门式起重机专业知识讲座

通用门式起重 机双梁门式起重机单梁门式起重机葫芦单梁门式起重机小车式单梁门式起重机（二）主要尺寸参数选择标准

1．门式起重机跨度和悬臂长度

2．门式起重机起升高度

3．门式起重机基距（轴距）

第一节门式起重机门架构造

门式起重机用途广泛,根据其不一样用途及构造特点分为通用门式起重机、造船门式起重机、集装箱门式起重机和装卸桥等。 一、通用门式起重机门架

（一）构造型式 通用门式起重机起重量为5~100t，跨度不大于30m，双刚性支腿构造型式；跨度大于30m时，采取一刚一柔支腿构造形式。第1页（三）计算载荷及载荷组合

1．载荷计算作用在门式起重机上载荷有金属构造自重载荷、移动载荷（包括小车本身重力及起升载荷）、大车运行制动惯性力、小车运行制动惯性力、碰撞载荷以及风载荷。

2．载荷组合根据使用情况和工作条件：标准构造也许产生最大内力。一般按表3-25载荷组合A和组合B进行计算，参见第三章。第2页（四）主梁构造设计计算主要是确定桁架式主梁构造或偏轨箱形主

1．主梁构造主要几何尺寸梁构造高度h和宽度b 2．主梁构造强度计算垂直平面内（即门架平面）起重机运行时静定支承刚架水平平面内静定外伸简支梁主梁内力确定后，可进行截面选择和验算，危险截面依构造而异第3页（五）支腿构造设计计算两侧刚性支腿门架，当起重机不动时考虑支腿受到支承横推力作用；对轨道安装误差和起重机偏斜相称敏感，门架跨度限制在30m以内门式起重机跨度大于30m时，一刚一柔支腿构造。柔性支腿是一平面构造，在门架平面内不能承受任何水平力，仅承受垂直载荷，而在支腿平面内能够承受水平载荷。刚性支腿为一空间构造，除能在支腿平面内承受载荷外，还能在门架平面内承受垂直和水平载荷。第4页1．在门架平面内支腿受力分析①双侧刚性支腿门架,按起重机静止不动一次超静定刚架构造进行内力计算②一刚一柔性支腿门架，无论主梁或支腿，按静定刚架构造进行内力计算第5页2．在支腿平面内受力分析

L型和C型单主梁门式起重机支腿平面构造可按静定构造进行计算，其计算简图和受力情况，如图所示。第6页B1=+A+

确定支腿在横梁上安装位置标准是使大车轮压相等，即按下式计算：B2MFN

单梁式及双梁式门式起重机支腿平面构造受力分析：根据支腿和下横梁在连接处刚度比值等原因而定。<=0.6或>=0.6~1详细见表10-3支腿平面内刚架内力计算公式（10—13）第7页

双梁式门式起重机带马鞍实体式箱形支腿构造与桁架式支腿构造计算简图如下，用力法求解多出未知力基本构造。 多出未知力计算公式为：

NPliAi

N12li

AiF=+

∑

l0A0N1

∑（10—14）第8页注意：①变截面支腿惯性矩换算成等效等截面支腿折算惯性矩才能进行内力分析②对于正应力和剪应力都比较大截面，应验算其折算应力③刚性支腿作为双向偏心压杆进行稳定性验算（参阅第六章），应当考虑支腿端部实际约束影响④支腿与主梁（横梁）刚性连接组成空间刚架，计算支腿整体稳定性时必须考虑主梁（横梁）对支腿端部约束影响

⑤根据刚架支腿不一样屈曲形式，可导出支腿端部转角方程，进而求得支腿稳定方程及腿端约束计算长度系数值。按表10-4、表10-5及表10-6选用（六）门架构造刚性计算一般门式起重机，应验算门架主梁跨中和悬臂端静挠度，对有安装作业等特殊要求，计算起重机自振频率µ第9页=ke1

12πmeδimefH=≥[fH]门式起重机门架静态刚性门式起重机门架动态刚性

门架平面内水平位移 门架平面外水平位移 支腿刚架平面内刚性门式起重机垂直动态刚性门式起重机水平动态刚性跨中见式（10-15）门架平面内垂直位移悬臂端见式（10-16） 表10-7中相 关公式计算 取满载小车位于 门架跨中或悬臂 极限位置，按第四章办法及时公式（4-81）计算（10—17）第10页(~)hS≥二、造船用门式起重机门架

造船门式起重机门架构造是由主梁、刚性支腿和柔性支腿三大部分组成。多采取箱形构造制造，但柔性支腿也常做成圆管构造（一）主梁构造分单梁构造和双梁构造主梁高度由静、动刚性条件来确定

单梁式主梁宽度b与安装外形尺寸、梁水平刚性以及小车稳定性等有关，一般取。双梁式主梁宽度b较小与水平刚性及梁整体稳定性有关。大型造船门式起重机跨度大且主梁截面尺寸很大且钢板很薄，板局部稳定性计算尤为主要11812第11页（二）支腿构造造船门式起重机跨度较大设计成一刚一柔性支腿（三）造船门式起重机受载情况及支承反力

水电站坝顶门式起重机（启闭机）主要起吊闸门，起重量450~500t，跨度为7~16m，高度在20m左右，做成箱形构造第12页（一）构造特点跨度较大（S≥40m）一刚—柔支腿，为减轻桥架自重，常做成桁架构造。悬臂长度可取为=（0.25~0.35）S，高度h=(1/8~1/14)S,一般取桁架斜杆倾角为=40~50° （二）设计计算构造受载情况及计算标准与门式起重机构造类似

第二节装卸桥门架构造一、装卸桥第13页第二节装卸桥门架构造二、岸边集装箱装卸桥主要用于码头岸边为船舶装卸集装箱，分为A型和H型（一）构造特点

金属构造主要由水平伸臂构造和门架构造两部分，水平伸臂构造由前伸臂和后伸臂两部分组成，为减轻臂架自重及减少码头前方轮压使用牵引式小车，伸臂构造做成桁架式和箱形或板梁式。A型门架刚性比较好，但门架净空高度低，自重较大。确定门架构造高度尺寸时，要考虑到装卸桥能在最高潮位时为空船装载（二）设计计算

门架轨距按倾覆稳定性和装卸工艺要求而定，一般为10.5m和16m。门架构造可分解成平面框架构造和桁构构造进行近似计算。空间门架精确计算可采取有限单元法。第14页门座起重机广泛用于港口、造船厂、水电站和建筑工地等，起重机门架构造支承着起重机回转部分所有重力和外载荷。第三节门座起重机门架构造第15页一、门架构造

（一）转柱式门架构造起重机上部回转构造与转柱连成一体，转柱插入门架中，转柱上端安装有水平滚轮，它支承在门架顶部水平圆环上，转柱下端支承在门架中部横梁上。有交叉门架和八杆门架构造 （二）大轴承式门架构造起重机支承回转装置采取大型滚动轴承，简化了门架构造。来自起重机回转部分垂直力、水平力和不平衡力矩，通过大轴承直接传给门架顶部构造两种回转支承构造都能使回转部分和门架连成一体传递载荷，而不会使回转部分发生局部倾覆失稳第16页二、门架外形尺寸选择标准（一）门架高度门架高度取决于工作条件和场地条件（二）轨距和基距（轴距）

门架轨距根据场地条件、火车车厢外形尺寸来选择，另外还要注意满足起重机整体倾覆稳定性条件第17页三、门架上载荷

（一）自重力门架构造重力及安放在门架上机电设备重力 （二）起重机回转部分传来作用力回转部分本身重力、额定起升载荷（含吊具重力），尚有起升、变幅及回转机构起、制动惯性力等（三）作用在门架上风载荷作用在臂架上、上部回转构造和门架上风力。第18页三、门架上载荷一般门架构造是按工作状态下最大载荷进行构造强度计算：组合A门架停顿不动，在最大幅度处由地面起升额定载荷组合B门架停顿不动，在产生最大不平衡力矩幅度处悬吊着额定起升载荷，回转和变幅机构紧急制动，工作状态下最大风力。设计门架时，还应考虑到起重机在安装和检修时情况第19页（一）计算假定（二）作用载荷（三）内力分析刚架平面内内力分析刚架平面外内力分析门架顶部圆环内力计算交叉门架刚性验算

起重臂垂直于轨道 起重臂平行于轨道四、交叉门架构造计算第20页五、八杆门架构造计算左图为八杆门架构造计算简图

（一）作用在门架上载荷垂直力、回转力矩水平力、下水平力、附加弯矩（二）八杆门架构造分析

分解成顶部圆环、撑杆和下门架逐一进行计算，但相称繁琐。较为有效办法是采取有限元商业软件计算第21页六、圆筒形门架构造计算主要包括四个部分分别为：确定圆筒门架上作用载荷；进行圆筒强度计算；对圆筒局部稳定性进行计算；最后对门腿计算第22页

一、自动化仓库系统介绍 自动化仓库系统是在不直接进行人工处理情况下能自动地存放和取出物料系统。主要包括：A—货架Bi—巷道堆垛机Cj—出入库系统Dk—AGV（自动地面搬运车辆）或其他地面搬运车辆E—管理控制中心第四节自动化立体仓库巷道堆垛机门架构造第23页二、巷道堆垛机介绍巷道堆垛机是立体仓库中用于搬运和存取货物主要设备。是随立体仓库使用而发展起来专用起重机。巷道堆垛机起重量一般不超出2t，特殊情况可达4~5t，起升高度最高到40m，大多数在20m左右。根据结构型式可分为单立柱和双立柱两种类型。第24页三、单立柱巷道堆垛机构造计算多数立体仓库采取是单立柱构造巷道堆垛机，如左图所示

介绍堆垛机构造强度、刚性和稳定性分析当载荷处于最高位置时，立柱受力情况最为不利如下列图所示1.载荷计算（1）总体载荷内力分析1）载货台滚轮轮压2）总提升力3）立柱顶部作用力第25页ηx==

（2）立柱沿巷道纵向平面（即YOZ平面）受力分析 1）YOZ平面内计算简图 当载货台满载位于最高位置，以最大行走加（减）速度起（制）动时，立柱受力处于最不利状态。如左图所示 2）弯矩增大系数 立柱属于压弯构件，轴向压缩力始终平行于Z轴，并在顶端作用有弯矩，通过推理表白弯矩与挠度增大系数相同。

11(1−α)1−NNEx（10－57）第26页（3）立柱沿巷道横向平面（即XOZ平面）受力分析

在XOZ平面内由于上部导轨导向作用，立柱为两端简支构件，其计算简图如下页图所示。此平面内立柱也是压弯构件第27页++横向弯矩并考虑弯矩增大系数c′

My=ηyPLs=ηy(Q+Gc)L0

2．立柱强度计算NMxMyAj(1−NNEx)Wjx(1−NNEy)Wjy

（10-60）≤[σ]（10-63）第28页++3．立柱整体稳定性计算

NMxMyϕA(1−NNEx)Wx(1−NNEy)Wy

4．下横梁强度计算如左图所示

下横梁和立柱连接处截面为危险截面≤[σ]≤[σ]σ=Mmax

Wx′（10-65）（10-64）第29页[]f5．构造刚性计算

要求堆垛机在作业时平稳可靠，停位精确，一般货叉与托盘孔对位偏差不应大于10mm。立柱动、静态刚性是影响堆垛机停位精度和工作平稳性决定原因，刚性计算便成为堆垛机设计计算主要步骤之一（1）静刚性计算

立柱静刚性是以满载载货台位于立柱最高位置时，用立柱顶端在巷道纵向水安静位移来表征。不考虑行走水平惯性力。设计位移应不大于许用值，即f≤。f=f0+f1+f2第30页

(2）动态刚性计算 堆垛机立柱动态刚性可采取自振频率加以表征，要求该频率不低于许用值，即fd≥[fd]。堆垛机金属构造为弹性构件，各部分质量将产生惯性力作用，先简化为多质量振动系统。再利用等效质量原理再转化为立柱下端固定单自由度系统

km0ωn2π

12πfd==≥[fd]（10－57）第31页++4．构造整体稳定性计算

四、双立柱巷道堆垛机构造计算 构造特点是，外形如“门”框形式，由两根立柱和上、下横梁组成一种长方形框架。所占用空间位置大，构造复杂，一般用于较大型立体仓库。其计算过程与单立柱巷道堆垛机构造计算相同。1．载荷计算2．受力分析自重载荷、起升载荷、垂直惯性力、水平惯性力 双柱门架在运行起动、停顿和加减速时产生惯性力，使机架在YOZ平面发生挠曲，整个机架成为振动体，立柱端振动较大。在XOZ平面，立柱由于货叉作业时弯矩作用而发生弯曲。下面定性分析在YOZ平面和XOZ平面内，双立柱堆垛机门架分别受水平惯性力和货叉提取物品载荷作用而产生弯曲变形。①YOZ平面内受力简图②XOZ平面内受力简图

MxMy(1−NNEx)Wx(1−NNEy)Wy

NϕA≤[σ]（10－75）第32页

双立柱门架为超静定构造，解法一般有：力法、位移法、固端弯矩法 双立柱巷道堆垛机门架受力分析，除利用典型力学办法公式外，还可利用三维建模软件（如Solidworks，Pro/E，UG）建模，导入有限元分析软件（如Cosmos，Ansys，Algor）进行分析，免除繁琐计算过程。第33页第五节自动化立体仓库货架群金属构造

计算机辅助设计

自动化立体仓库而言，货架造价一般占到总造价60％～80％。探索合理货架群内力分析计算办法，指导货架群构造设计是减少仓储设备总成本关键。本节利用构造力学分析办法，构造设计理论和计算机软件技术，建立合理实用货架群力学模型，研制货架群金属构造计算机辅助设计软件，实现货架构造分析设计CAD。第34页一、理论建模1．计算载荷确定货架自重均布载荷，货物和托盘重力集中载荷以及地震载荷效应2．构造分析及理论建模组合式货架是一