40T門座起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)及重要總成設(shè)計(jì)【含22張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 密級： 公開 NANCHANG UNIVERSITY學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 THESIS OF BACHELOR（2009 2013 年）題 目 40T門座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及重要總成設(shè)計(jì) 學(xué) 院：專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起訖日期： 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保密，在 年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于 不保密。（請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名： 日期：導(dǎo)師簽名： 日期：摘要40T門座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及重要總成設(shè)計(jì)摘 要起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)在實(shí)現(xiàn)出產(chǎn)過程機(jī)械化，自動化，改善物料搬運(yùn)條件，提高勞動出產(chǎn)率必不可少的機(jī)械設(shè)備。它對于發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，改善人們的物質(zhì)，文化生活的需要都起著重要作用。門座起重機(jī)作為物料搬運(yùn)機(jī)械中的最主要的一種，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。門座式起重機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中是必不可少的，畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行門座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)，不但有利于我們對大學(xué)所學(xué)知識的掌握并運(yùn)用，同時通過查找和學(xué)習(xí)國內(nèi)外相關(guān)的先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，可大大地提高我們對國內(nèi)外起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀的了解程度，對我們未來的學(xué)習(xí)和工作有著積極而又深遠(yuǎn)的意義。本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文主要針對門座起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)以及其他一些重要的總成和機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對門座起重機(jī)進(jìn)行工況載荷分析，進(jìn)行整機(jī)的穩(wěn)定性校核，以此為依據(jù)選擇相應(yīng)的執(zhí)行件和驅(qū)動件。在設(shè)計(jì)的過程中，運(yùn)用CAD技術(shù)輔助設(shè)計(jì)，盡量實(shí)現(xiàn)三維建模仿真到二維工程圖紙的輸出無紙化。關(guān)鍵詞：門座起重機(jī)；運(yùn)行機(jī)構(gòu)；CAD輔助設(shè)計(jì)；載荷分析。IAbstractIIDesign of 40T Gantry Cranes Travel Mechanism and Important Assembly AbstractCrane is an indispensable mechanical equipment that used in the modern industry to make the production process mechanization and automation, help improve the material handling conditions and the labor production rate.It is very important for the development of national economy, improving peoples material and cultural life.Gantry crane, as the one of the most main material handling equipment, is widely used in all walks of life.Gantry crane is indispensable in modern industry, to make the design of the gantry crane as the graduation thesis, is not only conducive to us to apply knowledge we have learned in college, but also greatly improve our understanding of cranes development situation at home and abroad, and has a positive and far-reaching significance at our future study and work by looking and learning related design and manufacture of advanced technology at home and abroad.This graduation thesis mainly includes about gantry crane traveling mechanism and some other important assembly. Analysis working conditions of gantry crane, check the stability of the whole machine, on this basis to choose the corresponding execution parts and driving parts. In the process of design, we use the CAD technology aided design, Try our best to achieve paperless design in Creating of 3D model and mechanical drawings.Key words: Gantry Crane; Travelling Mechanism; Computer - Aided Design; Loading Analysis. - 2 -目錄目錄摘 要IAbstractII第一章 緒論21.1 門座起重機(jī)的特點(diǎn)及分類21.2 門座起重機(jī)的結(jié)構(gòu)31.3 門座起重機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢41.4 課題研究內(nèi)容6第二章 門座式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)82.1 門座起重機(jī)的性能參數(shù)及工況環(huán)境82.2 確定起重機(jī)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容92.2.1 起升機(jī)構(gòu)的組成及工作原理92.2.2 變幅機(jī)構(gòu)的組成及工作原理122.2.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成及工作原理182.2.4 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成及工作原理212.2.5 門座起重機(jī)的安全設(shè)置222.3 確定起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)形式27第三章 各工作機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算載荷及載荷組合31本節(jié)所作分析與計(jì)算均以依據(jù)GB/T3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范依據(jù)。313.1 計(jì)算載荷313.1.1 自重載荷PG313.1.2 起升載荷PQ313.1.3 自重震動載荷313.1.4 起升動載荷323.1.5 突然卸載時的動力效應(yīng)323.1.6 運(yùn)行沖擊載荷333.1.7 起重機(jī)運(yùn)行慣性力333.1.8 貨物偏擺載荷333.1.9 風(fēng)載荷343.2 載荷組合37第四章 整機(jī)穩(wěn)定性校核394.1 基本原則394.2 驗(yàn)算工況、載荷系數(shù)和載荷組合394.2.1 門座起重機(jī)的驗(yàn)算工況394.2.2 載荷系數(shù)和載荷組合394.2.3 門座起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性的力矩表達(dá)式404.3 輪壓計(jì)算45第五章 門座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析495.1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)概述495.1.1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要解決的問題495.1.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要的主要原始數(shù)據(jù)505.2 決定運(yùn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式505.3 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度505.3.1 驗(yàn)算車輪的耐久性505.3.2 驗(yàn)算車輪的強(qiáng)度515.4 有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置515.4.1 運(yùn)行靜阻力的計(jì)算515.4.2 按滿載運(yùn)行靜功率初選電動機(jī)535.4.3 減速裝置計(jì)算535.4.4 電動機(jī)過載能力驗(yàn)算555.4.5 制動器的選擇555.5 有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)其他機(jī)構(gòu)和安全輔助裝置56第六章 總結(jié)與展望576.1 工作總結(jié)576.2 工作展望57參考文獻(xiàn)59致謝60附件一 起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙61第一章 緒論第一章 緒論1.1 門座起重機(jī)的特點(diǎn)及分類門座起重機(jī)是港口碼頭數(shù)量和使用最多的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)構(gòu)最多的、最典型的電動裝卸機(jī)械，是一種重要而又具有代表性的旋轉(zhuǎn)類型運(yùn)動式起重機(jī)，他因具有能讓運(yùn)輸車順利通過的門架結(jié)構(gòu)而得名。門形座架的4條腿構(gòu)成4個“門洞”，可供鐵路車輛和其他車輛通過?，F(xiàn)代門座式起重機(jī)廣泛應(yīng)用于港口、碼頭貨物的機(jī)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(chǎn)率都具有很大的意義，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化不可缺少的重要設(shè)備。它具有較好的工作性能和獨(dú)特的優(yōu)越結(jié)構(gòu)，通用性好，被廣泛地用在港口雜貨碼頭。門座起重機(jī)的工作機(jī)構(gòu)具有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，起升速度可達(dá)1.17m/s，變幅速度可達(dá)0.92m/s，使用率高，每晝夜可達(dá)22h，臺時效率也很高，一般可達(dá)100t/h以上；它的結(jié)構(gòu)是立體的，不多占用碼頭的面積，具有高大的門架和較長距離的伸臂，因而具有較大的起升高度和工作幅度，能滿足港口、碼頭、船舶和車輛的機(jī)械化裝卸、轉(zhuǎn)載，充分使用港口、碼頭場地，適應(yīng)船舶的空載、滿載作業(yè)，以及地面車輛的通行要求；還具有高速靈活、安全可靠的裝卸能力，對提高裝卸生產(chǎn)率，減輕繁重的體力勞動都具有重大的意義。但門座起重機(jī)也有它的缺點(diǎn)，如造價高，用鋼鐵材料多，要較大的電力供給，一般輪壓較大，需要堅(jiān)固的地基，附屬設(shè)備也較多，如變電所、電纜、地道、坑道、電源等。門座起重機(jī)有各種分類方法，根據(jù)結(jié)構(gòu)型式的不同，可分為不同的類型。（1） 以門架的結(jié)構(gòu)類型為主要標(biāo)志。門座起重機(jī)可以分為全門座和半門座起重機(jī)。后者不具備完整的門架，它的兩條運(yùn)行軌道不在同一水平面上，一條鋪設(shè)在地面上，另一條鋪設(shè)在庫房或特設(shè)的棧橋上。（2） 以起重臂的結(jié)構(gòu)類型為主要標(biāo)志。門座起重機(jī)可分為四連桿組合臂架式門座起重機(jī)和單臂架式門座起重機(jī)兩種。前者的最大優(yōu)點(diǎn)是臂架下面的凈空高度較大，因而在一定的起升高度要求下，起重機(jī)的總高度較低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量較大，而單臂則與上述相反。目前，國內(nèi)大多采用四連桿組合臂架式起重機(jī)。（3） 以上部旋轉(zhuǎn)部分相對下部運(yùn)行部分旋轉(zhuǎn)的支承裝置的結(jié)構(gòu)類型為主要標(biāo)志。門座起重機(jī)可分為轉(zhuǎn)柱式門座起重機(jī)、定柱式門座起重機(jī)、轉(zhuǎn)盤式門座起重機(jī)和大軸承式門座起重機(jī)。轉(zhuǎn)盤式門座起重機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造困難，目前較少采用；轉(zhuǎn)柱式和定柱式整體穩(wěn)定性好，是目前常用的形式，其中轉(zhuǎn)柱式應(yīng)用最多；大軸承式結(jié)構(gòu)新穎、構(gòu)件少，重量輕，具有廣闊的發(fā)展前景。1.2 門座起重機(jī)的結(jié)構(gòu)門座起重機(jī)又簡稱為門吊（其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示）、門機(jī)，是電力驅(qū)動、有軌運(yùn)行的臂架類起重機(jī)之一。它的構(gòu)造大體上可以分為兩大部分：上部旋轉(zhuǎn)部分和下部運(yùn)行部分。上部旋轉(zhuǎn)部分安裝在一個高大的門形底架（門架）上，并相對于下部運(yùn)行部分可以實(shí)現(xiàn)360任意旋轉(zhuǎn)。門架可以沿軌道運(yùn)行，同時它又是起重機(jī)的承重部分。起重機(jī)的自重和吊重均由門架承受，并由它傳到地面軌道上。門座起重機(jī)正是由此門形底座而得名的。 圖1-1 門座起重機(jī)示意圖門座起重機(jī)的上部旋轉(zhuǎn)部分包括臂架系統(tǒng)、人字架、旋轉(zhuǎn)平臺、司機(jī)室等，還安裝有起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。下部運(yùn)行部分主要由門架和運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成。門架底部能通火車，軌距有3種：能通過一列火車軌距為6m，稱單線門架，能通過并排兩列火車的軌距為10.5m，稱雙線門架，能通過并排三列火車的軌距為16m，稱三線門架。碼頭前沿的門座起重機(jī)門架多屬雙線門架。門座底部裝有行車車輪或運(yùn)行臺車，運(yùn)行機(jī)構(gòu)使整臺起重機(jī)可以沿著地面上的軌道運(yùn)行。門座式起重機(jī)一般通過電纜卷筒或地溝滑觸線供電，采用電力直接驅(qū)動，只有當(dāng)電力供應(yīng)無法解決時才考慮采用蒸汽發(fā)電或柴油發(fā)電等復(fù)合驅(qū)動裝置。門座起重機(jī)的工作原理是：通過起升、變幅、旋轉(zhuǎn)3種運(yùn)動的組合，可以在一個環(huán)形圓柱體空間實(shí)現(xiàn)物品的升降、移動，并通過運(yùn)行機(jī)構(gòu)調(diào)整整機(jī)的工作位置，故可以在較大的作業(yè)范圍內(nèi)滿足運(yùn)移物品的需要。因此，門座起重機(jī)的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容即是對門座起重機(jī)四大主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。將一個復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)劃分為主要的幾個構(gòu)成單元，也是進(jìn)行機(jī)電設(shè)計(jì)的一般方法。隨著機(jī)電液光一體化的發(fā)展，門座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)將融入更多的元素，那個時候門座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容將劃分的更加詳細(xì)。門座起重機(jī)的整機(jī)組成如圖1-2所示。圖1-2 門座起重機(jī)結(jié)構(gòu)圖1.3 門座起重機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢門座式起重機(jī)是隨著港口事業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，1890年,第一次將幅度不可變的固定式可旋轉(zhuǎn)臂架型起重機(jī)裝在橫跨于窄碼頭上方的運(yùn)行式半門座上，成為早期的港用半門座起重機(jī)，隨著碼頭寬度的加大,門座和半門座起重機(jī)并列發(fā)展，并普遍采用俯仰臂架和水平變幅系統(tǒng)。第二次世界大戰(zhàn)后，港用門座起重機(jī)迅速發(fā)展為便于多臺起重機(jī)對同一條船進(jìn)行并列工作,普遍采用了轉(zhuǎn)動部分與立柱體相連的轉(zhuǎn)柱式門座起重機(jī),或轉(zhuǎn)動部分通過大軸承與門座相連的滾動軸承式支承回轉(zhuǎn)裝置,以減小轉(zhuǎn)動部分的尾徑,并采用了減小碼頭掩蓋面的門座結(jié)構(gòu)。在發(fā)展過程中，門座起重機(jī)還逐步推廣應(yīng)用到作業(yè)條件與港口相近的船臺和水電站工地等處。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國門座式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場競爭也越發(fā)激烈。面對競爭與市場的變化和挑戰(zhàn)，近一兩年來，起重機(jī)廠家在擴(kuò)大產(chǎn)能方面投入很大，有的企業(yè)已經(jīng)收到了顯著的效果，市場占有率進(jìn)一步提高。我國門座式起重機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)水平在不斷提高，但是與國際水平還有一定距離，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高產(chǎn)量的同時，做到技術(shù)水平的提升，將會為增強(qiáng)我國門座式起重機(jī)行業(yè)的競爭力。我國起重機(jī)工業(yè)有很大的發(fā)展?jié)摿?，前景很好，但同時我國起重行業(yè)目前存在的幾個突出問題：1、整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在產(chǎn)品的品種規(guī)格少，性能、可靠性等指標(biāo)低于發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品的水平。2、知名品牌寥寥無幾，能打入國際市場并享有一定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒有。3、產(chǎn)品低價惡性競爭嚴(yán)重，企業(yè)合理利潤難保，已嚴(yán)重制約企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。未來的一段時間內(nèi)，起重機(jī)的發(fā)展趨勢包括以下幾個方面：（1）大型化和專用化。用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。對起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對某幾個模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合?？墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。 （2）輕型化和多樣化。由于起重機(jī)是國家特種設(shè)備，必須要具備很高的安全系數(shù)，因此在過去的很長一段時間內(nèi)，起重機(jī)的設(shè)計(jì)都無法擺脫龐大、厚重的慣性思維。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是20世紀(jì)以來的CAD技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用，起重機(jī)設(shè)計(jì)可以利用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在減少起重機(jī)冗余機(jī)構(gòu)、減輕起重機(jī)質(zhì)量的同時保持甚至提升起重機(jī)的工作載荷。這樣的輕質(zhì)起重機(jī)易于裝配和搬運(yùn)。另一方面，伴隨著工業(yè)事業(yè)的發(fā)展，起重機(jī)的設(shè)計(jì)將更加的滲入到各行各業(yè)，起重機(jī)也將變得更加的多樣化。（3）自動化和智能化。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動化和智能化。大型高效起重機(jī)的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應(yīng)防碰撞技術(shù)、現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。使起重機(jī)具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機(jī)綜合自動化水平。重點(diǎn)開發(fā)以微處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動裝置，使起重機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動特性，可進(jìn)行操作的自動控制、自動顯示與記錄，起重機(jī)運(yùn)行的自動保護(hù)與自動檢測，特殊場合的遠(yuǎn)距離遙控等，以適應(yīng)自動化生產(chǎn)的需要。（4）成套化和系統(tǒng)化。在起重機(jī)單機(jī)自動化的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測出來的各種信息實(shí)施存儲、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。這類起重機(jī)還具有較好的信息輸入、輸出接口，實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過系統(tǒng)集成，能形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合，取長補(bǔ)短，發(fā)揮最佳效用。目前重點(diǎn)發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運(yùn)系統(tǒng)，交通運(yùn)輸和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。 （5）新型化和實(shí)用化。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機(jī)構(gòu)。“三合一”運(yùn)行機(jī)構(gòu)是當(dāng)今世界輕、中級起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流，將電動機(jī)、減速器和制動器合為一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點(diǎn)，國外已廣泛應(yīng)用到各種起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上。 在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動和全自動操縱。采用機(jī)電儀液一體化技術(shù)，提高使用性能和可靠性，增加起重機(jī)的功能。今后會更加注重起重機(jī)的安全性，研制新型安全保護(hù)裝置。重視司機(jī)的工作條件，應(yīng)用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)司機(jī)室，降低司機(jī)的勞動強(qiáng)度。德國近年為解決起重機(jī)吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù)，用神經(jīng)信息和模糊技術(shù)來尋找開始加速的最佳時刻，將有經(jīng)驗(yàn)司機(jī)防擺實(shí)際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實(shí)施自動工作的控制指令，將人們主觀上的模糊量通過模糊集合進(jìn)行數(shù)字化定量，再利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)像熟練司機(jī)一樣的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作為新的控制方法已引人注目。（6）混合型起重機(jī)。履帶起重機(jī)和輪式起重機(jī)各有利弊，將兩者取長補(bǔ)短后，混合型起重機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，這也是起重機(jī)新型式的大膽嘗試與突破。1.4 課題研究內(nèi)容本課題主要是內(nèi)河港口50T門座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)。門座起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu)包括起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)，而我主要負(fù)責(zé)的是運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。小組內(nèi)其他三個同學(xué)各自負(fù)責(zé)另一個主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。為了規(guī)范課題研究的方法，提高課題研究的效率，我所擬定的課題的主要研究內(nèi)容如下（大致按照時間順序）：廣泛查閱起重機(jī)及門座起重機(jī)的相關(guān)知識，增加對起重機(jī)及起重機(jī)行業(yè)的感性認(rèn)識，并在閱讀相關(guān)材料及文獻(xiàn)的同時清晰門座起重機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。另外，要有意識的查閱相關(guān)的外文文獻(xiàn)，了解門座起重機(jī)發(fā)展的最新動態(tài)和技術(shù)趨勢，在這個基礎(chǔ)上，翻譯一篇不少于2000字的外文文獻(xiàn)。和設(shè)計(jì)小組的同學(xué)一起參觀南昌港務(wù)公司昌北碼頭，實(shí)地考察內(nèi)河港口門座起重機(jī)的作業(yè)情況，認(rèn)真記錄好昌北碼頭門座起重機(jī)的作業(yè)的工況環(huán)境。細(xì)致觀察門座起重機(jī)的機(jī)械構(gòu)成，弄清楚門座起重機(jī)的各個主要機(jī)構(gòu)的，特別是運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作原理。另外在港口工程技術(shù)人員的指導(dǎo)下獲得更多關(guān)于門座起重機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、保養(yǎng)知識以及需要改善改進(jìn)的地方。在上述工作的基礎(chǔ)上，確定主要工作機(jī)構(gòu)（吊鉤總成、變幅懸臂、運(yùn)行機(jī)構(gòu)等）和金屬結(jié)構(gòu)的形式；確定組合式臂架結(jié)構(gòu)主要尺寸；貨物水平位移補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)；計(jì)算工作機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算工況、計(jì)算載荷以及載荷組合；進(jìn)行總體穩(wěn)定性計(jì)算；進(jìn)行輪壓計(jì)算；整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算。所要完成的圖紙包括：（1） 繪制門座起重機(jī)總體方案圖一張；（2） 繪制運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝配圖一張；（3） 繪制相關(guān)機(jī)構(gòu)總成圖；（4） 繪制相關(guān)零件圖；另外，如果時間精力足夠，還應(yīng)當(dāng)利用三維建模軟件（如PRO/E）建立起重機(jī)主要零部件三維裝配模型；嘗試?yán)肞RO/E軟件建立整機(jī)虛擬樣機(jī)；嘗試對虛擬樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真分析。- 9 -第二章 門座起重機(jī)總體設(shè)計(jì)第二章 門座式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)2.1 門座起重機(jī)的性能參數(shù)及工況環(huán)境起重機(jī)的技術(shù)參數(shù)表征起重機(jī)的作業(yè)能力，是設(shè)計(jì)起重機(jī)的基本依據(jù)。設(shè)計(jì)港口起重機(jī)械時，需要根據(jù)具體的情況確定起重機(jī)的主要性能參數(shù)。本次設(shè)計(jì)的港口裝卸四連桿門座式起重機(jī)的主要性能參數(shù)見表2-1。表2-1 主要性能參數(shù)表項(xiàng)目名稱性能參數(shù)起重量抓斗吊鉤40t工作幅度最大幅度35最小幅度10起升高度軌上2028軌下1515工作速度起升機(jī)構(gòu)30m/min變幅機(jī)構(gòu)50m/min回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1.4r/min運(yùn)行機(jī)構(gòu)26m/min工作級別整機(jī)A7起升機(jī)構(gòu)M8變幅機(jī)構(gòu)M7回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)M7運(yùn)行機(jī)構(gòu)M4基距/軌距10.5/10.5m工作狀態(tài)最大風(fēng)速20m/s非工作狀態(tài)最大風(fēng)速55m/s許用輪壓250kN軌道型號QU70電源380V/50Hz起重機(jī)為內(nèi)河港口起重機(jī)，港口的最大風(fēng)速為8級。在設(shè)計(jì)起重機(jī)時，安全系數(shù)取為1.2。起重機(jī)的使用年限是15年，每天工作8個小時。2.2 確定起重機(jī)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容港口門座式起重機(jī)主要由鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)與電氣系統(tǒng)三大部分組成。鋼結(jié)構(gòu)主要指臂架系統(tǒng)、平衡重系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)平臺、人字架、立柱、均衡梁、機(jī)房、司機(jī)室等；機(jī)構(gòu)有起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及運(yùn)行機(jī)構(gòu)；電氣系統(tǒng)包括供電、電器與電氣控制等。2.2.1 起升機(jī)構(gòu)的組成及工作原理在起重機(jī)中，起升機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)貨物的提升或下降。它是起重機(jī)中最重要、最基本的機(jī)構(gòu)，其工作的好壞直接影響整臺起重機(jī)的工作性能。起升機(jī)構(gòu)通常有以下幾個方面的任務(wù)：1） 起升、放置重物以及與其他機(jī)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)貨物的位移。2） 機(jī)構(gòu)能夠以各種不同的速度起升和下降重物。3） 能夠隨時制動，使貨物停留在空中任意位置。4） 在電動機(jī)突然斷電的情況下，重物能夠懸在空中。5） 當(dāng)電機(jī)通電后，整個機(jī)構(gòu)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動裝置包括電動機(jī)、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具、掛件等多種型式。安全保護(hù)裝置有超重負(fù)荷限制器、起升高度限位開器、下降深度限位器、超速保護(hù)開關(guān)等。各大部件根據(jù)實(shí)際需要配用。下圖2-1以電動機(jī)驅(qū)動的雙聯(lián)起升機(jī)構(gòu)為例說明其一般組成：1電動機(jī)；2聯(lián)軸器（帶制動輪）；3制動器；4減速器；5齒型聯(lián)軸器；6卷筒；7起升鋼絲繩；8取物裝置圖2-1 電機(jī)驅(qū)動起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)的總體布置方式在很大程度上取決于驅(qū)動裝置型式，在港口起重機(jī)中，起重機(jī)的驅(qū)動形式有兩種：集中驅(qū)動和分別驅(qū)動。而電機(jī)分別驅(qū)動型式的最為常見，起重機(jī)的各個機(jī)構(gòu)都有各自的電機(jī)驅(qū)動，分組性好，布置、安裝維修都很方便，操作控制系統(tǒng)簡單。電機(jī)與卷筒平行布置是門座起重機(jī)中最多的布置方案。通過聯(lián)軸器和減速器傳遞電機(jī)的轉(zhuǎn)動，從而使卷筒旋轉(zhuǎn)。電機(jī)的輸出扭矩通過減速器放大驅(qū)動卷筒，使鋼絲繩從卷筒上卷入或放出，從而實(shí)現(xiàn)貨物的上升或下降。卷筒的正反轉(zhuǎn)需借助電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，而貨物的減速和停止又是依靠制動裝置實(shí)現(xiàn)。起升機(jī)構(gòu)中起升鋼絲繩的卷繞系統(tǒng)是起升結(jié)構(gòu)的重要部分，起著運(yùn)動形式轉(zhuǎn)換的作用。其結(jié)構(gòu)形式又取決于起重機(jī)的起重量、作業(yè)對象及起重臂架系統(tǒng)型式。港口起重機(jī)前臂架多為四連桿組合臂架系統(tǒng)和單搖桿臂架系統(tǒng)，為了適應(yīng)單件雜貨、散貨的裝卸，一般有兩種取物裝置，吊鉤組或雙繩（四繩）抓斗。相應(yīng)的滑輪組的卷繞方式有兩套單聯(lián)（適用于吊鉤或雙繩抓斗）、兩套雙聯(lián)（適用于吊鉤和四繩抓斗），卷繞系統(tǒng)示意圖如下（圖2-2）： 兩套單聯(lián) 兩套雙聯(lián)圖2-2 門座起重機(jī)卷繞系統(tǒng)示意圖根據(jù)卷繞系統(tǒng)的不同，相應(yīng)的有不同型式的起升絞車。1） 吊鉤起升絞車，如下圖2-3、2-4所示： 圖2-3 單聯(lián)吊鉤絞車 圖2-4 雙聯(lián)吊鉤絞車2） 抓斗起升絞車（常用雙電機(jī)分別驅(qū)動），如下圖2-5、2-6所示： 圖2-5 雙繩抓斗絞車 圖2-6 四繩抓斗絞車畢業(yè)設(shè)計(jì)所針對港口門座式起重機(jī)MQ4035主要在港口使用吊鉤起升搬運(yùn)貨物，因此起升機(jī)構(gòu)只需要一套電機(jī)驅(qū)動，并且其吊鉤起升絞車為雙聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此MQ4035為單套雙聯(lián)卷繞系統(tǒng)。其起升卷繞系統(tǒng)如圖2-7所示：單套雙聯(lián)卷繞系統(tǒng)圖2-7 MQ4037起升卷繞系統(tǒng)對應(yīng)的，MQ5037起升絞車的布置形式如圖2-8所示：圖2-8 起升驅(qū)動機(jī)構(gòu)示意圖2.2.2 變幅機(jī)構(gòu)的組成及工作原理變幅機(jī)構(gòu)是用來實(shí)現(xiàn)臂架俯仰，以改變工作幅度的機(jī)構(gòu)。它主要有兩個方面的作用：一是在滿足起重機(jī)工作穩(wěn)定性的條件下，改變幅度，以調(diào)整起重機(jī)有效起重量或調(diào)整取物裝置工作位置；二是在起重量的最大幅度與最小幅度之間運(yùn)移貨物，以擴(kuò)大起重機(jī)的作業(yè)范圍。港口裝卸用門座起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的作用主要是指后者，它與其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)貨物的運(yùn)移。為了實(shí)現(xiàn)起重機(jī)幅度的改變，變幅機(jī)構(gòu)由兩大部分組成：臂架系統(tǒng)與變幅驅(qū)動系統(tǒng)。下面首先介紹臂架系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。臂架系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)變幅機(jī)構(gòu)根據(jù)變幅方法可分為兩種基本形式：運(yùn)行小車式和擺動臂架式。運(yùn)行小車式變幅機(jī)構(gòu)用于小型固定式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)，作為制造和修理車間的小型起重機(jī)設(shè)備，在港口裝卸作業(yè)中很少采用。擺動臂架式變幅機(jī)構(gòu)，幅度的改變是靠擺動臂來實(shí)現(xiàn)的。港口門座起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)幾乎全屬此類。擺動臂架式變幅機(jī)構(gòu)主要由擺動臂架、驅(qū)動裝置、傳動裝置、制動裝置所組成。此外，還有操縱設(shè)備、安全裝置等。根據(jù)變幅機(jī)構(gòu)的工作性質(zhì)有可分為非工作性變幅機(jī)構(gòu)和工作性變幅機(jī)構(gòu)。非工作性變幅機(jī)構(gòu)只是用來調(diào)整幅度，在裝卸作業(yè)中，幅度不變。工作性幅度機(jī)構(gòu)在裝卸作業(yè)時，通過改變幅度來運(yùn)移貨物，以擴(kuò)大起重機(jī)的服務(wù)面積和提高工作機(jī)動性。港口起重機(jī)為提高裝卸效率，要求變幅機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)工作性變幅。其特征是：這種變幅是在帶載條件下進(jìn)行的，變幅頻繁，變幅過程成為起重機(jī)每一個工作循環(huán)的主要工序之一，變幅速度對裝卸生產(chǎn)率有直接的影響，故在這類變幅機(jī)構(gòu)中，一般都應(yīng)采用較高的變幅速度，以提高裝卸生產(chǎn)率。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的港口工作的門座起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)是擺動臂架式的工作性變幅機(jī)構(gòu)。其變幅機(jī)構(gòu)應(yīng)該滿足下面兩點(diǎn)要求：1） 載重水平位移。使載重在變幅時沿水平線或接近于水平線的軌跡移動。2） 臂架自重平衡。使臂架系統(tǒng)的總重心高度在變幅時保持不變或變化很小。為使載重在變幅過程中沿水平線或近似水平線移動，可以采用多種形式來達(dá)到，但基本上可以歸納為兩種類型：起升繩補(bǔ)償法（也稱為繩索補(bǔ)償法）和組合臂架法。MQ4037采用的是組合臂架式變幅機(jī)構(gòu)，因此可以使用組合臂架法使載重水平位移。組合臂架法的基本設(shè)計(jì)方法是機(jī)械原理中所學(xué)的關(guān)于四連桿機(jī)構(gòu)定軌跡的設(shè)計(jì)方法。本次設(shè)計(jì)中，吊重水平位移補(bǔ)償系統(tǒng)所采用的是四連桿式組合臂架，臂架系統(tǒng)是組合式的，它由臂架、象鼻梁和剛性拉桿三部分組成，連同機(jī)架一起組成一個平面四連桿機(jī)構(gòu)。如果臂架的尺寸選擇合適，則在有效幅度內(nèi)，象鼻梁的端點(diǎn)將沿著接近水平線的軌跡移動。當(dāng)起升繩沿著拉桿或臂架到象鼻梁從其頭部引出時，可滿足物品水平變幅的要求。使用這種補(bǔ)償系統(tǒng)物品懸掛長度減小，擺動現(xiàn)象減輕，起升繩的長度和磨損減小，起升滑輪組倍率的大小對補(bǔ)償系統(tǒng)沒有影響。剛性拉桿組合臂架是組合臂架方案中最廣泛采用的一種型式，圖2-9示出了其變幅時吊重保持水平移動的原理，剛性拉組合臂架臂架1、象鼻梁2、剛性拉桿3組成，三構(gòu)件與機(jī)架構(gòu)成一平面四連桿機(jī)構(gòu)，這種方案又稱為四連桿組合臂架系統(tǒng)。當(dāng)臂架俯仰運(yùn)動時，象鼻梁端點(diǎn)的運(yùn)動軌跡為一雙葉曲線。如果臂架系統(tǒng)尺寸及機(jī)架O和D1位置選擇適當(dāng)，則在有效工作幅度范圍S內(nèi)，象鼻梁端點(diǎn)運(yùn)動軌跡ab段接近為一水平線，這時只要起升繩沿臂架系統(tǒng)構(gòu)件的軸線布置，并從象鼻梁端點(diǎn)引出，就可以實(shí)現(xiàn)吊重沿接近水平線軌跡移動。四連桿臂架系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是臂架下的工作空間較大，鋼絲繩的懸掛長度不變，貨載擺動現(xiàn)象減小。其缺點(diǎn)是：臂架為葙型結(jié)構(gòu)，自重較重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，迎風(fēng)面積也較大，在變幅過程中，臂架難以沿嚴(yán)格的水平線變幅。四連桿機(jī)構(gòu)定軌跡的設(shè)計(jì)在要求不是十分精確地情況下可以采用作圖法進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后可以利用軟件對四連桿機(jī)構(gòu)的目標(biāo)點(diǎn)的軌跡的水平度進(jìn)行校核圖2-9剛性拉桿組合臂架工作原理除了載重的水平位移補(bǔ)償外，也必須對臂架的自重進(jìn)行補(bǔ)償，以使臂架調(diào)運(yùn)貨物時載荷穩(wěn)定。利用臂架的俯仰來改變幅度時，臂架系統(tǒng)重心的高度也在不斷的變化，為了使臂架系統(tǒng)的重心盡可能不發(fā)生升降現(xiàn)象，以免由于重心升降時需要做功而引起變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動功率的增大，可以采用多種構(gòu)造形式來達(dá)到。在這里采用了港口普遍采用的利用活配重使臂架系統(tǒng)合成重心位置在變幅過程中，接近于水平線的軌跡移動的方案。圖2-10 杠桿-活配重法臂架平衡系統(tǒng)工作原理圖圖2-10所示為利用桿杠活配重法來獲得臂架自重平衡的工作原理簡圖。活配重與臂架分離，繞各自鉸軸擺動，采用杠桿連接使之組成非平行四邊形的四桿機(jī)構(gòu)。這種平衡法的基本原理為：不再是保持臂架和配重的合成重心位置不變，而是根據(jù)變幅過程中，臂架位能的增加（或減少）值等于活配重位能相應(yīng)地減少（或增加）值，使臂架系統(tǒng)在各個變幅位置保持總位能不變。這種方案與尾重法相比較，在臂架擺動角度相同的條件下：活配重?cái)[動角度顯著增大，從而增大了活配重的升降高度，以至于減輕了活配重的重量。同時它把臂架系統(tǒng)分成臂架與配重兩部分，配重被移到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線較遠(yuǎn)的地方，兩者用杠桿聯(lián)系起來，由于杠桿的放大原理，使配重重量大大地減輕，并可充分發(fā)揮配重對起重機(jī)穩(wěn)定性的作用，它在總體布置上，要比尾重法方便得多。但是這種平衡方案不能做到臂架系統(tǒng)的完全平衡。只要把四桿機(jī)構(gòu)的尺寸和配重的重量選得合適，可以使誤差縮減到很小的程度，安全能滿足對臂架平衡系統(tǒng)提出的要求。由于這種方案優(yōu)點(diǎn)較多，因此，目前應(yīng)用最普遍，門座起重機(jī)基本上都采用此種平衡方法，因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的門座起重機(jī)也采用這個方法。變幅驅(qū)動系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)為使臂架繞其鉸軸擺動來改變起吊貨物的位置，就必須有一套專門的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。根據(jù)變幅機(jī)構(gòu)工作性質(zhì)和要求不同，出現(xiàn)了多種傳動機(jī)構(gòu)，如齒條、螺桿螺母、液壓等。下面簡要介紹經(jīng)常使用的齒條和螺桿螺母驅(qū)動機(jī)構(gòu)。1） 螺桿螺母變幅驅(qū)動機(jī)構(gòu)圖2-11 螺桿螺母傳動變幅機(jī)構(gòu)筒圖1機(jī)；2減速器；3轉(zhuǎn)動的螺母；4不轉(zhuǎn)動的螺桿；5臂架；6轉(zhuǎn)動的螺桿；7不轉(zhuǎn)動的螺母圖2-11為螺桿螺母傳動變幅機(jī)構(gòu)筒圖。這種傳動方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：由于螺桿螺母傳動本身具有很大的傳動比，因而使整個傳動裝置緊湊、重量輕、變幅平穩(wěn)無沖擊。主要缺點(diǎn)是：效率低，非密封條件下工作或潤滑不良時，磨損快，螺母的螺紋磨損后不易檢查。近來出現(xiàn)的滾珠螺桿（見圖2-12）能夠克服上述的這些缺點(diǎn)。這是一種有前途的變幅傳動方式。但由于制造工藝復(fù)雜，還沒有廣泛采用。圖2-12 滾動螺桿1-支座；2-鍵槽；3-螺桿；4-滾珠；5-驅(qū)動齒輪；6-軸承；7-螺母2） 齒條變幅驅(qū)動機(jī)構(gòu)圖2-13為齒條傳動的變幅機(jī)構(gòu)簡圖。臂架直接由齒條推動，齒條則由裝設(shè)在機(jī)器房頂上的電動機(jī)通過一個封閉式的三級圓柱齒輪減速器減速后，帶動一個小齒輪，由小齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動驅(qū)動齒條做直線運(yùn)動，從而推動臂架繞其軸心擺動。對于較大型的起重機(jī)，齒條常制成針齒的形狀，以便制造和維修工作。圖2-13 齒條傳動的變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動簡圖1-電動機(jī)；2-液壓推桿制動器；3-圓柱齒輪減速器；4-齒型連軸節(jié)；5-齒條因?yàn)樵谧兎鶗r振動和沖擊都較大，所以在齒條頭部裝設(shè)橡膠緩沖裝置或液壓緩沖裝置。另外，為了避免由于齒條超程而使臂架脫落，確保變幅機(jī)構(gòu)安全工作，齒條在變幅有效區(qū)段內(nèi)兩端都設(shè)有行程開關(guān)。這種傳動方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，可以雙向受力，效率高。缺點(diǎn)是：因?yàn)榇嬖邶X間間隙，起、制動時有沖擊；齒條傳動是開式傳動，工作條件差，所以齒面易磨損。這種傳動方式由于可以在效率較高的前提下，獲得相當(dāng)緊湊的結(jié)構(gòu)，因而，在工作性變幅機(jī)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。本機(jī)變幅機(jī)構(gòu)采用單根齒條驅(qū)動變幅，傳動系統(tǒng)主要由電動機(jī)、傳動軸、制動器、減速器、聯(lián)軸器、小齒輪、齒條和搖架等組成。當(dāng)電機(jī)工作時，齒條作直線往復(fù)運(yùn)動，以驅(qū)動組合臂架搖擺而適應(yīng)各幅度位置的變化。搖架作為運(yùn)動齒條的導(dǎo)向滑輪裝置，可繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動。小齒輪與齒條的嚙合間隙用三個帶有偏心軸的導(dǎo)向輪來調(diào)整。電動機(jī)與減速器的鏈接采用浮動傳動軸，在減速器的高速軸端裝有一套制動器，在臂架的下鉸點(diǎn)裝有減速開關(guān)，在搖架上裝有兩級終端限位保護(hù)器，在齒條箱的終端還設(shè)置有安全擋塊。變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動傳遞路徑：變頻電機(jī)鼓型齒形聯(lián)軸器浮動軸鼓型帶制動輪齒形聯(lián)軸器減速器低速軸鼓型齒形聯(lián)軸器齒條支承搖架齒條。它是采用變頻調(diào)速的方法，由電控PLC、變頻器實(shí)現(xiàn)，具有良好的調(diào)速性能。變幅機(jī)構(gòu)的傳動簡圖如圖2-14所示。圖2-14 變幅機(jī)構(gòu)傳動簡圖1減速器；2低速軸齒形聯(lián)軸器；3制動器罩；4制動器；5帶制動輪齒形聯(lián)軸器；6浮動軸；7齒條總成；8高速軸齒形聯(lián)軸器；9電動機(jī)變幅緩沖裝置在臂架類起重機(jī)中，由于臂架系統(tǒng)自重和起吊貨物的重量，使得變幅機(jī)構(gòu)工作時起、制動產(chǎn)生的沖擊很大，為了減緩沖擊和振動，必須在變幅機(jī)構(gòu)中安裝緩沖裝置。常用的緩沖裝置有彈簧緩沖器、橡膠緩沖器（如圖2-15）、液壓彈簧緩沖器（圖2-16）。圖2-15 橡膠緩沖器彈簧緩沖器內(nèi)部彈簧為螺旋式壓力彈簧。這種緩沖器構(gòu)造簡單，維護(hù)修理簡單，使用壽命長。其工作原理是：彈簧受壓，吸收能量減少沖擊。橡膠緩沖器內(nèi)部有一組特制的橡膠墊，每塊橡膠墊之間有一個金屬墊隔離。為了增加橡膠墊的使用壽命，在其中間加入一個金屬墊片。這種緩沖器緩沖效果好，但對橡膠質(zhì)量要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，修理麻煩。其工作原理是橡膠墊受壓縮變形，吸收能量，減少沖擊。液壓彈簧緩沖器由阻尼油缸和緩沖彈簧制成的。阻尼油缸的阻尼大小可通過調(diào)整活塞兩側(cè)節(jié)流閥的開度來達(dá)到的。它的工作原理是依靠阻尼油缸的工作油節(jié)流發(fā)熱，吸收能量和彈簧壓縮變形吸收能量來減少沖擊。圖2-16液壓彈簧緩沖器1-活塞；2-缸體；3-節(jié)流閥；4-密封圈；5-彈簧；6-限位套筒；7-調(diào)節(jié)螺栓緩沖器通常安裝在機(jī)構(gòu)與臂架之間的連接件上。由于液壓彈簧緩沖器具有良好的阻尼效果，便于安裝和調(diào)試，安全性高，因此本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是液壓彈簧阻尼器。2.2.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成及工作原理旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是用來支承旋轉(zhuǎn)部分重量，并驅(qū)使旋轉(zhuǎn)部分相對于不旋轉(zhuǎn)部分做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的工作機(jī)構(gòu)。它的作用是使被起吊的貨物圍繞起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以達(dá)到在水平面內(nèi)運(yùn)移貨物的目的。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)之一。它只有與其他機(jī)構(gòu)配合作業(yè)，才能將貨物運(yùn)送到起重機(jī)工作空間范圍內(nèi)的任何地方。當(dāng)單獨(dú)用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作時，己被起吊的貨物移動范圍只是一個狹窄的圓環(huán)面（圖2-17（a）；當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)聯(lián)合作用時，其工作范圍是環(huán)形圓柱體空間，在平面內(nèi)是一個較寬的圓環(huán)（圖2-17（b）；當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)聯(lián)合作用時，其工作范圍擴(kuò)大到相當(dāng)大的空間（圖2-17（c）。圖2-17旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作空間示意圖起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，不論其結(jié)構(gòu)如何，均是由旋轉(zhuǎn)支承裝置和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置兩部分所組成的。旋轉(zhuǎn)支承裝置是用來保證起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分和不旋轉(zhuǎn)部分的對中，并把旋轉(zhuǎn)部分的力（包括垂直力、水平力和傾翻力矩）傳遞給起重機(jī)的不旋轉(zhuǎn)部分的裝置。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置是實(shí)現(xiàn)起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分相對于不旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。目前港口門座起重機(jī)采用的柱式旋轉(zhuǎn)支承裝置主要是由一個柱、兩個水平支承和一個垂直推力支承組成的。有時用一個向心推力支承來代替一個水平支承和垂直推力支承。根據(jù)柱是固定或旋轉(zhuǎn)，柱式旋轉(zhuǎn)支承裝置又分為定柱式和轉(zhuǎn)柱式旋轉(zhuǎn)支承裝置兩種。兩者的區(qū)別可見下圖2-18（a）轉(zhuǎn)柱式支承和圖2-18（b）定柱式支承。 圖2-18（a）轉(zhuǎn)柱式支承圖2-18（b）定柱式支承由于轉(zhuǎn)柱式支承裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、精度要求不高等優(yōu)點(diǎn) ，因此被廣泛地應(yīng)用于門座起重機(jī)。本次設(shè)計(jì)中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用的是轉(zhuǎn)柱式支承裝置，這種回轉(zhuǎn)支承上支承包括裝在轉(zhuǎn)柱上的水平滾輪和固定在門座上的環(huán)形軌道組成。當(dāng)轉(zhuǎn)柱旋轉(zhuǎn)時，水平滾輪就沿軌道滾動。下支承是由裝在門座下十字橫梁上的推動軸承和球面徑向滾動軸承組成的。門座起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分固定在大的轉(zhuǎn)柱上并由門座外圈上的齒圈實(shí)現(xiàn)起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分相對于固定部分的回轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)是用來實(shí)現(xiàn)起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分相對于不旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動的動力和速度的傳動裝置。這種裝置能滿足起重機(jī)低速正反轉(zhuǎn)、制動平穩(wěn)、安全可靠的要求。從受力方面考慮，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)必須克服如下阻力矩：一是旋轉(zhuǎn)支承裝置中的摩擦阻力矩；二是風(fēng)阻力矩；三是由道路坡度或浮船傾斜造成的旋轉(zhuǎn)阻力矩。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的形式和構(gòu)造，主要是根據(jù)起重機(jī)的用途、工作特點(diǎn)、起重量的大小來確定的。在實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的是機(jī)械驅(qū)動。它是由下列部分組成的：原動機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動器、減速器和最后一級齒輪傳動。為了保證旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的可靠工作和防止過載，在傳動系統(tǒng)中一般還裝設(shè)極限力矩聯(lián)軸節(jié)。原動機(jī)采用電動機(jī)。根據(jù)所采用的原動機(jī)、減速器及驅(qū)動元件的不同，機(jī)械驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有以下幾種主要驅(qū)動形式：臥式電動機(jī)-帶制動輪的聯(lián)軸器-制動器-帶極限力矩聯(lián)軸器的渦輪蝸桿減速器-最后一級大齒輪傳動；立式電動機(jī)一聯(lián)軸器一水平安裝的制動器一軸線垂直布置的立式減速器（可帶極限力矩聯(lián)軸節(jié)）一最后一級大齒輪傳動；臥式電動機(jī)一極限力矩聯(lián)軸器一制動器一圓柱圓錐齒輪減速器一最后一級大齒輪傳動等。本次設(shè)計(jì)的港口門座起重機(jī)采用立式電動機(jī)-聯(lián)軸器-水平安裝的制動器-軸線垂直布置的立式減速器（可帶極限力矩聯(lián)軸節(jié)）-最后一級大齒輪傳動。這種結(jié)構(gòu)的簡圖如下。圖2-19回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖1電動機(jī)；2極限力矩聯(lián)軸器；3上箱體；4形星齒輪減速器；5回轉(zhuǎn)支承；2.2.4 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成及工作原理在裝卸作業(yè)中，往往要求起重機(jī)能夠調(diào)整工作位置，改變工作地點(diǎn)，以擴(kuò)大作業(yè)范圍，提高裝卸效率。因此，在起重機(jī)中通常都裝有運(yùn)行機(jī)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是使起重機(jī)做水平運(yùn)動。運(yùn)行機(jī)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為無軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)和有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩大類。港口裝卸用門座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)均為有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)。有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)起重機(jī)可沿著鋪設(shè)的鋼軌上運(yùn)行。由于這種運(yùn)行機(jī)構(gòu)的車輪和軌道都是鋼鐵制成的，故其運(yùn)行阻力小，承載能力大，結(jié)構(gòu)緊湊。盡管與無軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)相比較工作范圍受到軌道的限制，但是仍是港口起重機(jī)的主要運(yùn)行形式。門座起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)屬非工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)，只是用來調(diào)整起重機(jī)的工作位置。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作速度隨起重機(jī)的用途確定。非工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)為了筒化結(jié)構(gòu)，減輕自重，通常采用較低的運(yùn)行速度。門座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動形式是由獨(dú)立的驅(qū)動裝置分別驅(qū)動各個支點(diǎn)上的車輪。因?yàn)檫@種驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，在港口起重機(jī)械運(yùn)行機(jī)構(gòu)中獲得了廣泛的應(yīng)用。運(yùn)行機(jī)構(gòu)不論是何種結(jié)構(gòu)，都是由運(yùn)行支承裝置和運(yùn)行驅(qū)動裝置兩大主要部分組成的。運(yùn)行支承裝置的機(jī)械部分對于有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)起重機(jī)主要是均衡梁、車輪和軌道。運(yùn)行驅(qū)動裝置包括電動機(jī)、減速器與制動器等。軌式運(yùn)行驅(qū)動裝置主要包括原動機(jī)、制動器、聯(lián)軸節(jié)、傳動裝置等。有軌運(yùn)行起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)大多數(shù)采用電動機(jī)驅(qū)動。為適應(yīng)起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)重復(fù)短暫周期性工作的特點(diǎn)，與其他機(jī)構(gòu)一樣，交流電驅(qū)動的起重機(jī)其原動機(jī)也采用起重和冶金機(jī)械專用的三相交流異步電動機(jī)，型號為繞線式異步電動機(jī)JZR或鼠籠式異步電動機(jī)。前者由于其轉(zhuǎn)子電阻可以調(diào)節(jié)，因此起動電流不大，且便于調(diào)速，故獲得廣泛應(yīng)用。后者構(gòu)造簡單，價格便宜，但起動電流大，不便于調(diào)速，且不能承受較大的起動次數(shù)，因此，一般僅在功率不大或工作不十分繁重的情況下使用。為使起重機(jī)迅速準(zhǔn)確地停車，運(yùn)行機(jī)構(gòu)中必須安裝制動器。常用的制動器為JWZ型交流短行程雙磁雙塊制動器，靠彈簧上閘，電磁鐵松閘。YWZ型電動液壓推桿雙瓦塊制動器也得到廣泛應(yīng)用，它是靠彈簧上閘，電動液壓推桿松閘的。與前者相比，后者具有制動平穩(wěn)、工作可靠、制動力矩大、外形尺寸小等突出優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在各種港口起重機(jī)中。門座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)聯(lián)軸節(jié)多數(shù)使用彈性柱銷聯(lián)軸節(jié)，且與制動輪制成一體，這樣大大地縮小了整體尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊。制動輪一般安裝在電動機(jī)的高速軸上，因高速軸所需制動力矩小，制動器可得到較小的尺寸。傳動裝置主要采用圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動、蝸輪蝸桿減速器加開式齒輪傳動、三合一減速器傳動等。門座起重機(jī)上常用的傳動裝置為蝸輪蝸桿減速器加開式齒輪傳動。圖2-20為港口常見的門座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置圖。這種方案由于采用蝸輪蝸桿傳動，因此傳動效率較低，且沿軌道方向的尺寸較大。為了獲得結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高的驅(qū)動形式，近年來，在進(jìn)口門座起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，出現(xiàn)了“三合一”減速器，即將電動機(jī)、減速器、制動器三件合為一體。其優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，外形美觀。目前，國內(nèi)正在研制這種減速器。這種減速器采用立式電動機(jī)驅(qū)動，通過帶有一級圓錐齒輪傳動的減速器，再經(jīng)一級開式齒輪傳動的驅(qū)動方案。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要的任務(wù)即是對門座起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以畢業(yè)論文中會有詳細(xì)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。圖2-20 運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡圖1 橡膠緩沖器；2掃軌板；3車輪；4均衡梁；5-防滑楔；6開式齒輪；7驅(qū)動裝2.2.5 門座起重機(jī)的安全設(shè)置防風(fēng)錨定裝置防風(fēng)錨定裝置是大型起重機(jī)的一種重要安全保護(hù)裝置，它的作用是將起重機(jī)牢牢地固定在作業(yè)場地。港口起重機(jī)均在露天場地或碼頭前沿作業(yè)，經(jīng)常承受風(fēng)載荷作用。由于起重機(jī)結(jié)構(gòu)龐大，迎風(fēng)面積大，承受的風(fēng)載荷也就很大，很容易在風(fēng)力作用下移動滑行。如果不采用必要的安全保護(hù)措施，就有被損壞甚至被吹翻的危險。國內(nèi)外大型起重機(jī)由于沒有防風(fēng)錨定裝置，被大風(fēng)吹走，滑移、碰擊到軌道端部后傾翻的事故很多。因此，露天作業(yè)的大型起重機(jī)械必須裝設(shè)防風(fēng)錨定裝置，以便隨時將起童機(jī)固定起來，防止被暴風(fēng)吹走。（1） 防風(fēng)錨定裝置該裝置是將起重機(jī)與作業(yè)場地地面連接起來，構(gòu)造簡單，安全可靠。但與場地連接部位，必須在修建碼頭時同時造好。典型的結(jié)構(gòu)形式見圖2-21。使用時需4套裝置，分別安裝在大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的4條腿上同時使用。圖2-21（a）為插銷裝置（大型起重機(jī)常用插板代替插銷，并且用杠桿來插入與插出）。插銷裝置應(yīng)沿軌道場地上兩側(cè)每隔一定距離裝設(shè)下個，以便在大風(fēng)來到時能及時將起重機(jī)鎖住。圖2-21（b）為鏈條式錨定裝置。它利用鏈條將起重機(jī)與地面固定點(diǎn)連接起來，達(dá)到固定起重機(jī)的目的。圖2-21 防風(fēng)錨定裝置（2） 手動膠楔手動膠楔是一種簡單、有效的防風(fēng)工具，將它插入車輪和道軌之間，當(dāng)起重機(jī)受風(fēng)力移動后，車輪滾上膠楔，使車輪與軌道間的滾動摩擦變成膠楔與軌道間的滑動摩擦，阻力增大，阻止門座起重機(jī)繼續(xù)移動。手動膠楔的缺點(diǎn)是需要靠人工插入和拔出，使用不方便，另外它與運(yùn)行機(jī)構(gòu)沒有電器聯(lián)鎖，有時會因失誤造成事故。（3） 楔塊式防爬器壓力輪固定在起重機(jī)上，其下部有凹型楔塊，它們之間有一定間隙。凹型楔塊通過撓性件掛在上端的電動推桿（或電動液壓推桿）上，當(dāng)運(yùn)行電動機(jī)工作時電動推桿也工作，將楔塊提起離開軌面，使之與壓力輪相接觸，此時，起重機(jī)可以正常運(yùn)行；當(dāng)起重機(jī)停止運(yùn)行時，電動推桿反轉(zhuǎn)使楔塊放下（若采用電動液壓推桿，此時楔塊在自身重力作用下），落在軌面上，與起重機(jī)呈浮動連接。當(dāng)起重機(jī)在風(fēng)力作用下移動時，楔塊不動，壓力輪將沿著楔塊斜面爬坡，壓力輪對楔塊的垂直壓力使楔塊與軌面產(chǎn)生摩擦力，當(dāng)摩擦阻力能平衡風(fēng)力時，起重機(jī)就停止移動。楔塊提起和放下時與運(yùn)動機(jī)構(gòu)通過限位開關(guān)聯(lián)鎖，以保證防爬器正常工作并防止運(yùn)行機(jī)構(gòu)誤動作。這種機(jī)構(gòu)可以靈活的錨定起重機(jī)，而不需要人為的其他操作，但不可用于風(fēng)載很大，以及環(huán)境比較惡劣的場合。楔塊防爬器構(gòu)造簡單，制造成本低，可靠性高，特別是當(dāng)軌道低于碼頭平面時，夾軌器無法工作，它卻可以正常工作。但是，它與膠楔一樣，當(dāng)有臺風(fēng)時，起重機(jī)仍可能與楔塊一起沿軌面滑動，故必須安裝其它防風(fēng)錨定裝置。因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)門座起重機(jī)采用的防風(fēng)錨定裝置就是圖2-21（a）所示的插銷裝置和楔塊式防爬器的組合。楔塊式防爬器用于平常的起重機(jī)的運(yùn)行自鎖，在遇到臺風(fēng)或者其他的特殊的情況的時候，就使用插銷裝置將起重機(jī)鎖定在鐵軌上，以防止安全事故的發(fā)生。超負(fù)荷限制器起重機(jī)的工作負(fù)荷是一個確定的數(shù)值，作業(yè)過程中貨物的重量不能超過額定負(fù)荷值，否則就可能造成機(jī)損、貨損及人身傷亡事故。現(xiàn)在國家勞動安全部門已經(jīng)明確規(guī)定，在大中型起重機(jī)械上必須裝有防止起重機(jī)超載作業(yè)的安全裝置。這就從根本上消除了超負(fù)荷作業(yè)的隱患。防止起重機(jī)超載作業(yè)的安全裝置有兩種：一種是起重量限制器（即超負(fù)荷限制器）；另一種是起重力矩限制器。后者用于臂架類起重機(jī)中。隨著幅度的增加，允許的起重量減少。港口裝卸門座起重機(jī)的起重量一般不隨幅度變化，故很少應(yīng)用。現(xiàn)僅就港口裝卸門座起重機(jī)使用的超負(fù)荷限制器介紹如下。超負(fù)荷限制器種類很多，按工作原理主要分為機(jī)械式和電子式2種。機(jī)械式主要有杠桿式、偏心式和凸輪式3種。這3種裝置的工作原理相同，即載荷直接或間接地作用于杠桿或者偏心輪、凸輪上，當(dāng)引起的力矩超過事先調(diào)整好的阻力矩時，緩沖裝置活塞桿受力運(yùn)動，從而碰撞限位開關(guān)，使起升機(jī)構(gòu)斷電，達(dá)到停車的目的。電子式超負(fù)荷限制器使用半導(dǎo)體和微型電子計(jì)算機(jī)等元件。它的工作原理主要是：通過壓力傳感器來采集信號樣本，即將載荷信號變?yōu)殡娦盘?，?jīng)過運(yùn)算處理。當(dāng)載荷分別達(dá)到額定起重量事先調(diào)定的某些數(shù)值時，超負(fù)荷限制器分別發(fā)出預(yù)報(bào)和報(bào)警信號，最終通過控制電路自動切斷起升電源，迫使起升機(jī)構(gòu)停止工作。機(jī)械式超負(fù)荷限制器構(gòu)造簡單，但有體積大、重量大等缺點(diǎn)，大多數(shù)裝在中小型起重機(jī)上。電子式超負(fù)荷限制器具有集成化，調(diào)整方便，體積小等特點(diǎn)。此外，電子式超負(fù)荷限制器較之機(jī)械式超負(fù)荷限制器反應(yīng)靈敏，安裝方便。我國港門座起重機(jī)多采用杭州新華儀表廠生產(chǎn)的PCI-1002超載限制器。其主要原理是該儀器配以電阻應(yīng)變片式荷重傳感器，能在起重設(shè)備承載到額定值的90時，