資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 基于光彈性的起重機(jī)吊鉤的應(yīng)力應(yīng)力分析與校核基于光彈性的起重機(jī)吊鉤的應(yīng)力應(yīng)力分析與校核 Rashmi Uddanwadiker 機(jī)械工程系，維斯瓦力亞國(guó)家技術(shù)研究所，納格浦爾，印度 E-mail: 2011.07.27 收到；2011.08.12 校訂；2011.08.26 接受 摘要摘要 起重機(jī)吊鉤是起重設(shè)備的關(guān)鍵零件并且時(shí)常會(huì)因?yàn)槌惺芰丝赡茏罱K導(dǎo)致失效的重載的積累而最終失效。 準(zhǔn)備好一個(gè)實(shí)體的起重機(jī)吊鉤零件， 在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) （Coordinate Measuring Machine）和 CAD 軟件的協(xié)助下來(lái)研究起重機(jī)吊鉤加載情況下的應(yīng)力模式。在已獲得的起重機(jī)吊鉤 3D 模型上就可以實(shí)時(shí)顯示應(yīng)力集中情況。可以通過(guò)在漫射光偏光儀上檢測(cè)起重機(jī)吊鉤的亞克力塑料模型來(lái)驗(yàn)證其應(yīng)力分布的正確性。 通過(guò)預(yù)測(cè)起重機(jī)吊鉤的應(yīng)力集中的區(qū)域，更改相關(guān)結(jié)構(gòu)，可以延長(zhǎng)其使用壽命降低其失效率。 關(guān)鍵詞:光彈性,起重機(jī)吊鉤、有限元法、彎梁,應(yīng)力光學(xué)定律 1 1. .簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 起重機(jī)吊鉤是一種典型的用于工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵零件。 它的本質(zhì)是一個(gè)被設(shè)計(jì)用于嚙合一個(gè)起重鏈上的環(huán)或鏈、 鉤形鐵或者纜繩的起升夾具， 它必須遵守相應(yīng)的安全準(zhǔn)則1-4 。因此，對(duì)于這樣的在工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的零件必須要在不失效且能發(fā)揮最大性能的前提下被設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來(lái)。 本課題研究的目的在于通過(guò)有限元法分析起重機(jī)吊鉤上的應(yīng)力分布形式并通過(guò)光彈性來(lái)驗(yàn)證研究的結(jié)果。 2.2.起重機(jī)吊鉤失效起重機(jī)吊鉤失效 為了降低起重機(jī)吊鉤的失效率5 ，必須研究其內(nèi)部的應(yīng)力情況。 起重機(jī)要收到連續(xù)的加載和卸載。 這造成了起重機(jī)吊鉤的疲勞失效但這種疲勞周期很低6 。如果起重機(jī)吊鉤內(nèi)部產(chǎn)生裂紋， 將引起吊鉤的斷裂并引發(fā)嚴(yán)重的事故。韌性斷裂中，裂紋因連續(xù)延展而易于發(fā)覺(jué)，因而優(yōu)于脆性斷裂。脆性斷裂中，裂紋產(chǎn)生突然吊鉤也將突然失效7 。這種斷裂難以檢測(cè)，因此是十分危險(xiǎn)的。 由于反復(fù)的加載和卸載而導(dǎo)致的應(yīng)變老化和脆化8將改變吊鉤的金相結(jié)構(gòu)。彎曲應(yīng)力和拉伸應(yīng)力， 磨損而導(dǎo)致的吊鉤弱化，超載而導(dǎo)致的吊鉤塑性變形， 和過(guò)度的熱應(yīng)力是導(dǎo)致吊鉤失效的其他原因。因此，吊鉤的長(zhǎng)時(shí)間的使用將會(huì)增強(qiáng)這些因素的作用，最終將導(dǎo)致吊鉤的失效。 3.3.應(yīng)力分析的方法應(yīng)力分析的方法 應(yīng)力分析分為兩個(gè)階段：1）對(duì)吊鉤的近似亞克力塑料模型進(jìn)行有限元應(yīng)力分析并且通過(guò)光彈性理論來(lái)驗(yàn)證結(jié)果。2）分析假設(shè)鉤是一種曲梁結(jié)構(gòu)， 使用精確地鉤的有限元分析來(lái)驗(yàn)證。在 ANSYS 中建立一個(gè)類似于亞克力鉤的模型的有限元程序的虛擬模型， 將其應(yīng)力分析的結(jié)果與光彈性理論分 析的結(jié)果進(jìn)行交叉比對(duì)。在使用 CAD 軟件建立一個(gè)類似于真實(shí)吊鉤的虛擬模型之后，就可以通過(guò)之前的分析方法利用有限元分析進(jìn)行驗(yàn)證。 4.4.有限元分析有限元分析（FEA） 有限元法9,10已經(jīng)成為解決工程領(lǐng)域內(nèi)很多可以通過(guò)數(shù)值求解的問(wèn)題的強(qiáng)大工具。 起重機(jī)吊鉤的亞克力模型的形狀和尺寸要素是畫(huà)在 ANSYS11.0 里面的以便于對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力分析。之后其將被擠壓至9.885mm，以形成一個(gè)三維模型的鉤子。這里的 9.885mm 是模型的平均厚度。我們可以自己定義模型的材料屬性和元素類型并且模型是一種擁有與全局變量比如3相關(guān)的智能尺寸的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 圖 1 顯示了力的加載和約束的網(wǎng)狀的有限元模型。 圖 2 則顯示了之后獲得的主應(yīng)力和馮米塞斯應(yīng)力模式。 5.5.光彈性理論光彈性理論 為了驗(yàn)證有限元分析所獲得的結(jié)論， 本實(shí)驗(yàn)引入了光彈性的概念。 這個(gè)概念是用來(lái)確定不規(guī)則形體內(nèi)影響應(yīng)力集中和分布的因素。 該方法是基于某些透明材料所產(chǎn)生的雙折射的相關(guān)性質(zhì)。 雙折射是當(dāng)一縷光通過(guò)一種具有兩種折射率的材料時(shí)所產(chǎn)生的現(xiàn)象。因此，起重機(jī)吊鉤的模型選擇了這種材 圖圖 1. 網(wǎng)狀約束模型網(wǎng)狀約束模型 圖圖 2. 模型中的主應(yīng)力模型中的主應(yīng)力 料進(jìn)行研究。 該模型具有與需要進(jìn)行應(yīng)力分析的構(gòu)件的相似的結(jié)合結(jié)構(gòu)。 這確保了模型中的應(yīng)力狀態(tài)與吊鉤中的是相似的。 5.1.5.1.應(yīng)力光學(xué)定律應(yīng)力光學(xué)定律 當(dāng)平行的偏振光通過(guò)光彈性材料， 它將分解成沿兩個(gè)主應(yīng)力方向的光束， 且這兩束光將具有不同的折射率11 。折射率的差異導(dǎo)致兩分離出的光波有相對(duì)的相位延遲。而應(yīng)力光學(xué)定律正好給出了相對(duì)延遲的值的大小： R = Ct(? ?) 式中 R 指的是相對(duì)延遲的量， C 是應(yīng)力光學(xué)系數(shù)， t 是試樣的厚度， ?是第一主應(yīng)力，?是第二主應(yīng)力。 這兩列波之后將聚集在一個(gè)偏振鏡裝置里。 因此可以通過(guò)研究其干涉圖樣來(lái)確定材料中不同位置的應(yīng)力狀態(tài)。 刻度盤(pán)是用來(lái)標(biāo)記材料的條紋值f?。亞克力模型的圓盤(pán)放置在圓形偏光鏡裝置中并受到壓力載荷。 圖 3 顯示了加載盤(pán)的干涉圖樣。記下各種情況下邊緣的負(fù)荷值。 使用公式f?= 8? ?= 11.15 式中 P= 特定邊緣的負(fù)載值大小 N= 邊緣負(fù)載處的條紋級(jí)序 D= 圓盤(pán)的直徑 = 7.01cm 圖圖 3 3. 鈉光下的應(yīng)力光彈性模式鈉光下的應(yīng)力光彈性模式 某點(diǎn)處的應(yīng)力大小可以通過(guò)此式計(jì)算：(? ?) 2= Nf? 式中?=最大主應(yīng)力， ?=最小主應(yīng)力，t=鉤子的厚度。 6.6.結(jié)論結(jié)論 對(duì)于起重機(jī)吊鉤的近視模型， 有限元分析中的應(yīng)力誘導(dǎo)參考了光彈性實(shí)驗(yàn)。 對(duì)于亞克力起重機(jī)吊鉤模型的分析結(jié)果如下： ANSYS v/s 實(shí)驗(yàn) 如圖 4 所示，從 ANSYS 中獲得的最大主應(yīng)力值是 12.35N mm?，實(shí)驗(yàn)中獲取的最 （a） （b） 圖圖 4. 亞克力模型的應(yīng)力分布圖亞克力模型的應(yīng)力分布圖 （a）有限元分析有限元分析； （b）光彈性實(shí)驗(yàn)光彈性實(shí)驗(yàn) 大主應(yīng)力值是 11.121N mm?。不同的方式獲取的值非常相近，僅有 5.76%的誤差。 產(chǎn)生最終數(shù)值的差異可能是基于這樣的事實(shí)。 很難確切的知道平面靠近內(nèi)表面邊緣的應(yīng)力值因此 12.35 也不是完全準(zhǔn)確的。圖 5 顯示出了 ANSYS 軟件中分析得到的起重機(jī)吊鉤近似模型的最大應(yīng)力的位置。 上述的結(jié)果顯示出了有限元分析的準(zhǔn)確性， 這種方法完全適應(yīng)于對(duì)復(fù)雜和精確模型的研究。因此在第二階段的研究中，對(duì)起重機(jī)吊鉤進(jìn)行了精確地分析計(jì)算并用ANSYS 作了驗(yàn)證。 7 7. .分析方法分析方法 起重機(jī)吊鉤是彎曲梁12 ，因此微小彎曲及直梁的簡(jiǎn)單理論不能給出準(zhǔn)確的答案。應(yīng)力分布在這種深度的梁，受純彎曲，是非線性的（準(zhǔn)確的說(shuō)，是雙曲線） ，中性面的位置也從質(zhì)心改變到其曲率中心。 如圖 6 所示的鉤子，組成部分并不狹長(zhǎng)，但有一個(gè)急彎， 它的橫斷面尺寸比其曲率半徑還要大。 圖圖 5. 邊界變化邊界變化 圖圖 6. 彎梁及其截面面積彎梁及其截面面積 半徑處的應(yīng)變 r = 很明顯應(yīng)變?cè)谥行暂S處為0而在梁的外半徑處有最大值。應(yīng)用關(guān)系式應(yīng)力/應(yīng)變=E，一般的應(yīng)力就容易得到了。 中性軸的位置是指在中性軸的整個(gè)區(qū)域內(nèi)，應(yīng)力和面積的乘積為 0。 化簡(jiǎn)為 因此 事實(shí)上壓力來(lái)源于彎矩， 在抵抗變形的瞬時(shí)，力臂、整個(gè)中性面以及dA的乘積的部分。最大應(yīng)力發(fā)生的內(nèi)外表面。 截面的形心是 因此 最大應(yīng)力產(chǎn)生在內(nèi)外表面， 內(nèi)表面的應(yīng)力： 外表面的應(yīng)力： 曲梁彎曲公式適用在當(dāng)梁滿足曲率與梁寬度比例在合理范圍的情況(r?h ) 5（矩形截面） 。隨著比例的增加，由曲梁公式以及一般梁公式計(jì)算出來(lái)的最大應(yīng)力的差異會(huì)減小。 上面的方程對(duì)純彎曲的情況是有效的。對(duì)于起重機(jī)吊鉤，彎矩的大小應(yīng)根據(jù)被考慮的截面一側(cè)作用力的大小確定。 假定計(jì)算區(qū)域的截面形狀為梯形13 。圖 7中所示的盈利大小即是在產(chǎn)生最大應(yīng)力的A-A 截面上計(jì)算得到的。 圖圖 7. 起重機(jī)吊鉤截面分析起重機(jī)吊鉤截面分析 8 8. .精確模型的有限元分析精確模型的有限元分析 圖 8 （a） 所示的起重機(jī)吊鉤的鍛造實(shí)體，為 ANSYS 中對(duì)吊鉤實(shí)體建模提供了參照。利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)獲得鍛造實(shí)體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)并在 PRO/E 軟件中建立其實(shí)體模型。之后將 PRO/E 中的吊鉤的實(shí)體模型導(dǎo)入ANSYS 軟件環(huán)境。按照之前討論的有限元分析的方法對(duì)吊鉤進(jìn)行有限元分析并獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。圖 8（b）顯示了應(yīng)力的大小及分布的位置。 9 9. .結(jié)結(jié)果果 將第7節(jié)提到的通過(guò)分析計(jì)算得到的應(yīng)力與通過(guò)有限元分析得到的結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比。 （a） （b） 圖圖 8. （a）實(shí)際起重機(jī)吊鉤實(shí)際起重機(jī)吊鉤； （； （b）有限元分析得到有限元分析得到的應(yīng)力模型的應(yīng)力模型。 ANSYS v/s 分析 計(jì)算所獲得的最大應(yīng)力值= 12.35N/mm?， ANSYS 中 獲 得 的 最 大 應(yīng) 力 值= 13.372N/mm?。結(jié)果非常相近，僅有(13.372 12.35) 12.35= 8.26%的誤差。 產(chǎn)生誤差的原因可能有以下幾個(gè)方面：1） 實(shí)際計(jì)算中假定的是點(diǎn)載荷而在 ANSYS中載荷作用在一組節(jié)點(diǎn)上。2）截面的形狀 是不規(guī)則的四邊形。3）截面在變形之后無(wú)法保證是一個(gè)平面。 通過(guò)分析計(jì)算， 吊鉤上的應(yīng)力變化結(jié)果可通過(guò)圖 9 表示。 內(nèi)表面的最大拉應(yīng)力為150.72N/mm?，外表面的壓應(yīng)力為44.23N/mm?。如圖 9 所示，應(yīng)力的大小由最大值變?yōu)?0，再由 0 變?yōu)槟骋粋€(gè)確切的值。核心的幾點(diǎn)內(nèi)容是： ANSYS 中的最大應(yīng)力為135.46N/mm?；計(jì)算多的最大應(yīng)力為150.72N/mm?。 誤 差 是 (150.72 135.46) 135.46=10.12% 對(duì)于最外層為 A-A 截面： ANSYS 分析應(yīng)力為43.728N/mm?；計(jì)算所得應(yīng)力為44.23N/mm?。 誤 差 是 (44.23 43.728) 43.728=1.01% 圖圖 9. 實(shí)際模型中不同深度的應(yīng)力變化實(shí)際模型中不同深度的應(yīng)力變化 產(chǎn)生誤差的原因： 分析計(jì)算之前有很多假的的情況 （先前有過(guò)討論） 。 PRO/E 中建立的實(shí)體模型不可能和實(shí)際中的模型一模一樣。 1010. .結(jié)論結(jié)論 這次完整的研究創(chuàng)造性的運(yùn)用了有限元分析來(lái)對(duì)分析測(cè)量出的應(yīng)力進(jìn)行了驗(yàn)證。為了減少起重機(jī)吊鉤失效的概率， 準(zhǔn)確的了解吊鉤上的應(yīng)力大小盒分布是十分必要的。隨著新的設(shè)計(jì)的復(fù)雜話分析計(jì)算也將變得更加復(fù)雜。 對(duì)減少吊鉤失效的建議。 制造過(guò)程：優(yōu)先選用鍛件，起重機(jī)吊鉤鍛件的強(qiáng)度要明顯好于鑄件。 原因是澆鑄的液態(tài)金屬在凝固時(shí)，金屬內(nèi)部有殘余應(yīng)力，這將導(dǎo)致金屬晶體不均勻的形成。 因此吊鉤鑄件不能承受高強(qiáng)度的負(fù)載。 粒度： 壓力承載能力的大小取決于材料晶體的平均粒度， 也就是承載區(qū)域內(nèi)晶體的平均大小。 較小的晶粒尺寸能提高材料的承載能力。 所以建議鍛造過(guò)程中要有經(jīng)理細(xì)化的工序。 （a） （b） 圖圖 10.（a）去除材料后的吊鉤去除材料后的吊鉤； （； （b）去除材料后的去除材料后的吊鉤吊鉤 像焊接這樣的工序在吊鉤生產(chǎn)中應(yīng)該避免以防止其導(dǎo)致的應(yīng)力集中使吊鉤失效。 在吊鉤上去除材料增加了吊鉤上承載的應(yīng)力，因此方案不可行。這讓我們得出了以下的結(jié)論： 如圖 10（a）所示，可以明顯的看到從小應(yīng)力集中的區(qū)域去除材料雖然減少了材料的成本，但卻增加了吊鉤內(nèi)部的應(yīng)力。 圖 10（b）也讓我們認(rèn)識(shí)到吊鉤上如果有大量的材料去除時(shí)吊鉤上的應(yīng)力也會(huì)大量增加，這種做法也是不可行的。設(shè)計(jì)改進(jìn)措施： 在應(yīng)力分析的過(guò)程中我們已經(jīng)知道了最大應(yīng)力的區(qū)域。 如果最大應(yīng)力區(qū)域出現(xiàn)在吊鉤內(nèi)側(cè)， 可以擴(kuò)大承載區(qū)域的大小來(lái)減低應(yīng)力。 分析證實(shí)如果吊鉤內(nèi)側(cè)厚度增加 3 毫米，應(yīng)力將減少17%。因此，可以再設(shè)計(jì)吊鉤的時(shí)候增加吊鉤內(nèi)側(cè)的厚度， 這樣的話失效的概率將顯著的降低。 1111. .參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)： = 正應(yīng)力； = 應(yīng)變；E = 彈性模量； A = 截面面積；e = 離心率；M = 彎矩； y = 距離中性軸的距離；c?=中性軸距外表面的距離；c?=中性軸到內(nèi)表面的距離； r =任意位置處的曲率半徑；r?=中性軸處的曲率半徑；r?=形心處的曲率半徑； r?=外表面的曲率半徑；r?=內(nèi)表面的曲率半徑。 密級(jí)： 公開(kāi) NANCHANG UNIVERSITY 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 THESIS OF BACHELOR （2009 — 2013 年） 題 目 40T門(mén)座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及重要總成設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起訖日期： 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保密□，在 年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 本學(xué)位論文屬于 不保密□。 （請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”） 作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 摘要 40T門(mén)座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及重要總成設(shè)計(jì) 摘 要 起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)在實(shí)現(xiàn)出產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化，自動(dòng)化，改善物料搬運(yùn)條件，提高勞動(dòng)出產(chǎn)率必不可少的機(jī)械設(shè)備。它對(duì)于發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)，改善人們的物質(zhì)，文化生活的需要都起著重要作用。 門(mén)座起重機(jī)作為物料搬運(yùn)機(jī)械中的最主要的一種，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。門(mén)座式起重機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中是必不可少的，畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行門(mén)座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)，不但有利于我們對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的掌握并運(yùn)用，同時(shí)通過(guò)查找和學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外相關(guān)的先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，可大大地提高我們對(duì)國(guó)內(nèi)外起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀的了解程度，對(duì)我們未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作有著積極而又深遠(yuǎn)的意義。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文主要針對(duì)門(mén)座起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)以及其他一些重要的總成和機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)門(mén)座起重機(jī)進(jìn)行工況載荷分析，進(jìn)行整機(jī)的穩(wěn)定性校核，以此為依據(jù)選擇相應(yīng)的執(zhí)行件和驅(qū)動(dòng)件。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，運(yùn)用CAD技術(shù)輔助設(shè)計(jì)，盡量實(shí)現(xiàn)三維建模仿真到二維工程圖紙的輸出無(wú)紙化。 關(guān)鍵詞：門(mén)座起重機(jī)；運(yùn)行機(jī)構(gòu)；CAD輔助設(shè)計(jì)；載荷分析。 I Abstract II Design of 40T Gantry Crane`s Travel Mechanism and Important Assembly Abstract Crane is an indispensable mechanical equipment that used in the modern industry to make the production process mechanization and automation, help improve the material handling conditions and the labor production rate. It is very important for the development of national economy, improving people's material and cultural life. Gantry crane, as the one of the most main material handling equipment, is widely used in all walks of life. Gantry crane is indispensable in modern industry, to make the design of the gantry crane as the graduation thesis, is not only conducive to us to apply knowledge we have learned in college, but also greatly improve our understanding of crane`s development situation at home and abroad, and has a positive and far-reaching significance at our future study and work by looking and learning related design and manufacture of advanced technology at home and abroad. This graduation thesis mainly includes about gantry crane traveling mechanism and some other important assembly. Analysis working conditions of gantry crane, check the stability of the whole machine, on this basis to choose the corresponding execution parts and driving parts. In the process of design, we use the CAD technology aided design, Try our best to achieve paperless design in Creating of 3D model and mechanical drawings. Key words: Gantry Crane; Travelling Mechanism; Computer - Aided Design; Loading Analysis. - 2 - 目錄 目錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 2 1.1 門(mén)座起重機(jī)的特點(diǎn)及分類 2 1.2 門(mén)座起重機(jī)的結(jié)構(gòu) 3 1.3 門(mén)座起重機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4 1.4 課題研究?jī)?nèi)容 6 第二章 門(mén)座式起重機(jī)總體設(shè)計(jì) 8 2.1 門(mén)座起重機(jī)的性能參數(shù)及工況環(huán)境 8 2.2 確定起重機(jī)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 9 2.2.1 起升機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 9 2.2.2 變幅機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 12 2.2.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 18 2.2.4 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 21 2.2.5 門(mén)座起重機(jī)的安全設(shè)置 22 2.3 確定起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)形式 27 第三章 各工作機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算載荷及載荷組合 31 本節(jié)所作分析與計(jì)算均以依據(jù)GB/T3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范依據(jù)。 31 3.1 計(jì)算載荷 31 3.1.1 自重載荷PG 31 3.1.2 起升載荷PQ 31 3.1.3 自重震動(dòng)載荷 31 3.1.4 起升動(dòng)載荷 32 3.1.5 突然卸載時(shí)的動(dòng)力效應(yīng) 32 3.1.6 運(yùn)行沖擊載荷 33 3.1.7 起重機(jī)運(yùn)行慣性力 33 3.1.8 貨物偏擺載荷 33 3.1.9 風(fēng)載荷 34 3.2 載荷組合 37 第四章 整機(jī)穩(wěn)定性校核 39 4.1 基本原則 39 4.2 驗(yàn)算工況、載荷系數(shù)和載荷組合 39 4.2.1 門(mén)座起重機(jī)的驗(yàn)算工況 39 4.2.2 載荷系數(shù)和載荷組合 39 4.2.3 門(mén)座起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性的力矩表達(dá)式 40 4.3 輪壓計(jì)算 45 第五章 門(mén)座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 49 5.1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)概述 49 5.1.1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要解決的問(wèn)題 49 5.1.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要的主要原始數(shù)據(jù) 50 5.2 決定運(yùn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 50 5.3 選擇車(chē)輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度 50 5.3.1 驗(yàn)算車(chē)輪的耐久性 50 5.3.2 驗(yàn)算車(chē)輪的強(qiáng)度 51 5.4 有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置 51 5.4.1 運(yùn)行靜阻力的計(jì)算 51 5.4.2 按滿載運(yùn)行靜功率初選電動(dòng)機(jī) 53 5.4.3 減速裝置計(jì)算 53 5.4.4 電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力驗(yàn)算 55 5.4.5 制動(dòng)器的選擇 55 5.5 有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)其他機(jī)構(gòu)和安全輔助裝置 56 第六章 總結(jié)與展望 57 6.1 工作總結(jié) 57 6.2 工作展望 57 參考文獻(xiàn) 59 致謝 60 附件一 起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙 61 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1 門(mén)座起重機(jī)的特點(diǎn)及分類 門(mén)座起重機(jī)是港口碼頭數(shù)量和使用最多的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)構(gòu)最多的、最典型的電動(dòng)裝卸機(jī)械，是一種重要而又具有代表性的旋轉(zhuǎn)類型運(yùn)動(dòng)式起重機(jī)，他因具有能讓運(yùn)輸車(chē)順利通過(guò)的門(mén)架結(jié)構(gòu)而得名。門(mén)形座架的4條腿構(gòu)成4個(gè)“門(mén)洞”，可供鐵路車(chē)輛和其他車(chē)輛通過(guò)?，F(xiàn)代門(mén)座式起重機(jī)廣泛應(yīng)用于港口、碼頭貨物的機(jī)械化裝卸，造船廠船舶的施工、安裝以及大型水電站工地的建壩工程中，對(duì)于減輕繁重的體力勞動(dòng)，改善工人的操作條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率都具有很大的意義，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化不可缺少的重要設(shè)備。它具有較好的工作性能和獨(dú)特的優(yōu)越結(jié)構(gòu)，通用性好，被廣泛地用在港口雜貨碼頭。 門(mén)座起重機(jī)的工作機(jī)構(gòu)具有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，起升速度可達(dá)1.17m/s，變幅速度可達(dá)0.92m/s，使用率高，每晝夜可達(dá)22h，臺(tái)時(shí)效率也很高，一般可達(dá)100t/h以上；它的結(jié)構(gòu)是立體的，不多占用碼頭的面積，具有高大的門(mén)架和較長(zhǎng)距離的伸臂，因而具有較大的起升高度和工作幅度，能滿足港口、碼頭、船舶和車(chē)輛的機(jī)械化裝卸、轉(zhuǎn)載，充分使用港口、碼頭場(chǎng)地，適應(yīng)船舶的空載、滿載作業(yè)，以及地面車(chē)輛的通行要求；還具有高速靈活、安全可靠的裝卸能力，對(duì)提高裝卸生產(chǎn)率，減輕繁重的體力勞動(dòng)都具有重大的意義。但門(mén)座起重機(jī)也有它的缺點(diǎn)，如造價(jià)高，用鋼鐵材料多，要較大的電力供給，一般輪壓較大，需要堅(jiān)固的地基，附屬設(shè)備也較多，如變電所、電纜、地道、坑道、電源等。 門(mén)座起重機(jī)有各種分類方法，根據(jù)結(jié)構(gòu)型式的不同，可分為不同的類型。 （1） 以門(mén)架的結(jié)構(gòu)類型為主要標(biāo)志。門(mén)座起重機(jī)可以分為全門(mén)座和半門(mén)座起重機(jī)。后者不具備完整的門(mén)架，它的兩條運(yùn)行軌道不在同一水平面上，一條鋪設(shè)在地面上，另一條鋪設(shè)在庫(kù)房或特設(shè)的棧橋上。 （2） 以起重臂的結(jié)構(gòu)類型為主要標(biāo)志。門(mén)座起重機(jī)可分為四連桿組合臂架式門(mén)座起重機(jī)和單臂架式門(mén)座起重機(jī)兩種。前者的最大優(yōu)點(diǎn)是臂架下面的凈空高度較大，因而在一定的起升高度要求下，起重機(jī)的總高度較低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量較大，而單臂則與上述相反。目前，國(guó)內(nèi)大多采用四連桿組合臂架式起重機(jī)。 （3） 以上部旋轉(zhuǎn)部分相對(duì)下部運(yùn)行部分旋轉(zhuǎn)的支承裝置的結(jié)構(gòu)類型為主要標(biāo)志。門(mén)座起重機(jī)可分為轉(zhuǎn)柱式門(mén)座起重機(jī)、定柱式門(mén)座起重機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)式門(mén)座起重機(jī)和大軸承式門(mén)座起重機(jī)。轉(zhuǎn)盤(pán)式門(mén)座起重機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造困難，目前較少采用；轉(zhuǎn)柱式和定柱式整體穩(wěn)定性好，是目前常用的形式，其中轉(zhuǎn)柱式應(yīng)用最多；大軸承式結(jié)構(gòu)新穎、構(gòu)件少，重量輕，具有廣闊的發(fā)展前景。 1.2 門(mén)座起重機(jī)的結(jié)構(gòu) 門(mén)座起重機(jī)又簡(jiǎn)稱為門(mén)吊（其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示）、門(mén)機(jī)，是電力驅(qū)動(dòng)、有軌運(yùn)行的臂架類起重機(jī)之一。它的構(gòu)造大體上可以分為兩大部分：上部旋轉(zhuǎn)部分和下部運(yùn)行部分。上部旋轉(zhuǎn)部分安裝在一個(gè)高大的門(mén)形底架（門(mén)架）上，并相對(duì)于下部運(yùn)行部分可以實(shí)現(xiàn)360°任意旋轉(zhuǎn)。門(mén)架可以沿軌道運(yùn)行，同時(shí)它又是起重機(jī)的承重部分。起重機(jī)的自重和吊重均由門(mén)架承受，并由它傳到地面軌道上。門(mén)座起重機(jī)正是由此門(mén)形底座而得名的。 圖1-1 門(mén)座起重機(jī)示意圖 門(mén)座起重機(jī)的上部旋轉(zhuǎn)部分包括臂架系統(tǒng)、人字架、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、司機(jī)室等，還安裝有起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。下部運(yùn)行部分主要由門(mén)架和運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成。門(mén)架底部能通火車(chē)，軌距有3種：能通過(guò)一列火車(chē)軌距為6m，稱單線門(mén)架，能通過(guò)并排兩列火車(chē)的軌距為10.5m，稱雙線門(mén)架，能通過(guò)并排三列火車(chē)的軌距為16m，稱三線門(mén)架。碼頭前沿的門(mén)座起重機(jī)門(mén)架多屬雙線門(mén)架。門(mén)座底部裝有行車(chē)車(chē)輪或運(yùn)行臺(tái)車(chē)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)使整臺(tái)起重機(jī)可以沿著地面上的軌道運(yùn)行。 門(mén)座式起重機(jī)一般通過(guò)電纜卷筒或地溝滑觸線供電，采用電力直接驅(qū)動(dòng)，只有當(dāng)電力供應(yīng)無(wú)法解決時(shí)才考慮采用蒸汽發(fā)電或柴油發(fā)電等復(fù)合驅(qū)動(dòng)裝置。 門(mén)座起重機(jī)的工作原理是：通過(guò)起升、變幅、旋轉(zhuǎn)3種運(yùn)動(dòng)的組合，可以在一個(gè)環(huán)形圓柱體空間實(shí)現(xiàn)物品的升降、移動(dòng)，并通過(guò)運(yùn)行機(jī)構(gòu)調(diào)整整機(jī)的工作位置，故可以在較大的作業(yè)范圍內(nèi)滿足運(yùn)移物品的需要。 因此，門(mén)座起重機(jī)的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容即是對(duì)門(mén)座起重機(jī)四大主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。將一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)劃分為主要的幾個(gè)構(gòu)成單元，也是進(jìn)行機(jī)電設(shè)計(jì)的一般方法。隨著機(jī)電液光一體化的發(fā)展，門(mén)座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)將融入更多的元素，那個(gè)時(shí)候門(mén)座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容將劃分的更加詳細(xì)。門(mén)座起重機(jī)的整機(jī)組成如圖1-2所示。 圖1-2 門(mén)座起重機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1.3 門(mén)座起重機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 門(mén)座式起重機(jī)是隨著港口事業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，1890年,第一次將幅度不可變的固定式可旋轉(zhuǎn)臂架型起重機(jī)裝在橫跨于窄碼頭上方的運(yùn)行式半門(mén)座上，成為早期的港用半門(mén)座起重機(jī)，隨著碼頭寬度的加大,門(mén)座和半門(mén)座起重機(jī)并列發(fā)展，并普遍采用俯仰臂架和水平變幅系統(tǒng)。第二次世界大戰(zhàn)后，港用門(mén)座起重機(jī)迅速發(fā)展為便于多臺(tái)起重機(jī)對(duì)同一條船進(jìn)行并列工作,普遍采用了轉(zhuǎn)動(dòng)部分與立柱體相連的轉(zhuǎn)柱式門(mén)座起重機(jī),或轉(zhuǎn)動(dòng)部分通過(guò)大軸承與門(mén)座相連的滾動(dòng)軸承式支承回轉(zhuǎn)裝置,以減小轉(zhuǎn)動(dòng)部分的尾徑,并采用了減小碼頭掩蓋面的門(mén)座結(jié)構(gòu)。在發(fā)展過(guò)程中，門(mén)座起重機(jī)還逐步推廣應(yīng)用到作業(yè)條件與港口相近的船臺(tái)和水電站工地等處。 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)門(mén)座式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越發(fā)激烈。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)與市場(chǎng)的變化和挑戰(zhàn)，近一兩年來(lái)，起重機(jī)廠家在擴(kuò)大產(chǎn)能方面投入很大，有的企業(yè)已經(jīng)收到了顯著的效果，市場(chǎng)占有率進(jìn)一步提高。我國(guó)門(mén)座式起重機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)水平在不斷提高，但是與國(guó)際水平還有一定距離， 擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高產(chǎn)量的同時(shí)，做到技術(shù)水平的提升，將會(huì)為增強(qiáng)我國(guó)門(mén)座式起重機(jī)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 我國(guó)起重機(jī)工業(yè)有很大的發(fā)展?jié)摿?，前景很好，但同時(shí)我國(guó)起重行業(yè)目前存在的幾個(gè)突出問(wèn)題：1、整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在產(chǎn)品的品種規(guī)格少，性能、可靠性等指標(biāo)低于發(fā)達(dá)國(guó)家同類產(chǎn)品的水平。2、知名品牌寥寥無(wú)幾，能打入國(guó)際市場(chǎng)并享有一定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒(méi)有。3、產(chǎn)品低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，企業(yè)合理利潤(rùn)難保，已嚴(yán)重制約企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。 未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面： （1）大型化和專用化。用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過(guò)不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對(duì)某幾個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合?？墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。 （2）輕型化和多樣化。由于起重機(jī)是國(guó)家特種設(shè)備，必須要具備很高的安全系數(shù)，因此在過(guò)去的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，起重機(jī)的設(shè)計(jì)都無(wú)法擺脫龐大、厚重的慣性思維。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是20世紀(jì)以來(lái)的CAD技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用，起重機(jī)設(shè)計(jì)可以利用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在減少起重機(jī)冗余機(jī)構(gòu)、減輕起重機(jī)質(zhì)量的同時(shí)保持甚至提升起重機(jī)的工作載荷。這樣的輕質(zhì)起重機(jī)易于裝配和搬運(yùn)。另一方面，伴隨著工業(yè)事業(yè)的發(fā)展，起重機(jī)的設(shè)計(jì)將更加的滲入到各行各業(yè)，起重機(jī)也將變得更加的多樣化。 （3）自動(dòng)化和智能化。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效起重機(jī)的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測(cè)等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場(chǎng)感應(yīng)防碰撞技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、載波通訊及控制、無(wú)接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。使起重機(jī)具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機(jī)綜合自動(dòng)化水平。 重點(diǎn)開(kāi)發(fā)以微處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動(dòng)裝置，使起重機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動(dòng)特性，可進(jìn)行操作的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄，起重機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)檢測(cè)，特殊場(chǎng)合的遠(yuǎn)距離遙控等，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。 （4）成套化和系統(tǒng)化。在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過(guò)中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動(dòng)化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測(cè)出來(lái)的各種信息實(shí)施存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。這類起重機(jī)還具有較好的信息輸入、輸出接口，實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過(guò)系統(tǒng)集成，能形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮最佳效用。目前重點(diǎn)發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運(yùn)系統(tǒng)，交通運(yùn)輸和郵電部門(mén)行包貨物的自動(dòng)分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。 （5）新型化和實(shí)用化。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新型傳動(dòng)零部件，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)?！叭弦弧边\(yùn)行機(jī)構(gòu)是當(dāng)今世界輕、中級(jí)起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流，將電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器合為一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用到各種起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上。 在電控方面開(kāi)發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動(dòng)和全自動(dòng)操縱。采用機(jī)電儀液一體化技術(shù)，提高使用性能和可靠性，增加起重機(jī)的功能。今后會(huì)更加注重起重機(jī)的安全性，研制新型安全保護(hù)裝置。重視司機(jī)的工作條件，應(yīng)用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)司機(jī)室，降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。德國(guó)近年為解決起重機(jī)吊鉤的防擺控制，開(kāi)發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù)，用神經(jīng)信息和模糊技術(shù)來(lái)尋找開(kāi)始加速的最佳時(shí)刻，將有經(jīng)驗(yàn)司機(jī)防擺實(shí)際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實(shí)施自動(dòng)工作的控制指令，將人們主觀上的模糊量通過(guò)模糊集合進(jìn)行數(shù)字化定量，再利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)像熟練司機(jī)一樣的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作為新的控制方法已引人注目。 （6）混合型起重機(jī)。履帶起重機(jī)和輪式起重機(jī)各有利弊，將兩者取長(zhǎng)補(bǔ)短后，混合型起重機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，這也是起重機(jī)新型式的大膽嘗試與突破。 1.4 課題研究?jī)?nèi)容 本課題主要是內(nèi)河港口50T門(mén)座式起重機(jī)的設(shè)計(jì)。門(mén)座起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu)包括起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)，而我主要負(fù)責(zé)的是運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。小組內(nèi)其他三個(gè)同學(xué)各自負(fù)責(zé)另一個(gè)主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。為了規(guī)范課題研究的方法，提高課題研究的效率，我所擬定的課題的主要研究?jī)?nèi)容如下（大致按照時(shí)間順序）： 廣泛查閱起重機(jī)及門(mén)座起重機(jī)的相關(guān)知識(shí)，增加對(duì)起重機(jī)及起重機(jī)行業(yè)的感性認(rèn)識(shí)，并在閱讀相關(guān)材料及文獻(xiàn)的同時(shí)清晰門(mén)座起重機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。另外，要有意識(shí)的查閱相關(guān)的外文文獻(xiàn)，了解門(mén)座起重機(jī)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)和技術(shù)趨勢(shì)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，翻譯一篇不少于2000字的外文文獻(xiàn)。 和設(shè)計(jì)小組的同學(xué)一起參觀南昌港務(wù)公司昌北碼頭，實(shí)地考察內(nèi)河港口門(mén)座起重機(jī)的作業(yè)情況，認(rèn)真記錄好昌北碼頭門(mén)座起重機(jī)的作業(yè)的工況環(huán)境。細(xì)致觀察門(mén)座起重機(jī)的機(jī)械構(gòu)成，弄清楚門(mén)座起重機(jī)的各個(gè)主要機(jī)構(gòu)的，特別是運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作原理。另外在港口工程技術(shù)人員的指導(dǎo)下獲得更多關(guān)于門(mén)座起重機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、保養(yǎng)知識(shí)以及需要改善改進(jìn)的地方。 在上述工作的基礎(chǔ)上，確定主要工作機(jī)構(gòu)（吊鉤總成、變幅懸臂、運(yùn)行機(jī)構(gòu)等）和金屬結(jié)構(gòu)的形式；確定組合式臂架結(jié)構(gòu)主要尺寸；貨物水平位移補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)；計(jì)算工作機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算工況、計(jì)算載荷以及載荷組合；進(jìn)行總體穩(wěn)定性計(jì)算；進(jìn)行輪壓計(jì)算；整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算。 所要完成的圖紙包括： （1） 繪制門(mén)座起重機(jī)總體方案圖一張； （2） 繪制運(yùn)行機(jī)構(gòu)裝配圖一張； （3） 繪制相關(guān)機(jī)構(gòu)總成圖； （4） 繪制相關(guān)零件圖； 另外，如果時(shí)間精力足夠，還應(yīng)當(dāng)利用三維建模軟件（如PRO/E）建立起重機(jī)主要零部件三維裝配模型；嘗試?yán)肞RO/E軟件建立整機(jī)虛擬樣機(jī)；嘗試對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析。 - 9 - 第二章 門(mén)座起重機(jī)總體設(shè)計(jì) 第二章 門(mén)座式起重機(jī)總體設(shè)計(jì) 2.1 門(mén)座起重機(jī)的性能參數(shù)及工況環(huán)境 起重機(jī)的技術(shù)參數(shù)表征起重機(jī)的作業(yè)能力，是設(shè)計(jì)起重機(jī)的基本依據(jù)。設(shè)計(jì)港口起重機(jī)械時(shí)，需要根據(jù)具體的情況確定起重機(jī)的主要性能參數(shù)。本次設(shè)計(jì)的港口裝卸四連桿門(mén)座式起重機(jī)的主要性能參數(shù)見(jiàn)表2-1。 表2-1 主要性能參數(shù)表 項(xiàng)目名稱 性能參數(shù) 起重量 抓斗 吊鉤 40t 工作幅度 最大幅度 35 最小幅度 10 起升高度 軌上 20 28 軌下 15 15 工作速度 起升機(jī)構(gòu) 30m/min 變幅機(jī)構(gòu) 50m/min 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 1.4r/min 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 26m/min 工作級(jí)別 整機(jī) A7 起升機(jī)構(gòu) M8 變幅機(jī)構(gòu) M7 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) M7 運(yùn)行機(jī)構(gòu) M4 基距/軌距 10.5/10.5m 工作狀態(tài)最大風(fēng)速 20m/s 非工作狀態(tài)最大風(fēng)速 55m/s 許用輪壓 250kN 軌道型號(hào) QU70 電源 380V/50Hz 起重機(jī)為內(nèi)河港口起重機(jī)，港口的最大風(fēng)速為8級(jí)。在設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)，安全系數(shù)取為1.2。起重機(jī)的使用年限是15年，每天工作8個(gè)小時(shí)。 2.2 確定起重機(jī)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 港口門(mén)座式起重機(jī)主要由鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)與電氣系統(tǒng)三大部分組成。鋼結(jié)構(gòu)主要指臂架系統(tǒng)、平衡重系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、人字架、立柱、均衡梁、機(jī)房、司機(jī)室等；機(jī)構(gòu)有起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及運(yùn)行機(jī)構(gòu)；電氣系統(tǒng)包括供電、電器與電氣控制等。 2.2.1 起升機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 在起重機(jī)中，起升機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)貨物的提升或下降。它是起重機(jī)中最重要、最基本的機(jī)構(gòu)，其工作的好壞直接影響整臺(tái)起重機(jī)的工作性能。起升機(jī)構(gòu)通常有以下幾個(gè)方面的任務(wù)： 1） 起升、放置重物以及與其他機(jī)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)貨物的位移。 2） 機(jī)構(gòu)能夠以各種不同的速度起升和下降重物。 3） 能夠隨時(shí)制動(dòng)，使貨物停留在空中任意位置。 4） 在電動(dòng)機(jī)突然斷電的情況下，重物能夠懸在空中。 5） 當(dāng)電機(jī)通電后，整個(gè)機(jī)構(gòu)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。 起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤(pán)、吊具、掛件等多種型式。安全保護(hù)裝置有超重負(fù)荷限制器、起升高度限位開(kāi)器、下降深度限位器、超速保護(hù)開(kāi)關(guān)等。各大部件根據(jù)實(shí)際需要配用。 下圖2-1以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙聯(lián)起升機(jī)構(gòu)為例說(shuō)明其一般組成： 1——電動(dòng)機(jī)； 2——聯(lián)軸器（帶制動(dòng)輪）； 3——制動(dòng)器； 4——減速器； 5——齒型聯(lián)軸器； 6——卷筒； 7——起升鋼絲繩； 8——取物裝置 圖2-1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)的總體布置方式在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)裝置型式，在港口起重機(jī)中，起重機(jī)的驅(qū)動(dòng)形式有兩種：集中驅(qū)動(dòng)和分別驅(qū)動(dòng)。而電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)型式的最為常見(jiàn)，起重機(jī)的各個(gè)機(jī)構(gòu)都有各自的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分組性好，布置、安裝維修都很方便，操作控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。電機(jī)與卷筒平行布置是門(mén)座起重機(jī)中最多的布置方案。通過(guò)聯(lián)軸器和減速器傳遞電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使卷筒旋轉(zhuǎn)。 電機(jī)的輸出扭矩通過(guò)減速器放大驅(qū)動(dòng)卷筒，使鋼絲繩從卷筒上卷入或放出，從而實(shí)現(xiàn)貨物的上升或下降。卷筒的正反轉(zhuǎn)需借助電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，而貨物的減速和停止又是依靠制動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。 起升機(jī)構(gòu)中起升鋼絲繩的卷繞系統(tǒng)是起升結(jié)構(gòu)的重要部分，起著運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換的作用。其結(jié)構(gòu)形式又取決于起重機(jī)的起重量、作業(yè)對(duì)象及起重臂架系統(tǒng)型式。 港口起重機(jī)前臂架多為四連桿組合臂架系統(tǒng)和單搖桿臂架系統(tǒng)，為了適應(yīng)單件雜貨、散貨的裝卸，一般有兩種取物裝置，吊鉤組或雙繩（四繩）抓斗。相應(yīng)的滑輪組的卷繞方式有兩套單聯(lián)（適用于吊鉤或雙繩抓斗）、兩套雙聯(lián)（適用于吊鉤和四繩抓斗），卷繞系統(tǒng)示意圖如下（圖2-2）： 兩套單聯(lián) 兩套雙聯(lián) 圖2-2 門(mén)座起重機(jī)卷繞系統(tǒng)示意圖 根據(jù)卷繞系統(tǒng)的不同，相應(yīng)的有不同型式的起升絞車(chē)。 1） 吊鉤起升絞車(chē)，如下圖2-3、2-4所示： 圖2-3 單聯(lián)吊鉤絞車(chē) 圖2-4 雙聯(lián)吊鉤絞車(chē) 2） 抓斗起升絞車(chē)（常用雙電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)），如下圖2-5、2-6所示： 圖2-5 雙繩抓斗絞車(chē) 圖2-6 四繩抓斗絞車(chē) 畢業(yè)設(shè)計(jì)所針對(duì)港口門(mén)座式起重機(jī)MQ4035主要在港口使用吊鉤起升搬運(yùn)貨物，因此起升機(jī)構(gòu)只需要一套電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且其吊鉤起升絞車(chē)為雙聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此MQ4035為單套雙聯(lián)卷繞系統(tǒng)。其起升卷繞系統(tǒng)如圖2-7所示： 單套雙聯(lián)卷繞系統(tǒng) 圖2-7 MQ4037起升卷繞系統(tǒng) 對(duì)應(yīng)的，MQ5037起升絞車(chē)的布置形式如圖2-8所示： 圖2-8 起升驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖 2.2.2 變幅機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 變幅機(jī)構(gòu)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)臂架俯仰，以改變工作幅度的機(jī)構(gòu)。它主要有兩個(gè)方面的作用：一是在滿足起重機(jī)工作穩(wěn)定性的條件下，改變幅度，以調(diào)整起重機(jī)有效起重量或調(diào)整取物裝置工作位置；二是在起重量的最大幅度與最小幅度之間運(yùn)移貨物，以擴(kuò)大起重機(jī)的作業(yè)范圍。港口裝卸用門(mén)座起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的作用主要是指后者，它與其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)貨物的運(yùn)移。 為了實(shí)現(xiàn)起重機(jī)幅度的改變，變幅機(jī)構(gòu)由兩大部分組成：臂架系統(tǒng)與變幅驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。下面首先介紹臂架系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 臂架系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 變幅機(jī)構(gòu)根據(jù)變幅方法可分為兩種基本形式：運(yùn)行小車(chē)式和擺動(dòng)臂架式。 運(yùn)行小車(chē)式變幅機(jī)構(gòu)用于小型固定式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)，作為制造和修理車(chē)間的小型起重機(jī)設(shè)備，在港口裝卸作業(yè)中很少采用。 擺動(dòng)臂架式變幅機(jī)構(gòu)，幅度的改變是靠擺動(dòng)臂來(lái)實(shí)現(xiàn)的。港口門(mén)座起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)幾乎全屬此類。擺動(dòng)臂架式變幅機(jī)構(gòu)主要由擺動(dòng)臂架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置所組成。此外，還有操縱設(shè)備、安全裝置等。 根據(jù)變幅機(jī)構(gòu)的工作性質(zhì)有可分為非工作性變幅機(jī)構(gòu)和工作性變幅機(jī)構(gòu)。 非工作性變幅機(jī)構(gòu)只是用來(lái)調(diào)整幅度，在裝卸作業(yè)中，幅度不變。 工作性幅度機(jī)構(gòu)在裝卸作業(yè)時(shí)，通過(guò)改變幅度來(lái)運(yùn)移貨物，以擴(kuò)大起重機(jī)的服務(wù)面積和提高工作機(jī)動(dòng)性。港口起重機(jī)為提高裝卸效率，要求變幅機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)工作性變幅。其特征是：這種變幅是在帶載條件下進(jìn)行的，變幅頻繁，變幅過(guò)程成為起重機(jī)每一個(gè)工作循環(huán)的主要工序之一，變幅速度對(duì)裝卸生產(chǎn)率有直接的影響，故在這類變幅機(jī)構(gòu)中，一般都應(yīng)采用較高的變幅速度，以提高裝卸生產(chǎn)率。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的港口工作的門(mén)座起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)是擺動(dòng)臂架式的工作性變幅機(jī)構(gòu)。其變幅機(jī)構(gòu)應(yīng)該滿足下面兩點(diǎn)要求： 1） 載重水平位移。使載重在變幅時(shí)沿水平線或接近于水平線的軌跡移動(dòng)。 2） 臂架自重平衡。使臂架系統(tǒng)的總重心高度在變幅時(shí)保持不變或變化很小。 為使載重在變幅過(guò)程中沿水平線或近似水平線移動(dòng)，可以采用多種形式來(lái)達(dá)到，但基本上可以歸納為兩種類型：起升繩補(bǔ)償法（也稱為繩索補(bǔ)償法）和組合臂架法。MQ4037采用的是組合臂架式變幅機(jī)構(gòu)，因此可以使用組合臂架法使載重水平位移。組合臂架法的基本設(shè)計(jì)方法是機(jī)械原理中所學(xué)的關(guān)于四連桿機(jī)構(gòu)定軌跡的設(shè)計(jì)方法。 本次設(shè)計(jì)中，吊重水平位移補(bǔ)償系統(tǒng)所采用的是四連桿式組合臂架，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(jī)架一起組成一個(gè)平面四連桿機(jī)構(gòu)。如果臂架的尺寸選擇合適，則在有效幅度內(nèi)，象鼻梁的端點(diǎn)將沿著接近水平線的軌跡移動(dòng)。當(dāng)起升繩沿著拉桿或臂架到象鼻梁從其頭部引出時(shí)，可滿足物品水平變幅的要求。使用這種補(bǔ)償系統(tǒng)物品懸掛長(zhǎng)度減小，擺動(dòng)現(xiàn)象減輕，起升繩的長(zhǎng)度和磨損減小，起升滑輪組倍率的大小對(duì)補(bǔ)償系統(tǒng)沒(méi)有影響。剛性拉桿組合臂架是組合臂架方案中最廣泛采用的一種型式，圖2-9示出了其變幅時(shí)吊重保持水平移動(dòng)的原理，剛性拉組合臂架臂架1、象鼻梁2、剛性拉桿3組成，三構(gòu)件與機(jī)架構(gòu)成一平面四連桿機(jī)構(gòu)，這種方案又稱為四連桿組合臂架系統(tǒng)。當(dāng)臂架俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)，象鼻梁端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一雙葉曲線。如果臂架系統(tǒng)尺寸及機(jī)架O和D1位置選擇適當(dāng)，則在有效工作幅度范圍S內(nèi)，象鼻梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡ab段接近為一水平線，這時(shí)只要起升繩沿臂架系統(tǒng)構(gòu)件的軸線布置，并從象鼻梁端點(diǎn)引出，就可以實(shí)現(xiàn)吊重沿接近水平線軌跡移動(dòng)。 四連桿臂架系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是臂架下的工作空間較大，鋼絲繩的懸掛長(zhǎng)度不變，貨載擺動(dòng)現(xiàn)象減小。其缺點(diǎn)是：臂架為葙型結(jié)構(gòu)，自重較重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，迎風(fēng)面積也較大，在變幅過(guò)程中，臂架難以沿嚴(yán)格的水平線變幅。 四連桿機(jī)構(gòu)定軌跡的設(shè)計(jì)在要求不是十分精確地情況下可以采用作圖法進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后可以利用軟件對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)的目標(biāo)點(diǎn)的軌跡的水平度進(jìn)行校核 圖2-9剛性拉桿組合臂架工作原理 除了載重的水平位移補(bǔ)償外，也必須對(duì)臂架的自重進(jìn)行補(bǔ)償，以使臂架調(diào)運(yùn)貨物時(shí)載荷穩(wěn)定。利用臂架的俯仰來(lái)改變幅度時(shí)，臂架系統(tǒng)重心的高度也在不斷的變化，為了使臂架系統(tǒng)的重心盡可能不發(fā)生升降現(xiàn)象，以免由于重心升降時(shí)需要做功而引起變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)功率的增大，可以采用多種構(gòu)造形式來(lái)達(dá)到。在這里采用了港口普遍采用的利用活配重使臂架系統(tǒng)合成重心位置在變幅過(guò)程中，接近于水平線的軌跡移動(dòng)的方案。 圖2-10 杠桿-活配重法臂架平衡系統(tǒng)工作原理圖 圖2-10所示為利用桿杠活配重法來(lái)獲得臂架自重平衡的工作原理簡(jiǎn)圖?；钆渲嘏c臂架分離，繞各自鉸軸擺動(dòng)，采用杠桿連接使之組成非平行四邊形的四桿機(jī)構(gòu)。這種平衡法的基本原理為：不再是保持臂架和配重的合成重心位置不變，而是根據(jù)變幅過(guò)程中，臂架位能的增加（或減少）值等于活配重位能相應(yīng)地減少（或增加）值，使臂架系統(tǒng)在各個(gè)變幅位置保持總位能不變。 這種方案與尾重法相比較，在臂架擺動(dòng)角度相同的條件下：活配重?cái)[動(dòng)角度顯著增大，從而增大了活配重的升降高度，以至于減輕了活配重的重量。同時(shí)它把臂架系統(tǒng)分成臂架與配重兩部分，配重被移到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線較遠(yuǎn)的地方，兩者用杠桿聯(lián)系起來(lái)，由于杠桿的放大原理，使配重重量大大地減輕，并可充分發(fā)揮配重對(duì)起重機(jī)穩(wěn)定性的作用，它在總體布置上，要比尾重法方便得多。但是這種平衡方案不能做到臂架系統(tǒng)的完全平衡。只要把四桿機(jī)構(gòu)的尺寸和配重的重量選得合適，可以使誤差縮減到很小的程度，安全能滿足對(duì)臂架平衡系統(tǒng)提出的要求。 由于這種方案優(yōu)點(diǎn)較多，因此，目前應(yīng)用最普遍，門(mén)座起重機(jī)基本上都采用此種平衡方法，因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的門(mén)座起重機(jī)也采用這個(gè)方法。 變幅驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 為使臂架繞其鉸軸擺動(dòng)來(lái)改變起吊貨物的位置，就必須有一套專門(mén)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)變幅機(jī)構(gòu)工作性質(zhì)和要求不同，出現(xiàn)了多種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如齒條、螺桿螺母、液壓等。下面簡(jiǎn)要介紹經(jīng)常使用的齒條和螺桿螺母驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 1） 螺桿螺母變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖2-11 螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)變幅機(jī)構(gòu)筒圖 1—機(jī)；2－減速器；3－轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母；4－不轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿； 5－臂架；6－轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿；7－不轉(zhuǎn)動(dòng)的螺母 圖2-11為螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)變幅機(jī)構(gòu)筒圖。這種傳動(dòng)方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：由于螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)本身具有很大的傳動(dòng)比，因而使整個(gè)傳動(dòng)裝置緊湊、重量輕、變幅平穩(wěn)無(wú)沖擊。主要缺點(diǎn)是：效率低，非密封條件下工作或潤(rùn)滑不良時(shí)，磨損快，螺母的螺紋磨損后不易檢查。近來(lái)出現(xiàn)的滾珠螺桿（見(jiàn)圖2-12）能夠克服上述的這些缺點(diǎn)。這是一種有前途的變幅傳動(dòng)方式。但由于制造工藝復(fù)雜，還沒(méi)有廣泛采用。 圖2-12 滾動(dòng)螺桿 1-支座；2-鍵槽；3-螺桿；4-滾珠；5-驅(qū)動(dòng)齒輪；6-軸承；7-螺母 2） 齒條變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖2-13為齒條傳動(dòng)的變幅機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。臂架直接由齒條推動(dòng)，齒條則由裝設(shè)在機(jī)器房頂上的電動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)封閉式的三級(jí)圓柱齒輪減速器減速后，帶動(dòng)一個(gè)小齒輪，由小齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒條做直線運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)臂架繞其軸心擺動(dòng)。對(duì)于較大型的起重機(jī)，齒條常制成針齒的形狀，以便制造和維修工作。 圖2-13 齒條傳動(dòng)的變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)圖 1-電動(dòng)機(jī)；2-液壓推桿制動(dòng)器；3-圓柱齒輪減速器；4-齒型連軸節(jié)；5-齒條 因?yàn)樵谧兎鶗r(shí)振動(dòng)和沖擊都較大，所以在齒條頭部裝設(shè)橡膠緩沖裝置或液壓緩沖裝置。另外，為了避免由于齒條超程而使臂架脫落，確保變幅機(jī)構(gòu)安全工作，齒條在變幅有效區(qū)段內(nèi)兩端都設(shè)有行程開(kāi)關(guān)。 這種傳動(dòng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，可以雙向受力，效率高。缺點(diǎn)是：因?yàn)榇嬖邶X間間隙，起、制動(dòng)時(shí)有沖擊；齒條傳動(dòng)是開(kāi)式傳動(dòng)，工作條件差，所以齒面易磨損。 這種傳動(dòng)方式由于可以在效率較高的前提下，獲得相當(dāng)緊湊的結(jié)構(gòu)，因而，在工作性變幅機(jī)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。 本機(jī)變幅機(jī)構(gòu)采用單根齒條驅(qū)動(dòng)變幅，傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、制動(dòng)器、減速器、聯(lián)軸器、小齒輪、齒條和搖架等組成。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，齒條作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)組合臂架搖擺而適應(yīng)各幅度位置的變化。搖架作為運(yùn)動(dòng)齒條的導(dǎo)向滑輪裝置，可繞鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪與齒條的嚙合間隙用三個(gè)帶有偏心軸的導(dǎo)向輪來(lái)調(diào)整。電動(dòng)機(jī)與減速器的鏈接采用浮動(dòng)傳動(dòng)軸，在減速器的高速軸端裝有一套制動(dòng)器，在臂架的下鉸點(diǎn)裝有減速開(kāi)關(guān)，在搖架上裝有兩級(jí)終端限位保護(hù)器，在齒條箱的終端還設(shè)置有安全擋塊。 變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)傳遞路徑：變頻電機(jī)→鼓型齒形聯(lián)軸器→浮動(dòng)軸→鼓型帶制動(dòng)輪齒形聯(lián)軸器→減速器→低速軸鼓型齒形聯(lián)軸器→齒條支承搖架→齒條。它是采用變頻調(diào)速的方法，由電控PLC、變頻器實(shí)現(xiàn)，具有良好的調(diào)速性能。變幅機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-14所示。 圖2-14 變幅機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 1—減速器；2—低速軸齒形聯(lián)軸器；3—制動(dòng)器罩；4—制動(dòng)器；5—帶制動(dòng)輪齒形聯(lián)軸器； 6—浮動(dòng)軸；7—齒條總成；8—高速軸齒形聯(lián)軸器；9—電動(dòng)機(jī) 變幅緩沖裝置 在臂架類起重機(jī)中，由于臂架系統(tǒng)自重和起吊貨物的重量，使得變幅機(jī)構(gòu)工作時(shí)起、制動(dòng)產(chǎn)生的沖擊很大，為了減緩沖擊和振動(dòng)，必須在變幅機(jī)構(gòu)中安裝緩沖裝置。常用的緩沖裝置有彈簧緩沖器、橡膠緩沖器（如圖2-15）、液壓彈簧緩沖器（圖2-16）。 圖2-15 橡膠緩沖器 彈簧緩沖器內(nèi)部彈簧為螺旋式壓力彈簧。這種緩沖器構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)修理簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。其工作原理是：彈簧受壓，吸收能量減少?zèng)_擊。 橡膠緩沖器內(nèi)部有一組特制的橡膠墊，每塊橡膠墊之間有一個(gè)金屬墊隔離。為了增加橡膠墊的使用壽命，在其中間加入一個(gè)金屬墊片。這種緩沖器緩沖效果好，但對(duì)橡膠質(zhì)量要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，修理麻煩。其工作原理是橡膠墊受壓縮變形，吸收能量，減少?zèng)_擊。 液壓彈簧緩沖器由阻尼油缸和緩沖彈簧制成的。阻尼油缸的阻尼大小可通過(guò)調(diào)整活塞兩側(cè)節(jié)流閥的開(kāi)度來(lái)達(dá)到的。它的工作原理是依靠阻尼油缸的工作油節(jié)流發(fā)熱，吸收能量和彈簧壓縮變形吸收能量來(lái)減少?zèng)_擊。 圖2-16液壓彈簧緩沖器 1-活塞；2-缸體；3-節(jié)流閥；4-密封圈；5-彈簧；6-限位套筒；7-調(diào)節(jié)螺栓 緩沖器通常安裝在機(jī)構(gòu)與臂架之間的連接件上。由于液壓彈簧緩沖器具有良好的阻尼效果，便于安裝和調(diào)試，安全性高，因此本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是液壓彈簧阻尼器。 2.2.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是用來(lái)支承旋轉(zhuǎn)部分重量，并驅(qū)使旋轉(zhuǎn)部分相對(duì)于不旋轉(zhuǎn)部分做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)。它的作用是使被起吊的貨物圍繞起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到在水平面內(nèi)運(yùn)移貨物的目的。 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)之一。它只有與其他機(jī)構(gòu)配合作業(yè)，才能將貨物運(yùn)送到起重機(jī)工作空間范圍內(nèi)的任何地方。當(dāng)單獨(dú)用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作時(shí)，己被起吊的貨物移動(dòng)范圍只是一個(gè)狹窄的圓環(huán)面（圖2-17（a））；當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)聯(lián)合作用時(shí)，其工作范圍是環(huán)形圓柱體空間，在平面內(nèi)是一個(gè)較寬的圓環(huán)（圖2-17（b））；當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)聯(lián)合作用時(shí)，其工作范圍擴(kuò)大到相當(dāng)大的空間（圖2-17（c））。 圖2-17旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作空間示意圖 起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，不論其結(jié)構(gòu)如何，均是由旋轉(zhuǎn)支承裝置和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩部分所組成的。旋轉(zhuǎn)支承裝置是用來(lái)保證起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分和不旋轉(zhuǎn)部分的對(duì)中，并把旋轉(zhuǎn)部分的力（包括垂直力、水平力和傾翻力矩）傳遞給起重機(jī)的不旋轉(zhuǎn)部分的裝置。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置是實(shí)現(xiàn)起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分相對(duì)于不旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 目前港口門(mén)座起重機(jī)采用的柱式旋轉(zhuǎn)支承裝置主要是由一個(gè)柱、兩個(gè)水平支承和一個(gè)垂直推力支承組成的。有時(shí)用一個(gè)向心推力支承來(lái)代替一個(gè)水平支承和垂直推力支承。根據(jù)柱是固定或旋轉(zhuǎn)，柱式旋轉(zhuǎn)支承裝置又分為定柱式和轉(zhuǎn)柱式旋轉(zhuǎn)支承裝置兩種。 兩者的區(qū)別可見(jiàn)下圖2-18（a）轉(zhuǎn)柱式支承和圖2-18（b）定柱式支承。 圖2-18（a）轉(zhuǎn)柱式支承 圖2-18（b）定柱式支承 由于轉(zhuǎn)柱式支承裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、精度要求不高等優(yōu)點(diǎn) ，因此被廣泛地應(yīng)用于門(mén)座起重機(jī)。 本次設(shè)計(jì)中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用的是轉(zhuǎn)柱式支承裝置，這種回轉(zhuǎn)支承上支承包括裝在轉(zhuǎn)柱上的水平滾輪和固定在門(mén)座上的環(huán)形軌道組成。當(dāng)轉(zhuǎn)柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，水平滾輪就沿軌道滾動(dòng)。下支承是由裝在門(mén)座下十字橫梁上的推動(dòng)軸承和球面徑向滾動(dòng)軸承組成的。門(mén)座起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分固定在大的轉(zhuǎn)柱上并由門(mén)座外圈上的齒圈實(shí)現(xiàn)起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分相對(duì)于固定部分的回轉(zhuǎn)。 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分相對(duì)于不旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力和速度的傳動(dòng)裝置。這種裝置能滿足起重機(jī)低速正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)平穩(wěn)、安全可靠的要求。從受力方面考慮，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)必須克服如下阻力矩：一是旋轉(zhuǎn)支承裝置中的摩擦阻力矩；二是風(fēng)阻力矩；三是由道路坡度或浮船傾斜造成的旋轉(zhuǎn)阻力矩。 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式和構(gòu)造，主要是根據(jù)起重機(jī)的用途、工作特點(diǎn)、起重量的大小來(lái)確定的。在實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的是機(jī)械驅(qū)動(dòng)。它是由下列部分組成的：原動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)器、減速器和最后一級(jí)齒輪傳動(dòng)。為了保證旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的可靠工作和防止過(guò)載，在傳動(dòng)系統(tǒng)中一般還裝設(shè)極限力矩聯(lián)軸節(jié)。原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)所采用的原動(dòng)機(jī)、減速器及驅(qū)動(dòng)元件的不同，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有以下幾種主要驅(qū)動(dòng)形式：臥式電動(dòng)機(jī)-帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器-制動(dòng)器-帶極限力矩聯(lián)軸器的渦輪蝸桿減速器-最后一級(jí)大齒輪傳動(dòng)；立式電動(dòng)機(jī)一聯(lián)軸器一水平安裝的制動(dòng)器一軸線垂直布置的立式減速器（可帶極限力矩聯(lián)軸節(jié)）一最后一級(jí)大齒輪傳動(dòng)；臥式電動(dòng)機(jī)一極限力矩聯(lián)軸器一制動(dòng)器一圓柱圓錐齒輪減速器一最后一級(jí)大齒輪傳動(dòng)等。 本次設(shè)計(jì)的港口門(mén)座起重機(jī)采用立式電動(dòng)機(jī)--聯(lián)軸器--水平安裝的制動(dòng)器--軸線垂直布置的立式減速器（可帶極限力矩聯(lián)軸節(jié)）--最后一級(jí)大齒輪傳動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖如下。 圖2-19回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖 1—電動(dòng)機(jī)；2—極限力矩聯(lián)軸器；3—上箱體；4—形星齒輪減速器；5—回轉(zhuǎn)支承； 2.2.4 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成及工作原理 在裝卸作業(yè)中，往往要求起重機(jī)能夠調(diào)整工作位置，改變工作地點(diǎn)，以擴(kuò)大作業(yè)范圍，提高裝卸效率。因此，在起重機(jī)中通常都裝有運(yùn)行機(jī)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是使起重機(jī)做水平運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為無(wú)軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)和有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩大類。港口裝卸用門(mén)座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)均為有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)。有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)起重機(jī)可沿著鋪設(shè)的鋼軌上運(yùn)行。 由于這種運(yùn)行機(jī)構(gòu)的車(chē)輪和軌道都是鋼鐵制成的，故其運(yùn)行阻力小，承載能力大，結(jié)構(gòu)緊湊。盡管與無(wú)軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)相比較工作范圍受到軌道的限制，但是仍是港口起重機(jī)的主要運(yùn)行形式。 門(mén)座起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)屬非工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)，只是用來(lái)調(diào)整起重機(jī)的工作位置。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作速度隨起重機(jī)的用途確定。非工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)為了筒化結(jié)構(gòu)，減輕自重，通常采用較低的運(yùn)行速度。 門(mén)座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)形式是由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置分別驅(qū)動(dòng)各個(gè)支點(diǎn)上的車(chē)輪。因?yàn)檫@種驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便，在港口起重機(jī)械運(yùn)行機(jī)構(gòu)中獲得了廣泛的應(yīng)用。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)不論是何種結(jié)構(gòu)，都是由運(yùn)行支承裝置和運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置兩大主要部分組成的。運(yùn)行支承裝置的機(jī)械部分對(duì)于有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)起重機(jī)主要是均衡梁、車(chē)輪和軌道。運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、減速器與制動(dòng)器等。 軌式運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置主要包括原動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)裝置等。有軌運(yùn)行起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)大多數(shù)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。為適應(yīng)起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)重復(fù)短暫周期性工作的特點(diǎn)，與其他機(jī)構(gòu)一樣，交流電驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)其原動(dòng)機(jī)也采用起重和冶金機(jī)械專用的三相交流異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為繞線式異步電動(dòng)機(jī)JZR或鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。前者由于其轉(zhuǎn)子電阻可以調(diào)節(jié)，因此起動(dòng)電流不大，且便于調(diào)速，故獲得廣泛應(yīng)用。后者構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但起動(dòng)電流大，不便于調(diào)速，且不能承受較大的起動(dòng)次數(shù)，因此，一般僅在功率不大或工作不十分繁重的情況下使用。 為使起重機(jī)迅速準(zhǔn)確地停車(chē)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)中必須安裝制動(dòng)器。常用的制動(dòng)器為JWZ型交流短行程雙磁雙塊制動(dòng)器，靠彈簧上閘，電磁鐵松閘。YWZ型電動(dòng)液壓推桿雙瓦塊制動(dòng)器也得到廣泛應(yīng)用，它是靠彈簧上閘，電動(dòng)液壓推桿松閘的。與前者相比，后者具有制動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、制動(dòng)力矩大、外形尺寸小等突出優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在各種港口起重機(jī)中。 門(mén)座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)聯(lián)軸節(jié)多數(shù)使用彈性柱銷聯(lián)軸節(jié)，且與制動(dòng)輪制成一體，這樣大大地縮小了整體尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊。制動(dòng)輪一般安裝在電動(dòng)機(jī)的高速軸上，因高速軸所需制動(dòng)力矩小，制動(dòng)器可得到較小的尺寸。 傳動(dòng)裝置主要采用圓柱齒輪減速器加開(kāi)式齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿減速器加開(kāi)式齒輪傳動(dòng)、三合一減速器傳動(dòng)等。 門(mén)座起重機(jī)上常用的傳動(dòng)裝置為蝸輪蝸桿減速器加開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。圖2-20為港口常見(jiàn)的門(mén)座起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置圖。這種方案由于采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，因此傳動(dòng)效率較低，且沿軌道方向的尺寸較大。為了獲得結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高的驅(qū)動(dòng)形式，近年來(lái)，在進(jìn)口門(mén)座起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，出現(xiàn)了“三合一”減速器，即將電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器三件合為一體。其優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，外形美觀。目前，國(guó)內(nèi)正在研制這種減速器。這種減速器采用立式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)帶有一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)的減速器，再經(jīng)一級(jí)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方案。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要的任務(wù)即是對(duì)門(mén)座起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以畢業(yè)論文中會(huì)有詳細(xì)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。 圖2-20 運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1— 橡膠緩沖器；2—掃軌板；3—車(chē)輪；4—均衡梁；5-防滑楔；6—開(kāi)式齒輪；7—驅(qū)動(dòng)裝 2.2.5 門(mén)座起重機(jī)的安全設(shè)置 防風(fēng)錨定裝置 防風(fēng)錨定裝置是大型起重機(jī)的一種重要安全保護(hù)裝置，它的作用是將起重機(jī)牢牢地固定在作業(yè)場(chǎng)地。港口起重機(jī)均在露天場(chǎng)地或碼頭前沿作業(yè)，經(jīng)常承受風(fēng)載荷作用。由于起重機(jī)結(jié)構(gòu)龐大，迎風(fēng)面積大，承受的風(fēng)載荷也就很大，很容易在風(fēng)力作用下移動(dòng)滑行。如果不采用必要的安全保護(hù)措施，就有被損壞甚至被吹翻的危險(xiǎn)。國(guó)內(nèi)外大型起重機(jī)由于沒(méi)有防風(fēng)錨定裝置，被大風(fēng)吹走，滑移、碰擊到軌道端部后傾翻的事故很多。因此，露天作業(yè)的大型起重機(jī)械必須裝設(shè)防風(fēng)錨定裝置，以便隨時(shí)將起童機(jī)固定起來(lái)，防止被暴風(fēng)吹走。 （1） 防風(fēng)錨定裝置 該裝置是將起重機(jī)與作業(yè)場(chǎng)地地面連接起來(lái)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全可靠。但與場(chǎng)地連接部位，必須在修建碼頭時(shí)同時(shí)造好。典型的結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖2-21。使用時(shí)需4套裝置，分別安裝在大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的4條腿上同時(shí)使用。圖2-21（a）為插銷裝置（大型起重機(jī)常用插板代替插銷，并且用杠桿來(lái)插入與插出）。插銷裝置應(yīng)沿軌道場(chǎng)地上兩側(cè)每隔一定距離裝設(shè)下個(gè)，以便在大風(fēng)來(lái)到時(shí)能及時(shí)將起重機(jī)鎖住。圖2-21（b）為鏈條式錨定裝置。它利用鏈條將起重機(jī)與地面固定點(diǎn)連接起來(lái)，達(dá)到固定起重機(jī)的目的。 圖2-21 防風(fēng)錨定裝置 （2） 手動(dòng)膠楔 手動(dòng)膠楔是一種簡(jiǎn)單、有效的防風(fēng)工具，將它插入車(chē)輪和道軌之間，當(dāng)起重機(jī)受風(fēng)力移動(dòng)后，車(chē)輪滾上膠楔，使車(chē)輪與軌道間的滾動(dòng)摩擦變成膠楔與軌道間的滑動(dòng)摩擦，阻力增大，阻止門(mén)座起重機(jī)繼續(xù)移動(dòng)。手動(dòng)膠楔的缺點(diǎn)是需要靠人工插入和拔出，使用不方便，另外它與運(yùn)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有電器聯(lián)鎖，有時(shí)會(huì)因失誤造成事故。 （3） 楔塊式防爬器 壓力輪固定在起重機(jī)上，其下部有凹型楔塊，它們之間有一定間隙。凹型楔塊通過(guò)撓性件掛在上端的電動(dòng)推桿（或電動(dòng)液壓推桿）上，當(dāng)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)工作時(shí)電動(dòng)推桿也工作，將楔塊提起離開(kāi)軌面，，使之與壓力輪相接觸，此時(shí)，起重機(jī)可以正常運(yùn)行；當(dāng)起重機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)推桿反轉(zhuǎn)使楔塊放下（若采用電動(dòng)液壓推桿，此時(shí)楔塊在自身重力作用下），落在軌面上，與起重機(jī)呈浮動(dòng)連接。當(dāng)起重機(jī)在風(fēng)力作用下移動(dòng)時(shí)，楔塊不動(dòng)，壓力輪將沿著楔塊斜面爬坡，壓力輪對(duì)楔塊的垂直壓力使楔塊與軌面產(chǎn)生摩擦力，當(dāng)摩擦阻力能平衡風(fēng)力時(shí)，起重機(jī)就停止移動(dòng)。楔塊提起和放下時(shí)與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)限位開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖，以保證防爬器正常工作并防止運(yùn)行機(jī)構(gòu)誤動(dòng)作。這種機(jī)構(gòu)可以靈活的錨定起重機(jī)，而不需要人為的其他操作，但不可用于風(fēng)載很大，以及環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合。 楔塊防爬器構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造成本低，可靠性高，特別是當(dāng)軌道低于碼頭平面時(shí)，夾軌器無(wú)法工作，它卻可以正常工作。但是，它與膠楔一樣，當(dāng)有臺(tái)風(fēng)時(shí)，起重機(jī)仍可能與楔塊一起沿軌面滑動(dòng)，故必須安裝其它防風(fēng)錨定裝置。 因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)門(mén)座起重機(jī)采用的防風(fēng)錨定裝置就是圖2-21（a）所示的插銷裝置和楔塊式防爬器的組合。楔塊式防爬器用于平常的起重機(jī)的運(yùn)行自鎖，在遇到臺(tái)風(fēng)或者其他的特殊的情況的時(shí)候，就使用插銷裝置將起重機(jī)鎖定在鐵軌上，以防止安全事故的發(fā)生。 超負(fù)荷限制器 起重機(jī)的工作負(fù)荷是一個(gè)確定的數(shù)值，作業(yè)過(guò)程中貨物的重量不能超過(guò)額定負(fù)荷值，否則就可能造成機(jī)損、貨損及人身傷亡事故?，F(xiàn)在國(guó)家勞動(dòng)安全部門(mén)已經(jīng)明確規(guī)定，在大中型起重機(jī)械上必須裝有防止起重機(jī)超載作業(yè)的安全裝置。這就從根本上消除了超負(fù)荷作業(yè)的隱患。 防止起重機(jī)超載作業(yè)的安全裝置有兩種：一種是起重量限制器（即超負(fù)荷限制器）；另一種是起重力矩限制器。后者用于臂架類起重機(jī)中。隨著幅度的增加，允許的起重量減少。港口裝卸門(mén)座起重機(jī)的起重量一般不隨幅度變化，故很少應(yīng)用。現(xiàn)僅就港口裝卸門(mén)座起重機(jī)使用的超負(fù)荷限制器介紹如下。 超負(fù)荷限制器種類很多，按工作原理主要分為機(jī)械式和電子式2種。機(jī)械式主要有杠桿式、偏心式和凸輪式3種。這3種裝置的工作原理相同，即載荷直接或間接地作用于杠桿或者偏心輪、凸輪上，當(dāng)引起的力矩超過(guò)事先調(diào)整好的阻力矩時(shí)，緩沖裝置活塞桿受力運(yùn)動(dòng)，從而碰撞限位開(kāi)關(guān)，使起升機(jī)構(gòu)斷電，達(dá)到停車(chē)的目的。電子式超負(fù)荷限制器使用半導(dǎo)體和微型電子計(jì)算機(jī)等元件。它的工作原理主要是：通過(guò)壓力傳感器來(lái)采集信號(hào)樣本，即將載荷信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理。當(dāng)載荷分別達(dá)到額定起重量事先調(diào)定的某些數(shù)值時(shí)，超負(fù)荷限制器分別發(fā)出預(yù)報(bào)和報(bào)警信號(hào)，最終通過(guò)控制電路自動(dòng)切斷起升電源，迫使起升機(jī)構(gòu)停止工作。 機(jī)械式超負(fù)荷限制器構(gòu)造簡(jiǎn)單，但有體積大、重量大等缺點(diǎn)，大多數(shù)裝在中小型起重機(jī)上。電子式超負(fù)荷限制器具有集成化，調(diào)整方便，體積小等特點(diǎn)。此外，電子式超負(fù)荷限制器較之機(jī)械式超負(fù)荷限制器反應(yīng)靈敏，安裝方便。 我國(guó)港門(mén)座起重機(jī)多采用杭州新華儀表廠生產(chǎn)的PCI-1002超載限制器。其主要原理是該儀器配以電阻應(yīng)變片式荷重傳感器，能在起重設(shè)備承載到額定值的90％時(shí)，