【精品课件】门座起重机总体设计

图1-1 M10－30门座起重机总图⒈电缆卷筒；2.转柱；3.门座；4.转台；5.机器房；6.起重量限制器；7.变幅机构；8.臂架系统；9.防转装置；10.吊钩装置；11.抓斗稳定器；12.抓斗；13.司机室；14.回转机构；15.起升机构；16.运行机构图2-4 起升机构构造简图1-电动机；2-联轴节；3-制动器；4-减速器；，⒌钢丝绳；6吊钩组；7-卷筒第三章门座起重机的变幅机构第一节变幅机构概述变幅机构是用来实现臂架俯仰，以改变工作幅度的机构。

它主要有两个方面的作用：一是在满足起重机工作稳定性的条件下，改变幅度，以调整起重机有效起重量或调整取物装置工作位置；二是在起重量的最大幅度与最小幅度之间运移货物，以扩大起重机的作业范围。

港口装卸用门座起重机变幅机构的作用主要是指后者，它与其他机构联合作业，实现货物的运移。

二、对工作性变幅机构的要求为了适应工作性变幅的需要，变幅机构应满足下面两点要求：1．载重水平位移使载重在变幅过程中沿水平线或接近于水平线的轨迹移动。

2．臂架自重平衡使臂架系统的总重心高度在变幅过程中保持不变或变化很小。

第二节载重水平位移的补偿原理为使载重在变幅过程中沿水平线或近似水平线移动，可以采用多种形式来达到，但基本上可以归纳为两种类型：起升绳补偿法和组合臂架法。

在这里主要向大家介绍一下港口常用的组合臂架法。

组合臂架法的基本原理是：采用组合式臂架，依靠组合臂架端点在变幅过程中，沿水平或接近水平线的轨迹移动，从而使载重在变幅过程中的高度不变或变化很小。

组合臂架法最常见的有两种：刚性拉杆式组合臂架和挠性拉索带曲线形象鼻架式组合臂架。

港口装卸生产使用的门座起重机大多采用刚性拉杆式组合臂架——四连杆机构。

图3-1 刚性拉杆的组合臂架补偿原理图3-1所示为采用刚性拉杆式组合臂架来使载重水平变幅的补偿原理图。

组合臂架是由主臂架、直线型象鼻架和刚性拉杆三部分组成的。

连同机架ea一起考虑，组合臂架实际上构成一个四连杆机构。

优秀设计MQ100 门式起重机总体设计计算书(共16页，含封面)XXX机械工程研究所20XX年4月一. 总体计算计算原则:MQ100门式起重机设计计算完全按《起重机设计规范》GB3811执行,并参照下列标准进行设计计算:《塔式起重机设计规范》GB/T13752-92 《法国塔式起重机设计规范》NFE52081 工作级别 A 5 利用等级 U 5 起升机构 M 5 变幅机构 M 4 回转机构 M 4 行走机构 M 4 最大幅度 13m最大起重量 8000Kg（一） 基本参数:回转速度 0.7r/min回转制动时间 5s行走速度 12.5/25m/min行走制动时间 6s 回转惯性力()Kg RM M g t Rn F 002242.0.60..25.1=⨯⨯=π回其中 g=9.81 n=0.7r/min t=5s行走惯性力: ()Kg M M g t vF 0106184.0.605.1=⨯⨯=行其中 g=9.81 V=25m/min t=6s (二) 载荷组合:自重力矩、惯性力及扭矩名称自重Kg 回转半径m对中弯矩Kg.m回转惯性力Kg回转扭矩Kg.m行走惯性力Kg行走扭矩Kg.m距行走轨顶面高度H(m)起重臂根部节 13.2m1728 7.55 13046 29.3 221 18.3 139 14.937 小车牵引机构320 8.75 2800 6.3 55 3.4 30 14.937 起重臂端部节108 14.35 1550 3.5 50 1.1 16 14.937 起重臂拉杆429 5.34 2291 6.1 33 4.6 24 16.686 平衡臂结构1656 -3.9 -6458 -14.5 57 17.6 -69 14.637 平衡臂拉杆227 -2.12 -481 -1.1 2 2.4 -5 16.353 配重10500 -6.11 -64155 -143.8 879 111.5 -681 13.762 起升机构(含钢丝绳)2350 -5.8 -13630 -30.6 177 24.9 -145 15.667 塔头2237 0.2 447 1 0.2 23.8 5 14.637 称重滑轮66 0.86 57 0.1 0.1 0.7 1 14.558 驾驶室(含电气系统)545 1.02 556 1.2 1 5.8 6 12.818 回转支承3611 0 0 0 0 38.3 0 11.417 回转机构367 0 0 0 0 3.9 0 12.217 底架10479 0 0 0 0 111.3 0 5.146 压重30800 0 0 0 0 327 0 5.146 电缆卷筒217 2 534 0 0 2.3 0 1.4 连接附件600 0 0 0 0 6.4 0 0.55 行走机构1690 0 0 0 0 17.9 0 0.26 合计67930 -63443 -142.5 1457 721 -679 上表中的回转惯性力到轨顶面的力矩总计为：-1971kg.m上表中的行走惯性力到轨顶面的力矩总计为：5378kg.m(三)起重小车、吊钩和吊重载荷起重小车265kg绳60kg吊钩230kg起升动载系数(起升机构用40RD20)：=1.136, q=8tV=16m/min时,2吊重q=8000kg, 幅度R=13m(1) 吊载Q=(8000＋230＋60/2)×1.136＋(265＋60/2)×1.1=9708kgM=9708×13=126204kg.m(2) 风载（包括起重小车、吊钩和吊重）迎风面积A=5.52＋1.6×82/3=11.92m2风力：F=11.92×25=298kg=298×13=3874kg.m风扭矩：Tn风力到轨道上平面的力矩：M=298×12=3576kg.m(3) 回转惯性力F=0.002242×(8000＋230＋265＋60)×13=249kg=249×13=3237kg.m回转惯性扭矩： Tn回转惯性力到轨道上平面的力矩：M=249×12=2988kg.m (4)行走惯性力F=0.0106184×(8000＋230＋265＋60)=91kg行走惯性扭矩：Tn=91×13=1183kg.m行走惯性力到轨道上平面的力矩：M=91×12=1092kg.m(四) 风载荷A、工作，垂直风（风向与臂架垂直）臂长jib=13m，垂直风名称迎风面积(m2) 回转半径(m)工作风力(kg)风扭矩(kg.m)标高(m)起重臂根部节 13.2m7.12 7.55 178 1343.9 14.937 小车牵引机构0.48 8.75 12 105 14.937 起重臂端部节0.22 14.35 5.5 78.9 14.937 起重臂拉杆0.78 5.34 19.5 104.1 16.686 平衡臂结构11.33 -3.9 283.3 -1104.7 14.637 平衡臂拉杆0.27 -2.12 6.8 -14.3 16.353 配重 1.36 -6.11 34 -207.7 13.762 起升机构(含钢丝绳)1.3 -5.8 32.5 -188.5 15.667 塔头3.6 0.2 90 13 14.637 称重滑轮0.2 0.86 5 4.3 14.558 驾驶室(含电气系统)0.46 1.02 11.5 11.7 12.818 回转支承 1.8 0 45 0 11.417 回转机构0.2 0 5 0 12.217 底架25.7 0 642.5 0 5.146 压重 6.62 0 165.5 0 5.146 电缆卷筒0.6 2 15 0 1.4 连接附件0.3 0 7.5 0 0.55 行走机构 3.64 0 91 0 0.26 总计 65.98 1650 146(注：标高均指风力作用点到轨顶面的高度)上表中的风力到轨顶面的力矩总计为：14799kg.mB、工作，平行后吹风（风向与臂架平行，与底架平行）臂长jib=13m，后吹风名称迎风面积(m2) 工作风力(kg标高(m)起重臂根部节 13.2m2.2 55 14.937 小车牵引机构0.5 12.5 14.937 起重臂端部节0.1 2.5 14.937 起重臂拉杆0.15 3.8 16.686 平衡臂结构 2.05 51.3 14.637 平衡臂拉杆0.5 12.5 16.353 配重 1.36 34 13.762 起升机构(含钢丝绳)1.4 35 15.667 塔头 5.6 140 14.637 称重滑轮0.12.5 14.558 驾驶室(含电气系统)1.8 45 12.818 回转支承 4 100 11.417 回转机构0.25 6.3 12.217 底架25.7 642.5 5.146 压重 6.62 165.5 5.146 电缆卷筒0.6 15 1.4 连接附件0.3 7.5 0.55 行走机构3.64 91 0.26 总计 56.87 1421.9(注：标高均指风力作用点到轨顶面的高度)上表中的风力到轨顶面的力矩总计为：11168kg.mC、工作，45︒后吹风（风向与臂架平行，与底架成45︒）臂长jib=13m，45︒后吹风名称迎风面积(m2) 工作风力(kg标高(m)起重臂根部节 13.2m2.2 55 14.937 小车牵引机构0.5 12.5 14.937 起重臂端部节0.1 2.5 14.937 起重臂拉杆0.15 3.8 16.686 平衡臂结构 2.05 51.3 14.637 平衡臂拉杆0.5 12.5 16.353 配重 1.36 34 13.762 起升机构(含钢丝绳)1.4 35 15.667 塔头 5.6 140 14.637 称重滑轮0.12.5 14.558 驾驶室(含电气系统)1.8 45 12.818 回转支承 5 125 11.417 回转机构0.25 6.3 12.217 底架30.84 771 5.146 压重7.94 198.5 5.146 电缆卷筒0.6 15 1.4 连接附件0.36 9 0.55 行走机构 4.37 109.3 0.26 总计∑65.12 1628.2(注：标高均指风力作用点到轨顶面的高度)上表中的风力到轨顶面的力矩总计为：12290kg.mD、非工作，平行后吹风（风向与臂架平行）臂长jib=13m，后吹风名称迎风面积(m2) 非工作风力(kg标高(m)起重臂根部节 13.2m2.2 176 14.937 小车牵引机构0.5 40 14.937 起重臂端部节0.1 8 14.937 起重臂拉杆0.15 12 16.686 平衡臂结构 2.05 164 14.637 平衡臂拉杆0.5 40 16.353 配重 1.36 108.8 13.762 起升机构(含钢丝绳)1.4 112 15.667 塔头 5.6 448 14.637 称重滑轮0.1 8 14.558 驾驶室(含电气系统)1.8 144 12.818 回转支承 4 320 11.417 回转机构0.25 20 12.217 底架25.7 2056 5.146 压重 6.62 529.6 5.146 电缆卷筒0.6 48 1.4 连接附件0.3 24 0.55 行走机构3.64 291.2 0.26 总计 56.87 4550(注：标高均指风力作用点到轨顶面的高度)上表中的风力到轨顶面的力矩总计为：35732kg.mE、非工作，45︒后吹风（风向与臂架平行，与底架成45︒）臂长jib=13m，45︒后吹风名称迎风面积(m2) 非工作风力(kg标高(m)起重臂根部节 13.2m2.2 176 14.937 小车牵引机构0.5 40 14.937 起重臂端部节0.1 8 14.937 起重臂拉杆0.15 12 16.686 平衡臂结构 2.05 164 14.637 平衡臂拉杆0.5 40 16.353 配重 1.36 108.8 13.762 起升机构(含钢丝绳)1.4 112 15.667 塔头 5.6 448 14.637 称重滑轮0.1 8 14.558 驾驶室(含电气系统)1.8 144 12.818 回转支承 5 400 11.417 回转机构0.25 20 12.217 底架30.84 2467.2 5.146 压重7.94 635.2 5.146 电缆卷筒0.6 48 1.4 连接附件0.36 28.8 0.55 行走机构 4.37 349.6 0.26 总计∑65.12 5209.6(注：标高均指风力作用点到轨顶面的高度)上表中的风力到轨顶面的力矩总计为：-39322kg.m二、载荷汇总MQ100门式起重机各力到轨顶面的载荷汇总如下：非工作,含小车,无系数重力：67930+495=68425kg工作,含小车,无系数重力：67930+495+60+8000=76485kg工作,含小车,有系数重力：1.1⨯67930+9708=84431kg非工作,含小车,无系数重力矩：-63443+2.9⨯495=-62008kg.m工作,含小车,无系数重力矩：-63443+8555⨯13=47772kg.m工作,含小车, 有系数重力矩：-1.1⨯63443+9708⨯13=56417kg.m工作,垂直风力：1650+298=1948kg工作,后吹风力：1422+298=1720kg工作, 45︒后吹风力：1628+298=1926kg非工作, 平行前吹风力：4550+5.52⨯80=4992kg非工作, 45︒前吹风力：5209.6+5.52⨯80=5651kg工作,垂直风力矩：14799+298⨯12=18375kg.m工作, 后吹风力矩：11168+298⨯12=14744kg.m工作, 45︒后吹风力矩：12290+298⨯12=15866kg非工作, 平行前吹风力矩：-(35732+5.52⨯80⨯12)=-41031kg.m 非工作, 45︒前吹风力矩：-（39322+5.52⨯80⨯12）=-44621kg.m 工作,回转惯性力：-142.5+249=106.5kg工作,行走惯性力：721+91=812kg工作,回转惯性力矩：-1971+249⨯12=1017kg.m工作,行走惯性力矩：5378+91⨯12=6470kg.m工作,垂直风力扭矩：146+298⨯12=3722kg工作,回转惯性力扭矩：1457+249⨯12=4445kg.m工作, 行走惯性力扭矩：-679+91⨯12=413kg.m回转离心惯性力忽略不计三、MQ100行走式门式起重机的稳定性计算（一）工作状态下的稳定性稳定力矩(kg.m)M前稳M后稳空载力矩（包括小车和吊钩）62008 -62008空载时自重对倾覆边的力矩119744(68425×1.75119744(68425×1.75181752 5773613m3.5m后倾翻边前倾翻边1. 工况：工作、静态、无风（R=13m，Q=8t）回转、行走M前倾=M负荷＋M行走=1.5×8000×（13－1.75）＋6470 =141470kg.mM前稳/M前倾=181752/141470=1.28>12. 工况：工作、动态、有风（R=13m，Q=8t）回转、行走、后吹风M前倾=M负荷＋M行走＋M风=1.3×8000×（13－1.75）＋6470＋14744 =138214kg.mM前稳/M前倾=181752/138214=1.31>13. 工况：工作、动态、突然卸载（R=13m，Q=8t 0）无回转、无行走、风M后倾=M负荷＋M风=0.3×8000×（13＋1.75）＋14744 =50144kg.mM后稳/M后倾=57736/50144=1.15>14. 工况：工作、动态、有风（R=13m，Q=8t）回转、行走、风M前倾=M回转＋M行走＋M风=1017＋6470＋18375 =25862kg.mM稳=（67930＋495＋60＋8000）×1.75 =133849kg.mM稳/M前倾=133849/25862=5.17>15. 工况：工作、动态、无风（R=13m，Q=8t）无回转、无行走、无风 M前倾=1.6×8000×(13－1.75)=144000kg.mM前稳/M前倾=181752/144000=1.26>1（二）非工作状态下的稳定性2.9m3.5m倾翻边风M倾=1.1M风=1.2×41031=49237kg.mM稳/M倾=57736/49237=1.17>1综上所述：M100行走式门式起重机在工作状态和非工作状态下的稳定性均安全.（三）安装状态下的稳定性(1).安装起重臂前（装起重臂前，在平衡臂上无配重）3.5m后倾翻边M后倾=6458＋481+13630-447-57-556-534=18975kg.mM后稳=(67930－1728－320－108－429－10500)×1.75=95979kg.mM后稳/M后倾=95979/18975=5.06>1(2) 装上起重臂（13m臂长时，无配重）3.5m倾翻边M前倾=(63433＋230×10) -64155=1578kg.mM前稳=(67930－10500)×1.75=100503kg.mM前稳/M前倾=100503/1578=63.7>1四、M100行走式门式起重机的台车支反力计算1. 工况：工作、45 后吹风（R=13m，Q=8t）D C回转、行走、风A B重力: 84431kg 重力力矩: 56417kg.m 回转力矩: 1017kg.m 行走力矩: 6470kg.m风力矩: 15866kg.mRA=(－84431/4)＋(56417＋15866)/(3.5×2)＋6470/(2×3.5)=－5580kgRB=(－84431/4)－1017/(3.5×2)－6470/(2×3.5)=－22238kgRC=(－84431/4)－(56417＋15866)/(3.5×2)－6470/(2×3.5)=－36635kgRD=(－84431/4)＋1017/(3.5×2)＋6470/(2×3.5)=－19978kg2. 工况：非工作、45 前吹风（R=2.9m，Q=0）D C风A B重力: 68425kg 重力力矩: －62008kg.m风力矩: 44621kg.mRC=－68425/4＋62008/(3.5×2)＋44621/(3.5×2)=＋4436kgRC为正，故按三点支承计算RA=－62008/(1.75×2)－44621/(1.75×2)=－43085kgRB =RD=－68425/2－62008/(2×1.75×2)－44621/(2×1.75×2)=－55755kgRC=0。

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门座式起重机
起重机
01 简史
03 组成
目录
02 分类 04 系统
门座起重机大多沿地面或建筑物上的起重机轨道运行，进行起重装卸作业。门座呈“”字形的起重机称半门 座起重机，其运行轨道的一侧设在地面上，另一侧设在高于地面的建筑物上。
简史
门座起重机是随着港口事业的发展而发展起来的。1890年，第一次将幅度不可变的固定式可旋转臂架型起重 机装在横跨于窄码头上方的运行式半门座上，成为早期的港用半门座起重机。随着码头宽度的加大，门座和半门 座起重机并列发展，并普遍采用俯仰臂架和水平变幅系统。第二次世界大战后，港用门座起重机迅速发展为便于 多台起重机对同一条船进行并列工作，普遍采用了转动部分与立柱体相连的转柱式门座起重机（图1[转柱式门座 起重机]），或转动部分通过大轴承与门座相连的滚动轴承式支承回转装置，以减小转动部分的尾径，并采用了减 小码头掩盖面（门座主体对地面的投影）的门座结构。在发展过程中，门座起重机还逐步推广应用到作业条件与 港口相近的船台和水电站工地等处。
③建筑安装用门座起重机：主要用在水电站进行大坝浇灌、设备和预制件吊装等，一般用吊钩。起重量和工 作速度一般介于前两类起重机之间。它具有整机装拆运输性好、吊具下放深度大、能较好地适应临时性工作和栈 桥上工作等的特点。
组成
门座起重机有起升、回转、变幅和运行机构，前3种机构装在转动部分上,每一周期内都参加作业。转动部分 上还装有可俯仰的倾斜单臂架或组合臂架及司机室。运行机构装在门座下部，用以调整起重机的工作位置带斗门 座起重机（图2 [带斗门座起重机]）还装有伸缩漏斗、带式输送机等附加设备，以提高门座起重机用抓斗装卸散 状物料时的生产率。除电气保护装置外，还装有起重量或起重力矩限制、起重机夹轨器等安全装置。

海洋港口学院课程设计报告书课程名称单片机课程设计摘要在门座式起重机的设计过程中，首先综合介绍了门座式起重机的特点、分类、结构以及其现况及发展前景。

接下来确定总体方案，画出门座式起动机的机构简图，并对各个执行机构的主要参数进行计算。

在起重机的重要部分起升机构的设计中，重点是确定相应吨位的吊钩、钢丝绳，卷筒的尺寸计算及电动机、减速器、制动器等的选择。

最后的门座式起重机的变幅机构设计分为臂架设计和驱动机构设计，臂架是采用优化设计的方法来做的，通过Matlab软件得出结果。

关键词：门座式起重机，起升机构，变幅机构，优化设计I目录第1章绪论 (1)1.1 门座式起重机的综合评述 (1)1.1.1门座式起重机的特点及分类 (1)1.1.2门座式起重机的结构 (1)1.1.3门座式起重机的现状及发展趋势 (2)1.2设计任务与设计要求 (2)1.2.1 设计任务 (2)1.2.2 设计要求 (2)第2章总体方案的确定 (4)2.1起重机总体机构的确定 (4)2.2起重机执行机构的确定 (5)2.2.1 起升机构 (5)2.2.2 变蝠机构 (5)2.2.3 回转机构 (6)2.2.4 行走机构 (6)2.3门座式起重机的基本参数 (6)2.3.1起重量 (6)2.3.2起升高度 (6)2.3.3幅度 (7)2.3.4工作速度 (7)2.3.5工作类型 (7)2.3.6轨距 (8)2.3.7轮压 (8)2.3.8外形尺寸 (8)第3章起升机构的设计计算 (9)3.1卷绕系统 (9)3.2吊钩的选择 (10)3.3钢丝绳的计算 (11)3.4卷筒的计算 (12)II3.4.1卷筒的直径 (12)3.4.2卷筒的长度 (12)3.4.3卷筒的壁厚及校核 (13)3.5电动机的选择 (13)3.6减速器的选择 (14)3.7静力矩的计算 (15)3.8制动器的选择 (15)3.9起、制动时间的验算 (15)3.9.1起动时间的验算 (15)3.9.2制动时间的验算 (16)3.10发电机的发热验算 (16)第4章变幅机构的设计计算 (18)4.1臂架系统的设计计算 (18)4.1.1门座式起重机变幅机构优化模型 (19)4.1.2优化模型的简化 (21)4.1.2.1 设计变量 (23)4.1.2.2目标函数 (23)4.1.2.3 约束条件 (24)4.1.4算法与结论 (24)4.2变幅驱动机构 (26)4.2.1变幅机构的已知参数 (27)4.2.2传动效率 (28)4.2.3螺杆等效作用力 (29)4.2.4电动机功率的确定 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)III湖南工业大学本科毕业设计（论文）第一章绪论1.1门座式起重机的综合评述1.1.1门座式起重机的特点及分类门座式起重机是一种重要而又具有代表性的旋转类型运动式起重机，他因具有能让运输车顺利通过的门架结构而得名。