港口起重机 上PDF电子书下载

绪论 1

1．港口起重机的发展及现状 1

2．起重机的一般知识 4

2.1起重机定义 4

2.2起重机分类 4

2.2.1按构造特点分类 4

2.2.2按用途分类 5

2.3起重机的基本构成部分 5

2.4起重机的主要工作机构 6

第一章港口起重机总体设计 8

1．港口起重机主要参数的定义 8

2．物料搬运技术的有关概念 12

2.1一般概念 12

2.2数量参数 13

2.4搬运技术的基本部件 13

2.3散货压缩比 13

目 录 13

计量单位名称及符号 13

2.5搬运机具的布置 14

2.5.1连续输送设备 14

前言 16

2.5.2非连续工作的搬运机具 16

2.6连续与非连续工作的搬运设备联合工作 16

2.7散贷自然坡角？ 16

2.8搬运机具的工作范围 17

2.8.1非连续工作搬运机具的工作范围 17

2.9.2与作业有关的影响因素 18

2.9.1与物料有关的影响因素 18

2.9搬运机具的选择 18

2.8.2连续工作搬运机具的工作范围 18

2.9.3与环境保护有关的影响因素 19

2.9.4经济观点 19

3．起重机机构工作级别 19

3.1机构利用等级 19

3.2机构载荷状态 20

3.3机构工作级别 20

3.4起重机机构工作级别举例 21

3.5欧洲搬运技术协会（FEM）系列起重机机构分级 25

4．港口起重机工作速度的合理选择 27

4.1基本概念 27

4.1.1速度 27

4.1.2加速度，减速度 27

4.1.4起重机工作循环 29

4.1.3行程 29

4.2选择起重机工作速度时需要考虑的影响因素 30

4.2.1货物的种类 30

4.2.2取货动作与卸货动作 30

4.2.3行程的影响 30

4.2.4臂架的机动性 31

4.3港口用件货起重机的工作速度 31

4.3.1臂架型旋转起重机 31

4.3.1.1起升速度 31

4.3.1.2旋转速度 32

4.4.1使用抓斗作业的臂架型旋转起重机 33

4.4港口用散货起重机的工作速度 33

4.3.3集装箱装卸桥 33

4.3.2装卸桥和龙门起重机 33

4.3.1.3变幅速度 33

4.3.1.4起重机运行速度 33

4.4.2桥式抓斗卸船机 34

5．载荷及载荷组合 34

5.1载荷分类 34

5.1.1基本载荷 34

5.1.1.1自重载荷PG 34

5.1.1.2起升载荷PQ 34

5.1.1.3起升冲击系数？1 34

5.1.1.4起升载荷动载系数？2 34

5.1.1.6运行冲击系数？4 37

5.1.1.7水平载荷 37

5.1.1.5突然卸载冲击系数？3 37

5.1.2附加载荷 38

5.1.2.1起重机斜行时的水平侧向力Ps 38

5.1.2.2风载荷Pw 39

5.1.3特殊载荷 44

5.1.3.1非工作状态风载荷及重物上的风载荷对结构产生的水平载荷 44

5.1.3.2碰撞载荷Pc 44

5.1.3.3带刚性起升导架的小车倾翻水平力PSL 44

5.1.3.4超载动载试验载荷Pdt 45

5.1.3.5超载静载试验载荷Pst 45

5.2载荷组合 45

5.3关于载荷组合的说明 47

7．零件强度计算 48

7.1计算载荷 48

6．基本许用应力 48

7.1.1传动零件疲劳计算基本载荷 49

7.1.2工作最大载荷 49

7.1.3非工作最大载荷 50

7.1.4特殊载荷 50

7.2等效载荷 50

7.3应力循环次数 52

7.4强度验算 52

7.5疲劳强度计算 53

7.6传动机构动载荷估算 54

7.6.1机构起动时的惯性扭矩和疲劳计算基本载荷 54

7.6.2传动机构的振动载荷 56

8.1.1工作原理 57

8.1异步电动机 57

8．港口起重机电力驱动 57

8.1.2异步电动机转速—转矩特性 58

8.1.3鼠笼式转子异步电动机 60

8.1.4鼠笼式转子异步电动机与液力耦合器的联合使用 61

8.1.5滑环式转子异步电动机 62

8.1.6起升机构滑环式转子电动机起升起动过程 65

8.1.6.1时间继电器监控下起升机构电动机的起升起动 65

8.1.6.2频率继电器监控下起升机构电动机的起升起动 66

8.2起升机构滑环式转子电动机线路的特性曲线 66

8.2.1低于同步转速带逆转起升的线路 66

8.2.2直流制动的交流—逆转起升线路特性曲线 68

8.2.3接有可控制涡流制动器（Wb）的交流—逆转起升线路 68

8.2.4接有可调节涡流制动器（Wb）的交流—逆转起升线路 69

8.2.5接有变频器的交流一逆转起升线路 69

8.2.6电液制动控制 70

8.3直流电动机 71

8.3.1直流电动机的构造与工作原理 71

8.2.7按于滑环式转子电动机的运行机构控制线路 71

8.3.2直流电动机的线路 72

8.3.3並激直流电动机 72

8.3.3.1並激直流电动机的特性方程 73

8.3.3.2並激直流电动机调速的可能性 73

8.3.4串激直流电动机 74

8.3.4.1串激直流电动机的特性方程 74

8.3.5复激直流电动机 75

8.3.6直流电动机的应用范围 75

9．电动机的选择 76

9.1概述 76

9.3发热定律 77

9.2电动机的工作制 77

9.4电动机在不变载荷下持续工作时的温度变化过程 79

9.5电动机在间歇工作时的温度变化过程 79

9.5.1电动机在不变载荷下间歇工作 79

9.5.2电动机在变载荷下间歇工作 80

9.6电动机容量的确定 81

9.6.1电动机持续工作时容量的确定 81

9.6.2电动机间歇工作时容量的确定 82

10．起重机的稳定性计算 83

10.1臂架型旋转起重机工作状态下的稳定性计算 83

10.2臂架型旋转起重机非工作状态下的稳定性计算 84

10.3桥架型起重机的稳定性计算 85

10.3.1沿轨道方向倾复的稳定性 85

10.3.2沿桥架方向倾复的稳定性 86

11.1按刚性车架假定计算支点压力 87

11．起重机的轮压计算 87

11.1.1起重机工作状态下刚性车架支点压力计算 88

11.1.2起重机非工作状态下刚性车架支点压力计算 89

11.3按第二种铰接车架假定计算支点压力 91

11.4桥式抓斗卸船机、龙门起重机和装卸桥的支点压力 92

12．起重机零件强度计算（附录） 92

12.1概述 92

12.2确定零件内作用的应力 94

12.4.1 W？hler线图 95

12.3按照传统强度计算法进行设计计算 95

12.4由W？hler-Smith线图求许用应力 95

12.4.2 Smith线图 96

12.4.3应用Smith线图进行强度计算 97

11.2按第一种铰接车架假定计算支点压力 99

12.4.4对Smith线图计算方法的评价 99

12.5工作强度计算法 99

12.5.1工作强度计算法的基本思想 99

12.5.2 Palmgren损伤线性累积理论 100

12.5.3 Palmgren—Miner工作强度计算法 102

12.5.3.1载荷集合 102

12.5.3.2最大许用应力幅σa,max的确定 103

12.5.4对Miner计算法的评论 107

12.6建立在工作强度基本思想上的其它计算方法 109

12.6.1西德标准DIN15020计算钢丝绳直径的方法 109

12.6.2西德标准DIN15018计算承载结构的基本思想 109

1.1.2吊钩的构造 110

1.1.1吊钩的种类 110

1．吊钩组 110

第二章起升机构的主要零部件 110

1.1吊钩的种类、构造及材料 110

1.1.3吊钩的材料 111

1.2吊钩组 111

1.3吊钩的计算 112

1.3.1计算载荷的确定 112

1.3.2锻造单钩的验算 113

1.3.3锻造双钩的验算 115

1.3.4片式单钩的验算 116

2．钢丝绳 116

2.1概述 118

2.2钢丝绳的分类 119

2.3.2绳丝的截面形状 120

2.3.3绳股的构造 120

2.3钢丝绳的结构构造 120

2.3.1绳丝的材料成份及制造 120

2.3.4钢丝绳的构造 122

2.3.5钢丝绳结构构造的名词、术语 122

2.4钢丝绳直径的计算 124

2.5钢丝绳传动的组成 129

2.5.1滑轮直径 129

2.5.2弯曲变换次数 131

2.5.3绳槽形状 134

2.5.4钢丝绳的偏转 134

2.6.1单支悬挂重物 135

2.6.2钢丝绳的连接 135

2.6选用钢丝绳的方针 135

2.6.3多支悬挂重物 136

2.6.4弯曲变换次数很大时，钢丝绳的选用 136

2.6.5钢丝绳受到的磨损与腐蚀 136

2.6.6钢丝绳的绳芯 136

2.7钢丝绳研究成果的有关结论 137

2.7.1定义 137

2.7.2弯曲耐久试验的结果 137

2.7.2.1钢丝绳的拉力与滑轮直径 137

2.7.2.2滑轮材料与滑轮槽衬料的影响 138

2.7.2.3反向弯曲的影响 138

2.7.2.4绳丝强度的影响 139

3.1滑轮 140

3．滑轮与滑轮组 140

2.8钢丝绳的维护与检查 140

3.2滑轮组 141

3.3滑轮组的倍率 142

4．卷筒 143

4.1卷筒的材料及制造方法 143

4.2卷筒的绳槽 143

4.3卷筒的卷绕直径 146

4.4卷筒长度 146

4.4.1单支钢丝绳悬挂重物单层卷绕时的卷筒长度 146

4.4.2双支钢丝绳悬挂重物单层卷绕时的卷筒长度 147

4.4.3钢丝绳多层卷绕时的卷筒长度 147

4.5卷筒的壁厚 147

4.6钢丝绳绕上滑轮和卷筒时的偏斜问题 150

4.7卷筒与减速器的连接方式 151

4.8.1钢丝绳卷绕在卷筒上时的卷绕载荷 153

4.8在钢丝绳卷绕载荷作用下卷筒应力计算（附录） 153

4.8.2卷筒强度计算应力公式的推导 154

5．摩擦轮 157

6．钢丝绳的传动效率 161

6.1定滑轮上的损失 161

6.1.1钢丝绳的刚性 161

6.1.2钢丝绳的内摩擦 161

6.1.3轴承损失 162

6.1.4定滑轮的总损失 162

6.2卷筒上的损失 163

6.2.1钢丝绳的刚性 163

6.2.2钢丝绳的内摩擦 163

6.2.4卷筒的总损失 164

6.2.3轴承损失 164

6.3动滑轮的效率 165

6.4滑轮组的效率 165

6.4.1重物起升时滑轮组的效率 165

6.4.2重物下降时滑轮组的效率 167

6.4.3重物起升时与重物下降时滑轮组效率间的关系 168

6.5钢丝绳传动的总效率 169

6.6举例 169

7．机械制动器 169

7.1概述 169

7.2起重机制动器简介 169

7.2.1起升机构制动器 169

7.2.1.1减速制动器 169

7.2.1.3.下降制动器 171

7.2.1.2支持制动器 171

7.2.2运行机构制动器 172

7.2.3旋转机构制动器 173

7.3机械制动器的结构构造型式 173

7.3.1单制动块 173

7.3.1.1单制动块上的作用力 173

7.3.2双块制动器 174

7.3.2.1双块制动器制动块上的作用力 175

7.3.2.2双块制动器制动杠杆系上的作用力 176

7.3.2.3制动轮直径的确定 177

7.3.2.4制动衬垫的使用寿命（h） 178

7.3.2.5制动轮发热 179

7.3.3盘式制动器 180

7.3.4带式制动器 181

7.3.4.3综合带式制动器 183

7.3.4.1简单带式制动器 183

7.3.4.2差动带式制动器 183

7.3.5园锥制动器 184

7.4松闸器的结构和选用 184

7.4.1制动电磁铁 184

7.4.2电动推杆松闸器 188

8．抓斗 190

8.1抓斗的结构组成及工作原理 190

8.1.1双绳抓斗的构造及工作原理 190

8.1.2港口装卸用的船舶吊杆抓斗 191

8.2抓斗的抓货过程 192

8.2.1抓斗抓货时的运动过程及挖掘轨迹曲线 192

8.2.2抓斗挖掘力与物料阻力 194

8.2.2.1抓斗挖掘力 194

8.2.2.2物料阻力 195

8.3.1抓斗自重及其合理分配的影响 196

8.3抓斗的抓取能力与影响抓取能力的主要因素分析 196

8.3.2滑轮组倍率的影响 198

8.3.3撑杆与颚铲铰接点位置的影响 199

8.3.4抓斗最大张开度的影响 200

8.3.5颚铲宽度的影响 200

8.3.6颚铲几何形状的影响 201

8.3.7物料性质的影响 201

8.3.8操作方法的影响 201

8.3.8.3闭合速度的影响 202

8.4抓斗的设计计算 202

8.4.1抓斗构造设计 202

8.3.8.2抓货尖的操作法 202

8.3.8.1投掷速度的影响 202

8.4.2抓斗计算 206

8.4.2.1设计计算抓斗的原始（已知）数据 206

8.4.2.2设计计算方法与步骤 206

8.5选用抓斗的基本原则 215

8.6专用抓斗 215

8.7其它类型的抓斗 218

8.7.1单绳抓斗 218

8.7.2马达抓斗（电动抓斗） 219

第三章起升机构 220

1．起升机构基础知识 220

1.1概述 220

1.2起升机构的运动图 220

1.3.2起升功率PH 221

1.3.1电动机功率的一般公式 221

1.3起升机构电动机功率 221

1.3.3重物加速功率PBL 222

1.3.4旋转质量加速功率PBJ 222

1.3.5考虑机构传动效率时电动机的功率 222

1.4起升机构电动机的工作特性曲线 223

1.5起升机构作为多质量系统处理 223

1.6起升机构分类简介 223

1.6.1单支钢丝绳悬挂重物的件货起升机构 223

1.6.1.1钢丝绳内扭矩的形成 224

1.6.2双支钢丝绳悬挂重物的件货起升机构 225

1.6.3四分支钢丝绳悬挂重物的件货起升机构 227

1.6.4多分支钢丝绳悬挂重物的件货起升机构 228

1.6.6行星减速器传动的件货起升机构 229

1.6.5适用于大起升高度的件货起升机构 229

1.6.7安全性要求高的件货起升机构 230

1.6.8抓斗起升机构 231

1.6.8.1由两套相同绞车组成的抓斗起升机构 231

1.6.8.2行星减速器传动的抓斗起升机构 231

1.6.8.3单电动机驱动的抓斗绞车 232

1.6.9装有多点悬挂横梁的起升机构 232

1.7钢丝绳直径与钢丝绳分支数目的选择 233

2．起升机构计算 234

2.1概述 234

2.2机构的起动 234

2.3机构运动变化过程 235

2.4机构起升和下降重物时主动和被动的定义 236

2.5机构传动系统直线运动质量的能量观察 237

2.7.2.1齿轮啮合损失 238

2.7.2齿轮传动的功率损失 238

2.6机构传动系统旋转运动质量的能量观察 238

2.7效率 238

2.7.1效率的定义 238

2.7.2.2多级减速器的传动效率 239

2.7.2.3园柱齿轮传动的实用效率值η 240

2.7.3功率转换过程中效率的影响 240

2.8机构传动系统质量惯性矩的折算 242

2.8.1机构传动系统旋转运动质量向电动机轴上折算 242

2.8.2直线运动质量向电动机轴上折算 243

2.8.3同时把旋转运动质量和直线运动质量折算到电动机轴上 243

2.9考虑效率时电动机加速度力矩的确定 243

2.9.1功率从电动机流向被观察的质量（电动机驱动） 244

2.9.2功率从质量流向电动机（电动机制动） 244

2.10考虑传动效率时机构内部某一位置断面载荷的确定 244

2.10.1.2加速运动阶段 245

2.10.1功率从电动机流向机构（电动机驱动） 245

2.10.1.1稳定运动阶段 245

2.10.1.3加速运动阶段轴3上的总力矩 246

2.10.2功率从机构流向电动机（电动机制动） 246

2.10.2.1稳定运动阶段 246

2.10.2.2加速运动阶段 246

2.10.2.3加速运动阶段轴3上的总力矩 247

3．起升机构工作循环各个阶段力矩关系图示 247

3.1起升机构工作循环 247

3.2起升机构工作循环各个阶段力矩关系 247

3.2.1机构传动效率符号的规定 247

3.2.2机构起升起动阶段 248

3.2.3稳定起升阶段 249

3.2.4起升制动阶段 250

3.2.5下降起动阶段 251

3.2.6下降制动（电动机制动）阶段 252

4．起升机构电动机的驱动功率与驱动力矩 252

4.1符号与因次 252

4.2单位 253

4.3电动机功率基本公式 254

4.4电动机起升与下降重物的功率及力矩 254

4.4.1电动机以额定速度起升重物的功率 254

4.4.2考虑效率，电动机起升重物的功率 254

4.4.3考虑效率，电动机下降重物的功率 254

4.4.4起升与下降时效率的影响 254

4.4.5电动机起升与下降重物的力矩 254

4.5.1电动机加速重物质量的功率 255

4.5.2考虑效率，电动机在起升方向加速重物质量的功率 255

4.4.7考虑效率，电动机下降重物的力矩 255

4.5电动机加速及制动重物和旋转质量的功率与力矩 255

4.4.6考虑效率，电动机起升重物的力矩 255

4.5.3考虑效率，电动机在下降方向加速重物质量的功率 256

4.5.4电动机加速旋转质量的功率 256

4.5.5考虑效率，电动机加速旋转质量的功率 256

4.5.6考虑效率，电动机制动旋转质量的功率 256

4.5.7电动机加速重物质量的力矩 256

4.5.8考虑效率，电动机在起升方向加速重物质量的力矩 256

4.5.9考虑效率，电动机在下降方向加速重物质量的力矩 256

4.5.10电动机加速旋转质量的力矩 257

4.5.11考虑效率，电动机加速旋转质量的力矩 257

4.5.12考虑效率，电动机制动旋转质量的力矩 257

2．有轨运行机构方案分析及其选择 258

第四章运行机构 258

1．概述 258

2.1有轨运行机构的驱动形式 259

2.2均衡装置 262

2.3主动轮布置 262

2.4防风抗滑装置 263

3．车轮计算 264

3.1计算载荷 264

3.2车轮疲劳强度计算 266

3.2.1线接触情况 266

3.2.2点接触情况 266

3.2.3公式说明 267

4.1.1车轮滚动摩擦阻力FR 270

4.1有轨运行摩擦阻力 270

4．运行阻力 270

4.1.2车轮轴承中的摩擦损失 271

4.1.3车轮轮缘摩擦损失FSp 271

4.1.4有轨运行摩擦阻力 271

4.2风阻力 272

4.3坡度阻力 272

5．运行机构工作循环各个阶段力矩关系图示 273

5.1机构传动效率符号的规定 273

5.2运行阻力及运行阻力矩 273

5.2.1运行摩擦阻力及运行摩擦阻力矩 273

5.2.2风阻力及风阻力矩 273

5.3运行机构工作循环各个运动阶段力矩关系 274

5.3.1运行起动阶段 274

5.2.3加速度力和加速度力矩 274

5.3.2稳定运动阶段 275

5.3.3运行制动阶段 275

6．运行机构工作循环各个运动阶段驱动电动机的功率和力矩 277

6.1克服运行摩擦阻力的电动机功率和电动机力矩 277

6.1.1起重机额定运行速度下，克服车轮运行摩擦阻力的电动机功率 277

6.1.2考虑效率，克服车轮运行摩擦阻力的电动机功率 277

6.2.1克服风阻力，车轮上所需的功率 278

6.2.3克服风阻力的电动机力矩 278

6.2.2考虑效率，克服风阻力电动机所需的功率 278

6.2.4考虑效率，克服车轮运行摩擦阻力的电动机力矩 278

6.1.4考虑效率，克服车轮运行摩擦阻力的电动机力矩 278

6.1.3起重机额定运行速度下，克服车轮运行摩擦阻力的电动机力矩 278

6.2克服风载荷的电动机功率和电动机力矩 278

6.3.3考虑效率，运行机构制动时电动机的功率 279

6.3.4加速与制动机构传动系统运动质量的电动机功率 279

6.3.5运行机构起动时加速起重机的电动机力矩 279

6.3.2考虑效率，运行机构起动加速时电动机的加速功率 279

6.3.1起重机运行机构起动加速时车轮上的加速功率 279

6.3起重机运行机构起动与制动时电动机功率和电动机力矩 279

6.3.6考虑效率，加速起重机的电动机力矩 280

6.3.7考虑效率，制动起重机的电动机力矩 280

6.3.8加速与制动机构传动系统旋转运动质量的电动机力矩 280

7．车轮打滑验算 280

8．防风夹轨钳计算 281

8.1防风夹轨钳的载荷 281

8.2手动螺旋夹轨钳计算 281

8.3楔式夹轨钳计算 282