门座起式重机发展研究毕业论文.docx
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1、目录第一章绪论11. 1课题来源21. 2课题的研究目的和意义2第二章门座式起重机的概述32. 1门座式起重机的发展概况32. 2门座式起重机各部分机构简介42. 2.1构造与原理42.2.2分类42. 2.3M40-43门座式起重机主要参数5第三章PLC控制器和变频器技术在门机上的应用83. 1PLC控制器在门机上的应用113. 2PLC控制器与变频器调速原理12第四章门座式起重机整体的日常保养维护说明15设计总结22参考文献23第一章绪论1.1 课题的来源根据自己的专业港口机械操作与应用技术,结合自己在纪甸码头的实习亲身实践。在码头实习岗位是门座式起重机司机,作为一名司机不仅要学会操作而且
2、也要能解决机械设备在工作中出现的各种故障与做好日常保养维护。实习的主要设备是M40-43门座式起重机,其包括四大机构:起升、回转、变幅、行走机构,我选的的课题主要针对变幅机构,变幅机构在完成货物的搬运中起着非常重要的作用,它的工作性能的决定门座式起重机整机的工作性能,所以排除变幅机构的常见故障做好其维护保养对保证变幅机构的正常运作,提高工作效率有重要的意义。1.2 课题研究的目的和意义本次毕业设计选题不仅是为了更深一层的熟悉掌握MQ40-43门座起重机的功能、结构与主要技术参数;掌握MQ40-43门座起重机的常见的故障产生的原因与其解决方法;对MQ40-43门座起重机的变幅机构的PLC应用进行
3、深入分析;掌握PLC在门座起重机的重要应用;对遇到的问题提出可能的解决方案;用所学的PLC知识进行分析和总结,要深入浅出,而且在计算机应用、大学三年所学知识的汇总和应用、查阅资料的能力、独立完成作业能力、等方面的考脸和提升。第二章门座式起重机的概述1.1 门座式起重机的发展概况门座起重机是随着港口事业的发展而发展起来的1890年,第一次将幅度不可变的固定式可旋转臂架型起重机装在横跨于窄码头上方的运行式半门座上,成为早期的港用半门座起重机随着码头宽度的加大,门座和半门座起重机并列发展,并普遍采用俯仰臂架和水平变幅系统。第二次世界大战后,港用门座起重机迅速发展为便于多台起重机对同一条船进行并列工作
4、,普遍采用了转动部分与立柱体相连的转柱式门座起重机或转动部分通过大轴承与门座相连的滚动轴承式支承回转装置,以减小转动部分的尾径,并采用了减小码头掩盖面(门座主体对地面的投影)的门座结构。在发展过程中,门座起重机还逐步推广应用到作业条件与港口相近的船台和水电站工地等处。1.2 门座式起重机各部分简介门座起重机是港口码头数量和使用最多的、结构复杂、机构最多的、最典型的电动装卸机械。它具有较好的工作性能和独特的优越结构,通用性好,被广泛地用在港口杂货码头。门座起重机的工作机构具有较高的运转速度,起升速度可达1.17ms,变幅速度可达0.92ms,使用率高,每昼夜可达22h,台时效率也很高,一般可达I
5、OOt/h以上;它的结构是立体的,不多占用码头的面积,具有高大的门架和较长距离的伸臂,因而具有较大的起升高度和工作幅度,能满足港口、码头、船舶和车辆的机械化装卸、,充分使用港口、码头场地,适应船舶的空载、满载作业,以与地面车辆的通行要求;还具有高速灵活、安全可靠的装卸能力,对提高装卸生产率,减轻繁重的体力劳动都具有重大的意义。但门座起重机也有它的缺点,如造价高,用钢铁材料多,要较大的电力供给,一般轮压较大,需要坚固的地基,附属设备也较多,如变电所、电缆、地道、坑道、电源等。2. 2.1构造与原理门座起重机又简称为门吊、门机,是电力驱动、有轨运行的臂架类起重机之一。它的构造大体上可以分为两大部分
6、:上部旋转部分和下部运行部分。上部旋转部分安装在一个高大的门形底架(门架)上,并相对于下部运行部分可以实现360任意旋转。门架可以沿轨道运行,同时它又是起重机的承重部分。起重机的自重和吊重均由门架承受,并由它传到地面轨道上。门座起重机正是由此门形底座而得名的。门座起重机的上部旋转部分包括臂架系统、人字架、旋转平台、司机室等,还安装有起升机构、变幅机构、旋转机构。下部运行部分主要由门架和运行机构组成。门架底部能通火车,轨距有3种:能通过一列火车轨距为6叫称单线门架,能通过并排两列火车的轨距为10.5m,称双线门架,能通过并排三列火车的轨距为16m,称三线门架。码头前沿的门座起重机门架多属双线门架
7、。门座底部装有行车车轮或运行台车,运行机构使整台起重机可以沿着地面上的轨道运行。门座起重机的工作原理是:通过起升、变幅、旋转3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、移动,并通过运行机构调整整机的工作位置,故可以在较大的作业围满足运移物品的需要。3. 2.2分类门座起重机根据结构类型的不同,可分为下面几种:1 .以门架的结构类型为主要标志门座起重机可以分为全门座和半门座起重机。后者不具备完整的门架,它的两条运行轨道不在同一水平面上,一条铺设在地面上,另一条铺设在库房或特设的栈桥上。2 .以起重臂的结构类型为主要标志门座起重机可分为四连杆组合臂架式门座起重机和单臂架式门座起重机两种
8、。前者的最大优点是臂架下面的净空高度较大,因而在一定的起升高度要求下,起重机的总高度较低,但结构复杂,重量较大,而单臂则与上述相反。目前,国大多采用四连杆组合臂架式起重机。3 .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类型为主要标志门座起重机可分为转柱式门座起重机、定柱式门座起重机、转盘式门座起重机和大轴承式门座起重机。转盘式门座起重机结构复杂,加工制造困难,目前较少采用;转柱式和定柱式整体稳定性好,是目前常用的形式,其中转柱式应用最多;大轴承式结构新颖、构件少,重量轻,具有广阔的发展前景。2.2.3M40-43门座式起重机主要参数主尺寸,净空和性能指标(1)起重机种类四连杆门座式起
9、重机(2)额定负载吊钩50吨(12-33m)吊钩/抓斗(含抓斗自重)40吨(12-43m)(3)轨距12米(4)起升高度吊钩轨上37米吊钩轨下23米(5)变幅最大幅度43米最小幅度12米(6)门架海侧偏移2米(7)起重机总高(最小幅度)约65.5米(8)进线电源10KV,3相,50HZ一、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”或气”,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、工属具之类吊具的质量。二、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,单位是“m”,用“R”表示。绝大多数起重机的幅度是随起重臂所处的位置在一定围变化的。
10、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)o旋转起重机的幅度是在最小幅度和最大幅度之间变化的。这类起重机的名义幅度指的是最大幅度值。三、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。港口门座起重机的取物装置必须下降到船舱底工作,它的下极限位量在地面以下,此时,需要标出轨面上和轨面下的起升高度,分另U用H上和H下表示,
11、H上十H下=H。如本港24号门机门座起重机起升高度H为49m,其中轨面以上起升高度H上为30m,轨面以下起升高度(即下降深度)Hf为19m。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。四、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,吊具上升的速度,单位是“m/s”,用“V/表示。起升速度通常都很高,因为它关系到起重机的生产率。但起升速度常常受到电动机功率限制,大致与起重量成反比,即:QV升=常数旋转速度是指起重
12、机旋转部分每分钟的转数,单位是“r/min”,用n或表示。旋转速度规定:起重机在水平场地上,IOm高度处的风速在3ms以上,臂架处于最大幅度且带载时的转速。旋转速度的快慢要适宜,若旋转速度太快,则很难使货物保持平稳,装卸时不安全;若旋转速度太慢,则影响装卸效率,不适应港口装卸作业的要求。咱们港口的门机旋转速度为1.2rmino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“VJ表*O门座起重机的变幅速度一般控制在0.75092ms之间,咱们港口的变幅速度为45mmino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表示O门座起重机大车在装卸作
13、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O.330.5ms,咱们港口港机产的40吨门机与运行速度为26mmin,25吨门机运行速度为25mmin,海西的两台运行速度为26mmin0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。五、生产率生产率是表明起重机工作能力的重要指标,单位是“t/h”,通常以符号“A”表示。起重机的生产率,不仅决定于起重机本身的性能(起重量、工作速度、工作行程等),而且与货物的种类、工作条件、生产组织以与司机的熟练程度等多种因素有关。理论上,生产率可用
14、下式计算。对于件杂货:A=nQ平对于散货:A=nVr式中:n每小时循环次数;Qf-每次吊运货物的平均重量,t;-充填系数,一般取为0.85;V-抓斗额定容积,m3;r散粒物料的容重,t/m3六、轨距轨距指的是门座起重机大车运行轨道中心线之间的水平距离,单位是“m”。港口码头上的门座起重机的轨距是12m的。七、基距基距是指起重机同一就道上前后两组行走轮中心线之间的距离,单位是“m”。轨距和基距的数值对有些起重机设计时选取是一样的。例如MQ40-43门座起重机,基距14m,轨距就12m.八、轮距轮距是指起重机相邻两轴心线之间的距离,单位是“01”。九、轮压所谓轮压就是起重机的一个运行车轮对运行轨道
15、的压力。起重机每条支腿上的压力都不是一个常数。门座起重机由于臂架的幅度与旋转角度的改变,引起支腿的压力变化。因此,要在最不利工作条件下或最不利非工作条件下算出支腿最大腿压,从而求出最大轮压,最大轮压不能超过码头的承载能力。则受到起重机金属结构强度与刚度的限制。十、外形尺寸在这里以MQ40T/37M港口门座起重机为例。门座起重机的外形尺寸是指起重机外部的轮廓尺寸,主要包括最小幅度时起重臂最高点距轨道顶面的尺寸、最大幅度时起重臂最远点距旋转中心线的尺寸、尾部旋转半径尺寸、门架净空尺寸、司机室高度以与在一条运行轨道上运行机构台车的边缘长度等。第三章PLC控制器和变频器技术在门机上的应用3.1PLC控
16、制器在门机上的应用可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。近年来,随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展,电气传动和自动控制领域也日新月异。其中,具有代表性的交流变频装置和可编程控制器获得了广泛的应用,为PLC的变频调速技术在门座式起重机变频调速系统中应用提供了有利的条件。可编程控制器:完成系统逻辑控制电动机的正、反转、调速等控制信号进入PLC,PLC经处理后,向变频器发出启停、调速等信号,使电动机工作,是系统的核心。PLC控制的门座式起重机变频调速系统框图如图所示行走变幅起升回转起动结束I起升
17、机构的有关PLC控制在起重机中,用以提升或下降货物的机构称为起升机构。起升机构是任何起重机必须具备的,使物品获得升降运动的基本组成。起升机构工作的好坏将直接影响整台起重机的工作性能。起身机构主要由驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置组成。此外,还可装设各种辅助装置,如起升高度限位器,力矩限制器,三圈保护等安全装置,特别是在中、大吨位起重机上,力矩限制器越来越重要。驱动装置包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。取物装置包括吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具、挂梁等多种型式。安全保护装置有超负荷限制器、起升高度限位器、下降深度
18、限位器、超速保护开关等。驱动方式:起升机构有燃机驱动、电动机驱动、液压驱动三种驱动方式。燃机驱动这种驱动方式的优点是具有自身独立的能源,机动灵活,适用于流动作业的流动式起重机。为保证各机构的独立运动,整机的传递系统复杂笨重。由于燃机不能逆转,不能带载启动,需依靠传递环节的离合器实现启动和换向。这种驱动方式调速困难,操作麻烦,属于淘汰类型。目前只在现有少数履带起重机的铁路起重机上应用。电动机驱动这是起升机构主要的驱动方式。直流电动机的机械特性适合起升机构工作要求,调速性能好,但获得直流电源教困难。在大型的工程起重机上,常用燃机和直流电机实现直流传动。交流电动机驱动能直接从电网取得,操纵简单,维护
19、容易,机组重量轻,工作可靠,在电动机起升机构中被广泛采用。液压驱动液压驱动的起升机构,由原动机带动液压泵,将工作油液输入执行构件(液压缸或液压马达)使机构动作,通过控制输入执行机构的液体流量实现调速。液压驱动的优点是传动比大,可实现大围的无极调速,结构紧凑,运转平稳,操作方便,过载保护性好。缺点是液压传动元件的制造精度要求高,液压容易泄露。目前液压驱动在流动式起重机上获得广泛的应用。起升机构工作原理是,变频电机经过联轴节带动齿轮减速器,齿轮减速器低速轴又带动绕有钢丝绳的卷筒。控制变频电动机的正、反转,就能使卷筒上的钢丝绳卷进或放出,实现取物装置和货物的上升或下降;切断电动机电源时,依靠电力液压
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