門式起重機(jī)專業(yè)知識講座

通用門式起重 機(jī)雙梁門式起重機(jī)單梁門式起重機(jī)葫蘆單梁門式起重機(jī)小車式單梁門式起重機(jī)（二）主要尺寸參數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)

1．門式起重機(jī)跨度和懸臂長度

2．門式起重機(jī)起升高度

3．門式起重機(jī)基距（軸距）

第一節(jié)門式起重機(jī)門架構(gòu)造

門式起重機(jī)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(jī)、造船門式起重機(jī)、集裝箱門式起重機(jī)和裝卸橋等。 一、通用門式起重機(jī)門架

（一）構(gòu)造型式 通用門式起重機(jī)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(jī)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(yùn)行制動慣性力、小車運(yùn)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(zhǔn)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(jìn)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(qiáng)度計算垂直平面內(nèi)（即門架平面）起重機(jī)運(yùn)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(jìn)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(jī)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(jī)偏斜相稱敏感，門架跨度限制在30m以內(nèi)門式起重機(jī)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(jī)靜止不動一次超靜定剛架構(gòu)造進(jìn)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(jìn)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(jī)支腿平面構(gòu)造可按靜定構(gòu)造進(jìn)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(zhǔn)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(jī)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(xì)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(jī)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?fù)Q算成等效等截面支腿折算慣性矩才能進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)，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(jī)自振頻率μ第9頁=ke1

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

造船門式起重機(jī)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(jī)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(jī)跨度較大設(shè)計成一剛一柔性支腿（三）造船門式起重機(jī)受載情況及支承反力

水電站壩頂門式起重機(jī)（啟閉機(jī)）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(zhǔn)與門式起重機(jī)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(jìn)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(jī)廣泛用于港口、造船廠、水電站和建筑工地等，起重機(jī)門架構(gòu)造支承著起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分所有重力和外載荷。第三節(jié)門座起重機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(zhǔn)（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(jī)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(jī)電設(shè)備重力 （二）起重機(jī)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(jī)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(jìn)行構(gòu)造強(qiáng)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jìn)行圓筒強(qiáng)度計算；對圓筒局部穩(wěn)定性進(jìn)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(jìn)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(jī)Cj—出入庫系統(tǒng)Dk—AGV（自動地面搬運(yùn)車輛）或其他地面搬運(yùn)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(jī)門架構(gòu)造第23頁二、巷道堆垛機(jī)介紹巷道堆垛機(jī)是立體倉庫中用于搬運(yùn)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(jī)。巷道堆垛機(jī)起重量一般不超出2t，特殊情況可達(dá)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(jī)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(jī)，如左圖所示

介紹堆垛機(jī)構(gòu)造強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)行起動、停頓和加減速時產(chǎn)生慣性力，使機(jī)架在YOZ平面發(fā)生撓曲，整個機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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