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第10章 物流机械技术与设备(7)

大车运行机构传动形式可分为两大类:一类为分别驱动形式,另一类为集中驱动形式。

分别驱动与集中驱动形式相比,分别驱动自重较轻,通用性好,安装和维修方便,运行性能不受吊重物时桥架变形的影响,故目前在桥式起重机上获得广泛应用。集中驱动形式只用于小起重量和小跨度的桥式起重机上。

小车运行机构与大车运行机构基本相同,它采用电动机、制动器和减速器装配为一体的三合一部件,带动车轮转动,并可使结构尺寸紧凑,装拆方便,维修容易。

电气部分是由电气设备和电气线路所组成,是起重机的动力源,操纵控制起重机各机构的运转以实现吊运货物的升降、移动工作,并实现对起重机的各种安全保护。

3)门式起重机

门式起重机又称龙门吊,由主梁和在地面运行的高大支腿组成,为了增加作业面积,主梁两端可以具有外伸悬臂。

门式起重机主要由机构部分、金属部分和电气部分组成。机构部分包括起升机构和运行机构,而运行机构又分为大车运行机构和小车运行机构两部分,起升机构和小车运行机构都安装在起重小车上。起重小车在主梁的轨道上行走,在轨道的终点一般装有行程开关和缓冲档座,同时在起重小车上安装限位尺和缓冲器,使起重小车运行到终点位置时起到缓冲的作用。而大车则沿着地面轨道行走,采用分别驱动方式,由装在门架支腿下的两个电动机,分别通过两套传动装置,使主动轮转动,带动门架沿地面轨道行驶。

为了安全,要在门架支腿下的横梁上安装夹轨器,防止被大风吹动,出现溜轨或倾覆现象。

金属部分包括小车车架和大车车架。大车车架主要包括主梁、支腿以及大车走行端梁等,用于安设机械及电气设备,并承受货重、自重、风力和大、小车制动时产生的惯性等,要求具有足够的刚度和强度。大车车架一般采用箱型或椼架型两种形式,大量使用的是箱型。箱型结构具有制造安装方便,适于进行自动焊接,外形美观,便于维护,对疲劳敏感度低等优点。

电气部分包括大车和小车集电器、电动机、控制器、照明设备、电器线路及各种安全保护装置等。由于起重机的工作特点是短时重复、频繁地启动、制动或反转,所以起重机用的电气设备必须灵敏可靠。

门式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通过性强等特点,在库场、车站、港口、码头等场所,担负着生产、装卸、安装等作业过程中的货物装卸搬运任务,是企业生产经营活动中实现机械化和自动化的重要生产力。

门式起重机种类很多,一般根据门架结构形式、主梁数目、悬臂结构与支腿结构进行分类。按门架结构形式可分为半门架式、L形单主梁双悬臂门架、双主梁箱形门架、Ⅱ形桁架式门架、单主梁梯形截面一刚一柔支腿门架、双主梁无悬臂门架、三角形截面桁架门架等。按主梁数目可分为双主梁门式起重机和单主梁门式起重机。按悬臂结构可分为双悬臂门式起重机、单悬臂门式起重机、无悬臂门式起重机。按支腿形状可分为L形、折线形、C形、A形、O形等。

门式起重机的特点:一是能充分利用货位面积、通道。与桥式起重机相比,门式起重机的走行轨道直接铺设在作业场地,并且走行轨道面的高度可与作业场地在同一平面上,因此,门式起重机下的货位面积、通道等能得到充分利用。二是没有固定永久性建筑物,如果货场改建、变迁,则影响不大。三是装卸效率高。大多数门式起重机两端带有一定长度的悬臂,不仅作业面积增大,货位得到充分利用,而且汽车等短途搬运设备与铁路车辆可直接进行装卸或换装,提高了装卸效率,加速了车辆和货位的周转。

一般情况下,起重量在50吨以下,跨度在35米以内,无特殊使用要求,宜选用单主梁门式起重机。如果要求门腿宽度大,工作速度高,或经常吊运重物、长大件,则宜选用双主梁门式起重机。

门式起重机的跨度是影响起重机自身质量的重要因素,选择中,在满足设备使用条件和符合跨度系列标准的前提下,应尽量减少跨度。悬臂长度的选择要考虑门式起重机跨度和悬臂长度合理的比值关系,力求使自身质量最小。其原则是,符合等刚度和等强度理论,即当小车运行到悬臂极限位置时,主梁支腿处的强度与小车运行到跨中附近处的主梁的强度应尽可能相等或下挠度同时接近许用值。

装卸桥是门式起重机的另一种形式。通常把跨度大于35米、起重量不大于40吨的龙门起重机称为装卸桥。它与门式起重机的不同点是它的跨度大,用抓斗作取物装置,工作速度快、效率高,一般生产率达500~1000吨/小时。由于跨度大,其支腿有一个是铰接的。装卸桥取物装置以双绳抓斗或其他专用吊具为主,主要用于大型散堆货场装卸和搬运散货。通常以生产率来衡量和选择装卸桥。其起升和小车运行是工作性机构,速度较高,大车运行机构是非工作性机构,速度相对较低。

抓斗装卸桥是目前国内外广泛使用的一种大型散货装卸机械,矿石、煤炭、散粮等货物,大多都由抓斗装卸桥装卸。抓斗装卸桥之所以广泛使用,就在于这种机械具有技术成熟、机动性好、适应性强等优点。

(3)臂架式起重机械

臂架类起重机由行走、起升、变幅、旋转机构组成,主要利用臂架的边幅(俯仰)、绕垂直轴线回转配合升降货物,可在一个圆柱形空间范围内起重和搬运货物,有固定式、移动式和浮式三种。固定式臂架起重机直接安装在码头或库场的墩座上,只能原地工作。其中有的臂架只能俯仰不能回转,有的既可俯仰又可回转,如桅杆起重机、船舶吊杆等。移动式臂架起重机可以沿轨道或道路在地面上移动,主要有轮胎起重机、门座起重机、履带起重机等。浮动式起重机是安装在平底船上的臂架起重机,主要用于港口的装卸和建筑作业。

1)门座起重机

门座起重机是有轨运行的臂架型移动式起重机。在现代的港口、车站库场装卸设备中,门座起重机占据着重要的地位,主要原因在于其具有较好的工作性能和独特的优越结构。门座起重机的额定起重能力范围很广,额定起重范围一般在5~100吨,造船用门座起重机的起重量范围则更大,现已达到150~250吨。门座起重机的工作机构具有较高的运动速度,起升速度可达70米/分钟,变幅速度可达55米/分钟。

门座起重机通过起升、变幅、旋转三种运行的组合,可以在一个大环形圆柱体空间内实现货物的升降、移动,并通过运行机构调整整机的工作位置,具有较大的起升高度和工作幅度,可以在较大的作业范围内满足运移货物的需要,因而能满足港口、码头、船舶和车辆的机械化装卸、转载以及充分使用场地的要求。此外,它还具有高速灵活、安全可靠的装卸能力,但门座起重机的缺点是造价高,需用钢材多,需要较大电力供给,一般轮压较大,需要坚固的地基,附属设备也较多。

门座起重机的结构可分为上部旋转部分和下部运行部分。上部旋转部分包括臂架系统、人字架、旋转平台、司机室等,同时还安装有起升、变幅、旋转机构。它安装在一个高大的门型底架上,可以沿轨道运行,相对于下部运行部分可以实现360°任意旋转。

起重机的自重和吊重均由下部运行部分承受,并由它传到地面轨道上,底部装有行车车轮或运行台车,可以使整台起重机沿着地面或建筑物上的轨道运行。门架底部可以通过火车轨道,以便于装卸货物。它的轨距有三种规格:能通过一列火车的轨距为6米,称单线门架;能通过两列火车的轨距为10.5米,称双线门架;能通过三列火车的轨距为15.3米,称三线门架。

门座起重机一般可以按照通用化程度、使用场合、门架结构、补偿方式、用途和取物装置来划分。按通用化程度不同可以分为通用和专用两种。通用门座起重机是用吊钩或抓斗装卸货物,专用门座起重机则只能用于某一种货物的装卸。按使用场合不同可以分为堆场门座起重机、港口门座起重机、造船用门座起重机、水电站用门座起重机四种。

按门架结构形式不同可分为全门座起重机和半门座起重机两种。按补偿方式不同可分为象鼻梁式门座起重机、连杆式门座起重机、臂架式门座起重机三种。按用途不同可分为装卸用门座起重机、安装用门座起重机、多用途型门座起重机等。按取物装置不同可以分为吊钩门座起重机、箱钩两用门座起重机等。

门座起重机是由金属结构、四大工作机构和电气系统组成的整体。金属结构的作用是承受各种载荷,包括门架、机房、转盘、转柱、人字架、梯子平台、主臂架、直线型象鼻架和刚性大拉杆等。四大机构主要指起升机构、变幅机构、回转机构、运行机构等。其电器系统的供电一般是通过电缆卷筒将电输送到中心受电器上,通常港口门式起重机多为低压供电上机,但在大起重量的机型上也有使用高压供电上机的,此时机上需设有变电装置和高压控制柜。港口门座起重机均采用电力驱动,电气控制部分集中在操纵室和电气房内,电阻箱布置在机器房内,安全保护装置设置在适当的位置上。

①起升机构。为了便于使用双绳抓斗装卸散货,门座起重机一般采用双卷筒的起升机构,即由两台电动机分别带动各自的减速器,经过三级减速后输出,并带动各自的钢丝绳卷筒。起升钢丝绳一端固定在卷筒上,另一端通过人字架上的补偿滑轮及象鼻梁两端部的滑轮,然后固定于吊钩或抓斗上。

②变幅机构。根据工作性质的不同,变幅机构分为非工作性(调整性)的和工作性的两种。一般情况均为工作性变幅,非工作性变幅只在小型机上使用。为了提高起重机的工作效率和更好地满足作业要求,门座起重机采用了工作性变幅机构,即带载变幅。这种变幅机构的特点是工作次数频繁,变幅阻力较大和变幅速度较高。如果起重机仅采用简单摆动臂架的方式变幅,则会引起臂架重心、取物装置及吊重物在水平移动的同时产生升降运动。当臂架变动一个角度时,所吊物移动了一定的距离,同时吊物也提高了一定的高度。这使驱动装置在变幅过程中,除了必须克服一定的阻力外,还必须克服由于臂架自重和吊重升降所引起的阻力,不仅驱动功率要增大,而且增加了司机操作定位的困难。为了在变幅过程中保持载荷水平位移,常采用绳索补偿法和组合臂架法使重物在变幅过程中沿着接近于水平的轨道移动。

③回转机构。由一个或两个旋转电动机输出的转矩经蜗轮减速器或行星齿轮减速器减速后,带动旋转小齿轮,小齿轮再带动固定于转柱上的旋转大齿轮,从而使门座起重机的上部旋转,以完成作业任务。

④行走机构。由两台或四台行走电动机输出转矩经各自的减速器减速后,传递到开式齿轮组,再驱动门座行走轮沿轨道运动,从而使门座改变工作位置。它也可用于装卸货物行走。

2)移动式起重机

移动式起重机是指在带载或空载情况下,能在无轨道路或专用轨道上行驶,机体靠重力保持稳定的臂架式旋转起重机。这类起重机机动灵活,稳定性较好,操纵简单方便,移动迅速,广泛用于港口、车站、厂矿、货场等部门的装卸和安装作业。

移动式起重机按运行部分的结构不同,可分为汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机和轨道起重机,其中轮胎起重机、汽车起重机拥有量大,使用普遍。

移动式起重机的主要技术参数包括工作幅度、起重力矩、支腿跨距、工作速度等。

工作幅度是指回转中心轴离吊钩中心线的水平距离。随着幅度增加或吊臂仰角的减小,起重量要减小,当幅度增加到一定值时或吊臂降低到一定值时,起重机将丧失任何起重能力。故在实际使用时,各种起重机都规定了工作幅度,即最大幅度和最小幅度。

吊臂仰角最大不超过80°,一般工作范围规定在30°~75°。为了安装副臂和其他工作,吊臂仰角可达-3°。由于吊重时吊臂会发生弹性变形,故空钩状态和吊重状态时的幅度是有变化的。为了反映起重机的实际工作能力,规定了有效工作幅度(即前支腿中心与吊钩中心的最小水平距离)。

起重力矩是指最大额定起重量与相应的工作幅度的乘积(即起重力矩=起重量×工作幅度)。它是衡量动臂式起重机起重能力的指标。

支腿跨距是指支腿工作时的外伸尺寸。由于设计时以支腿最大跨距尺寸来计算起重机的稳定性,因此,不应任意改变支腿原来的跨距尺寸。

移动式作业时,各机构的工作速度主要包括起升、变幅、吊臂伸缩、回转、支腿收放和行走速度。这里介绍其特有的几个速度。变幅速度是指起重机取物装置从最大幅度变到最小幅度的平均线速度(米/分钟),也可以用完成变幅全过程所需的时间来表示(秒)。

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