港口16T门座式起重机回转驱动系统及二级立式减速器设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着我国国民经济的快速发展，门座式起重机在重工业及建筑方面中都发挥了非常重要的作用。据不完全统计，我国经国家质检总局颁发起重机制造许可证的单位为1616家，已经具备较强的起重机机械制造能力。我国在小吨位的起重机设计领域已经处于世界顶尖水平，但对大型起重机的研发我们和国外还存在一定的差距。从技术上来说，我国研发大型门座式起重机的时间较短，在设计的水平上急需改进;从经验上讲，国内门座式起重机在可靠性和稳定性都不如国外的品牌。通过上述两个方面的研究和积累，我国可以在未来十年内不断缩小与国外门]座式起重机的技术差距。

近年来，现代工业快速发展和国际贸易竞争激烈，对港口装卸机械设备提出了更高的要求，所以座式起重机设计要朝大型化、高速化、自动化和智能化的道路发展，来满足市场日益竞争的需要。

2. 课题关键问题和重难点

1. 关键问题

（1）我国对门座式起重机的核心部件研发水平还存在欠缺

当前发动机、液压件、高质量钢材等核心部件的技术水平制约了我国门座式起重机的发展。这些核心部件的关键技术被国外的生产厂家所掌握，严重制约了我国起重机的技木研发，降低了市场占有率。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1. 基本概述

门座式起重机是露天物料搬运广泛采用的大型装卸机械，他与其他类型起重机相比，具有起重量大，作业空间大，货场面积利用率高，装卸效率高，基建投资少，运行成本低等优点。因此，门座式起重机广泛运用于各个行业之中，例如在电力场设备的地面组合、设备的制作加工配合、水泥框架的预制、物件的吊装等;在港口码头装卸集装箱;在工厂内部起吊和搬运笨重的物件;在建筑安装工地进行施工作业;在储木场堆积木材等场合。同时，门座式起重机也是与连

4. 研究方案

1. 起重机的用途和应用范围

起重机械是现代工业生产不可缺少的设备，广泛地用于工厂、港口、建筑工地、矿山、铁路、宾馆、居民楼等场所，完成各种物料的起重、运输、装卸、安装和人员输送等施工与作业，从而大大地减轻了体力劳动强度，提高了劳动生产率，也提高了人们的生活质量。

起重机械广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门,可以说陆地、海洋、空中、民用。军用各个方面都有起重机械在进行着有效的工作。

2. 起重机的型号、机构和特征

门座式起重机是一种重要而又具有代表性的旋转类型运动式起重机，他因具有能让运输车顺利通过的门架结构而得名。门形座架的4条腿构成4个“门洞”，可供铁路车辆和其他车辆通过。现代门座式起重机广泛应用于港口、码头货物的机械化装卸，造船厂船舶的施工、安装以及大型水电站工地的建坝工程中，对于减轻繁重的体力劳动，改善工人的操作条件，提高劳动生产率都具有很大的意义，是实现生产过程机械化不可缺少的重要设备。

门座起重机有各种分类方法，根据结构型式的不同，可分为不同的类型。以门架的结构型式为主要标志，门座起重机可以分为全门座起重机和半门座起重机。以上部旋转部分相对下部运行部分旋转的支承装置的结构型式为主要标志，门座起重机可以分为转柱式门座起重机、定柱式门座起重机、大轴承式门座起重机、转盘式们座式起重机。根据用途和使用场合的不同，门座起重机可以分为港口用门座起重机、造船用门座起重机和建筑用门座起重机。

门座起重机的构造大体上可以分为两大部分，即上部旋转部分和下部运行部分。上部旋转部分相对下部运行部分可以实现整周旋转，它包括壁架系统、人字架、旋转平台、司机室等，同时还装有起升机构、变幅机构和旋转机构。通过起升、变幅、旋转三种运动的组合可以在一个环形圆柱体空间实现物品的升降。下部运行部分主要由门架和运行机构组成。门架底部装有行走车轮或运行台车，运行机构使整台起重机可以沿地面或建筑的轨道运行。为了防止起重机在风力作用下滑行，在运行部分装有防风抗滑装置。

3. 设计参数

起重量Q=16t，起升高度H=10m，起升速度v=3.5m/min，机构接电持续率JC%=25%，起升滑轮组倍率m=4，吊具与钢丝绳重量取G=3t。

4. 生产能力

（1）起升机构

起升机构应优先选取卷绕系统，卷简与物品之间通达挠性件构成联系，挠性件依次通过各卷绕构件(滑轮和卷筒)，形成卷维系统，通常双重绕钢丝应用最广，下图为起升卷绕系统简图：

图4.1 卷绕系统简图

其次是吊钩的选择，从减轻吊钩的自身重量的角度出发，要求吊钩的材料具有高的强度，但强度高的材料通常裂纹与缺陷很敏感，材料的强度越高，突然断裂的可能性越大，因此目前吊钩广泛采用低碳钢。

接下来就是钢丝绳的相关计算，我们要根据钢丝绳安全效率n、钢丝绳断面填充系数∮、钢丝绳换算系数a、钢丝绳强度极限等数据，据公式：

换算得出钢丝绳最大工作静压力F

再确定卷筒尺寸，根据绳槽的半径，深度、节距以及卷筒长度，直径和厚度等信息，计算其应力并校核稳定性

在电动机的选择当中，应注意机构的原动机要根据所需功率去选择。除了取决于力和速度的因素外,实际的功率还得考虑具体机构的传动效率。

（2）回转机构

在回转支承强度的计算中有三类类载荷，第一类是等效载荷工况；第二类静强度载荷分两种，起重机静力超载和起吊额定起重量；第三类为验算载荷工况和各种载荷工况。按第I类载荷计算时取计算幅度为(0.7~0.8)Rnnxo；第I类载荷中的φzPQ、F旋、F离、F变、F运及F齿等不可能全部同时出现,计算时应根据实际情况进行组合。组合载荷中取其最大值作为支承零件的强度计算载荷。作用在起重机回转部分上的各种载荷求出后，便可计算起重机回转支承装置所承受的载荷。再得出总水平力和总垂直力即可求出总力矩。

5. 电动机的选择

电力传动的起升机构，由直流电动机或交流电动机用过减速器带动起升卷筒。直流电动机传动的机械特性适合起升机构工作要求，调速性能好，但直流电源的获得较为困难。在大型自行式的工程起重机上通常采用内燃机——直流发电机组成或直流可控硅传动。交流电机由于能直接自电网取得电流、结构简单、机组重量轻、体积小，故在电力传动的起升机构上被广泛采用。

在此我们应考虑到起升机构传动总效率、滑轮组效率、在滑轮组与卷筒之间的导向滑轮的效率、卷筒的效率、开式齿轮传动效率、减速器的效率。结合电动机的过载能力，选取合适的机器。

6. 减速器的选择

起升机构采用的减速器通常有以下几种：圆柱齿轮减速器、蜗轮减速器、行星齿轮减速器等。根据卷筒和电动机的转速，可求出总传动比，结合减速器的轴端最大径向力和减速器的输出轴端的短暂最大转矩，确定合理的减速器。

5. 工作计划

第1周 收集资料，完成开题报告。

第2周 学习起重机械材料，整理相关数据以及重点难点。

第3周 开始课题的方案设计，分析门座式起重机的工作原理。