門式起重機專業(yè)知識講座

通用門式起重 機雙梁門式起重機單梁門式起重機葫蘆單梁門式起重機小車式單梁門式起重機（二）主要尺寸參數(shù)選擇標(biāo)準

1．門式起重機跨度和懸臂長度

2．門式起重機起升高度

3．門式起重機基距（軸距）

第一節(jié)門式起重機門架構(gòu)造

門式起重機用途廣泛,根據(jù)其不一樣用途及構(gòu)造特點分為通用門式起重機、造船門式起重機、集裝箱門式起重機和裝卸橋等。 一、通用門式起重機門架

（一）構(gòu)造型式 通用門式起重機起重量為5~100t，跨度不大于30m，雙剛性支腿構(gòu)造型式；跨度大于30m時，采取一剛一柔支腿構(gòu)造形式。第1頁（三）計算載荷及載荷組合

1．載荷計算作用在門式起重機上載荷有金屬構(gòu)造自重載荷、移動載荷（包括小車本身重力及起升載荷）、大車運行制動慣性力、小車運行制動慣性力、碰撞載荷以及風(fēng)載荷。

2．載荷組合根據(jù)使用情況和工作條件：標(biāo)準構(gòu)造也許產(chǎn)生最大內(nèi)力。一般按表3-25載荷組合A和組合B進行計算，參見第三章。第2頁（四）主梁構(gòu)造設(shè)計計算主要是確定桁架式主梁構(gòu)造或偏軌箱形主

1．主梁構(gòu)造主要幾何尺寸梁構(gòu)造高度h和寬度b 2．主梁構(gòu)造強度計算垂直平面內(nèi)（即門架平面）起重機運行時靜定支承剛架水平平面內(nèi)靜定外伸簡支梁主梁內(nèi)力確定后，可進行截面選擇和驗算，危險截面依構(gòu)造而異第3頁（五）支腿構(gòu)造設(shè)計計算兩側(cè)剛性支腿門架，當(dāng)起重機不動時考慮支腿受到支承橫推力作用；對軌道安裝誤差和起重機偏斜相稱敏感，門架跨度限制在30m以內(nèi)門式起重機跨度大于30m時，一剛一柔支腿構(gòu)造。柔性支腿是一平面構(gòu)造，在門架平面內(nèi)不能承受任何水平力，僅承受垂直載荷，而在支腿平面內(nèi)能夠承受水平載荷。剛性支腿為一空間構(gòu)造，除能在支腿平面內(nèi)承受載荷外，還能在門架平面內(nèi)承受垂直和水平載荷。第4頁1．在門架平面內(nèi)支腿受力分析①雙側(cè)剛性支腿門架,按起重機靜止不動一次超靜定剛架構(gòu)造進行內(nèi)力計算②一剛一柔性支腿門架，無論主梁或支腿，按靜定剛架構(gòu)造進行內(nèi)力計算第5頁2．在支腿平面內(nèi)受力分析

L型和C型單主梁門式起重機支腿平面構(gòu)造可按靜定構(gòu)造進行計算，其計算簡圖和受力情況，如圖所示。第6頁B1=+A+

確定支腿在橫梁上安裝位置標(biāo)準是使大車輪壓相等，即按下式計算：B2MFN

單梁式及雙梁式門式起重機支腿平面構(gòu)造受力分析：根據(jù)支腿和下橫梁在連接處剛度比值等原因而定。<=0.6或>=0.6~1詳細見表10-3支腿平面內(nèi)剛架內(nèi)力計算公式（10—13）第7頁

雙梁式門式起重機帶馬鞍實體式箱形支腿構(gòu)造與桁架式支腿構(gòu)造計算簡圖如下，用力法求解多出未知力基本構(gòu)造。 多出未知力計算公式為：

NPliAi

N12li

AiF=+

∑

l0A0N1

∑（10—14）第8頁注意：①變截面支腿慣性矩換算成等效等截面支腿折算慣性矩才能進行內(nèi)力分析②對于正應(yīng)力和剪應(yīng)力都比較大截面，應(yīng)驗算其折算應(yīng)力③剛性支腿作為雙向偏心壓桿進行穩(wěn)定性驗算（參閱第六章），應(yīng)當(dāng)考慮支腿端部實際約束影響④支腿與主梁（橫梁）剛性連接組成空間剛架，計算支腿整體穩(wěn)定性時必須考慮主梁（橫梁）對支腿端部約束影響

⑤根據(jù)剛架支腿不一樣屈曲形式，可導(dǎo)出支腿端部轉(zhuǎn)角方程，進而求得支腿穩(wěn)定方程及腿端約束計算長度系數(shù)值。按表10-4、表10-5及表10-6選用（六）門架構(gòu)造剛性計算一般門式起重機，應(yīng)驗算門架主梁跨中和懸臂端靜撓度，對有安裝作業(yè)等特殊要求，計算起重機自振頻率μ第9頁=ke1

12πmeδimefH=≥[fH]門式起重機門架靜態(tài)剛性門式起重機門架動態(tài)剛性

門架平面內(nèi)水平位移 門架平面外水平位移 支腿剛架平面內(nèi)剛性門式起重機垂直動態(tài)剛性門式起重機水平動態(tài)剛性跨中見式（10-15）門架平面內(nèi)垂直位移懸臂端見式（10-16） 表10-7中相 關(guān)公式計算 取滿載小車位于 門架跨中或懸臂 極限位置，按第四章辦法及時公式（4-81）計算（10—17）第10頁(~)hS≥二、造船用門式起重機門架

造船門式起重機門架構(gòu)造是由主梁、剛性支腿和柔性支腿三大部分組成。多采取箱形構(gòu)造制造，但柔性支腿也常做成圓管構(gòu)造（一）主梁構(gòu)造分單梁構(gòu)造和雙梁構(gòu)造主梁高度由靜、動剛性條件來確定

單梁式主梁寬度b與安裝外形尺寸、梁水平剛性以及小車穩(wěn)定性等有關(guān)，一般取。雙梁式主梁寬度b較小與水平剛性及梁整體穩(wěn)定性有關(guān)。大型造船門式起重機跨度大且主梁截面尺寸很大且鋼板很薄，板局部穩(wěn)定性計算尤為主要11812第11頁（二）支腿構(gòu)造造船門式起重機跨度較大設(shè)計成一剛一柔性支腿（三）造船門式起重機受載情況及支承反力

水電站壩頂門式起重機（啟閉機）主要起吊閘門，起重量450~500t，跨度為7~16m，高度在20m左右，做成箱形構(gòu)造第12頁（一）構(gòu)造特點跨度較大（S≥40m）一剛—柔支腿，為減輕橋架自重，常做成桁架構(gòu)造。懸臂長度可取為=（0.25~0.35）S，高度h=(1/8~1/14)S,一般取桁架斜桿傾角為=40~50° （二）設(shè)計計算構(gòu)造受載情況及計算標(biāo)準與門式起重機構(gòu)造類似

第二節(jié)裝卸橋門架構(gòu)造一、裝卸橋第13頁第二節(jié)裝卸橋門架構(gòu)造二、岸邊集裝箱裝卸橋主要用于碼頭岸邊為船舶裝卸集裝箱，分為A型和H型（一）構(gòu)造特點

金屬構(gòu)造主要由水平伸臂構(gòu)造和門架構(gòu)造兩部分，水平伸臂構(gòu)造由前伸臂和后伸臂兩部分組成，為減輕臂架自重及減少碼頭前方輪壓使用牽引式小車，伸臂構(gòu)造做成桁架式和箱形或板梁式。A型門架剛性比較好，但門架凈空高度低，自重較大。確定門架構(gòu)造高度尺寸時，要考慮到裝卸橋能在最高潮位時為空船裝載（二）設(shè)計計算

門架軌距按傾覆穩(wěn)定性和裝卸工藝要求而定，一般為10.5m和16m。門架構(gòu)造可分解成平面框架構(gòu)造和桁構(gòu)構(gòu)造進行近似計算?？臻g門架精確計算可采取有限單元法。第14頁門座起重機廣泛用于港口、造船廠、水電站和建筑工地等，起重機門架構(gòu)造支承著起重機回轉(zhuǎn)部分所有重力和外載荷。第三節(jié)門座起重機門架構(gòu)造第15頁一、門架構(gòu)造

（一）轉(zhuǎn)柱式門架構(gòu)造起重機上部回轉(zhuǎn)構(gòu)造與轉(zhuǎn)柱連成一體，轉(zhuǎn)柱插入門架中，轉(zhuǎn)柱上端安裝有水平滾輪，它支承在門架頂部水平圓環(huán)上，轉(zhuǎn)柱下端支承在門架中部橫梁上。有交叉門架和八桿門架構(gòu)造 （二）大軸承式門架構(gòu)造起重機支承回轉(zhuǎn)裝置采取大型滾動軸承，簡化了門架構(gòu)造。來自起重機回轉(zhuǎn)部分垂直力、水平力和不平衡力矩，通過大軸承直接傳給門架頂部構(gòu)造兩種回轉(zhuǎn)支承構(gòu)造都能使回轉(zhuǎn)部分和門架連成一體傳遞載荷，而不會使回轉(zhuǎn)部分發(fā)生局部傾覆失穩(wěn)第16頁二、門架外形尺寸選擇標(biāo)準（一）門架高度門架高度取決于工作條件和場地條件（二）軌距和基距（軸距）

門架軌距根據(jù)場地條件、火車車廂外形尺寸來選擇，另外還要注意滿足起重機整體傾覆穩(wěn)定性條件第17頁三、門架上載荷

（一）自重力門架構(gòu)造重力及安放在門架上機電設(shè)備重力 （二）起重機回轉(zhuǎn)部分傳來作用力回轉(zhuǎn)部分本身重力、額定起升載荷（含吊具重力），尚有起升、變幅及回轉(zhuǎn)機構(gòu)起、制動慣性力等（三）作用在門架上風(fēng)載荷作用在臂架上、上部回轉(zhuǎn)構(gòu)造和門架上風(fēng)力。第18頁三、門架上載荷一般門架構(gòu)造是按工作狀態(tài)下最大載荷進行構(gòu)造強度計算：組合A門架停頓不動，在最大幅度處由地面起升額定載荷組合B門架停頓不動，在產(chǎn)生最大不平衡力矩幅度處懸吊著額定起升載荷，回轉(zhuǎn)和變幅機構(gòu)緊急制動，工作狀態(tài)下最大風(fēng)力。設(shè)計門架時，還應(yīng)考慮到起重機在安裝和檢修時情況第19頁（一）計算假定（二）作用載荷（三）內(nèi)力分析剛架平面內(nèi)內(nèi)力分析剛架平面外內(nèi)力分析門架頂部圓環(huán)內(nèi)力計算交叉門架剛性驗算

起重臂垂直于軌道 起重臂平行于軌道四、交叉門架構(gòu)造計算第20頁五、八桿門架構(gòu)造計算左圖為八桿門架構(gòu)造計算簡圖

（一）作用在門架上載荷垂直力、回轉(zhuǎn)力矩水平力、下水平力、附加彎矩（二）八桿門架構(gòu)造分析

分解成頂部圓環(huán)、撐桿和下門架逐一進行計算，但相稱繁瑣。較為有效辦法是采取有限元商業(yè)軟件計算第21頁六、圓筒形門架構(gòu)造計算主要包括四個部分分別為：確定圓筒門架上作用載荷；進行圓筒強度計算；對圓筒局部穩(wěn)定性進行計算；最后對門腿計算第22頁

一、自動化倉庫系統(tǒng)介紹 自動化倉庫系統(tǒng)是在不直接進行人工處理情況下能自動地存放和取出物料系統(tǒng)。主要包括：A—貨架Bi—巷道堆垛機Cj—出入庫系統(tǒng)Dk—AGV（自動地面搬運車輛）或其他地面搬運車輛E—管理控制中心第四節(jié)自動化立體倉庫巷道堆垛機門架構(gòu)造第23頁二、巷道堆垛機介紹巷道堆垛機是立體倉庫中用于搬運和存取貨物主要設(shè)備。是隨立體倉庫使用而發(fā)展起來專用起重機。巷道堆垛機起重量一般不超出2t，特殊情況可達4~5t，起升高度最高到40m，大多數(shù)在20m左右。根據(jù)結(jié)構(gòu)型式可分為單立柱和雙立柱兩種類型。第24頁三、單立柱巷道堆垛機構(gòu)造計算多數(shù)立體倉庫采取是單立柱構(gòu)造巷道堆垛機，如左圖所示

介紹堆垛機構(gòu)造強度、剛性和穩(wěn)定性分析當(dāng)載荷處于最高位置時，立柱受力情況最為不利如下列圖所示1.載荷計算（1）總體載荷內(nèi)力分析1）載貨臺滾輪輪壓2）總提升力3）立柱頂部作用力第25頁ηx==

（2）立柱沿巷道縱向平面（即YOZ平面）受力分析 1）YOZ平面內(nèi)計算簡圖 當(dāng)載貨臺滿載位于最高位置，以最大行走加（減）速度起（制）動時，立柱受力處于最不利狀態(tài)。如左圖所示 2）彎矩增大系數(shù) 立柱屬于壓彎構(gòu)件，軸向壓縮力始終平行于Z軸，并在頂端作用有彎矩，通過推理表白彎矩與撓度增大系數(shù)相同。

11(1?α)1?NNEx（10－57）第26頁（3）立柱沿巷道橫向平面（即XOZ平面）受力分析

在XOZ平面內(nèi)由于上部導(dǎo)軌導(dǎo)向作用，立柱為兩端簡支構(gòu)件，其計算簡圖如下頁圖所示。此平面內(nèi)立柱也是壓彎構(gòu)件第27頁++橫向彎矩并考慮彎矩增大系數(shù)c′

My=ηyPLs=ηy(Q+Gc)L0

2．立柱強度計算NMxMyAj(1?NNEx)Wjx(1?NNEy)Wjy

（10-60）≤[σ]（10-63）第28頁++3．立柱整體穩(wěn)定性計算

NMxMy?A(1?NNEx)Wx(1?NNEy)Wy

4．下橫梁強度計算如左圖所示

下橫梁和立柱連接處截面為危險截面≤[σ]≤[σ]σ=Mmax

Wx′（10-65）（10-64）第29頁[]f5．構(gòu)造剛性計算

要求堆垛機在作業(yè)時平穩(wěn)可靠，停位精確，一般貨叉與托盤孔對位偏差不應(yīng)大于10mm。立柱動、靜態(tài)剛性是影響堆垛機停位精度和工作平穩(wěn)性決定原因，剛性計算便成為堆垛機設(shè)計計算主要步驟之一（1）靜剛性計算

立柱靜剛性是以滿載載貨臺位于立柱最高位置時，用立柱頂端在巷道縱向水安靜位移來表征。不考慮行走水平慣性力。設(shè)計位移應(yīng)不大于許用值，即f≤。f=f0+f1+f2第30頁

(2）動態(tài)剛性計算 堆垛機立柱動態(tài)剛性可采取自振頻率加以表征，要求該頻率不低于許用值，即fd≥[fd]。堆垛機金屬構(gòu)造為彈性構(gòu)件，各部分質(zhì)量將產(chǎn)生慣性力作用，先簡化為多質(zhì)量振動系統(tǒng)。再利用等效質(zhì)量原理再轉(zhuǎn)化為立柱下端固定單自由度系統(tǒng)

km0ωn2π

12πfd==≥[fd]（10－57）第31頁++4．構(gòu)造整體穩(wěn)定性計算

四、雙立柱巷道堆垛機構(gòu)造計算 構(gòu)造特點是，外形如“門”框形式，由兩根立柱和上、下橫梁組成一種長方形框架。所占用空間位置大，構(gòu)造復(fù)雜，一般用于較大型立體倉庫。其計算過程與單立柱巷道堆垛機構(gòu)造計算相同。1．載荷計算2．受力分析自重載荷、起升載荷、垂直慣性力、水平慣性力 雙柱門架在運行起動、停頓和加減速時產(chǎn)生慣性力，使機架在YOZ平面發(fā)生撓曲，整個機架成為振動體，立柱端振動較大。在XOZ平面，立柱由于貨叉作業(yè)時彎矩作用而發(fā)生彎曲。下面定性分析在YOZ平面和XOZ平面內(nèi)，雙立柱堆垛機門架分別受水平慣性力和貨叉提取物品載荷作用而產(chǎn)生彎曲變形。①YOZ平面內(nèi)受力簡圖②XOZ平面內(nèi)受力簡圖

MxMy(1?NNEx)Wx(1?NNEy)Wy

N?A≤[σ]（10－75）第32頁

雙立柱門架為超靜定構(gòu)造，解法一般有：力法、位移法、固端彎矩法 雙立柱巷道堆垛機門架受力分析，除利用典型力學(xué)辦法公式外，還可利用三維建模軟件（如Solidworks，Pro/E，UG）建模，導(dǎo)入有限元分析軟件（如Cosmos，Ansys，Algor）進行分析，免除繁瑣計算過程。第33頁第五節(jié)自動化立體倉庫貨架群金屬構(gòu)造

計算機輔助設(shè)計

自動化立體倉庫而言，貨架造價一般占到總造價60％～80％。探索合理貨架群內(nèi)力分析計算辦法，指導(dǎo)貨架群構(gòu)造設(shè)計是減少倉儲設(shè)備總成本關(guān)鍵。本節(jié)利用構(gòu)造力學(xué)分析辦法，構(gòu)造設(shè)計理論和計算機軟件技術(shù)，建立合理實用貨架群力學(xué)模型，研制貨架群金屬構(gòu)造計算機輔助設(shè)計軟件，實現(xiàn)貨架構(gòu)造分析設(shè)計CAD。第34頁一、理論建模1．計算載荷確定貨架自重均布載荷，貨物和托盤重力集中載荷以及地震載荷效應(yīng)2．構(gòu)造分析及理論建模組合式貨架是一