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1、门座起重机总体设计门座起重机总体设计门座起重机总体设计门座起重机总体设计袁建明2023/5/311内容提要变幅系统参数确定变幅系统参数确定2变幅、起升机构参数确定变幅、起升机构参数确定3转台、回转机构参数确定转台、回转机构参数确定4抗倾覆稳定性计算抗倾覆稳定性计算5轮压计算轮压计算6圆筒门架、运行机构参数确定圆筒门架、运行机构参数确定7总体设计依据总体设计依据12023/5/312武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院总体设计依据技术规格书技术规格书总体设计依据总体设计依据工作级别工作级别工作条件工作条件主要技术参数主要技术参数机构及零部件要求机构及零部件要求材料、加工工艺材料、加工
2、工艺电气及控制电气及控制概述概述主要钢结构要求主要钢结构要求2023/5/313武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院主要技术参数举例2023/5/314武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数臂架自重平衡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，采用臂架平衡系统。货物水平移动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。设计原则设计原则2023/5/315武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移补偿货物水平货物水平移动补偿移动补偿绳索补偿型绳索补偿型货物在变幅过程中引
3、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2023/5/316武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移补偿货物水平货物水平位移补偿位移补偿绳索补偿型绳索补偿型 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组合臂架型四连杆式组合臂架平行四边形组合臂架2023/5/317武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿滑轮组补偿滑轮组它的特点是在起升绳绕绳系统中
4、增设一个它的特点是在起升绳绕绳系统中增设一个补偿滑补偿滑轮组轮组，当臂架从位置，当臂架从位置I I转动列位置转动列位置IIII时，货物和时，货物和取物装置一方面随着臂架端点的升高而升高，另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位置上由于臂架端点上升而引起的物品升高值大致等于因补偿滑轮组缩短而引起的货物下降值，大致等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。则货物将
5、沿近似水平线移动。2023/5/318武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿滑轮组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：采用滑轮组补偿时，实现水平变幅应满足的条件是：式中：式中：mL 起升滑轮组的倍率；起升滑轮组的倍率；mK 补偿滑轮组的倍率；补偿滑轮组的倍率；2023/5/319武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移补偿v卷筒补偿的优点：构造简单构造简单臀架受力情况比较有利臀架受力情况比较有利容易获得较小的最小幅度容易获得较小的最小幅度v卷筒补偿的缺点：起升绳的长度大，磨损快起升绳的长度大，磨损快
6、小幅度时物品摆动角度大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用于大起重量起重机有一定困难2023/5/3110武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院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从卷简出来的钢丝绳，经过装在摆动杠杆上的导向滑轮导向滑轮，然后通向臂架头部。装有补偿导向，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，使从卷筒到臂中，补偿导向滑轮位置的变化，使从卷筒到臂架头部之间的钢丝绳长度的变化与吊钩随臂架架头部之间的钢丝绳长度的变化与吊
7、钩随臂架头部的升降相补偿，实现货物沿近似水平线移头部的升降相补偿，实现货物沿近似水平线移动。动。2023/5/3111武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院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：采用滑轮补偿时，实现水平变幅应满足的条件是：2023/5/3112武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院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起升绳的长度和磨损减小摆动杠杆可以兼作对重杠杆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臂架所受弯曲力矩较大难以获得较小的最小幅度。难以获得较小的最小幅度
8、。2023/5/3113武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿卷筒补偿卷筒将起升绳的另一端装在一个由变幅机构驱动的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。的货物升降，可近似地达到物品水平变幅。2023/5/3114武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移
9、补偿v补偿卷筒补偿卷筒图中：1 起升卷筒；2 变幅卷筒；3 补偿卷筒；4 钢丝绳2023/5/3115武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移补偿v补偿滑轮组的优点：构造简单构造简单臀架受力情况比较有利臀架受力情况比较有利臂架自重小臂架自重小容易获得较小的最小幅度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，摆动角度大小幅度时物品悬挂长度大，摆动角度大2023/5/3116武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移补偿v四连杆式组合臂架四连杆式组合臂架臂架系统是组合式的，它由臂架、象鼻梁和刚臂架系统是组合式的，它
10、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平性拉杆三部分组成，连同机架一起构成一个平面四杆机构。如果臂架系统的尺寸选择得合适，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。机上应用最广。2023/5/3117武汉理工大学物流工程学院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四连杆式组合臂架四连杆式组合臂架2023/5/3118武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位移补偿v四连杆式组合臂架的优点：货物悬挂长度减小，摆动现象减轻货物悬挂长度减小，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。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臂架系统复杂和自重大臀架受力情况不好臀架受力情况不好最小幅度比单臂架的大最小幅度比单臂架的大2023/5/3119武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数货物水平位
12、移补偿v平行四边形组合臂架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行四边形，可保证货物在变幅过程中严格地走水平线。水平线。2023/5/3120武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数补偿滑轮组举例v确定臂架长度确定臂架长度根据最大幅度根据最大幅度Rmax、最小幅度、最小幅度Rmin确定臂架长度确定臂架长度,幅度为幅度为Rmax时，臂架仰角时，臂架仰角min宜取宜取2040，幅度幅度为为Rmin时，臂架仰角时，臂架仰角max宜取宜取6080 。v确定起升滑轮组倍率确定起升滑轮组
13、倍率根据起重量，选择起升滑轮组倍率根据起重量，选择起升滑轮组倍率mL=24,使钢使钢丝绳拉力在丝绳拉力在512 t。2023/5/3121武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数补偿滑轮组举例v确定补偿滑轮组倍率、人字架起升定滑轮位置确定补偿滑轮组倍率、人字架起升定滑轮位置列出货物水平位移表达式列出货物水平位移表达式以补偿滑轮组倍率以补偿滑轮组倍率人字架起升定滑轮位置人字架起升定滑轮位置为变量，以为变量，以 y=3%(Rmax-Rmin)为目标函数进行优化为目标函数进行优化2023/5/3122武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数补偿卷筒举例2023
14、/5/3123武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统设计货物水平位移补偿v补偿卷筒举例补偿卷筒举例2023/5/3124武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院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，如果货物水平位移补偿采用补偿滑轮组型一般，如果货物水平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、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。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
15、重心升降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。性件与臂架相连接。2023/5/3125武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数臂架自重平衡系统v杠杆式自重平衡系统2023/5/3126武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院变幅系统参数几何参数的确定起重量起重量臂架系统几何尺寸臂架系统几何尺寸变幅
16、过程中载重水平移动变幅过程中载重水平移动设计依据设计原则设计内容变幅幅度变幅幅度起升高度起升高度尾部回转半径尾部回转半径轨距轨距自重平衡系统几何尺寸自重平衡系统几何尺寸起升、补偿滑轮组倍率起升、补偿滑轮组倍率人字架尺寸人字架尺寸变幅过程中臂架自重平衡变幅过程中臂架自重平衡总体尺寸协调总体尺寸协调2023/5/3127武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院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、工况对系统各构件进对系统各构件进对系统各构件进对系统各构件进行载荷分析，确行载荷分析，确行载荷分析，确行载荷分析，确定受载情况，作定受载情况，作定受载情况，作定受载情况，作为各构件的设计为各构件的设计为各构件的设计为各构件的设计参数参数参数参数2023/5/3128武汉理工大学物流工程学院武汉理工大学物流工程学院2023/5/3129