門座起重機總體設計

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1、2021-5-3 1門座起重機總體設計袁建明 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院2 內容提要變幅系統(tǒng)參數確定2變幅、起升機構參數確定3轉臺、回轉機構參數確定4抗傾覆穩(wěn)定性計算5輪壓計算6圓筒門架、運行機構參數確定 7總體設計依據1 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院3 總體設計依據技術規(guī)格書總體設計依據工作級別工作條件主要技術參數機構及零部件要求材料、加工工藝電氣及控制概述主要鋼結構要求 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院4 主要技術參數舉例 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院5 變幅系統(tǒng)參數臂架自重平衡使臂架系統(tǒng)的總重心高度在變幅過程中不變或變化較小，采用臂架平衡系

2、統(tǒng)。貨物水平移動使貨物在變幅過程中沿著水平線或接近水平線的軌跡運動，采用貨物水平位移補償裝置。設計原則 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院6 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償貨物水平移動補償繩索補償型貨物在變幅過程中引起的升降依靠起升繩繞繩系統(tǒng)及時放出或收進一定長度的起升繩來補償，從而使物品在變幅過程中沿水平線 或接近水平線的軌跡移動。組合臂架型在變幅過程中貨物的水平移動靠臂架端點沿水平線或接近水平線的軌跡移動來保證 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院7 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償貨物水平位移補償繩索補償型 補償滑輪組補償滑輪補償卷筒連桿補償滑輪組組合臂架型四連桿式組合臂架平行四邊形

3、組合臂架 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院8 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v補償滑輪組 它 的 特 點 是 在 起 升 繩 繞 繩 系 統(tǒng) 中 增 設 一 個補償滑輪組， 當 臂 架 從 位 置 I轉 動 列 位 置 II時 ， 貨 物 和取 物 裝 置 一 方 面 隨 著 臂 架 端 點 的 升 高 而 升 高 ， 另一 方 面 又 由 于 補 償 滑 輪 組 長 度 縮 短 ， 放 出 鋼 絲 繩增 加 懸 掛 長 度 而 下 降 。 如 果 在 變 幅 過 程 中 的 各 個位 置 上 由 于 臂 架 端 點 上 升 而 引 起 的 物 品 升 高 值大 致 等 于 因 補 償

4、滑 輪 組 縮 短 而 引 起 的 貨 物 下 降 值 ，則 貨 物 將 沿 近 似 水 平 線 移 動 。 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院9 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v補償滑輪組 采 用 滑 輪 組 補 償 時 ， 實 現 水 平 變 幅 應 滿 足 的 條 件 是 ： 式 中 ： mL 起 升 滑 輪 組 的 倍 率 ； mK 補 償 滑 輪 組 的 倍 率 ； KL mLLHm )( 21 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院10 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v卷筒補償的優(yōu)點： 構 造 簡 單 臀 架 受 力 情 況 比 較 有 利 容 易 獲 得 較 小 的 最 小

5、幅 度v卷筒補償的缺點： 起 升 繩 的 長 度 大 ， 磨 損 快 小 幅 度 時 物 品 擺 動 角 度 大 用 于 大 起 重 量 起 重 機 有 一 定 困 難 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院11 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v補償滑輪 從 卷 簡 出 來 的 鋼 絲 繩 ， 經 過 裝 在 擺 動 杠 桿 上的導向滑輪， 然 后 通 向 臂 架 頭 部 。 裝 有 補 償導 向 滑 輪 的 杠 桿 通 過 拉 桿 與 臂 架 連 接 。 在 變幅 過 程 中 ， 補 償 導 向 滑 輪 位 置 的 變 化 ， 使 從卷 筒 到 臂 架 頭 部 之 間 的 鋼 絲 繩 長 度

6、 的 變 化 與吊 鉤 隨 臂 架 頭 部 的 升 降 相 補 償 ， 實 現 貨 物 沿近 似 水 平 線 移 動 。 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院12 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v補償滑輪 采 用 滑 輪 補 償 時 ， 實 現 水 平 變 幅 應 滿 足 的 條 件 是 ：HCBABBCAB 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院13 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v補償滑輪的優(yōu)點 起 升 繩 的 長 度 和 磨 損 減 小 擺 動 杠 桿 可 以 兼 作 對 重 杠 桿v補償滑輪的缺點 臂 架 所 受 彎 曲 力 矩 較 大 難 以 獲 得 較 小 的 最 小 幅 度 。

7、 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院14 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v補償卷筒 將 起 升 繩 的 另 一 端 裝 在 一 個 由 變 幅 機 構 驅 動 的補 償 卷 筒 上 而 補 償 卷 筒 是 與 變 幅 卷 筒 同 軸 聯系 的 。 在 變 幅 過 程 中 ， 補 償 卷 筒 放 出 或 收 進 一定 長 度 的 起 升 繩 以 補 償 由 于 臂 架 擺 動 而 引 起的 貨 物 升 降 ， 可 近 似 地 達 到 物 品 水 平 變 幅 。 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院15 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v補償卷筒 圖中：1 起升卷筒；2 變幅卷筒；3 補償卷筒

8、；4 鋼絲繩 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院16 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v補償滑輪組的優(yōu)點： 構 造 簡 單 臀 架 受 力 情 況 比 較 有 利 臂 架 自 重 小 容 易 獲 得 較 小 的 最 小 幅 度v補償滑輪組的缺點： 小 幅 度 時 物 品 懸 掛 長 度 大 ， 擺 動 角 度 大 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院17 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v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 架 一 起 構 成 一 個 平面 四 桿 機 構 。 如 果

9、臂 架 系 統(tǒng) 的 尺 寸 選 擇 得 合 適 ，則 在 有 效 幅 度 范 圍 內 ， 象 鼻 梁 的 端 點 將 沿 著 接近 水 平 線 的 軌 跡 移 動 。 當 起 升 繩 沿 著 拉 桿 或 臂架 到 象 鼻 梁 從 其 頭 部 引 出 時 ， 可 滿 足 貨 物 水 平變 幅 的 要 求 。 這 種 方 案 在 港 口 及 造 船 門 座 起 重機 上 應 用 最 廣 。 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院18 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v四連桿式組合臂架 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院19 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v四連桿式組合臂架的優(yōu)點： 貨 物 懸 掛

10、 長 度 減 小 ， 擺 動 現 象 減 輕 起 升 繩 的 長 度 和 磨 損 減 小 起 升 滑 輪 組 倍 牢 的 大 小 對 補 償 系 統(tǒng) 沒 有 影 響 。v四連桿式組合臂架的缺點： 臂 架 系 統(tǒng) 復 雜 和 自 重 大 臀 架 受 力 情 況 不 好 最 小 幅 度 比 單 臂 架 的 大 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院20 變幅系統(tǒng)參數貨物水平位移補償v平行四邊形組合臂架 通 過 由 拉 桿 、 象 鼻 梁 、 臂 架 與 連 桿 所 構 成 的 平行 四 邊 形 ， 可 保 證 貨 物 在 變 幅 過 程 中 嚴 格 地 走水 平 線 。 2021-5-3武漢理工

11、大學物流工程學院21 變幅系統(tǒng)參數補償滑輪組舉例v確定臂架長度 根 據 最 大 幅 度 Rmax、 最 小 幅 度 Rmin確 定 臂 架 長 度 ,幅 度 為 Rmax時 ， 臂 架 仰 角 min宜 取 20 40 ，幅 度 為 Rmin時 ， 臂 架 仰 角 max宜 取 60 80 。v確定起升滑輪組倍率 根 據 起 重 量 ， 選 擇 起 升 滑 輪 組 倍 率 m L=2 4 ,使 鋼絲 繩 拉 力 在 5 12 t。 cosRL 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院22 變幅系統(tǒng)參數補償滑輪組舉例v確定補償滑輪組倍率、人字架起升定滑輪位置 列 出 貨 物 水 平 位 移 表

12、達 式 以 補 償 滑 輪 組 倍 率人 字 架 起 升 定 滑 輪 位 置為 變 量 ， 以 y=3%(R max-Rmin) 為 目 標 函 數 進 行 優(yōu) 化 LmDKKtLy )sin(21sin 2 LdK LKmmt 常數 kkQL lmlmD 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院23 變幅系統(tǒng)參數補償卷筒舉例 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院24 變幅系統(tǒng)設計貨物水平位移補償v補償卷筒舉例 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院25 變幅系統(tǒng)參數臂架自重平衡系統(tǒng)v杠桿式自重平衡系統(tǒng) 一 般 ， 如 果 貨 物 水 平 位 移 補 償 采 用 補 償 滑 輪 組 型式

13、 或 四 連 桿 組 合 臂 架 型 式 ， 則 大 多 采 用 由 小 拉 桿 、平 衡 梁 、 活 對 重 組 成 的 臂 架 自 重 平 衡 系 統(tǒng) 。 為 了 使 俯 仰 式 臂 架 系 統(tǒng) 在 變 幅 過 程 中 臂 架 系 統(tǒng) 的重 心 盡 可 能 不 發(fā) 生 升 降 現 象 ， 以 免 由 于 重 心 升 降時 需 要 作 功 或 吸 收 能 量 而 引 起 變 幅 機 構 驅 動 功 率的 增 大 ， 臂 架 系 統(tǒng) 的 自 重 要 用 對 重 加 以 平 衡 。 對重 或 是 直 接 裝 在 臂 架 上 ， 或 是 通 過 杠 桿 系 統(tǒng) 或 撓性 件 與 臂 架 相 連 接 。 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院26 變幅系統(tǒng)參數臂架自重平衡系統(tǒng)v杠桿式自重平衡系統(tǒng) 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院27 變幅系統(tǒng)參數幾何參數的確定設計依據設計原則設計內容 2021-5-3武漢理工大學物流工程學院28 變幅系統(tǒng)參數載荷參數的確定起 重 量系統(tǒng)各構件自重（預估）不同幅度、工況 2021-5-3 29