门座起重机结构与力学分析
介绍带斗门座起重机的原理和结构
介绍带斗门座起重机的原理和结构带斗门座起重机是一种常用的起重设备，广泛应用于港口、码头、工厂、仓库等场所。
它以其强大的起重能力和灵活性而备受青睐。
本文将介绍带斗门座起重机的原理和结构，以帮助读者更好地了解该设备。
带斗门座起重机的原理主要基于机械原理和电气原理。
它通过电动机提供动力，通过齿轮、减速机等传动装置将电动机的转速转换为起重机械的升降速度和行走速度。
同时，通过各种机械和电气设备的协同工作，实现起重物体的平稳升降、行走和操纵。
带斗门座起重机的结构主要包括大门座、斗,以及起重机械的组成部分。
大门座是带斗门座起重机的主体结构，通常由钢结构焊接而成，具有足够的刚度和强度来承受起重过程中的巨大载荷。
大门座上安装有横梁，用于承载和传递起重物体的重量。
横梁通常具有双梁或单梁结构，视起重物体的重量和长宽比而定。
斗是起重机的工作部件，用于承载起重物体，通常由钢板焊接而成。
斗的结构和尺寸会根据不同的工况和需求进行设计，以确保其具有足够的刚度和强度。
同时，斗也可以根据不同的起重要求进行选择，如普通斗、砂斗、矿渣斗等。
起重机械的组成部分包括升降机构、行走机构和操纵机构。
升降机构是起重机的核心组成部分，用于实现起重物体的升降。
通常采用钢丝绳或链条进行传动，电动机提供动力，通过齿轮传动装置将电动机的转速转换为升降速度。
升降机构也包括制动装置，用于控制起重物体的升降速度和停止。
行走机构用于实现起重机的移动。
通常采用轮式或履带式行走机构，电动机通过齿轮、链条等传动装置将电动机的转速转换为行走速度。
行走机构通常具有多级调速功能，以满足不同的行走要求。
操纵机构用于控制起重机的运行和操作。
通常采用遥控器、操纵台等方式进行操纵，可以实现起重物体的升降、行走和旋转等运动。
操纵机构还包括限位装置，用于确保起重机在工作过程中的安全运行。
带斗门座起重机的工作原理是：通过操纵机构控制起重机的行走和悬挂斗的升降，在运行过程中，起重机悬挂斗的运动轨迹是直线或者弧线，以满足不同工况下起重物体的搬运需求。
港口机械操作门座起重机的工作结构认识
项目三门座起重机的认识、维护与操作任务一门座起重机工作机构认识任务导读本任务通过任务的学习，了解门座式起重机各工作机构、吊具的工作原理和结构组成;门座式起重机各机构的主要零部件的结构组成和工作原理。
教学目标知识目标：了解门座起重机的构造特征以及运用的场合;了解门座起重机的性能参数；掌握门座起重机的起升、变幅、回转和运行四个机构的结构特点、组成与动作原理。
能力目标：具备门座起重机的构造特征、工作机构认识的能力。
工作任务描述桥式起重机各机构的结构组成及特点，并填写任务单。
图门座起重机知识储备一、门座起重机产品简介门座起重机是在港口码头前沿装卸一般散货和杂货的通用港口装卸机械。
根据货种不同可分别使用吊钩或抓斗两种吊具。
它工作幅度大、速度高，可以带载作水平位移变幅，带载作任意角度回转，可以在所有工作范围内作起升、变幅、回转的单独或联合动作，操作方便，动作灵活，可使用于海港或内河港口。
门座起重机使用、三相四线制交流电源，所有机构全部采用封闭的三相异步变频电动机驱动。
门座起重机适用于轨距为，沿水平平行直线铺设的钢轨轨道。
钢轨型号为中规定的型。
要求轨道接地良好。
门座起重机设有安全操作所必需的各种电气、机械保护装置。
门座起重机机房平面布置见图。
门座起重机的主要性能参数见表。
執道平血小贞阳1：和图门座起重机机房平面布置图名称单位参数工作级别起重量幅度最大幅度最小幅度起升高度轨面上轨面下工作速度起升速度变幅速度回转速度行走速度电动机起升电机X变幅电机回转电机立式X行走电机X 轨距基距行走车轮数个其中驱动轮个最大轮压最大工作风压转台尾部回转半径< 装机容量电源电缆卷筒三相四线左右。
本机可用于抓斗或吊钩作起升系统包括起升机构和钢丝绳滑轮系统。
起升机构由两部单独的绞车组成。
两部绞车可以单独或联合动作，便于起重机使用四索抓斗装卸散货或使用吊钩装卸件货。
每部绞车均由电动机、联轴器、减速器、常闭式制动器、电机风机及钢丝绳卷筒组成。
门座起重机门架结构的有限元分析_傅永华
门座起重机门架结构的有限元分析武汉水利电力大学 傅永华门架结构是门座起重机的基础结构,设计时一般简化为杆系结构进行计算,即将其部件作为浅梁处理。
然而在实际工程中,许多圆筒门架的部件已不宜视为浅梁。
如某电厂的60t M 6022型门座起重机(图1),沿轴线方向计算高跨比:主梁为260/1050=1/4,下横梁为250/1050=1/4.2,均属于深图1 60t M 6022型门座起重机示意图梁范畴;圆筒与两侧立柱更甚,高跨比分别为320/490=1/1.54与250/320=1/1.28,显然作为刚架结构分析是有很大误差的。
当然,在具体设计中,可加大安全储备弥补这一缺陷,但难免带有盲目性。
而且作为一种复杂的薄壁箱形结构,不了解其应力场的具体分布情况,难以有效地优化结构。
本文以某电厂M6022型门座起重机(以下简称门机)为例,使用Super Sap93大型结构分析软件用板壳元建立力学模型计算,并在分析应力场分布特点的基础上,多次改变模型的局部结构反复计算,较合理地说明了这类结构的强度条件与加固措施。
1 模型建立1.1 单元划分圆筒门架结构是对称的,但门机工作时工况的变化不便于利用对称性,故采用四结点任意四边形板壳元建立整个结构的模型。
其中圆筒板厚18mm,主梁翼缘板厚18m m,腹板厚14mm,下横梁翼缘板厚16mm,腹板厚14mm 。
网格划分如图2所示,共1825个结点,1840个单元。
图2 圆筒门架结构网格节点图的升、降、存和取分别操作,而且是手离按钮即停止动作,有关检测和安全系统仍有效(门联锁除外),升降电机处于慢速状态。
3 安全系统垂直升降式立体停车库的安全系统是由车辆尺寸和重量检测系统、超速保护系统、升降传动机构失效保护系统、冲顶保护系统、沉底保护系统、联锁保护系统、消防系统和避雷装置等组成,其工作方式举例如下:(1)车辆尺寸和重量检测系统 当车超尺寸或超重y/超负荷0灯亮,否则/安全确认0灯亮y 车驶出y 关门y 结束。
门座起重机知识ppt课件
• ②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。
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• ③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。
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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
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• （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。
门座起重机基础知识
（2006年4月苏州）
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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。
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（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。
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• （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。
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• （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。 • ①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。
某10t门式起重机箱形主梁结构设计计算
139中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.07 （下）起重机作为重要的专用物流运输设备，已被广泛应用于现代工业生产的多个行业领域。
为了满足起重机多目标、高精度、多速度、高效率运行的要求，对其金属结构的设计要求也越来越高。
金属结构是否满足强度、刚度和稳定性的要求，将直接影响整机的技术经济指标，对整机的安全性能也起着非常重要的作用。
本文以某公司10t 轨道式集装箱门式起重机的主梁结构为研究对象，采用经典的强度设计理论，对箱型主梁进行工程结构设计和力学分析。
1 主梁结构设计1.1 起重机主要技术参数10t-45m 双梁门式起重机的门架结构主要由主梁、端梁、刚性支腿、柔性支腿、下横梁、小车架、走台栏杆、司机室以及电气设备等构成，结构简图如图1所示。
其中，起重机主要技术参数如下：额定起重量10t,起升高度23m，工作级别为M5，主梁跨度45m，单侧有效悬臂7m，最大悬臂10m，小车运行速度为60m/min，大车运行速度为80m/min。
图1 门架结构简图1.2 主梁截面几何参数设计在起重机结构中，由于箱形结构具有通用性强、抗扭性好、制造工艺简单、便于实现自动焊等优点，箱型结构成为双梁小车式桥架型起重机主梁的主要形式。
箱形梁结构主要由上下翼缘板、左右腹板、横隔板和加强筋等钢板焊接而成，中间截面几何特征如图2所示。
在箱形主梁的设计过程中，某10t 门式起重机箱形主梁结构设计计算黄伟莉1，符剑德2，范芳蕾1，张克义1（1.东华理工大学机械与电子工程学院；2.南昌凯马有限公司，江西 南昌 330013）摘要：针对某10t 门式起重机箱形主梁的结构进行了分析计算，主要包括主梁截面几何特性、强度、静刚度及稳定性等参数，保证了主梁结构的安全性，为类似工况的结构设计提供一定的参考。
关键词：箱形主梁；结构设计；强度；刚度中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）07（下）-0139-02合理确定梁高是主梁截面参数选择的关键。
门座起重机结构与力学分析
1 引言近年来，国内在门座起重机设计和制造上，已有很大的提高。
但在现代的港口中，还有很多服役达十多年的门座式起重机仍承担着港口繁重的吊装业务。
在门座式起重机进行生产作业的过程中，由于许许多多无法避免的因素使起重机出现各种破坏及故障，以至降低或失去其预定的功能。
由于起重机体积大、造价高，不可能一发生故障就即时更换，因此很多起重机普遍存在严重裂纹但仍服役生产第一线，给安全生产带来了极大隐患，甚至造成严重的以至灾难性的事故，致使生产过程不能正常运行而造成巨大的经济损失。
“门座起重机风险评估”的研究已成为是国内许多检验机构正在努力探讨的一个研究课题，而找出主要部件的受力最危险点和应力集中区则是这项课题研究的重要基础。
2 门座起重机的结构模型简化由于门座起重机结构复杂，对门座起重机金属结构进行建模分析时不可能将所有因素都考虑进去，因此必须对其金属结构进行合理有效的简化，建立一个既能方便分析计算，又尽可能的与实际使用工况相符的有限元模型。
基于对门座起重机结构的认识，本文主要对港口门座起重机进行了如下的假设和简化：（1）门座起重机模型是参照图纸尺寸建立的，为方便建模计算，其中一些加强筋，肋板等细部结构，在不影响分析结果的可靠性的前提下做适当的简化。
（2）鉴于门座起重机结构复杂，在建立臂架模型分析时对电机、钢丝绳、铰轴等结构做适当的简化处理。
（3）臂架上的梯子结构，均匀分布于臂架整体结构，对分析影响不大，在建模分析时不予考虑，最后采用密度补偿法来考虑其自重对臂架结构的影响。
（4）建模分析时，只考虑门座起重机结构的自重及起吊重量，不考虑风载、地震载荷等附加载荷的影响。
3 门座起重机结构参数本文以某单位一台45t-60m港口门座起重机为研究对象，对其进行有限元建模、有限元模门座起重机结构与力学分析Analysns of structure and mechanics of prortale crane张 健（福建省特种设备检验研究院莆田分院 福建莆田 351100）摘要：如何准确高效的对门座起重机金属结构进行受力分析，进而判断疲劳裂纹等危险隐患的存在，正成为检验检测领域当前迫切需要解决的问题之一。
门式起重机带缺陷柔性支腿的静力学分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ｆ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｌ ｅ ｇ ｏ ｆ ３ ０ ０ ｔ × ４ ３ ｍＡ ｇ ａ ｎ ｔ ｒ ｙ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ａ ｓ ａ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ．ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ
ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｇ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｓ ｔ ｈ ａ ｒ ｍｆ ｕ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｇ ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｎ ｅ ｗ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｂ ａ —
０ 引言
门式 起 重 机 （ 以下 简 称 门机 ） 的 主 体 为 钢 结 构 。 由于长 期 频 繁 使 用 ，起 重 机 的结 构 件 和零 部
件在 某些 薄 弱 部 位 或 主要 承 载部 分 可 能 会 产 生腐
Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ和 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ，主要 研究 柔 性 支 腿 的 裂纹
门式 起 重机 带 缺 陷柔 性 支 腿 的 静 力学分 析
刘敬 知 殷晨 波 李 东 博 ２ １ １ ８ １ ６ 南京工业 大 学机 械 与动 力工程 学院 南京
摘
要 ：以在用的 ３ ０ ０ ｔ × ４ ３ ｍ Ａ型 门式起重机 的柔性支腿为研究对象 ，建立 了柔性支 腿的 ３种裂纹 缺陷模
10 门式起重机
第三节 门座起重机的门架结构
门座起重机广泛用于港口、造船厂、水电站和建筑工地等 ，起重机 的门架结构支承着起重机回转部分的全部重力和外载荷。
一、门架的结构 （一）转柱式门架结构 起重机上部回转结构与转柱连成一体，转 柱插 入门架中，转柱上端安装有水平滚轮，它支承在门架顶部的水平圆 环上，转柱下端支承在门架中部的横梁上 。有交叉门架和八杆门架结构 （二）大轴承式门架结构 起重机的支承回转装置采用大型滚动轴 承，简化了门架结构。来自起重机回转部分的垂直力、水平力和不平衡力 矩，通过大轴承直接传给门架的顶部结构 两种回转支承结构都能使回转部分和门架连成一体传递载荷，而不会 使回转部分发生局部倾覆失稳
（三）内力分析
五、八杆门架结构的计算 左图为八杆门架结构的计算简图 （一）作用在门架上的载荷垂直力 、 回转力矩水平力 、下水平力 、附加弯矩 （二）八杆门架结构的分析 分解成顶部圆环、撑杆和下门架逐个 进行计算，但相当繁琐。较为有效的方法 是采用有限元商业软件计算
六、圆筒形门架结构的计算 主要包括四个部分分别为： 确定圆筒门架上作用的载荷 ； 进行圆筒的强度计算 ； 对圆筒的局部稳定性进行计算； 最后对门腿的计算
（10－57）
（3）立柱沿巷道横向平面（即XOZ 平面）的受力分析 在XOZ平面内由于上部导轨的导向 作用，立柱为两端简支构件，其计算 简图如下页图所示。此平面内立柱也 是压弯构件
横向弯矩并考虑弯矩增大系数
My =y PL c s =y (Q + Gc )L0
2．立柱强度计算
（10-60）
二、岸边集装箱装卸桥 主要用于码头岸边为船舶装卸集装箱，分为A型和H型 （一）结构特点 金属结构主要由水平伸臂结构和门架结构两部分，水平伸臂结构由前伸 臂和后伸臂两部分组成 ，为减轻臂架自重及降低码头前方的轮压使用牵引式 小车，伸臂结构做成桁架式和箱形或板梁式。A型门架刚性比较好，但门架的 净空高度低，自重较大。确定门架结构的高度尺寸时，要考虑到装卸桥能在 最高潮位时为空船装载 （二）设计计算 门架的轨距按倾覆稳定性和装卸工艺要求而定，一般为10.5m 和16m。门 架结构可分解成平面的框架结构和桁构结构进行近似计算。空间门架的精确 计算可采用有限单元法。
门座式起重机结构强度分析
门座式起重机结构强度分析文章以某港口改造的门座式起重机金属结构为计算模型，按照《欧洲起重机机械设计规范》利用有限元分析软件ANSYS进行了强度计算，为整机的结构设计提供依据。
改造后的门座式起重机改变了部分结构，减轻了整机重量，降低了经济成本，适应了新的工作环境。
标签：门座式起重机；有限元计算；结构强度；载荷组合该门座起重机是专为修、造船配套的起重机设备。
文章以其为主要研究对象，利用ANSYS10.0对金属结构进行建模分析，完成了不同工况下的结构强度分析。
1 门座起重机的组成门座起重机的结构形式如圖1所示。
其主要由大车行走机构、门架、转盘、机器房、人字架、臂架系统等组成。
大车行走机构实现起重机的运行，转盘实现起重机臂架的回转，缠绕系统和臂架系统实现货物的升降，起重机的带载变幅等动作。
1-大车行走机构2-门架3-转盘4-机器房5-人字架6-缠绕系统7-臂架系统8-主钩9-副钩图1 门座起重机结构简图2 门座起重机的载荷种类2.1 固定载荷SG固定载荷即为起重机的自重载荷，包括金属结构、机械装置、电气设备以及配重等。
2.2 额定起升载荷SL额定起升载荷指总起升质量的重力。
2.3 惯性载荷。
由水平运动加速或减速引起的惯性载荷，可以用加速度值来进行计算。
SH=ac×（SG+SL）式中，ac-运动部分对应的加速度。
2.4 侧向载荷。
当两个车轮沿一根轨道偏斜行走时，应考虑垂直于轨道的水平力所形成的力偶。
SK=■？姿P中，？姿-侧压力系数，取决于跨距与基距之比；P-受侧向力作用侧的起重机走轮上的最大总轮压。
3 模型建立该起重机模型运用有限元软件ANSYS进行分析计算。
考虑到各部分结构形式和受力情况的不同，建模过程中采用了4种单元类型：梁单元Beam44、管单元Pipe16、杆单元Link8以及质量单元Mass21。
3.1 Beam44单元Beam44具有拉伸、压缩、扭转和弯曲功能的单轴单元。
该起重机的端梁、横梁、机器房底座和部分人字架采用的是箱型梁与工字梁结构，这些部件都采用的Beam44单元类型。
基于ADAMS的门座起重机钢丝绳动力学仿真
基于ADAMS的门座起重机钢丝绳动力学仿真作者：王运辉来源：《科技风》2017年第13期摘要：ADAMS的门座起重机钢丝绳动力学是在采用Polyline建模以及离散化建模相结合的形式，并根据门座起重机钢丝绳的特点，经过模拟的测验的方法。
这种方法能够使仿真度得到提高，主要能实现钢丝绳的缠绕方式，真是反映了振动对系统的影响。
关键词：ADAMS；门座起重机；钢丝绳；动力学分析门座起重机的结构特点具有变幅、运行、起重以及回转，在起重机的种类中受力比较复杂的一类起重机，发广泛运用于各大港口、码头、以及较大的建筑工程中。
1 钢丝绳建模方法的种类1.1 离散化建模1.1.1 离散化建模的特性离散化建模主要是将整段的钢丝绳离散为多个刚性个体，然后将这些个体进行重新连接，这种方法是为了模拟钢丝绳的韧性。
这些刚性圆柱体主要通过相对于整段钢丝绳的长度足够小的时候，尤为凸显了钢丝绳在力学上比较柔韧的特征，而这些刚性体在模拟钢丝绳的过程中主要依靠与滑轮的接触，从而实现转动与缠绕。
1.1.2 离散建模法的优缺点这样做的优点在于他能够实现钢丝绳和滑轮间的卷绕活动。
然而这样做也有其缺点，就是这种建模方法的模型比较大、对仿真动力的参数影响较大，而且仿真的效率比较低。
1.2 Polyline简化建模1.2.1 Polyline简化建模的特性Polyline的建模方法主要是实现机械系统的运动，这种建模方法主要是为了实现钢丝绳在与滑轮同步运动过程中，振动对于系统的影响。
1.2.2 对于Polyline建模方法的假设基于这种建模方法有下面几种假设：①钢丝绳与滑轮间在不存在相对滑动出现的情况；②钢丝绳质量、摩擦不计的情况下有哪些问题；③钢丝绳在运动中始终处于紧绷的状态对于建模成型后的影响。
1.2.3 Polyline离散化建模的优缺点Polyline离散化建模优点主要是，建模的方法比较简单，仿真率也是比较高的，且能够有效地传递钢丝绳与滑轮之间的运动。
MQ1625门座起重机门架结构动力学分析
起 重 机 为 对 象 ， 建 立 门 架 结 构 三 维 模 型 ，导 入 Ａ Ｄ Ａ ＭＳ软 件 中 ， 完 成 门座 起 重机 虚 拟 样 机模 型 的建
立。进行仿真 ， 对不同工况下的仿真结果进行分析 ，
ＭＱ１ ６ ２ ５门座 起重 机 的 圆筒 门架 的示 意 图如 图 １ 其分析结果对起重机的动态载荷计算 、整机的稳定 性 及 实 际工 作条 件 突 然变 化 的试 验分 析 具 有 一定 的 所示 。其 由一个 大 直径 的圆筒 和 门架横 梁 、 两个 门架 指导 意 义。 端梁组成 。起重机上部的 回转部分通过 回转大轴承 直 接 支 承在 门架 上 。 圆筒 的顶部 是 一 个 特制 的 圆环
１ ． ２ 门座 起 重机 门架结 构概 述
门座 起 重机 的金 属结 构 主要 由门架 结 构 、转 台
应 出各个结构 的实际空间接触情况 ，可能会出现两 个 结 构 相 互 干涉 的情 况 ， 随着 Ｃ Ａ Ｄ技 术 的发 展及 计
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — １ １ － ０ ６ 作者简介 ： 李 平（ １ ９ ６ ３ 一） ， 湖北武汉人 ， 本科学历 ， 高级工程师 ， 特种设备高级检验师 ， 主要研究方向 ： 特种设备监督检验检测技术 。 １ １ ２
表１ ＭＱ１ ６ ２ ５门座 起 重机 性 能参 数表
吊钩 ｌ
抓斗 ｊ
Ｔ
形 法 兰 盘 与 回转 大 轴 承相 连 接 。两 边 的 门架 端 梁 对 称布置 ， 为 了确 保 门架 的下 部 分 的净 空高 度 ， 采 用 门 架 横 梁 的结 构 ，圆筒 的下 端插 入 门架 横 梁 的 内部 并
１ 门座 起 重 机 概 述
１ ． １ 门座 起重 机 参数 组合臂架式起重机 ， 它 主要 由起 升 机 构 、 变幅机构 、 回转 机 构 、 运行机构 、 四连 杆 组 合 臂 架 系 统 、 臂 架 平 衡系统 、 立柱 、 转台、 机器房 、 司机 室 、 圆筒 门架 、 梯 子 栏杆 系统 、 电气 控 制系 统 和其它 辅 助装 置组 成 。整 机 性 能参 数 如表 １ 所示。
门座起重机专业知识
门座起重机专业知识第一章门座起重机概述第一节门座起重机各部分结构简介门座起重机是港口码头数量和使用最多的、结构复杂、机构最多的、最典型的电动装卸机械。
它具有较好的工作性能和独特的优越结构，通用性好，被广泛地用在港口杂货码头。
门座起重机的工作机构具有较高的运转速度，起升速度可达1.17m/s，变幅速度可达0.92m/s，使用率高，每昼夜可达22h，台时效率也很高，一般可达100t/h以上；它的结构是立体的，不多占用码头的面积，具有高大的门架和较长距离的伸臂，因而具有较大的起升高度和工作幅度，能满足港口、码头、船舶和车辆的机械化装卸、转载，充分使用港口、码头场地，适应船舶的空载、满载作业，以及地面车辆的通行要求；还具有高速灵活、安全可靠的装卸能力，对提高装卸生产率，减轻繁重的体力劳动都具有重大的意义。
但门座起重机也有它的缺点，如造价高，用钢铁材料多，要较大的电力供给，一般轮压较大，需要坚固的地基，附属设备也较多，如变电所、电缆、地道、坑道、电源等。
一、构造及原理门座起重机又简称为门吊、门机，是电力驱动、有轨运行的臂架类起重机之一。
它的构造大体上可以分为两大部分：上部旋转部分和下部运行部分。
上部旋转部分安装在一个高大的门形底架（门架）上，并相对于下部运行部分可以实现360°任意旋转。
门架可以沿轨道运行，同时它又是起重机的承重部分。
起重机的自重和吊重均由门架承受，并由它传到地面轨道上。
门座起重机正是由此门形底座而得名的。
门座起重机的上部旋转部分包括臂架系统、人字架、旋转平台、司机室等，还安装有起升机构、变幅机构、旋转机构。
下部运行部分主要由门架和运行机构组成。
门架底部能通火车，轨距有3种：能通过一列火车轨距为6m，称单线门架，能通过并排两列火车的轨距为10.5m，称双线门架，能通过并排三列火车的轨距为16m，称三线门架。
码头前沿的门座起重机门架多属双线门架。
门座底部装有行车车轮或运行台车，运行机构使整台起重机可以沿着地面上的轨道运行。
门座起重机详解-参考
6．司机室。司机室置于转盘右前端，框架主体用翼型方钢管焊 接而成，外壁覆盖 Q235 薄钢板，内壁用装饰板和铝合金嵌条镶固定， 中间装有 50 毫米厚度的泡沫塑料隔热层，前上方有塑钢玻璃移窗及 活动遮阳窗帘，前方及两侧为塑钢框移窗。钢质移门布置在后方，在 右后侧墙壁上装有冷热空调机，并配有冬天用暖风机。
左抓斗绳 左提斗绳 平衡粱
撑杆
快速接扣 右抓斗绳 右提斗绳
滑轮
鄂板 刃口
门机分为四大机构包括（起升机构、变幅机构、旋转机构、行走 机构），其中前三个机构为工作机构，行走机构为非工作机构。门机 采用转盘式回转支承装置。臂架系统、平衡梁系统、人字架、机器房、 司机室等安装在转台上，转台由滚动元件支撑着。这样装在门架上部
8
支持机减速箱
开闭机卷筒
支持机卷筒
开闭机减速箱
起升减速箱高速轴油封
电机接线盒
电机吊耳
钢丝绳压板
开闭机变频电
钢丝绳 起升高度限位控制
起升连轴节
起升制动器
液压推动器
制动刹车盘
刹车榖
起升压绳器 放油口
9
4.臂架及臂架平衡系统。 本起重机的臂架系统为四连杆系统，包括变幅大臂、象鼻梁、
大拉杆、小拉杆四大部分。臂架平衡系统为杠杆式平衡梁方式，它包 括平衡梁、配重及与大臂连接的小拉杆组成。由于应用电子计算机代 替人工计算和作图，系统几何尺寸得到优化，使整个变幅过程、货物 及臂架系统合成重心沿近似水平线移动。系统各构件均为箱形结构， 起重臂、象鼻梁、大拉杆、均为铰接联接。各铰点均装有滑动轴承， 各主要构件都设有梯子、走道，铰接点还设有供维修检查用的平台。 平时要经常检查结构件的铰点处焊缝和母材状况，发现有开焊、开裂 或局部失稳的情况时采取相应措施。
超高桥门式智能起重机的设计与制造水平探究
超高桥门式智能起重机的设计与制造水平探究摘要：该文探讨了超高桥门式智能起重机的设计与制造水平。
在设计方面，重点讨论了结构设计的原则与方法、智能化设计要素，强调了使用CAD技术、传感器集成、控制系统及人机交互界面的重要性。
在制造方面，文章着重于材料选择、加工技术、组装与调试的精准性和质量控制标准的提升。
通过材料的精准加工、自动化焊接、表面处理技术以及精密组装和调试流程，确保了起重机的高性能和可靠性。
此外，文中强调了质量控制的严格标准，包括原材料检验、加工检测、组装监控和最终验收测试。
关键词：超高桥门式起重机；设计原则；智能化设计一、超高桥门式智能起重机的设计要点（一）结构设计的原则和方法在探讨超高桥门式智能起重机的结构设计时，考虑到机器的性能和安全性是至关重要的。
结构设计应遵循确保最大载荷安全作业和机械稳定性的原则，同时也要兼顾经济和可靠性。
设计方法上，通常会采用先进的计算机辅助设计（CAD）技术，以精确模拟起重机的工作环境和负荷条件。
通过这些模拟，可以预测结构在各种情况下的响应，从而对设计进行优化，确保其在承受极端负荷和环境条件时的性能不会受到影响。
在结构的具体设计方面，关键是要合理布局起重机的支撑结构，如桥架、支腿和运行机构，以实现良好的力学性能。
同时，还需确保各个部件的连接方式可以有效分散负载，减少应力集中，延长设备的使用寿命。
此外，为了满足不断变化的工业需求，设计应具有一定的灵活性，能够容易地进行升级和维护。
这也意味着在设计过程中，必须考虑到组件的标准化和模块化，以便于未来的扩展或更换。
（二）智能化设计要素超高桥门式智能起重机的智能化设计是实现自动化和提高效率的关键。
这种设计要素集中于整合先进的传感技术，控制系统，以及人机交互界面。
通过安装各种类型的传感器，如力矩传感器、位置传感器和负载传感器，起重机能够实时监测其操作状态，包括载荷的重量、起重机的位置以及可能的结构变形。
控制系统则是智能化的核心，通常包括基于PLC的系统或更高级的计算机控制系统。
400t梁场门式起重机设计要点
毕业设计400t梁场门式起重机设计摘要本设计以梁场门式起重机结构设计为设计目标，内容包括主梁、支腿、上下横梁等结构的设计。
重点为部分结构的载荷计算及载荷组合。
其设计很好的体现了结构力学、材料力学在金属结构件和起重机运输中的重要运用。
我国的铁路工业进入了快速发展的轨道，梁场门式起重机因其在露天作业环境中有其它类型起重机无法替代的优势，因此对其进行研究、创新，使其结构更合理，使用更方便，具有重要的战略和现实意义。
关键词：门式起重机、金属结构、载荷计算ABSTRACTThe desig n Beam field gantry crane desig n goals for desig n, in clud ing the main beam, legs, upper and lower beams and other structures. Focus on part of the structure of the load and load comb in ati ons. Good in dicati on of the desig n of structural mechanics, mechanics of materials in the metal structure and the importanee of tran sport used cran esChi na'railways in dustry has en tered a rapid developme nt track, Beam field gantry crane in its operating environment in the open air there are other types of cranes can not be replaced advantage, so its research, innovation, its structure is more reas on able, More convenient, has importa nt strategic and practical sig nifica nee.Key word: Gantrycranes, metal structure, load calculation目录1.绪论 (1)2.金属结构设计计算 (4)2.1基本设计参数 (4)2.2载荷 (4)2.3抗倾覆稳定性 (6)2.4金属结构的截面几何特性 (6)2.5主梁强度计算 (8)2.6主梁静刚度 (9)2.7主梁整体稳定性验算 (9)2.8主梁局部稳定性验算 (9)2.9主梁拼接设计 (11)2.10支腿强度计算 (12)2.11支腿整体稳定性计算 (14)2.12支腿局部稳定性计算 (14)2.13支腿拼接设计 (14)3.起升机构设计计算 (17)3.1概述 (17)3.2钢丝绳选择 (17)3.3卷筒 (17)3.4电动机选择 (19)3.5开式齿轮传动 (20)3.6减速器选择 (20)3.7制动器的选择 (20)3.8高速轴联轴器 (21)3.9低速轴联轴器 (21)3.10液压失效保护制动器 (21)3.11机构起动时间计算 (21)3.12零件疲劳计算实例 (22)3.13吊杆的强度校核 (24)4.大车走行机构设计计算 (26)4.1概述 (26)4.2运行静阻力 (26)4.3电动机的选择与计算 (27)4.4选择减速器 (27)4.5选择缓冲器 (27)4.6车轮与轨道 (28)5.起重小车牵引机构设计计算 (30)5.1概述 (30)5.2运行静阻力 (30)5.3牵弓I绳的选择 (30)5.4卷筒的选择 (30)5.5选择电动机 (31)5.6选择减速机 (31)5.7选择联轴器 (32)5.8选择制动器 (32)5.9小车车轮的强度计算 (33)6.结论与展望 (34)参考文献 (35)致谢 (36)1.绪论起重机械是用来升降物品或人员的，有的还能使这些物品或人员在其工作范围内作水平或空间移动的机械。
300t×116m大型造船门式起重机金属结构的设计
３００ｔ×１１６ｍ大型造船门式起重机金属结构的设计中国船舶工业第九设计研究院（上海２０００６３）朱云龙１概述目前，国内造船愈来愈趋向于太分段建造方式．目的是鳍短船台（坞）的使用周期，提高船台（坞）的利用率，即分段在船体车间顶制，通过平移设备（如平板车等）将预制分段穆至分段堆场，然后利用起重设备吊运至船台（坞），进行船体拼装焊接。
能胜任吊运工作的起重设备一般是门座起重机或大型造船门式起重机。
与门座起重机相比较，大型造船门式起重机对于大型分蜃的安装和运输具有明显的优点，它横跨船台（坞），并为大型分段的装配现场服务。
此类起重机不仅具有升降、吊运功能，而且可以实现船体分段的空中翻身作业，把分段谓节到所需的最佳焊接位置。
大型造船门式起重机是通过具有两套起升机构的上小车和一套起升机构的下小车来实现分段的矗身作业的。
首先通过吊钩的升降诃整，使整个分段都由上小车来承受（见图ｌａ）｝卸了载的下小车从上小车下穿过，吊钩则重新系在分段的另一翻（见图ｌｂ）｝这时上小车放下吊钩，同时上、下小车继续相背而驶，从而实现分段翻身（见图ｌｅ）。
痧钟ｂ）曲图１起重机分嚣翻身作业示意圈１９９６年至１９９７年，我院为南通中远船务工程有限公司三期工程筹建处设计了３００ｔＸｌｌ６ｍ大型造船式起重机，主要为２０万吨造船坞服务，已于１９９８年９月投人生产。
２主要钢结构的材料选用和结构型武３００ｔＸ１１６ｍ大型门式起重机金属结构主要由主粱、刚性腿、桑性奠等组成，结构总重约为１６００ｔ。
本机载重量大、跨度大，为了减小结构自重，提高钢结构的承载能力．主结构选用高强度结构钢。
一般常用的高强度结构钢为１６Ｍｎ，由于１６Ｍｎ中厚度板常存在夹渣、夹层等缺陷，本机特选用高强度船用钢板ＤＨ３２（ＧＢＴｌ２—８８）Ｑ）此材料的屈服强度不小于３１５收蔫日期ｒ２０００—０３一ｚ５ＭＰａ，抗拉强度４４０～５９０ＭＰａ，伸长率２２％。
该种材料所对应使用的焊条牌号为：①手工焊Ｅ５０１５；②埋弧自动焊Ｈ１０Ｍｎ２９（焊丝）＋ＨＴ３３１（焊剂）。
港口双台门座起重机合吊平衡梁设计
港口双台门座起重机合吊平衡梁设计杨伟明【摘要】为满足进出口设备对现有起重机负荷的作业需求,研制了一种用于2台门座起重机联合起吊作业的合吊平衡梁.根据实际条件,考虑多种设计因素、确定额定负荷和结构,进行了力学分析,得出了相应计算结论.利用ANSYS软件对平衡梁建立了三维模型,并根据分析结果,进一步对合吊平衡梁进行优化,使其结构更加合理.【期刊名称】《港口装卸》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】4页(P17-20)【关键词】门座起重机;合吊平衡梁;有限元分析【作者】杨伟明【作者单位】天津津港汇安科技有限公司【正文语种】中文1 引言近年来，出口的重大件设备显著增加，由于受到门座起重机(以下简称门机)负荷限制，大部分重型设备需要租用海吊作业。
受到提前预约、天气状况、靠泊位置等众多因素的制约，导致海吊不能及时到达，就会延长船舶在港停时。
此外，海吊租赁费用较高，客观上增加了客户的装卸费用。
目前，大型设备的组装、桥梁建筑、梁式起重机等领域的吊具设计较为成熟。
张恒等[1]以大型设备专用吊具为例，在传统设计方法的基础上，利用SolidWorks 2008和ANSYS Workbench 10.0分别对吊具进行参数化设计和有限元分析，根据分析所得的应力分布和形变情况,改良吊具的结构尺寸,最终实现了产品在加工生产前的各项性能的优化，并在实际作业时满足工作要求；张波等[2]基于SolidWorks三维设计软件，利用草图及公式尺寸驱动控制技术，对门机大车平衡梁结构进行三维参数化设计研究,形成工程图并实现Simulation结构分析，提出分级参数化思想,形成了对门机行走机构平衡梁系的三维参数化建模；黄茂民等[3]针对某岸边集装箱起重机吊具上架不同工况条件下的静态、动态特性问题,对吊具上架进行了多种工况条件下的静力分析和模态分析，为吊具上架的结构设计和优化提供参考。
在港口件杂货装卸领域，还没有专门针对装卸工属具的优化设计研究，大多数装卸工属具的设计还停留在半理论、半经验的粗放式手工计算的阶段。
门座起重机圆筒门架静力学性能分析
１ 杨长骥 ． 起重机械 ．北京 ：机械工业 出版社
一
１０一 ｌ
《 起重运输机械》 ２０ （２ ０８ １）
１６ 求解 ．
在工 况 Ｉ下 ， 圆筒 门架 的 负 载 分 别 为 ：正 压 力 Ｎ＝ ６ Ｎ、转 矩 Ｍｎ＝８０ｋ ・ ２２ ０ｋ ７ Ｎ ｍ、弯矩 Ｍ ＝ ９６０ｋ ・ ０ Ｎ ｍ、水 平推 力 Ｆ＝ ８ｋ 。 在此 工 况 下 ， ２ Ｎ 对 模 型求 解 所 得 圆筒 门架 的强 度 和 静 刚 度 力 学性 能分别 于 图 ３ 、图 ４所示 。
轨距
最大尾部 回转 半径
工作最 大风压
直径差，采用偏心轴承箱体 的车轮组 ，利用对 角 导行 ，把 车轮 的偏 斜 量 调 整 到 最 小 值 ，消 除或 降 低侧压力 ， 避免啃轨才是根本的方法。
参 考 文 献
作者地址：大连市旅顺开发区顺达路２ 号华锐重工起重机 ９
有限 公司
１ 圆筒 ２ 主梁 ３ 端梁 ． ． ．
１ １ 主要技 术参数 ．
起 重量
３ ０ｔ
筒板厚 １ ｍ，主梁翼缘板厚 １ ｍ，腹板厚 １ ８ｍ ８ｍ ４ ｍ ｍ，端 梁翼缘 板 厚 １ ６ｍｍ，腹 板 厚 １ ４ｍｍ，单元
网格 划 分 见 图 ２ 。共 １ ９ ０ ２７个 节 点 ，１ ０ ０７ ５个 单元 。
化使得对 圆筒 门架结构不 便于进行对称 性处理 ， 在工 作过程 中，会 发生 弯 曲、扭转变 形 ，Ｓ Ｅ Ｌ３ Ｈ Ｌ ６ 单元具有弯 曲及薄板特性 ，平面方 向及法线方 向 的载荷 均 可承 受 ，故选 用 Ａ Ｓ Ｓ中四边形 ４节 点 ＮＹ
图 １ 门机圆筒门架结构简 图
门座起重机的结构原理及润滑
唐山工业职业技术学院毕业设计（论文）课题名称：门座式起重机的结构原理及润滑毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：目录摘要 (1)引言 (1)1 门座式起重机简介 (2)1.1使用标准 (4)2 起升机构、变幅机构、回转机构和行走机构原理 (6)2.1起升机构工作原理 (6)2.2变幅机构工作原理 (7)2.3回转机构工作原理 (7)2.4行走机构工作原理 (8)3 PLC控制器和变频器技术在门机上的应用 (8)3.1 PLC控制器与变频器调速原理 (8)3.1.1 PLC控制器 (8)3.2 系统工作构成 (9)3.2.1 系统组成 (9)3.2.2 系统工作原理 (9)3.3 电机选用 (9)3.4 使用效果 (10)3.5 结语 (10)4 PLC应用案例 (10)5门机集中润滑原理及常见故障 (17)5.1系统组成与工作原理 (17)5.2常见故障及解决方法 (19)结论 (20)参考文献 (20)致谢 (20)摘要起重机用吊钩或抓斗作业，主要用于港口码头装卸散货和件杂货。
该机结构是四连杆臂架系统，货物在变幅过程中水平移动，平衡系统采用杠杆系统，使变幅平稳，并降低了变幅所需功率。
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1 引言近年来，国内在门座起重机设计和制造上，已有很大的提高。
但在现代的港口中，还有很多服役达十多年的门座式起重机仍承担着港口繁重的吊装业务。
在门座式起重机进行生产作业的过程中，由于许许多多无法避免的因素使起重机出现各种破坏及故障，以至降低或失去其预定的功能。
由于起重机体积大、造价高，不可能一发生故障就即时更换，因此很多起重机普遍存在严重裂纹但仍服役生产第一线，给安全生产带来了极大隐患，甚至造成严重的以至灾难性的事故，致使生产过程不能正常运行而造成巨大的经济损失。
“门座起重机风险评估”的研究已成为是国内许多检验机构正在努力探讨的一个研究课题，而找出主要部件的受力最危险点和应力集中区则是这项课题研究的重要基础。
2 门座起重机的结构模型简化由于门座起重机结构复杂，对门座起重机金属结构进行建模分析时不可能将所有因素都考虑进去，因此必须对其金属结构进行合理有效的简化，建立一个既能方便分析计算，又尽可能的与实际使用工况相符的有限元模型。
基于对门座起重机结构的认识，本文主要对港口门座起重机进行了如下的假设和简化：（1）门座起重机模型是参照图纸尺寸建立的，为方便建模计算，其中一些加强筋，肋板等细部结构，在不影响分析结果的可靠性的前提下做适当的简化。
（2）鉴于门座起重机结构复杂，在建立臂架模型分析时对电机、钢丝绳、铰轴等结构做适当的简化处理。
（3）臂架上的梯子结构，均匀分布于臂架整体结构，对分析影响不大，在建模分析时不予考虑，最后采用密度补偿法来考虑其自重对臂架结构的影响。
（4）建模分析时，只考虑门座起重机结构的自重及起吊重量，不考虑风载、地震载荷等附加载荷的影响。
3 门座起重机结构参数本文以某单位一台45t-60m港口门座起重机为研究对象，对其进行有限元建模、有限元模门座起重机结构与力学分析Analysns of structure and mechanics of prortale crane张 健（福建省特种设备检验研究院莆田分院 福建莆田 351100）摘要：如何准确高效的对门座起重机金属结构进行受力分析，进而判断疲劳裂纹等危险隐患的存在，正成为检验检测领域当前迫切需要解决的问题之一。
本文以一台门座起重机的主要受力部件受力分析为例，分析计算了臂架结构、筒体和底座行走机构这三个主要受力部件在各种极限工况下最危险状况，为有限元分析计算及“门座起重机风险评估”的研究奠定了基础。
关键词：门座起重机，模型简化，危险工况，力学分析中国分类号：TS213.44 臂架系统载荷确定臂架系统主要有两种工作状态：起升工况和变幅工况。
起升工况是臂架的幅角不改变，整个臂架约束情况不变，起升机构运转，收缩钢丝绳，重物竖直上升。
匀速起升过程考虑其基本载荷主要有起重载荷和臂架自重载荷，其表1 门座起重机的主要技术参数技术参数specificon起重量Cpacity 45t 35t 30t工作幅度Radius(m)25-60m25-65m 25-70m 起升高度Height轨面以上Above rail 70m 轨面以下Below rail 15m主起升Main hoist1~10m/min,20m/min110km 变幅Luffing 1.5~20m/min 132km 旋转Slewing 0.3m/min 22km×10行走Gantry3~30/11km×10轨距×基距Rail gauge Wheel Distance 12m×13m 行走轮数×最大轮压Wheel pressure10×4 32t 轨道型号Rail type QU80使用电源Power 380V/50Hz 装机容量Total power 433KW 整机重量Crant weight650t中当加速起升工况、下降制动工况对臂架产生附加动载荷，在施加载荷时必须乘以相应的动载系数（详见第四章）。
变幅过程中，重物高度不变，臂架幅角不断改变，变幅支座及起升支座处的受力也随之发生改变。
对臂架进行简化，整个变幅工况示意图1如下所示。
对臂架进行简化并受力分析如图2所示：图中A位置为臂架支座位置；B位置为人字架顶部滑轮位置；C为变幅支座铰轴位置；D起升支座铰轴位置；为臂架的幅角（16°~ 111°）。
经过分析我们知道，臂架受力主要有几种情况：一是当幅角大于90°时，即C、D的高度位置在A之下时，其受力分析如上图2所示；二是当幅角变小至C、D的高度位置介于A、B高度之间，此时C、D位置受力分析方向和图2中方图1 臂架变幅示意图图2 臂架受力分析图态分析和参数化建模，该门座起重机主要技术参数如下表 1 所示：向不变；四是，当幅角变小至C、D的高度位置均在B高度之上，此时C、D位置的F1y、F2y方向都变为竖直向下。
综合以上四种情况结合受力分析得到如下关系式：向相同，只是对A点的力矩方向发生了改变；三是，当幅角变小至C的高度位置介于A、B高度之间，D的高度位置处于B高度之上，此时D处位置的受力分析F2y的方向变为向下，其他受力方（式1）对臂架受力分析列出平衡方程得：将（1）式中关系代人到（2）中解得：根据上式（2），可以计算出臂架任一幅角位置的受力情况，以及臂架支座的受力情况，从而为后续的计算分析奠定基础。
5 筒体载荷确定筒体上端承受整个转台总成，臂架系统，（式2）人字架系统，配重系统的载荷，分析并简化，其中配重质量为160吨，转台及人字架总质量为236.4吨，臂架系统质量为42.4吨，为起重重量，将各个载荷简化作用于质心位置，得筒体的受力分析如下图 3所示，：图3 筒体受力分析简图根据表 1 中该起重机的技术参数，可知起重机有三个载荷及变幅工况如下：1）臂架起吊重量为45吨，变幅范围为25 ~ 60；2）臂架起吊重量为35吨，变幅范围为25 ~ 65；3）臂架起吊重量为30吨，变幅范围为25 ~ 70；分析可知，当吊重变幅距离为最远位置时，筒体承受的弯矩载荷最大，故需计算其各个工况下的最大弯矩载荷。
将上述三种工况代人，计算筒体所受的弯矩为：工况一：解得,筒体所受弯矩为： ；工况二：解得,筒体所受弯矩为： ；工况三：解得,筒体所受弯矩为： 。
另外筒体除了受到弯矩外，还受筒体以上所有部件的重量引起的竖直载荷，分析上述三种工况，工况一时筒体承受的竖直载荷最大为：综上，筒体所受最大载荷时为臂架起吊重量为45吨，变幅范围为25 ~ 60时，其所承受的竖直载荷为： ，弯矩为 。
6 行走机构底座载荷的确定该门座起重机门架两端各有一个底座，连接行走机构，一共有四个门座。
起重机转台以上可以绕筒体中心做360°旋转，由5分析可知当臂架起吊重量为45吨，臂架变幅范围为25 ~ 60时，筒体所受载荷最大，同理此时行走机构底座在此工况下承受的载荷也最大。
综合分析起重机的运行工况，底座承受的载荷随着转台以上结构的旋转而发生变化，分析可知各个底座承受载荷的极限工况如下图4所示，图4 底座受力工况示意图针对上述三种工况，对模型进行简化，不考虑外界扰动情况下，起重机整体只受竖直方向外力及自身的自重，因此将起重臂系统简化为一根梁，底座支撑看作是梁下铰支座。
工况（1）时，底座支撑a、b连线及底座支撑c、d连线平行起重臂平面，由于此时臂架两侧底座支撑是对称的，故底座支撑a、c所受载荷相同，b、d所受载荷相同，得该结构的受力分析如图5所示：根据静力学平衡原理列出平衡方程如下：对a点求力矩平衡得：代入相应参数得：解得： ；对系统求力平衡得：代入参数得：解得： 。
由于此时臂架两侧底座支撑是对称的，所以此工况下底座a、c所受载荷为： ，底座b、d所受载荷为： 。
工况（2）时，底座支撑a、c连线及底座支撑b、d连线平行起重臂平面，由于此时臂架两侧底座支撑是对称的，故底座支撑a、c所受载荷相同，b、d所受载荷相同，得该结构的受力图5 工况1 底座结构受力分析图分析如图6所示：图6 工况2 底座结构受力分析图根据静力学平衡原理列出平衡方程如下：对a点求力矩平衡得：代入相应参数得：解得： ；对系统求力平衡得：代入参数得：解得： 。
由于此时臂架两侧底座支撑是对称的，所以此工况下底座a、b所受载荷为： ，底座c、d所受载荷为： 。
工况（3）时，底座支撑b、c连线与起重臂所在直线重合，此时臂架两侧底座支撑a、d是对称的，故底座支撑a、d所受载荷相同，得该结构的受力分析如图7所示：图7 工况3 底座结构受力分析图此时，结构为超静定结构，无法直接由静力学平衡原理求解，只能由变形协调条件增加方程求解。
具体为释放图a(d)处的约束，代替以力，满足在a(d)约束处的绕度为零，a(d)约束处的绕度由三个外伸梁模型集中载荷产生绕度加一个简支梁模型集中载荷产生的绕度之和。
根据材料力学知识，对各集中力在该处的绕度进行叠加，绕度以向上为正得如下方程：解得：对c点求力矩平衡得：代入相应参数得：解得： ；对系统求力平衡得：代入参数得：解得： 。
由于此时臂架两侧底座支撑a、d是对称的，故底座支撑a、d所受载荷相同为： ，底座支撑b所受载荷为： ，底座支撑a所受的载荷为： 。
综上计算可知，底座承受最大载荷工况为工况3时，此时靠近臂架起吊重量一侧底座承受载荷最大，为： ，方向竖直向下。
5 结论本文通过通过结构模型简化，分析并计算出臂架结构、筒体和底座行走机构这三个主要受力部件在各种极限工况下的最危险状况，为有限元分析计算、参数化建模及“门座起重机风险评估”的研究奠定了基础。
参考文献：[1]陈玮璋,顾迪民.起重机械金属结构.北京:人民交通出版社,1985:110-113[2]桂寿平,黄培彦，何秋.港口起重机疲劳破坏成因与修复措施探讨.华南理工大学学报(自然科学版),2001(2)[3]国家建委建筑机械研究所.上海市建筑施工技术研究所,国外起重机设计规范选编,1979[4]潘钟林(译).欧洲起重机机械设计规范.上海振华港口机械公司译丛,1998[5]张质文,刘全德.起重机运输机械.北京:中国铁道出版社,1988:134-135[6]吴富民.结构疲劳强度.陕西:西北工业大学出版社,1985:102-110作者简介：张健，福建省特种设备检验研究院莆田分院，工种师（收稿日期：2012.2.10）。