门座起重机回转机构控制系统设计
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【精品课件】门座起重机总体设计
变幅系统参数——货物水平位移补偿
❖ 平行四边形组合臂架
▪ 通过由拉杆、象鼻梁、臂架与连杆所构成的平 行四边形，可保证货物在变幅过程中严格地走 水平线。
变幅系统参数——补偿滑轮组举例
❖ 确定臂架长度
L R
cos
▪ 根据最大幅度Rmax、最小幅度Rmin确定臂架长度, 幅度为Rmax时，臂架仰角ψmin宜取20°～40 °，幅度 为Rmin时，臂架仰角ψmax宜取60°～80 ° 。
变幅系统参数——货物水平位移补偿
❖ 补偿卷筒
▪ 将起升绳的另一端装在一个由变幅机构驱动的 补偿卷筒上．而补偿卷筒是与变幅卷筒同轴联 系的。在变幅过程中，补偿卷筒放出或收进一 定长度的起升绳．以补偿由于臂架摆动而引起 的货物升降，可近似补偿
❖ 补偿卷筒
图中：1 — 起升卷筒；2 — 变幅卷筒； 3 — 补偿卷筒；4 — 钢丝绳
变幅系统参数——货物水平位移补偿
❖ 补偿滑轮组的优点：
▪ 构造简单 ▪ 臀架受力情况比较有利 ▪ 臂架自重小 ▪ 容易获得较小的最小幅度
❖ 补偿滑轮组的缺点：
▪ 小幅度时物品悬挂长度大，摆动角度大
变幅系统参数——货物水平位移补偿
❖ 卷筒补偿的缺点：
▪ 起升绳的长度大，磨损快 ▪ 小幅度时物品摆动角度大 ▪ 用于大起重量起重机有一定困难
变幅系统参数——货物水平位移补偿
❖ 补偿滑轮
▪ 从卷简出来的钢丝绳，经过装在摆动杠杆上的 导向滑轮，然后通向臂架头部。装有补偿导向 滑轮的杠杆通过拉杆与臂架连接。在变幅过程 中，补偿导向滑轮位置的变化，使从卷筒到臂 架头部之间的钢丝绳长度的变化与吊钩随臂架 头部的升降相补偿，实现货物沿近似水平线移 动。
❖ 确定起升滑轮组倍率
门座起重机回转机构电控改造
门座起重机回转机构电控改造易川;龙华荣【摘要】港口机械大型化是一种发展趋势,传统的门座起重机回转机构切电阻调速方式已不能满足码头生产需求.通过对门座起重机回转机构调速方式进行变频调速改造,使设备安全性和利用率最大化,提高劳动生产率及自动化程度,节约能源,降低生产成本.【期刊名称】《港口装卸》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】3页(P30-32)【关键词】门座起重机;回转机构;变频;切电阻【作者】易川;龙华荣【作者单位】上海振华重工(集团)股份有限公司;上海振华重工(集团)股份有限公司【正文语种】中文1 引言20世纪90年代，变频调速技术不成熟，门座起重机(以下简称门机)回转机构调速方式均为切电阻的方式，并利用转子中串联电阻进行调速，通过切电阻来控制电机速度，同时用来制动。
随着港口机械的大型化发展，传统的门机切电阻方式已经不能满足码头高效、安全、节能的生产需求，尤其是现代码头门机的主流吨位都在40 t以上，如果仍使用切电阻方式控制，不仅将导致门机启动停止时转动惯量过大，而且易造成撞船伤人的安全事故。
为此，有必要对门机回转机构调速方式进行改造，使设备安全性和利用率最大化。
2 传统的门机切电阻回转机构切电阻调速就是绕线式电动机转子串电阻调速，通过改变转子回路的电阻，从而改变交流电动机的运行曲线，进而达到调速的目的，属于改变转差率调速的一种方式。
三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)，改变供电频率f、电动机的极对数p 及转差率s均可达到改变转速的目的。
从调速的本质来看，调速方式分为改变交流电动机的同步转速和不改变同步转速2种。
绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大，电动机的转速越低。
此方法控制方便、成本可控，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。
这种调速方式属有级调速，机械特性较软，导致回转机构启动时冲击力很大，调速范围很小[1]。
门座式起重机
门座式起重机一．何为门座式起重机门座式起重机是以其门形机座而得名的。
这种起重机多用于造船厂、码头装卸等场所。
在门形机座上装有起重机的回转部分，门形机座实际上是起重机的承重部分。
门形机座的下面装有运行机构，可在地面设置的轨道上行走。
回转部分上装有臂架和起升、回转、变幅机构。
四个机构协同工作，可完成设备或船体分段的安装，或者进行货物的装卸作业二.门座式起重机的结构门座式起重机的构造一般分为两大部分，即上旋转部分和下运行部分。
上旋转部分包括：臂架系统、人字架、旋转平台和司机室、机器房。
在机器房内安装有起升机构、变幅机构和旋转机构。
下运行部分包括：门座和运行结构。
三.门座式起重机四大机构（1）.起升机构起升机构是起重机提取货物作升降运动的机构，一般是依靠改变电动机的旋转方向来改变取物装置是升、降运动。
起升机构由驱动装置、钢丝绳缠绕系统和取物装置组成。
（门座式起重机的取物装置一般是吊钩或抓斗）（2）.变幅机构门座式起重机利用变幅机构来改变货物的径向货物以完成装卸任务。
臂架带载进行变幅的称为工作性变幅机构，臂架不带载进行变幅的称为非工作性变幅机构。
为提高生产效率，门座式起重机广泛采用工作性变幅机构。
（3）.旋转机构门座式起重机的旋转机构是完成吊物沿圆弧作水平移动的机构。
其与起升和变幅机构配合，可将起吊货物移送到变幅范围内的任意位置。
旋转机构是由旋转支撑装置及促使转动部分旋转的驱动装置两部分组成的。
（4）.运行机构门座式起重机运行机构是由运行支撑装置、运行驱动装置和安全装置三部分组成。
支撑装置包括均横梁、车轮、锁轴；驱动装置包括电动机、制动器和减速机。
运行机构的安全装置包括夹轨器、缓冲器以及限位开关、扫轨板等四.门座式起重机安全操作规程一、起重机司机安全守责1、司机必须经过体格检查，身体健康并无妨碍门座起重机操作的疾病及生理缺陷。
2、司机必须进行一定时期的特种设备安全教育和培训，经考试合格取得“国家统一格式的特种作业人员证书”。
机械原理四连杆门座式起重机
回转支承：用于支撑起重机 的回转部分，并承受载荷
03
四连杆门座式起重机的 运动原理
起重臂的伸缩运动
伸缩方式：采用多节箱型结构，通过液压缸的伸缩实现起重臂的伸缩 运动原理：起重臂的伸缩运动是通过改变臂架长度来实现吊装作业的 优点：可实现远距离作业，提高工作效率和安全性 应用场景：广泛应用于港口、码头、桥梁等大型工程项目的吊装作业
吊钩的升降速度与 门座的旋转速度相 关
平衡系统的调节
平衡系统的组成：配重、拉杆、滑 轮等部件
调节方式：手动或自动调节，以满 足不同作业需求
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调节原理：通过改变配重和拉杆的 长度来平衡起重机的扭矩和倾覆力 矩
调节步骤：先确定配重的位置，再 调整拉杆的长度，最后进行测试和 调整
门座的旋转运动
门座的运动方式：通过四连杆机构实现旋转运动 旋转运动的原理：利用四连杆机构实现起重机门座的旋转 旋转运动的特点：可以实现大范围、高效率的旋转运动 旋转运动的应用：在港口、码头等场合广泛应用于货物装卸和搬运
吊钩的升降运动
吊钩通过连杆与门 座相连门座旋转时，连杆 带 Nhomakorabea吊钩升降
吊钩的升降运动实 现了重物的升降
适应性强，应用范围广
适应不同地形和作业需求，可在各种复杂环境下操作。 适用于多种货物装卸和搬运，如散货、集装箱等。 可用于港口、码头、货场、仓库等场所，提高作业效率。 结构紧凑，操作灵活，维护方便，可靠性高。
安全可靠，稳定性好
门座式起重机采用四连杆机构，具有较高 的稳定性和安全性，能够承受较大的载荷 和各种复杂的工作环境。
清洁工作：对设备进行定期清洁，防止污垢、杂物等对设备造成损坏。
维修工作：对损坏的部件进行及时维修或更换，保证设备的正常运转。
03
四连杆门座式起重机的 运动原理
起重臂的伸缩运动
伸缩方式：采用多节箱型结构，通过液压缸的伸缩实现起重臂的伸缩 运动原理：起重臂的伸缩运动是通过改变臂架长度来实现吊装作业的 优点：可实现远距离作业，提高工作效率和安全性 应用场景：广泛应用于港口、码头、桥梁等大型工程项目的吊装作业
吊钩的升降速度与 门座的旋转速度相 关
平衡系统的调节
平衡系统的组成：配重、拉杆、滑 轮等部件
调节方式：手动或自动调节，以满 足不同作业需求
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调节原理：通过改变配重和拉杆的 长度来平衡起重机的扭矩和倾覆力 矩
调节步骤：先确定配重的位置，再 调整拉杆的长度，最后进行测试和 调整
门座的旋转运动
门座的运动方式：通过四连杆机构实现旋转运动 旋转运动的原理：利用四连杆机构实现起重机门座的旋转 旋转运动的特点：可以实现大范围、高效率的旋转运动 旋转运动的应用：在港口、码头等场合广泛应用于货物装卸和搬运
吊钩的升降运动
吊钩通过连杆与门 座相连门座旋转时，连杆 带 Nhomakorabea吊钩升降
吊钩的升降运动实 现了重物的升降
适应性强，应用范围广
适应不同地形和作业需求，可在各种复杂环境下操作。 适用于多种货物装卸和搬运，如散货、集装箱等。 可用于港口、码头、货场、仓库等场所，提高作业效率。 结构紧凑，操作灵活，维护方便，可靠性高。
安全可靠，稳定性好
门座式起重机采用四连杆机构，具有较高 的稳定性和安全性，能够承受较大的载荷 和各种复杂的工作环境。
清洁工作：对设备进行定期清洁，防止污垢、杂物等对设备造成损坏。
维修工作：对损坏的部件进行及时维修或更换，保证设备的正常运转。
门式起重机工作过程与组成机构介绍
04
起升机构：实现货物的 升降
06
电气系统：控制起重机 的运行和操作
起重机的控制系统
控制系统的功能：控制起重机的运行、起重、转向等动作
控制系统的组成：包括控制器、传感器、执行器等部件 控制系统的工作原理：通过传感器采集起重机的运行状态信息， 控制器根据这些信息控制执行器完成相应的动作 控制系统的特点：自动化程度高，操作简便，安全性能好
交通运输
港口码头：用 于装卸货物和 集装箱
航空货运站： 用于装卸飞机 和货物
铁路货场：用 于装卸火车车 厢和货物
公路货运站： 用于装卸卡车 和货物
城市轨道交通： 用于装卸地铁 列车和货物
物流中心：用 于装卸货物和 集装箱
起重机的辅助设备
1
起重机轨道：用于支撑和引导起重机 运行
2
起重机司机室：用于操作和控制起重 机
3
起重机照明系统：用于照明起重机工 作区域
4
起重机安全系统：包括限位器、超载 保护器等，用于保障起重机安全运行
工业生产
钢铁行业：用于搬运钢 卷、钢板等大型物料
建筑行业：用于吊装钢 筋、混凝土等建筑材料
行走机构是起重 机的移动装置， 使起重机在轨道 上移动。
起升机构是起重 机的主要工作机 构，通过起升机 构将重物提升到 指定高度。
回转机构是起重 机的旋转装置， 使起重机在360度 范围内旋转。
起重机的操作流程
启动：打开电源， 启动起重机
停止：完成操作后， 关闭电源，停止起
重机
启动前检查：检查 设备是否正常，确
保安全
操作：根据需要， 控制起重机的运动
和起重
维护：定期检查和 维护起重机，确保
设备安全可靠
港口机械操作门座起重机的工作结构认识
项目三门座起重机的认识、维护与操作任务一门座起重机工作机构认识任务导读本任务通过任务的学习，了解门座式起重机各工作机构、吊具的工作原理和结构组成;门座式起重机各机构的主要零部件的结构组成和工作原理。
教学目标知识目标：了解门座起重机的构造特征以及运用的场合;了解门座起重机的性能参数；掌握门座起重机的起升、变幅、回转和运行四个机构的结构特点、组成与动作原理。
能力目标：具备门座起重机的构造特征、工作机构认识的能力。
工作任务描述桥式起重机各机构的结构组成及特点，并填写任务单。
图门座起重机知识储备一、门座起重机产品简介门座起重机是在港口码头前沿装卸一般散货和杂货的通用港口装卸机械。
根据货种不同可分别使用吊钩或抓斗两种吊具。
它工作幅度大、速度高，可以带载作水平位移变幅，带载作任意角度回转，可以在所有工作范围内作起升、变幅、回转的单独或联合动作，操作方便，动作灵活，可使用于海港或内河港口。
门座起重机使用、三相四线制交流电源，所有机构全部采用封闭的三相异步变频电动机驱动。
门座起重机适用于轨距为，沿水平平行直线铺设的钢轨轨道。
钢轨型号为中规定的型。
要求轨道接地良好。
门座起重机设有安全操作所必需的各种电气、机械保护装置。
门座起重机机房平面布置见图。
门座起重机的主要性能参数见表。
執道平血小贞阳1：和图门座起重机机房平面布置图名称单位参数工作级别起重量幅度最大幅度最小幅度起升高度轨面上轨面下工作速度起升速度变幅速度回转速度行走速度电动机起升电机X变幅电机回转电机立式X行走电机X 轨距基距行走车轮数个其中驱动轮个最大轮压最大工作风压转台尾部回转半径< 装机容量电源电缆卷筒三相四线左右。
本机可用于抓斗或吊钩作起升系统包括起升机构和钢丝绳滑轮系统。
起升机构由两部单独的绞车组成。
两部绞车可以单独或联合动作，便于起重机使用四索抓斗装卸散货或使用吊钩装卸件货。
每部绞车均由电动机、联轴器、减速器、常闭式制动器、电机风机及钢丝绳卷筒组成。
DMQ540施工门座式起重机回转机构的改进设计
和更换 。刹车制动力 由油管压力传 出，平缓而易于控制 ，所 以
制动惯性力很小 ，冲击力大大减弱 。 （）经改进后 的回转机构在转 台上所 占的位置减少 ，增加 ３ 了转 台内部空间，有利于 电气装置 的布置。 改进 后的技术 参数 ：① 回转 机构 回转速度 为 ０７ ｍｎ ． ｒ ｉ； ５／ ② 电动机 型号为 Ｙ Ｒ ５ Ｍ１８ Ｚ ２０ — ，功率为 ３ Ｗ，立式安装 ；③ ０ｋ
综 上 所 述 ，采 用 改 进 设计 后 的 回转 机构 ，易 于 对 零 件进 行
注：１ 电动机 ：２ 脚刹 液压制动 器 ；３ ． ．行 星齿轮减
速 机 ；４ 小齿 轮 ；５ 加 油 孔 装 置 。
检修 、拆 卸 ，部件实 现标准化 ，机构部件 质量大大改 善。 同 时，操作简单 ，机构工作平缓顺畅 ，有助于起重机司机保持 良
最后决定整 体机 构采用 电动机 ＋行星齿轮 减速机 ＋制动 器的
行。刹车板机构采用通用农用车的杀 车液压泵机构 ，便于采购 ０
机构 （ 立式安装 ，见 图 ２ ，但与 回转 盘啮合的小齿轮则保 留 ）
原有零件 ，小齿 轮的安装方式 也与原来一 样 ，回转 刹车则采 用脚刹液压方式 。这样 的设计 很好地解 决 了原来 回转机构 的 缺陷。
图 ２ 改装后的回转机构
好 的工作状态 ，有利于施工项 目的安全生产 。固
（） 回转减 速机采用 外购 的行 星齿轮减 速机 ：采 用立式 １ 安装 ，安装过程 简单 ，只需 按照螺栓 孔位置 固定 即可 ；拆卸 也很方便 ，易于检 修。 电动机 也采用 立式安装 ，用螺栓 与减 速机固定 。 （）回转制动器采用脚刹液压制动器 ：操作 者在 司机室里 ２ 脚踏刹车板机构 ，即可 自由控制油路 ，从而控制回转机构 的运
四连杆式门座起重机工作机构设计
题目介绍、要求以及数据设计题目：四连杆式门座起重机工作机构设计一、设计题目简介四连杆门座起重机是通用式门座起重机,广泛应用于港口装卸、修造船厂、钢铁公司,主要由钢结构、起升机构、变幅机构、回转机构、大车运行机构、吊具装置（抓斗、简易集装箱吊具、吊钩）、电气设备及其它必要的安全和辅助设备组成。
通过四连杆控制在吊臂前后运动的时候）起吊节点保持水平高度不变。
二、设计数据与要求题号起重量t工作幅度（米）起升高度（米）工作速度m/min 装机容量KW L2 L1 H1 H2 起升变幅回转运行C 10 25 8 15 9 50 50 1.5 25 330三、设计任务1、依据设计参数绘出机构运动简图，并进行运动分析，确定实现起吊点轨迹的机构类型2、依据提供的设计数据对四连杆起吊机构进行尺度综合，确定满足使用要求的构件尺寸和运动副位置；3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。
4、编写说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。
5、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。
第一章、概述第一节、四连杆门座式起重机的参数起重机的主要参数有：起重量、幅度、起升高度、各机构的工作速度、工作级别及生产率。
此外，轨距、基距、外形尺寸、最大轮压、自重等也是重要参数。
1.1起重量起重量是指起重机安全工作时所允许的最大起吊货物的质量，单位为“kg”或“t”，用“Q”表示。
起重量不包括吊钩、吊环之类吊具的质量，但包括抓斗、料斗、料罐、工属具之类吊具的质量。
起重量较大的称为主起升机构或主钩，起重量较小的称为副起升机构或副钩。
副钩的起升速度较快，可以提高轻货的吊运效率。
主、副钩的起重量用一个分数来表示。
例如15/3t，表示主钩的起重量为15t，副钩的起重量为3t。
16t门座起重机的标注：16/10－9～22/30。
能量回馈在门座起重机回转机构上的应用
测料 板
处会 出现飘带 现 象 ， 由于 皮带 凹槽 深度 浅 ， 物 料容 易 溢出， 造 成大 量 物料洒 漏 。 为解 决这 个 问 题 ， 我 们 设 计 了 １套 自动 压 紧皮
图 ２ 检 测 机 构
物料 流 量小 于设 定值 时 ， ｓ ２得 电 ， 延时 电磁 阀 Ｄ１ 得 电， 气缸 抬起 ， 压 带轮 压下 皮带 。在物 料流 量 大于设 定值 时 ， Ａ、 ｓ １得 电 ， 延时 电磁 阀 Ｄ ２得 电 ， 气 缸 回 落， 压带 轮抬 起 。
源 的浪费 ， 而且 由于制 动 时 回转惯 量 大 ， 加、 减 速 时 间一 般设 为 ６～ ８ ｓ ， 稳 钩 困难 ， 影 响生 产效率 。
１ ． ２ 能 量 回馈 方案
左旋 电 机 右 旋 电机
采用 能 量 回馈 的方法 ， 变频 器 配 置能 量 回馈 单
元， 将 电能 返 回到 电 网 ， 实 现 能量 回收 。加 、 减 速 时
（ １ ） 重新 调 整 电流 环 和 电压 比例 增 益 ； 开 启 快
速限 流功能 ； 延长 回转 减速 时间 。 （ ２ ） 硬件 设 置 中交 流 侧 设 置 缓 冲 电阻 、 浪 涌 抑 制器 、 输 入 电抗器 与 滤 波 电容 ， 试 车过 程 中报 过 流 ； 在母线 侧加 直流 电抗 器 。
４ 直 与挂 广
港 口装 卸大 吨位 门座起 重 机针对 回转 单机 构采
港 口装 卸
２ ０ １ ３年 第 ３期 （ 总第 ２ １ ０期 ）
一
种 防 止 皮 带 机 洒 料 的 装 置
日照 港 裕 廊 公 司 邓 洪 伟 赵 则 坤 厉 爱 国
气 垫式 皮带 机具 有 能耗 低 、 输 送 效率 高 、 运行 平
处会 出现飘带 现 象 ， 由于 皮带 凹槽 深度 浅 ， 物 料容 易 溢出， 造 成大 量 物料洒 漏 。 为解 决这 个 问 题 ， 我 们 设 计 了 １套 自动 压 紧皮
图 ２ 检 测 机 构
物料 流 量小 于设 定值 时 ， ｓ ２得 电 ， 延时 电磁 阀 Ｄ１ 得 电， 气缸 抬起 ， 压 带轮 压下 皮带 。在物 料流 量 大于设 定值 时 ， Ａ、 ｓ １得 电 ， 延时 电磁 阀 Ｄ ２得 电 ， 气 缸 回 落， 压带 轮抬 起 。
源 的浪费 ， 而且 由于制 动 时 回转惯 量 大 ， 加、 减 速 时 间一 般设 为 ６～ ８ ｓ ， 稳 钩 困难 ， 影 响生 产效率 。
１ ． ２ 能 量 回馈 方案
左旋 电 机 右 旋 电机
采用 能 量 回馈 的方法 ， 变频 器 配 置能 量 回馈 单
元， 将 电能 返 回到 电 网 ， 实 现 能量 回收 。加 、 减 速 时
（ １ ） 重新 调 整 电流 环 和 电压 比例 增 益 ； 开 启 快
速限 流功能 ； 延长 回转 减速 时间 。 （ ２ ） 硬件 设 置 中交 流 侧 设 置 缓 冲 电阻 、 浪 涌 抑 制器 、 输 入 电抗器 与 滤 波 电容 ， 试 车过 程 中报 过 流 ； 在母线 侧加 直流 电抗 器 。
４ 直 与挂 广
港 口装 卸大 吨位 门座起 重 机针对 回转 单机 构采
港 口装 卸
２ ０ １ ３年 第 ３期 （ 总第 ２ １ ０期 ）
一
种 防 止 皮 带 机 洒 料 的 装 置
日照 港 裕 廊 公 司 邓 洪 伟 赵 则 坤 厉 爱 国
气 垫式 皮带 机具 有 能耗 低 、 输 送 效率 高 、 运行 平
门座式起重机旋转机构智能润滑及在线监测系统研究
第45卷 增刊 2018年11月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.45 Suppl Nov. 2018收稿日期：2018-09-06基础研究门座式起重机旋转机构智能润滑及在线监测系统研究刘 峰(天津金岸重工有限公司 天津300456)摘 要：通过研究对门座式起重机旋转机构智能润滑系统进行了改进。
首先对驱动齿轮手动润滑方式进行了改进，然后对旋转机构的26路润滑点进行了智能润滑设计，实现了单点并行供油、逐点在线监测以及自动补油监控等功能，从而有效提升了门机维护自动化程度，降低了人员的劳动强度；同时研发的门机旋转机构在线监测系统，可与智能润滑系统联合使用，将进一步提升门机使用过程的安全可靠性。
关键词：门座式起重机 旋转机构 智能润滑 在线监测中图分类号：U653.922 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2018)增-0025-03Research on Intelligent Lubricating and On -line Monitoring System ofPortal Crane Slewing MechanismLIU Feng(Tianjin Jin’an Heavy Equipment Co.，Ltd.，Tianjin 300456，China )Abstract ：In this study ，the intelligent lubricating system of portal crane slewing mechanism was designed. First ，manual lubricating mode of driving gear was improved ，and then 26 lubricated points of slewing mechanism were designed for intelligent lubrication. This system can realize the functions of parallel grease supply to single point ，point-by-point online monitoring and automatic grease replenishment monitoring ，which effectively improves the automation of portal crane maintenance and reduces the labor intensity of personnel. Meanwhile ，the on-line monitoring system of slewing mechanism was developed. The combined use of intelligent lubricating system and on-line monitoring system can effectively improve the safety and reliability of portal crane.Key words ：portal crane ；slewing mechanism ；intelligent lubricating ；on-line monitoring0 引 言门座起重机(下文简称门机)是一种重要而又具有代表性的旋转类型的有轨运行式起重机。
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第1章绪论1.1 设计目的及意义门座起重机的结构是立体的，不多占用码头的面积，具有高大的门架和较长距离的伸臂，因而具有较大的起升高度和工作幅度，能满足港口、码头、船舶和车辆的机械化装卸、，充分使用港口、码头场地，适应船舶的空载、满载作业，以及地面车辆的通行要求；还具有高速灵活、安全可靠的装卸能力，对提高装卸生产率，减轻繁重的体力劳动都具有重大的意义。
近年来随着港口运输事业的发展，港口起重机向大型化、专业化方向发展，这就要求现代港口起重机在电气传动控制调速性能要求比一般起重机要高，以保证在进行装卸作业时平稳、可靠，且有良好的低速就位性能。
传统的调速控制系统已难以满足港机作业的要求，人们希望在许多场合下能够用可调速的交流电机来代替直流电机，从而降低成本，提高运行的可靠性。
采用变频调速和可编程控制技术控制门座式起重机各系统，不仅可以明显提高门座式起重机的安全性,可靠性，而且可以提高装卸效率，降低能源的消耗，降低维修费用，减少劳动强度。
满足其工况和作业需要.主要表现在：（1）明显改善钢结构性能变频调速使起升，变幅，旋转，行走运行平稳，制动冲击小；（2）变频调速以其体积小，通用性强，动态响应快，工作频率高，保护性能完善，可靠性好，使用方便等卓越的性能；（3）工作可靠性显著提高；（4）节能效果十分可观，绕线转子异步电动机在低速运行时，转子回路的外接电阻消耗大量的电能。
采用变频调速系统后，非但外接电阻消耗的大量电能可以完全节约，并且在起重机放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源（可反馈电网或消耗掉）；（5）调速质量明显提高，调速围宽，性能好，调速平稳，能够长时间低速运行，具有很高的定位精度和运行效率。
起升，变幅，旋转工作速度可实现无级变速，操作者可根据负载的变化情况，实现平稳调速；（6）可简化传动链，由于可以进行无级调速，从而在机械上省去了非标准设计的减速箱；（7）结构简单，可靠性性高，易维护。
1.2 发展现状及趋势门座式起重机是港口起重机械的主力军,经过近几十年的发展,虽然我国在设计、制造工艺、设备使用维修和管理方面不断的改造推动了技术的持续进步。
但是在实际生活中我们仍然面临着许多有待解决的问题。
当前随着工农业生产自动化发展水平越来越高,人们对门机的要求也越来越高。
与其他行业的机械电气转动系统一样，门座起重机电气传动系统经历了直流发电机-电动机（G-M）；晶闸管—直流电动机（SCR-M）的直流电动机调速系统和异步电动机的变极调速；绕线型异步电动机转子串电阻调速；调压调速；转差电动机调速；串级调速的发展过程。
众所周知，直流电动机有换向器和电刷，维护保养麻烦，价格也昂贵，容量上也受到一定限制。
而上述的几种异步电机调速分别存在能耗大、调速围有限、功率因数低、不能在大功率中应用等缺点[1]。
交流异步电机变频调速是目前交流电机最完善的调速方式，速度可在整个调速围连续控制，调速平滑、精度高。
有恒转矩和恒功率控制性能，对负载突变有极好响应。
系统功率因数近似于1.0，对前级电源的容量配置要求低,且谐波等电网公害小，力能指标远优于其他方式。
变频调速的平滑调速和其较高的稳定性是港口电机调速的方向。
变频器在港口机械企业已经得到普遍的认可。
目前生产的港口起重机几乎是百分之百的都使用变频调速。
起重机械行业中变频调速控制系统主要采用变频调速技术和可编程逻辑控制技术，真正实现了变频器在位势能负载上的应用，可取代传统的起重机调速系统，适用于新设备的制造和既有设备改造。
随着电控技术特别是变频调速技术的迅速发展，变频调速技术在诸多调速技术中的优势势必会引导起重机械应用企业进行变频改造，来提高起重设备的性能。
同时，随着机械行业的发展，配置的变频器也会随科学技术等因素的提高而进一步的优化升级。
但在国，交流变频调速在起重机特别是大吨位起重机上的应用还刚起步，原因是作为起重机核心机构的起升机构其位能性负载特性和使用安全性的需求使一般通用变频器在性能上不能满足要求。
低频时能否达到恒转矩输出；空中是否溜钩等问题一直是起重机起升机构使用变频调速的难点，还有起升机构重载下放时其再生制动能量是消耗在制动电阻上还是回馈回电网，这些一直都给起重机使用全变频调速控制系统带来困惑。
近年来，矢量控制变频器的出现给起重机能否安全使用变频调速技术带来了生机，国外、国各大专业电气公司也都在致力于这方面的开发和研究，因此，怎样使矢量控制变频调速技术用于起重机电气传动，实现四象限运行，保证起升机构各种工况要求和良好的低速就位性能，对推动港口机械电气控制与调速系统的更新换代，具有非常实用的意义。
1.3 本文的主要容论文首先对门座起重机进行了简要的介绍；接着对交流电动机变频调速的原理进行了分析分析；最后，详细介绍了门座起重机变频调速系统的设计及实现，并对所设计的系统进行了仿真。
论文的主要研究容如下：1、分析原有门座起重机交流电动机转子串电阻调速系统电控原理图，设计出符合原有起重机需求的交流变频调速系统原理图。
2、确定门座起重机交流变频调速系统各部分主要元器件的选型，以满足门座起重机的工作要求。
3、完成系统的软硬件设计后，对整个调速系统进行仿真，验证其逻辑的合理性。
门座起重机是一种用来起吊、放下和搬运重物，并使重物在一定围移动的起重、搬运设备。
门座式起重机的工作机构分为起升机构、变幅机构、旋转机构、行走机构四部分。
论文主要以门座起重机行走与旋转机构电气控制系统为例，详细介绍了其变频调速系统的设计，包括电动机的选型、变频器的选择、附加配套设备的选择、系统的主电路原理图、制动单元和制动电阻的选择、可编程控制器的选用等。
第2章门座起重机概述2.1 门座起重机简介港口起重机是一种周期性间隙动作的机械，按其组成形式可分为轻小型起重设备、升降机、臂架类起重机、桥架类起重机等基本类型。
常用于港口的起重机械主要有门座起重机、桥式起重机、浮式起重机、轮胎式起重机等。
这类起重机的主要组成部分有起升机构、运行机构、旋转机构、变幅机构、金属结构以及其它相关装置等。
门座起重机是一种用来起吊、放下和搬运重物，并使重物在一定围移动的起重、搬运设备，在生产过程中起着重要作用。
门座式起重机的工作机构分为起升机构、变幅机构、旋转机构、行走机构四部分。
门座起重机是港口码头数量和使用最多的、结构复杂、机构最多的、最典型的电动装卸机械。
它具有较好的工作性能和独特的优越结构，通用性好，被广泛地用在港口杂货码头。
门座起重机又简称为门吊、门机，是电力驱动、有轨运行的臂架类起重机之一。
它的构造大体上可以分为两大部分：上部旋转部分和下部运行部分。
上部旋转部分安装在一个高大的门形底架（门架）上，并相对于下部运行部分可以实现360°任意旋转。
门架可以沿轨道运行，同时它又是起重机的承重部分。
起重机的自重和吊重均由门架承受，并由它传到地面轨道上。
门座起重机正是由此门形底座而得名的。
门座式起重机如图1-1所示。
图1-1 门座起重机门座起重机的上部旋转部分包括臂架系统、人字架、旋转平台、司机室等，还安装有起升机构、变幅机构、旋转机构。
下部运行部分主要由门架和运行机构组成。
门架底部能通火车，轨距有3种：能通过一列火车轨距为6m，称单线门架，能通过并排两列火车的轨距为10.5m，称双线门架，能通过并排三列火车的轨距为16m，称三线门架。
码头前沿的门座起重机门架多属双线门架。
门座底部装有行车车轮或运行台车，运行机构使整台起重机可以沿着地面上的轨道运行。
门座起重机的工作原理是：通过起升、变幅、旋转3种运动的组合，可以在一个环形圆柱体空间实现物品的升降、移动，并通过运行机构调整整机的工作位置，故可以在较大的作业围满足运移物品的需要。
2.2 门座起重机的工作机构2.2.1 起升机构任何起重机械都是依靠起升机构升降货物的。
起升机构是起重机不可缺少的工作机构，没有它就不能称其为起重机。
起升机构是最重要的机构，并且它的工作好坏将直接影响到整台起重机的工作性能。
起升机构通常有以下几个方面的任务[2]：（1）从地面上起升重物以及把重物从空中放回到地面上，与其他机构配合实现货物的位移。
（2）机构能够以各种不同的速度起升和下降重物。
（3）能够在起升运动状态和下降运动状态下制动，使货物停留在空中任意位置。
（4）在电动机突然断电的情况下，重物能够静止在空中。
（5）当电机通电后，悬空状态下的重物，能够继续起升或下降，整个机构恢复正常工作状态。
起升机构工作原理：电动机通过联轴节与减速器的高速轴相连。
机构工作时，减速器的低速轴带动卷筒，将钢丝绳卷入或放出，经过滑轮系统，使吊钩实现上升或下降。
机构停止工作时，制动器使吊钩连同货物静止在空中，吊钩的升降靠电动机改变转向来转换。
2.2.2 变幅机构在起重机中用来改变复读的机构称为变幅机构，根据工作要求的不同，变幅机构的主要作用是：（1）通过改变幅度来改变取物装置的工作位置，以实现起重机起重能力的调整，或者装卸路线的调整，或者提高非工作状态下的起重机通过性能。
（2）通过改变幅度来扩大起重机的作业围，与起升、回转机构协同工作，使取物装置的工作围形成一环形工作空间，以提高起重机的生产率，改善其工作性能。
为使臂架绕其铰轴摆动来改变起吊货物的位置，就必须有一套专门的驱动机构。
根据变幅机构工作性质和要求不同，出现了多种传动机构，如齿条、螺杆螺母、液压等。
2.2.3 旋转机构旋转机构是用来支承旋转部分重量，并驱使旋转部分相对于不旋转部分做旋转运动的工作机构。
它的作用是使被起吊的货物围绕起重机的旋转中心做旋转运动，以达到在水平面运移货物的目的。
旋转驱动机构是用来实现起重机旋转部分相对于不旋转部分转动的动力和速度的传动装置。
这种装置能满足起重机低速正反转、制动平稳、安全可靠的要求。
从受力方面考虑，旋转驱动机构必须克服如下阻力矩：一是旋转支承装置中的摩擦阻力矩；二是风阻力矩；三是由道路坡度或浮船倾斜造成的旋转阻力矩。
2.2.4 运行机构在装卸作业中，往往要求起重机能够调整工作位置，改变工作地点，以扩大作业围，提高装卸效率。
因此，在起重机常都装有运行机构，运行机构的任务是使起重机做水平运动。
运行机构按照结构特点分为无轨运行机构和有轨运行机构两大类。
港口装卸用门座起重机运行机构均为有轨运行机构。
有轨运行机构起重机可沿着铺设的钢轨上运行。
由于这种运行机构的车轮和轨道都是钢铁制成的，故其运行阻力小，承载能力大，结构紧凑。
尽管与无轨运行机构相比较工作围受到轨道的限制，但是仍是港口起重机的主要运行形式。
门座起重机的运行机构属非工作性运行机构只是用来调整起重机的工作位置。
运行机构的工作速度随起重机的用途确定。
非工作性运行机构为了简化结构，减轻自重，通常采用较低的运行速度。
门座起重机运行机构的驱动形式是由独立的驱动装置分别驱动各个支点上的车轮。