門座起重機基礎知識

2022-09-30 06:57:05 字數 4644 閱讀 9663

一、門座起重機的構造及分類

門座起重機是具有沿地面軌道執行,下方可通過鐵路車輛或其他地面車輛的門形座架的可迴轉臂架型起重機。

門座起重機的構造,大體上由以下幾部分組成。結構部分,包括臂架系統、人字架、旋轉平台、司機室、門架等。機構部分,包括起公升機構、變幅機構、旋轉機構、執行機構。

電氣部分,一般通過電纜捲筒或地溝滑線供電,採用電力直接驅動;一般包括電線電纜、中心集電器、電動機、變壓器、電阻器、控制櫃、操縱台、照明等。安全裝置部分,包括限位裝置、超載限制器、緩衝器、防風搞滑裝置等。司機室、機房平台的高度超過20m的大型門座起重機則應當考慮安裝附屬的簡易電梯。

門座起重機可分為下述幾類:

(一)港口通用門座起重機

如圖7-1所示,這類起重機配備有可以更換的吊鉤、抓斗等吊具

(二)帶斗門座起重機

如圖7-2所示,這類起重機在門座上裝有漏斗和帶式輸送機,用抓斗卸船的門座起重機。

(三)貨櫃門座起重機

用於貨櫃碼頭、堆場上的專用門座起重機

(四)船廠門座起重機

如圖7-3所示,是裝在高門座上的門座起重機,用於船廠的吊裝工作,具有較大的起重能力和較大的起公升高度。通常備有兩個或多個起重吊鉤。主鉤的起重量應能隨工作幅度的變化而變化。

工作速度一般比港口用的門座起重機要低。

(五)電站門座起重機

用於電站建設的門座起重機,具有較大的工作幅度和起重能力,且易於拆卸和拼裝,便於轉移工地。

二、結構

(一)門架

門架結構支承著上部旋轉部分的全部自重和所有外載荷。門架結構對整個起重機的穩定性和減輕自重有著重要意義。為保證起重機正常平穩運轉,門架必須有足夠的強度,尤其是要有較大的剛度。

1.轉柱式門架結構

(1)交叉門架

如圖7-4所示。這種門架是由兩片平面剛架交叉組成的空間結構。它的頂面為一大圓環,其上裝有環形軌道和大齒輪。

門架當中有乙個十字橫樑,在橫樑的交叉處裝有轉柱下支承的球鉸軸承。在起重機軌道的同側平面內,用拉桿把兩條門腿相連在一起,以增加門架的空間剛度。

(2)八桿門架

如圖7-5所示。它的頂部是乙個圓環結構,其上裝有環形軌道和大齒輪。圓環斷面常作成箱形的或寬腹板的工字形斷面。在圓環下面是由八根撐桿組成的對稱的空間桁架結構。

2.大軸承式門架結構

這類起重機的上部旋轉部分,通過大型滾柱軸承式旋轉支承裝置直接支承在門架上。這樣,上部旋轉部分的垂直力、水平力和傾覆力矩通過大軸承全部傳給門架頂部,從而使門架受力狀況得到改善,並簡化了門架結構的構造。如高圓筒形的門架(圖7-6)。

這種門架的圓筒高度比門腿結構的高度還高些。

(二)人字架、旋轉平台的轉柱

1.人字架

為了支承臂架,一般都沒有人字架。變幅機構的推桿,組合臂架的拉桿及其對重槓桿等都與人字架相連。人字架支承在旋轉平台上。

2.旋轉平台和轉柱

目前廣泛使用的旋轉平台和轉柱結構如圖7-8所示。平台的金屬結構由兩根縱向主梁及一些橫樑和平板組成。根據受力大小,這些梁可做成箱形斷面或工字形斷面,臂架和人字架都支承在平台上。

還有起公升機構和旋轉機構等機電裝置,都安放在平台上。旋轉平台和轉柱相連線。臂架的兩個下支承座焊在平台的主梁端部。

轉柱常被作成稜錐形薄壁箱形結構,剛度大,自重輕。

(三)臂架系統

臂架系統是門座起重機把貨載傳遞到旋轉平台的主要構件,可以做成單臂架系統或組合臂架系統。

1.單臂架系統

(1)剛性傳動變幅的單臂架

剛性傳動變幅的單臂架門座起重機的特點,是整個臂架系統只有臂架這一剛性部件。由於裝有臂架自重平衡系統和剛性傳動裝置,因而變幅拉點布置在靠近臂架根部,依靠螺桿、螺絲傳動實現臂架俯仰。

為了減輕自重,這種單臂架大多採用高強度管子製成三角形截面或矩形截面的大杆桁架結構,也有直接用大管子或鋼板焊成實體結構的。

(2)柔性拉索變幅的單臂架

它沒有臂架平衡裝置,變幅鋼絲繩固定於臂架頭部,依靠柔性拉索的收進與放出實現臂架的俯仰。

門座起重機的四連桿臂架系統,是組合式起重臂架的一種典型形式。一是有效空間較小,影響使用;二是懸掛鋼絲繩過長,不利於裝卸作業;三是為了實現水平變幅需要借助鋼絲繩進行補償。

(1)柔性拉索式

如圖7-9所示,它是採用鋼絲繩作為拉桿,並借助象鼻架尾部一定幾何尺寸形狀的曲線,實現變幅過程中貨物的水平移動。

(2)剛性拉桿式組合臂架

剛性拉桿式組合臂架,是由象鼻架、剛性拉桿及臂架三部分通過鉸軸組合而成,並與機架拼成四連桿機構,以實現變幅過程中貨物的水平移動。

①象鼻架

a.桁構式象鼻架

圖7-10為港口用小型門座起重機的象鼻架的構造圖。它由底面的一根箱型主梁和其上的兩片撐桿系統組成。

b.板梁式象鼻架

它是由兩片工字型單腹板梁借助橫向隔板連線而成的空間板梁結構。

c.箱型截面杆構成的剛架式象鼻架

造船用門座起重機常採用這種結構型式。這種結構型式與桁構式象鼻架不同,是乙個空間的剛架體系。

d.桁架式象鼻架

這種型式的轉盤式門座起重機中曾普遍採用過,但由於不能適應自動焊接,製造困難,費時,油漆及維護表面較多,因而已很少採用。

②臂架臂架是支承象鼻架的主要構件。圖7-11為箱型截面實體式臂架的構造圖。臂架的另一種型式是桁構式的架。

③拉桿拉桿是一根上端與象鼻架尾部相鉸接,下端與人字架頂部鉸接的剛必璦拉桿件。一般多採用箱型結構。

三、機構

(一)起公升機構

門座起重機的起公升機構由驅動裝置、制動裝置、傳動裝置、捲繞系統等組成。其起公升捲繞系統如圖7-13所示

(二)變幅機構

1.變幅機構的構造型式和工作原理

門座起重機的變幅機構分為非工作性變幅與工作性變幅兩種。起重機只允許在空載情況下改變幅度為非工作性變幅,只是在調整起重機臂架工作拉置時才變幅,而在裝卸、起吊貨物時幅度是不變的。起重機能在帶載情況下改變幅度(每一工作迴圈中都要變幅)為工作性變幅。

目前普遍採用載重水平位移和臂架自重平衡兩種措施。

(1)載重水平位移

①單臂架系統主要補償方法

a.滑輪組補償法

圖7-14為利用補償滑輪組使物品水平變幅的工作原理圖。

b.平衡滑輪補償法

圖7-15為平衡滑輪的工作原理圖。

c.平衡捲筒補償法

如圖7-16所示

d.橢圓規原理補償法

e.連桿-滑輪組補償法

②組合臂架系統的主要補償方法

a.曲線象鼻架拉索組合臂架

如圖7-9所示,組合臂架的象鼻架有一部分是曲線段,與拉索聯合使象鼻架端部作水平運動。

b.直線象鼻架拉桿組合臂架

如圖7-19所示,臂架的象鼻架為直線型與剛性拉桿,臂架及人字架一起構成乙個平面四桿機構。則在相當於有效幅度的ab線段內,該曲線可以接近於一根水平線。

c.平等四邊形組合臂架

如圖7-20所示,組合臂架的縱向中心線與大拉桿的軸心線相互平行,象鼻架中心線與小拉桿軸心線相平行。

(2)臂架自重平衡系統

①不變質心平衡原理

圖7-21所示為得用尾重法來獲得臂架平衡的工作原理。

②移動質心平衡原理

如圖7-22所示,得用槓桿系統,使臂架與對重的合成質心沿近似水平線移動,使臂架系統得到近似平衡。

③無對重平衡原理

如圖7-23所示

2.變幅驅動機構

變幅驅動機構有繩索滑輪組、曲柄連桿、扇形齒輪、齒條、螺桿、液壓缸等形式。

(1)繩索滑輪組變幅驅動機構

如圖7-16所示,

(2)曲柄連桿變幅機構

如圖7-24所示,曲柄連桿驅動對重槓桿,然後再通過槓桿臂架擺動。

(3)扇形齒輪變幅驅動機構

如圖7-25所示,當臂架採用尾重法來平衡時,扇形齒輪常直接裝設在臂架尾部,這時扇形齒輪本身可以兼作部分對重之用。

(4)齒條變幅驅動機構

如圖7-26所示,臂架直接由齒條推動。

(5)螺桿變幅驅動機構

圖7-27所示,螺桿螺紋的頭數可以是單頭、雙頭、三頭或四頭的。

(6)液壓缸變幅驅動機構

(三)旋轉機構

1.旋轉支承裝置

(1)支承滾輪式

如圖7-29所示,支承裝置通常是四支點的,每個支點下可裝單個滾輪或雙輪台車。它是轉盤式支承裝置中承載能力最小的一種,主要用於小起重量的起重機。

(2)夾套滾子式

如圖7-30所示為該支承裝置的構造簡圖。它是將圓錐或圓柱滾子裝在上下兩個環形軌道之間,滾子通過心軸組裝在隔離夾套的內外環之間。

(3)滾動軸承式

如圖7-31所示,該裝置中的滾球或滾柱可以選用一般滾動軸承中標準規格和尺寸的滾動體。起重機的旋轉部分固定在大軸承的旋轉座圈上,而大軸承的固定座圈則與門架頂面相固結。

2.旋轉驅動機構

圖7-32為旋轉驅動機構的幾種形式。

圖7-32a是臥式電動機、圓柱和圓錐齒輪傳動。這種方案的優點是可採用標準減速器,傳動效率高。缺點是平面布置尺寸大,機械安裝要求高。

圖7-32b是臥式電動機與蝸輪減速器傳動。其優點是工作平穩,結構緊湊,傳動比大,但傳動效率低。

圖7-32c是立式電動機的軸線豎直布置的立式減速器傳動。這種方案的優點是平面尺寸緊湊,傳動效率最高,是一種較理想的傳動方案。

圖7-32d是立式電動機和行星減速器傳動。這些傳動的結構都很緊湊,傳動比大,是很有發展前途的傳動型式。

(四)執行機構

執行機構的組成可以分為執行支承裝置、執行驅動裝置和執行安全裝置三部分。執行支承裝置包括均衡梁、車輪、銷軸等。執行驅動裝置包括電動機、制動器、減速裝置等。

執行安全裝置包括夾軌器、防止起重機碰撞的緩衝器及執行限位器等。

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