摘 要

本文主要对单臂架门座起重机及其回转机构进行设计。先按照技术参数表对单臂架门座起重机做总体设计，包括总体结构形式及主要尺寸的确定、货物水平位移补偿系统和臂架自重平衡系统的设计计算、载荷计算、轮压计算、整机抗倾覆稳定性验算等。总体设计的设计计算过程中主要采用图解法，使用软件配合进行测量计算，避免了一些需要复杂计算公式来计算的过程，使总体设计更为清晰直观。再对该门座起重机的回转机构进行回转支承装置和电动机、联轴器、减速器、制动器等回转驱动装置的设计计算和选型，采用三维建模软件对回转机构进行简单的建模。

关键词：门座起重机；总体设计；回转机构；三维建模；

Abstract

This paper mainly designs a MQ4050 single-jib portal crane and its slewing gear, doing the overall design first with the table of the crane’s technical design parameters, including the determination of the overall structure and the main size, the design of the compensation system of the horizontal displacement of goods and the weight balancing system of the jib, the calculation of the load and the wheel pressure, and the checking of the stability of the whole crane. Graphic method is mainly used during the overall design with the software AutoCAD and Excel, to avoid some complex formula calculation and to make the overall design more clear and intuitive. Then design the slewing gear of this portal crane, calculating and selecting the slewing bearing and driving device including the electric motor, the coupling, the reducer and the brake, and use the three-dimensional modeling software SolidWorks to make a simple model of this designed slewing gear.

Keywords: portal crane, overall design, slewing gear, 3D modeling, SolidWorks

目　录

第1章 绪论 1

1.1 背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 目的和意义 1

第2章 总体设计计算 2

2.1 主要技术参数 2

2.1.1 额定起重量 2

2.1.2 幅度 2

2.1.3 起升高度 2

2.1.4 机构的工作速度和工作级别 2

2.1.5 轨距和基距 2

2.1.6 计算风压 2

2.1.7 轨道型号 2

2.1.8 许用轮压 3

2.1.9 电源 3

2.2 确定臂架结构主要尺寸 4

2.3 货物水平位移系统的设计 4

2.4 杠杆—活对重臂架自重平衡系统设计 8

2.5 载荷计算 10

2.5.1 起升载荷 10

2.5.2 自重载荷 10

2.5.3 风载荷 10

2.6轮压计算 16

2.6.1各支承点支承反力计算公式 16

2.6.2各工况下的轮压计算 17

2.7整机抗倾覆稳定性计算 19

第3章 回转机构设计计算 22

3.1 回转机构概述 22

3.1.1 回转机构组成 22

3.1.2 回转支承装置 22

3.1.3 回转驱动装置 22

3.2 回转支承装置选型计算 22

3.2.1 回转支承装置计算载荷 22

3.2.2 回转支承当量载荷计算 24

3.3 回转驱动装置计算 25

3.3.1 回转阻力矩计算 25

3.3.2 电动机的选择 27

3.3.3 联轴器的选择 28

3.3.4 电动机的校验 28

3.3.5 减速器的选择 30

3.3.6 制动器的选择 31

3.3.7 极限力矩联轴器极限力矩计算 31

3.4 三维建模 31

第4章 总结与展望 33

4.1 总结 33

4.2 经济性分析 33

4.3 展望 33

参考文献 35

致　谢 36

第1章 绪论

1.1 背景

港口门座起重机作为一种非常典型的装卸机械，在世界各国得到广泛使用，具有高效的作业能力、低成本建设费用、灵活的机动性、较强的通用性等优点^[1]。传统的港口作业用门座起重机主要是用于港口通用码头件杂货和散货的装卸作业。随着世界各国港口货物的吞吐能力不断提高，要求港口通作业用门座起重机向大吨位、多用途、高效率的方向发展，特别要求这些门座起重机具有集装箱装卸作业的能力^[2]。

1.2 国内外研究现状

随着我国近几年来重工业的飞速发展，起重机设备数量也有了显著的上升^[3]。在小提升量的起重机生产制造方面，我国已经处在世界前列。但是在大提升量的门座起重机的研发和生产制造方面，与欧美等许多发达国家之间还存在着一定差距。我国研发和生产大吨位的门座起重机的时间和经验还不足，在设计和生产制造水平方面还需要很大的改进^[13]。另外，国内门座起重机的可靠性和稳定性与欧美等发达国家也有着较大的差距^[2][4]。

国外的门座起重机专业生产厂家大约有家^[2]，他们的产品型号比较完善，研发和生产技术也比国内更为先进，在市场上有着很大的优势。

1.3 目的和意义

本次研究的单臂架门座起重机适用于港口货物的装卸作业，使用性能优秀，适应性较强，具有比四连杆门座起重机更高的性价比^[5]。研究单臂架门座起重机及其回转机构的目的主要是为了改善机构的工作速度和状态，优化起重机整体结构的受力和稳定性问题^[14]，使单臂架门座起重机在现有的基础上有所突破和创新。

本文在文献资料查阅的基础上对单臂架门座起重机进行总体设计计算，完成货物水平位移系统及臂架自重平衡系统的设计和载荷计算、轮压计算、整机抗倾覆稳定性验算。确定单臂架门座起重机回转机构的型式，完成回转支承装置的选型计算，以及电动机、减速器、联轴器、制动器等回转驱动装置的选型计算。完成回转机构的施工设计并建立回转机构的三维模型。绘制图纸量折合不少于张号图纸，编写设计计算说明书。

第2章 总体设计计算

2.1 主要技术参数

2.1.1 额定起重量

单臂架门座起重机采用吊钩和抓斗两种取物装置，吊钩作业时的额定起重量为，不包括吊钩装置的重量。抓斗作业时的额定起重量为，包括抓斗自身的重量和抓料的重量。

2.1.2 幅度

单臂架门座起重机吊钩作业时的最大幅度，最小幅度；抓斗作业时的最大幅度，最小幅度。

2.1.3 起升高度

单臂架门座起重机的轨上起升高度为，轨下起升高度为。

2.1.4 机构的工作速度和工作级别

起重机主要有起升、回转、变幅、运行种工作速度。单臂架门座起重机的起升速度取吊钩作业时为，抓斗作业时为，回转速度为，变幅速度为，运行速度为。