门式起重机电气系统设计

任务书

一、选题目的的理论价值和现实意义

该题目涉及机电一体化，满足教学要求。题目来源于生产，综合性、实践性强，通过集装箱龙门起重机设计（电气控制部分）可以培养学生正确的设计思想、方法、创新能力及科学态度，还可以提高学生的综合专业技能及素质。

二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势

轨道式龙门起重机采用电力驱动，由于其承载能力大、结构简单、营运费用低，在国内外得到广泛的使用。通用型龙门起重机主要用于铁路、码头，大型工厂货场进行件杂货的装卸作业。自1955年，集装箱运输方式出现后，由于采用集装箱运输可以节省包装费用，保持货物完整，且便于使用机械装卸搬运，减轻工人装卸作业劳动强度，提高装卸效率，加速运输船舶和车辆周转，降低运输费用，从而使集装箱运输得到迅速发展。这种物流模式的变化又对装卸工艺、装卸机械提出了新的要求。为了适应这种持续发展的要求，各大港口、起重机制造厂纷纷推出新的工艺方案和码头前沿作业机械和货场作业机械。如JMQ3543、JMQ0733、JMQ4025集装箱龙门起重机采用现代化设计方法、并充分考虑了设备的可维修性和操作的舒适性及频繁的掏箱、对箱作业工况。由于集装箱运输的发展，它的装卸必须用到起重机，因此轨道式龙门起重机的发展前景广阔，必将得到广泛的应用。

三、研究重点

设计研究的主要内容包括：设计的起重机为重庆寸滩港的轨道式集装箱门式起重机，该起重机采用双主梁，跨距40.5t-40m，两端有效悬臂10m，可进行20'到40'国际标准集装箱的装卸、转运及堆放等作业。进行集装箱门式起重机电气控制部分的设计和起重机的机器房结构设计。电气控制部分采用三菱公司可编程控制器(PLC)控制，需画出电气原理图和电气布置图，并编写PLC梯形图程序，说明工作原理。主要设计选择电动机、变频器和PLC程序设计；设计起重机的机器房结构，并使用Pro/ENGINEER或SolidWorks构建实体模型。编写总设计说明书。其它有关文件及图纸数量按学校有关规定完成。

四、主要参考文献

1、起重机设计手册张质文中国铁道出版社

2、起重运输机械电气设备刘瑞琦中国铁道出版社

3、起重运输机电气传动余敏年西南交通大学出版

4、电气工程师手册机械工业出版社

5、电气控制与PLC原理及应用-三菱机型程周电子工业出版社

6、实用起重机电气技术手册裘为章机械工业出版社

7、起重运输机械罗又新冶金工业出版社

8、起重运输机械标准汇编技术标准出版社

9、起重机课程设计陈道南冶金工业出版社

10、通用桥式和门式起重机赵国君机械工业出版社

11、起重机钢结构制造工艺傅荣柏中国铁道出版社

12、SolidWorks /Pro/E软件相关教程及使用说明

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摘要

轨道式集装箱门式起重机是目前国内外非常受推崇的一种集装箱堆场机型，我国港口越来越多地选用这种机型。本文介绍轨道式集装箱门式起重机的三大工作机构、电气设备和电气控制系统等内容，主要是集装箱门式起重机的电气控制系统的设计过程。

关键词：门式起重机，电动机，变频器，接触器，继电器

Abstract

Rail mounted container gantry crane is very popular container stack crane，and more and more port choose this crane．This paper introduces the three operating mechanism ,the electric appliance equipment and the electricity control system of rail mounted container gantry crane, and the design of electricity control system of rail mounted container gantry crane is the important content in the paper.

Key words： gantry crane, motor, converter ,circuit breaker, contactor

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目录

摘要 (1)

前言 (1)

第1章轨道式集装箱龙门式起重机 (3)

1.1 概述 (3)

1.2 特点 (6)

1.3 分类 (7)

1.4 主要技术参数 (7)

1.5 集装箱门式起重机机构 (9)

第2章门式起重机的工作机构 (11)

2.1 概述 (11)

2.2 起升机构 (11)

2.3 小车走行机构 (12)

2.4 大车走行机构 (13)

第3章门式起重机的电气设备 (16)

3.1 概述 (16)

3.2 电动机 (22)

3.3控制电器及选用 (29)

3.4 变频器的选择 (33)

3.5可编程序控制器（PLC） (42)

3.6电器保护装置及选用 (51)

3.7 导电装置以及电气电路 (53)

3.8 起重机控制站 (54)

3.9 电气设备的维护与检修 (54)

3.10机房结构概述 (55)

结语 (57)

谢词 (58)

主要参考文献 (59)

注：电气图中各种元件和电缆型号见附录1、2

前言

第二次世界大战以后，在运输业发生了一场技术革命——集装箱运输。六十年代中期集装箱运输受到世界各国的普遍重视，从而得到了迅速发展，以形成一个完整的体系。国际标准化组织为集装箱规定了统一的规格、重量。为发展集装箱运输，又出现了许多种类的装卸机械，集装箱龙门起重机就是其中的一种。

集装箱龙门起重机由普通龙门起重机发展而来，是专门用来装卸集装箱的一种起重机，被广泛的用于码头、车站、货场等。集装箱龙门起重机最早出现于1958年。1965年以后轨道式集装箱龙门起重机有了很大的发展，随后在1971~1972年轮胎式集装箱龙门起重机又有显著的增多。

目前，国内外集装箱龙门起重机正朝着装卸自动化的方向发展，为了提高装卸效率，采用计算机控制起重机的各种动作，它可以安全、准确的将集装箱搬运到指定的位置。

随着社会生产力的发展，起重机械在不断地发展和完善。这是因为．起重机械是物流机械化系统中的重要设备。社会化大生产愈发展，人民生活水平愈提高，物料搬运和人员的输送量就愈大，起重机械的应用范围也就愈广泛。根据人类生产和生活的需要．许多具有持殊用途的新型设备不断出现。

门式起重机(也称门吊)是属于桥式类型起重机的一种，由于它的金属结构象门形框架，承载主梁下安装两条文腿，可以直接在地面的轨道上走行，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。悬臂梁的作用可使起重小车在主梁上的走行距离延长，扩大作业范围。

门式起重机也是由机械传动、金属结构和电气设备三大部分组成。机械传动部分又由起升机构、起重小车走行机构、大车走行机构等构成。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)搬移和前后(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，同时控制各工作机构按照工作要求进行作业。

电气设备的功用主要在于：由电动机将电能转变成机械能，通过传动装置拖动工

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