L型支腿門(mén)式起重機(jī)大車(chē)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述 課題名稱(chēng)： l型支腿門(mén)式 起重機(jī)大車(chē)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 機(jī)械學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 07級(jí)工程機(jī)械 學(xué)生姓名： 郭陽(yáng) 指導(dǎo)教師： 張連東 完成日期： 2010/03/15 一、 課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1.1門(mén)式起重機(jī)概述1門(mén)式起重機(jī)是一種循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作靈活、維修方便、起重量和跨度大及占用作業(yè)面積小的特點(diǎn)。廣泛用于鐵路貨場(chǎng)、港口碼頭、現(xiàn)代化工廠和倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所。門(mén)式起重機(jī)一般由金屬結(jié)構(gòu)部分、機(jī)械部分和電氣部分組成。它的金屬結(jié)構(gòu)像門(mén)形框架，承載主梁下安裝兩條支腳，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁。門(mén)式起重機(jī)的金屬結(jié)

2、構(gòu)部分主要由主梁、支腿、下端梁和司機(jī)室組成。它一般沿著鋪設(shè)在地面上的軌道上運(yùn)行。機(jī)械機(jī)構(gòu)主要由起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成。電氣部分由電氣設(shè)備和電氣線路組成。門(mén)式起重機(jī)的形式很多，根據(jù)用途的不同可以分為通用型門(mén)式起重機(jī)，集裝箱門(mén)式起重機(jī)，電站門(mén)式起重機(jī)，造船門(mén)式起重機(jī)等。1）普通龍門(mén)起重機(jī) 這種起重機(jī)多采用箱型式和桁架式結(jié)構(gòu)，用途最廣泛。可以搬運(yùn)各種成件物品和散狀物料，起重量在100噸以下，跨度為439米。用抓斗的普通門(mén)式起重機(jī)工作級(jí)別較高。普通門(mén)式起重機(jī)主要是指吊鉤、抓斗、電磁、葫蘆門(mén)式起重機(jī)，同時(shí)也包括半門(mén)式起重機(jī)。 2）水電站龍門(mén)起重機(jī) 主要用來(lái)吊運(yùn)和啟閉閘門(mén)，也可進(jìn)行安裝作業(yè)。起重量達(dá)805

3、00噸，跨度較小，為816米；起升速度較低，為15米分。這種起重機(jī)雖然不是經(jīng)常吊運(yùn)，但一旦使用工作卻十分繁重，因此要適當(dāng)提高工作級(jí)別。 3）造船龍門(mén)起重機(jī) 用于船臺(tái)拼裝船體，常備有兩臺(tái)起重小車(chē)：一臺(tái)有兩個(gè)主鉤，在橋架上翼緣的軌道上運(yùn)行；另一臺(tái)有一個(gè)主鉤和一個(gè)副鉤，在橋架下翼緣的軌道上運(yùn)行，以便翻轉(zhuǎn)和吊裝大型的船體分段。起重量一般為1001500噸；跨度達(dá)185米；起升速度為215米分，還有0.10.5米分的微動(dòng)速度。 4）集裝箱龍門(mén)起重機(jī) 用于集裝箱碼頭。拖掛車(chē)將岸壁集裝箱運(yùn)載橋從船上卸下的集裝箱運(yùn)到堆場(chǎng)或后方后，由集裝箱龍門(mén)起重機(jī)堆碼起來(lái)或直接裝車(chē)運(yùn)走，一般用輪胎式。這種起重機(jī)的工作級(jí)別較高

4、。起升速度為810米分；跨度根據(jù)需要跨越的集裝箱排數(shù)來(lái)決定，最大為60米左右。按照結(jié)構(gòu)形式分為：1）單主梁門(mén)式起重機(jī) 單主梁門(mén)式起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，自身質(zhì)量小，主梁多為偏軌箱形架結(jié)構(gòu)。整體剛度要弱一些，起重量q50t、跨度s35m。門(mén)腿有l(wèi)型和c型兩種形式。 2）雙梁橋式起重機(jī) 雙梁橋式起重機(jī)承載能力強(qiáng)，跨度大、整體穩(wěn)定性好，品種多，但自身質(zhì)量與相同起重量的單主梁門(mén)式起重機(jī)相比要大些，造價(jià)也較高。1.2國(guó)內(nèi)我國(guó)的門(mén)式起重機(jī)發(fā)展自從上世紀(jì)五十年代中期開(kāi)始經(jīng)歷了仿制、改進(jìn)和自主研發(fā)三個(gè)階段。2011年由武橋重工制造的我國(guó)最大的一臺(tái)龍門(mén)起重機(jī)該起重機(jī)跨度為230米，為國(guó)內(nèi)最大跨度，標(biāo)準(zhǔn)載重

5、為900噸，實(shí)際載重可以達(dá)到1500噸。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、裝置等方面都實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，基本上確立了研發(fā)，制造體系。隨著我國(guó)基本建設(shè)高峰的逐漸到來(lái)，造船、風(fēng)力發(fā)電安裝、石油化工(包括煤化工)建設(shè)、冶金建設(shè)、火電(包括核電)建設(shè)、市政等等的發(fā)展使大型起重機(jī)吊裝市場(chǎng)出現(xiàn)供不應(yīng)求的“火暴”現(xiàn)象。如今，我國(guó)的建設(shè)工程中的大型吊裝模式，已經(jīng)從相對(duì)原始的桅桿輔以卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪組的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐源笮臀U輔以液壓提升和大型起重機(jī)吊裝為主的模式。中國(guó)造船業(yè)從2006年開(kāi)始進(jìn)入了一個(gè)突飛猛進(jìn)發(fā)展階段。造船最主要的輔助工具就是大型龍門(mén)起重。首鋼的搬遷、寶鋼的改擴(kuò)建等的大面積開(kāi)工和擴(kuò)建，起重量逐級(jí)攀升，達(dá)到600t以

6、上27。1.2國(guó)外目前，國(guó)外制造大型廠商主要有美國(guó)的paceco、德國(guó)的noell、英國(guó)的morris、芬蘭的valmet、韓國(guó)的三星和現(xiàn)代，以及日本的三菱、三井、住友等。隨著國(guó)際集裝箱運(yùn)輸事業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)軌道吊的要求越來(lái)越高，使得各大廠商在新研制的起重機(jī)堆碼高度、跨度以及速度等主要參數(shù)上都有了較大的進(jìn)展。目前世界上比較先進(jìn)的機(jī)型其堆高已達(dá)78層、吊具下的起重量已達(dá)45t、滿載起升速度達(dá)30m/min、小車(chē)速度超過(guò)50m/min、大車(chē)運(yùn)行速度超過(guò)120m/min。日本三井公司成功地采用了交流變頻調(diào)速裝置，解決了起升機(jī)構(gòu)位勢(shì)負(fù)載和車(chē)輪支承壓力變化導(dǎo)致車(chē)輪轉(zhuǎn)速變化的關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到了集裝箱堆場(chǎng)作業(yè)

7、的使用要求。德國(guó)派納公司將其在自動(dòng)控制領(lǐng)域所擁有的豐富經(jīng)驗(yàn)成功地應(yīng)用在大型軌道吊上，滿足了現(xiàn)代化集裝箱堆場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化控制的需要。歐洲聯(lián)合碼頭公司應(yīng)用光纜傳輸技術(shù)，可靠地將軌道吊與港站管理計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人裝卸作業(yè)和堆物全盤(pán)自動(dòng)化22。二、研究主要成果2.1新材料的應(yīng)用2,15h型鋼、t型鋼、mc鑄型尼龍材料等等,都促成了起重機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和機(jī)械零部件的發(fā)展,降低了制造成本,改善了使用性能。2.2新裝置的研制和新零部件的采用2,12,5激光防碰撞裝置、柔性部件、三合一減速器、新型徑向棒銷(xiāo)聯(lián)軸器、新型電力液壓塊式制動(dòng)器、鉗式制動(dòng)器、電線滑車(chē)、滑接輸電裝置等等行裝置的采用,都為起重機(jī)產(chǎn)品的更新和系列

8、改進(jìn)提供了切實(shí)的基礎(chǔ)。2.3新設(shè)計(jì)思想的應(yīng)用2近幾年,一些高等院校在起重機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)和推廣現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法方面做了許多有成效的工作, 對(duì)門(mén)式起重機(jī)進(jìn)行了按靜強(qiáng)度、靜剛度、動(dòng)剛度等多項(xiàng)控制指標(biāo)的綜合分析優(yōu)化設(shè)計(jì),從單機(jī)優(yōu)化到系列優(yōu)化設(shè)計(jì)理論方面的開(kāi)拓和探索都已進(jìn)入實(shí)用階段。依據(jù)miner線性累積損傷理論,形成餓對(duì)角線通用原則,使得用同樣的結(jié)構(gòu)或同樣的機(jī)械部件,形成多種規(guī)格起重機(jī)提供了理論基礎(chǔ)。模塊單元化設(shè)計(jì)等等。整個(gè)起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和管理水平的提高,老產(chǎn)品的更新、新產(chǎn)品的研發(fā)速度都將大大加快。2.4 主梁結(jié)構(gòu)形式多樣化21主梁的結(jié)構(gòu)形式不在拘泥于單一的品種，為了滿足小車(chē)的上下布置等各種實(shí)際需求，

9、龍門(mén)起重機(jī)的主梁結(jié)構(gòu)形式開(kāi)創(chuàng)出梯形截面雙主梁形式、型截面單主梁形式、梯形截面單主梁形式等等。2.5 新設(shè)計(jì)工具的普及運(yùn)用25proe、ansys、apdl語(yǔ)言等方便快捷的設(shè)計(jì)和測(cè)試等計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用大大提高了新產(chǎn)品的研發(fā)能力，縮短了研發(fā)周期23。比如虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)龍門(mén)起重機(jī)小車(chē)進(jìn)行整體動(dòng)態(tài)安全性仿真試驗(yàn)，通過(guò)仿真試驗(yàn)獲得小車(chē)突然加速和碰撞時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)接觸力，這些準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可以供龍門(mén)起霞機(jī)結(jié)構(gòu)分析時(shí)參考為設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)安全可靠的龍門(mén)起重機(jī)緩沖器提供了快速、有效的途徑。2.6 吊具防搖系統(tǒng)的研發(fā)26集裝箱龍門(mén)起重機(jī)的吊具防搖系統(tǒng)是各起重機(jī)制造商一直在研究及創(chuàng)新的項(xiàng)目，好的“防搖”措施將會(huì)大大提

10、高起重機(jī)械的生產(chǎn)效率。振華港機(jī)、上海港機(jī)重工、等起重機(jī)生產(chǎn)廠商制造種類(lèi)繁多。防搖系統(tǒng)是指吊具起吊集裝箱時(shí)，在小車(chē)、大車(chē)平移的情況下，在一定的搖擺周期內(nèi)，集裝箱達(dá)到公認(rèn)的對(duì)箱要求。如今已開(kāi)發(fā)出機(jī)械式減搖裝置、液壓減搖裝置、八繩雙向防搖技術(shù)等。2.7 自動(dòng)糾偏技術(shù)20跨度大于40 m的龍門(mén)起重機(jī)在實(shí)際使用中由于眾多因素的影響，剛、柔腿運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生快慢不一的現(xiàn)象，常用電氣自動(dòng)糾偏的方法通常有計(jì)算脈沖編碼器輸入plc的脈沖、通過(guò)安裝在柔腿頂部的角位移傳感器 、用橡膠摩擦輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器的閉環(huán)控制、 等1.8 啃軌現(xiàn)象的改善24啃軌，就是起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程中車(chē)輪輪緣與鋼軌側(cè)面壓觸，發(fā)生強(qiáng)烈的磨損。嚴(yán)

11、重的啃軌，使車(chē)輪與軌道劇烈磨損，并且大大增加附加載荷，運(yùn)行阻力比正常狀態(tài)時(shí)增大3.5 倍左右，一般中型工作類(lèi)型的龍門(mén)起重機(jī)車(chē)輪的使用壽命約810年，若有啃軌現(xiàn)象，壽命可降為12年，甚至幾個(gè)月。在實(shí)際生產(chǎn)中最常用而且最有效的方法是調(diào)整和移動(dòng)車(chē)輪，消除過(guò)大的誤差橫向力。三、發(fā)展趨勢(shì)由于生產(chǎn)發(fā)展提出新的使用要求,起重機(jī)的種類(lèi)、形式也需要相應(yīng)地發(fā)展和創(chuàng)新,性能參數(shù)也需要不斷變化與完善?，F(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法的建立和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段的應(yīng)用,使起重機(jī)設(shè)計(jì)思維觀念和方法有了進(jìn)一步的更新。起重機(jī)將向現(xiàn)代化、智能化、更安全可靠方便的方向發(fā)展。具體體現(xiàn)在：3.1數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)2數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)使起重機(jī)的

12、控制系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)各功能塊之間實(shí)現(xiàn)數(shù)字式數(shù)據(jù)傳輸和電子控制,可降低起重機(jī)油耗及排放值,簡(jiǎn)化布線,提高整機(jī)可靠性與維修方便性。3.2模塊單元化設(shè)計(jì)2,13所謂模塊單元化設(shè)計(jì),就是根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查和預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字以及積累的資料和圖表,在嚴(yán)密的科學(xué)理論指導(dǎo)下,擬定起重機(jī)結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、部件等多層次的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和單元化。只對(duì)幾個(gè)模塊進(jìn)行修改即可實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的改進(jìn),選用不同的模塊重新進(jìn)行組合便設(shè)計(jì)出不同規(guī)格具有不同功能的起重機(jī),以滿足市場(chǎng)的需求,增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力。這將影響整個(gè)起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和管理水平以及產(chǎn)品更新。目前，德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本的著名起重機(jī)公司都已采用起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，并取得了顯

13、著的效益。德國(guó)德馬格公司的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列改用模塊化設(shè)計(jì)后，比單件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)費(fèi)用下降12，生產(chǎn)成本下降45，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。3.3控制元件的研發(fā)2,15采用轉(zhuǎn)角碼盤(pán)、齒輪鏈、激光頭等裝置,使定位精度可到1mm。接收器、控制器遙控系統(tǒng)應(yīng)用節(jié)省人力,提高工作效率,而且使操作者的作業(yè)條件得到改善。在距離檢測(cè)方面,采用無(wú)線電信號(hào)型防撞裝置來(lái)監(jiān)控起重機(jī)前端行駛距離,在發(fā)出警告信號(hào)后,大車(chē)車(chē)速將減小到50%,最后切斷電機(jī)電源,將大車(chē)制動(dòng)。起重機(jī)的剎車(chē)系統(tǒng)也應(yīng)用微機(jī)進(jìn)行控制和監(jiān)視工作。3.4復(fù)雜的起重機(jī)更加完善,通用的起重機(jī)更加簡(jiǎn)便2,13對(duì)高速重載大生產(chǎn)率的冶金、港口、建筑等專(zhuān)用起重機(jī),不僅機(jī)構(gòu)性能參數(shù)更

14、趨完善和提高,而且其可靠性、自檢查和故障顯示等能力也有所提高,整機(jī)向有機(jī)、完善、協(xié)調(diào)、適配方向發(fā)展,這在近年來(lái)的寶鋼等重點(diǎn)工程從日本、德國(guó)、美國(guó)進(jìn)口的起重機(jī)中均可看出來(lái)。而大量通用的中小型起重機(jī)在通用化、系列化前提下更加簡(jiǎn)單化如德國(guó)、荷蘭、意大利的一些公司近些年大規(guī)模推出了電動(dòng)葫蘆及葫蘆小車(chē)的懸掛、雙梁、門(mén)式起重機(jī),并取代了老式電動(dòng)雙梁起重機(jī)、電動(dòng)門(mén)式起重機(jī)。3.5產(chǎn)品大型化，高速化和專(zhuān)用化13,18由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)，起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要

15、求。3.6產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化13,15,18大型高效起重機(jī)新一代電氣控制裝置己發(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)控應(yīng)用使起重機(jī)具有更高的柔性。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，可進(jìn)行操作的起重機(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。3.7產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化2,13,18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。起重機(jī)通過(guò)系統(tǒng)集成，瞳形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合，

16、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)等。四、存在問(wèn)題我國(guó)從50年代開(kāi)始著手研制門(mén)吊，由于受各方面條件的限制，與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，國(guó)產(chǎn)軌道吊還存在不少差距，如技術(shù)性能、質(zhì)量水平、作業(yè)效率等相對(duì)較低，尤其是海港堆場(chǎng)使用的現(xiàn)代化軌道吊，國(guó)內(nèi)尚屬空白，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)均被進(jìn)口產(chǎn)品所占領(lǐng)14。在設(shè)計(jì)技術(shù)上極限應(yīng)力設(shè)計(jì)法有很大局限性應(yīng)加強(qiáng)向塑性應(yīng)力設(shè)計(jì)法的理論研究工作。大型起重機(jī)設(shè)備的可靠性研究還有待進(jìn)一步完善提高、大車(chē)高速運(yùn)行狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題嚴(yán)重。大車(chē)高速運(yùn)行狀態(tài)下的輸配電問(wèn)題，大車(chē)高速運(yùn)行對(duì)整機(jī)的輸配電系統(tǒng)提出了較高要求，采用電纜卷筒供電，

17、高速運(yùn)行時(shí)大車(chē)與電纜卷筒須有較好的同步性。傳統(tǒng)的磁滯式電纜卷筒不能滿足這一要求，因此需采用由專(zhuān)門(mén)控制的電纜卷筒。目前電纜卷筒需從國(guó)外進(jìn)口。大車(chē)高速運(yùn)行狀態(tài)下的電氣控制問(wèn)題，因?yàn)椴捎昧烁咚傩凶叩拇筌?chē)，兩條軌道上的大車(chē)電機(jī)運(yùn)行必須高度同步，否則很容易發(fā)生大車(chē)跑偏以至啃軌的現(xiàn)象。集裝箱橋吊的遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)通訊系統(tǒng)未解決，遠(yuǎn)程控制的電氣控制問(wèn)題亟待解決3。五、主要參考文獻(xiàn) 1門(mén)、橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)選型與安裝維修、事故防范管理及質(zhì)量檢測(cè)檢驗(yàn)實(shí)用手冊(cè)(第1,2卷) s.北方工業(yè)，1999(6):9122 吳麗萍.我國(guó)起重機(jī)新技術(shù)的進(jìn)展與國(guó)外發(fā)展動(dòng)向j.山西機(jī)械,2002(3):52553 林貴瑜，史勇.關(guān)于起重

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