摘 要

起重机的设计和制造反映了一个国家的现代工业发展水平。起重机工作效率高、通用性强，广泛应用于港口码头的货物装卸转运和安装等工作。转台结构支撑着整个回转机构、臂架系统、起升机构和平衡配重，连接回转支撑、门架。所以转台的强度和刚度能否满足起重机的稳定性要求十分关键。

本文论述了MQ5040单臂架门座起重机的总体设计流程，包括四大机构的选型和基本参数的确定、不同工况下起重机所受风载荷的确定、起重机轮压和整体稳定性的校核等工作。同时对其转台结构进行了选型和设计，三维建模，并通过Ansys软件对其主要受力构件进行受力分析计算。并在此基础上就起重机对环境影响和经济性做了简单分析。

关键词：门座起重机；转台结构设计；总体设计

Abstract

The design and manufacture of cranes reflects the level of development of a country's modern industry. Crane work efficiency, versatility, widely used in port, handling, transportation and installation goods. The turntable structure supports the entire swivel mechanism, boom system, hoisting mechanism and balance counterweight, connecting slewing ring, mast. So the turntable's strength and stiffness can meet the stability requirements of the crane is very critical.

In this paper, the overall design flow of the MQ5040 single-arm gantry crane is discussed, including the selection of the four institutions and the determination of the basic parameters. The wind load of the crane under different working conditions is determined, Crane wheel pressure and the overall stability of the check and so on. At the same time, the turntable structure is selected and designed, and the three-dimensional modeling is carried out. The Ansys software is used to analyze the force of the main force. And on this basis, I make a simple analysis to the environmental impact and economy of the crane.

Key Words：Portal crane；Turntable structure design；Overall design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题的研究目的和意义 1

1.1.1起重机的概述 1

1.1.2国内外研究现状 1

1.1.3目的及意义： 2

1.2 课题研究的内容 2

第2章 MQ5040单臂架门座起重机总体设计 3

2.1 性能参数 3

2.2 确定主要工作机构和金属结构的形式 4

2.2.1 确定起重机的主要工作机构形式 4

2.2.2 金属结构选型 7

2.3 臂架系统找点计算 8

2.3.1 货物水平位移系统的设计 8

2.3.2 臂架自重平衡系统的设计 9

2.4 载荷的计算 9

2.4.1自重载荷 9

2.4.2 额定起升载荷 9

2.4.3 垂直运动引起的相关动载荷 10

2.4.4 车挡冲击力计算 11

2.4.5防阵风制动能力计算 11

2.4.6风载荷 11

2.4.7非工作状态防风锚定计算 13

2.5 轮压的计算 19

2.6整机抗倾覆稳定性计算 22

2.6.1检验原则及方法 22

2.6.2验算工况、载荷系数及组合 22

2.6.3 基本稳定性 22

2.6.4 动态稳定性 23

2.6.5 非工作时最大风载荷 24

2.6.6 突然卸载时的稳定性 24

第3章 转台结构设计及计算 26

3.1 概述 26

3.2 转台设计总体方案 26

3.3.1 转台上的载荷及载荷位置 26

3.3.2 转台外形及主梁截面尺寸 28

第4章 环境影响及经济性分析 34

4.1 起重机对环境的影响分析 34

4.2 起重机经济性分析 34

第5章 总结与展望 35

5.1 工作总结 35

5.2 工作展望 35

参考文献 36

致 谢 37

第1章 绪论

1.1 课题的研究目的和意义

1.1.1起重机的概述

起重机是指通过吊钩等取物装置吊挂重物，进行货物的空间升降、运移等循环性作业的机械。它是以间歇，重复的工作方式，对货物进行装卸，转运和安装等作业^[1]。港口起重机械在船舶和车辆的装卸，库场的堆码，舱内，库内和车内的作业，以及船厂内安装等作业中被广泛应用。

起重机按照构造特征分为臂架形起重机，桥架起重机和绳索起重机三大类。

起重机的种类繁多，但他们主要由工作机构，金属结构，动力装置和控制系统等三个基本部分所组成。起升机构，运行机构，变幅机构及回转机构通常被称为起重机的四大工作机构。金属机构是起重机的骨架，用以装置起起重机的机械，电气设备，支持被起吊的重物，承受金额传递作用在起重机上的各种载荷^[2]。

1.1.2国内外研究现状

2005年到2010年，宏观环境呈现重要变化：各国加大基础建设投资，能源等建设项目带动了大型吊装工艺技术革新，这个过程中主流企业实现三大突破：一是国际化提速，二是起重机产品结构及品类进一步细分，型谱跨度从5吨覆盖到2000吨级，随车式、汽车式、全地面、履带式、越野轮胎式等得到发展;三是大型化。中国起重机最大吨位200吨的历史被打破，全球起重机行业完成了从百吨级到千吨级的跨越^[3]。

为满足不断增产和丰富的市场需求，现代起重机的发展越来越趋向于大型化、高速化、自动化和智能化。不仅要求起重机重量轻、刚性好、安全性能高、作业范围大等，而且要求起重机小车和大车的运行速度高， 能够满足在各个不同的工况之下都有良好的工作安全性和工作效率。因而，对起重机的力学特性、机构特性等都提出了更高的要求^[4]。

港口起重机工况复杂，起制动频繁，对其所受载荷的研究尤其重要^[5]。在风载荷的研究方面，对于轨道式起重机在以运行速度工作时可能由于突然的阵风而容易损坏的问题，Hui Jin和 Da Chen（China）提出了基于阈值风力和制动转矩之间的拟合函数关系，提供理论基础以确保起重机防风制动系统的安全和合理的设计^[6]。对于起升冲击载荷的研究，张宏生和陆念力就塔式起重机的起升货物引起的载荷冲击提出了结合驾驶员操作的控制方案^[7]。LJ Xu就就四连杆起重机的优化设计提出了新的想法^[8]。