摘 要

随着我国一带一路战略的提出，国家实力的不断进步，港口行业迎来巨大的发展，在港口运输方面以门座起重机为主要工作单位的运输机械占据的地位也越来越重要。本文以MQ2533港口门座起重机为例，叙述门座起重机的总体设计和圆筒门架结构的设计，其中包括以下步骤：确定门座起重机的总体设计参数、起重机的机构和结构形式、进行载重水平位移补偿系统和臂架自重系统设计、验算起重机的整机抗倾覆稳定性、轮压计算。再进行圆筒门架结构设计，确定使用材料，板厚。计算施加的载荷，确定约束，然后利用ANSYS分析软件进行建模和静力学分析，并验算结构的稳定性。

关键词：门座起重机；总体设计；圆筒门架

Abstract

With the development of China's The Belt and Road strategy, continuous improvement of national strength, the port industry ushered in the great development,the portal crane as the main transport machinery have a more and more important position.This paper takes the MQ2533 portal crane as an example to describe the general process of portal crane’s design,and the design of luffing mechanism.Including the following steps:the determination of design parameters, portal crane crane mechanism and structure form, the compensating system and the weight of boom system design calculation of crane, anti overturning stability, wheel pressure calculation.Then, the structure design of cylindrical door frame, determine the use of materials and plate thickness, calculate the applied load, displacement.Finally, Using ANSYS analysis software to build model and static analysis, stability of checking structure.

Keywords:portal crane;the overall design; cylinder door frame

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的目的及意义 1

1.2 课题研究主要内容 2

第2章 门机总体设计 3

2.1 主要性能参数 3

2.2确定主要工作机构和金属结构的形式 3

2.2.1 确定主要工作机构形式 3

2.2.2 确定金属结构的形式 7

2.3 四连杆式组合臂架的确定 9

2.4货物水平位移系统的校验 12

2.4.1校验象鼻梁端点水平位移最大高度差值 12

2.4.2校验货物未平衡力矩 13

2.5臂架平衡系统—活对重的确定 13

2.6 臂架平衡系统的校验 15

2.7 计算载荷 17

2.7.1 起升载荷 17

2.7.2 自重载荷 17

2.7.3自重振动载荷 18

2.7.4起升动载荷 18

2.7.5 突然卸载时的动力效应 18

2.7.6 运行冲击载荷 19

2.7.7 起重机运行惯性力 19

2.7.8 货物偏摆载荷 19

2.7.9风载荷 20

2.7.10重心分析 22

2.8 起重机轮压的计算 24

2.9验算工况、载荷系数和载荷组合 27

2.9.1 门座起重机的验算工况 27

2.9.2 载荷系数和载荷组合 27

2.10 起重机整机抗倾覆稳定性校核 28

第3章 圆筒门架的设计及计算 32

3.1圆筒门架建模 33

3.2门架结构的静力学分析过程 34

3.2.1材料参数 34

3.2.2计算工况 34

3.2.3边界条件 35

3.2.4施加载荷 35

3.3门架结构的静力学分析结果 37

3.3.1强度分析 40

3.3.2静刚度分析 41

3.4 稳定性验算 41

第4章 总结与展望 43

4.1 全文总结 43

4.2 经济性分析 43

4.3 全文展望 44

参考文献 45

致谢 46

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

在国家的工业生产过程中，起重机机械是提高劳动生产率绝不可少的机械装备。起重机对于国家发展经济，改善人们的物质、文化和生活等方面的需要都有着着重要的作用。随着现代工业的发展，起重机不但在生产过程中起辅助作用，并且成为生产作业中不可缺少的部分，在各个行业中，起重机的应用越来越广泛。未来的发展过程中，起重机会不断发展完善，其趋势主要从以下几个方面体现：

（1）起重机产品的大型化，高速化和专用化。在国家的工业生产过程中，产品规模扩大，产品的生产效率不断提高，并且产品地生产过程中物料运输费用所占比例越来越大，这就使对起重机的需求量井喷式增长，所以对起重机的各方面性能提出了更高的要求，主要是能耗方面和可靠性方面。

（2）创新设计方面。对起重机进行各方面的创新是必要的。而我们所应该做的就是通过对不同的设计方案进行优化选择、分解和重新组合来得出新的最优设计方案，连续的推出创新，从而得到创新设计成果。

（3）技术的核心化。世界著名企业都会有它们各自独特的核心技术，这些企业通过不断创新，得以保持住它们在行业内的领先地位。

（4）模块化和组合化。在短期内，根据市场需求，进行远程协同设计，在并行工程研究的基础上，同时运用网络协作技术，从而缩短产品开发周期。

（5）大吨位的自拆卸装配系统。由于履带式起重机的车身过于沉重，而不能在路面上自由的快速行走，所以在运输之前，有必要把它拆卸下来再运输。为了降低工程造价，必须建立一个自行拆卸和装配系统。

（6）混合型起重机。履带式起重机和轮胎式起重机都具有一定的优点和缺陷，希望对方两补，所以混合型起重机的研发的是起重机发展历程上的必要追求和突破。

本文设计的MQ2533港口门座起重机是港口起重机中的一种非常重要的类型，在港口中具有广泛的应用，门座起重机的额定起重量范围从几吨到几十吨，甚至上百吨都不尽相等，门架结构是起重机的重要部分。因此对本文对圆筒门架结构进行研究，希望可以改进它的结构使它的维修更加方便和使用的成本更加低，这具有非常重要的现实意义。

1.2 课题研究主要内容

本次设计中将先用图解法确定MQ2533港口门座起重机的臂架尺寸，然后通过分析给定的参数，参照门座起重机设计手册等资料进行门座起重机的总体设计。完成总体设计后，将进行圆筒门架结构的设计，确定材料，钢板厚度，分析受力情况，并进行三维建模仿真，分析静力学特性。期间会绘制门座起重机的CAD图。

第2章 门机总体设计

2.1 主要性能参数

起重机的技术参数是设计起重机的基本依据。本次设计MQ2533门座起重机主要性能参数见表2.1

表2.1 主要性能参数表

2.2确定主要工作机构和金属结构的形式

四连杆门座起重机是港口常见的装卸门座式起重机，起重机组成主要由钢结构、机构与电气系统三大部分组成。钢结构主要指臂架系统、平衡重系统、回转平台、人字架、立柱、均衡梁、机房、司机室等；机构有起升机构、变幅机构、回转机构以及运行机构；电气系统包括供电、电器与电气控制等。

2.2.1 确定主要工作机构形式

1）起升机构组成及工作原理

在起重机使用过程中，起升机构主要用于实现运输货物的上升或下降。起升机构主要由取物装置、钢丝绳卷绕系统、制动装置、减速传动装置及驱动装置等组成。

在港口起重机中，起重机的驱动形式有两种：集中驱动和分别驱动。而电机分别驱动型式的最为常见，通过联轴器和减速器传递电机的转动，从而使卷筒旋转。其布置形式如图2.1所示。