梁式起重機設計【煤礦】【碼頭】

梁式起重機設計【煤礦】【碼頭】,煤礦,碼頭,梁式起重機設計【煤礦】【碼頭】,起重機,設計 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1102班 學生：薛建軍 畢業(yè)設計（論文）題目： 梁式起重機設計 畢業(yè)設計（論文）內容： 1.設計說明書一份 2.CAD圖紙一套（包括總裝圖、零件圖 ） 3.文獻綜述（不少于3000字） 畢業(yè)設計（論文）專題部分： 梁式起重機結構 起止時間： 2015年3月6日至 2015年6月5日 指導教師： 簽字 2015年 3 月 6 日 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科生畢業(yè)設計成績考核評價表 畢業(yè)設計 名 稱 粱式起重機設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102 姓名 薛建軍 評價人 權重 評價點 得分 指導教師 10 圖紙完備、整潔，設計說明書的撰寫質量 9 5 分析、計算、論證的綜合能力 4 5 能綜合運用所學知識和專業(yè)知識，獨立工作能力強 4 5 畢業(yè)實習表現(xiàn)、進度表書寫情況 4 評閱人 10 設計的有重大改進或獨特見解，有一定應用價值 8 5 設計的難度和工作量，結合本專業(yè)情況 4 5 計算、圖紙、公式、符號、單位是否符合工程設計規(guī)范 4 5 說明書的條理性、語言、書寫、圖表水平 4 答辯小組 10 設計規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度 10 答辯掛圖準備情況 10 答辯中思維敏捷，知識面寬厚程度 10 回答問題的正確性，有無錯誤 10 是否有創(chuàng)新意識，設計是否有新意 教師、評閱人和答辯小組按以上各條的相應評價點給出得分，合計總分數(shù)。 在總成績分數(shù)中，90-100分為優(yōu)秀，80-89分為良好，70-79為中等，60-69為及格，不足60分為不及格，列入本表右側成績欄中。 注意：有嚴重抄襲現(xiàn)象的學生成績應定為不及格，有抄襲現(xiàn)象但不嚴重的學生成績應降檔處理。指導教師、評閱人及答辯小組對此應切實注意，如有不可解決的分歧，可交于院系答辯委員會裁定。 合計分數(shù) 成績 答辯小組： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102 姓名 薛建軍 題目 梁式起重機設計 指 導 教 師 評 語 薛建軍同學在畢業(yè)設計中，設計題目為梁式起重機設計，經檢查得出以下結論： 1．完成圖紙和設計計算說明書的規(guī)定畢業(yè)設計的工作量。 2．設計計算書參數(shù)選取及計算正確，應用基礎理論知識的能力較強，文中插圖較合理。 3．結構設計較好， 視圖表達較為清晰，能用計算機進行繪圖。 4．具有良好的專業(yè)知識基礎，能夠結合題目進行分析運算，基礎概念清楚。 5．能夠結合題目查閱技術文獻，參考文獻較多。 可以參加答辯。 簽字： 2015年 5月 25日 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述 梁式起重機文獻綜述 班級：機制1102 姓名：薛建軍 指導老師：趙艷春 1.雙梁橋式起重機概述 橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。 普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組成。?起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。?? 起升機構包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構和小車運行機構等部件的機架，通常為焊接結構。 ?? 起重機運行機構的驅動方式可分為兩大類：一類為集中驅動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調整，驅動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。 ?? 起重機運行機構一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。 橋架的金屬結構由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。 ?? 主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結構類型較多比較典型的有箱形結構、四桁架結構和空腹桁架結構。 ?? 箱形結構又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結構簡單，制造方便，適于成批生產，但自重較大。?偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重 較小，但制造較復雜。 ?? 四桁架式結構由四片平面桁架組合成封閉型空間結構，在上水平桁架表面一般鋪有走臺板，自重輕，剛度大，但與其他結構相比，外形尺寸大，制造較復雜，疲勞強度較低，已較少生產。 ?? 空腹桁架結構類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結構，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構及電氣設備裝在橋架內部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。 ?? 普通橋式起重機主要采用電力驅動，一般是在司機室內操縱，也有遠距離控制的。起重量可達五百噸，跨度可達60米。 2、雙梁橋式起重機應用 ? 雙梁橋式起重機是現(xiàn)代工業(yè)在實現(xiàn)生產過程機械化、自動化，改善物料搬運，提高勞動生產率必不可少的重要機械設備。它對于發(fā)展國民經濟，改善人們的物質文化生活的需要都起著重要的作用。 ? 雙梁橋式起重機用于高層建筑的施工，上萬噸級或幾十萬噸級的大型船只的建造，火箭和導彈的發(fā)射，大型電站的施工和安裝，大型重件的裝卸和搬運等。它不僅可以作為輔助的生產設備，完成原料、半成品的裝卸和搬運，進行機電設備、船體分段的吊運與安裝，而且也是一些生產過程及工藝操作中的必需的裝備。再如冶煉金屬工業(yè)生產中的爐料籌辦、加料、鋼水澆鑄、脫模取錠等，必需依靠起重機進行生產作業(yè)。 ? 據(jù)統(tǒng)計，在國內的冶煉金屬、煤炭部門的機械設備總數(shù)量中，起重運輸機械約占45%。起重機是機械化作業(yè)的重要的事物基礎，是一些工業(yè)企業(yè)中主要的固定資產。對于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站庫場、建筑施工工地、海洋開發(fā)、宇宙航行等部門，起重機已成為主要的生產力要素，在生產中進行著高效的工作，組成合理批量生產和機械化流水作業(yè)的基礎，是現(xiàn)代化生產的重要標志之一。 3、雙梁橋式起重機優(yōu)缺點及發(fā)張趨勢? 當今起重機械的發(fā)展方向如下：向大型、高效和節(jié)能方向發(fā)展；向自動化、智能化、集成化和信息化發(fā)展。將機械技術與電子技術相結合，將先進的微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化和智能化；向成套化、系統(tǒng)化、綜合化和規(guī)?；l(fā)展。將各種起重機械的單機組合為成套系統(tǒng)，加強生產設備與物料搬運機械的有機結合，提高自動化程度，改善人機系統(tǒng)；向模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展。許多通用起重機械是成系列成批量的產品，為了降低制造成本，提高通用化程度，可采用模塊組合的方式， 用較少規(guī)格的零部件和各種模塊組成多品種、多規(guī)格和多用途的系列產品，充分滿足各類用戶的需要；向小型化、輕型化、簡易化和多樣化發(fā)展。有相當批量的起重機是在一般的車間和倉庫等處使用，采用新理論、新方法、新技術和新手段提高設計質量，進一步應用計算機技術，不斷提高產品的設計水平與精度，采用新結構、新部件、新材料和新工藝提高產品性能。 4、總結 ? 雙梁橋式起重機主要運用于建筑、水利、橋梁、航空、碼頭、冶金等行業(yè)中，是目前我國應用范圍最廣泛的工程機械之一。它對于提高生產能力，保證產品質量、減輕勞動強度、降低成本，提高運輸效率、加快物質周轉、流通等方面均有著重要的影響，對安全生產、減少事故更有顯著的作用。而在眾多的起重運輸機械中橋式起重機是使用面廣而多的一種。 ? 目前世界上發(fā)達國家已經進入了新的科學技術革命時代，而我國仍然處在生產技術落后，起點低，人力資源得不到充分的發(fā)揮，相對于發(fā)達國家還存在一定的距離。我們應當在學習國外先進技術的同時不斷提高自己，加快我國的社會主義現(xiàn)代化建設。 參考文獻 [1]起重運輸機械，冶金工業(yè)出版社，2005? 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[16]?Sores?L.?Fatigue?Design?of?Machine?Components.?Oxford:?Pergamum?Press,?1971,?66-73. 沈陽化工大學科亞學院 畢業(yè)設計（論文）答辯成績評定 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計（論文）答辯委員會于 年 月 日 審查了 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 薛建軍 的畢業(yè)設計（論文）。 設計（論文）題目： 梁式起重機設計 設計（論文）專題部分： 梁式起重機結構 設計（論文）共 30 頁，設計圖紙 4 張 指導教師： 趙艷春 評 閱 人： 于玲 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會意見： 成績： 學院答辯委員會 主任委員（簽章） 年 月 日 畢業(yè)設計(論文)答辯記錄 專業(yè)班級: 機械設計制造及其自動化 學 號： 311202337 姓 名: 薛建軍 答辯內容記錄: 記錄人： 畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102 姓名 薛建軍 題目 粱式起重機設計 評 閱 人 評 語 薛建軍同學在畢業(yè)設計中，設計題目為梁式起重機設計，經檢查得出以下結論： 1．完成規(guī)定畢業(yè)設計的工作量。 2．設計計算正確，應用基礎理論知識的能力較強，計算說明書中插圖較合理。 3．結構設計較好， 視圖表達較為清晰，能用計算機進行繪圖。 4．具有良好的專業(yè)知識基礎，能夠結合題目進行分析運算，基礎概念清楚。 5．能夠結合題目查閱技術文獻，參考文獻較多。 可以參加答辯。 簽字： 2015年 5月 25日 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)論文 題 目： 梁式起重機設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機制1102班 學生姓名： 薛建軍 指導教師： 趙艷春 論文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期： 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1102班 學生：薛建軍 畢業(yè)設計（論文）題目： 梁式起重機設計 畢業(yè)設計（論文）內容： 1.設計說明書一份 2.CAD圖紙一套（包括總裝圖、零件圖 ） 3.文獻綜述（不少于3000字） 畢業(yè)設計（論文）專題部分： 梁式起重機結構 起止時間： 2015年3月6日至 2015年6月5日 指導教師： 簽字 2015年 3 月 6 日 摘要 隨著我國科技建設的不斷推進，我國在生產等各個領域的建設規(guī)模也在不斷擴大，同時促進了我國機械化建設水平的提高。所以，先進的機械設備將會成為促進施工速度的重要保障，同時也是保障工程質量的物質保證。起重機械在煤礦,碼頭等實現(xiàn)機械化,自動化以及提高勞動生產量方面發(fā)揮了重要作用。起重機械一般以間歇,重復的方法進行工作，取物裝置的起升,下降或者平移等完成運送貨物。在工作進行中，工作范圍相對來說較大，且危險因素較多。 因此，在起重機的設計，制造過程中，設計參數(shù)和設計要素就相對重要，主要設計參考的幾個要素包括：起重繩索，絞車及錨碇，輪胎起重機和汽車起重機，纜索起重機，樁基，構件裝卸運輸與堆放等。 設備管理是企業(yè)經營的重要環(huán)節(jié)，通過各種技術,經濟和組織等措施，對現(xiàn)有設備進行規(guī)劃,設計，使用,維修,改造,直至完全報廢等全過程的管理。 我國對安全生產方面一直都相當重視，但是在執(zhí)行和客觀的條件方面都有許多不確定的不安全因素，尤其是在人為方面，由于生產者忽視安全生產的作用，往往會造成很大的安全事故。我們應該從這些相當重大的生產事故中吸取教訓，防患于未然，最根本的最重要的就是從起重機械的設計和管理等一些方面做起，保證產品的質量，盡量減少事故的發(fā)生。 關鍵詞:起升機構； 小車運行機構； 門式起重機 Abstract With the continuous advance of China's economic construction, manufacturing and other areas of the building are getting bigger, while promoting improvement in the level of mechanization. Therefore, advanced machinery and equipment has become an important guarantee to promote the construction speed, but also ensure the quality of the material guarantee. Lifting machinery in the mines, docks and other mechanization, automation, and improve labor productivity has played an important role. Lifting generally intermittent, repetitive approach to work, extract lifting devices, down or panning, etc. to achieve delivery of goods. In the course of their work, the scope of work is relatively large, and a lot of risk factors. So, in crane design, manufacturing process, design parameters and design elements is quite important, the main design elements of reference include: lifting rope, all kinds of pulleys, winches and anchor, mast, truck crane stack components such as transportation and handling. Device management is an important part of business, through a variety of technical, economic and organizational measures for existing equipment planning, design, manufacture, installation, use, maintenance, alteration, until the retirement of the whole process of management. Management objective is to obtain a better job running effect, that is, we should give full play to the effectiveness of the device, but also the pursuit cycle cost of the most economical. Our country has always attached great importance to production safety, but in the execution, command and objective conditions, there are many uncertain factors of insecurity, especially in human terms, because producers ignore the role of production safety, often cause significant security incidents. We should start with the production of these major accidents learn and take preventive measures, the most important of the most fundamental is from the crane design, manufacture, use and management to start a series of aspects, to ensure product quality, as far as possible reduce accidents.construction, mechanization and automation are also rising, with this adaptation of crane technology is developing rapidly, increasing product range, range more widely. Key Words：Hoisting mechanism； Trolley run institutions； Gantry crane 目 錄 第一章 引言 1 1.1 門式起重機的用途以及工作特點 1 1.2 門式起重機分類及其應用 1 1.3 門式起重機的主要參數(shù) 2 1.4 門式起重機的表示方法 3 1.5 門式起重機的選用 3 1.6 門式起重機的傳動過程和工作原理 4 1.7 門式起重機國內外研究歷史與現(xiàn)狀 4 1.8 本次起重機設計的結構圖 5 第二章計算 6 2.1 載荷情況 6 2.1.1 正常的載荷 6 2.1.2 工作最大載荷 7 2.1.3 非工作最大載荷 7 2.2 起重機設計算依據(jù) 8 2.2.1 起重機設計依據(jù) 8 2.2.2 起重機設計參數(shù) 8 2.3 起重機截面特性設計計算 9 2.31 主梁截面幾何設計 9 2.3.2 支腿截面特性 10 2.4 主梁設計計算及校核 12 2.4.1 主梁計算載荷與內力 12 2.4.2 主梁強度計算 16 2.4.3 主梁工字鋼下翼緣局部集中應力 16 2.4.4 合成應力 17 2.5 支腿設計計算及校核 19 2.5.1 支腿幾何參數(shù) 19 2.5.2 支腿強度計算 20 2.5.3 主梁剛度計算 23 結束語 24 致謝 25 參考文獻 26 附錄 27 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 第一章 引言 1.1 門式起重機的用途以及工作特點 門式起重機是通過改進橋式起重機上所得。在港口上，門式起重機主要用在貨場的裝卸作業(yè)等。它的結構跟門形框架相近，承載重力的主梁下面安裝兩條支腳，可以用于在地面的軌道上行動，主梁兩側可以安裝外伸懸臂梁。門式起重機場地利用率較高，作業(yè)范圍大，通用性較強，在港口等得到廣泛使用。 起重機作為對物料進行起重、裝卸等的機械設備,可以有效的減輕體力勞動，提升勞動生產率并且在生產過程中可以進行一些特殊的工藝加工操作,實現(xiàn)機械化。 1.2 門式起重機分類及其應用 ⑴ 單梁門式起重機 單梁門式起重機結構相對來說簡單，在生產單梁式起重機比較簡易，自身重量偏低，安裝成本較低，主梁多用作偏軌箱形架式結構。軌箱形架式結構與雙主梁門式起重機相比，單主梁整體剛度要稍微弱一些，所以，當起重量Q50t、跨度L35m時,可采用單主梁形式。單主梁門式起重機門腿有C型和L型兩種結構形式。L型結構在生產和安裝較簡便，韌性好、抗壓，但是在吊運貨物時貨物的運動范圍較小。C型的支腳常常做成傾斜或彎曲形，貨物有足夠的空間通過支腳。 ⑵ 雙梁橋式起重機 雙梁橋式起重機承載量較多，跨度較大，并且整體支架的穩(wěn)定性比較好，品種多，但是起重機自身重量與同等起重的單主梁門式起重機相比要偏大，造價也相對較高，根據(jù)主梁結構的不同，又可以分為桁架、箱梁橋兩種，現(xiàn)在大多采用箱形結構。 ⑶ 水電站龍門起重機 此類起重機主要用來吊運和啟閉閘門，同時可以用于安裝作業(yè)。起重量高達80--500t，跨度小，一般在8--16米，起升速度較低，一般為1--5m／min。 這種類型的起重機并不經常用于來回吊運貨物，但使用時工作量卻非常多，所以需要適當提高此起重機的工作級別。 ⑷ 普通龍門起重機 這類起重機有很多采用箱型式和桁架式兩種結構，可以搬運散裝的貨物或者成品裝貨物，起重量一般在100t以下，跨度大多在4--39米，普通門式起重機主要指吊鉤、抓斗、葫蘆門式起重機，一般也包括半門式起重機等。 ⑸ 集裝箱龍門起重機 此起重機主要用在碼頭，使用拖車把集裝箱搬運到堆場后，由集裝箱龍門起重機堆疊起來或者直接裝車運走，可以加速集裝箱運載橋或者其他起重機的周轉及其利用率，一般來說可以堆放3--4層的集裝箱的堆場，且一般用輪胎式，也有使用有軌式的結構的，集裝箱龍門起重機與集裝箱跨車相比，跨度和門架兩側高度都比較大，為了適應碼頭的需要，這類起重機的工作等級都較高，起升速度為8--10m／min。 ⑹ 造船龍門起重機 此類起重機主要用于海岸的造船和大型船體的搬運工作等。 1.3門式起重機的主要參數(shù) 門式起重機的主要參數(shù)是衡量起重機性能的主要指標，同時也是設計起重機的最主要的依據(jù)與憑據(jù)，門式起重機的主要參數(shù)有：起重量、起升高度、機構工作速度以及工作類型等，此外，起重機的軌距、基距等也都是作為設計的重要參數(shù)。 門式起重機的參數(shù)應該首先由使用單位根據(jù)自身需要來提出，具體值需要按照國家標準或者是工廠標準來最終規(guī)定，并且要考慮到制造廠的現(xiàn)實條件等約束因素，所以在確定最終參數(shù)時，應該進行有效的研究。 1.4門式起重機的表示方法 門式起重機一般采用代號、額定起重量、跨度三個要素來表示門式起重機的相關型號。 M:表示門式類型,M后加的一個字符符號代表雙梁門式起重機，如:MG、ME、MZ、MC、MS,加兩個字符符號則表示單主梁門式起重機,其如:MDG、MDZ、MDN、MDP、MDS等，如下： MG—雙梁單小車吊鉤門式起重機； ME—雙梁雙小車吊鉤門式起重機； MDN—單主梁單小車抓斗吊鉤門式起重機； MDS—單主梁小車三用門式起重機。 1.5 門式起重機的選用 ⑴ 單主梁和雙梁門式起重機的選用 一般來說，當起重量在50t以下且跨度在35m以內，并且無特殊使用要求時，一般選用單主梁式起重機，假如要求門腿寬度偏大，工作速度高，經常吊運重件、大件等時，需要選用雙梁門式起重機。 ⑵ 輪距的確定原則 ①需要滿足門架沿起重機軌道方向穩(wěn)定性的需求； ②要求貨物的外形尺寸能成功的平穩(wěn)的通過支腿平面鋼架； ③要求使輪距B與跨度S成一定比例關系，一般來說取輪距B=（1/4—1/6）S ⑶ 跨度和懸臂長度 門式起重機的跨度對起重機自身重量的要求比較大，設計時，在滿足使用條件和符合跨度系列相關標準的前提下，應該盡量減小起重機跨度。 ⑷ 門式起重機間距尺寸確定 工作中，門式起重機的外部尺寸與貨物和運輸車輛通道之間應該留有一定的空間，以便于裝卸作業(yè)，運輸車輛在跨度內裝卸時，通常應與門腿保持0.7m以上的間距，吊具不使用時也應與運輸車輛保持0.5m以上的間距，貨物通過門腿時，應保持0.5m以上的間距。 ⑸ 門式起重機電氣設備的選用 門式起重機的電氣設備應符合通用門式起重機GB/T14406—1993的相關規(guī)定。在選取時應參照相關的設計標準和有關設計手冊進行型號選擇。 1.6門式起重機的傳動過程和工作原理 主要組成結構：電動機、齒輪聯(lián)軸器、傳動軸帶、齒輪、聯(lián)軸器、減速器、齒輪聯(lián)軸器、卷筒、鋼絲繩、定滑輪組、吊鉤組 當起升機構接通電源后，制動器自動松閘，在控制電動機的正轉或者反轉時，動力就會通過聯(lián)軸器、制動輪聯(lián)軸器傳遞給減速器，電動機所輸出的高轉速通過減速器將迅速減速，在之后，就會出現(xiàn)低轉速大轉矩，然后就會拖動卷筒轉動。當整條鋼絲繩兩端穿過裝有滑輪組的吊鉤后，分別固定在卷筒的兩端，隨著卷筒的正反轉動吊鉤組就會達成升降，貨物就會實現(xiàn)上下降落。如果在工作過程中切斷電源，電動機斷電從而失去動力，進而制動器就會立刻制動，抱緊閘門，貨物就會被懸吊在半空。電動機和制動器一般都實行電氣聯(lián)鎖裝置，只需要切斷電動機電源，制動器就會依靠自身彈簧的張力作用而發(fā)生制動，以便于可以保證工作中的安全。 1.7門式起重機國內外研究歷史與現(xiàn)狀 門式起重機的發(fā)展歷史： ⑴ 14世紀西歐出現(xiàn)人力和畜力驅動的轉動臂架型起重機 ⑵ 19世紀初出現(xiàn)橋式起重機 ⑶ 19世紀中后期，蒸汽機驅動的起重機取代了水力驅動的起重機 ⑷ 20世紀20年代，電氣工業(yè)和內燃機工業(yè)的迅猛發(fā)展，以電機和內燃機為驅動裝置的各種起重機逐漸成為發(fā)展趨勢。 我國起重機發(fā)展歷史： 我國的起重機行業(yè)發(fā)展是從建國初期開始初步進行建設的，開始時大多采用蘇聯(lián)標準，改革開放后，隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，各個行業(yè)對起重機的需求和要求精度等也隨之提升。同時作為特殊設備來說其檢驗標準要求也是相當嚴格的。起重機發(fā)展的同時，我國也逐漸設定了制造檢驗標準。同時傳統(tǒng)的接觸器控制也逐漸被自動化控制相替代?？删幊炭刂破鱌LG的技術也逐漸的被廣泛應用于起重機。起重機的安全方面，為了確保操作人員的自身安全，設計人員在設計中引入了無線遠程控制設備。在高精度、多速度行車方面，對于機械相關件的要求精度也相對較高、設計也更精確。 鋼絲繩起重機作為一種大型的起重設備，在國民經濟的各個領域都得到廣泛的應用，但是現(xiàn)在國內的鋼絲繩起重機發(fā)展卻相對來說落后。19世紀60年代到70年代，我國從前蘇聯(lián)引進了TV型號的鋼絲繩式起重機設備，當時有部分生產廠家曾引進國外較為先進的生產制造技術, 但絕大多數(shù)都沒有得到廣泛的使用。 1.8本次起重機設計的結構圖 圖1-1 門式起重機總裝圖 1-主梁 2-支腿 3-大車運行機構 4-電氣設備及管子布置 5-電動葫蘆 6-噸位牌安裝 13-遙控器 4 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 計算 第二章計算 2.1 載荷情況 起重機要安全穩(wěn)定的工作，必須對起重機及其零件來進行高精度的設計以及校核，舉例來說脆性材料制成的零件，當零件承受最大應力達到強度極限時就會出現(xiàn)裂痕致使零件斷裂，如采用韌性較好，不易斷裂的材料所制的零件，當其應力達到甚至超過屈服極限時就會產生塑性變形，如果零件產生的塑性變形過大時會影響起重機的正常工作。為了保證對這些破壞形式有一定的安全措施（也就是說把破壞的幾率控制在一定范圍內）需要一些相關的強度計算。對于一些受壓彎的細長桿或者薄壁構件等還需要檢查細桿或者薄壁構建會不會產生局部失穩(wěn)的現(xiàn)象。另外，對于運行式起重機來說，為了保證其在風險載荷工作時不顛倒，還需要進行起重機抗顛覆穩(wěn)定性的計算等。起重機在使用過程中，只要其全部零件發(fā)生任何形式的破壞或者出現(xiàn)一定的尖峰載荷時，事故就有可能發(fā)生。所以，在設計計算過程中使用的計算載荷必須是在工作中所能產生的最大載荷而不是計算載荷所作用的時間及作用次數(shù)的多少等因素。另外，機器零件在反復應力的作用下所產生的疲勞破壞以及電動機或者渦輪減速器等部件因溫度過好而產生破壞，都會隨時間而累積。所以，此類效益引起事件的發(fā)生，與載荷的大小、作用時間以及作用次數(shù)有著密不可分的關系。此外，露天使用的起重機還必須能經受的起強風、暴雨、暴雪等的襲擊而不致于被損壞。因此，設計人員在設計時也要對其進行嚴格的計算和校核。總的來說，起重機的設計過程中，必須通過不同的計算類型，將其載荷進行適當?shù)姆诸惡徒M合。通常分為三種載荷情況，如下： 2.1.1 正常的載荷 這類載荷一般用來計算零件的疲勞、磨損和發(fā)熱等。它需要考慮的因素通常是起重機在正常的工作情況下產生的載荷。對于起重機的零件所承受的載荷一般情況下都會在規(guī)定的范圍內發(fā)生巨大的變化，所以需要運用一定的方式來設定一個假想的載荷取代變化的載荷，并且對零部件產生的應力效應需要與實際載荷相當。我們通常把這個假想的載荷稱為等效載荷。我們在確定等效載荷時，作用次數(shù)相對很少的尖峰載荷可以不考慮。另外，除了計算電動機功率外，風載荷我們也可以忽略不計。當計算零件疲勞的等效載荷時，我們可以由載荷變化的特性載荷圖以及在整個工作中的應力循環(huán)次數(shù)等來計算載荷的等效值。 2.1.2 工作最大載荷 這種載荷一般用于設計計算零件的最大強度、構件局部的穩(wěn)定性以及起重機抗傾倒穩(wěn)定性。我們需要考慮起重機在工作過程中可能發(fā)生的最不利的載荷組合，比如最大起升載荷、工作最大風載荷、急劇起動制動產生的動載荷、最大偏載荷等。同時考慮到安全性和經濟性原則，我們對于個別最大值同時出現(xiàn)的概率非常小的載荷組合可以忽略不計。 我們在確定計算載荷時有以下兩種常見的組合： （1） 制動以及劇烈起動時所產生的載荷。例如，從地面突然起動較重的貨物時產生的載荷組合；制動或運行起或者制動之一的組合等。 （2）起重機機構在較短時間發(fā)生的較大靜阻力的組合。比如突遇強風、貨物擺動較大幅度等。對于某些特殊用途的起重機，當進行一些特殊工藝工作時也可能出現(xiàn)較大的靜阻力。假如機構中安裝有極限載荷限制的安全裝置，就可以將最大載荷限定在一定的安全范圍內。 2.1.3 非工作最大載荷 這是載荷一般是用來計算起重機非工作安全性，比如暴風將起重機吹翻倒或者吹走以及一些零件強度的一種計算載荷。 但不是每一個零部件都需要按照這三種載荷進行設計計算。一般情況下，對起重機進行設計時需要對所有受力零件進行II類載荷的強度計算。需要做疲勞計算的零件一般來說都是是應力反復作用的次數(shù)超過某一值（一般大于10）的情況下，表2-1列舉了一部分需要進行疲勞計算的零件實例，我們設計時可以作為參考。如果用III類載荷驗算強度的零件承受載荷時是在非正常工作情況下，比如說運行及旋轉支承的裝置以及變幅機構等。一般來說起重機的起升機構、運行機構的傳動裝置在非工作時并不會受到較大的載荷作用或沖擊，另外，防風夾軌器應單獨按照III類載荷進行相關的設計計算及校核 表2-1 需要進行疲勞強度計算的零件 零件名稱 工作類型 每旋轉一周完成一次應力循環(huán)的零件 齒輪、鍵輪、渦輪、車輪、 轉動的心軸，主要承受彎曲載荷的轉軸。 輕級（n）轉/分，中級、 重級、特別級 機構每開動一次完成一次應力循環(huán)的零件 運行，旋轉機構中主要承受扭轉載荷的轉軸及聯(lián)軸器 中級、重級、特別級 起重機每個工作循環(huán)完成一次應力循環(huán)的零件 吊鉤及其它吊具，固定的心軸，起重機構中主要承受扭轉的轉軸 重級、特別級 2.2 起重機設計算依據(jù) 2.2.1 起重機設計依據(jù) 本設計過程中主要用到的教材有： 本設計過程中主要用到的教材有： 《起重機設計規(guī)范》 《起重機設計手冊》 中國鐵路出版社1998 GB3811-83 2.2.2起重機設計參數(shù) (1) 起 重 量 （2）跨 度 （3）起升高度 （4）工作級別 （5）起升速度 起 大車速度 大 小車速度 小 （6）起重機最大風壓 （7）地面操作 2.3起重機截面特性設計計算 2.31主梁截面幾何設計 圖2-1 主梁截面特性 ⑴ 主梁截面積 ⑵ 主梁截面對軸的靜炬 ⑶ 主梁截面行心至軸距離 ⑷ 主梁行心以上截面的靜炬 ⑸ ⑹ ⑺ ⑻ ⑻ ⑼ 圖2-2 主梁受力圖 2.3.2 支腿截面特性 圖二 圖2-3 支腿小端截面 (1)支腿大端截面慣性矩 (2)支腿小端截面慣性矩 (3)支腿折算慣性矩 (4)上橫梁慣性矩 (5)下橫梁面積A 2.4 主梁設計計算及校核 2.4.1 主梁計算載荷與內力 圖2-4 上橫梁截面 在門架平面內 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) 圖2-5 主梁內力圖 由主梁自重產生的支反力及內力 由計算載荷（移動載荷）處于跨中產生的支反力及內力 圖2-6 水平推力 代入式（2-1）得 滿載小車在起制動時的慣性力產生的支反力及內力 由風載荷和起重機起制動主梁自重產生的水平反力及內力 圖2-7主梁水平反力 由滿載小車跨中時因起制動產生的慣性力而引起的水平反力和內力 圖2-8 水平支反力 總內力（主梁） （1） （2） 2.4.2主梁強度計算 （1） （2） (3) 剪應力忽略不計 2.4.3 主梁工字鋼下翼緣局部集中應力 （1） （2） （3） （4） （5） (2-2)--(2-6)式中系數(shù) 決定于 式中輪子與工字鋼踏面接觸點至腹板的距離=38.5mm 代入（2-7）式 得 根據(jù)起重機設計手冊599頁 圖4-3-6 圖4-3-7 當時 代入（2-2）--（2-6）式 得 式中每個輪子的輪壓 代入 得 2.4.4 合成應力 (1)工字鋼下翼緣下表面的合成應力 (2)工字鋼下翼緣下表面的合成應力 (3)工字鋼下翼緣下表面處的合成應力 主梁合格 圖2-9 支腿尺寸及受力圖 2.5 支腿設計計算及校核 2.5.1 支腿幾何參數(shù) 支腿的主要設計參數(shù)如下： （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） （10） （11） (12) 式中 代入 得 （13） (14) 式中 （15） （16） (17) (18) （19） 圖2-10支腿受力圖 2.5.2支腿強度計算 (1)在門架平面內 ①由主梁自重產生的支反力及內力 圖2-11支腿內應力 ②由用于跨中時產生的支反力及內力計 ③由滿載小車處于端起制動時產生的引起的支反力及內力 圖2-12 小車支反力 ④由風載荷產生的支反力及內力 (2)在支腿截面內 ①由（主梁自重和計算載荷）產生的反力和內力 式中 ②由滿載小車處于點時，大車起制動慣性力產生的反力和內力。 ③ 式中 圖2-13 大車支反力和內力 （3）支腿總內力 ① 在門架平面內支腿點的最大彎矩 由主梁自重引起的彎矩 由移動載荷引起的彎矩 由滿載小車起制動引起的彎矩 由風載荷引起的彎矩 ② 在支腿平面內支腿點最大的彎矩 由移動載荷和主梁自重點引起的最大彎矩 由起重機制動產生的慣性引起的彎矩 由風載荷引起的彎矩 ③——支腿點的最大應力 2.5.3 主梁剛度計算 主梁擾度： 許用擾度： 綜上所計算結果，主梁、支腿強度和剛度均滿足要求。 23 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結束語 結束語 畢業(yè)設計寫到了尾聲，回想起在這之前寫畢業(yè)設計的期間，感覺自己是最認真的一次，也是寫的最好的一次。設計即將完成，自己也就要離開學校，這份畢業(yè)報告也是自己在學校所學到的東西的一個總結。 本次畢業(yè)設計經過老師耐心的指導與指引，獨立的完成畢業(yè)設計，于是我們就開始了一段獨立自主的學習路途。 說起畢業(yè)設計，也讓我想起了之前寫課程設計，與之相比，差距比較大，因為畢業(yè)設計涉及到的內容，知識比較多，就比如零件的設計，比課程設計復雜難的多。在畢業(yè)設計的過程中，相當于又讓我鞏固了一遍數(shù)控，機械設計，自動控制原理，在這之前沒有學習到的和不懂得知識讓我得到了理解，也對自己會的知識進行加強。 本畢業(yè)設計說明書，主要對起重機械的用途、歷史發(fā)展以及應用的意義進行了闡述，系統(tǒng)的分析了我國起重機的發(fā)展歷程，同時，在設計方面，對起重機的主梁、支腿、地橫梁、大車和小車運行機構等主要參數(shù)及部件進行了相關的設計，并對主梁和支腿的剛度以及強度進行了相關的校核，在抗顛覆方面也進行了充分的、合理的模擬校核，保證起重設備在工作過程中不被大風吹倒，保證設備運行過程中的穩(wěn)定，在滿負荷工作時設備的強度以及剛度完全滿足需要并有一定的富余，不至于在運行中剛度等的限制而導致工作受限或者無法進行。另外，本次設計同時繪制了起重機的總裝、主梁、地橫梁、支腿等的截面圖以及裝配圖，直觀的展現(xiàn)了起重機的結構和裝配方式以及運行機構的配合和運行方式，有效的提高了對設計書的了解和對起重機的了解。 記住了，本次畢業(yè)設計和以往的課程設計大不相同，一定要以以往更認真對態(tài)度去對待這次畢業(yè)設計，并且要認真的態(tài)度對待接下來的畢業(yè)答辯，而說明書記載著我們設計的步驟，也就是說畢業(yè)設計說明書是在為畢業(yè)答辯而準備。 24 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 致謝 在趙艷春老師耐心的指導下完成的畢業(yè)設計，在整個論文的寫作過程中，老師給了我全面，認真，細心的指導，同時在畢業(yè)設計中我的好多同學也給我了支持和幫助，在完成制圖時CAD繪圖等方面都得到了很多同學的幫助和支持。因此在畢業(yè)設計完成之際，我曾向指導我、幫助我、鼓勵我的老師和同學表示由衷的感謝，感謝你們對我的耐心、感謝你們對我的指導、感謝你們對我的幫助。趙艷春老師以教我兩年了，在這兩年的時間里，感覺老師就像我們的父母一樣，對我無微不至，我也是一有啥不懂的就問她，她都能在第一時間，細心的給我輔導，感覺她特別和藹可親，對我沒有言聲厲語，也感覺她的知識淵博，只要不懂得她都能給我講明白，講的特別細。尤其在本次畢業(yè)設計中，這也是我如此能夠順利完成畢業(yè)設計的重要因素。趙老師不僅是我學習中的榜樣，也是我生活中的榜樣，她那種對工作不懈追求，認真負責的態(tài)度更使我受到了教育和啟發(fā)，我也相信，在接下來的工作中，我會以此為新的起點，以趙老師為學習的榜樣，在以后的工作中繼續(xù)發(fā)揚趙老師的精神，這將會是我以后工作中的財富，更是我一生最珍貴的財富。 同時，我也感謝在我設計中幫助和鼓勵我的同學們，也正因為有你們的無私的、耐心的幫助和支持，我才能在本次畢業(yè)設計順順利利快速完成，我相信，你們對別人那么無私，你們自己也會順順利利完成自己的畢業(yè)設計，并且在以后的答辯中取得優(yōu)異的成績，我堅信，咱們這份友誼我們都會會刻骨銘心。當然說起感謝，我也要感謝在大學里教我的每一位任課老師，正因為有你們不辭辛苦的付出，我才能有今天的成就和知識，我會把你們教給我的知識用到實踐當中，發(fā)揚你們淵博的知識，更是完善自己！ 25 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 參考文獻 [1] 中華人民共和國國家標準GB3811-83起重機設計規(guī)范.北京:中國標準出版社,1983. 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