塔机（门座式起重机）的能耗分析与节能设计研究

摘要

随着世界各国对“节能环保”的高度重视,节能环保型机械设备的研发已成为科技人员的重点研究方向之一。然而在建筑机械和港口装卸机械中发挥主要作用的起重机却在工作过程中存在能源浪费的问题。因此,对塔机和门座式起重机的能耗和节能问题进行比较系统的研究很有必要。
　　通过比较分析塔式起重机和门座式起重机的工作原理、浪费能量的形式,得出对现有塔式起重设计的节能方法,并且这一方法能够同时满足门座式起重机的节能研究要求。因此,本文主要针对塔机如何实现节能进行方案设计与研究。首先对塔机提升机构、回转机构和变幅机构在工作过程中消耗的能量进行分析,得出塔机机械能的损失是引起其能量浪费的原因这一结论;其次依据“机械设计节能基本原理”、“平衡机构”、“平衡系统”,对塔机进行节能方案设计,并得出最优的方案。我们将设计的机构称为“间歇式能量储存转换机构”,其工作特征是:该机构将建筑材料或货物下降时段的能量储存起来应用于提升的时段,将各工作机构减速时段浪费的能量转化为其它形式的能量储存起来,最终用于其启动时段,因此该工作系统也是一种“闭式能量及功率的平衡系统”。
　　对设计的节能型塔机提升机构进行动力学分析研究,初步得出如下结论:在工作过程中实施该方案不仅有利于能量的储存、而且更方便能量输出与回收;同时其节能效果与其各个方案的结构以及相关参数有关。本文最后应用ADMAS软件仿真,通过仿真分析我们得出此设计方案的节能效率达到32％,实现了节能的效果,而计算时的节能效率为50%,通过分析两者之间误差产生的原因,我们得到了混合动力传动装置的传动效率约为87%。最终,我们得出此设计方案合理可行。

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第一章 绪论

1.1塔式（门座式）起重机设备概述

1.2塔机节能的背景与意义

1.3塔机与门座式起重机的工作机构及原理的比较分析

1.4塔机节能的必要性及可行性

1.5本研究课题的主要目的及内容

1.6本章小结

第二章 起升、回转、变幅机构节能方法分析

2.1塔机起升、回转、变幅机构的能耗及功率分析

2.2传统节能理念与配重节能的比较

2.3配重节能原理

2.4本章小结

第三章 塔机（QTZ63）提升机构的节能方案设计

3.1 QTZ63A塔式起重机设备

3.2提升系统方案设计

3.3最终方案

3.4本章小结

第四章QTZ63A提升系统节能方案主要参数的分析与研究

4.1基于塔机提升时动能变化率的节能机理分析与研究

4.2 QTZ63提升机构提升负载跨越防护网时运动的分析

4.3卷扬筒参数的确定

4.4钢丝绳参数的确定

4.5滑轮组的确定

4.6蓄能器型号以及液压元件参数的确定

4.7电机、变速箱、混合动力传动装置的选择

4.8节能分析

4.9本章小结

第五章QTZ63A节能型提升系统仿真及分析

5.1虚拟样机

5.2节能型提升系统的建模

5.3节能型提升系统的仿真分析

5.4本章小结

总结与展望

参考文献

致谢