门座起重机知识

门 座 起 重 机 基 础 知 识（ 2006年 4月 苏 州 ） 门 座 起 重 机 基 础 知 识 一 、 门 座 起 重 机 的 构 造 及 分 类 门 座 起 重 机 是 具 有 沿 地 面 轨 道 运 行 ， 下方 可 通 过 铁 路 车 辆 或 其 他 地 面 车 辆 的 门形 座 架 的 可 回 转 臂 架 型 起 重 机 。 （ 二 ） 门 座 起 重 机 的 构 造 结 构 部 分 包 括 门 架 、 人 字 架 、 旋 转 平 台 、 司 机 室 、 臂架 系 统 （ 臂 架 、 拉 杆 、 象 鼻 梁 ） 等 。 机 构 部 分 包 括 起 升 机 构 、 变 幅 机 构 、 旋 转 机 构 、 运 行机 构 。 电 气 部 分 一 般 通 过 电 缆 卷 筒 或 地 沟 滑 线 供 电 ， 采 用 电力 直 接 驱 动 ； 一 般 包 括 电 线 电 缆 、 中 心 集 电 器 、 电 动机 、 变 压 器 、 电 阻 器 、 控 制 柜 、 操 纵 台 、 照 明 等 。 安 全 装 置 部 分 包 括 限 位 装 置 、 超 载 限 制 器 、 缓 冲 器 、防 风 搞 滑 装 置 等 。 附 属 装 置 司 机 室 、 机 房 平 台 的 高 度 超 过 20m 的 大 型 门座 起 重 机 则 应 当 考 虑 安 装 附 属 的 简 易 电 梯 。 （ 二 ） 门 座 起 重 机 分 类 ： 1.港 口 通 用 门 座 起 重 机 如 图 所 示 ， 这 类 起 重 机配 备 有 可 以 更 换 的 吊 钩、 抓 斗 等 吊 具 2.带 斗 门 座 起 重 机 如 图 所 示 ， 这 类 起 重机 在 门 座 上 装 有 漏 斗和 带 式 输 送 机 ， 用 抓斗 卸 船 的 门 座 起 重 机。 3.船 厂 门 座 起 重 机 如 图 所 示 ， 是 装 在 高门 座 上 的 门 座 起 重 机， 用 于 船 厂 的 吊 装 工作 ， 具 有 较 大 的 起 重能 力 和 较 大 的 起 升 高度 。 通 常 备 有 两 个 或多 个 起 重 吊 钩 。 主 钩的 起 重 量 应 能 随 工 作幅 度 的 变 化 而 变 化 。工 作 速 度 一 般 比 港 口用 的 门 座 起 重 机 要 低。 4.集 装 箱 门 座 起 重 机 用 于 集 装 箱 码 头 、 堆 场 上 的 专 用 门 座 起 重机 5.电 站 门 座 起 重 机 用 于 电 站 建 设 的 门 座 起 重 机 ， 具 有 较 大 的工 作 幅 度 和 起 重 能 力 ， 且 易 于 拆 卸 和 拼 装， 便 于 转 移 工 地 。 二 、 结 构 （ 一 ） 门 架 门 架 结 构 支 承 着 上 部 旋 转 部 分 的 全 部 自重 和 所 有 外 载 荷 。 门 架 结 构 对 整 个 起 重机 的 稳 定 性 和 减 轻 自 重 有 着 重 要 意 义 。为 保 证 起 重 机 正 常 平 稳 运 转 ， 门 架 必 须有 足 够 的 强 度 ， 尤 其 是 要 有 较 大 的 刚 度。 1.转 柱 式 门 架 结 构 （ 1） 交 叉 门 架 如 图 7-4所 示 。 这 种 门 架 是由 两 片 平 面 刚 架 交 叉 组 成的 空 间 结 构 。 它 的 顶 面 为一 大 圆 环 ， 其 上 装 有 环 形轨 道 和 大 齿 轮 。 门 架 当 中有 一 个 十 字 横 梁 ， 在 横 梁的 交 叉 处 装 有 转 柱 下 支 承的 球 铰 轴 承 。 在 起 重 机 轨道 的 同 侧 平 面 内 ， 用 拉 杆把 两 条 门 腿 相 连 在 一 起 ，以 增 加 门 架 的 空 间 刚 度 。 （ 2） 八 杆 门 架 如 图 7-5所 示 。 它 的顶 部 是 一 个 圆 环 结 构， 其 上 装 有 环 形 轨 道和 大 齿 轮 。 圆 环 断 面常 作 成 箱 形 的 或 宽 腹板 的 工 字 形 断 面 。 在圆 环 下 面 是 由 八 根 撑杆 组 成 的 对 称 的 空 间桁 架 结 构 。 2.大 轴 承 式 门 架 结 构 这 类 起 重 机 的 上 部 旋 转部 分 ， 通 过 大 型 滚 柱 轴承 式 旋 转 支 承 装 置 直 接支 承 在 门 架 上 。 这 样 ，上 部 旋 转 部 分 的 垂 直 力、 水 平 力 和 倾 覆 力 矩 通过 大 轴 承 全 部 传 给 门 架顶 部 ， 从 而 使 门 架 受 力状 况 得 到 改 善 ， 并 简 化了 门 架 结 构 的 构 造 。 如高 圆 筒 形 的 门 架 （ 图 7-6） 。 这 种 门 架 的 圆 筒高 度 比 门 腿 结 构 的 高 度还 高 些 。 2.大 轴 承 式 门 架 结 构(新 型 ） （ 二 ） 人 字 架 、 旋 转 平 台 的 转 柱 1.人 字 架 为 了 支 承 臂 架 ， 一 般都 没 有 人 字 架 。 变 幅机 构 的 推 杆 ， 组 合 臂架 的 拉 杆 及 其 对 重 杠杆 等 都 与 人 字 架 相 连。 人 字 架 支 承 在 旋 转平 台 上 。 2.旋 转 平 台 和 转 柱 目 前 广 泛 使 用 的 旋 转 平 台 和 转 柱结 构 如 图 7-8所 示 。 平 台 的 金 属结 构 由 两 根 纵 向 主 梁 及 一 些 横 梁和 平 板 组 成 。 根 据 受 力 大 小 ， 这些 梁 可 做 成 箱 形 断 面 或 工 字 形 断面 ， 臂 架 和 人 字 架 都 支 承 在 平 台上 。 还 有 起 升 机 构 和 旋 转 机 构 等机 电 设 备 ， 都 安 放 在 平 台 上 。 旋转 平 台 和 转 柱 相 连 接 。 臂 架 的 两个 下 支 承 座 焊 在 平 台 的 主 梁 端 部。 转 柱 常 被 作 成 棱 锥 形 薄 壁 箱 形 结构 ， 刚 度 大 ， 自 重 轻 。 （ 三 ） 臂 架 系 统 臂 架 系 统 是 门 座 起 重 机 把 货 载 传 递 到 旋 转 平 台 的 主 要 构 件， 可 以 做 成 单 臂 架 系 统 或 组 合 臂 架 系 统 。 1.单 臂 架 系 统 （ 1） 刚 性 传 动 变 幅 的 单 臂 架 刚 性 传 动 变 幅 的 单 臂 架 门 座 起 重 机 的 特 点 ， 是 整 个 臂 架 系统 只 有 臂 架 这 一 刚 性 部 件 。 由 于 装 有 臂 架 自 重 平 衡 系 统 和刚 性 传 动 装 置 ， 因 而 变 幅 拉 点 布 置 在 靠 近 臂 架 根 部 ， 依 靠螺 杆 、 螺 丝 传 动 实 现 臂 架 俯 仰 。 为 了 减 轻 自 重 ， 这 种 单 臂 架 大 多 采 用 高 强 度 管 子 制 成 三 角形 截 面 或 矩 形 截 面 的 大 杆 桁 架 结 构 ， 也 有 直 接 用 大 管 子 或 钢 板 焊 成 实 体 结 构 的 。 （ 2） 柔 性 拉 索 变 幅 的 单 臂 架 它 没 有 臂 架 平 衡 装 置 ， 变 幅 钢 丝 绳 固 定 于 臂 架 头 部 ， 依 靠柔 性 拉 索 的 收 进 与 放 出 实 现 臂 架 的 俯 仰 。 2.组 合 臂 架 系 统 门 座 起 重 机 的 四 连 杆 臂 架 系 统 ， 是 组 合 式 起 重 臂 架 的 一 种典 型 形 式 。 一 是 有 效 空 间 较 小 ， 影 响 使 用 ； 二 是 悬 挂 钢 丝绳 过 长 ， 不 利 于 装 卸 作 业 ； 三 是 为 了 实 现 水 平 变 幅 需 要 借助 钢 丝 绳 进 行 补 偿 。 （ 1） 柔 性 拉 索 式 如 图 7-9所 示 ， 它 是 采 用钢 丝 绳 作 为 拉 杆 ， 并 借助 象 鼻 架 尾 部 一 定 几 何尺 寸 形 状 的 曲 线 ， 实 现变 幅 过 程 中 货 物 的 水 平移 动 。 （ 2） 刚 性 拉 杆 式 组 合 臂 架 刚 性 拉 杆 式 组 合 臂 架 ， 是 由 象 鼻 架 、 刚 性 拉 杆 及臂 架 三 部 分 通 过 铰 轴 组 合 而 成 ， 并 与 机 架 拼 成 四连 杆 机 构 ， 以 实 现 变 幅 过 程 中 货 物 的 水 平 移 动 。 象 鼻 架 a.桁 构 式 象 鼻 架 图 7-10为 港 口 用 小 型 门 座 起 重 机 的 象 鼻 架 的 构 造图 。 它 由 底 面 的 一 根 箱 型 主 梁 和 其 上 的 两 片 撑 杆系 统 组 成 。 b.板 梁 式 象 鼻 架 它 是 由 两 片 工 字 型 单 腹 板 梁 借 助 横 向 隔 板 连 接 而成 的 空 间 板 梁 结 构 。 c.箱 型 截 面 杆 构 成 的 刚 架 式 象 鼻 架 造 船 用 门 座 起 重 机 常 采 用 这 种 结 构 型 式 。 这 种 结构 型 式 与 桁 构 式 象 鼻 架 不 同 ， 是 一 个 空 间 的 刚 架体 系 。 d.桁 架 式 象 鼻 架 这 种 型 式 的 转 盘 式 门 座 起 重 机 中 曾 普 遍 采 用 过 ，但 由 于 不 能 适 应 自 动 焊 接 ， 制 造 困 难 ， 费 时 ， 油漆 及 维 护 表 面 较 多 ， 因 而 已 很 少 采 用 。 臂 架 臂 架 是 支 承 象 鼻 架 的 主 要 构 件 。 图 7-11为 箱 型 截面 实 体 式 臂 架 的 构 造 图 。 臂 架 的 另 一 种 型 式 是 桁构 式 的 架 。 拉 杆 拉 杆 是 一 根 上 端 与 象 鼻 架 尾 部 相 铰 接 ， 下端 与 人 字 架 顶 部 铰 接 的 刚 必 瑷 拉 杆 件 。 一般 多 采 用 箱 型 结 构 。 三 、 机 构 （ 一 ） 起 升 机 构 门 座 起 重 机 的 起 升 机 构 由驱 动 装 置 、 制 动 装 置 、 传动 装 置 、 卷 绕 系 统 等 组 成。 其 起 升 卷 绕 系 统 如 图 7-13所 示 （ 二 ） 变 幅 机 构 1.变 幅 机 构 的 构 造 型 式 和 工 作 原 理 门 座 起 重 机 的 变 幅 机 构 分 为 非 工 作 性 变 幅 与 工 作性 变 幅 两 种 。 起 重 机 只 允 许 在 空 载 情 况 下 改 变 幅度 为 非 工 作 性 变 幅 ， 只 是 在 调 整 起 重 机 臂 架 工 作拉 置 时 才 变 幅 ， 而 在 装 卸 、 起 吊 货 物 时 幅 度 是 不变 的 。 起 重 机 能 在 带 载 情 况 下 改 变 幅 度 （ 每 一 工作 循 环 中 都 要 变 幅 ） 为 工 作 性 变 幅 。 目 前 普 遍 采用 载 重 水 平 位 移 和 臂 架 自 重 平 衡 两 种 措 施 。 （ 1） 载 重 水 平 位 移 单 臂 架 系 统 主 要 补 偿 方 法 a.滑 轮 组 补 偿 法 图 7-14为 利 用 补 偿 滑 轮 组 使 物 品 水 平 变 幅的 工 作 原 理 图 。 b.平 衡 滑 轮 补 偿 法 图 7-15为 平 衡 滑 轮 的 工 作 原 理 图 。 c.平 衡 卷 筒 补 偿 法 如 图 7-16所 示d.椭 圆 规 原 理 补 偿 法e.连 杆 -滑 轮 组 补 偿 法 组 合 臂 架 系 统 的 主 要补 偿 方 法 a.曲 线 象 鼻 架 拉 索 组 合 臂架 如 图 7-9所 示 ， 组 合 臂 架的 象 鼻 架 有 一 部 分 是 曲 线段 ， 与 拉 索 联 合 使 象 鼻 架端 部 作 水 平 运 动 。 b.直 线 象 鼻 架 拉 杆 组 合臂 架 如 图 7-19所 示 ， 臂 架 的象 鼻 架 为 直 线 型 与 刚 性拉 杆 ， 臂 架 及 人 字 架 一起 构 成 一 个 平 面 四 杆 机构 。 则 在 相 当 于 有 效 幅度 的 ab线 段 内 ， 该 曲 线可 以 接 近 于 一 根 水 平 线。 c.平 等 四 边 形 组 合 臂 架 如 图 7-20所 示 ， 组 合 臂 架 的 纵 向 中 心 线 与 大拉 杆 的 轴 心 线 相 互 平 行 ， 象 鼻 架 中 心 线 与小 拉 杆 轴 心 线 相 平 行 。 （ 2） 臂 架 自 重 平 衡 系 统 不 变 质 心 平 衡 原 理 图 7-21所 示 为 得 用 尾 重 法 来 获得 臂 架 平 衡 的 工 作 原 理 。 移 动 质 心 平 衡 原 理 如 图 7-22所 示 ， 得 用 杠 杆 系 统 ， 使 臂 架 与 对重 的 合 成 质 心 沿 近 似 水 平 线 移 动 ， 使 臂 架系 统 得 到 近 似 平 衡 。 无 对 重 平 衡 原 理 如 图 7-23所 示 2.变 幅 驱 动 机 构变 幅 驱 动 机 构 有 绳 索 滑 轮 组 、 曲 柄 连 杆 、 扇 形 齿 轮、 齿 条 、 螺 杆 、 液 压 缸 等 形 式 。（ 1） 绳 索 滑 轮 组 变 幅 驱 动 机 构如 图 7-16所 示 ， （ 2） 曲 柄 连 杆 变 幅 机 构如 图 7-24所 示 ， 曲 柄 连 杆 驱 动 对 重 杠 杆 ， 然 后 再通 过 杠 杆 臂 架 摆 动 。 （ 3） 扇 形 齿 轮 变 幅 驱 动 机 构如 图 7-25所 示 ， 当 臂 架 采 用 尾 重 法 来 平 衡 时 ， 扇 形齿 轮 常 直 接 装 设 在 臂 架 尾 部 ， 这 时 扇 形 齿 轮 本 身 可以 兼 作 部 分 对 重 之 用 。 （ 4） 齿 条 变 幅 驱 动 机 构如 图 7-26所 示 ， 臂 架 直 接 由 齿 条 推 动 。 （ 5） 螺 杆 变 幅 驱 动 机 构图 7-27所 示 ， 螺 杆 螺 纹 的 头 数 可 以 是 单 头 、 双 头 、三 头 或 四 头 的 。 （ 6） 液 压 缸 变 幅 驱 动 机 构 （ 三 ） 旋 转 机 构 1.旋 转 支 承 装 置 （ 1） 支 承 滚 轮 式 如 图 7-29所 示 ， 支 承装 置 通 常 是 四 支 点 的， 每 个 支 点 下 可 装 单个 滚 轮 或 双 轮 台 车 。它 是 转 盘 式 支 承 装 置中 承 载 能 力 最 小 的 一种 ， 主 要 用 于 小 起 重量 的 起 重 机 。 （ 2） 夹 套 滚 子 式 如 图 7-30所 示 为 该 支承 装 置 的 构 造 简 图。 它 是 将 圆 锥 或 圆柱 滚 子 装 在 上 下 两个 环 形 轨 道 之 间 ，滚 子 通 过 心 轴 组 装在 隔 离 夹 套 的 内 外环 之 间 。 。 （ 3） 滚 动 轴 承 式 如 图 7-31所 示 ， 该 装 置 中 的 滚 球 或 滚 柱 可 以 选 用一 般 滚 动 轴 承 中 标 准 规 格 和 尺 寸 的 滚 动 体 。 起 重机 的 旋 转 部 分 固 定 在 大 轴 承 的 旋 转 座 圈 上 ， 而 大轴 承 的 固 定 座 圈 则 与 门 架 顶 面 相 固 结 2.旋 转 驱 动 机 构 图 7-32为 旋 转 驱 动 机 构 的 几 种 形 式 。 图 7-32a是 卧 式 电 动 机 、 圆 柱 和 圆 锥 齿 轮 传 动 。 这种 方 案 的 优 点 是 可 采 用 标 准 减 速 器 ， 传 动 效 率 高。 缺 点 是 平 面 布 置 尺 寸 大 ， 机 械 安 装 要 求 高 。 图 7-32b是 卧 式 电 动 机 与 蜗 轮 减 速 器 传 动 。 其 优 点是 工 作 平 稳 ， 结 构 紧 凑 ， 传 动 比 大 ， 但 传 动 效 率低 。 图 7-32c是 立 式 电 动 机 的 轴 线 竖 直 布 置 的 立 式 减 速器 传 动 。 这 种 方 案 的 优 点 是 平 面 尺 寸 紧 凑 ， 传 动效 率 最 高 ， 是 一 种 较 理 想 的 传 动 方 案 。 图 7-32d是 立 式 电 动 机 和 行 星 减 速 器 传 动 。 这 些 传动 的 结 构 都 很 紧 凑 ， 传 动 比 大 ， 是 很 有 发 展 前 途的 传 动 型 式 。 （ 四 ） 运 行 机 构 运 行 机 构 的 组 成 可 以 分 为 运 行 支 承 装 置、 运 行 驱 动 装 置 和 运 行 安 全 装 置 三 部 分。 运 行 支 承 装 置 包 括 均 衡 梁 、 车 轮 、 销轴 等 。 运 行 驱 动 装 置 包 括 电 动 机 、 制 动器 、 减 速 装 置 等 。 运 行 安 全 装 置 包 括 夹轨 器 、 防 止 起 重 机 碰 撞 的 缓 冲 器 及 运 行限 位 器 等 。