【摘要】：門座起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱“門機(jī)”)是廣泛應(yīng)用于港口、船廠等場(chǎng)所的典型回轉(zhuǎn)類起重機(jī),主要用于完成貨物的搬運(yùn)和裝卸作業(yè)�；剞D(zhuǎn)支承是連接門機(jī)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(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)我國(guó)各港口大型門機(jī)回轉(zhuǎn)支承在設(shè)計(jì)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(dá)30%左右,導(dǎo)致回轉(zhuǎn)支承失效,維修成本和經(jīng)濟(jì)損失巨大。產(chǎn)生此類失效問(wèn)題的門機(jī)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(jī)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(jì)、制造及安裝等方面尋找失效原因。通過(guò)分析門機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)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?jī)A覆力矩,再依據(jù)承載能力曲線圖對(duì)回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行選型。這種設(shè)計(jì)并未對(duì)回轉(zhuǎn)支承輪齒間的相對(duì)位移進(jìn)行計(jì)算,該位移會(huì)造成驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí),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(duì)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(jī)為研究對(duì)象,對(duì)回轉(zhuǎn)支承大齒圈斷齒故障原因進(jìn)行分析研究。該類門機(jī)圓筒結(jié)構(gòu)較高,采用三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承。通過(guò)建立轉(zhuǎn)臺(tái)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(duì)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(duì)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(zhǎng)期的擠壓會(huì)加速輪齒疲勞,造成大齒圈輪齒斷裂。采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀和電阻應(yīng)變儀,分別對(duì)小齒輪與大齒圈位移、圓筒結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證分析,試驗(yàn)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(duì)位移,提出兩種改善方案,一是采用有限元Design Exploration模塊,對(duì)圓筒結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行改善設(shè)計(jì),改善后,保證了輪齒間的良好嚙合關(guān)系;二是通過(guò)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(jìn)行比對(duì),來(lái)量化確定小齒輪與大齒圈的嚙合關(guān)系,達(dá)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(jī)回轉(zhuǎn)支承設(shè)計(jì)選型后,在額載工況下,對(duì)小齒輪與大齒圈之間的相對(duì)位移進(jìn)行有限元建模計(jì)算,確定輪齒嚙合關(guān)系;(2)根據(jù)有限元分析齒輪間相對(duì)位移結(jié)果,提出了圓筒結(jié)構(gòu)剛度校核設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)輪齒良好嚙合;(3)在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)小齒輪安裝時(shí),提出了應(yīng)該根據(jù)額載工況下的位移值來(lái)量化確定小齒輪與大齒圈的嚙合關(guān)系,進(jìn)行合理安裝。
【圖文】：

圖 1-1 轉(zhuǎn)柱式門機(jī)與大型軸承式門機(jī)門機(jī)在我國(guó)的發(fā)展速度較快，但是在門機(jī)的設(shè)計(jì)和制造方面，我國(guó)仍然有較大的提升空間。國(guó)外門機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家中，比較有名的有馬尼托瓦克、日本神鋼集團(tuán)、特雷克斯一德等，國(guó)外門機(jī)產(chǎn)品型號(hào)種類較多，技術(shù)成熟，滿足了門機(jī)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(chǎng)上有較高的占有率，門機(jī)設(shè)計(jì)水平值得我國(guó)借鑒和學(xué)習(xí)。我國(guó)起重機(jī)械設(shè)備發(fā)展迅速，門機(jī)的發(fā)展時(shí)間較短。國(guó)內(nèi)具有起重機(jī)設(shè)計(jì)制造資質(zhì)的單位有上千個(gè)，比較有代表性的企業(yè)有：上海振華重工、南京港機(jī)廠、武漢理工大學(xué)港機(jī)研究所等。在小型起重機(jī)械的設(shè)計(jì)上，，我國(guó)已達(dá)世界先進(jìn)水平，但在大型起重機(jī)械的研發(fā)設(shè)計(jì)上，我國(guó)仍需不斷提高整機(jī)的設(shè)計(jì)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(jī)回轉(zhuǎn)支承位置型港口門機(jī)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(guò)螺栓與回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)臺(tái)連通過(guò)螺栓固定在非回轉(zhuǎn)部分的圓筒法蘭盤(pán)上[6]，其傳動(dòng)機(jī)，通過(guò)回轉(zhuǎn)電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、小齒輪對(duì)驅(qū)動(dòng)力的輪與大齒圈開(kāi)始嚙合，從而實(shí)現(xiàn)門機(jī)回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 360°的門機(jī)非回轉(zhuǎn)部分相連接，因此其位置相對(duì)固定�；剞D(zhuǎn)電機(jī)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U653.921

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本文編號(hào)：2589404