港口起重机械(B).doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流第七章第八章第九章第十章 港口起重机械(B).精品文档.第十一章 起升机构第一节 起升机构的基本组成及典型布置一 起升机构的作用 用以实现物品的升降运动； 是起重机械不可缺少的部分，是最基本的重要工作机构。 在起重量较大的起重机中，往往设二个或二个以上的起升机构，大的为主起升机构，小的为副起升机构。 二起升机构的基本组成 一般由：驱动及传动装置；卷绕系统；取物装置；制动装置；安全保护装置（行程限位、超负荷、限速装置等）起升机构的机构形式和： 起重机的类型； 驱动型式； 作业性质。 等有关 以电动机驱动的起升机构为例说明其一般组成 1电动机；

2、2联轴器（带制动轮）； 3制动器； 4减速器； 5齿型联轴器； 6卷筒； 7起升钢丝绳； 8取物装置。 （一） 卷绕系统卷筒、滑轮组构成取决于：起重量、作业对象及起重臂架系统型式、确定了驱动及传动装置型式1滑轮组的型式： 臂架类起重机： 单联省力滑轮组；双联滑轮组。 桥式类起重机： 双联滑轮组。2滑轮组的倍率： 当： 机构尺寸减小、 重量减少。但：一定， 滑轮数，绳的寿命 在确定滑轮组的倍率时，结合具体工作条件 起重机机型等综合考虑。3港口起重机常用的卷饶系统港口前沿臂架起重机多为四连杆组合臂架系统，且适应件杂货、散货的装卸，一般要求： 吊钩组 双绳（四绳）抓斗 通用。 滑轮组应为：两套单联适

3、用吊钩；双绳抓斗 两套双联适用吊钩；四绳抓斗 见图：5t 、10门机卷饶图 m=1 16t 、25t门机卷饶图 m=1 （二） 起升绞车 根据卷饶系统，相应地有不同型式的起升绞车 1吊钩起升绞车： 单联 双联2抓斗起升绞车（1） 双电机分别驱动 （双绳抓斗） （四绳抓斗）（2） 集中驱动（5、8吨电吊、16吨内燃电动轮胎吊） 港口用轮胎起重机一般要求吊钩、双绳 绳抓斗两用，且具有自由下降功能，由一台电动机 台电动机驱动。 第二节 起升机构设计计算 根据给定的设计参数、工作要求、货种等 1确定起升机构的结构型式及布置方案；2 通过计算，正确选取标准另部件；3 设计非标准另部件。一主要设计参数 设

4、计参数有：起重量、取物装置重量、起升高度、起升速度、机构工作级别等。 二设计计算布骤 1确定起升滑轮组的型式及倍率，画出卷饶系统简图及传动方案简图； 要求：外形尺寸小、紧凑；制造、安装、维修方便； 设置可靠的安全辅助装置（如：高度限位；超负荷限制装置等）。 2卷饶系统计算 1）计算钢丝绳的最大静拉力 单联： = 双联： 吊钩： = 抓斗： =0.66 2）计算选取钢丝绳 应满足： 3）标记出钢丝绳： 4）确定滑轮直径： 5）确定卷筒主要尺寸 直径： 壁厚： 按经验公式初定： =0.02D+（1020） 校核强度： L3D 按压应力校核 L3D 按合成应力校核 L2D ；D1200mm 须校核抗

5、压稳定性 3. 驱动及传动装置计算 1）电动机初选： 起升静功率：（kW） 电动机初选：根据 JC% 初选电动机 电机工作方式 2）减速器选取 传动比： 电机额定转速； 卷筒转速 减速器选取： （1）满足 减速器相应 JC% 输入转速 的允许功率 传动比 （2）校核： 输出轴最大的径向力应满足： 输出轴最大的短时力矩应满足： 起升速度应满足： 100%10% 若不相符，则应调整卷筒转速 3）计算制动力矩，选取制动器 制动时，应满足： 制动力矩 货物产生的静力矩 即： 安全系数 4）联轴器的选取联轴器上的最大扭矩应小于联轴器的许用扭矩，即式中：Mn计算扭矩（Nm） 安全系数，对起升机构和非平衡变

6、幅机构n1.5；其他机构n1.35； 动力系数。1.22.0 4电动机校核 1）起动时间（能力）校核 满载起升起动时，电机轴上起动力矩须克服： 货物作用在电机轴上的进静力矩 运动质量起动时作用在电机轴上的惯性力矩 包括： 直线运动质量的惯性力矩 回转运动质量的惯性力矩 即： 有：=0.54S 式中： 推荐起动时间，根据平均起动时间确定。 2） 发热校核 电机初选后，应进行发热校核，以保证电机的温升在允许范围内。 即应满足： 式中：所选电机在相应JC%及值时的允许输出功率。查“规范” 电机折合每小时全起动次数。 稳态平均功率 电机台数5制动器校核（制动时间校核） 制动器初选后，还必须校核其制动能

7、力，即制动时间 满载下降制动，制动器的制动力矩须克服： 制动器的制动力矩须克服：货物作用在电机轴上的进静力矩 运动质量起动时作用在电机轴上的惯性力矩 包括： 直线运动质量的惯性力矩 回转运动质量的惯性力矩 即：+ 如太长，制动力矩不足，太短，易产生较大的动载，可调整制动弹簧。第十二章 运行机构第一节 概述 一 运行机构的作用1 使起重机或起重小车作水平运动，扩大起重机的工作范围；2 承受作用在起重机上的外载荷并传递给基础。 二 运行机构的分类 1工作性质 工作性运行机构带载运行的运行机构 如：桥式起重机的大、小车运行机构； 龙门起重机的大、小车运行机构。 特点： 运行速度高，运行是工作循环的一

8、部分。 非工作性（调整性）运行机构不带载运行，只是用以调整起重机的工作位置的运行机构如：门座起重机、汽车起重机、轮胎起重机等2支承机构形式1）有轨运行机构沿专门铺设的钢质轨道运行，如门座起重机、桥式起重机等。由于特点：承载能力大；运行阻力小；工作平稳；机构简单；维护方便等。但工作范围受到一定限制。应用：广泛用于港口、货场、厂房等场合。2）无轨运行机构 采用轮胎或履带在平坦的或稍有坡度的路面上运行 一般都不能带载运行，但其机动性能好。3）步行是运行机构 采用支承板，分别交替将起重机抬起并移动。3驱动方式1） 自行式运行机构 运行机构的动力、传动和制动等装置都安装在运行部分上特点：其驱动力依靠主动

9、轮和轨道间的粘着力传递，驱动力受粘着力限制。 速度较低，自重大，结构较简单。2）牵引式运行机构 运行机构其动力、传动和制动等装置则安装在运行部分以外，通常用钢丝绳来牵引运行部分运行。特点：驱动力不受粘着力的限制，驱动加速度高，速度高； 自重轻，牵引钢丝绳卷饶系统较复杂。应用：集装箱装卸桥小车；塔吊臂架上的运行小车等。三有轨运行机构的组成 主要由： 支承装置；驱动装置；安全辅助装置等第二节 有轨运行支承装置 一概述 有轨运行支承装置采用钢质车轮，在刚质轨道上运行，因而承载能力大、运行阻力小、维护费用低，在港口起重机上广泛应用。 有轨运行支承装置由车轮、轨道、车架等部分组成。 1运行载重小车的轨道

10、一般支承在钢机构上； 2起重机的轨道一般支承在钢机构混凝土结构（码头）；钢结构（桥式）上； 3N和 轨道型式 支承基础 等因素有关4若在现有码头上，选用起重机，则应满足：N 5若N则：增加支腿下的车轮数 但：为使轮压均衡设置均衡梁（衡梁台车）；衡梁台车衡梁台车铰点位置按杠杆原理确定。 自重很大，N一定，车轮很多时，可采用双轨，应采用球铰； 曲线运行或为维修，可采用可旋转台车。 对随小车高速运行的司机室运行机构支承装置应设置缓冲减振装置。二车轮 1车轮的作用： 承受垂直载荷及侧向载荷 导向 沿轨道作纯滚动3 车轮的材料： 多用铸钢 如：ZG270500 ； ZG340600； 负荷大的用合金铸钢

11、 如：ZG55SiMn； ZG50MnMo等 小尺寸车轮可用，可用锻钢制作 如：45；50Mn；40Cr等 为提高承载能力和使用寿命，车轮踏面应进行热处理（淬火）， HB300380以上，淬深20 mm,且过度平缓。4车轮的踏面 车轮的踏面形状有：园柱形、圆锥形、鼓形等 1）园柱形踏面 工艺性较好，起重机上应用最广泛； 2）圆锥形踏面 （1）园环形轨道，可保证纯滚动，轨道应加工成相应锥面； （2）集中驱动的桥式起重机运行机构中的主动轮； （3）工字钢下翼缘运行的小车车轮，但有滑磨且阻力较大。 3）鼓形踏面 用于环轨直径较大、车轮宽度较小的运行机构。4车轮的轮缘及踏面宽度（1）车轮的轮缘 作用：

12、承受水平侧向力，防止脱轨。 轮缘：有单轮缘；双轮缘和无轮缘 尺寸：厚度 2025 mm 高度 小车：H=2025 mm ：大车：H=2530 mm 斜度 1：5（2）踏面宽度 B由于轨道、安装误差 车轮制造、安装误差 轨距、轮距误差 双轮缘： B=+（2030）mm 单轮缘： B双轮缘的宽度；5车轮的计算 1）疲劳计算载荷 (N) 起重机正常工作时的最大轮压 起重机正常工作时的最小轮压 计算 ；时 起升冲击系数； =1 起升载荷动载系数； 突然卸载冲击悉数； 运行冲击系数。 2）接触疲劳强度计算线接触，应满足： 式中：许用线接触应力常数，与材料有关； D车轮直径 mm； 轮轨有效接触长度 mm

13、； 转速系数； 工作级别系数。点接触：应满足： 式中：许用点接触应力常数与材料的有关； 曲率半径； 轨顶曲率半径车轮曲率半径。2）接触强渡计算线接触：应满足：点接触：应满足： 式中： 轮轨有效接触长度 mm； 车轮踏面滚动直径 mm； 轨顶曲率半径第三节 有轨运行驱动装置及计算 包括动力、减速及传动、制动装置等 克服外阻力，使起重机或起重小车运行。 驱动原理 自行式依靠主动轮和轨道间的粘着力； 牵引式依靠牵引钢丝绳牵引而运行。一 自行式运行驱动装置（一）主动轮的布置方式 运行园周驱动力依靠主动轮和轨道间的粘着力最大静磨擦力而传递 主动轮的数量及布置方式，直接影响了起重机在各种工况下是否足够的主

14、动轮压足够的粘着力。主动轮的数量一般为总轮数的1/2，有以下布置形式：单边布置 对面布置 对角布置 四角布置1单边布置驱动力不对称，用于轮压不对称的起重机，如：半门座、半龙门起重机。2对面布置 用于主轮轮压不之和不随载荷位置变化而变化的起重机，如：桥式起重机。3对角布置 用于回转臂架起重机，臂架在任何位置时，对角线轮压之和不变，中小型门座起重机常用。 4四角布置可保证主动轮轮压之和不变，用于各类大型、高速运行的起重机。（二）主动轮的驱动形式 有轨自行式运行机构主动轮的驱动形式有：集中驱动 分别驱动 1集中驱动 即由一台电动机驱动所有的主动轮。 根据传动轴所处位置，集中驱动有：高速轴传动；中速轴

15、传动；低速轴传动。（1）高速轴传动 特点：传动轴系转速高， ，轴、联轴器、制动器等尺寸小； 轴系加工、安装精度要求高、机构刚度要求较高。 应用：国内较少（2）低速轴传动 特点：传动轴系转速低， ，轴、联轴器等部件尺寸大； 轴系加工、安装精度要求较低；应用：桥式起重机载重小车的运行机构。 （3）中速轴传动 特点：传动轴系转速及、轴、联轴器等部件尺寸界于高速和低速传动之间。2分别驱动 由于集中驱动型式：一系列复杂的传动轴系； 受起重机金属机构的刚度影响了传动另部件的强度和传动效率； 制造、安装精度要求较高； 分组性较差，安装、维修麻烦。在我国，集中驱动主要用于：起重小车的运行机构； 的桥式起重机运

16、行机构。而广泛应用分别驱动分别驱动的特点： 由二套或二套以上独立的无机械联系的驱动机构组成。 无复杂的传动轴系； 分组性好，安装、布置、维修方便； 对金属机构的刚度要求较低； 对大跨度的龙门、装卸桥 由于：金属机构水平刚度不足； 运行 车轮等制造、安装等误差； 歪斜 两侧运行阻力不同 须设置：歪斜指示装置；同步装置等。二有轨运行驱动装置的计算 根据给定或计算的参数 1 确定运行支承装置，有轨驱动装置的机构型式及传动方案；2 计算选取电动机、减速器、联轴器及制动器等标准另部件；3 设计计算非标另部件；4 打滑验算；5 防风抗滑及锚定等安全辅助装置的设计计算。（一）设计参数1起重量；2起重机或小车

17、的自重以及各工况重心位置； 3运行速度；4工作级别等。（二）运行机构的特点1 起重机或小车往返运行，运行载荷是双向的；2 往返运动质量在起（制）动时的惯性力矩对机构的影响较大，即起（制）动时，转换到高速轴上的转动惯量大；另部件的计算载荷应由电机计算另部件。 3有可能打滑对轮压最小的主动轮进行打滑验算。（三）设计计算 1运行阻力W 起重机在稳定直线运动是，其运行阻力：（1）磨擦阻力直线运行时，由于摩擦引起的阻力 轮压 轮径 滚动摩擦系数 轴承摩擦系数： 滚子轴承 锥滚子 滑动轴承 车轮轴枢直径 车轮轮缘与轨道接触产生的摩擦阻力，是变值 计算是，用附加系数计及其影响。对整台起重机，则：（2）风阻力

18、作用在起重机上的风载引起的运行阻力（3）坡道阻力起重机在坡道上运行引起的阻力 用坡度角表示； 用坡度表示。（4）其他阻力对牵引式运行机构，除上述阻力外，还有：a) 起升牵引绳及起升滑轮组的阻力b) 牵引绳下垂引起的附加阻力 当：倍率为时 2计算选取电动机（1）运行静功率 （KW） 运行速度；（米/分） 电机至车轮的效率 （2）电机初选 考虑起动时惯性阻力的功率增大系数 根据 JC% 初选电动机 工作方式（3）电动机校核a) 起动能力（起动时间）校核即：正常工作时（类载荷）的起动时间不太长 起动时（m台电动机）： m 式中：推荐起动时间 根据平均起动加速度确定：b）短时过载能力校核 起重机在满载

19、稳定运行时，在出现工作状态下最大静阻力时，电机仍能正常工作。 即： c）发热校核 即满足： 式中：电机相应JC%、时的允许功率； 电机稳态平均功率； 式中：运行机构稳态负载平均系数； 摩擦阻力系数； 坡道阻力系数。3计算选取制动器1） 制动力矩运行机构的制动器的制动力矩应满足：a）工作状态最不利工况即：满载、顺风、下坡运行制动，且不计啃轨（），应在一定的时间内制动：大车68 S ； 小车34 Sb）非工作状态最不利工况 防爬抗滑装置不参工作，在粘着力足够的条件下，起重机不被风吹动，且有一定的安全裕量。c）空载、无风、无坡等最有利工况下，制动不致过于猛烈，即1.5S 制动力矩 应按a)：b)二种

20、工况取大者选取制动器； 按c)工况验算制动时间。 即：m m 取大者选取制动器验算制动时间:11.5 S4打滑及打滑验算1）打滑起动时，车轮空转或连滚带滑，起重机不前或运动缓慢 制动时，车轮滑动，但起重机向前运动2）不打滑条件：起动时，作用在主动轮圆周上的驱动力主动轮与轨道间的最大静磨檫力（附着力或粘着力）即： 制动时，作用在主动轮圆周上的驱动力主动轮与轨道间的最大静磨檫力（附着力或粘着力） 3）避免打滑的措施：（1）增加主动轮与轨道间的粘着力 足够的主动轮数 合理布置主动轮，保证各工况下有足够的主动轮轮压（2）清洁轨道，工作中可在轨道上撒砂（3）合理选择电动及制动器及不太短第九章 回转机构第

21、一节 概述一 回转机构的作用：1 回转部分对非回转部分实现回转运动；2 货物绕回转轴线作回转运动货物水平面内移动。二 回转机构的组成为完成确定的回转运动，由二部分组成： 回转支承装置 回转驱动装置三回转机构的类型 根据回转支承装置类型有： 柱式回转机构转盘式回转机构第二节 回转支承装置一作用 1承受载荷，并传递给固定部分（垂直、水平、倾复力矩）2使回转部分对中有确定的回转运动3防止回转部分倾复 二回转支承装置的型式二大类：柱式：转盘式（一） 转盘式 1共同结构特点 起重机回转部分装设在一大型结构件（转盘；转台）上，通过滚动体支承于起重机的固定部分 2类型：根据滚动体的形式分为 滚轮式 滚子式

22、滚动轴承式 垂直载荷滚轮支架滚轮 固定部分 对 中：中心轴枢或水平滚轮 水平载荷：中心轴枢或水平滚轮 防 倾：反滚轮 垂直载荷滚轮固定部分 其余同上 垂直载荷；水平载荷；对中和倾复载荷均由滚动轴承承受。 由于滚动轴承按装、调整方便，运行平稳，使用寿命较长，运行阻力小，能精确对中。在港口起重机中广泛应用。 但对支承面要求较高，支承刚度要求高，成本较高。 滚动轴承的型式：滚动体的型式有 滚珠 滚子 滚动体的列数有 单列 双列 三列（二）柱式回转支承装置 结构特点：具有一个柱式结构，上支承、下支承类 型：根据柱式结构在工作中的状态有：转柱式 定柱式 1转柱式回转支承装置 组成：随回转部分一起回转的柱

23、式结构；上支承及下支承。1） 上支承承受水平力 采用水平滚轮，滚轮一般设设置在转柱上（相对于倾覆力矩方向 不变）； 滚轮轴装设在偏心轴套上，以调整滚轮与滚道的间隙。 2） 下支承承受 水平力 垂直力 采用： 球面推力轴承 球面向心轴承 或推力向心球面滚子轴承 3） 特点 上、下支承距离，水平力 ，多用于倾覆力矩大，不受高度限制的门座起重机，如：大型船厂安装门座起重机。 转动惯量较定柱式大，功率也较大，但半转柱式布置方便，在港口门座起重机上应用较多。三回转支承装置计算（一）计算载荷 根据起重机计算载荷组合类别，按三类载荷进行计算及组合： 1工作状态正常载荷疲劳计算载荷 工况： 幅度变化 取 且平

24、稳起（制）动 载荷： 风载荷 =坡道载荷 偏摆载荷 回转离心力 回转制动时的切向惯性力 =未级开式齿轮啮合力2工作状态最大载荷强度计算载荷 按以下两种工况分别计算取大值， 即： 1）臂架处于位置，沿地面，起升质量突然离地提升（），作用有，计及回转质量冲击（）； 2）臂架处于位置，沿地面，起吊额定起重量，回转、变幅机构同时起（制）动，作用有，计及起升绳偏摆（）水平力，同时计及回转自重和未级开式齿轮啮合力。 3非工作状态最大载荷强度验算载荷 按以下两种工况分别计算取大值， 即： 1）臂架处于位置，沿地面，空载，作用有非工作最大风载荷； 2）试验载荷作用，即：动载110% ；静载125%，无风，仅起

25、升机构工作。 以上各载荷计算后，分别归纳为： 倾复力矩 水平力 垂直力 4配重的作用及确定原则 作 用：减少回转支承所受的倾覆力矩，改善回转支承装置的受力。 确定原则：不计风载和货物偏摆，满载时的前倾力矩=，空载时的后倾力矩。 即： （二）柱式回转支承装置计算 载荷： ；V ；H 上支承： 水平轮压： 接触疲劳计算 接触强度计算 当滚轮轮压、直径较大时，可采用 两个滚轮，但应设置平衡梁。 下支承：水平力 垂直力 根据水平力及垂直力选取球面调心滚子轴承。 （三）滚动轴承式回转支承 有系列产品及性能参数曲线，根据、产品性能参数曲线选取。第三节 回转驱动装置（一）特点： 传动比大 外阻力变化大，惯性

26、载荷大，设置脚踏式常开式制动器； 回转运动质量大，起（制）时转动惯量大，惯性载荷大，设置极限力矩联轴器。（二）回转驱动装置传动型式 回转驱动装置一般设在回转部分，也有设在固定部分。 1组成：电动机、传动及减速装置、未级开式齿轮、制动装置、过载保护装置等 2传动型式（驱动装置设在回转部分）1） 卧式电机带极限力矩限制器的蜗轮蜗杆减速器行星小齿轮或针轮； 特点：结构紧凑，传动比大，但传动效率低。2）立式电机带极限力矩限制器立式齿轮减速器行星小齿轮或针轮； 特点：平面尺寸小，传动效率高。 第四节 回转阻力矩及功率计算 回转驱动功率取决于外阻力矩一回转阻力矩 回转时，驱动装置稳定运动所必须克服的外阻力

27、矩包括： (对回转轴线)回转支承装置中的摩擦阻力矩，根据回转支承型式不同而不同 回转部分风载所产生的阻力矩。 随而变，当 时 计算、疲劳时，应取Mp坡道引起的阻力矩当时，=计算、疲劳时，应取取等取效值=二电动机选取1静功率 回转速度 弧度/秒 = 回转速度 转/分2选电动机 功率增大系数 1.21.83电机校核1）起动校核 起动时：= 式中： 传动系回转质量的转动惯量； 货物的转动惯量； 其他回转质量的转动惯量； 推荐起动时间 35 S 无风 =410 S 有风 2）短时过载能力校核 应满足： 3）发热校核应满足： 稳态平均功率 稳态负载平均系数 三制动器 回转机构的传动系中，一般在高速轴制动

28、器后装设有极限力矩联轴器 1当装设力矩联轴器时：制动器的制动力矩应和力矩联轴器传递的力矩相应，否则，力矩联轴器不起作用。 力矩联轴器的力矩： 式中： 高速轴上的转动惯量 2当不装设力矩联轴器时： 式中：第十三章 变幅机构第一节 概述 幅度： 取物装置中心线回转中心线间的水平距离（回转起重机） 取物装置中心线臂架铰点中心线间的水平距离（固定起重机）一 变幅机构的作用1在满足稳定性条件下，调整取物装置位置以适应： 起重量 货物位置 要求2货物在臂架摆动平面内作径向移动二 变幅机构的类型及特点（一）根据变幅方式： 1载重运行小车式载重小车沿水平臂架弦杆上的轨道运行，从而使货物作径向移动。特点：货物作

29、水平移动；变幅速度恒定；货物偏摆小；幅度有效利用率高；变幅功率小等。但臂架受力不利，多台起重机作业时干涉。应用：建筑、船台塔式起重机等2摆动臂架式 依靠臂架绕水平铰轴摆动，达到改变负担的目的。 特点：货物作径向移动的同时作升降运动，变幅功率较大，多台起重机作业时不会干涉。 应用：起重机广泛应用 3伸缩臂架式 在液压驱动的流动起重机中，为了提高其机动性，臂架多为可伸缩臂架，通过臂架伸缩，在改变幅度的同时，也可增加起升高度。（二）按变幅机构的工作性质： 1非工作性（调整性）变幅机构 特点：一般不带载变幅（调整取物装置位置）； 不是每个工作循环都须变幅，因而，变幅次数少，变幅速度低； 构造简单，自重轻、紧凑。应用：工作不频繁的安装塔吊、流动起重机等。2工作性变幅机构特点：带各种大小载荷变幅； 每工作循环主要环节，变幅频繁，幅度变化范围大，变幅速度高； 构造较复杂，自重较大应用：港口装卸门机、船台门机、浮式起重机等（三）工作性能：1非平衡变幅机构特点：当臂架由时