 变 幅 应 满 足 的 条 件 是 ： 式 中 ： mL 起 升 滑 轮 组 的 倍 率 ； mK 补 偿 滑 轮 组 的 倍 率 ； KL mLLHm )( 21 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院10 变幅系统参数货物水平位移补偿v卷筒补偿的优点： 构 造 简 单 臀 架 受 力 情 况 比 较 有 利 容 易 获 得

5、较 小 的 最 小 幅 度v卷筒补偿的缺点： 起 升 绳 的 长 度 大 ， 磨 损 快 小 幅 度 时 物 品 摆 动 角 度 大 用 于 大 起 重 量 起 重 机 有 一 定 困 难 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院11 变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿滑轮 从 卷 简 出 来 的 钢 丝 绳 ， 经 过 装 在 摆 动 杠 杆 上的导向滑轮， 然 后 通 向 臂 架 头 部 。 装 有 补 偿导 向 滑 轮 的 杠 杆 通 过 拉 杆 与 臂 架 连 接 。 在 变幅 过 程 中 ， 补 偿 导 向 滑 轮 位 置 的 变 化 ， 使 从卷 筒 到 臂 架 头 部 之 间

6、的 钢 丝 绳 长 度 的 变 化 与吊 钩 随 臂 架 头 部 的 升 降 相 补 偿 ， 实 现 货 物 沿近 似 水 平 线 移 动 。 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院12 变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿滑轮 采 用 滑 轮 补 偿 时 ， 实 现 水 平 变 幅 应 满 足 的 条 件 是 ：HCBABBCAB 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院13 变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿滑轮的优点 起 升 绳 的 长 度 和 磨 损 减 小 摆 动 杠 杆 可 以 兼 作 对 重 杠 杆v补偿滑轮的缺点 臂 架 所 受 弯 曲 力 矩 较 大 难 以 获 得 较

7、小 的 最 小 幅 度 。 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院14 变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿卷筒 将 起 升 绳 的 另 一 端 装 在 一 个 由 变 幅 机 构 驱 动 的补 偿 卷 筒 上 而 补 偿 卷 筒 是 与 变 幅 卷 筒 同 轴 联系 的 。 在 变 幅 过 程 中 ， 补 偿 卷 筒 放 出 或 收 进 一定 长 度 的 起 升 绳 以 补 偿 由 于 臂 架 摆 动 而 引 起的 货 物 升 降 ， 可 近 似 地 达 到 物 品 水 平 变 幅 。 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院15 变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿卷筒 图中：1 起升卷

8、筒；2 变幅卷筒；3 补偿卷筒；4 钢丝绳 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院16 变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿滑轮组的优点： 构 造 简 单 臀 架 受 力 情 况 比 较 有 利 臂 架 自 重 小 容 易 获 得 较 小 的 最 小 幅 度v补偿滑轮组的缺点： 小 幅 度 时 物 品 悬 挂 长 度 大 ， 摆 动 角 度 大 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院17 变幅系统参数货物水平位移补偿v四连杆式组合臂架 臂 架 系 统 是 组 合 式 的 ， 它 由 臂 架 、 象 鼻 梁 和 刚性 拉 杆 三 部 分 组 成 ， 连 同 机 架 一 起 构 成 一 个

9、平面 四 杆 机 构 。 如 果 臂 架 系 统 的 尺 寸 选 择 得 合 适 ，则 在 有 效 幅 度 范 围 内 ， 象 鼻 梁 的 端 点 将 沿 着 接近 水 平 线 的 轨 迹 移 动 。 当 起 升 绳 沿 着 拉 杆 或 臂架 到 象 鼻 梁 从 其 头 部 引 出 时 ， 可 满 足 货 物 水 平变 幅 的 要 求 。 这 种 方 案 在 港 口 及 造 船 门 座 起 重机 上 应 用 最 广 。 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院18 变幅系统参数货物水平位移补偿v四连杆式组合臂架 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院19 变幅系统参数货物水平位移补偿v四

10、连杆式组合臂架的优点： 货 物 悬 挂 长 度 减 小 ， 摆 动 现 象 减 轻 起 升 绳 的 长 度 和 磨 损 减 小 起 升 滑 轮 组 倍 牢 的 大 小 对 补 偿 系 统 没 有 影 响 。v四连杆式组合臂架的缺点： 臂 架 系 统 复 杂 和 自 重 大 臀 架 受 力 情 况 不 好 最 小 幅 度 比 单 臂 架 的 大 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院20 变幅系统参数货物水平位移补偿v平行四边形组合臂架 通 过 由 拉 杆 、 象 鼻 梁 、 臂 架 与 连 杆 所 构 成 的 平行 四 边 形 ， 可 保 证 货 物 在 变 幅 过 程 中 严 格 地 走

11、水 平 线 。 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院21 变幅系统参数补偿滑轮组举例v确定臂架长度 根 据 最 大 幅 度 Rmax、 最 小 幅 度 Rmin确 定 臂 架 长 度 ,幅 度 为 Rmax时 ， 臂 架 仰 角 min宜 取 20 40 ，幅 度 为 Rmin时 ， 臂 架 仰 角 max宜 取 60 80 。v确定起升滑轮组倍率 根 据 起 重 量 ， 选 择 起 升 滑 轮 组 倍 率 m L=2 4 ,使 钢丝 绳 拉 力 在 5 12 t。 cosRL 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院22 变幅系统参数补偿滑轮组举例v确定补偿滑轮组倍率、人字架起升定滑

12、轮位置 列 出 货 物 水 平 位 移 表 达 式 以 补 偿 滑 轮 组 倍 率人 字 架 起 升 定 滑 轮 位 置为 变 量 ， 以 y=3%(R max-Rmin) 为 目 标 函 数 进 行 优 化 LmDKKtLy )sin(21sin 2 LdK LKmmt 常数 kkQL lmlmD 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院23 变幅系统参数补偿卷筒举例 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院24 变幅系统设计货物水平位移补偿v补偿卷筒举例 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院25 变幅系统参数臂架自重平衡系统v杠杆式自重平衡系统 一 般 ， 如 果 货 物 水 平

13、 位 移 补 偿 采 用 补 偿 滑 轮 组 型式 或 四 连 杆 组 合 臂 架 型 式 ， 则 大 多 采 用 由 小 拉 杆 、平 衡 梁 、 活 对 重 组 成 的 臂 架 自 重 平 衡 系 统 。 为 了 使 俯 仰 式 臂 架 系 统 在 变 幅 过 程 中 臂 架 系 统 的重 心 尽 可 能 不 发 生 升 降 现 象 ， 以 免 由 于 重 心 升 降时 需 要 作 功 或 吸 收 能 量 而 引 起 变 幅 机 构 驱 动 功 率的 增 大 ， 臂 架 系 统 的 自 重 要 用 对 重 加 以 平 衡 。 对重 或 是 直 接 装 在 臂 架 上 ， 或 是 通 过 杠 杆 系 统 或 挠性 件 与 臂 架 相 连 接 。 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院26 变幅系统参数臂架自重平衡系统v杠杆式自重平衡系统 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院27 变幅系统参数几何参数的确定设计依据设计原则设计内容 2021-4-22武汉理工大学物流工程学院28 变幅系统参数载荷参数的确定起 重 量系统各构件自重（预估）不同幅度、工况 2021-4-22 29