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1、1绪绪 论论11港口装卸机械及其在水运工程中的应用港口装卸机械及其在水运工程中的应用港口装卸机械及其在水运工程中的应用港口装卸机械及其在水运工程中的应用例：五万吨级海轮，时速例：五万吨级海轮，时速例：五万吨级海轮，时速例：五万吨级海轮，时速1818海里，往返海里，往返海里，往返海里，往返70007000海里海里海里海里停泊停泊停泊停泊6 6个港口，航行个港口，航行个港口，航行个港口，航行1616天，停港天，停港天，停港天，停港3737天天天天航行占航行占航行占航行占30%30%，停港占，停港占，停港占，停港占70%70%据统计：据统计：据统计：据统计：1 1吨机械工业产品，搬运量吨机械工业产品
2、，搬运量吨机械工业产品，搬运量吨机械工业产品，搬运量5050吨吨吨吨1 1吨轴承产品，搬运量吨轴承产品，搬运量吨轴承产品，搬运量吨轴承产品，搬运量119119吨吨吨吨运输费用占运输费用占运输费用占运输费用占30%30%，机械加工时间占，机械加工时间占，机械加工时间占，机械加工时间占5%5%第1页/共64页2世界海运世界海运我国港口吞吐量我国港口吞吐量1950年年5.5亿吨亿吨1950年年1400多万吨多万吨1960年年10.8亿吨亿吨1970年年26.5亿吨亿吨1980年年超过超过3亿吨亿吨1978年年34.3亿吨亿吨30年增加年增加6倍倍30年增加了年增加了20倍倍2003年年60亿吨亿吨9
3、5亿吨亿吨第2页/共64页3单件货重单件货重 2020英尺集装箱英尺集装箱 20.32t20.32t 40 40英尺集装箱英尺集装箱 30.48t30.48t船型尺寸船型尺寸 滞港费用滞港费用作用：作用：1 1、提高劳动生产率，减轻体力劳动强度；、提高劳动生产率，减轻体力劳动强度；2 2、可加速装卸，缩短船舶在港停泊时间，提高港口通过能力；、可加速装卸，缩短船舶在港停泊时间，提高港口通过能力；3 3、可降低装卸成本，提高经济效益；、可降低装卸成本，提高经济效益；4 4、可采用先进的装卸工艺，减少货差货损，提高货运质量；、可采用先进的装卸工艺，减少货差货损，提高货运质量；5 5、可为程序化、自动
4、化创造条件。、可为程序化、自动化创造条件。第3页/共64页42、港口装卸机械的发展概况和动向、港口装卸机械的发展概况和动向一、概况：一、概况：十七世纪，瓦特发明蒸汽机十七世纪，瓦特发明蒸汽机1892年，德国汉堡，世界上第一台电动机驱动的港口起重机。年，德国汉堡，世界上第一台电动机驱动的港口起重机。二十世纪：二十世纪：1960年美国制造出第一台集装箱装卸桥年美国制造出第一台集装箱装卸桥美：美：Dravo公司制造出第一台桥式抓斗卸船机公司制造出第一台桥式抓斗卸船机起重量起重量35t,50t,70t最大最大85t（1300t/h）(1800t/h)(2300t/h)(2500t/h)日本日本:石川岛
5、播磨石川岛播磨英：英：Coles（柯尔斯）公司，轮胎起重机（柯尔斯）公司，轮胎起重机300t德：德：Krupp公司（克虏伯）公司（克虏伯）400t汽车起重机汽车起重机美：（美：（Rigan）里甘公司）里甘公司600t汽车起重机汽车起重机日本：日本：1000t汽车起重机，汽车起重机，600t轮胎起重机轮胎起重机。第4页/共64页5我国：我国：19581958年，上海、南京、武汉、广州港机厂（交通部）年，上海、南京、武汉、广州港机厂（交通部）上海港机厂：上海港机厂：10t10t、16t16t门机门机 40t40t集装箱轮胎式龙门起重机集装箱轮胎式龙门起重机 900t900t浮式起重机浮式起重机 4
6、00t/h400t/h吸粮机吸粮机 200t200t全旋转自航式起重机全旋转自航式起重机 10001500t/h10001500t/h斗轮机斗轮机 6000t/h6000t/h煤炭装船机煤炭装船机上海振华港机公司：上海振华港机公司：19931998 19931998 集装机起重机集装机起重机9999台台 轮胎式起重机轮胎式起重机116116台台 散货装、卸船机散货装、卸船机1515台台销往：美国、加拿大、巴西、新加坡销往：美国、加拿大、巴西、新加坡19991999年年8 8月月 德国不来梅港德国不来梅港1111台台60t60t集装箱起重机集装箱起重机第5页/共64页6二、发展动向二、发展动向1
7、 1、高效、大型化：巴西图巴里沃港、高效、大型化：巴西图巴里沃港3535万吨级，装铁矿石万吨级，装铁矿石20000t/h20000t/h德德PHBPHB公司公司85t85t散货卸船机、荷兰、瑞典散货卸船机、荷兰、瑞典4000t4000t浮式起重机浮式起重机2 2、专业化、多用化、专业化、多用化3 3、标准化、系列化、标准化、系列化4 4、环保要求高和安全可靠性、环保要求高和安全可靠性5 5、省力化、自动化。、省力化、自动化。第6页/共64页7起起重重机机械械：周期性循环作业周期性循环作业连输运输机：连输运输机：连续运送物品连续运送物品装卸搬运车辆：装卸搬运车辆：本身运行实现搬运和堆垛本身运行实
8、现搬运和堆垛港口专用机械：港口专用机械：按特定货种、船型专门设计按特定货种、船型专门设计第7页/共64页8第一章第一章港口起重机概述港口起重机概述第8页/共64页9第一节第一节 工作特点和分类工作特点和分类第二节第二节 起重机的基本参数及其确定起重机的基本参数及其确定第三节第三节 起重机械驱动型式起重机械驱动型式第四节第四节 工作载荷工作载荷第9页/共64页10第10页/共64页11第11页/共64页12第12页/共64页13一、一、起重量起重量1.定义：起重机正常工作时允许起吊的最大质量（定义：起重机正常工作时允许起吊的最大质量（t）Q额额Q货货G取取式中式中Q货货正常工作时起吊的最大货载质
9、量正常工作时起吊的最大货载质量G取取取物装置的质量。指抓斗、电磁吸盘、取物装置的质量。指抓斗、电磁吸盘、集装箱吊具质量，而不包括吊钩的质量。集装箱吊具质量，而不包括吊钩的质量。1-2 1-2 起重机的主要参数及其确定起重机的主要参数及其确定第13页/共64页14第14页/共64页154.确定起重量的原则确定起重量的原则应符合国标和部标应符合国标和部标 起重量必须与转载工作条件和工艺过程相配合起重量必须与转载工作条件和工艺过程相配合a.a.门机散货的装卸门机散货的装卸Q额额取决于生产率取决于生产率 t/ht/hb.b.门机件杂货的装卸门机件杂货的装卸经常起吊的最重件为依据经常起吊的最重件为依据
10、若难得出现的重大件，则不予考虑若难得出现的重大件，则不予考虑c.c.轮胎吊轮胎吊臂架臂架40405050时能吊起经常出现的重件。时能吊起经常出现的重件。最小幅度时能吊起偶尔出现的重大件。最小幅度时能吊起偶尔出现的重大件。第15页/共64页16二、幅度（外伸距）二、幅度（外伸距）幅度幅度回转类型起重机取物装置中心线至回转中心线的回转类型起重机取物装置中心线至回转中心线的水平距离。水平距离。第16页/共64页17外伸距外伸距桥式卸船机临水侧支腿中心线至吊具中心线最大桥式卸船机临水侧支腿中心线至吊具中心线最大 水平距离。水平距离。第17页/共64页18第18页/共64页19第19页/共64页20第2
11、0页/共64页21第21页/共64页22四四、工作速度工作速度起升速度起升速度 m/min m/min 变幅速度（平均）变幅速度（平均）Rmax Rmin m/minRmax Rmin m/min回转速度回转速度 r/min r/min 运行速度运行速度 m/minm/min变幅速度变幅速度取物装置从取物装置从Rmax 到到Rmin 沿水平方沿水平方向移动的平均速度。向移动的平均速度。其它机构的速度即电动机进入稳定运动时反映在工其它机构的速度即电动机进入稳定运动时反映在工作装置上的速度。作装置上的速度。第22页/共64页23行程长，则宜采用较高速，行程短，行程长，则宜采用较高速，行程短，宜采用
12、较低速，使机构在正常工作时宜采用较低速，使机构在正常工作时能有稳定运动阶段。能有稳定运动阶段。vt稳定运行时间不小于稳定运行时间不小于总时间的总时间的1/21/2。第23页/共64页24第24页/共64页25第25页/共64页262 2提高生产率的措施提高生产率的措施提高起重量或降低抓斗自重提高起重量或降低抓斗自重增加增加 n a.n a.速度速度b.tb.t起起、t t制制 c.c.LL d.d.合并动作合并动作推广先进的管理和操作经验推广先进的管理和操作经验a.抓货尖抓货尖 b.tb.t辅辅 第26页/共64页27第27页/共64页28第28页/共64页29对轮胎起重机对轮胎起重机:第29
13、页/共64页30轨距取决于其中的铁路线轨距取决于其中的铁路线标准轨距一线标准轨距一线6m6m 二线二线10.5m10.5m 三线三线15.3m15.3m基距考虑轮压、稳定性基距考虑轮压、稳定性汽车起重机采用通用底盘汽车起重机采用通用底盘在汽车底盘的基础上放宽、加大在汽车底盘的基础上放宽、加大轮胎起重机轮胎起重机 考虑火车能运输考虑火车能运输第30页/共64页31七、起重机整机及其工作机构的工作级别七、起重机整机及其工作机构的工作级别1.定义定义 表明起重机及其机构的工作繁忙程度及载荷表明起重机及其机构的工作繁忙程度及载荷 状态的参数状态的参数2.为什么要确定工作级别为什么要确定工作级别起重机工
14、作时反复短暂，周期性、载荷的不均匀性。起重机工作时反复短暂，周期性、载荷的不均匀性。为了在设计起重机及其零件时根据不同情况选用不同的为了在设计起重机及其零件时根据不同情况选用不同的许用应力、安全系数许用应力、安全系数 ,特别是疲劳安全系数。特别是疲劳安全系数。便于用户根据实际工作需要合理地选用相应工作级别的便于用户根据实际工作需要合理地选用相应工作级别的起重机产品。起重机产品。第31页/共64页323 3划分工作级别的方法和步骤划分工作级别的方法和步骤工作级别：整机工作级别：整机A A1 1A A2 2A A8 8机构机构M M1 1M M2 2M M8 8表明繁忙程度表明繁忙程度 利用等级利
15、用等级 整机整机U U0 0U U1 1 U U9 9机构机构T T0 0 T T1 1 T T9 9表明载荷的满载程度表明载荷的满载程度 载荷状态载荷状态 轻、中、重、特重轻、中、重、特重根据利用等级和载荷状态，可定出工作级别根据利用等级和载荷状态，可定出工作级别第32页/共64页334.4.接电持续率接电持续率JCJC值的概念值的概念由于起重机各个机构的工作繁忙程度不同，各机构接由于起重机各个机构的工作繁忙程度不同，各机构接电持续率也不一样，计算机构的接电持续率在于更适当地电持续率也不一样，计算机构的接电持续率在于更适当地选择电动机。选择电动机。JCJC t/T100%t/T100%式中式
16、中:t t 起重机一个工作循环周期中，该机构的运转时间起重机一个工作循环周期中，该机构的运转时间T T 起重机一个工作循环的总时间，起重机一个工作循环的总时间，T T1010分钟分钟分为分为1515252540406060 四种四种第33页/共64页34第34页/共64页35一、电力驱动电力驱动特点：构造简单，操纵维修方便，有一定的过载能力，特点：构造简单，操纵维修方便，有一定的过载能力，可以正反转，各机构可分别驱动。可以正反转，各机构可分别驱动。但需要电源但需要电源常用电机：交流电机绕线式（常用电机：交流电机绕线式（JZR YZRJZR YZR）鼠笼式（鼠笼式（JZ YZJZ YZ）直流电机
17、直流电机 ZZY ZZJ ZZZZY ZZJ ZZ系列系列1-3 1-3 起重机械的驱动型式起重机械的驱动型式第35页/共64页36二、内燃机驱动二、内燃机驱动优点：独立能源，机动性好优点：独立能源，机动性好缺点：内燃机不能带载起动，缺点：内燃机不能带载起动，各机构必须带离合器各机构必须带离合器 内燃机不能反转，各机构必须带换向器内燃机不能反转，各机构必须带换向器 内燃机调速困难内燃机调速困难 结构复杂，噪声，废气结构复杂，噪声，废气第36页/共64页37第37页/共64页38五、电力驱动及电动机的选择五、电力驱动及电动机的选择1.1.异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理转子在旋转磁场中的
18、转动转子在旋转磁场中的转动三相交流电的情况三相交流电的情况我国交流频率我国交流频率 f f1 1=50=50周周/秒秒旋转磁场转速旋转磁场转速 n n1 1=60 f=60 f1 1=3000=3000转转/分分 (一对磁极一对磁极)对对p p对磁极来说对磁极来说 n n1 1=60 f=60 f1 1/p/p 转转/分分第38页/共64页39异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性M Mn n 电动机的额定转矩电动机的额定转矩M Mq q 电动机的起动转矩电动机的起动转矩 M Mq q=1.6 M=1.6 Mn nM Mk k 电动机的临界转矩电动机的临界转矩2 2、电动机工作时的温度变化过
19、程、电动机工作时的温度变化过程 几种工作制度几种工作制度第39页/共64页40a.a.连续工作制连续工作制(S(S1 1)b.b.短时工作制短时工作制 (S(S2 2)第40页/共64页41c.c.间歇工作制间歇工作制,起动对温度无起动对温度无影响影响(S S3 3)d.d.间歇工作制间歇工作制,起动、制动起动、制动对温度有影响对温度有影响(S S4 4、S S5 5)第41页/共64页423.3.电动机容量的选择电动机容量的选择 接电持续率接电持续率,JC,JC值值载荷作用时间与载荷循环时间的比值，用百分数表示载荷作用时间与载荷循环时间的比值，用百分数表示JCJC t/T100%t/T100
20、%式中式中:t:t 起重机一个循环周期中，该机构的运转时间起重机一个循环周期中，该机构的运转时间T T 起重机一个工作循环的总时间，起重机一个工作循环的总时间，T T1010分钟分钟分为分为1515252540406060 四种四种计算出的计算出的 JCJC值往上靠，圆整成标准值往上靠，圆整成标准 JCJC值，作为机构的值，作为机构的 JCJC值。值。或根据规范上的表格来选择或根据规范上的表格来选择 JCJC值。值。第42页/共64页43 CZ CZ值值机构惯量增大率与电动机起动次数的乘积机构惯量增大率与电动机起动次数的乘积 C C机构惯量增大率机构惯量增大率 GDGD2 2d d+GD+GD
21、2 2e e C=C=GD GD2 2d d GDGD2 2d d 电动机转子的飞轮矩电动机转子的飞轮矩(kg.m(kg.m2 2)GDGD2 2e e 工作机构中除了电动机之外的转动质量和移动工作机构中除了电动机之外的转动质量和移动质量折算到电动机轴上的等效飞轮矩质量折算到电动机轴上的等效飞轮矩(kg.m(kg.m2 2)Z Z 折算的机构每小时全起动次数折算的机构每小时全起动次数Z=dZ=dc c+0.25 d+0.25 di i+0.8 f+0.8 fd dc c每小时全起动次数每小时全起动次数d di i每小时点动次数每小时点动次数f f每小时电气制动次数每小时电气制动次数初步设计时初
22、步设计时根据规范上的表格来选择根据规范上的表格来选择 CZCZ值。值。第43页/共64页44 G G值值 稳态负载平均系数稳态负载平均系数1.01.0G G1 1、G G2 2、G G3 3、G G4 4 各机构在不同的工作条件下各机构在不同的工作条件下 G G值值 不同。不同。可可根据规范上的表格来选择根据规范上的表格来选择 G G值。值。第44页/共64页45电动机的额定状态（基准状态）电动机的额定状态（基准状态）YZRYZR型绕线式电动机型绕线式电动机JC=40%CZ=6 JC=40%CZ=6 作为电动机的额定状态作为电动机的额定状态第45页/共64页46 转动惯量的折算转动惯量的折算
23、以运行机构为例以运行机构为例 基本思想：基本思想：a.a.所有运动惯量向电机轴（高速轴）折算。所有运动惯量向电机轴（高速轴）折算。b.b.位于轴位于轴2 2、轴、轴3 3上的转动惯量上的转动惯量 J2、J3和位于轴和位于轴1上的等效上的等效质量的转动惯量具有相同的动能。质量的转动惯量具有相同的动能。c.直线运动质量与位于轴直线运动质量与位于轴1上的上的等效质量的转动惯量具上的上的等效质量的转动惯量具有相同的动能。有相同的动能。第46页/共64页47J11J21J31Jm1第47页/共64页48稳定运动时（不计效率）稳定运动时（不计效率）E系统系统=J112+J222+J332+mv22232v
24、2=12J1+J2 +J3 +m121212系统折算到系统折算到1轴（高速轴）的折算转动惯量轴（高速轴）的折算转动惯量其中：其中：2/1=1/i213/1=1/i3111v2上式上式=12J1+J2 +J3 +mi212i31212其中：其中：Ji/ii12Ji折算到折算到高速轴的折算转动惯量高速轴的折算转动惯量第48页/共64页49机构起动时机构起动时 （不计效率）（不计效率）M Mn n 电动机的额定转矩电动机的额定转矩 （稳定运动时）（稳定运动时）M Mq q 电动机的起动转矩电动机的起动转矩 M Mq q=1.6 M=1.6 Mn nM Mabab 静力矩静力矩 （低速轴上）（低速轴上
25、）M Mj j 静阻力矩静阻力矩 （M Mabab 折算到高速轴上折算到高速轴上 M Mabab/i=M/i=Mj j)J折算折算M Mq qM Mj jM Mq q -M-Mj j =J折算折算 通过以上分析，可求得机构起动加速度通过以上分析，可求得机构起动加速度第49页/共64页50电动机选择的步骤电动机选择的步骤a.a.初选电动机初选电动机根据外载荷及机构速度计算机构的静功率根据外载荷及机构速度计算机构的静功率 N N静静按机构速度，减速器速比的可能性，确定电动机按机构速度，减速器速比的可能性，确定电动机的极对数。（可类比）的极对数。（可类比）按按 JCJC值值 及及 CZCZ值值 选功
26、率接近的电动机选功率接近的电动机b.b.验算验算 起制动时间及起制动加速度验算起制动时间及起制动加速度验算电动机发热验算电动机发热验算 G NG N静静 P P 则验算通过则验算通过 P P 电动机产品表上的电动机功率电动机产品表上的电动机功率电动机的过载验算电动机的过载验算第50页/共64页51第51页/共64页52第52页/共64页53第53页/共64页54第54页/共64页55第55页/共64页56第56页/共64页57第57页/共64页58第58页/共64页59第59页/共64页60第60页/共64页61第61页/共64页62第62页/共64页63第63页/共64页绪论64感谢您的观看。感谢您的观看。第64页/共64页