A型门式起重机设计要点

绪论0.1 简介A型门式起重机（也称门吊）是属于桥式类型起重机的一种，由于它的金属结构像门形框架，承载主梁下安装两条支腿，可以直接在地面的轨道上行走，并且主梁两端具有悬臂梁（主梁的延长），相似“龙门”故称为龙门起重机。

架桥两侧的支腿一般都是刚性支腿：跨度超过30m时，常是一侧为刚性支腿，而另一侧通过球铰和桥架连接的柔性支腿，使门架成为静定系统，这样可以避免在外载荷所用下由于侧向推力而引起附加应力，也可补偿桥架纵向的温度变形龙门起重机的受风面积大，为防止在强风作用下滑行或翻倒，装有测风仪和与运行机构连锁的起重机夹轨器。

桥架可以是两端无悬臂的：也可以是一端有悬臂或两端都有悬臂的，以扩大作业范围。

半龙门起重机桥架一端有支腿，另一端无支腿，直接在高台架上运行。

图 0-1 A型门式起重机门式起重机也是由机械传动，金属结构和电器设备三大部分组成。

机械传动部分又由起升机构、起重小车走行机构等构成。

即为门式起重机的三大工作机构。

它们分别实现吊装货物的上下升降，左右横向（纵向）搬运三个动作，构成一个作业区域。

任何生产机械都由原动机、传动装置、工作机构和操纵控制设备等组成。

如果以电动机作为原动机来拖动生产机械的工作机构，则它的驱动、传动装置通常称为电力拖动系统。

该系统中的电动机、控制操纵部分，电气电路和电气器件等等习惯统称电气设备。

电气设备部分主要由电动机、电器元件和电气线路等组成。

它将电力网中的电能转变为机械能，实现起重机工作的目的，同事控制各工作机构按照工作要求进行作业。

电气设备的公用主要在于：由电动机将电能转变成机械能，通过传动装置拖动工作机构：控制设备通过各种控制器件和电器元件来控制电动机按工作机构的要求完成各种动作。

0.2 主要技术性能参数门式起重机的主要技术参数有起重量、起升高度、跨距和伸距、工作速度以及工作类型等。

门式起重机的起重量有三个指标，即额定起重量、吊具下起重量、吊钩下起重量。

本设计门式起重机的起重量为32t。

门式起重机的跨距目前最小为15m，最大超过60m,大多在25~35m之间;起重机的工作伸距一般不超过10m。

本设计轨道是A型门式起重机的跨距为25m，两端悬臂均长5.5m。

门式起重机的速度参数包括起升速度，小车运行速度、随着经济的不断发展和技术水平的不断提高，对起重机的速度要求也越来越高。

门吊的工作速度有三种，根据起重机用途和起重量的不同而不同；起重小车走行速度V小车，一般不超过50m/min；本设计轨道式集装箱门式起重机；大车运行速度是37.9m/min，小车运行速度是38.5m/min0.3小车运行机构门式起重机的小车运行机构分为双梁小车运行机构和单主梁小车运行机构两种，本设计起重机的小车运行机构属于双梁型；门吊起重小车常见的形式有；单梁门架用的起重小车，小车架下面有三个走行轮，起重一个为驱动轮，其余两个为从动轮。

双梁门架用的起重下车，一般由小车架、起升机构和小车走行机构组成。

起升机构安装在小车架平台上。

小车走行机构又由电动机、带制动轮齿轮联轴器、减速器、传动轴和轮对等组成，小车走行机构传动形式一般为集中驱动，即采用一台电动机、一台制动器、一台减速器驱动一个走行轮。

它的传动过程；电动机→齿轮联轴器→减速器→齿轮→联轴器→传动轴→走行轮。

工作原理是；起动起重小车走行机构，电动机通电，制动器松闸，动力通过联轴器将动力输入减速器，它将电动机的高转速低转矩变成低转速大转矩，所以减速器不仅能起减速作用，而且能起到增大转矩的作用。

减速器低速轴输出的转矩经过传动轴，驱动走行轮对在轨道上滚动，从而实现起重小车、吊重横向移动于小车轨道上。

0.4支腿设计支腿主要承受起重机全部载荷，包括主梁的自重，小车的自重，对于支腿的选择尤为重要，本设计采用双刚性支腿设计。

1 小车运行机构设计小车的运行机构，是用来实现对吊物的横向运动，由减速器，制动器，联轴器，浮动轴，电动机等组成。

1.1 小车运行机构传动方案按照设计要求，小车运行机构传动如图1-112345678图 1-1 小车运行机构传动简图1----减 速 机 2----电机联轴器 3----电 动 机 4----制 动 器 5----齿轮联轴器 6---主动车轮 7----轴 承 箱 8----传 动 轴1.2小车运行机构总体计算小车运行机构计算包括电机的选取、减速器、制动器、车轮、联轴器、制动器等。

1.2.1 轮压计算车轮最大轮压，小车质量xc G =（0.2~0.4)Q =13000Kg 。

假定轮压均匀分布；m a x P =1/4(xc G +Q ）=1/4（13000+32000）=11250Kg=112500N 式中xc G ——为小车自重Q ——为额定载荷量 车轮最小轮压：m i n P =1/4xc G =32500N初选车轮：由相关资料可知，当运行速度＜60m/min 时,Q /xc G =2.5＞1.6，工作级别为中级，车轮直径Dr=500mm ，轨道型号为43Kg/m 的许用轮压为max P =16.5t 根据GB4628—84规定，直径系列为Dc=250、315、400、500、620mm ，故初步选定车轮直径为Dr=500mm.而后校准强度。

强度验算；最大计算轮压kgf P K P j 17000170000.1max 1max =⨯== 式中：1K 冲击系数，由相关资料查的当运动速度s m V /1≤时，系数为1.0 点接触时进行强度校准的接触应力：2232max 3max /22584)91502(35004000)12(4000cm kgf r D P r j d =+=+=σ 式中 r D ——为车轮直径R ——为副起升机构卷筒半径 车轮材料用ZG55-II.由相关资料查的：[]max max 2max ,/23000~20000d d d m kgf σσσ<=强度校合通过。

1.2.2 运行阻力计算摩擦力矩： )2)((d k G Q M M μβ++=由参考资料知Dc=500车轮的轴承型号为22213c 调心滚子轴承，轴承内径和外径的平均值mm d 5.92285100=+=由相关资料查的：滚动轴承摩擦系数k=0.0006；轴承摩擦系数μ=0.015，附加阻力系数5.1=β。

带入上式得，满载时运行阻力矩：)2)((dk G Q M xc m μβ++=)20925.0015.00006.0()1300032000(5.1+⨯+⨯= m kg .75.87= 运行摩擦阻力； N D M P C Q Q m Q Q m 35125.075.872/)()(===== 式中)(Q Q m M =——满载时运行阻力矩)(Q Q m P =——满载时摩擦阻力矩mm d 5.92= ——轴承内径和外径的平均值 当无载运行时进行阻力矩：)2()0(d k G P XC Q m μβ+== 25)20925.0015.00006.0(130005.1≈+⨯⨯= 式中)0(=Q m P ——为无载荷时摩擦阻力矩运行摩擦阻力：kg D M P C Q m Q m 1002/5.0252/)0()0(===== 式中)0(=Q m M ——无载时运动阻力矩)0(=Q m P ——无载时运行摩擦阻力矩1.2.3 选电动机 电动机功率：kw mV P N xc j J 45.219.0601025.3835160102=⨯⨯⨯⨯=⨯=η式中 )(Q Q m j P P ==——满载运行时静阻力：xc V ——小车运行速度 η——机构传动效率 m=1——驱动电动机台数。

初选电动机功率：kw N K N j d 695.245.21.1=⨯== 式中 d k —— 电动机功率增大系数，相关资料查的d k =1.1j N ——电动机功率查相关资料选用电动机 YZR-1601M -6, kw N e 5.5= ：min /10001r n =： 飞轮矩;.47.0)(22m kg GD d = 电动机重量kg G d 154= 如图1—2为YZR-160M 电动机外形安装尺寸。

图 1-2 YZR-160M 电动机 安装尺寸：（单位mm ） H A B C CA K 螺栓直径 D E F G GD 16025421010833015M12481101442.591.2.4 验算电动机发热条件等效功率：kw N k N j x 058.245.212.175.025=⨯⨯==γ 式中 25k ——工作类型系数，由相关资料查的0.75：γ——根据2.0/=q q t t 值由相关资料得12.1=γ。

jN ——为电机静功率由此可知，e x N N <故初选电动机发热条件通过。

1.2.5 选择减速器车轮转速： m r D v n C xc c /5.245.014.35.38≈⨯==π 机构传动比： 8.405.24100010≈==c n n i 式中 1n ——电机转速c n ——车轮转速查相关资料选用图2—3 ZSC600-Ⅲ 减速器：[]kw 6.4;7.460=='重级N i 可见 []重级N N j <，故初选电动机发热条件通过。

图 1-3 ZSC600 减速器 表 1-1 ZSC600型减速器外形和安装尺寸(mm)中心距 A 1 A 2 A 3外形尺寸中心高 LH B H 0 600 150200250 980 481 312 481 轴端尺寸 L1L2L3 L4 主动轴被动轴d 1 l 1B 1b 1t 1 D l 2B2 t2165 410262.5117.535 55 220 10 37.880115 290 85地脚安装尺寸k σK1 K2 K3K4孔径P 孔数（个） 14030120 230 216340301.2.6 验算运行速度和实际所需功率 实际运行速度： min /6.337.468.405.3800m i i v v xc xc ≈='=' 式中 0i ——机构传动比xc v ——小车运行速度0i '——减速器额定机构传动比误差；%15%12%1005.385.386.33<=⨯-=-'=xc xcxc v v v e ，合适。

实际所需要电动机静功率e XC xcj j N kw v v N N <=⨯='='09.25.386.3345.2 式中jN ——为电机静功率e N ——为电机额定静功率 故所选电动机和减速器均合适。

1.2.7 验算启动条件起动时间：⎥⎦⎤⎢⎣⎡'++-=η202121)()()(375i D G Q GD mc M mM n t c xc j q q 式中 1n ——额定转速1000r/m m=1——驱动电机台数m kg M M e q .04.810005.59755.15.1=⨯== 当满载时运行静阻力矩：m kg i M M Q Q m Q Q j .4.29.08.4075.870)()(≈⨯='===η式中 η——机构传动效率0i '——减速器额定机构传动比)(Q Q m M =——满载时运行阻力矩)0(=Q m M ——无载时运动阻力矩当无载时运行静阻力矩： m kg i M M Q m Q j .68.09.08.40250)0()0(≈⨯='===η初步估算制动轮和连轴器的飞轮矩：22.38.0)(m kg GD Z =机构总飞轮矩：[]22212.79.0)38.041.0(15.1)()()(m kg GD GD c GD c z d =+⨯=+= 满载启动时间：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯++⨯-==9.07.465.0)1300032000(79.0)4.204.8(375100022)(Q Q q t =6.37s 无载启动时间： s t Q q 65.1)9.07.465.01300079.01(900100022)0(=⨯⨯+⨯⨯== 由相关资料查的，当min /60~30m v xc =时，启动时间推荐值为5~6s ，)(Q Q q p t t =>,故所选电动机满足快速起动要求。