门式起重机电气系统设计

门式起重机电气系统设计

重庆交通大学二OO八届机电一体化专业毕业设计（论文）

前 言

第二次世界大战以后，在运输业发生了一场技术革命——集装箱运输。六十年代

中期集装箱运输受到世界各国的普遍重视，从而得到了迅速发展，以形成一个完整的

体系。国际标准化组织为集装箱规定了统一的规格、重量。为发展集装箱运输，又出

现了许多种类的装卸机械，集装箱龙门起重机就是其中的一种。

集装箱龙门起重机由普通龙门起重机发展而来，是专门用来装卸集装箱的一种起

重机，被广泛的用于码头、车站、货场等。集装箱龙门起重机最早出现于1958年。1965

年以后轨道式集装箱龙门起重机有了很大的发展，随后在1971~1972年轮胎式集装箱

龙门起重机又有显著的增多。

目前，国内外集装箱龙门起重机正朝着装卸自动化的方向发展，为了提高装卸效

率，采用计算机控制起重机的各种动作，它可以安全、准确的将集装箱搬运到指定的

位置。

随着社会生产力的发展，起重机械在不断地发展和完善。这是因为．起重机械是

物流机械化系统中的重要设备。社会化大生产愈发展，人民生活水平愈提高，物料搬

运和人员的输送量就愈大，起重机械的应用范围也就愈广泛。根据人类生产和生活的

需要．许多具有持殊用途的新型设备不断出现。

门式起重机(也称门吊)是属于桥式类型起重机的一种，由于它的金属结构象门形框

架，承载主梁下安装两条文腿，可以直接在地面的轨道上走行，并且主梁两端具有悬

臂梁(主梁的延长)，相似“龙门”故称为龙门起重机。悬臂梁的作用可使起重小车在主

梁上的走行距离延长，扩大作业范围。

门式起重机也是由机械传动、金属结构和电气设备三大部分组成。机械传动部分

又由起升机构、起重小车走行机构、大车走行机构等构成。即为门式起重机的三大工

作机构，它们分别实现吊装货物的上下升降，左右(横向)搬移和前后(纵向)搬运三个动

作，构成一个作业区域。

任何生产机械都由原动机、传动装置、工作机构和操纵控制设备等组成。如果以

电动机作为原动机来拖动生产机械的工作机构，则它的驱动、传动装置通常称为电力

拖动系统。该系统中的电动机、控制操纵部分，电气电路和电气器件等等习惯统称电

气设备。

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门式起重机电气系统设计

李江华：集装箱龙门起重机设计（电气控制部分）

电气设备部分主要由电动机、电器元件和电气线路等组成。它将电力网中的电能

转变为机械能，实现起重机工作的目的，同时控制各工作机构按照工作要求进行作业。

电气设备的功用主要在于：由电动机将电能转变成机械能，通过传动装置拖动工

作机构；控制设备通过各种控制器件和电器元件用来控制电动机按工作机构的要求完

成各种动作。

起重机的电气设备主要有动力设备——电动机，操作电器——磁力起动器、凸轮

控制器、主令控制器、变频器、接触器、电阻器、继电器等，电气保护装置——保护

箱、过电流继电器、熔断器、行程限位开关、安全保护开关等；导电装置以及电气电

路——工作电路(主回路)和控制电路等组成。

集装箱门式起重机门式起重机的一种，是专门用来装卸和堆码集装箱的一种高效

率装卸设备。由于它的金属结构(骨架)也象“龙门”， 与前面所介绍的普通用途的门式

起重机类似，所以称为集装箱门式起重机。

集装箱门起重机根据用途的不同，有铁路货场用的，有港口码头用的。根据结构

的不同，有起升机构带刚性吊杆的和带挠性悬挂吊具；根据集装箱载重量大小可分为5

吨、10吨、20吨和30.5吨几种；还有根据走行机构的不同，有轮胎式和轨道式。

谈到起重机的电气设备，必涉及起重机的电气控制的设计问题。任何生产机械电

气控制系统的设计，都包括两个方面：一是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另

一个是满足电气控制系统本身的制造、使用及维修的需要。因此，电气控制系统设计

包括原理设计和工艺设计两方面。前者决定起重机的使用效能和自动化程度，即决定

起重机设备的先进性、合理性。后者决定电气设备生产可行性、经济性、外观等性能。

本次设计的起重机为重庆寸滩港的轨道式集装箱门式起重机，该起重机采用双主

梁，跨距40.5t-40m，两端有效悬臂10m，可进行20'到40'国际标准集装箱的装卸、

转运及堆放等作业，进行集装箱门式起重机电气控制部分和小车机器房部分的设计，

电气控制部分采用三菱可编程控制器(PLC)控制，需画出电气原理图和电气布置，编写

PLC梯形图程序，说明工作原理。设计起重机的机器房结构，并构建实体模型，编写设

计说明书。

说明书介绍了起重机的三大工作机构、常用电气设备和其电气控制部分的设计，

主要内容是起重机的电气设备和电气控制系统的设计。

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第1章 轨道式集装箱门式起重机

1.1 概述

起重机械是一种对重物能同时完成垂直升降和水平移动的机械。在工业和民用建

筑工程中，起重机械作为主要施工机械用于建筑构件和材料在运输过程的装卸，并将

构件吊到设计位置进行安装等，不仅解决了人力无法胜任的作业，而且能保证工程质

量，缩短工期，降低成本，成为极其重要的建筑施工机械。

起重机械的分类：起重机械的种类很多，按使用的动力设备可分为内燃机作动力

和电动机作动力两种；按起重机载荷率可分为轻型、中型、重型、特重型四类；按起

重结构可分为龙门式和臂架式两类；按回转台的角度可分为全回转式和非全回转式；

按行走机构的构造可分为固定式和移动式两类。建筑施工中常用的为移动式起重机，

包括：塔式起重机、汽车式起重机、轮胎式起重机、履带式起重机，以及最基本的起

重机械———卷扬机等。随着高层建筑中作为垂直运输机械而迅速发展的施工升降机

也已纳入起重机械范围。

起重机械的主要性能参数包括：起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度以及工

作速度等。

一、起重量

起重量是指起重机能吊起重物的质量，其中应包括吊索和铁扁担或容器的质量，

它是衡量起重机工作能力的一个重要参数。通常称为额定起重量，用“Q”表示。起重

量的单位过去惯用“t”表示，现都用“KN”表示（10KN约等于1t）。起重机随着工

作幅度的变化，其起重量也随之变化。因此，额定起重量有最大起重量和最大幅度起

重量之分。最大起重量是指基本起重臂处于最小幅度时所允许起吊的最大起重量；最

大幅度起重量是指基本起重臂处于最大幅度时所允许起吊的最大起重量。一般起重机

的额定起重量是指基本起重臂处于最小幅度时允许起吊的最大起重量，也就是起重机

铭牌上标定的起重量。

二、工作幅度

工作幅度是指在额定起重量下，起重机回转中心轴线到吊钩中心线的水平距离，

通常称为回转半径或工作半径，用“R”表示，单位为“m”。工作幅度表示起重机不

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