四连杆式门座起重机工作机构设计.pdf
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1、题目介绍、要求以及数据 设计题目:四连杆式门座起重机工作机构设计 一、设计题目简介 四连杆门座起重机是通 用式门座起重机, 广泛应用 于港口装卸、修造船厂、钢 铁公司 , 主要由钢结构、起升 机构、变幅机构、回转机构、 大车运行机构、吊具装置 (抓 斗、 简易集装箱吊具、吊钩) 、 电气设备及其它必要的安全 和辅助设备组成。通过四连 杆控制在吊臂前后运动的时候)起吊节点保持水平高度不变。 二、设计数据与要求 题 号 起重量 t 工作幅度(米) 起升高度(米)工作速度 m/min 装机容量 KW L2 L1 H1 H2 起升变幅回转运行 C 10 25 8 15 9 50 50 1.5 25 3
2、30 三、设计任务 1、依据设计参数绘出机构运动简图,并进行运动分析,确定实现起吊点轨迹的机构 类型 2、依据提供的设计数据对四连杆起吊机构进行尺度综合,确定满足使用要求的构件 尺寸和运动副位置; 3、用软件( VB 、MATLAB 、ADAMS 或 SOLIDWORKS等均可)对执行机构进行运动仿真, 并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 4、编写说明书, 其中应包括设计思路、 计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 5、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 第一章、概述 第一节、四连杆门座式起重机的参数 起重机的主要参数有: 起重量、幅度、起升高度、各机构的工作
3、速度、工作级别及生产率。此外, 轨距、基距、外形尺寸、最大轮压、自重等也是重要参数。 1.1起重量 起重量是指起重机安全工作时所允许的最大起吊货物的质量,单位为“kg” 或“t ” ,用“ Q ”表示。起重量不包括吊钩、吊环之类吊具的质量,但包括抓斗、 料斗、料罐、工属具之类吊具的质量。起重量较大的称为主起升机构或主钩,起 重量较小的称为副起升机构或副钩。副钩的起升速度较快,可以提高轻货的吊运 效率。主、副钩的起重量用一个分数来表示。例如15/3t ,表示主钩的起重量为 15t ,副钩的起重量为 3t 。16t 门座起重机的标注: 16/10 922/30。意为在 9 22m幅度内起重量为16
4、t ,在 930m幅度内起重量为 10t 。 1.2幅度 幅度是指起重机旋转轴线至取物装置中心线之间的距离,用“R”表示,单位是 “m ” 。当起重臂外伸处于最远极限位置时,从起重机旋转中心到取物装置中心线中 间的距离称为最大幅度( Rmax ) ;当起重臂收回处于最近极限位置时,从起重机旋转 中心到取物装置中心线之间的距离称为最小幅度(Rmin) 。起重机的幅度不是一个孤 立的参数,与起重量密切相关。 1.3 起升高度 起升高度是指起重机取物装置上下极限位置之间的距离,单位是“m ” ,用“ H” 表示。下极限位置通常取为工作场地的场面或运行轨道顶面,吊钩以钩口中心为准, 抓斗以最低点为准。
5、轨面上和轨面下的起升高度,分别用H上和 H下表示, H上十 H下 H。在确定起重机的起升高度时,要考虑到下列因素:起吊物品的最大高度、需要 越过障碍的高度、吊具所占的高度等。对于港口门座起重机还要考虑船舶在低潮、 高潮、空载、满载时的不同情况。 起重量(t )3 5 10 16 25 工作 幅度 (m ) 最 大 25 25 30 25 30 30 最 小 7 8 9 8 9 9 起升 高度 (m ) 轨 面 上 22 22 25 22 28 28 轨 面 下 15 1.4 工作速度 起重机的工作速度包括起升、变幅、旋转和运行4 个机构的工作速度。起 升速度是指起吊额定重量的物品时,吊具上升的
6、速度,单位是“m/s” ,用“V升” 表示。起升速度通常都很高,因为它关系到起重机的生产率。Q V升常数。 旋转速度是指起重机旋转部分每分钟的转数,单位是“r/min ” ,用 n旋表示。 旋转速度规定:起重机在水平场地上,10m高度处的风速在3m/s 以上,臂架处 于最大幅度且带载时的转速。门座起重机的旋转速度一般控制在2r/min 左右。 变幅速度是指吊具自最大幅度至最小幅度间的平均速度,单位是“m/s” ,用“V 变”表示。门座起重机的变幅速度一般控制在O.750.92m/s 之间。运行速度是 指整台起重机沿固定轨面每秒钟运行的距离,单位是“m/s” ,用“V行”表示。 门座起重机大车在
7、装卸作业中是不需运行的,只有当调整位置时才需大车运行。 大车运行机构是属于非工作性的,故大车运行速度不太高,一般控制在033 0.5m/s 。 起重机的各工作机构,其工作速度应相互协调,以免因某一机构太快或太 慢而影响起重机的整个工作循环时间。 1.5 外形尺寸 题 号 起 重 量 t 工作幅度(米)起升高度(米)工作速度m/min 装机 容量 KW L2 L1 H1 H2 起 升 变 幅 回 转 运 行 D 10 33 9.5 20 12 50 40 1. 4 2 5 345 1.6 金属形式的确定 起重机金属结构的形式可分为:轴心受力构件、受弯构件和压弯构件。这 些基本构件根据受力大小和外
8、形尺寸大小可分别设计成格构式、实腹式或混合 式的结构型式。格构式构件由许多型钢、钢管或组合截面杆件链接而成的杆系 结构,主要用于受力相对较小、外形尺寸相对较大的场合;实腹式构件主要由 钢板组成,适用于载荷大外形尺寸小的场合;混合式部分为实腹结构,部分为 杆系结构,使用条件介于格构式构件和实腹式构件之间。 1.7 各构件重力确定 构件名称重力值(单位: N ) 象鼻梁90650 臂架216880 大拉杆36500 小拉杆10230 平衡梁80550 转台457720 起升机构146000 变幅机构78600 吊重196000 活对重200000 1.8 起重载荷 PQ 起升载荷是指起升质量的重力
9、, 包括起重机允许起升的最大有效物品质量、 取物装置质量等的质量综合,取物装置为抓斗,质量为3600Kg ,额定起重量 Q=10t,忽略起升钢丝绳的质量,则总起升载荷PQ=13600Kg 。 1.9 起重机运行惯力 当运行机构起动或制动时,起重机自身质量和起升质量将产生水平方向振 动,产生水平方向动载荷。计算时,可先按刚体动力学的方法计算起重机系统 在机构起、制动时的水平惯性力,水平惯性力的大小等于该质量与加速度的乘 积。然后再将这些惯性力乘以考虑弹性振动影响的增大系数 5。对于金属结构 计算,可取, 5=1.5。 加速度查起重机设计规范表13,取 =0.16m/s 2,则 KNmafPx54
10、.73 5 (1.1 ) 第二节、各个机构的确定 2.1 起升机构组成 起升机构主要由下列部分组成:驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置、 制动装置和辅助装置。起升机构的驱动装置是指用来实现货物升降的原动机。在电 动起重机械中,驱动装置就是电动机。 滑轮是用来改变钢丝绳的受力方向的,可以作为导向滑轮,更多的用来组成滑 轮组,它是起重机起升机构的重要组成部分。卷筒在起升机构中是不可缺少的组成 部分,制动器的主要作用有:支持保证重物在空中稳定不动;停止用摩擦 消耗运动部分的动能通过减速度使机构平稳停下来;落重制动器与重力平衡, 重物以恒定的速度降下来。减速器还可以用来改变转速,获得精准的转速来达
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