【摘要】：門座起重機(以下簡稱“門機”)是廣泛應(yīng)用于港口、船廠等場所的典型回轉(zhuǎn)類起重機,主要用于完成貨物的搬運和裝卸作業(yè)�；剞D(zhuǎn)支承是連接門機回轉(zhuǎn)及非回轉(zhuǎn)部分的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),其重要性不言而喻。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)我國各港口大型門機回轉(zhuǎn)支承在設(shè)計壽命之前,其大齒圈就產(chǎn)生了普遍性斷齒現(xiàn)象,斷齒率高達30%左右,導(dǎo)致回轉(zhuǎn)支承失效,維修成本和經(jīng)濟損失巨大。產(chǎn)生此類失效問題的門機主要參數(shù)為:額定起重量40~60t,最大幅度38~45m,起升高度40m以上。該類門機大批量出現(xiàn)相似性失效現(xiàn)象,可以排除由設(shè)備不良作業(yè)工況的因素造成,應(yīng)該從設(shè)計、制造及安裝等方面尋找失效原因。通過分析門機設(shè)計過程,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法是把回轉(zhuǎn)支承所受的載荷,轉(zhuǎn)化為當(dāng)量軸向載荷及當(dāng)量傾覆力矩,再依據(jù)承載能力曲線圖對回轉(zhuǎn)支承進行選型。這種設(shè)計并未對回轉(zhuǎn)支承輪齒間的相對位移進行計算,該位移會造成驅(qū)動小齒輪與回轉(zhuǎn)支承大齒圈的軸線不平行,影響輪齒間的嚙合關(guān)系,從而引起大齒圈斷齒故障。在安裝回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)時,制造企業(yè)根據(jù)空載狀態(tài)下保證小齒輪與大齒圈的嚙合關(guān)系,而在額載狀態(tài)下,小齒輪產(chǎn)生相對位移,造成輪齒間不良嚙合,這也是引起斷齒的原因之一。本文以MQ4038型門機為研究對象,對回轉(zhuǎn)支承大齒圈斷齒故障原因進行分析研究。該類門機圓筒結(jié)構(gòu)較高,采用三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承。通過建立轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承及圓筒結(jié)構(gòu)裝配體有限元模型,分析小齒輪與大齒圈相對位移關(guān)系及大齒圈輪齒受力性質(zhì)。在額載工況下,小齒輪與大齒圈的相對位移使二者軸線產(chǎn)生夾角,引起大齒圈嚙合處輪齒擠壓現(xiàn)象,長期的擠壓會加速輪齒疲勞,造成大齒圈輪齒斷裂。采用動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀和電阻應(yīng)變儀,分別對小齒輪與大齒圈位移、圓筒結(jié)構(gòu)應(yīng)力進行試驗驗證分析,試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果相吻合。為了減少輪齒間的相對位移,提出兩種改善方案,一是采用有限元Design Exploration模塊,對圓筒結(jié)構(gòu)剛度進行改善設(shè)計,改善后,保證了輪齒間的良好嚙合關(guān)系;二是通過額載工況下小齒輪輪齒上下端面位移偏差值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的齒側(cè)間隙值進行比對,來量化確定小齒輪與大齒圈的嚙合關(guān)系,達到小齒輪的正確裝配目的。本文主要研究成果如下:(1)提出了大型門機回轉(zhuǎn)支承設(shè)計選型后,在額載工況下,對小齒輪與大齒圈之間的相對位移進行有限元建模計算,確定輪齒嚙合關(guān)系;(2)根據(jù)有限元分析齒輪間相對位移結(jié)果,提出了圓筒結(jié)構(gòu)剛度校核設(shè)計方法,實現(xiàn)輪齒良好嚙合;(3)在回轉(zhuǎn)驅(qū)動小齒輪安裝時,提出了應(yīng)該根據(jù)額載工況下的位移值來量化確定小齒輪與大齒圈的嚙合關(guān)系,進行合理安裝。
【圖文】：

圖 1-1 轉(zhuǎn)柱式門機與大型軸承式門機門機在我國的發(fā)展速度較快，但是在門機的設(shè)計和制造方面，我國仍然有較大的提升空間。國外門機設(shè)計生產(chǎn)廠家中，比較有名的有馬尼托瓦克、日本神鋼集團、特雷克斯一德等，國外門機產(chǎn)品型號種類較多，技術(shù)成熟，滿足了門機大噸位、安全可靠、性能穩(wěn)定等要求，設(shè)備制造精度較高，因此在市場上有較高的占有率，門機設(shè)計水平值得我國借鑒和學(xué)習(xí)。我國起重機械設(shè)備發(fā)展迅速，門機的發(fā)展時間較短。國內(nèi)具有起重機設(shè)計制造資質(zhì)的單位有上千個，比較有代表性的企業(yè)有：上海振華重工、南京港機廠、武漢理工大學(xué)港機研究所等。在小型起重機械的設(shè)計上，，我國已達世界先進水平，但在大型起重機械的研發(fā)設(shè)計上，我國仍需不斷提高整機的設(shè)計制造精度和可靠性[3]。1.1.2 研究背景及研究意義（1）研究背景

圖 1-2 門機回轉(zhuǎn)支承位置型港口門機回轉(zhuǎn)支承主要采用三排滾柱式，其主要結(jié)構(gòu)圈和三排滾柱。其中內(nèi)圈通過螺栓與回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)臺連通過螺栓固定在非回轉(zhuǎn)部分的圓筒法蘭盤上[6]，其傳動機，通過回轉(zhuǎn)電機、聯(lián)軸器、減速器、小齒輪對驅(qū)動力的輪與大齒圈開始嚙合，從而實現(xiàn)門機回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 360°的門機非回轉(zhuǎn)部分相連接，因此其位置相對固定。回轉(zhuǎn)電機聯(lián)軸器減速器大齒圈輪齒I
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U653.921

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本文編號：2589404