起重机选型（精选6篇）
起重机选型 篇1
0 引言
目前桥式起重机市场竞争十分激烈, 自动化设计在桥式起重机的设计制造中至关重要, 并已成为起重机设计的一个发展趋势[1]。目前在起重机设计知识库的构建中已有很多知识表示方法, 例如基于面向对象知识表示的起重机专家系统[2]、基于产生式规则和框架的桥式起重机快速智能设计[3以及基于XML的面向对象知识表示的起重机CAD系统[4]等。在人工智能领域内已发展了多种知识表示方式, 这些方式各有利弊。传统的知识表示方法在语义表现等方面存在一定局限, 而使用本体论来表示知识可以在语义的表现、挖掘隐含的信息方面有很大的改善, 知识表示关系的更丰富。本体论在零件工艺设计[5]、汽车和机床等领域均获得了良好的应用[6]。
本文将本体方法应用到桥式起重机零部件选型中, 首先根据桥式起重机零部件信息建立桥式起重机零部件领域本体知识库并利用推理机对领域本体进行一致性检查, 然后存储领域本体, 再结合VS 2008开发工具实现桥式起重机零部件选型等相关信息的智能管理及应用。系统集成三维CAD技术针对选型结果进行参数化设计。该设计方法能适应复杂的起重机零部件的自动化选型设计。
1 系统框架流程设计
1.1 系统框架设计
本文研究的桥式起重机零部件选型系统将本体方法与参数化设计方法紧密结合, 实现零部件自动化快速设计, 即:用户需求—推理匹配设计—校核—参数化设计—结果返回, 系统总体框架如图1所示。
桥式起重机零部件自动化选型系统主要包括零部件知识库、推理规则库、零部件模型库三个部分。零部件知识库由Protégé软件根据桥式起重机零部件相关信息建立;规则库来源于两个方面:一是本体中所蕴含的公理, 二是领域规则;模型库由桥式起重机零部件模型构成。
其中, 知识库用于预处理用户提交的查询条件及用于零部件的匹配选型, 它是快速智能设计的基础;匹配推理是自动快速设计的核心, 包括推理设计、匹配算法设计等;规则库用于桥式起重机零部件智能快速选型过程中实例检索;参数化设计是快速设计模型的实现方法, 可以利用Solid Works实现基于尺寸的参数化建模。
1.2 系统流程设计
基于本体的桥式起重机零部件智能快速选型流程:
1) 提交用户需求。用户提交基本参数。
2) 匹配推理。查询条件预处理后进入零部件选型推理匹配过程。
3) 参数化设计。将匹配结果返回并校核通过后, 进入参数化设计模块进行零部件参数化建模。
4) 结果返回。参数化设计完成后返回结果并存储, 实现桥式起重机零部件智能快速选型。
2 知识库、规则库、模型库建立及匹配推理设计
2.1 知识库的建立
桥式起重机零部件知识库中包含项目信息、用户信息、零部件类型、零部件型号、零部件特征、零部件装配、零部件选型要求等相关信息。
桥式起重机零部件知识库用Protégé软件根据桥式起重机零部件相关信息建立。Protégé软件是目前最为流行的开源本体编辑软件, 由斯坦福大学开发[7]。Protégé软件提供了本体概念类、关系、属性和实例的构建, 并且屏蔽了具体的本体描述语言, 用户只需在概念层次上进行领域本体模型的构建。
以联轴器为例, 利用本体理论构建知识库中联轴器部分知识的具体步骤如下, 如图2所示。联轴器领域本体建立步骤如下:
1) 界定领域范围, 即联轴器。
2) 选择数据源抽取联轴器相关信息的概念构造概念类, 如联轴器类、齿轮型齿式联轴器类等类。
3) 确定联轴器相关概念的属性, 构造属性类。如许用转速、许用转矩、质量等。
4) 确定联轴器相关属性类和联轴器概类念间的关系。
5) 建立联轴器概念的个体, 如齿轮型齿式联轴器、CL1型齿轮齿式联轴器等。
在桥式起重机零部件领域本体建立完成后, 对领域本体进行一致性检查, 一致性检查通过后存储领域本体。按照存储介质不同可以分为基于主存、基于文件系统和基于关系数据库三类本体存储方法[8]。基于文件系统的存储方式实现起来比较简单, 很多相关工具都支持对文件格式的本体进行存取。本文采用基于文件系统存储, 将桥式起重机零部件领域本体以OWL格式存储在文件系统中。
2.2 规则库的建立
整个匹配推理过程中, 包括的两个中心环节:规则库的设计和匹配推理设计。知识库建立完成后, 我们建立用于匹配推理的规则库, 规则库中的规则来源于两个方面:一是本体中所蕴含的公理, 二是领域规则。
公理主要包括本体中的类关系和属性关系。其中, 类关系覆盖了等价类关系、子类关系、互斥类关系。属性关系则包括等价属性关系、子属性关系、逆属性关系。在构建领域规则时, 需要遵循一些原则:1) 明确表示条件和动作间的关联;2) 规则必须符合领域中的应用, 且规则之间不能存在冲突;3) 满足常用有效的规则表示形式, 以便计算机处理。如齿轮型齿式联轴器类是联轴器类的子类、联轴器类是起升机构的子类。电动机类是起升机构的子类等。推理规则 (部分) 如表1所示。
例如, 假设满足规则类型rule1, 联轴器类sub Class Of起升机构类;起升机构类sub Class Of桥式起重机类。则有联轴器类sub Class Of桥式起重机类, 即联轴器类是桥式起重机类的子类。假设满足规则类型rule2, 电机类Equivalent Class电动机类;电动机类Equivalent Class电机类。则电机类与电动机类是相等类。
2.3 匹配推理设计
将用于存放匹配结果的匹配数组置空, 用来存放已完成匹配的实例的匹配结果。我们要对返回的结果根据相似度的大小进行排序。最后将相似度最高的结果返回。
1) 预处理用户提交的查询条件。用户需求经过预处理变为一组采用“AND”连接的关键字。实例信息中至少包含一个查询关键字便视其为相匹配的实例, 需返回。
2) 与知识库中实例进行匹配。系统基于规则库规则及桥式起重机零部件知识库推理找到需要选型的零部件类, 再找到实例层中对应该零部件类的所有实例。系统自动将经预处理的查询条件与桥式起重机零部件知识库中的实例进行匹配, 若与实例的一个或几个属性匹配, 则增加用于存储该次匹配结果的数组中的值;若属性不匹配, 则数组中的值不变。
3) 匹配结束。比较各匹配实例匹配数组中变量的值。最后将相似程度值最大的实例返回并进行相关参数校核。
2.4 模型库的建立
根据桥式起重机零部件相关几何信息, 采用S olid Works软件逐一建立各零部件的模型, 构成模型库。结合系统的管理功能, 在系统使用过程中逐渐完善模型库。
3 参数化设计
目前关于桥式起重机的参数化设计有较多的参考文献, 目前参数化建模技术可分为三类:基于尺寸驱动的参数化建模、基于约束驱动的参数化建模和基于特征的参数化建模。基于尺寸驱动的参数化建模通过对模型的几何尺寸进行修改, 实现对图形的修改。它是目前应用最为广泛的建模方法, 也是最基本的方法。本文采用基于Solid Works尺寸驱动的参数化建模方式。参数化设计流程如图3所示。
桥式起重机零部件智能快速选型系统利用VS2008开发工具将知识库模块、规则库模块和模型库模块集成。系统中参数化设计模块是基于Solid Works的二次开发函数API, 采用C#语言调用Solid Works软件, 实现将Solidworks软件嵌入到选型系统中。根据零部件匹配选型结果相关信息进行零部件参数化设计, 得到零部件的三维模型并返回结果, 参数化设计结束。
4 实例验证
以电动机输出轴用联轴器选型为例来说明零部件自动快速选型过程。联轴器选型包括联轴器类型选择、联轴器具体型号选择等。参考系统流程设计, 选型过程如下。
1) 确定联轴器结构类型
(1) 提交用户需求
提交用户需求即输入联轴器类型选择基本参数, 如表2所示。联轴器选型基本参数从已完成选型的相关零部件读取和用户提交的基本参数中读取。其中原动机的机械特性、联轴器的载荷特性、联轴器的许用转速及两轴的相对偏移和传递精度等参数从已完成选型的相关零部件中获取, 安装和维护、经济性、工作环境等参数由用户选择提交。
(2) 匹配推理
将基本参数处理变为一组采用“OR”连接的关键字, 系统基于规则推理在知识库中首先找到桥式起重机概念类, 基于rule1找到起升机构概念类, 然后找到联轴器概念类, 最后找到联轴器零部件的实例。将系统预处理后基本参数与起重机知识库中的联轴器实例匹配。主要考虑两轴相对偏移、工作环境、载荷特性等主要因素, 再参考经济性等次要因素。
(3) 经过推理匹配输出匹配程度最高的联轴器类型:齿轮型齿式联轴器。
2) 确定联轴器规格型号
(1) 提交用户需求
输入联轴器型号选择基本参数, 如表3所示。选型基本参数从已完成选型的零件读取和用户提交的基本参数中读取。
其中联轴器类型从前面联轴器类型匹配结果获取, 驱动功率 (用于联轴器转矩校核) 、联轴器输入轴转速、联轴器输入轴直径和联轴器输出轴直径参数从已完成选型的电机等部件中获取。
(2) 匹配推理
首先预处理基本参数并基于规则推理在知识库中找到齿轮型联轴器实例。将系统预处理后基本参数与起重机知识库中的齿轮型联轴器实例进行匹配。主要考虑联轴器输入转速、联轴器输入轴直径、联轴器输出轴直径等主要因素, 再参考经济性、重量等次要参数。联轴器型号选择匹配结果信息见表4。经过推理匹配并校核联轴器转矩, 输出匹配程度最高的齿轮型齿式联轴器, 型号CL3。
3) 参数化设计
匹配结束后, 从知识库中读取CL3型联轴器几何尺寸信息, CL3型联轴器几何尺寸信息见表5。并将信息传递到参数化设计模块进行联轴器参数化建模。CL3联轴器模型如图4所示。
4) 结果返回
在参数化设计完成后, 输出联轴器的种类、型号及零件模型图等信息并存储。
5 结束语
本系统用Protégé软件建立了桥式起重机零部件知识库, 根据相关原则建立了用于匹配推理的规则库, 建立了用于参数化建模的原始模型库。然后基于VS2008开发工具将知识库模块、规则库模块和参数化设计模块集成起来。最后通过实例证明了该系统有效可行。
本文旨在对我国桥式起重机零部件选型的现代设计方法做一些尝试和探索, 因此还有不完善的地方, 但本文提出的思想对起重机零部件选型会有一定的启发和推动作用。
摘要：针对桥式起重机传统设计方法中零部件选型设计自动化程度较低的问题, 建立了一个基于本体方法的桥式起重机零部件智能快速选型系统。该系统采用Protégé软件建立桥式起重机零部件领域本体知识库, 根据相关原则建立用于匹配推理的规则库以及用于参数化设计的零部件模型库。然后进行匹配推理算法设计、参数化设计等。最后利用VS2008开发工具将各部分统一起来, 建立完成桥式起重机零部件智能快速选型原形系统。最后以联轴器自动化选型为例证明该系统用于零部件选型是可行的、有效的。
关键词：桥式起重机,本体,推理规则,参数化设计
参考文献
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起重机选型 篇2
1 钢丝绳的选型
选择使用合适的钢丝绳可以降低安全风险。对钢丝绳进行选型时, 不少人一直陷入一个误区:钢丝绳的强度级别越高越好。但事实并非如此, 塔式起重机不同的工作机构对钢丝绳的要求不同, 对钢丝绳的安全系数要求也不相同, 主要有起升钢丝绳和小车牵引钢丝绳等。虽然具有高抗拉强度的钢丝绳不仅能承受大的负载而且有较强的抗挤压能力, 但这种高强度的钢丝绳随着强度的增加其韧性却降低了, 在工作过程中, 遇到弯曲和扭转时容易断裂, 所以在对钢丝绳进行选择时, 不但要考虑安全系数, 绳子捻制型式、线芯结构、性能和润滑性能因素也应该考虑, 而且还应考虑塔式起重机的实际工况。
1.1 安全系数及直径
塔式起重机用钢丝绳安全系数与其对应机构的工作级别见表1。
按与钢丝绳所在机构工作级别有关的安全系数选择钢丝绳直径, 所选钢丝绳的整绳最小破断拉力应满足
式中F0——钢丝绳的整绳最小破断拉力;
S——钢丝绳最大工作静拉力;
n——钢丝绳的最小安全系数。
1.2 钢丝绳结构型式
1.2.1 捻制型式
塔式起重机用钢丝绳的捻制和结构型式影响其使用寿命的长短, 钢丝绳不同的制造型式应该对应不同的使用环境。在实际使用过程中, 交互捻钢丝绳就比同向捻钢丝绳的交变系数要小, 且交互捻钢丝绳较少出现自转现象。除上述两种钢丝绳外, 在塔式起重机中还普遍的使用一种不扭转钢丝绳, 这种钢丝绳在工作过程中自由端不产生旋转, 并且能够承受较大的抗挤变形, 其总破断拉力比普通起升钢丝绳的破断拉力大, 在生产过程中塔式起重机起升机构都优先选用这种不扭转钢丝绳。
塔式起重机用的多股钢丝绳的可弯曲性强, 填充率大, 这就保证了钢丝绳横断面能够得到较好的利用, 降低了钢丝绳接触绳槽时的压力, 更有效地消除内应力。在选用钢丝绳时, 由于其结构的多样性, 应主要考虑:钢丝绳承检载荷和换向载荷的类型、大小及时间过程;钢丝绳可能的旋转运动;钢丝绳的使用长度和其他的特殊要求。
1.2.2 钢丝绳的线芯结构
按钢丝绳内部丝与丝的接触方式可分类3种形式, 即点接触、线接触和面接触。由于线接触钢丝绳结构紧密, 断面利用系数较高, 绕经滑轮和卷筒的机构工作钢丝绳应选择线接触钢丝绳。
钢丝绳绳芯一般分为纤维芯钢丝绳和钢芯钢丝绳。虽然钢芯钢丝绳在使用时对润滑要求以及滑轮的直径大小要求较严格, 但其较高的径向抗压能力可以减少钢丝绳在卷筒上多层缠绕时层与层之间的挤压变形和内部的磨损, 所以纤维芯钢丝绳只限在单层卷绕筒使用, 建筑工地用塔机一般都是多层卷绕, 所以塔式起重机用钢丝绳推荐使用钢芯钢丝绳。
1.3 钢丝绳工作环境
塔式起重机在腐蚀性环境中工作时, 应选用抗腐蚀的镀锌钢丝绳, 其使用寿命是普通钢丝绳的3倍。塔式起重机在高温或有明火的环境中工作时, 应选择耐高温的金属芯或石棉芯钢丝绳。
2 钢丝绳的使用寿命
前文中提到, 对钢丝绳的正确选型关系到钢丝绳的性能和质量, 根据塔式起重机各机构特性选择合适的钢丝绳不仅能够提高塔式起重机的工作效率而且还能延长钢丝绳的使用寿命, 同时也能够保障塔式起重机在作业过程中的安全。钢丝绳使用寿命的影响因素有很多, 除了前文所提到的钢丝绳的选型、使用环境之外, 还有很多因素对钢丝绳的使用寿命有影响, 如钢丝绳的运输与存放、钢丝绳的安装、滑轮与卷筒的选择、钢丝绳的维护保养以及机器工作强度和设备的使用频率等其他因素都不同程度的影响着钢丝绳的使用寿命。
2.1 钢丝绳的运输与存放
在搬运装卸钢丝绳时, 为了避免钢丝绳的表面被损坏, 应采用合适的工具, 在压制钢丝绳绳扣时, 钢丝绳表面不能粘上杂物, 应加强其表面防护, 同时应避免其表面被压伤。不用的钢丝绳应选择干燥通风的环境进行存放。
2.2 钢丝绳的安装
采用合理科学的安装技术及工艺, 可以大大降低钢丝绳发生扭结的几率, 从而使钢丝绳的损耗程度得到降低, 使其使用寿命延长。钢丝绳应在张紧状态进行安装。钢丝绳的捻向决定了塔式起重机起升钢丝绳在卷筒上的缠绕方向, 右捻绳从左向右排列, 左捻绳从右向左排列。如果塔式起重机的起升机构或是变幅机构的卷筒设计加工了排绳槽, 压绳的方向已定, 那么就应根据卷筒的槽向选择钢丝绳的捻向。如果钢丝绳缠绕乱时, 应立即停止缠绕, 否则会损坏钢丝绳, 甚至使钢丝绳报废。所以钢丝绳应排列整齐, 要进行绳端调整, 调整不好应调整2~3次, 避免出现夹绳现象。
2.3 滑轮与卷筒的选择
2.3.1 滑轮
塔式起重机钢丝绳在滑轮上进行绕行时, 承受拉力和弯曲应力以及挤压应力。由于钢丝绳复杂的结构, 钢丝绳承受的作用力, 不仅有形变时产生的弯曲应力, 还有其在加工制造过程中残余的弹性应力。这就要求我们在设计和选用钢丝绳滑轮时要考虑滑轮直径、滑轮材质、绳槽型式。
1) 滑轮直径在拉力相同的情况下, 滑轮直径越大塔式起重机钢丝绳的弯曲变形、弯曲应力就会相应的减小, 钢丝绳的使用寿命也就更长久, 试验证明滑轮直径与钢丝绳直径的最佳比值为30。对于不同工作级别机构的滑轮直径必须符合给定工作级别条件下的直径比值的要求, 见表2。
2) 滑轮材质滑轮材质主要有铸铁和铸钢, 铸铁较铸钢的有利。钢丝绳绕过滑轮时, 滑轮绳槽与钢丝绳钢丝的弹性模量影响着钢丝绳的压应力。如果塔式起重机钢丝绳选用较小的多层圆股绳或钢芯多股绳, 或者是股绳捻制绳时, 为了能够延长其使用寿命, 经常用较软的材料做导向轮绳槽的衬垫。在塔式起重机中滑轮上使用弹性较好的绳槽衬垫, 不仅能够延长钢丝绳的寿命, 还能使塔式起重机寿命增加很多。这里, 需要强调的是, 当钢丝绳外部的接触应力减小时, 钢丝绳内部的磨损反而会增加。所以, 一般在槽底镶铝合金或尼龙衬垫, 以降低钢丝绳的接触应力, 提高钢丝绳的使用寿命。
3) 绳槽型式滑轮绳槽与钢丝绳契合程度越好, 钢丝绳所承受的内部和外部压力就越小, 钢丝绳的使用寿命就越长。实验证明圆形槽比其他型号的绳槽更适合塔式起重机钢丝绳, 特别是下方带有切口的圆形槽与交互捻钢丝绳比楔形槽能够更好地适应钢丝绳作业。
2.3.2 卷筒
塔式起重机卷筒的选型对于其钢丝绳的使用寿命影响很关键。钢丝绳与卷筒的缠绕接触面积应尽可能大, 钢丝绳的排绳应保持整齐, 相邻钢丝绳间的摩擦力和挤压力应尽可能减小。如果卷筒加工有绳槽, 钢丝绳绳槽的取值应为R= (0.53~0.6) d, 节距的取值应为t= (1.04~1.05) d, d为钢丝绳直径, 绳槽和节距的合理选择能在很大程度上避免乱绳、爬绳和挤压破坏等现象。
2.4 钢丝绳的维护保养
钢丝绳的安全使用在很大程度上取决于后期的维护及保养。钢丝绳的结构对外界影响反应灵敏, 要想提高钢丝绳的性能和使用寿命, 除了前文提到钢丝绳和滑轮的正确选型, 在使用过程中还要定期做好钢丝绳的日常维护和保养工作。
钢丝绳在承受载荷时, 受到拉力和滑轮挤压的共同作用, 同时钢丝绳之间以及绳股之间的相互挤压都会摩擦发热。钢丝绳的润滑油耗尽时就会生锈, 导致钢丝绳的质量受到影响, 内层钢丝绳生锈可能导致钢丝绳断裂。因此, 定期润滑对提高钢丝绳的性能和使用寿命有很大的作用。塔式起重机在长期的使用过程中需要经常对钢丝绳进行润滑处理, 以让钢丝绳和整个的起升、变幅部分发挥更高的效率。
3 结论
钢丝绳的选型、安装、维护保养是影响塔式起重机钢丝绳寿命的关键环节。对钢丝绳的合理科学选用、正确安装、及时维护保养, 能够有效延长钢丝绳的使用寿命。在对塔式起重机钢丝绳进行选型、安装及使用维护时, 只有不断总结经验, 不断提高钢丝绳的安装和维护技术, 才能延长钢丝绳使用寿命, 保证工地安全生产, 降低作业成本, 增加经济效益。
参考文献
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起重机选型 篇3
1 关于码头前沿集装箱起重机的选型
目前, 集装箱码头前沿使用的起重机主要有:集装箱装卸桥、门座起重机、高架轮胎式起重机和台式起重机等。对于起吊能力为45吨、工作幅度在25~35m范围内, 起升高度为20~28m的不同起重机, 可以作以下比较:1) 集装箱装卸桥。装卸效率高, 每小时作业50箱左右。适应大型集装箱专用船舶, 码头工作轮压达35吨以上。2) 四连杆臂架多用途门机。装卸效率较高, 每小时25箱左右。适应较大型集装箱船和普通驳船, 码头工作轮压30吨以下。3) 单臂架门机。装卸效率较高, 每小时15箱左右。适应各种驳船和小型集装箱船, 码头工作轮压26吨以下。4) 台式起重机。作业点固定, 码头造价低, 适应各种驳船作业。5) 高架轮胎式起重机。高架轮胎吊由于价格昂贵, 只能定点作业, 堵塞码头通道, 国内一般不用于码头前沿作业。
从以上分析可以看出, 对于以大型专用集装箱船为作业对象的集装箱专用码头, 应选择集装箱装卸桥, 对于以中小型集装箱船和驳船为作业对象的通用码头, 应选择门座起重机, 如果有散货作业要求可考虑四连杆多用途门机, 一般情况下可以选择单臂架门机, 如果码头不能铺设轨道, 只能选用台式起重机。
2 国内码头前沿大量选用单臂架门机的主要有原因
1) 国内集装箱运输发展较晚, 但发展速度较快, 大型专用码头相对较少, 比较多的是利用通用码头装卸集装箱。由于受码头承载能力、水域条件和后方堆场条件的限制, 不可能选用大型集装箱装卸桥, 因此单臂架门机成为最合适的机型。2) 国内内河水系发达, 集装箱码头相对分散、作业箱量相对较少。由于内河航运的船型受到限制, 主要以驳船运输为主, 因此选择性能较好, 造价较低的单臂架门机成为共识。3) 较少的装机功率、较低的营运成本和较低的购置成本也是单臂架门机被看好的原因之一。4) 装卸效率虽然比装卸桥低, 但已经满足小型码头的要求, 尤其对于空箱作业, 利用集装箱成组吊钩, 可以实现双箱起吊, 效率并不低。
3 单臂架门机的技术特点
3.1 实现货物变幅水平位移的方法
在设计单臂架门机时, 除了要满足工作幅度、起升高度、工作速度和起重量等工作参数外, 还要求货物在变幅时要走水平线, 保证安全工作, 减少变幅功率。单臂架门机货物水平位移是通过钢丝绳补偿来实现的, 目前主要使用滑轮组补偿、导向滑轮补偿或卷筒补偿等。
滑轮组补偿效果较好, 容易达到较小的工作幅度, 变幅功率较小。导向滑轮补偿实现小幅度补偿困难、变副功率较大。在进行集装箱门机设计时, 应优选选用滑轮组补偿方案。
3.2 变副机构的驱动形式
单臂架门机的变副机构驱动形式最常用的有两种:一种是刚性齿条变副, 另种是柔性钢丝绳牵引变副。采用齿条变副一般要配臂架自重平衡系统, 其最大的优点是变副功率小, 操作可控制, 工作安全可靠, 维修保养工作量小。钢丝绳变副一般不要平衡系统, 变副功率大。从综合性能看, 对于以集装箱装卸为主的起重机, 采用齿条变副驱动更好。
3.3 臂架的结构形式
对于单臂架门机, 臂架是最重要的构件, 不管是采用齿条变副还是钢丝绳变副, 臂架可以采用桁架, 也可以采用箱形结构。对于齿条变副门机, 由于臂架的受力是是悬臂状态, 采用桁架结构比箱型结构具有明显的优点, 表现为重量轻, 承载能力强, 迎风面积和风力作用系数小, 设计计算简单等。
3.4 关于工作机构
单臂架门机的工作机构主要有起升机构、变副机构、回转机构和运行机构。
1) 起升机构。起升机构是最主要的工作机构, 由于其工作级别高, 使用最频繁, 出现的问题较多。
钢丝绳的寿命问题。目前门机起升钢丝绳破坏的主要形式有强度破坏、疲劳破坏、磨损破坏。在正常使用情况下直接发生强度破坏的情况较少, 主要还是表现在疲劳和磨损破坏。疲劳破坏跟钢丝绳的粗细、柔性、绕过滑轮的次数和反向转折以及滑轮的直径有关。磨损破坏与卷筒和滑轮槽的表面硬度、接触长度密切相关。制动器的可靠性。起升机构中制动器的问题也较突出, 除了液压推杆、弹簧使用一定时间后性能下降外, 摩擦片的寿命断也是突出问题。减速箱的问题。减速箱在设计选型时一般考虑输入功率、输出扭矩和传动比等参数, 其中最大输出扭矩和径向力必须要校核。功率问题主要影响寿命, 不致于造成减速箱的短期破坏。
2) 变副机构。变副机构也是重要的工作机构, 目前单臂架门机多使用齿条传动。如果臂架系统设计合理, 该机构工作比较轻松。
3) 回转机构。回转机构在设计中载荷最复杂, 不确定因素最多。
回转支承的选择。现有的回转支承结构形式主要有单排球、双排球、交叉滚子和三排圆柱滚子等。三排圆柱滚子轴承可以承受很大的垂直力、径向力和力矩, 它的上、下两排滚子水平放置, 承受垂直力和力矩, 中间滚子垂直放置, 承受水平力。门座起重机工状是频繁工作, 垂直力、径向水平力和力矩都很大, 具有冲击载, 因此三排圆拄滚子轴承最适合门座起重机使用。回转支承寿命。轴承的使用寿命与轴承的承载能力直接相关。轴承的承载能力与轴承的直径、滚子直径、轴承的材料、热处理方法等有关。
目前起重机回转减速箱多数是立式行星减速箱, 这主要是为了布置上节约空间。回转减速箱输入、输出轴断裂出现较少, 如果输入轴断裂, 主要是极限力矩限制器不起作用, 电机发生过载引起的。如果是输出轴断裂, 主要是外载荷作用造成的, 一般与力矩限制器没有多大关系。
4) 运行机构
运行机构为非工作机构, 一般不准带载行驶, 其原因是运行机构是大惯量机构, 起重机运行起制动时引起冲击和惯性较大, 对起重机金属结构很不利。另外, 门机带载行驶时, 其轮压非常不均匀, 容易出现驱动电动机负载不均匀甚至烧坏电机现象。
单臂架门机的稳定性主要考虑正常工作条件和非工作条件。在工作条件下稳定性一般容易满足。在非工作条件下, 门机的稳定性与防风措施密切相关, 必须设置防倾翻、防滑移装置。
4 关于门机的未来发展
港口门座起重机作为一种比较成熟的机型在港口装卸中发挥着重要作用, 未来的发展主要是提高整机性能:
1) 采用优质材料, 减轻整机重量, 降低成本, 如臂架采用高强度钢, 重量可降低1/2, 使得整机重量也会大幅度下降, 同时提高工作能力, 降低码头负荷。
2) 提高配套件的质量, 增加功能, 对传动件、制动装置、吊具和辅助部件, 可以进行深入研究, 开发新的产品, 完善其功能, 提高可靠性。
3) 电气控制的发展对起重机性能的提高起了决定性的作用, 甚至改变了传统的机械设计方法。例如, 交流变频调速的使用完全改变了机构的制动计算方法。随着社会的发展和技术的进步, 港口门座起重机技术必然有长足的发展。
摘要：随着世界航运业的迅猛发展, 全球集装箱运量每年都有大幅度的增长, 中国的情况更是突飞猛进。中国加入世界贸易组织后, 整个港口行业呈现一片繁荣兴旺的景象, 港口的发展必然带来港口装备的增加, 同样也带来港口机械业的繁荣。
起重机选型 篇4
1. 结构及选型
(1)结构
叉车起重机构常用的板式起重链条由外链板1、销轴2、内链板3、夹具4、连接销轴5、开口销6、薄螺母7、厚螺母8、开口销9组成,如附图所示。
(2)选型
板式起重链条的选型主要根据叉车额定起重质量计算板式起重链条的拉伸载荷,再根据该拉伸载荷选取起重链条的规格和型号。叉车常用的板式起重链条分为重型和轻型2种,目前合力品牌1～46t叉车全部选用重型板式起重链条。
选择板式起重链条时,还必须考虑其安全系数。国家标准规定1～10t叉车链条的安全系数NL≥5。一些安全系数要求高叉车的板式起重链条,由叉车需求单位向叉车生产厂家提供具体技术要求,以便选择安全系数适宜的板式起重链条。
板式起重链条安全系数计算公式如下:叉车用LH3266型板式起重链条结构示意图
1.外链板2.销轴3.内链板4.夹具5.连接销轴6、9.开口销7.薄螺母8.厚螺母
式中:NL——安全系数;
FJx——每根起重链条的极限载荷,kN;
FL——每根起重链条拉力,kN。
基本型叉车起重机构采用2根起重链条,计算每根起重链条拉力的公式为:
式中:Q—叉车额定起重质量,kN;
GC——叉车起重机构质量(包括货叉架、托架、侧移调距缸及货叉等),kN。
欧洲工业卡车安全标准EN 1551要求,额定起重质量为10t的重型叉车,其起重链条安全系数最小值为4。
板式起重链条选型时,可先根据其最小安全系数计算出所需承受的拉伸载荷,再根据重型叉车常用链条规格表进行选型。根据相关标准,10t重型叉车链条的最小安全系数NL为5。重型叉车链条安全系数如附表所示。
2. 磨损与维护保养
(1)磨损
板式起重链条的磨损主要包括链板高度、链板厚度和外链板边缘磨损。
板式起重链条磨损原因有以下4点:一是链板表面硬度偏低,或链轮表面硬度偏高,造成链板高度方向出现磨损;二是链板之间或链板与链轮之间干摩擦,造成链板高度及厚度方向出现磨损;三是链节连接销轴铆接过紧,造成链板厚度方向出现磨损;四是链轮倾斜,造成链条外链板边缘出现磨损。当链条长度伸展到极限尺寸(伸长超过3%)时,应当更换新链条。
(2)维护保养
起重机选型 篇5
1 起重运输机械用钢丝绳使用的选型
1.1 影响起重运输机械钢丝绳性能的因素
起重运输机械钢丝绳受到各种外力作用的影响, 增加了钢丝绳的工作负荷。因此, 选择合适的运输机械钢丝绳对起重运输机械工作尤为重要。起重运输机械钢丝绳的选择受到多种因素的影响, 总的来说可以分为以下几个方面。
第一, 钢丝绳结构的影响。在起重运输机械过程中, 钢丝绳结构复杂, 其受力状态也复杂多变。如果起重运输机械使用的滑轮直径尺寸较小, 而钢丝绳处于复杂的受力状态, 就会造成钢丝绳断裂。因此, 在这种情况下, 钢丝绳往往采用多股钢丝交叉缠绕的方式。但是, 这种方式会使钢丝绳内部钢丝之间的弯曲应力加大, 从而对钢丝造成一定的损耗。
第二, 钢丝绳滑轮槽型和材料因素的影响。滑轮槽型和材料因素, 对钢丝绳使用寿命的长短具有至关重要的影响。起重运输机械钢丝绳工作过程中, 圆形槽、弹性滑槽可以明显延长钢丝绳的使用寿命。在滑轮槽型固定的情况下, 使用较小股绳的捻制绳、多层圆股绳的钢丝绳的使命寿命较长。除了滑槽以外, 钢丝绳的缠绕弯曲方式也会对钢丝绳的使用寿命产生影响。一般情况下, 反向弯曲钢丝绳比同向弯曲的钢丝绳使用寿命要长。
除了钢丝绳结构和滑轮槽型及材料因素影响钢丝绳使用寿命以外, 还有外界因素的影响。其中, 腐蚀和磨损是对钢丝绳使用影响较大的两个重要因素。如果钢丝绳遭受到腐蚀或磨损, 会使得其横截面积减小, 承载能力减弱, 造成钢丝绳松散、甚至断裂。因此, 选择材质较好的钢丝绳对起重运输机械工作尤为重要。
1.2 起重运输机械钢丝绳的选择
由于起重运输机械钢丝绳的特殊性以及钢丝绳结构的复杂性, 钢丝绳的选取对起重运输机械工作尤为重要。在起重运输机械钢丝绳的选择中, 主要考虑使用时间、承受载荷、换向载荷类型、钢丝绳的长度尺寸等多方面的因素。在钢丝绳类型的选择过程中, 要充分考虑其结构和捻制形式, 根据相应的条件选择使用的捻制形式。通常情况下, 同向捻制比交互捻制的钢丝绳有更大的交变系数。不止如此, 同向捻制在载荷负载过程中容易发生自转, 影响钢丝绳的正常使用。另外, 从钢丝绳的结构方面来说, 多股钢丝绳的弯曲型和填充性都要好于单曲钢丝绳, 从而减少承载压力, 延长使用寿命。钢丝绳在使用过程受到各种作用力的影响, 且钢丝绳的结构复杂, 这一系列原因都导致钢丝绳的应力状态变化多样。应力如果超出钢丝绳所能承受的最大值, 就会导致钢丝绳断裂。钢丝绳的结构决定其压力大小。就钢丝之间的压力而言, 同捻向钢丝绳相对较小。因此, 在矿山斜井的作业中, 多用同捻向钢丝绳。
钢丝绳分为复合型钢丝绳和普通型钢丝绳。普通型钢丝绳由各个直径相同的钢丝捻绕而成, 不相同的捻距交叉, 形成点接触。点接触钢丝绳在承受负荷时, 钢丝之间的接触压力增大, 不仅增大了横向压力, 还会造成二次弯曲, 造成变形、断丝、磨损、疲劳等情况。点接触钢丝绳虽然寿命较短, 但制造工艺相对简单方便, 性能优越, 常用于起重吊装和捆扎工作。
在复合型钢丝绳中, 由于钢丝的直径不同, 钢丝之间形成线接触。线接触钢丝绳受载时, 钢丝的接触力较小, 不会造成二次弯曲、磨损、变形断丝等情况。因此, 复合型钢丝绳具有耐疲劳、抗磨损、抗挤压的性能, 在起重机械工作中多沿用复合型钢丝绳工作。
在起重运输机械工作中, 性能最为优越的是接触钢丝绳。接触钢丝绳用挤压方法绕制而成, 最外一层采用异性断面的钢丝。接触钢丝绳层与层之间由面接触, 结构紧密, 接触应力小, 表面光滑、强度高、耐腐蚀、抗挤压、耐磨损, 使用寿命较长, 接触钢丝绳制造工艺复杂。但是, 由于接触钢丝绳的成本较高, 起重机械很少使用接触钢丝绳。
2 起重运输机械钢丝绳使用寿命的延长
2.1 延长钢丝绳使用效率的重要性
在起重运输机械的工作过程中, 钢丝绳的使用寿命很大程度上决定了起重运输机的工作质量。在起重运输机械的工作过程中, 钢丝绳通常会受到很多因素的影响, 如挤压、扭转、弯曲、变形等, 使得起重运输机械工作对钢丝绳有着严格的要求。如果选择不当, 不仅会影响起重运输机械的工作效率和工作质量, 而且还可能会导致安全事故。因此, 科学选用合理的、性能较好、经济实惠的钢丝绳, 对起重运输机械工作具有重要的现实意义。科学合理地选用钢丝绳不仅可以有效提高钢丝绳的使用效率, 而且还能在很大程度上提高起重运输机械的工作效率, 同时保护工作人员的人身安全。
2.2 钢丝绳的日常维修与保养工作
要延长钢丝绳的使用寿命, 就必须重视钢丝绳的日常维修与保养工作。加强对钢丝绳的日常维修与保养, 才能最大限度地提升钢丝绳的使用效率, 提高工作效率, 节约成本, 创造最大的经济效益。因为钢丝绳的结构较为复杂, 而且容易受到外界因素的影响, 因此做好相应的维护检查工作, 可以有效提高钢丝绳的使用寿命, 并满足相应的安全需求。钢丝绳的日常维修检查工作主要从四个方面入手。
第一, 做好保存工作。要最大程度地节约成本, 提高钢丝绳的使用效率, 提高钢丝绳的质量, 就必须做好钢丝绳的保存工作。对于闲置不用的钢丝绳应放在绳筒上, 并涂上相应的保护材料放于干燥处, 以避免遭受湿气、粉尘的侵蚀;对于长期使用的起重钢丝绳, 也要做好相应的保护措施, 如涂抹相应的保护材料, 提高钢丝绳的质量, 从而延长钢丝绳的使用寿命。
第二, 加强日常保养工作。钢丝绳的日常保养工作对钢丝绳使用效率的延长至关重要。钢丝绳使用寿命的延长, 是从钢丝绳日常保养的一点一滴的小事中完成的。在具体的日常保养工作中, 应对钢丝绳进行定期的润滑与维护。经过长期润滑与维护的钢丝绳可以自由灵活地转动, 可以使得钢丝绳保持优越的性能。
第三, 实行钢丝绳的定期维修。对于钢丝绳的相关部位要做好定期检查。要建立相关的制度, 根据实际情况实行一定的奖罚措施, 增强定期维修、节约成本的观念, 做好定期维修检查工作。在钢丝绳的定期维修工作中, 要及早发现问题, 发现可能存在的安全隐患, 并及时更换钢丝绳, 避免钢丝绳的断裂以及因钢丝绳断裂造成更大的安全事故。如果没有及时排除安全隐患, 会使得钢丝绳滑轮以及卷筒过度磨损, 进而很容易引发安全事故, 不仅造成经济财务上的损失, 还很可能引发大的安全事故。要及时总结钢丝绳的定期修护的维护经验。根据实际的起重运输机械工作, 确定和维修检查相应的钢丝绳, 定期检查钢丝绳的磨损情况。如果发现绳槽过度磨损, 应立即修复绳槽, 及时更换新绳或滚筒;对于正常磨损但还能使用的钢丝绳, 要尽可能选用直径较大的钢丝绳, 这样可以有效减轻钢丝绳受到的弯曲应力, 而且还能提高钢丝绳的使用寿命。
第四, 及时消除钢丝绳的扭结和乱绳现象。在钢丝绳的使用过程中, 除了会受到各种复杂作用力的影响, 还会出现一定的扭结和乱绳现象。在起重运输机械的操作过程中, 要避免冲击和斜拉操作, 及时将扭结或乱绳的钢丝绳从起重设备上拆下, 自然放到干净的水泥地面上, 然后释放掉钢丝绳的附加压力, 再重新安装在设备上。及时消除钢丝绳的扭结、乱绳现象, 可提高钢丝绳的使用效率。
除了上述方法可以有效提高钢丝绳的使用效率以外, 还可以用润滑用脂升级的手段提高钢丝绳的使用效率。钢丝绳润滑材料的选取应根据作业环境和实际的工作状况, 选取专业的润滑脂, 以维持和增强钢丝绳的使用效率, 延长其正常寿命。在具体的钢丝绳润滑脂的选取中, 可以选取钢丝绳麻芯脂, 结合享用的高粘度矿物油, 赋予钢丝绳较好的抗水性、润滑性和化学稳定性, 可以防腐蚀、磨损等现象, 大大提高钢丝绳的使用效率。
3 结束语
钢丝绳的选用以及维修保养对起重运输机械工作有着重要意义。钢丝绳的选择除了要最大限度地节约经济成本以外, 还要符合具体的使用条件。在起重运输机械的使用过程中, 要综合考虑各方面因素, 对钢丝绳进行定期检查与维护, 提高钢丝绳的使用效率, 切实有效地促进起重运输机械工作的进展, 使得起重运输机械工作更好地服务于现代经济建设。
参考文献
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[3]凌晨.钢丝绳的选购与使用[J].金属制品, 2014, (5) :74-75.
起重机选型 篇6
1 影响钢丝绳的使用寿命的因素
起重运输机械钢丝绳在使用过程中不但承受重物形成的拉力作用, 在钢丝绳沿着滑轮、圆盘和卷筒运动时也会受到挤压和弯曲的作用力。钢丝绳因为结构相对复杂, 其受力状态也复杂多变。如果起重运输机械使用的滑轮直径尺寸相对较小, 而钢丝绳处于复杂的受力状态, 从而容易出现钢丝绳破断的情况, 即使滑轮直径尺寸相对较大, 钢丝绳在滑轮弯曲处的应力也会相应增大。为了增强钢丝绳的强度, 往往采用多股钢丝交叉捻制的生产方式, 但该种方式会造成钢丝绳在使用时内部钢丝之间的弯曲应力大于表面应力, 且钢丝之间的作用力也会对钢丝产生一定的损耗。
1) 使用条件的影响。为了最大限度的延长起重运输机械钢丝绳的使用寿命, 通过多次的实验数据可以得知, 钢丝绳所承受的拉伸载荷稳定性与其寿命具有直接关系。越稳定的拉伸载荷对钢丝绳的寿命影响越小, 反之, 则越大。除此之外, 钢丝绳的寿命还受到滑轮直径大小和钢丝绳直径大小因素的影响。一般情况下, 滑轮直径尺寸越大, 钢丝绳所承受的作用力载荷分布范围越大, 使用寿命越长。而在其他使用条件不变的情况下, 钢丝绳本身的直径尺寸越小, 钢丝绳使用寿命越长。所以, 为了提高钢丝绳的使用寿命, 设计人员往往会规定在钢丝绳使用环境中滑轮尺寸和钢丝绳直径尺寸的范围, 以便提高钢丝绳的使用寿命。2) 滑轮槽型和材料因素的影响。滑轮的槽型对钢丝绳的影响至关重要, 确保钢丝绳能够与滑轮槽型相匹配是保证钢丝绳寿命的关键性因素。通过试验机不同槽型的实验论证发现, 圆形槽可以明显的延长钢丝绳的使用寿命。在滑轮槽型固定的前提下, 钢丝绳和槽型的弹性模量直接决定了钢丝绳压应力的大小。在使用较小股绳的捻制绳、钢芯多股绳和多层圆股绳时, 在规定的范围内滑轮使用的材料越软, 钢丝绳的寿命越长。弹性槽衬可以明显的提高钢丝绳和起重运输机械的使用寿命。除了以上两个因素之外, 钢丝绳交变弯曲形式也会对其使用寿命产生影响。通常情况下, 反向弯曲相对同向弯曲而言, 对钢丝绳的使用寿命影响较大, 其原因在于反向弯曲会使钢丝绳产生双倍的完全应力。3) 外界因素的影响。在影响钢丝绳使用寿命的外界因素中, 腐蚀和磨损是对其影响最大的两个因素。在钢丝绳遭受腐蚀的情况下, 会造成其横截面积明显减小, 导致承载力下降。在钢丝绳的使用过程中, 支承压力、滑轮转速以及滑轮的材料都会对其表面产生一定的摩擦力, 导致钢丝绳受到磨损。受到磨损的钢丝绳在使用过程中会造成钢丝绳松散, 从而降低承载力, 易发生钢丝断裂的事故。
2 钢丝绳类型的选择
2.1 承载要求
起重运输机械钢丝绳结构具有多样性, 因此, 在类型的选用过程中, 主要考虑承受载荷的大小、使用时间、换向载荷类型、换向载荷大小和时间、可能发生的旋转运动、钢丝绳的长度尺寸以及其他特殊要求。在钢丝绳类型的选择过程中, 要充分考虑其结构和捻制形式, 根据具体的使用条件选择捻制形式。正常情况下同向捻制比交互捻制的钢丝绳具有更大的交变系数, 但同向捻制存在载荷卸载过程时钢丝绳易发生自转的状况。多股钢丝绳相比单股钢丝绳的可弯曲性和填充率更好, 可以增加钢丝绳横断面的利用率, 减少承载压力, 从而延长使用寿命。
2.2 钢丝绳的弹性模量
大部分起重运输机械钢丝绳均采用振动系统组合, 所以其量值无法给出准确的数据。但钢丝绳的弹性模量对于起重运输技术而言具有十分特殊的意义。因此, 通过一些实验验证, 可给出钢丝绳弹性模量的适用范围, 对确保钢丝绳的使用寿命具有十分重要的意义。一般情况下, 钢丝绳的弹性模量范围如下:
2.3 钢丝绳的检查和维护
钢丝绳的使用寿命对于起重运输机械影响重大, 确保钢丝绳的使用寿命, 可以明显减少机械事故的发生。做好钢丝绳的检验和维护, 降低外界因素对钢丝绳的影响, 延长其使用寿命, 是一项十分重要的工作内容。在制定钢丝绳的检查保养规范时, 一定要遵循尽量阻止和及时发现钢丝绳损坏的原则。例如:如何细心操作和使用才能避免因为卷绕钢丝绳轴向拉出而引起钢丝绳扭转变形造成损坏;如何避免尖锐的弯曲和挤压, 导致钢丝绳结构损伤。除此之外, 钢丝绳还会经常因为受力状况的变换受到腐蚀和磨损, 如何及时发现腐蚀和磨损, 确认腐蚀和磨损是否会对钢丝绳寿命产生影响都是维护检验项目的重点内容。
3 讨论与建议
1) 制定相应标准, 强化实验论证。根据各行各业起重运输机械钢丝绳的使用环境和使用条件, 制定相对应的技术标准并大力推广实施。同时依托科技的进步, 推动钢丝绳设计制造环节的不断改良, 提高钢丝绳的抗疲劳强度, 延长其寿命。同时, 尽量创造条件, 对企业配备的钢丝绳进行疲劳验证, 对验证数据进行合理化的分析, 找出提高质量的建议和方案, 促进钢丝绳的质量的提升。
2) 收集相关资料, 促进学术研讨。我国是一个起重运输机械钢丝绳的生产大国, 生产的钢丝绳不仅要满足国内需要, 还要出口国外市场。收集相关市场钢丝绳使用过程中存在的各种问题, 组成相关的课题研究中心, 并搜集相关的专业论著, 组织实施学术研讨, 根据研讨的具体技术成果, 制定编写钢丝绳设计使用手册, 以促进行业的健康发展。
4 结束语
综上所述, 起重运输机械钢丝绳类型的选用要根据其使用的具体环境和条件确定, 为了能够提高钢丝绳的使用寿命, 在起重运输机械的使用过程中, 必须综合考虑钢丝绳的承载能力和弹性模量, 对钢丝绳进行定期的检查和维护, 依托科技进度和行业讨论促进行业发展。
摘要：伴随着中国经济建设的不断加快, 各行各业取得了飞速的发展, 起重运输机械的使用越来越广泛。本文旨在介绍起重运输机械钢丝绳类型的选用、钢丝绳的腐蚀和磨损、钢丝强度对钢丝绳使用寿命的影响程度。通过相关的经验提出合理的建议, 以促进起重运输机械钢丝绳的研发, 促进行业的健康发展。
关键词：起重运输机械,钢丝绳,选型,使用寿命
参考文献
[1]付华, 林琳.起重运输机械用钢丝绳的选型与使用寿命[J].河南科技, 2013.
[2]杨平安.钢丝绳在起重运输机械的应用及寿命探讨[J].商品与质量·建筑与发展, 2013.