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1、門 座 起 重 機(jī) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)（ 2006年 4月 蘇 州 ） 門 座 起 重 機(jī) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 一 、 門 座 起 重 機(jī) 的 構(gòu) 造 及 分 類 門 座 起 重 機(jī) 是 具 有 沿 地 面 軌 道 運(yùn) 行 ， 下 方可 通 過 鐵 路 車 輛 或 其 他 地 面 車 輛 的 門 形 座架 的 可 回 轉(zhuǎn) 臂 架 型 起 重 機(jī) 。 （ 二 ） 門 座 起 重 機(jī) 的 構(gòu) 造 結(jié) 構(gòu) 部 分 包 括 門 架 、 人 字 架 、 旋 轉(zhuǎn) 平 臺(tái) 、 司 機(jī) 室 、 臂 架系 統(tǒng) （ 臂 架 、 拉 桿 、 象 鼻 梁 ） 等 。 機(jī) 構(gòu) 部 分 包 括 起 升 機(jī) 構(gòu) 、 變 幅 機(jī) 構(gòu)
2、 、 旋 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 、 運(yùn) 行 機(jī)構(gòu) 。 電 氣 部 分 一 般 通 過 電 纜 卷 筒 或 地 溝 滑 線 供 電 ， 采 用 電 力直 接 驅(qū) 動(dòng) ； 一 般 包 括 電 線 電 纜 、 中 心 集 電 器 、 電 動(dòng) 機(jī) 、 變壓 器 、 電 阻 器 、 控 制 柜 、 操 縱 臺(tái) 、 照 明 等 。 安 全 裝 置 部 分 包 括 限 位 裝 置 、 超 載 限 制 器 、 緩 沖 器 、 防風(fēng) 搞 滑 裝 置 等 。 附 屬 裝 置 司 機(jī) 室 、 機(jī) 房 平 臺(tái) 的 高 度 超 過 20m的 大 型 門 座起 重 機(jī) 則 應(yīng) 當(dāng) 考 慮 安 裝 附 屬 的 簡 易 電 梯 。 （
3、 二 ） 門 座 起 重 機(jī) 分 類 ： 1.港 口 通 用 門 座 起 重 機(jī) 如 圖 所 示 ， 這 類 起 重 機(jī)配 備 有 可 以 更 換 的 吊 鉤 、抓 斗 等 吊 具 2.帶 斗 門 座 起 重 機(jī) 如 圖 所 示 ， 這 類 起 重機(jī) 在 門 座 上 裝 有 漏 斗和 帶 式 輸 送 機(jī) ， 用 抓斗 卸 船 的 門 座 起 重 機(jī) 。 3.船 廠 門 座 起 重 機(jī) 如 圖 所 示 ， 是 裝 在 高門 座 上 的 門 座 起 重 機(jī) ，用 于 船 廠 的 吊 裝 工 作 ，具 有 較 大 的 起 重 能 力和 較 大 的 起 升 高 度 。通 常 備 有 兩 個(gè) 或 多 個(gè)
4、起 重 吊 鉤 。 主 鉤 的 起重 量 應(yīng) 能 隨 工 作 幅 度的 變 化 而 變 化 。 工 作速 度 一 般 比 港 口 用 的門 座 起 重 機(jī) 要 低 。 4.集 裝 箱 門 座 起 重 機(jī) 用 于 集 裝 箱 碼 頭 、 堆 場 上 的 專 用 門 座 起 重機(jī) 5.電 站 門 座 起 重 機(jī) 用 于 電 站 建 設(shè) 的 門 座 起 重 機(jī) ， 具 有 較 大 的工 作 幅 度 和 起 重 能 力 ， 且 易 于 拆 卸 和 拼 裝 ，便 于 轉(zhuǎn) 移 工 地 。 二 、 結(jié) 構(gòu) （ 一 ） 門 架 門 架 結(jié) 構(gòu) 支 承 著 上 部 旋 轉(zhuǎn) 部 分 的 全 部 自 重和 所 有
5、外 載 荷 。 門 架 結(jié) 構(gòu) 對 整 個(gè) 起 重 機(jī) 的穩(wěn) 定 性 和 減 輕 自 重 有 著 重 要 意 義 。 為 保 證起 重 機(jī) 正 常 平 穩(wěn) 運(yùn) 轉(zhuǎn) ， 門 架 必 須 有 足 夠 的強(qiáng) 度 ， 尤 其 是 要 有 較 大 的 剛 度 。 1.轉(zhuǎn) 柱 式 門 架 結(jié) 構(gòu) （ 1） 交 叉 門 架 如 圖 7-4所 示 。 這 種 門 架 是由 兩 片 平 面 剛 架 交 叉 組 成的 空 間 結(jié) 構(gòu) 。 它 的 頂 面 為一 大 圓 環(huán) ， 其 上 裝 有 環(huán) 形軌 道 和 大 齒 輪 。 門 架 當(dāng) 中有 一 個(gè) 十 字 橫 梁 ， 在 橫 梁的 交 叉 處 裝 有 轉(zhuǎn) 柱 下
6、 支 承的 球 鉸 軸 承 。 在 起 重 機(jī) 軌道 的 同 側(cè) 平 面 內(nèi) ， 用 拉 桿把 兩 條 門 腿 相 連 在 一 起 ，以 增 加 門 架 的 空 間 剛 度 。 （ 2） 八 桿 門 架 如 圖 7-5所 示 。 它 的頂 部 是 一 個(gè) 圓 環(huán) 結(jié) 構(gòu) ，其 上 裝 有 環(huán) 形 軌 道 和大 齒 輪 。 圓 環(huán) 斷 面 常作 成 箱 形 的 或 寬 腹 板的 工 字 形 斷 面 。 在 圓環(huán) 下 面 是 由 八 根 撐 桿組 成 的 對 稱 的 空 間 桁架 結(jié) 構(gòu) 。 2.大 軸 承 式 門 架 結(jié) 構(gòu) 這 類 起 重 機(jī) 的 上 部 旋 轉(zhuǎn)部 分 ， 通 過 大 型 滾
7、柱 軸承 式 旋 轉(zhuǎn) 支 承 裝 置 直 接支 承 在 門 架 上 。 這 樣 ，上 部 旋 轉(zhuǎn) 部 分 的 垂 直 力 、水 平 力 和 傾 覆 力 矩 通 過大 軸 承 全 部 傳 給 門 架 頂部 ， 從 而 使 門 架 受 力 狀況 得 到 改 善 ， 并 簡 化 了門 架 結(jié) 構(gòu) 的 構(gòu) 造 。 如 高圓 筒 形 的 門 架 （ 圖 7-6） 。 這 種 門 架 的 圓 筒高 度 比 門 腿 結(jié) 構(gòu) 的 高 度還 高 些 。 2.大 軸 承 式 門 架 結(jié) 構(gòu)(新 型 ） （ 二 ） 人 字 架 、 旋 轉(zhuǎn) 平 臺(tái) 的 轉(zhuǎn) 柱 1.人 字 架 為 了 支 承 臂 架 ， 一 般都 沒
8、 有 人 字 架 。 變 幅機(jī) 構(gòu) 的 推 桿 ， 組 合 臂架 的 拉 桿 及 其 對 重 杠桿 等 都 與 人 字 架 相 連 。人 字 架 支 承 在 旋 轉(zhuǎn) 平臺(tái) 上 。 2.旋 轉(zhuǎn) 平 臺(tái) 和 轉(zhuǎn) 柱 目 前 廣 泛 使 用 的 旋 轉(zhuǎn) 平 臺(tái) 和 轉(zhuǎn) 柱結(jié) 構(gòu) 如 圖 7-8所 示 。 平 臺(tái) 的 金 屬結(jié) 構(gòu) 由 兩 根 縱 向 主 梁 及 一 些 橫 梁和 平 板 組 成 。 根 據(jù) 受 力 大 小 ， 這些 梁 可 做 成 箱 形 斷 面 或 工 字 形 斷面 ， 臂 架 和 人 字 架 都 支 承 在 平 臺(tái)上 。 還 有 起 升 機(jī) 構(gòu) 和 旋 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 等機(jī) 電 設(shè)
9、備 ， 都 安 放 在 平 臺(tái) 上 。 旋轉(zhuǎn) 平 臺(tái) 和 轉(zhuǎn) 柱 相 連 接 。 臂 架 的 兩個(gè) 下 支 承 座 焊 在 平 臺(tái) 的 主 梁 端 部 。 轉(zhuǎn) 柱 常 被 作 成 棱 錐 形 薄 壁 箱 形 結(jié)構(gòu) ， 剛 度 大 ， 自 重 輕 。 （ 三 ） 臂 架 系 統(tǒng) 臂 架 系 統(tǒng) 是 門 座 起 重 機(jī) 把 貨 載 傳 遞 到 旋 轉(zhuǎn) 平 臺(tái) 的 主 要 構(gòu) 件 ，可 以 做 成 單 臂 架 系 統(tǒng) 或 組 合 臂 架 系 統(tǒng) 。 1.單 臂 架 系 統(tǒng) （ 1） 剛 性 傳 動(dòng) 變 幅 的 單 臂 架 剛 性 傳 動(dòng) 變 幅 的 單 臂 架 門 座 起 重 機(jī) 的 特 點(diǎn) ， 是
10、 整 個(gè) 臂 架 系統(tǒng) 只 有 臂 架 這 一 剛 性 部 件 。 由 于 裝 有 臂 架 自 重 平 衡 系 統(tǒng) 和剛 性 傳 動(dòng) 裝 置 ， 因 而 變 幅 拉 點(diǎn) 布 置 在 靠 近 臂 架 根 部 ， 依 靠螺 桿 、 螺 絲 傳 動(dòng) 實(shí) 現(xiàn) 臂 架 俯 仰 。 為 了 減 輕 自 重 ， 這 種 單 臂 架 大 多 采 用 高 強(qiáng) 度 管 子 制 成 三 角形 截 面 或 矩 形 截 面 的 大 桿 桁 架 結(jié) 構(gòu) ， 也 有 直 接 用 大 管 子 或 鋼 板 焊 成 實(shí) 體 結(jié) 構(gòu) 的 。 （ 2） 柔 性 拉 索 變 幅 的 單 臂 架 它 沒 有 臂 架 平 衡 裝 置 ，
11、變 幅 鋼 絲 繩 固 定 于 臂 架 頭 部 ， 依 靠柔 性 拉 索 的 收 進(jìn) 與 放 出 實(shí) 現(xiàn) 臂 架 的 俯 仰 。 2.組 合 臂 架 系 統(tǒng) 門 座 起 重 機(jī) 的 四 連 桿 臂 架 系 統(tǒng) ， 是 組 合 式 起 重 臂 架 的 一 種典 型 形 式 。 一 是 有 效 空 間 較 小 ， 影 響 使 用 ； 二 是 懸 掛 鋼 絲繩 過 長 ， 不 利 于 裝 卸 作 業(yè) ； 三 是 為 了 實(shí) 現(xiàn) 水 平 變 幅 需 要 借助 鋼 絲 繩 進(jìn) 行 補(bǔ) 償 。 （ 1） 柔 性 拉 索 式 如 圖 7-9所 示 ， 它 是 采 用鋼 絲 繩 作 為 拉 桿 ， 并 借助
12、象 鼻 架 尾 部 一 定 幾 何尺 寸 形 狀 的 曲 線 ， 實(shí) 現(xiàn)變 幅 過 程 中 貨 物 的 水 平移 動(dòng) 。 （ 2） 剛 性 拉 桿 式 組 合 臂 架 剛 性 拉 桿 式 組 合 臂 架 ， 是 由 象 鼻 架 、 剛 性 拉 桿 及臂 架 三 部 分 通 過 鉸 軸 組 合 而 成 ， 并 與 機(jī) 架 拼 成 四連 桿 機(jī) 構(gòu) ， 以 實(shí) 現(xiàn) 變 幅 過 程 中 貨 物 的 水 平 移 動(dòng) 。 象 鼻 架 a.桁 構(gòu) 式 象 鼻 架 圖 7-10為 港 口 用 小 型 門 座 起 重 機(jī) 的 象 鼻 架 的 構(gòu) 造圖 。 它 由 底 面 的 一 根 箱 型 主 梁 和 其 上
13、 的 兩 片 撐 桿系 統(tǒng) 組 成 。 b.板 梁 式 象 鼻 架 它 是 由 兩 片 工 字 型 單 腹 板 梁 借 助 橫 向 隔 板 連 接 而成 的 空 間 板 梁 結(jié) 構(gòu) 。 c.箱 型 截 面 桿 構(gòu) 成 的 剛 架 式 象 鼻 架 造 船 用 門 座 起 重 機(jī) 常 采 用 這 種 結(jié) 構(gòu) 型 式 。 這 種 結(jié)構(gòu) 型 式 與 桁 構(gòu) 式 象 鼻 架 不 同 ， 是 一 個(gè) 空 間 的 剛 架體 系 。 d.桁 架 式 象 鼻 架 這 種 型 式 的 轉(zhuǎn) 盤 式 門 座 起 重 機(jī) 中 曾 普 遍 采 用 過 ，但 由 于 不 能 適 應(yīng) 自 動(dòng) 焊 接 ， 制 造 困 難 ，
14、費(fèi) 時(shí) ， 油漆 及 維 護(hù) 表 面 較 多 ， 因 而 已 很 少 采 用 。 臂 架 臂 架 是 支 承 象 鼻 架 的 主 要 構(gòu) 件 。 圖 7-11為 箱 型 截面 實(shí) 體 式 臂 架 的 構(gòu) 造 圖 。 臂 架 的 另 一 種 型 式 是 桁構(gòu) 式 的 架 。 拉 桿 拉 桿 是 一 根 上 端 與 象 鼻 架 尾 部 相 鉸 接 ， 下端 與 人 字 架 頂 部 鉸 接 的 剛 必 璦 拉 桿 件 。 一般 多 采 用 箱 型 結(jié) 構(gòu) 。 三 、 機(jī) 構(gòu) （ 一 ） 起 升 機(jī) 構(gòu) 門 座 起 重 機(jī) 的 起 升 機(jī) 構(gòu) 由驅(qū) 動(dòng) 裝 置 、 制 動(dòng) 裝 置 、 傳動(dòng) 裝 置 、
15、 卷 繞 系 統(tǒng) 等 組 成 。其 起 升 卷 繞 系 統(tǒng) 如 圖 7-13所 示 （ 二 ） 變 幅 機(jī) 構(gòu) 1.變 幅 機(jī) 構(gòu) 的 構(gòu) 造 型 式 和 工 作 原 理 門 座 起 重 機(jī) 的 變 幅 機(jī) 構(gòu) 分 為 非 工 作 性 變 幅 與 工 作性 變 幅 兩 種 。 起 重 機(jī) 只 允 許 在 空 載 情 況 下 改 變 幅度 為 非 工 作 性 變 幅 ， 只 是 在 調(diào) 整 起 重 機(jī) 臂 架 工 作拉 置 時(shí) 才 變 幅 ， 而 在 裝 卸 、 起 吊 貨 物 時(shí) 幅 度 是 不變 的 。 起 重 機(jī) 能 在 帶 載 情 況 下 改 變 幅 度 （ 每 一 工作 循 環(huán) 中 都
16、 要 變 幅 ） 為 工 作 性 變 幅 。 目 前 普 遍 采用 載 重 水 平 位 移 和 臂 架 自 重 平 衡 兩 種 措 施 。 （ 1） 載 重 水 平 位 移 單 臂 架 系 統(tǒng) 主 要 補(bǔ) 償 方 法 a.滑 輪 組 補(bǔ) 償 法 圖 7-14為 利 用 補(bǔ) 償 滑 輪 組 使 物 品 水 平 變 幅的 工 作 原 理 圖 。 b.平 衡 滑 輪 補(bǔ) 償 法 圖 7-15為 平 衡 滑 輪 的 工 作 原 理 圖 。 c.平 衡 卷 筒 補(bǔ) 償 法 如 圖 7-16所 示d.橢 圓 規(guī) 原 理 補(bǔ) 償 法e.連 桿 -滑 輪 組 補(bǔ) 償 法 組 合 臂 架 系 統(tǒng) 的 主 要補(bǔ)
17、償 方 法 a.曲 線 象 鼻 架 拉 索 組 合 臂架 如 圖 7-9所 示 ， 組 合 臂 架的 象 鼻 架 有 一 部 分 是 曲 線段 ， 與 拉 索 聯(lián) 合 使 象 鼻 架端 部 作 水 平 運(yùn) 動(dòng) 。 b.直 線 象 鼻 架 拉 桿 組 合臂 架 如 圖 7-19所 示 ， 臂 架 的象 鼻 架 為 直 線 型 與 剛 性拉 桿 ， 臂 架 及 人 字 架 一起 構(gòu) 成 一 個(gè) 平 面 四 桿 機(jī)構(gòu) 。 則 在 相 當(dāng) 于 有 效 幅度 的 ab線 段 內(nèi) ， 該 曲 線可 以 接 近 于 一 根 水 平 線 。 c.平 等 四 邊 形 組 合 臂 架 如 圖 7-20所 示 ，
18、組 合 臂 架 的 縱 向 中 心 線 與大 拉 桿 的 軸 心 線 相 互 平 行 ， 象 鼻 架 中 心 線與 小 拉 桿 軸 心 線 相 平 行 。 （ 2） 臂 架 自 重 平 衡 系 統(tǒng) 不 變 質(zhì) 心 平 衡 原 理 圖 7-21所 示 為 得 用 尾 重 法 來獲 得 臂 架 平 衡 的 工 作 原 理 。 移 動(dòng) 質(zhì) 心 平 衡 原 理 如 圖 7-22所 示 ， 得 用 杠 桿 系 統(tǒng) ， 使 臂 架 與對 重 的 合 成 質(zhì) 心 沿 近 似 水 平 線 移 動(dòng) ， 使 臂架 系 統(tǒng) 得 到 近 似 平 衡 。 無 對 重 平 衡 原 理 如 圖 7-23所 示 2.變 幅
19、驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)變 幅 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 有 繩 索 滑 輪 組 、 曲 柄 連 桿 、 扇 形 齒 輪 、齒 條 、 螺 桿 、 液 壓 缸 等 形 式 。（ 1） 繩 索 滑 輪 組 變 幅 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)如 圖 7-16所 示 ， （ 2） 曲 柄 連 桿 變 幅 機(jī) 構(gòu)如 圖 7-24所 示 ， 曲 柄 連 桿 驅(qū) 動(dòng) 對 重 杠 桿 ， 然 后 再 通過 杠 桿 臂 架 擺 動(dòng) 。 （ 3） 扇 形 齒 輪 變 幅 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)如 圖 7-25所 示 ， 當(dāng) 臂 架 采 用 尾 重 法 來 平 衡 時(shí) ， 扇 形齒 輪 常 直 接 裝 設(shè) 在 臂 架 尾 部 ， 這 時(shí) 扇 形 齒 輪
20、 本 身 可以 兼 作 部 分 對 重 之 用 。 （ 4） 齒 條 變 幅 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)如 圖 7-26所 示 ， 臂 架 直 接 由 齒 條 推 動(dòng) 。 （ 5） 螺 桿 變 幅 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)圖 7-27所 示 ， 螺 桿 螺 紋 的 頭 數(shù) 可 以 是 單 頭 、 雙 頭 、三 頭 或 四 頭 的 。 （ 6） 液 壓 缸 變 幅 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) （ 三 ） 旋 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 1.旋 轉(zhuǎn) 支 承 裝 置 （ 1） 支 承 滾 輪 式 如 圖 7-29所 示 ， 支 承裝 置 通 常 是 四 支 點(diǎn) 的 ，每 個(gè) 支 點(diǎn) 下 可 裝 單 個(gè)滾 輪 或 雙 輪 臺(tái) 車 。 它是 轉(zhuǎn) 盤 式
21、 支 承 裝 置 中承 載 能 力 最 小 的 一 種 ，主 要 用 于 小 起 重 量 的起 重 機(jī) 。 （ 2） 夾 套 滾 子 式 如 圖 7-30所 示 為 該支 承 裝 置 的 構(gòu) 造 簡圖 。 它 是 將 圓 錐 或圓 柱 滾 子 裝 在 上 下兩 個(gè) 環(huán) 形 軌 道 之 間 ，滾 子 通 過 心 軸 組 裝在 隔 離 夾 套 的 內(nèi) 外環(huán) 之 間 。 。 （ 3） 滾 動(dòng) 軸 承 式 如 圖 7-31所 示 ， 該 裝 置 中 的 滾 球 或 滾 柱 可 以 選 用一 般 滾 動(dòng) 軸 承 中 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 格 和 尺 寸 的 滾 動(dòng) 體 。 起 重機(jī) 的 旋 轉(zhuǎn) 部 分 固 定 在
22、 大 軸 承 的 旋 轉(zhuǎn) 座 圈 上 ， 而 大軸 承 的 固 定 座 圈 則 與 門 架 頂 面 相 固 結(jié) 2.旋 轉(zhuǎn) 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 圖 7-32為 旋 轉(zhuǎn) 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 的 幾 種 形 式 。 圖 7-32a是 臥 式 電 動(dòng) 機(jī) 、 圓 柱 和 圓 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 。 這種 方 案 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 可 采 用 標(biāo) 準(zhǔn) 減 速 器 ， 傳 動(dòng) 效 率 高 。缺 點(diǎn) 是 平 面 布 置 尺 寸 大 ， 機(jī) 械 安 裝 要 求 高 。 圖 7-32b是 臥 式 電 動(dòng) 機(jī) 與 蝸 輪 減 速 器 傳 動(dòng) 。 其 優(yōu) 點(diǎn)是 工 作 平 穩(wěn) ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 傳 動(dòng) 比 大 ， 但
23、 傳 動(dòng) 效 率低 。 圖 7-32c是 立 式 電 動(dòng) 機(jī) 的 軸 線 豎 直 布 置 的 立 式 減 速器 傳 動(dòng) 。 這 種 方 案 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 平 面 尺 寸 緊 湊 ， 傳 動(dòng)效 率 最 高 ， 是 一 種 較 理 想 的 傳 動(dòng) 方 案 。 圖 7-32d是 立 式 電 動(dòng) 機(jī) 和 行 星 減 速 器 傳 動(dòng) 。 這 些 傳動(dòng) 的 結(jié) 構(gòu) 都 很 緊 湊 ， 傳 動(dòng) 比 大 ， 是 很 有 發(fā) 展 前 途的 傳 動(dòng) 型 式 。 （ 四 ） 運(yùn) 行 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 行 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 可 以 分 為 運(yùn) 行 支 承 裝 置 、運(yùn) 行 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 和 運(yùn) 行 安 全 裝 置 三 部 分 。 運(yùn)行 支 承 裝 置 包 括 均 衡 梁 、 車 輪 、 銷 軸 等 。運(yùn) 行 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 包 括 電 動(dòng) 機(jī) 、 制 動(dòng) 器 、 減 速裝 置 等 。 運(yùn) 行 安 全 裝 置 包 括 夾 軌 器 、 防 止起 重 機(jī) 碰 撞 的 緩 沖 器 及 運(yùn) 行 限 位 器 等 。
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