集裝箱門式起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)</p><p>　　門架結(jié)構(gòu)CAD/CAE</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)(論文)題目: LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)CAD/CAE</p><p

2、>　　設(shè)計(jì)(論文)主要內(nèi)容</p><p>　?。?）研究的目的、意義；</p><p>　?。?）LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算；</p><p>　　（3）LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)有限元分析；</p><p>　?。?）LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)三維建模；</p><p>

3、;<b>　?。?）總結(jié)與展望。</b></p><p><b>　　要求完成的主要任務(wù)</b></p><p>　　相關(guān)國(guó)內(nèi)外資料查閱 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)階段</b></p><p>　　1）LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算

4、</p><p>　?。?）確定起重機(jī)總體主要設(shè)計(jì)尺寸；</p><p>　　（2）確定主要工作機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)的形式；</p><p>　?。?）各工作機(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；</p><p>　?。?）進(jìn)行總體穩(wěn)定性計(jì)算；</p><p>　　（5）進(jìn)行輪壓計(jì)算；</p><

5、;p>　?。?）整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算；</p><p>　?。?）繪制總體方案圖1張（A1）；</p><p>　　（8）完成起重機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。</p><p>　　2）LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)CAD/CAE</p><p>　?。?）確定起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)形式和幾何尺寸；</p><p>　?。?）簡(jiǎn)化

6、門架結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型；</p><p>　?。?）門架結(jié)構(gòu)的載荷分析；</p><p>　?。?）確定門架結(jié)構(gòu)的計(jì)算工況；</p><p>　?。?）輸出計(jì)算結(jié)果；</p><p>　　（6）驗(yàn)算強(qiáng)度，剛度；</p><p>　　（7）利用三維建模軟件（建議用Solidworks）建立門架結(jié)構(gòu)的三維模型；</p&g

7、t;<p>　?。?）利用三維建模軟件的工程圖輸出功能繪制門架結(jié)構(gòu)施工圖1～2張（折合1張A1圖紙）。</p><p><b>　　其它</b></p><p>　?。?）撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告一份；</p><p>　?。?）整理畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份，不少于12000字；論文中的參考文獻(xiàn)不少于15篇，其中外文文獻(xiàn)不少于2篇。</p>

8、;<p>　?。?）翻譯相關(guān)外文資料，字?jǐn)?shù)不少于20000英文字符，需交翻譯原文和譯稿。</p><p>　?。?）答辯用PowerPoint進(jìn)行。</p><p><b>　　必讀參考資料</b></p><p>　　[1] GB3811-83《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》, 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社</p><p>　　[

9、2] 《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》,張質(zhì)文主編, 中國(guó)鐵道出版社，1993</p><p>　　[3] 《起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)》,陳瑋璋主編, 人民交通出版社，1986</p><p>　　[4] 《集裝箱裝卸搬運(yùn)機(jī)械》,元福昌等編著,港口裝卸雜志社，1988</p><p>　　[5] 《港口裝卸工藝》,朱德馳等編，人民交通出版社，1991</p><p&g

10、t;　　[6] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》,化學(xué)工業(yè)出版社，1993</p><p>　　指導(dǎo)老師簽名： 系主任簽名： </p><p>　　院長(zhǎng)簽名（章）： </p><p>　　本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告</p><p><b>　　目

11、 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　1緒論3</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義3</p><p>　　1.2 本文所作的工作3</

12、p><p>　　2 LMQ集裝箱門式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算4</p><p>　　2.1 確定主要設(shè)計(jì)參數(shù)尺寸4</p><p>　　2.2 計(jì)算生產(chǎn)率5</p><p>　　2.3 確定主要工作機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)的形式9</p><p>　　2.4 計(jì)算載荷以及載荷組合16</p><p>　　

13、2.5 起重機(jī)穩(wěn)定性校核25</p><p>　　3 LMQ集裝箱門式起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)CAD/CAE28</p><p>　　3.1 確定門架結(jié)構(gòu)形式和幾何尺寸28</p><p>　　3.2 門架結(jié)構(gòu)的載荷分析和計(jì)算工況29</p><p>　　3.3 基于ANSYS的門架結(jié)構(gòu)有限元分析30</p><p>

14、　　3.4 基于SolidWorks的門架結(jié)構(gòu)三維建模38</p><p>　　4 總結(jié)與展望43</p><p>　　4.1 全文總結(jié)43</p><p>　　4.2 未來(lái)展望43</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　致謝45<

15、;/b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文詳細(xì)敘述了集裝箱門式起重機(jī)整總體設(shè)計(jì)的步驟，包括確定主要工作機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)的形式、計(jì)算載荷和載荷組合、穩(wěn)定性校核等，然后基于有限元分析軟件ANSYS分析該起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，最后在Solidworks軟件中繪制起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)的三維模型，并輸出其施工圖。</p>

16、<p>　　結(jié)果表明，本文由總體設(shè)計(jì)確定的門式起重機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)均通過(guò)整機(jī)穩(wěn)定性驗(yàn)算，門架結(jié)構(gòu)有限元分析的結(jié)果也滿足強(qiáng)度和剛度的要求。</p><p>　　本文的特色在于借助CAD/CAE軟件進(jìn)行門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析，分析方便快捷；利用Solidworks先建模后輸出工程圖，便于隨時(shí)更改設(shè)計(jì)參數(shù)，并迅速得到工程圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：集裝箱門式起重機(jī)；總體設(shè)計(jì)；

17、門架結(jié)構(gòu)；CAD/CAE。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The thesis elaborates the the overall design of gantry container crane, including the determining the form of machine and structural、C

18、alculating load and load combination、check stability，Then turn on the finite element analysis software ANSYS to check the stiffness and the rigidity of the Gantry，finally create a three-dimensional model of the Gantry in

19、 Solidworks and output its engineering drawing. </p><p>　　The resolt reveals that the stability of the whole crane , the stiffness and the rigidity of the Gantry.both can meet the requirements .</p>&

20、lt;p>　　The predominance of this article is using the CAD/CAE softwares to check the stiffness and the rigidity of the gantry container crane，it is proved to be convenient and accurate .By using Solidworks tu output en

21、gineering drawing after modeling it is convenient to change the design parameters.</p><p>　　Key Words: gantry container crane；overall design；the Gantry；CAD/CAE.</p><p><b>　　1 緒論</b>&

22、lt;/p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義</p><p>　　當(dāng)前我國(guó)起重機(jī)制造行業(yè)蓬勃發(fā)展，行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，而從技術(shù)水平上看，我國(guó)的起重機(jī)設(shè)計(jì)制造水平與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，主要體現(xiàn)為我國(guó)的設(shè)計(jì)、制造的自動(dòng)化水平還不夠高，國(guó)內(nèi)起重機(jī)設(shè)計(jì)中新方法的應(yīng)用還不成熟，設(shè)計(jì)出的起重機(jī)一般比國(guó)外同類的產(chǎn)品在體積和重量上都要偏大，起重機(jī)設(shè)計(jì)正在從傳統(tǒng)的半經(jīng)驗(yàn)、半理論的設(shè)計(jì)方法向現(xiàn)代設(shè)計(jì)

23、方法過(guò)渡，因此我國(guó)要加快起重機(jī)行業(yè)的建設(shè)，不斷引進(jìn)新的設(shè)計(jì)手段和方法，如彈性力學(xué)的應(yīng)用、有限元法的應(yīng)用、邊界元法的應(yīng)用、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等來(lái)完善起重機(jī)的設(shè)計(jì)。港口裝卸用集裝箱門式起重機(jī)體型龐大，機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，且不同客戶的具體需求也不盡相同，使用CAD/CAE技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，可以快速生成幾何實(shí)體模型，并同時(shí)生成相應(yīng)的有限元模型，通過(guò)模型分析然后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可以有效提高設(shè)計(jì)效率和精確度，并能縮短開(kāi)發(fā)周期。</p>

24、<p>　　通過(guò)本次課題研究，不僅可以讓我們將大學(xué)四年所學(xué)的基本知識(shí)和基本技能糅合起來(lái)并綜合運(yùn)用，得到綜合能力和專業(yè)知識(shí)的提升，而且我們也可以在研究的過(guò)程中更好的感受專業(yè)的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，了解實(shí)際與理論的不同，認(rèn)識(shí)自己的不足，為以后走上工作崗位積累經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)通過(guò)門架結(jié)構(gòu)CAD/CAE來(lái)讓我們主動(dòng)的學(xué)習(xí)和掌握ANSYS軟件和Solidworks軟件并能夠運(yùn)用這些軟件來(lái)進(jìn)行實(shí)際的操作。這些軟件都是本行業(yè)經(jīng)常用到的，作為一個(gè)機(jī)械人

25、員，必須要熟練的掌握和運(yùn)用，所以本次課題研究對(duì)我們今后走上工作崗位務(wù)實(shí)基礎(chǔ)、積累經(jīng)驗(yàn)都有很好的促進(jìn)作用。</p><p>　　1.2 本文所做的主要工作</p><p>　　本文首先對(duì)LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，包括確定起重機(jī)總體主要設(shè)計(jì)尺寸、確定主要工作機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)的形式、計(jì)算載荷以及載荷組合、穩(wěn)定性校核、完成總體方案圖和計(jì)算說(shuō)明書(shū)。然后在LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)

26、進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)軌道式集裝箱門式起重機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,并對(duì)其強(qiáng)度剛度進(jìn)行了比較,分析其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。最后利用Solidworks軟件繪制起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)的三維模型，并應(yīng)用Solidworks的工程圖模塊將三維模型轉(zhuǎn)換成二維施工圖。</p><p>　　2 LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.1 確定主要設(shè)計(jì)尺寸<

27、;/p><p>　　起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)是表征起重機(jī)工作性能的主要技術(shù)指標(biāo)，也是進(jìn)行起重機(jī)械選型或設(shè)計(jì)的主要技術(shù)依據(jù)。通常在門式起重機(jī)性能參數(shù)表中列出主要的參數(shù)有：起重量、起升高度、工作級(jí)別、軌距、基距、大車運(yùn)行速度、起升速度（滿載/空載）、小車速度（滿載/空載）、裝機(jī)總工率等。</p><p><b>　　一 起重量Q</b></p><p>　

28、　起重量是指起重機(jī)安全工作能容許的最大起吊貨物的質(zhì)量。它表征一臺(tái)起重機(jī)吊載能力的大小。起重機(jī)在一定幅度條件正常使用情況下容許起升最大重物的質(zhì)量成為額定起重量。對(duì)于采用集裝箱吊具的LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)，其起重量為35t，集裝箱吊具質(zhì)量為10t。</p><p><b>　　二 起升高度H</b></p><p>　　起升高度是指從地面或起重機(jī)運(yùn)行軌道面至取物裝

29、置上下極限位置之間的垂直距離。本文設(shè)計(jì)的集裝箱門式起重機(jī)的起升高度可表示為集裝箱吊具旋鎖底平面離地的最大垂直距離。它取決于起重機(jī)門架下所堆放的集裝箱的層數(shù)和高度。由于堆垛方式采用堆5過(guò)6，集裝箱按照高度2591mm考慮，起吊集裝箱的安全通過(guò)間隙應(yīng)大于500mm，則起升高度按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中： —集裝箱標(biāo)準(zhǔn)

30、高度，為2.591m；</p><p>　　—安全間隙，0.5～1.0m，取0.6 。</p><p>　　取起升高度為16.2m。</p><p><b>　　三 機(jī)構(gòu)工作速度</b></p><p>　　集裝箱門式起重機(jī)的機(jī)構(gòu)工作速度一般是指起升速度、大車運(yùn)行速度和小車運(yùn)行速度。工作速度的選擇通常是根據(jù)工作需要和起重

31、機(jī)的構(gòu)造型式確定。本文將三個(gè)工作速度（空載）分別設(shè)定為15m/min（20m/min)、40m/min(40m/min)、50m/min(60m/mon)。</p><p><b>　　四 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別</b></p><p>　　工作級(jí)別是表征起重機(jī)械工作繁重程度的重要參數(shù)。與起重機(jī)工作忙閑程度、載荷大小、作用特性有關(guān)。為了使起重機(jī)具有先進(jìn)合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，保證起

32、重機(jī)經(jīng)濟(jì)耐用、安全可靠、在設(shè)計(jì)或者造型時(shí)必須根據(jù)起重機(jī)工作的忙閑程度和載荷輕重狀態(tài)，合理確定其工作級(jí)別。本文將起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別分別取為M7、M6、M7。</p><p><b>　　五 軌距和基距</b></p><p>　　軌距是指起重機(jī)有軌運(yùn)行的運(yùn)行軌道中心線的水平距離。將大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的軌距分別取為35m、8m。基距是指

33、門式起重機(jī)一側(cè)門腿大車平衡梁銷軸之間的距離。它由鞍梁上機(jī)構(gòu)的布置及整機(jī)穩(wěn)定性等因素決定。將大車與小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)基距分別取為9.79m、4.8m。</p><p><b>　　六 軌道型號(hào)</b></p><p>　　在起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中，中小型起重機(jī)的小車常采用P型鐵路鋼軌，大型起重機(jī)采用P型與QU型起重機(jī)專用鋼軌。本設(shè)計(jì)中大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)選用QU80型號(hào)軌道，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)選

34、用P50型號(hào)軌道，且許用輪壓為250KN。</p><p>　　因此本次設(shè)計(jì)的LMQ3535集裝箱門式起重機(jī)的基本尺寸參數(shù)見(jiàn)下表2-1：</p><p>　　表2-1 技術(shù)參數(shù)表</p><p><b>　　2.2 計(jì)算生產(chǎn)率</b></p><p>　　港口起重機(jī)是以完成裝卸任務(wù)為目的的，它所要實(shí)現(xiàn)的是港口貨物的吞吐作

35、業(yè)。對(duì)它的衡量重要的不是一次起吊運(yùn)移貨物的能力，而是完成貨物裝卸的時(shí)間或每小時(shí)可裝卸貨物的能力，即生產(chǎn)率。在港口裝卸作業(yè)中，一般對(duì)散貨、集裝箱起重機(jī)生產(chǎn)率的要求較嚴(yán)格。港口起重機(jī)的生產(chǎn)率通常是以每小時(shí)所能完成的貨物裝卸量來(lái)表示的。它取決于港口起重機(jī)的起重能力，各種機(jī)構(gòu)的速度、加速度，各機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)性能、取卸料位置、貨物品種等等。</p><p><b>　　作業(yè)循環(huán)時(shí)間</b></p&g

36、t;<p>　　循環(huán)時(shí)間的定義是：將吊具位于貨物上方取料位置時(shí)作為起始位置，在港口起重機(jī)吊起并運(yùn)移一次貨物后，吊具又回到起始位置時(shí)所需的時(shí)間，或叫循環(huán)周期。工作循環(huán)應(yīng)以從堆垛上移走所有50個(gè)集裝箱（集裝箱堆垛方式為個(gè)5高10個(gè)寬，如下圖2-1，集裝箱堆之間的間隔是400mm）并裝到底盤車上，然后從底盤車上移走50個(gè)集裝箱并放置于堆垛上為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算。</p><p>　　圖2-1 集裝箱堆垛方式<

37、;/p><p><b>　?、僮鳂I(yè)功能的模式 </b></p><p>　　起重機(jī)的主要作業(yè)功能是連續(xù)循環(huán)地裝或卸集卡上的集裝箱，所裝卸的集裝箱通常是單個(gè)的 ISO標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。起重機(jī)應(yīng)能連續(xù)作業(yè)，全速和滿載，以及減小的速度和載荷，起升和小車，以及大車和小車同時(shí)工作。 </p><p>　　典型的作為生產(chǎn)率計(jì)算的集裝箱門式起重機(jī)的作業(yè)過(guò)程為：滿載上升

38、，上升到堆箱位置；小車運(yùn)行，運(yùn)行到落箱位置；滿載下降，下降到落箱位；小車運(yùn)行，運(yùn)行到取箱位置；空載下降，下降到取箱位。對(duì)于不同的作業(yè)層，上升、下降的距離是不同的。若對(duì)集卡進(jìn)行裝卸作業(yè)，考慮底盤的高度為 1.5m。 </p><p>　　②理論循環(huán)時(shí)間的計(jì)算 </p><p>　　在計(jì)算典型工況的作業(yè)循環(huán)時(shí)間時(shí)，通常認(rèn)為每一動(dòng)作的加速、運(yùn)行和減速，都是以其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)允許的最大值進(jìn)行的；忽略起升

39、和小車只要集裝箱一讓開(kāi)障礙物就應(yīng)同時(shí)運(yùn)行事實(shí)；同時(shí)但還必須考慮一些細(xì)節(jié)所消耗的作業(yè)時(shí)間，如： </p><p>　　a）載荷都下降到距其所要落在其上的表面1m以內(nèi)停止，然后下降到該表面上； </p><p>　　b）嚙合或松開(kāi)旋鎖允許2秒鐘，這是所可考慮的唯一的停機(jī)時(shí)間； </p><p>　　c）大車位置的調(diào)整等因素。 </p><p>

40、<b>　　其工作循環(huán)路線為：</b></p><p>　　綜合考慮后，獲得集裝箱門式起重機(jī)作業(yè)過(guò)程中的平均移動(dòng)距離為： </p><p>　　A—B：滿載上升4.982m B—C：小車運(yùn)行8.805m</p><p>　　C—D：滿載下降1.300m E—F：空載起升1.300m</p><p>　　F—G：小

41、車運(yùn)行8.805m G—H：空載下降4.982m</p><p>　　通過(guò)下面的計(jì)算，得出的理論工作循環(huán)時(shí)間t以及理論工作循環(huán)時(shí)間圖：</p><p>　　穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間=（總行程-加速行程-減速行程）/穩(wěn)定速度</p><p>　　加速行程=減速行程=，</p><p>　　滿載起升：加速減速時(shí)間： (取)</p><

42、p><b>　　穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間：</b></p><p><b>　　滿載起升總時(shí)間：</b></p><p>　　滿載運(yùn)行：加速減速時(shí)間：（?。?lt;/p><p><b>　　穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間：</b></p><p><b>　　滿載運(yùn)行總時(shí)間：</b>

43、</p><p><b>　　對(duì)位：取</b></p><p>　　滿載下降：加速減速時(shí)間：</p><p><b>　　穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間：</b></p><p><b>　　滿載下降總時(shí)間：</b></p><p><b>　　對(duì)位旋鎖松開(kāi)：取

44、</b></p><p>　　空載上升：加速減速時(shí)間： (取)</p><p><b>　　穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間：</b></p><p><b>　　空載起升總時(shí)間：</b></p><p>　　空載運(yùn)行：加速減速時(shí)間：（?。?lt;/p><p><b>　　穩(wěn)定

45、運(yùn)行時(shí)間：</b></p><p><b>　　滿載運(yùn)行總時(shí)間：</b></p><p><b>　　對(duì)位：取</b></p><p>　　空載下降：加速減速時(shí)間： (取)</p><p><b>　　穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間：</b></p><p>

46、　　滿載起升總時(shí)間： </p><p><b>　　對(duì)位旋鎖嚙合：取</b></p><p><b>　　故理論循環(huán)時(shí)間為：</b></p><p>　　理論工作循環(huán)時(shí)間圖見(jiàn)下圖2-2：</p><p>　　圖2-2 理論工作循環(huán)時(shí)間圖</p><p><b>

47、;　　生產(chǎn)率的計(jì)算</b></p><p>　　港口起重機(jī)每小時(shí)能完成的循環(huán)次數(shù)，則被稱為作業(yè)次數(shù)。集裝箱起重機(jī)的生產(chǎn)率An是以每小時(shí)的起吊箱量計(jì)算。</p><p>　　以箱量計(jì)的生產(chǎn)率An可表示為：</p><p>　　An＝單次作業(yè)起吊的集裝箱數(shù)×作業(yè)次數(shù)N′</p><p>　　其中：?jiǎn)未巫鳂I(yè)起吊的集裝箱數(shù)以標(biāo)準(zhǔn)

48、箱計(jì) </p><p>　　式中：--港口起重機(jī)每小時(shí)的作業(yè)循環(huán)次數(shù)</p><p><b>　　故本機(jī)生產(chǎn)率為</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　2.3 確定主要工作機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)的形式</p><p>　　2.3.1

49、 確定主要工作機(jī)構(gòu)的形式</p><p>　　起重機(jī)械是一種循環(huán)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，用來(lái)垂直升降物品或兼作物品的水平移動(dòng)，以滿足物品的裝卸、轉(zhuǎn)載和安裝等作業(yè)要求。港口起重機(jī)則是根據(jù)港口裝卸作業(yè)特點(diǎn)和要求設(shè)計(jì)的，具有工作速度快、裝卸效率高、起制動(dòng)頻繁等特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)的集裝箱門式起重機(jī)主要有起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)三大主要工作機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　一 起升機(jī)構(gòu)

50、</b></p><p>　　起升機(jī)構(gòu)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)物料升降的機(jī)構(gòu)，是起重機(jī)械中不可缺少的部分，因而是起重機(jī)最重要最基本的機(jī)構(gòu)。其工作性能的優(yōu)劣將直接影響起重機(jī)的技術(shù)性能。它一般由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、卷繞系統(tǒng)、取物裝置、制動(dòng)裝置以及安全輔助裝置等組成。</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)的總體布置方案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，常用的驅(qū)動(dòng)裝置形式為電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，各機(jī)構(gòu)

51、由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分組性好，布置、安裝維修都比較方便，操縱控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。傳動(dòng)裝置包括減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸。減速器常用封閉式的臥式標(biāo)準(zhǔn)兩級(jí)或三級(jí)圓柱齒輪減速器，起重量較大者有時(shí)增加一對(duì)開(kāi)式齒輪以獲得低速大力矩。為補(bǔ)償?shù)踺d后小車架的彈性變形給機(jī)構(gòu)工作可靠性帶來(lái)的影響，通常采用有補(bǔ)償性能的彈性柱銷聯(lián)軸器或齒輪聯(lián)軸器。電動(dòng)機(jī)和減速器高速軸之間通常采用較長(zhǎng)的浮動(dòng)軸來(lái)補(bǔ)償安裝或小車架變形等原因引起的誤差。卷筒和鋼絲繩滑輪組組成起重機(jī)的卷繞系統(tǒng)，橋

52、架類型起重機(jī)采用雙聯(lián)滑輪組，單聯(lián)滑輪組一般用于臂架類型起重機(jī)。由于本機(jī)是用于集裝箱的裝卸和搬運(yùn)，故取物裝置使用集裝箱吊具。起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須是常閉式的，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)常用塊式制動(dòng)器，通常裝在高速軸上（也有裝在與卷筒相連的低速軸上）。制動(dòng)器經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一個(gè)半體兼作制動(dòng)輪，即使聯(lián)軸器損壞，制動(dòng)器仍能起安全保護(hù)作用。</p><p>　　本機(jī)起升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、滑輪、鋼絲繩、卷筒及吊具等組成。電

53、動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器（和傳動(dòng)軸）與減速器的高速軸相連，減速器的低速軸帶動(dòng)卷筒，集裝箱吊具與卷繞在卷筒上的鋼絲繩滑輪組連接起來(lái)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)傳遞給卷筒時(shí)，通過(guò)卷筒不同方向的旋轉(zhuǎn)將鋼絲繩卷入或放出，從而使吊具與吊掛在其上的集裝箱實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，這樣，將電動(dòng)機(jī)輸入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為吊鉤的垂直上下的直線運(yùn)動(dòng)。常閉式制動(dòng)器在通電時(shí)松閘，使機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；在失電情況下制動(dòng)，使吊鉤連同貨物停止升降，并在指定位置上保持靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)滑輪組升到最高極限位置時(shí)

54、，上升極限位置限制器被觸碰面動(dòng)作，使吊鉤停止上升。當(dāng)?shù)踺d接近額定起重量時(shí)，起重量限制器及時(shí)檢測(cè)出來(lái)，并給予顯示，同時(shí)發(fā)出警示信號(hào)，一旦超過(guò)額定值及時(shí)切斷電源，使起升機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行，以保證安全。其平面布置圖如下圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　?。?）選擇滑輪組的型式和倍率</p><p>　　當(dāng)時(shí)，鋼絲繩承載分支數(shù)取為，

55、每根鋼絲繩平均承受的拉力一般在范圍內(nèi)。本機(jī)起重量為35t，故可將鋼絲繩承載分支數(shù)i取為8，則該雙聯(lián)滑輪組倍率為：</p><p><b>　　計(jì)算選取鋼絲繩</b></p><p>　　集裝箱起重機(jī)鋼絲繩的鋼絲通常采用表面光絲、I級(jí)、抗拉強(qiáng)度為1670N/mm、雙繞繩、交互捻（ZS/SZ）、線接觸、瓦林吞型(W)鋼絲繩。對(duì)于起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M7、M8的集裝箱起重機(jī)，在

56、保證一定壽命的前提下允許按較低的工作級(jí)別選擇，但最低安全系數(shù)不得小于6。</p><p>　?、儆?jì)算鋼絲繩所承受的最大靜拉力（即鋼絲繩分支的最大靜拉力）為：</p><p><b>　　(3) </b></p><p>　　式中:—額定起升載荷，指所有起升質(zhì)量的重力；　</p><p>　　Z—繞上卷筒的鋼絲繩分支數(shù)

57、，雙聯(lián)滑輪組，??；　 　</p><p>　　m—滑輪組倍率，；　 　</p><p>　　—滑輪組的機(jī)械效率，?！?lt;/p><p>　?、谟?jì)算鋼絲繩的最小直徑：</p><p><b>　　(4)</b></p><p><b>　　取鋼絲繩直徑。</b></p>

58、;<p>　　式中:C--鋼絲繩的選擇系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲的抗拉強(qiáng)度查表得；</p><p>　?、塾?jì)算鋼絲繩破斷拉力：</p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　式中:--安全系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別查表確定；</p><p>　　鋼絲繩的完整型號(hào)標(biāo)記為: 26NAT619W+

59、FC1670ZS（GB/T 8918）。 </p><p>　　滑輪及卷筒尺寸的確定：</p><p>　?、倩喌淖钚【砝@直徑：</p><p><b>　　(6)</b></p><p>　　式中--滑輪直徑與鋼絲繩直徑的比值,與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)，查表得。</p><p>　?、诰?/p>

60、筒的尺寸與轉(zhuǎn)速：</p><p>　　卷筒形式為單層雙聯(lián)卷筒</p><p>　　卷筒槽底的直徑為： </p><p>　　(7) </p><p>　　式中:--按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒的允許的最小卷繞直徑，mm；</p><p>　　--與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，查表得。

61、</p><p><b>　　取，那么。</b></p><p><b>　　卷筒的長(zhǎng)度為：</b></p><p><b>　　(8) </b></p><p>　　式中：--螺旋繩槽部分長(zhǎng)度 </p><p>　　(9)

62、 </p><p><b>　　--起升高度，；</b></p><p>　　--附加安全圈數(shù)，其作用是減小繩尾拉力，便于固定，取；</p><p><b>　　--繩槽節(jié)距，；</b></p><p>　　--卷筒端部空余部分長(zhǎng)度，??；</p><p>　　--

63、卷筒中部空余部分長(zhǎng)度，??；</p><p><b>　　起升功率計(jì)算</b></p><p>　　電機(jī)功率可按起升額定起升重量穩(wěn)定工作時(shí)的靜功率計(jì)算：</p><p><b>　　(10)</b></p><p>　　式中：--起升速度，；　 　--起升時(shí)的總機(jī)械效率，；　 　-

64、-卷筒的機(jī)械效率，；　 --減速器的機(jī)械效率，；　 　 --滑輪組的機(jī)械效率，。</p><p>　　初選電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)起升靜功率及JC值選取相應(yīng)電動(dòng)機(jī)，使所選電動(dòng)機(jī)在相應(yīng)CZ值時(shí)的功率和計(jì)算的靜功率相接近。</p><p>　　選取2個(gè)電動(dòng)機(jī)，型號(hào)均為YZR 315S—8，功率為75kW，轉(zhuǎn)速為735rpm。 </p><p><

65、b>　　減速裝置計(jì)算</b></p><p><b>　　減速器傳動(dòng)比： </b></p><p>　　又 </p><p>　　故 (11) </p><p>　　式中:--在額定起升載荷作用下的電動(dòng)機(jī)

66、轉(zhuǎn)速，即相當(dāng)于時(shí)的轉(zhuǎn)速，；</p><p>　　--起升速度，?！?起升機(jī)構(gòu)減速器功率按起升機(jī)構(gòu)靜功率計(jì)算。根據(jù)，，，機(jī)構(gòu)工作級(jí)別，從標(biāo)準(zhǔn)減速器系列中選用合適的減速器型號(hào)。本機(jī)選用型號(hào)QJR-D500-40的減速器，速比為40.</p><p>　?。?）計(jì)算制動(dòng)力矩并選擇制動(dòng)器</p><p>　　為了安全，起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩必須大于由于物品所產(chǎn)生的靜力矩

67、，將貨物可靠地支持在空中，保證足夠的安全裕度。應(yīng)滿足下式</p><p><b>　　(12)</b></p><p>　　式中：--起升機(jī)械制動(dòng)器安全系數(shù)，按照起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，??；</p><p>　　--制動(dòng)時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩。即是懸吊物品時(shí)所引起的該軸上的靜力矩。</p><p><b>　　(13)

68、</b></p><p>　　其中：X--繞上卷筒的鋼絲繩分支數(shù)。</p><p>　　根據(jù)所需制動(dòng)力矩，可在產(chǎn)品目錄中選取所需類型的制動(dòng)器。本機(jī)選用型號(hào)為YWZ5-400/125的制動(dòng)器。</p><p><b>　　二 運(yùn)行機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　運(yùn)行機(jī)構(gòu)是使起重機(jī)或起重小車作水平直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)

69、。它分為工作性和非工作性兩種。工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要用于水平運(yùn)移物品，非工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)只是用來(lái)調(diào)整起重機(jī)（小車）的工作位置。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由運(yùn)行支承裝置、運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置和運(yùn)行安全裝置組成。</p><p>　　本機(jī)是軌道式集裝箱門式起重機(jī)，大車采用有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)。由于跨度大，為了保證運(yùn)行穩(wěn)定，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)一般采用分別驅(qū)動(dòng)形式。而小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用低速軸集中驅(qū)動(dòng)。同時(shí)原動(dòng)機(jī)選用電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)裝置一般設(shè)置在運(yùn)行部分，即采用

70、自行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)自主動(dòng)車輪與軌道之間的附著力。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的支承裝置主要是鋼制車輪組與軌道。車輪以踏面與軌道頂面接觸并承受輪壓。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)多采用鐵路鋼軌，當(dāng)輪壓較大時(shí)采用起重機(jī)專用鋼軌。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的鋼軌采用方鋼或扁鋼，直接鋪設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)上。車輪組由車輪、軸與軸承箱等組成。為防止車輪脫軌而帶有輪緣，以承受起重機(jī)的側(cè)向力。大車主要采用雙輪緣車輪，同時(shí)加裝水平輪，以減輕起重機(jī)歪斜運(yùn)行時(shí)輪緣與軌道側(cè)面的接觸磨損。小車廣泛采用單輪緣車

71、輪（輪緣在起重機(jī)軌道外側(cè)）。對(duì)于無(wú)輪緣的小車，為防止小車傾翻，必須裝有安全鉤。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的安全裝置有行程限位開(kāi)關(guān)、防風(fēng)抗滑裝置、緩沖器和軌道端部止擋，以防止起重機(jī)或小車超行程運(yùn)行脫軌，防止室外起重機(jī)被強(qiáng)風(fēng)刮跑造成傾覆。大車小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖2-4、2-5所示：</p><p>　　圖2-4 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　圖2-5 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p>&

72、lt;p>　　電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器（和傳動(dòng)軸）傳遞給減速器，經(jīng)過(guò)減速器的減速增力作用，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力靠主動(dòng)車輪輪壓與軌道之間的摩擦產(chǎn)生的附著力。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器使處于不利情況下的起重機(jī)或小車，在限定的時(shí)間內(nèi)停止運(yùn)行。</p><p>　　運(yùn)行機(jī)構(gòu)零部件的初步選型如下表2-2：</p><p>　　表2-2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)初步選型</p><p>　　2.3

73、.2 確定金屬結(jié)構(gòu)的形式</p><p>　　金屬結(jié)構(gòu)的作用是支撐載荷并起骨架作用，構(gòu)造作業(yè)空間。它使載荷從作用點(diǎn)傳遞到支撐點(diǎn)，最后傳到地面或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，因此金屬結(jié)構(gòu)必須保證足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。只有滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求才能保證起重機(jī)的使用性能和安全。起重機(jī)安全工作的壽命主要取決于金屬結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞的工作年限，而不是由任何其他裝置和零部件的壽命所決定。金屬結(jié)構(gòu)的破壞會(huì)給起重機(jī)帶來(lái)極其嚴(yán)重的后果。<

74、/p><p>　　根據(jù)受力特征不同，起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)的部件可分三類：梁和桁架是主要承受彎矩的部件；柱是主要承受軸向壓力的部件；壓彎構(gòu)件是既承受軸向壓力又承受彎矩的部件。這些基本構(gòu)件根據(jù)其受力和外形尺寸又可分別設(shè)計(jì)成實(shí)腹式、格構(gòu)式、混合式的結(jié)構(gòu)型式。實(shí)腹式構(gòu)件主要由鋼板組成，也稱箱形構(gòu)件，適用于載荷大、外形尺寸小的場(chǎng)合。格構(gòu)式構(gòu)件是由型鋼、鋼管或組合截面桿件連接而成的桿系結(jié)構(gòu)。適用于受力相對(duì)較小、外形尺寸相對(duì)較大的場(chǎng)合

75、。桁架是由桿件組成的受橫向彎曲的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，是金屬結(jié)構(gòu)中的一種主要結(jié)構(gòu)型式?；旌鲜綐?gòu)件部分為實(shí)腹結(jié)構(gòu)，部分為桿系結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)和使用條件均介于格構(gòu)式構(gòu)件和實(shí)腹式構(gòu)件之間。金屬結(jié)構(gòu)的連接主要有焊接、鉚接和螺栓連接三種方法。結(jié)構(gòu)部件之間的連接，有時(shí)采用鉸接，即兩個(gè)相連的部件都有帶孔的凸耳，用銷軸穿過(guò)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件之間的餃連接。目前，焊接代替了鉚接和普通螺栓連接，已成為最主要的連接方法。從設(shè)計(jì)，制造，安裝，使用，維護(hù)方面綜合考慮，主梁與門腿之間

76、不采用焊接連接，而采用螺栓連接，這樣便于在工廠制造、現(xiàn)場(chǎng)安裝、維修、更換等操作。</p><p>　　門式集裝箱門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的型式雖然各種各樣，但主要是由大梁和門架系統(tǒng)兩部分組成。大梁用以支撐載重小車，其上鋪設(shè)小車運(yùn)行軌道，并且通過(guò)門腿將移動(dòng)載荷的作用力傳遞到基礎(chǔ)。龍門起重機(jī)的主梁的箱形結(jié)構(gòu)分為中軌箱形結(jié)構(gòu)和偏軌箱形結(jié)構(gòu)。門式起重機(jī)跨度在30m以下時(shí)，主梁和兩個(gè)支腿做成剛性連接的結(jié)構(gòu)；如果超過(guò)30m，門架常

77、常采用一個(gè)支腿和主梁成鉸連接，或支腿采用一撓一剛結(jié)構(gòu)．以改善由于跨度大、兩側(cè)支腿運(yùn)行不同步或受溫度影響而出現(xiàn)卡軌現(xiàn)象。門架系統(tǒng)是門式集裝箱起重機(jī)的主要構(gòu)件。門架系統(tǒng)包括門腿、門架撐桿組（斜撐桿和水平撐桿）和鞍梁。集裝箱門式起重機(jī)多采用U型箱型或管型門腿和桁架型門腿。一般情況下，桁架式大梁配用桁架式門腿，箱形梁式大梁配用箱形門腿，有時(shí)桁架式大梁也可配用箱形門腿。集裝箱門式起重機(jī)斜撐桿對(duì)門腿起三角形的穩(wěn)定支撐作用，斜撐桿的安防位置根據(jù)門框梯

78、子的安排位置不同而不同。一般采用管型和梁結(jié)構(gòu)。鞍梁的作用：1）聯(lián)系兩條門腿，控制其間距變化保持在一定范圍內(nèi)；2）放置電氣房、發(fā)動(dòng)機(jī)等電控裝置?，F(xiàn)在鞍梁的設(shè)計(jì)大多采用梁的型式。</p><p>　　本文所述的是35t-35m集裝箱門式起重機(jī)，無(wú)須外懸臂，其主梁采用雙梁箱形焊接結(jié)構(gòu)，采用偏軌箱形結(jié)構(gòu)。支腿采用一剛一柔結(jié)構(gòu)，主梁與剛腿之間螺栓連接，主梁與柔腿之間采用銷軸鉸連接。由于主梁長(zhǎng)度較長(zhǎng)，采用分段制作后拼裝，拼裝

79、時(shí)采用高強(qiáng)度螺栓連接。</p><p>　　2.4 計(jì)算載荷以及載荷組合</p><p>　　2.4.1 計(jì)算載荷</p><p>　　起重機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，承受載荷的復(fù)雜性不僅反映在載荷種類的多樣性上，而且隨著起重機(jī)作業(yè)的工作狀況的不同而表現(xiàn)出多變的特征。載荷是起重機(jī)及其組成零部件正常工作受力分析的原始依據(jù)，也是零部件報(bào)廢或事故原因判斷分析的依據(jù)，載荷確定得準(zhǔn)確與否

80、將直接影響計(jì)算結(jié)果的安全性和事故結(jié)論的正確性。在起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)于變化復(fù)雜的實(shí)際載荷，只能用簡(jiǎn)化的理論計(jì)算并與試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法來(lái)確定，由此得到的載荷只是真實(shí)載荷的近似，稱之為計(jì)算載荷。這些載荷主要有：起升載荷、自重載荷、動(dòng)載荷、風(fēng)載荷、碰撞載荷、起重機(jī)偏斜運(yùn)行時(shí)的水平側(cè)向力。</p><p><b>　　一 起升載荷</b></p><p>　　起升載荷就是

81、起重量的重力。起重量包括起重機(jī)允許起升的最大有效物品質(zhì)量、取物裝置（本機(jī)為集裝箱吊具）質(zhì)量、懸掛著的繞性件以及其它在升降中的設(shè)備的質(zhì)量。起升高度小于50m的起升鋼絲繩的質(zhì)量可以忽略不計(jì)。因此，本機(jī)起升載荷為：</p><p><b>　?。?4）</b></p><p>　　式中：—起重量，kg;</p><p>　　—集裝箱吊具，kg.<

82、;/p><p><b>　　二 自重載荷</b></p><p>　　自重載荷是指起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備以及附設(shè)在起重機(jī)上的存?zhèn)}、連續(xù)輸送機(jī)及其上的物料等的重力（起升質(zhì)量的重力不計(jì)算在內(nèi)）。自重載荷在起重機(jī)設(shè)計(jì)之前是未知的，然而計(jì)算結(jié)構(gòu)應(yīng)力時(shí)又是主要載荷。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，一般都是參考同型的參數(shù)接近的已有起重機(jī)的自重作初步選定。</p><p>　

83、　自重的分配可根據(jù)結(jié)構(gòu)情況而定，機(jī)械設(shè)備及電力設(shè)備的重量一般可看作為集中載荷，桁架自重可假定為平均地作用在桁架節(jié)點(diǎn)上，箱形梁自重、連續(xù)輸送機(jī)自重及其上面的物料的自重均可看作為均勻分布的載荷。</p><p>　　統(tǒng)計(jì)各自重載荷如下圖2-6所示：</p><p>　　圖2-6 自重載荷匯總（kg）</p><p><b>　　三 動(dòng)載荷</b>&

84、lt;/p><p>　　動(dòng)載荷是指起重機(jī)各質(zhì)量由于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)力。在工程設(shè)計(jì)計(jì)算中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常常將系統(tǒng)簡(jiǎn)化為自由度很少的計(jì)算模型。動(dòng)載荷與運(yùn)動(dòng)方向和工作速度(加速度)有關(guān)，與結(jié)構(gòu)因素(如系統(tǒng)質(zhì)量的分布，系統(tǒng)的剛度和阻尼等)有關(guān)，而且與使用條件(如外載荷的大小及其變化規(guī)律、有無(wú)沖擊等)有關(guān)。為了計(jì)算方便，通常用動(dòng)力系數(shù)(動(dòng)載荷與靜載荷的比值)表示。使用時(shí)，一般根據(jù)實(shí)際情況，查閱起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范及有關(guān)手冊(cè)

85、選用.</p><p>　　（1）起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)載荷計(jì)算</p><p>　?、儇浳矬E然離地提升（或下降制動(dòng)）時(shí)起重機(jī)自重產(chǎn)生的沖擊載荷</p><p>　　當(dāng)起升質(zhì)量驟然離地起升或下降制動(dòng)時(shí)，起重機(jī)自身質(zhì)量也將產(chǎn)生振動(dòng),自重載荷將產(chǎn)生沿其加速度相反方向的沖擊作用。我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，為了考慮起升質(zhì)量突然離地對(duì)自身質(zhì)量的沖擊作用，應(yīng)將自重載荷乘以起升沖擊系數(shù)，，取。

86、</p><p>　?、谪浳矬E然離地或下降制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷</p><p>　　起升質(zhì)量突然離地起升或下降制動(dòng)時(shí)，對(duì)承載構(gòu)件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷。計(jì)算這種情況下的動(dòng)載荷，可以將系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一個(gè)單自由度系統(tǒng)模型進(jìn)行分析計(jì)算。我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，其值等于起升載荷乘以起升載荷動(dòng)載系數(shù)，。起升速度越大，系統(tǒng)的剛度越大，操作越猛烈，則值就越大。值可按下式計(jì)算：</p><

87、;p><b>　　(15)</b></p><p>　　式中：—考慮系統(tǒng)剛度和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的綜合影響系數(shù)；</p><p>　　—根據(jù)操作猛烈程度而定的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，查相關(guān)手冊(cè)及表格，取。</p><p><b>　　—額定起升速度，。</b></p><p>　?、燮鹕|(zhì)量突然卸載時(shí)的動(dòng)載荷<

88、/p><p>　　當(dāng)起升質(zhì)量部分或全部突然卸載時(shí)，將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)減載作用。減小后的起升載荷等于突然卸載的沖擊系數(shù)與起升載荷的乘積。的計(jì)算公式為：</p><p>　　(16) </p><p>　　式中:—起升質(zhì)量中突然卸去的那部分質(zhì)量，kg；　 　 —起升質(zhì)量, kg；　 　 —重力加速度；　 　 —起重機(jī)的系數(shù)，對(duì)于抓斗起重機(jī)

89、或類似起重機(jī)，；對(duì)于電磁起重機(jī)或類似的起重機(jī)，。</p><p><b>　　計(jì)算得。</b></p><p>　　運(yùn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷計(jì)算</p><p>　?、龠\(yùn)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)通過(guò)不平軌道時(shí)的沖擊載荷</p><p>　　當(dāng)起重機(jī)或起重小車沿道路或軌道運(yùn)行，由于道路或軌道接縫的不平而使運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生沿鉛垂方向的沖擊。我國(guó)設(shè)計(jì)

90、規(guī)范規(guī)定，為考慮這種沖擊，將起升載荷和自重乘以運(yùn)行沖擊系數(shù)。有軌運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行沖擊系數(shù)按下式計(jì)算:</p><p><b>　　(17)</b></p><p>　　式中：—起重機(jī)或小車運(yùn)行速度，m/s；</p><p>　　—軌道不平的高低差，mm。 取。</p><p>　　計(jì)算得 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)

91、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　?、谶\(yùn)行水平慣性力</b></p><p>　　當(dāng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，起重機(jī)自身質(zhì)量和起升質(zhì)量將產(chǎn)生水平方向的振動(dòng)，產(chǎn)生水平方向動(dòng)載荷。計(jì)算時(shí)，可先按剛體動(dòng)力學(xué)的方法計(jì)算起重機(jī)系統(tǒng)在機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)的水平慣性力，水平慣性力的大小等于該質(zhì)量與加速度的乘積。然后再將這些慣性力乘以考慮彈性振動(dòng)影響的增大系數(shù)。對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)計(jì)算，可取。

92、起重機(jī)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，起重機(jī)自身質(zhì)量以及起升質(zhì)量產(chǎn)生的水平慣性力為：</p><p><b>　　(18)</b></p><p>　　式中：—運(yùn)行部分的質(zhì)量，kg； </p><p>　　—起動(dòng)（制動(dòng)）加速度，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，取，</p><p>　　a）大車制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力：</p><p&

93、gt;　　(19) </p><p>　　式中：—主梁自重，N；</p><p>　　—主梁重心至從動(dòng)輪的水平距離，m；</p><p>　　—車輪與軌道之間的摩擦系數(shù)，；</p><p>　　—主梁重心至大車軌道面的垂直距離，m；</p><p><b>　　—起重機(jī)基矩，m。&l

94、t;/b></p><p>　　大車制動(dòng)時(shí)引起的貨物水平運(yùn)行慣性力：</p><p>　　大車制動(dòng)時(shí)引起小車的水平慣性力：</p><p>　　b）小車制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力：</p><p>　　(20) </p><p>　　式中：—運(yùn)行部分的質(zhì)量；</p><p&g

95、t;　　—制動(dòng)加速度，取a=0.18；</p><p>　　—系數(shù)，考慮起重機(jī)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力（制動(dòng)力）突加及突變時(shí)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)，平均取。</p><p>　　小車制動(dòng)時(shí)引起的貨物水平慣性力：</p><p>　　小車制動(dòng)時(shí)引起的水平慣性力：</p><p><b>　　四 風(fēng)載荷</b></p><p&

96、gt;　　對(duì)于露天工作的起重機(jī)應(yīng)考慮風(fēng)載荷的作用。假定風(fēng)載荷是沿起重機(jī)最不利的水平方向作用的靜力載荷，計(jì)算風(fēng)壓值按不同類型起重機(jī)及其工作地區(qū)選取。</p><p>　　起重機(jī)的風(fēng)載荷分為工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷和非工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷兩類。工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷是起重機(jī)在正常工作情況下所能承受的最大計(jì)算風(fēng)力；非工作狀態(tài)風(fēng)載荷是起重機(jī)非工作時(shí)所受的最大計(jì)算風(fēng)力（如暴風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)力）。</p><p>　　

97、風(fēng)載荷可按下式進(jìn)行計(jì)算：</p><p>　　(21) </p><p>　　式中:—作用在起重機(jī)上的風(fēng)載荷，N；　 　—風(fēng)力系數(shù)，與結(jié)構(gòu)型式有關(guān)；　 　—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；　 　—計(jì)算風(fēng)壓，；　 　 —起重機(jī)垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積，?！?lt;/p><p><b>　　計(jì)算風(fēng)壓<

98、/b></p><p>　　計(jì)算風(fēng)壓與空氣的密度和風(fēng)速有關(guān)，當(dāng)具有質(zhì)量的空氣以一定速度吹向與它相垂直的結(jié)構(gòu)表面而被阻擋時(shí)，空氣動(dòng)能便轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生靜壓力。根據(jù)伯努利方程可得到風(fēng)壓與風(fēng)速的關(guān)系式：</p><p>　　(22) </p><p>　　式中:—計(jì)算風(fēng)壓，；</p><p>

99、;　　—計(jì)算風(fēng)速，?！?計(jì)算風(fēng)壓規(guī)定為按空曠地區(qū)離地10m高度處的陣風(fēng)風(fēng)速來(lái)確定，即3s時(shí)距的平均瞬時(shí)風(fēng)速。工作狀態(tài)的陣風(fēng)風(fēng)速，其取值為10min時(shí)距平均風(fēng)速的1.5倍。非工作狀態(tài)的陣風(fēng)風(fēng)速，其取值為10min時(shí)距平均風(fēng)速的1.4倍。 　 計(jì)算風(fēng)壓分、、三種情況，分別是： 　 為起重機(jī)正常工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓，用于選擇電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算及機(jī)構(gòu)零部件的發(fā)熱和磨損計(jì)算。 　 為起重機(jī)工作狀態(tài)最大計(jì)算風(fēng)壓，用于計(jì)算機(jī)構(gòu)零部件和金屬結(jié)

100、構(gòu)的強(qiáng)度剛度及穩(wěn)定性；計(jì)算驅(qū)動(dòng)裝置的過(guò)載能力及整機(jī)工作狀態(tài)下的抗傾覆穩(wěn)定性　 為起重機(jī)非工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓，用于驗(yàn)算此時(shí)起重機(jī)機(jī)構(gòu)零部件及金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng) 度、整機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性和起重機(jī)的防風(fēng)抗滑安全裝置、錨定裝置的設(shè)計(jì)驗(yàn)算。</p><p>　　我國(guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)不同類型地區(qū)的計(jì)算風(fēng)壓已作了規(guī)定，其值見(jiàn)下表2-3：</p><p>　　表2-3 起重機(jī)的計(jì)算風(fēng)壓（）</p>

101、<p>　　注①：沿海地區(qū)系指大陸離海岸線 100km以內(nèi)的大陸或海島地區(qū)。注②：非工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓的取值：內(nèi)陸的華北、華中和華南地區(qū)宜取小值；西北、西南和東北地區(qū)宜取大值；沿海以上海為界，上?？扇?，以北取較小值，以南取較大值；在內(nèi)河港口峽谷風(fēng)口地區(qū)、經(jīng)常受特大暴風(fēng)作用的地區(qū)（如湛江等地）或只在小風(fēng)地區(qū)工作的起重機(jī)，其非工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓應(yīng)按當(dāng)?shù)貧庀筚Y料提供的常年最大風(fēng)速計(jì)算。</p><p>　　風(fēng)壓

102、高度變化系數(shù) 　 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范均這樣規(guī)定：起重機(jī)的工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓不考慮高度變化（即取）。而對(duì)所有非工作狀態(tài)下計(jì)算風(fēng)壓均需考慮高度變化的影響。算風(fēng)載荷時(shí)，可沿起重機(jī)高度劃分成20m高的等風(fēng)壓區(qū)段。以各段中點(diǎn)高度的系數(shù)乘以計(jì)算風(fēng)壓。風(fēng)壓高度變化系數(shù)（）的取值按陸上、海上及海島兩種情況計(jì)算：</p><p>　　陸上為： </p>

103、;<p>　　海上及海島為： </p><p>　　式中：—距離地（或海）面的高度，。</p><p><b>　　本文取。</b></p><p><b>　?。?）風(fēng)力系數(shù)</b></p><p>　　風(fēng)力系數(shù)與結(jié)構(gòu)物的體型

104、、尺寸等有關(guān)，兩片平行平面桁架組成的空間結(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)的風(fēng)力系數(shù)可取單片結(jié)構(gòu)的風(fēng)力系數(shù)。本文取。</p><p><b>　?。?）迎風(fēng)面積</b></p><p>　　起重機(jī)結(jié)構(gòu)和物品迎風(fēng)面積，應(yīng)按最不利迎風(fēng)方位計(jì)算，并取垂直于風(fēng)向平面上的投影面積</p><p>　　式中：—結(jié)構(gòu)和物品的外廓面積()；</p><p&g

105、t;　　—結(jié)構(gòu)物的充實(shí)率，即結(jié)構(gòu)物的凈面積與外形輪廓面積之比。</p><p>　　兩片并列等高且型式相同的結(jié)構(gòu)，考慮前片對(duì)后片的擋風(fēng)作用，其總迎風(fēng)面積為：</p><p>　　式中：—前片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積，；</p><p>　　—后片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積，；</p><p>　　—兩片相鄰桁架前片對(duì)后片的擋風(fēng)折減系數(shù)。</p>&l

106、t;p><b>　?。?）風(fēng)載荷計(jì)算</b></p><p>　　參照同類產(chǎn)品，估算出各構(gòu)件風(fēng)力的作用點(diǎn)和截面的迎風(fēng)面積，并依此計(jì)算出風(fēng)載荷如下表2-4。</p><p>　　表2-4 風(fēng)載荷匯總（KN）</p><p><b>　　五 碰撞載荷</b></p><p>　　有軌運(yùn)行起重機(jī)（或

107、小車）在運(yùn)行時(shí)，裝在起重機(jī)（或小車）上的緩沖器與終點(diǎn)止擋器相碰撞或兩臺(tái)起重機(jī)的緩沖器相互碰撞產(chǎn)生的載荷稱為碰撞載荷。碰撞載荷是非正常作用的載荷，通常按簡(jiǎn)化方法計(jì)算，即不考慮碰撞時(shí)金屬結(jié)構(gòu)彈性勢(shì)能的變化及運(yùn)行阻力、制動(dòng)力和物品擺動(dòng)的影響?！?作用在緩沖器上的碰撞載荷根據(jù)能量原理，假定碰撞動(dòng)能在碰撞過(guò)程中完全為緩沖器所吸收，按緩沖器在下列碰撞速度下所吸收的動(dòng)能計(jì)算： 　 （1）無(wú)自動(dòng)減速裝置或限位開(kāi)關(guān)時(shí)的碰撞速度，大車取85%額定運(yùn)行

108、速度，小車取額定速度；　 （2）有自動(dòng)減速裝置或限位開(kāi)關(guān)時(shí)，按減速后的實(shí)際碰撞速度計(jì)算，但不小于50%額定運(yùn)行速度；</p><p>　　緩沖器的固定連接和緩沖器的止擋件，應(yīng)按起重機(jī)額定速度碰撞的條件進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　?、傩≤嚨呐鲎菜俣龋?lt;/b></p><p><b>　　小車的碰撞動(dòng)能：</b>&

109、lt;/p><p><b>　?、诖筌嚨呐鲎菜俣龋?lt;/b></p><p><b>　　大車的碰撞動(dòng)能：</b></p><p>　　2.4.2 載荷組合</p><p>　　作用在起重機(jī)上的載荷分為三類，即：基本載荷、附加載荷和特殊載荷?！?基本載荷是指始終或經(jīng)常作用在起重機(jī)結(jié)構(gòu)上的載荷，包括自重

110、載荷、起升載荷、慣性水平載荷，以及考慮動(dòng)載系數(shù)與相應(yīng)靜載荷相乘的動(dòng)載效應(yīng)。對(duì)于某些用抓斗（料箱）或電磁盤作業(yè)的起重機(jī)，應(yīng)考慮由于突然卸載使起升載荷產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)減載作用?！?附加載荷是指起重機(jī)在正常工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)所受到的非經(jīng)常性作用的載荷。包括起重機(jī)工作狀態(tài)下作用在結(jié)構(gòu)上的最大風(fēng)載荷、起重機(jī)偏斜運(yùn)行側(cè)向力，以及根據(jù)實(shí)際情況決定而考慮的溫度載荷、冰雪載荷及某些工藝載荷等。 　 特殊載荷是指起重機(jī)處于非工作狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)可能受到的最大載荷

111、或者在工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)偶然受到的不利載荷。前者如結(jié)構(gòu)所受到的非工作狀態(tài)的最大風(fēng)載荷、試驗(yàn)載荷，以及根據(jù)實(shí)際情況決定而考慮的安裝載荷、地震載荷和某些工藝載荷等；后者如起重機(jī)在工作狀態(tài)下所受到的碰撞載荷等。</p><p>　　只考慮基本載荷組合者為組合Ⅰ，考慮基本載荷和附加載荷組合者為組合Ⅱ，考慮基本載荷和特殊載荷組合者或三類載荷都組合者為組合Ⅲ。各類載荷組合是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算的原始依據(jù)，強(qiáng)度和穩(wěn)定性的安全系數(shù)必

112、須同時(shí)滿足載荷組合Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ三類情況下的規(guī)定值，疲勞強(qiáng)度只按載荷組合Ⅰ進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　?。?）計(jì)算輪壓時(shí)的載荷組合：</p><p>　　輪壓計(jì)算主要是為了驗(yàn)算碼頭或軌道的承載能力。計(jì)算中，起重機(jī)及其部件的位置、載荷的影響，風(fēng)載荷的方向應(yīng)取最不利方向和作用效果的組合。按以下工況驗(yàn)算見(jiàn)下表</p><p>　　I、大車沒(méi)有起制動(dòng)，小車滿載起制動(dòng)，有工作風(fēng)

113、、風(fēng)向?yàn)樽畈焕较颍?lt;/p><p>　　II、大車沒(méi)有起制動(dòng)，小車空載運(yùn)行起制動(dòng)，有工作風(fēng)、風(fēng)向?yàn)樽畈焕较颍?lt;/p><p>　　III、大車起制動(dòng)、小車空載、有工作風(fēng)、風(fēng)向?yàn)樽畈焕较颍?lt;/p><p>　　IV、大車沒(méi)有起制動(dòng)，小車空載，有非工作風(fēng)、風(fēng)向?yàn)樽畈焕较颉?lt;/p><p>　　輪壓載荷組合見(jiàn)下表2-5</p>

114、<p>　　表2-5 輪壓載荷組合表</p><p>　　應(yīng)用表中載荷組合時(shí)必須注意以下幾個(gè)問(wèn)題：① 各載荷組合按最不利狀態(tài)求出最大和最小輪壓，用于運(yùn)行機(jī)構(gòu)零件及金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算等；② II、III類載荷組合的最小輪壓用于主動(dòng)車輪的打滑驗(yàn)算；③ I、IV類載荷組合用于驗(yàn)算碼頭或軌道的承載能力；④當(dāng)設(shè)計(jì)防風(fēng)拉索、夾軌器或其他類似防風(fēng)裝置時(shí)，可按具體情況計(jì)算。</p><p>　

115、?。?）整機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算的載荷組合</p><p>　　計(jì)算整機(jī)的穩(wěn)定性時(shí)，必須對(duì)起重機(jī)工作和非工作（暴風(fēng)）下的穩(wěn)定性進(jìn)行校核計(jì)算，在不同的規(guī)范和不同的招標(biāo)書(shū)對(duì)載荷組合提出的要求不完全相同，應(yīng)按照用戶認(rèn)可的規(guī)定或規(guī)范進(jìn)行載荷組合。有些規(guī)范分無(wú)風(fēng)靜載組合、有風(fēng)動(dòng)載和大車運(yùn)行和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)小車水平慣性力組合，失速載荷組合或突卸載荷組合，這些組合下，在最不利的位置和最不利情況各種負(fù)荷對(duì)傾覆邊力矩的代數(shù)和大于或等于零，也就

116、是說(shuō)，當(dāng)起重機(jī)穩(wěn)定力矩的代數(shù)和大于或等于傾覆力矩之和時(shí)，可認(rèn)為起重機(jī)整體是穩(wěn)定的。</p><p>　　下表列出了《港口起重機(jī)穩(wěn)定性基本要求》（GB/T 18439-2001）中對(duì)集裝箱門式起重機(jī)穩(wěn)定性驗(yàn)算的載荷組合。計(jì)算中，起重機(jī)及其部件的位置、載荷的影響，應(yīng)取最不利方向和作用效果進(jìn)行組合。</p><p>　　I、工作狀態(tài)下大車沒(méi)有起制動(dòng)、空載、有工作風(fēng)；</p><

117、;p>　　II、工作狀態(tài)下大車起制動(dòng)、滿載、有工作風(fēng)；</p><p>　　III、非工作狀態(tài)下大車起制動(dòng)、空載、非工作風(fēng)；</p><p>　　穩(wěn)定性計(jì)算載荷見(jiàn)下表2-6：</p><p>　　表2-6 穩(wěn)定性計(jì)算載荷組合表</p><p>　　2.5 起重機(jī)穩(wěn)定性校核</p><p>　　2.5.1 最大輪壓

118、驗(yàn)算</p><p>　　橋架型起重機(jī)大車或小車運(yùn)行裝置的單個(gè)行走輪對(duì)軌道的垂直壓力，稱為輪壓。它是橋架型起重機(jī)的重要參數(shù)。橋架型起重機(jī)初步設(shè)計(jì)時(shí)的輪壓計(jì)算只能是估算。因?yàn)橛泻芏嘤绊懘筌嚮蛐≤囕唹旱囊蛩?，如各部分的質(zhì)量及重心位置，迎風(fēng)面積及形心位置等，只能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或與同類產(chǎn)品類比得到。隨著設(shè)計(jì)計(jì)算的逐步深入、完整，待各部分的結(jié)構(gòu)形式、迎風(fēng)面積、質(zhì)量等影響輪壓值的因素確定以后，才能精確地計(jì)算輪壓。</p>