20噸電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、摘 要橋式起重機(jī)主要應(yīng)用于大型加工企業(yè)，如鋼鐵、冶金和建材等行業(yè)，完成生產(chǎn)過(guò)程中的起重和吊裝等工作。其中用于生產(chǎn)車(chē)間的橋式起重機(jī)，是起重機(jī)的一個(gè)主要類(lèi)型，由于起重機(jī)行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過(guò)整個(gè)廠房的建筑面積，具有非常重要的和不可替代的作用，因而深受用戶歡迎，得到了很大發(fā)展。橋式起重機(jī)主要由機(jī)械部分、金屬結(jié)構(gòu)和電氣三大部分所組成。機(jī)械部分是指起升、運(yùn)行、變幅和旋轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)，還有起升機(jī)構(gòu)，金屬結(jié)構(gòu)是構(gòu)成起重機(jī)械的軀體，是安裝各機(jī)構(gòu)和支托它們?nèi)恐亓康闹黧w部分。電氣是起重機(jī)械動(dòng)作的能源，各機(jī)構(gòu)都是單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的。構(gòu)成橋式起重機(jī)的主要金屬結(jié)構(gòu)部分是橋架，它橫架在車(chē)間兩側(cè)吊車(chē)梁的軌道上，并沿軌道前后運(yùn)行。除

2、橋架外，還有小車(chē)，小車(chē)上裝有起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)，可以帶著吊起的物品沿橋架上的軌道運(yùn)行。于是橋架的前后運(yùn)行和小車(chē)沿橋架的運(yùn)行以及起升機(jī)構(gòu)的升降動(dòng)作，三者所構(gòu)成的立體空間范圍是橋式起重機(jī)吊運(yùn)物品的有效空間。通用橋式起重機(jī)一般都具有三個(gè)機(jī)構(gòu):起升機(jī)構(gòu)(起重量稍大的有主副兩套起升機(jī)構(gòu))、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。另外還包括欄桿、司機(jī)室等。本論文研究的是電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)，額定起重量75/20t。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車(chē)的起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，大車(chē)的起升機(jī)構(gòu)的主要計(jì)算。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究

3、工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡?/p>

4、部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印

5、、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū)指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫(xiě)（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？

6、 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū)評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（

7、包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見(jiàn)教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過(guò)程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生答辯

8、過(guò)程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評(píng)定成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見(jiàn)：系主任： （簽名）年 月 日目錄第

9、一章 背景技術(shù)-3第二章 文獻(xiàn)評(píng)估-11第三章 起重機(jī)的技術(shù)與說(shuō)明-193.1 起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)計(jì)算-193.2 起重機(jī)小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算-283.3 起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)計(jì)算-373.4 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算-46致 謝-56參考文獻(xiàn)-57第一章 背景技術(shù)起重機(jī)作為冶金行業(yè)安全、正常生產(chǎn)必不可少的關(guān)鍵和重要設(shè)備，其工作的可靠性、安全性、先進(jìn)性一直受到人們的高度重視，但受傳統(tǒng)冶金工藝的制約，改革開(kāi)放前的三十年國(guó)內(nèi)冶金起重機(jī)基本是在原蘇聯(lián)的模式下做一些小型的改進(jìn)和發(fā)展。隨著改革開(kāi)放的不斷深入，大量國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引入，現(xiàn)代冶金起重機(jī)也發(fā)生了較大的變化。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)冶金工藝的改進(jìn)及最終用戶的使用要求，

10、對(duì)冶金起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)談一些看法。例如：冶金起重機(jī)作為冶金行業(yè)安全、正常生產(chǎn)必不可少的關(guān)鍵和重要設(shè)備，其工作的可靠性、安全性、先進(jìn)性一直受到人們的高度重視，但受傳統(tǒng)冶金工藝的制約，改革開(kāi)放前的三十年國(guó)內(nèi)冶金起重機(jī)基本是在原蘇聯(lián)的模式下做一些小型的改進(jìn)和發(fā)展。隨著改革開(kāi)放的不斷深入，大量國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引入，現(xiàn)代冶金起重機(jī)也發(fā)生了較大的變化。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)冶金工藝的改進(jìn)及最終用戶的使用要求，對(duì)冶金起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)談一些看法。冶金起重機(jī)一般人們主要指服務(wù)于冶金企業(yè)的鑄造起重機(jī)、料箱加料起重機(jī)、板坯搬運(yùn)起重機(jī)、鋼卷夾鉗起重機(jī)、磁盤(pán)起重機(jī)和服務(wù)于冶金廠工作級(jí)別較高的其它橋式起重機(jī)。由于冶金企業(yè)煉鋼

11、、鑄坯(鑄錠)、軋鋼工藝的改變，脫錠起重機(jī)、均熱爐夾鉗起重機(jī)、剛性料耙起重機(jī)、平爐橋式加料起重機(jī)、均熱爐揭蓋起重機(jī)等傳統(tǒng)冶金起重機(jī)已逐步趨于淘汰，這里不做進(jìn)一步的分析。僅就前面幾種現(xiàn)在冶金企業(yè)大量使用的起重機(jī)其發(fā)展趨向做一些初步的分析探討。起重量大型化，工作速度高速化現(xiàn)代冶金起重機(jī)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一，是起重量大型化，工作速度高速化，隨著社會(huì)的發(fā)展對(duì)冶金企業(yè)的要求也在逐步提高，這不僅表現(xiàn)在對(duì)冶金產(chǎn)品的數(shù)量要求上，更重要的是表現(xiàn)在對(duì)冶金產(chǎn)品的質(zhì)量和品種方面，由于社會(huì)需求的增加推動(dòng)和促進(jìn)了冶金企業(yè)的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步，大型轉(zhuǎn)爐、連鑄、連軋技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)冶金起重機(jī)的大型化和高速度提出了更高的要求，現(xiàn)就

12、國(guó)內(nèi)主要冶金起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)鑄造起重機(jī)的發(fā)展情況做一簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)：從上表可以看出，五十年來(lái)主鉤起升速度和起重量均有較大幅度的提高。起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)均采用調(diào)速系統(tǒng)早在7080年代，隨著交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和成熟，國(guó)外各著名起重機(jī)制造廠紛紛推出各機(jī)構(gòu)調(diào)速的承諾。調(diào)速范圍因采用的調(diào)速方式不同而不同?，F(xiàn)設(shè)計(jì)大量使用的是定子調(diào)壓和變頻調(diào)速系統(tǒng)，起升機(jī)構(gòu)以定子調(diào)壓為多，運(yùn)行機(jī)構(gòu)以變頻為多。機(jī)構(gòu)采用調(diào)速以后具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：a)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)平穩(wěn)當(dāng)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)僅以正常速度的110或120微速起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，被吊物體平穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)起吊鋼水包的鑄造起重機(jī)特別有利； b)可有效減少制動(dòng)器閘塊的磨損；c)被吊物體能準(zhǔn)確定位；d

13、)減少對(duì)金屬結(jié)構(gòu)(橋架或小車(chē)架)和傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，延長(zhǎng)使用壽命；e)可有效改善操作工人的工作環(huán)境；f)減少起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。使用調(diào)速系統(tǒng)后也帶來(lái)如下問(wèn)題：a)起重機(jī)的造價(jià)提高；b)對(duì)維修電工的技術(shù)水平要求較高。雖然采用調(diào)速系統(tǒng)后會(huì)增加設(shè)備成本，加大維修難度，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，調(diào)速系統(tǒng)的造價(jià)也在逐步降低，而其優(yōu)越性卻越加明顯。系統(tǒng)調(diào)速以后，其工作情況的改變?yōu)槠浒l(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。監(jiān)測(cè)傳感控制技術(shù)廣泛應(yīng)用，使用性能和可靠度大大提高隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種監(jiān)測(cè)、傳感控制技術(shù)在冶金起重機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，從而使起重機(jī)的使用性能得到很大的提高，使冶金起重機(jī)從以前簡(jiǎn)單意義上物料搬運(yùn)工具變成目前的物流、

14、信息流綜合傳送設(shè)備。秤量裝置：在鑄造起重機(jī)上設(shè)置數(shù)字式秤量裝置，小顯示屏放在司機(jī)室內(nèi)，大顯示屏設(shè)在主端梁下，朝向地面，使盛鋼桶內(nèi)的鋼水重量隨時(shí)顯示，該數(shù)據(jù)聯(lián)到計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)，一方面可累計(jì)每日的產(chǎn)量，另一方面可根據(jù)連續(xù)板坯的大小、塊數(shù)來(lái)決定盛鋼桶應(yīng)盛放的鋼水量，減少浪費(fèi)。隨著各種大型高精度電子秤的應(yīng)用，冶金起重機(jī)在搬運(yùn)物品的同時(shí)，還可完成產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)、超載斷電和報(bào)警等功能。故障顯示、記錄、打印裝置在連續(xù)生產(chǎn)的鋼鐵企業(yè)里，時(shí)間就是金錢(qián)。在起重機(jī)出了故障后，希望維修時(shí)間減至最短。故障顯示裝置可將正發(fā)生故障的部、零件名稱(chēng)在司機(jī)室內(nèi)的顯示屏上顯示出來(lái)，維修人員立即知道故障發(fā)生的部位，可大大縮短維修時(shí)間。易出故

15、障的電氣和機(jī)械的零部件，由業(yè)主列出清單，起重機(jī)制造廠按業(yè)主要求設(shè)置故障顯示點(diǎn)，一旦被監(jiān)測(cè)零部件出現(xiàn)故障，就會(huì)在屏幕上顯示出來(lái)，避免更大故障的發(fā)生。該裝置除具有顯示功能外，還具備記錄、打印功能，備查找故障原因，落實(shí)核對(duì)責(zé)任的需要。二、三維定位裝置吊具在空間的位置可通過(guò)本裝置在司機(jī)室內(nèi)的顯示屏上顯示，定位精度可控制在10mm以下，可滿足各類(lèi)自動(dòng)作業(yè)線的工藝要求。司機(jī)可通過(guò)顯示屏上顯示的數(shù)字直觀地確定吊具或物體是否已到達(dá)該物體應(yīng)到達(dá)的位置，大大縮短起吊時(shí)間，也避免物體的晃動(dòng)，可有效提高生產(chǎn)效率。防碰撞裝置過(guò)去為防止二臺(tái)起重機(jī)碰撞，僅安裝限位開(kāi)關(guān)和緩沖器，現(xiàn)有激光式或雷達(dá)式防碰撞裝置。在一臺(tái)起重機(jī)設(shè)發(fā)

16、射裝置，在另一臺(tái)起重機(jī)設(shè)接受或反射裝置，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的間距時(shí)，就發(fā)出報(bào)警，避免發(fā)生相撞。安全制動(dòng)器在吊運(yùn)重要物體，如：核原料、液態(tài)金屬、大水電站的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等，起重機(jī)的主起升機(jī)構(gòu)的卷筒上設(shè)置安全制動(dòng)器。在該卷筒一側(cè)法蘭的輪緣上根據(jù)制動(dòng)力矩的需要可設(shè)置一對(duì)、二對(duì)甚至三對(duì)瓦塊，由專(zhuān)設(shè)的液壓站進(jìn)行控制。起動(dòng)時(shí)，安全制動(dòng)器先打開(kāi)，設(shè)在高速軸上的工作制動(dòng)器后打開(kāi)。制動(dòng)時(shí)，工作制動(dòng)器先制動(dòng)，安全制動(dòng)器滯后幾秒再制動(dòng)。安全制動(dòng)器的作用是保證工作制動(dòng)器與安全制動(dòng)器之間所有傳動(dòng)鏈環(huán)節(jié)中任一傳動(dòng)件損壞或斷裂時(shí)，被吊物件均可安全。把各種監(jiān)測(cè)、傳感技術(shù)適當(dāng)?shù)貞?yīng)用在起重機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金起重機(jī)的有線或無(wú)線控制，既是現(xiàn)代冶

17、金起重機(jī)發(fā)展的方向，同時(shí)也應(yīng)成為個(gè)設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該努力的目標(biāo)?？刂萍夹g(shù)程序化，遙控技術(shù)在特殊環(huán)境中使用隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展和日臻完善，實(shí)現(xiàn)程序化控制的起重機(jī)也已成為可能，且其控制范圍變得日益廣泛，控制功能變得日益完善，各種冶金起重機(jī)按照人們事先約定的模式執(zhí)行一定的工作任務(wù)已成為現(xiàn)實(shí)。為了更準(zhǔn)確、即時(shí)的完成各種工作任務(wù)，各種冶金起重機(jī)通過(guò)有線或無(wú)線與主控設(shè)備聯(lián)動(dòng)。在主控室控制已成為可能，遙控冶金起重機(jī)和程控冶金起重機(jī)已在部分冶金企業(yè)中使用。遙控冶金起重機(jī)一般用在一些高粉塵、高污染的危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)，如武鋼一煉鋼出渣跨、珠江鋼廠、八一鋼廠等都有遙控起重機(jī)在用。而程控冶金起重機(jī)一般用在一些作業(yè)效率較

18、高的場(chǎng)合。為提高起重機(jī)的使用壽命，減小沖擊、提高操作的準(zhǔn)確性、運(yùn)行效率和改善司機(jī)的操作環(huán)境，寶鋼三期工程中的1580、干熄焦提升機(jī)等都有一定范圍的使用，程控起重機(jī)和遙控起重機(jī)將得到一定的發(fā)展，并逐步被冶金企業(yè)所采用。結(jié)構(gòu)型式標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)模式國(guó)際化我們之所以把“結(jié)構(gòu)型式標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)模式國(guó)際化”作為現(xiàn)代冶金起重機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)提出，主要出于以下兩方面的考慮：a)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)冶金起重機(jī)的客觀要求由于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行體制已由計(jì)劃轉(zhuǎn)向了市場(chǎng)，這樣為設(shè)備采購(gòu)單位在短時(shí)間內(nèi)利用招投標(biāo)形式選擇質(zhì)優(yōu)、價(jià)低產(chǎn)品提供了有力和有利的條件，設(shè)備生產(chǎn)廠沒(méi)有結(jié)構(gòu)型式的標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)模式的國(guó)際化就很難達(dá)到用戶的要求；b)信息、通信技術(shù)的

19、發(fā)展為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)模式國(guó)際化提供了充分的物質(zhì)和技術(shù)支持。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)型式的標(biāo)準(zhǔn)化還可以把經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)成熟可靠的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用于新的產(chǎn)品中，避免結(jié)構(gòu)型式的不合理產(chǎn)生的技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。吊車(chē)型式普通化、吊具型式專(zhuān)用化把“吊車(chē)型式普通化、吊具型式專(zhuān)用化”作為現(xiàn)代冶金起重機(jī)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)提出，主要是出于冶金企業(yè)鑄坯軋制技術(shù)的更新，即由傳統(tǒng)的鑄錠脫錠鋼錠加熱初軋熱軋，到現(xiàn)在的連鑄連軋。配合傳統(tǒng)工藝時(shí)，冶金企業(yè)需要有：橋式加料起重機(jī)、料箱加料起重機(jī)、鑄造起重機(jī)、脫錠起重機(jī)、均熱爐鉗式起重機(jī)、均熱爐揭蓋起重機(jī)、板坯夾鉗起重機(jī)、剛性料耙起重機(jī)、(含磁盤(pán))鋼卷夾鉗起重機(jī)等多種起重機(jī)來(lái)完

20、成其工藝過(guò)程，而采用連鑄連軋工藝時(shí)，冶金廠只要有料箱加料、鑄造、板坯夾鉗、鋼卷夾鉗等幾種起重機(jī)即可完成全部工藝過(guò)程中的物料搬運(yùn)，使吊車(chē)型式得到極大的簡(jiǎn)化。由于冶金產(chǎn)品品種需求的多樣性，各種專(zhuān)用吊具也應(yīng)用而生，如配合精整跨的臥卷吊具、立卷吊具、自對(duì)中立卷吊具、揭蓋吊具、L型鉤鋼板吊具、C型鉤，與可人控旋轉(zhuǎn)的吊鉤配合使用，可實(shí)現(xiàn)多種操作功能。2.典型結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)型式的分析和認(rèn)識(shí)2.1鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)鑄造起重機(jī)主傳動(dòng)采用星形減速機(jī)應(yīng)成為現(xiàn)代鑄造起重機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)?，F(xiàn)在在用的鑄造起重機(jī)大部分是采用棘輪棘爪傳動(dòng)，之所以采用棘輪棘爪的傳動(dòng)有兩個(gè)原因，一是棘輪棘爪對(duì)保證鑄造起重機(jī)的安全運(yùn)行確有其優(yōu)

21、點(diǎn)。二是星形減速機(jī)最初在鑄造起重機(jī)上使用時(shí)連續(xù)出過(guò)幾次問(wèn)題，冶金部專(zhuān)門(mén)下文對(duì)星形傳動(dòng)予以停用。經(jīng)過(guò)幾十年的反思，以及星形減速機(jī)在進(jìn)口鑄造起重機(jī)上使用驗(yàn)證的良好業(yè)績(jī)和控制監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。我們認(rèn)為星形傳動(dòng)在鑄造起重機(jī)上的應(yīng)用將逐步擴(kuò)大，原因有二，其一星形傳動(dòng)基本具備原棘輪棘爪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，還可實(shí)現(xiàn)單電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)安全運(yùn)行；其二對(duì)以前星形傳動(dòng)造成事故的原因的認(rèn)識(shí)逐步趨于一致，即結(jié)構(gòu)性問(wèn)題而非原理性問(wèn)題，只要通過(guò)改進(jìn)和完善設(shè)計(jì)就可以避免，加之電氣控制監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，星形傳動(dòng)的安全運(yùn)行已經(jīng)可以得到有效的保證。板坯夾鉗起重機(jī)的夾鉗裝置重力夾鉗、電動(dòng)開(kāi)閉的重力夾鉗、動(dòng)力夾鉗三種夾鉗裝置中，動(dòng)力夾鉗因其成本較高

22、，擴(kuò)大推廣受到一定的影響，但由于其優(yōu)越的工作性能，特別是鉗口可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的三維跟蹤、可靠夾起梯形坯、較高的工作效率和不損失起升高度，為實(shí)現(xiàn)冶金企業(yè)的自動(dòng)化具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。因而我們認(rèn)為動(dòng)力式板坯夾鉗起重機(jī)在現(xiàn)代冶金起重機(jī)發(fā)展上將占越來(lái)越重要的作用。橋架、小車(chē)架整體加工：橋架、小車(chē)架包括一些大型結(jié)構(gòu)件整體加工是保證冶金起重機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施和有效途徑。由于冶金起重機(jī)工作的特殊性，對(duì)質(zhì)量提出了較高的要求，小車(chē)架整體加工指焊在小車(chē)架上的電動(dòng)機(jī)底座，制動(dòng)器底座，減速器支承座，卷筒支承座，和小車(chē)車(chē)輪支承座等機(jī)座一次性地劃線加工而成，相互間的形位、尺寸公差由機(jī)床保證，因此裝配工作變得特別簡(jiǎn)單。只要把

23、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒、車(chē)輪就位即可，不像舊的辦法，它們間的形位、尺寸誤差靠塞墊片來(lái)調(diào)節(jié)。簡(jiǎn)而言之，這些部件間的形位公差由機(jī)床精度保證與裝配工人的技術(shù)等級(jí)無(wú)關(guān)，排除了人為因素，因而大大提高了裝配精度和使用性能，同時(shí)也大大縮短了用戶的維修時(shí)間?；A(chǔ)傳動(dòng)與控制隨著冶金工業(yè)的連續(xù)化生產(chǎn)，要求冶金起重機(jī)具有可靠性高，調(diào)試及定位性能好，具有故障自診斷，操作平穩(wěn)舒適等功能，其控制結(jié)構(gòu)為：工業(yè)PC機(jī)+PLC+基礎(chǔ)傳動(dòng)?；A(chǔ)傳動(dòng)采用變頻調(diào)速。運(yùn)行過(guò)程由傳統(tǒng)的人為速度控制將逐步過(guò)度到準(zhǔn)確的PLC位置控制，工作信息將自動(dòng)傳給上位機(jī)(工業(yè)PC)，最終與整個(gè)工廠的管理和控制系統(tǒng)相聯(lián)是冶金起重機(jī)基礎(chǔ)傳動(dòng)與控制發(fā)展

24、的主要趨勢(shì)?；A(chǔ)傳動(dòng)基礎(chǔ)傳動(dòng)將以全數(shù)字式可控硅定子調(diào)壓調(diào)速，變頻調(diào)速為主導(dǎo)。起升機(jī)構(gòu)將采用調(diào)壓調(diào)速或無(wú)逆變失敗的可逆變式變頻調(diào)速(例如西門(mén)子AFE)，運(yùn)行將以變頻調(diào)速為主。自動(dòng)控制：PLC將完成所有自動(dòng)控制的功能，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(如Profibus)實(shí)現(xiàn)對(duì)各機(jī)構(gòu)調(diào)速裝置的速度及定位控制，該方式通訊信息量大，連線簡(jiǎn)單，可靠性高。對(duì)于板坯連鑄使用的板坯夾鉗連續(xù)自動(dòng)堆垛，連軋后的鋼卷連續(xù)自動(dòng)堆垛，PLC將根據(jù)設(shè)定，自動(dòng)完成定時(shí)、定位自動(dòng)夾坯，自動(dòng)定位堆垛，整個(gè)過(guò)程將自動(dòng)完成，重復(fù)循環(huán)，系統(tǒng)將具有自診斷功能，以確保運(yùn)行可靠性。故障時(shí)，可切換到司機(jī)人工操作，并隨時(shí)從任一工藝流程點(diǎn)切入自動(dòng)過(guò)程，這將使效率更

25、高，設(shè)備運(yùn)行更合理。故障監(jiān)測(cè)與控制；裝在司機(jī)室的PC機(jī)或觸摸屏人機(jī)界面，將能夠顯示各機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)故障信息，并可在PC機(jī)上設(shè)置工藝要求指令，下載至PLC。啟動(dòng)自動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)工藝要求的自動(dòng)控制過(guò)程。工業(yè)PC機(jī)還可通過(guò)通訊實(shí)現(xiàn)與工廠管理網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理自動(dòng)化。第二章 文獻(xiàn)評(píng)估沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 吳芳在大型塔式起重機(jī)非接觸式力矩保護(hù)技術(shù)研究一文中分析了塔式起重機(jī)是工業(yè)和民用建筑施工中完成重物吊裝工作的主要設(shè)備，具有工作效率高，使用范圍廣，操作容易，安裝拆卸簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，核電站及建筑業(yè)的迅速發(fā)展，為塔式起重機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)，但同時(shí)也提出了挑戰(zhàn)，塔式起重機(jī)安全事故隨著起重機(jī)數(shù)

26、量的猛增而頻繁發(fā)生。減少塔式起重機(jī)事故，提高塔式起重機(jī)安全性能和作業(yè)效率迫在眉睫。力矩限制器是裝備在塔式起重機(jī)上的重要超載保護(hù)裝置，它為塔式起重機(jī)的安全工作提供保障。傳統(tǒng)的力矩保護(hù)裝置是采用一個(gè)機(jī)械式的力矩傳感器，利用機(jī)械變形產(chǎn)生電信號(hào)，再將這一信號(hào)放大，為操作者提供顯示或保護(hù)信號(hào)；但這種接觸式的力矩保護(hù)存在著不可避免的誤差，為了提高其可靠性和精度，減小誤差，本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的力矩限制器進(jìn)行了深入詳盡的對(duì)比和分析基礎(chǔ)上，借鑒和傳承了它們的成功經(jīng)驗(yàn)，充分利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、傳感測(cè)控等方面的技術(shù)成果，提出了非接觸式的設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行了新型起重機(jī)力矩限制器的研制。該系統(tǒng)的解決方案具有通用性好、高精

27、度、低成本等優(yōu)點(diǎn)【1】 。武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院 謝建剛, 李堯在新型雙粱鑄造起重機(jī)的設(shè)計(jì)一文中對(duì)新型雙梁鑄造起重機(jī)重新進(jìn)行設(shè)計(jì). 使其新設(shè)計(jì)中有四根鋼繩，并且可以利用現(xiàn)有50t起重機(jī)的橋架及小車(chē)架達(dá)到原四梁鑄造起重機(jī)的功能和安全指標(biāo).鑄造起重機(jī)的工作任務(wù)是非常危險(xiǎn)的，因?yàn)槠淦鸬醯匿撍锏囊簯B(tài)金屬溫度高達(dá)1200C，一旦鋼水包脫落，帶來(lái)的是災(zāi)難性的后果。故鑄造起重機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)則中對(duì)可靠性的要求非常高。國(guó)標(biāo)GB11-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范里面對(duì)起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器安全儲(chǔ)備作出了規(guī)定。而煉鋼操作規(guī)程里面規(guī)定了起吊鋼水包應(yīng)采用鑄造起重機(jī)，這一要求也正與其相應(yīng)的工作任務(wù)一致。此文優(yōu)點(diǎn)在于：新設(shè)計(jì)的雙梁鑄造

28、起重機(jī)與四梁起重機(jī)一樣有四根承載鋼繩。其中任何一根鋼繩突然脫落或斷裂均不影響吊鉤的平衡，不會(huì)導(dǎo)致鋼水包的傾覆。運(yùn)輸鋼水一類(lèi)的液態(tài)金屬，必須使用有安全冗余設(shè)計(jì)的鑄造起重機(jī)，這樣可以避免相關(guān)事故發(fā)生。本文設(shè)計(jì)的雙梁鑄造起重機(jī)在中小鋼廠因其價(jià)格便宜，改造工作量較小，有一定的推廣價(jià)值【2】。上海西重所重型機(jī)械成套有限公司 蔡麗娟 孫承波與寶山鋼鐵股份有限公司 戴至前 陳平原在所發(fā)表的 橋式起重機(jī)節(jié)能調(diào)速技術(shù)改造一文中闡述了自己在橋式起重機(jī)節(jié)能調(diào)速方面的改造方案，即：在國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品技術(shù)基礎(chǔ)上，借鑒其他行業(yè)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，采用變頻調(diào)速控制裝置改造橋式起重機(jī)的調(diào)壓調(diào)速裝置，并盡可能地保留原有設(shè)備配置，實(shí)現(xiàn)了低成

29、本高性能的改造目標(biāo)。為同類(lèi)設(shè)備改造提供了技術(shù)借鑒。這樣做的優(yōu)點(diǎn)：我認(rèn)為變頻調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行可靠、響應(yīng)速度快、節(jié)能環(huán)保、調(diào)速穩(wěn)定、故障率低，是起升機(jī)構(gòu)理想的控制裝置，完全達(dá)到了改造目標(biāo)。在AFE產(chǎn)品基礎(chǔ)上自主集成的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，技術(shù)性能與西門(mén)子成套產(chǎn)品相同，但裝置成本明顯降低，調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的費(fèi)用更低，能為系統(tǒng)的正常運(yùn)行和維護(hù)提供技術(shù)支持。改造后的變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，1臺(tái)160 kW電機(jī)主鉤，以1年330 d、每天工作16 h計(jì)算，能節(jié)電40萬(wàn)kWh，節(jié)省電費(fèi)超過(guò)25萬(wàn)元【3】。楊丹對(duì)軌道集裝箱龍門(mén)起重機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真及動(dòng)力學(xué)分析一文中龍門(mén)起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)是起重機(jī)工作時(shí)最重要的

30、承載部件，其力學(xué)性能對(duì)整機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有直接影響。目前在龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和故障診斷中有以下兩方面的問(wèn)題有待解決：1)過(guò)去，在設(shè)計(jì)和驗(yàn)算中僅是對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的起始、中間等幾個(gè)在經(jīng)驗(yàn)上看來(lái)是危險(xiǎn)的位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，而對(duì)起重機(jī)在從小車(chē)起吊載荷到終止整個(gè)工作過(guò)程中的應(yīng)力等力學(xué)參量均不知曉，主要是由于實(shí)際工作中這項(xiàng)工作太繁瑣而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。本文的第一個(gè)解決的問(wèn)題便是對(duì)龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真；2)起升機(jī)構(gòu)起制動(dòng)時(shí)對(duì)龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊動(dòng)載荷，其對(duì)整個(gè)龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)未知。針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題，本論文以龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，以有限元法和機(jī)械動(dòng)力學(xué)

31、為理論基礎(chǔ)和分析手段，運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)和有限元分析軟件ANSYS對(duì)小車(chē)吊載運(yùn)行過(guò)程中的龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真，研究了龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性和龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)在起吊時(shí)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，并采用VisualBasic開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的數(shù)值運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力仿真軟件。主要研究工作如下： 1)用ANSYS的內(nèi)部命令和APDL語(yǔ)言以及參數(shù)化技術(shù)建立了龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的有限元參數(shù)化模型。它使得有限元分析過(guò)程中對(duì)模型的修改以及再次計(jì)算很方便、快捷，而且不容易出錯(cuò)。2)用建立好的有限元參數(shù)化模型和ANSYS的內(nèi)部命令以及APDL語(yǔ)言編寫(xiě)了小車(chē)吊載運(yùn)動(dòng)過(guò)程中起重機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真的命令流文件，具體實(shí)現(xiàn)了仿真，獲得了仿真動(dòng)畫(huà)，經(jīng)分

32、析得出了有參考價(jià)值的結(jié)論。3)研究了龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。結(jié)合有限元參數(shù)化模型編寫(xiě)了模態(tài)分析的命令流文件。提取了前10階固有頻率、主振型及其振型圖，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。4)對(duì)龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)在貨物突然起吊受到動(dòng)載荷的情況進(jìn)行了瞬態(tài)分析。結(jié)合有限元參數(shù)化模型編寫(xiě)了瞬態(tài)分析的命令流文件。該瞬態(tài)分析主要是以小車(chē)滿載跨中為基點(diǎn)進(jìn)行分析的，獲得了龍門(mén)起重機(jī)突然起吊的瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)，包括龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)主梁垂直位移、垂直速度、垂直加速度與時(shí)間的響應(yīng)曲線，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。5)有效地運(yùn)用VisualBasic軟件對(duì)龍門(mén)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真和動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)行了封裝。獨(dú)立開(kāi)發(fā)了龍門(mén)起重機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力數(shù)值仿真軟件

33、【4】。單海云對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)及基于有限元法的可靠性研究一文該論文以港口起重機(jī)為研究對(duì)象,考慮影響起重機(jī)結(jié)構(gòu)的各種因素,確定金屬結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài),對(duì)其安全使用期限進(jìn)行預(yù)測(cè),并采用Vi sual C+6.0開(kāi)發(fā)了一套主要針對(duì)裝卸橋和門(mén)座起重機(jī)的安全性綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng).此外,運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)一臺(tái)龍門(mén)起重機(jī)進(jìn)行可靠性分析.全文的總體結(jié)構(gòu)如下：全文共分為7章,在第一章緒論中綜合敘述了國(guó)內(nèi)外對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)的研究和現(xiàn)狀、未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和方向、機(jī)械可靠性的發(fā)展和應(yīng)用以及該文的研究目的和意義,簡(jiǎn)單介紹了該文所做的工作.第二章主要闡述了起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ).在該章的第二節(jié)中,

34、對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的裂紋形式和分類(lèi)進(jìn)行比較詳細(xì)的描述,同時(shí)應(yīng)用斷裂力學(xué)的知識(shí),推導(dǎo)出裂紋擴(kuò)展速度公式,控制裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展.該章的第三節(jié)論述了起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)性能指標(biāo),詳細(xì)討論了指標(biāo)狀態(tài)指數(shù)和權(quán)重,并提出了基于模糊數(shù)學(xué)的隨機(jī)模糊法來(lái)進(jìn)一步細(xì)化結(jié)構(gòu)的狀態(tài)指數(shù)和權(quán)重.根據(jù)結(jié)構(gòu)的裂化指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的狀態(tài),并對(duì)結(jié)構(gòu)的安全使用期限進(jìn)行預(yù)測(cè).第三章是開(kāi)發(fā)起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件的技術(shù)基礎(chǔ).簡(jiǎn)單介紹了面向?qū)ο蟮目梢暬夹g(shù)和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、Windows程序的消息和程序流程.在第二章和第三章的理論支撐基礎(chǔ)上,第四章就是起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,確定起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的

35、使用狀態(tài).第五章對(duì)有限元的基本思想和有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,同時(shí)也重點(diǎn)介紹了三種可靠性分析的方法:蒙特卡羅法、響應(yīng)面法、基于敏感性的分析方法.第六章是有限元法在可靠性分析中的應(yīng)用實(shí)例,以一臺(tái)龍門(mén)起重機(jī)為例,詳細(xì)描述了在有限元中進(jìn)行可靠性分析的三個(gè)重要步驟:模型文件的生成、可靠性分析階段、后處理和結(jié)果的提取,因此該文將理論與實(shí)踐密切結(jié)合起來(lái)了.該文的最后一章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié),提出了幾點(diǎn)在將來(lái)應(yīng)當(dāng)繼續(xù)研究的問(wèn)題【5】。毛文剛對(duì)起重機(jī)疲勞壽命估算與疲勞可靠性安全檢測(cè)一文起重機(jī)由于能快速方便地對(duì)貨物進(jìn)行搬運(yùn)、轉(zhuǎn)移，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了越來(lái)越大的作用，但在工作過(guò)程中其結(jié)構(gòu)要承受反復(fù)交

36、變載荷作用，很容易產(chǎn)生疲勞破壞，據(jù)統(tǒng)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)的破壞有5090屬于疲勞破壞，因此需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命估算，并根據(jù)起重機(jī)的服役狀況進(jìn)行相應(yīng)的安全檢測(cè)，從而保證其能安全有效地運(yùn)行。本文通過(guò)對(duì)各種不同起重機(jī)實(shí)際工作情況下結(jié)構(gòu)的受力特征進(jìn)行計(jì)算分析，并參考相關(guān)的檢測(cè)規(guī)范以及同類(lèi)型起重機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的歷史記錄情況，選取起重機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)；然后在起重機(jī)正常工作情況下測(cè)試這些點(diǎn)在不同工況下的應(yīng)力值，并選取應(yīng)力相應(yīng)比較大的點(diǎn)作為疲勞壽命估算點(diǎn)，測(cè)量其應(yīng)力時(shí)間歷程；采用雨流計(jì)數(shù)法對(duì)動(dòng)態(tài)采樣得到的應(yīng)力時(shí)間歷程進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，編制出結(jié)構(gòu)的測(cè)試疲勞載荷譜。由于結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)采樣時(shí)間遠(yuǎn)比其整個(gè)疲勞壽命短，本文

37、應(yīng)用疲勞載荷譜理論將測(cè)試疲勞載荷譜外推，得出結(jié)構(gòu)整個(gè)服役期間的全壽命疲勞載荷譜；在依據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范推導(dǎo)起重機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的SN曲線時(shí)，本文考慮到小于疲勞極限的應(yīng)力幅值在結(jié)構(gòu)的疲勞載荷譜中占了很大部分，對(duì)結(jié)構(gòu)的累積損傷同樣具有很大的影響，因此本文將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的SN曲線分成兩個(gè)階段來(lái)表達(dá)；最后結(jié)合Miner累積損傷法則，計(jì)算結(jié)構(gòu)的疲勞損傷值，并根據(jù)起重機(jī)的實(shí)際工作情況，估算出其剩余疲勞壽命。同時(shí)按照上述原理，編制了一套起重機(jī)結(jié)果疲勞壽命估算程序，為起重機(jī)使用和檢測(cè)部門(mén)提供了一種準(zhǔn)確、實(shí)用的估算起重機(jī)疲勞壽命的新手段，為相關(guān)部門(mén)對(duì)起重機(jī)的安全檢測(cè)和合理應(yīng)用提供了一個(gè)很好的參考依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)起重機(jī)都是通過(guò)

38、定期對(duì)其重要部位進(jìn)行檢測(cè)后，來(lái)判斷結(jié)構(gòu)的安全狀況，這種檢測(cè)方式具有很大的盲目性。本文將基于疲勞可靠性的安全檢測(cè)方式應(yīng)用到起重機(jī)結(jié)構(gòu)的安全檢測(cè)中，并根據(jù)實(shí)際工作狀況下測(cè)量的應(yīng)力時(shí)間歷程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定出結(jié)構(gòu)的疲勞可靠度指標(biāo)曲線，與保證起重機(jī)可以安全運(yùn)行的結(jié)構(gòu)最低目標(biāo)可靠度指標(biāo)進(jìn)行比較，來(lái)判斷結(jié)構(gòu)的安全狀況以及下次需要再次進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)間間隔。這種基于疲勞可靠性的起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)方式在起重機(jī)剛投入使用初期，要求的檢測(cè)次數(shù)較少，這樣就節(jié)約了檢測(cè)成本；但到了起重機(jī)結(jié)構(gòu)服役的后期，由于累積疲勞損傷的影響，結(jié)構(gòu)的疲勞可靠度指標(biāo)曲線下降明顯，這樣根據(jù)基于疲勞可靠性的方式進(jìn)行檢測(cè)可以保證在檢測(cè)期間起重機(jī)結(jié)構(gòu)

39、的安全度水平始終可以滿足安全需要?？紤]到Matlab在數(shù)值計(jì)算、圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方面的優(yōu)點(diǎn)，本文所有的工作都以它為計(jì)算平臺(tái)，同時(shí)相關(guān)部門(mén)可以根據(jù)具體的起重機(jī)形式，不同的工作環(huán)境狀況對(duì)上述應(yīng)用程序進(jìn)行改進(jìn)，以滿足特殊的需要【6】。林偉華對(duì)基于COSMOS/Works的龍門(mén)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的整體靜態(tài)性能分析及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的研究一文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外龍門(mén)起重機(jī)的大型起重設(shè)備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)和發(fā)展方向及其在現(xiàn)代工業(yè)中的重要作用，進(jìn)行了龍門(mén)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)整體和局部細(xì)節(jié)的課題研究。目前國(guó)內(nèi)起重機(jī)等大型設(shè)備金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法多采用以經(jīng)典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的半理論，半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和模擬法、直覺(jué)法等傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

40、，使設(shè)計(jì)的精度比較低，而且對(duì)于結(jié)構(gòu)一些細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)并沒(méi)有做深入的研究。本文運(yùn)用有限元工程分析理論，對(duì)龍門(mén)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)整體靜態(tài)力學(xué)特性以及結(jié)構(gòu)局部細(xì)節(jié)處的應(yīng)力狀態(tài)分布進(jìn)行分析，希望達(dá)到指導(dǎo)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和提高起重機(jī)技術(shù)性能的目的。根據(jù)上海振華港機(jī)公司的設(shè)計(jì)需要，對(duì)其設(shè)計(jì)的600t造船龍門(mén)起重機(jī)展開(kāi)研究，就有限元方法用于起重機(jī)的相關(guān)理論和實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行了闡述，在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上，對(duì)龍門(mén)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模，單元?jiǎng)澐帧⒓s束處理，載荷處理以及計(jì)算分析等方面的工作。研究主要分龍門(mén)起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性分析和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的應(yīng)力狀態(tài)分析兩個(gè)部分，分析過(guò)程使用了新興的CAD/CAE集成軟件COSM

41、OS/Works，對(duì)其在結(jié)構(gòu)分析中的實(shí)用性做了研究，得到了結(jié)構(gòu)的主要力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)開(kāi)孔以及相貫鋼管節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力集中情況，對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行了較為科學(xué)的評(píng)價(jià)并總結(jié)了設(shè)計(jì)中應(yīng)予以重視的問(wèn)題。本文旨在對(duì)我國(guó)起重機(jī)的計(jì)算機(jī)工程分析應(yīng)用手段及設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)做進(jìn)一步的分析研究，希望本文中用于分析的一些手段與方法以及一些分析結(jié)論對(duì)我國(guó)起重機(jī)行業(yè)的相關(guān)研究有借鑒作用【7】。邪小健在對(duì)港口起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)抗脆斷設(shè)計(jì)的研究一文港口起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的重要組成部分,是整臺(tái)起重機(jī)的骨架.起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB3811-83)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)提出了抗屈服、抗失穩(wěn)和抗疲勞失效的安全性核算要求,但不能保證抗脆性破壞的安全性;在F.E.M標(biāo)準(zhǔn)

42、歐洲起重機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范(1998年修訂版)中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)抗脆性破壞提出了鋼材質(zhì)量選擇辦法。本文針對(duì)現(xiàn)行起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),從防止結(jié)構(gòu)脆斷的角度就如何合理選用鋼材等級(jí)做探討【8】。第三章 起重機(jī)的技術(shù)與說(shuō)明設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì) 算 與 說(shuō) 明結(jié) 果1）確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組2）選擇鋼絲繩 3）確定滑輪主要尺寸4）確定卷筒尺寸，并驗(yàn)算強(qiáng)度5）選電動(dòng)機(jī) 6）驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件7）選擇減速器 8）驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率9）校核減速器輸出軸強(qiáng)度10）選擇制動(dòng)器 11）選擇聯(lián)軸器12）驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間13）驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間1）確定傳動(dòng)方案2）選擇車(chē)輪及軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度3）運(yùn)行阻力的計(jì)算4）選電動(dòng)機(jī)5）驗(yàn)算電

43、動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件6）選擇減速器7）驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率8）驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間9)按起動(dòng)工況校核減速器功率10）驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件11）選擇制動(dòng)器12）選擇高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)輪13）選擇低速軸聯(lián)軸器1） 確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案2）選擇鋼絲繩(3)確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度(4)計(jì)算起升靜功率(5)初選電動(dòng)機(jī)(6)選用減速器(7)電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算(8)選擇制動(dòng)器 9）選擇聯(lián)軸器(10)驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間(10)驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間)11）高速軸計(jì)算1）確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案2）選擇車(chē)輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度3） 運(yùn)行阻力計(jì)算4） 選擇電動(dòng)機(jī)5）驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件6）選擇減速器7）驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率8）驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 9

44、）起動(dòng)狀況下校核減速器功率10）驗(yàn)算起動(dòng)不打滑11）選擇制動(dòng)器12）選擇聯(lián)軸器3.1 起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)計(jì)算按照布置宜緊湊的原則，決定采用如下圖3-1的方案。按Q=20t，查1表4-1取滑輪組倍率ih=3，承載繩分支數(shù)：Z=2ih=6 圖3-1主起升機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 查2附表9選圖號(hào)為T(mén)1-362.1508吊鉤組，得其質(zhì)量：G0=467kg,兩端滑輪間距 A=87mm若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)ih=3，查1表2-1得滑輪組效率:h=0.985鋼絲繩所受最大拉力：Smax=34631.1kg=34.63KN查1表2-4和 3表1-2-7、 1-2-9,中級(jí)工作類(lèi)型(工作級(jí)別M6)時(shí),安全系數(shù)n=5.5。

45、鋼絲繩計(jì)算破斷拉力Sb： Sb=nSmax=5.534.63=190.5KN查2附表1選用纖維芯鋼絲繩619W+FC，鋼絲公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度1670MPa，光面鋼絲，左右互捻，直徑d=20mm，鋼絲繩最小破斷拉力Sb=220.4KN，標(biāo)記如下：鋼絲繩 20NAT619W+FC1670ZS220.4GB8918-88滑輪的許用最小直徑：Dd(e-1) =20(25-1) =480mm式中系數(shù)e=25由1表2-4查得。由2附表2選用滑輪直徑D=560mm，取平衡滑輪直徑Dp=0.6560=336mm，由2附表2選用Dp=355mm?；喌睦K槽部分尺寸可由2附表3查得。由2附表4選用鋼絲繩d=20mm，D

46、=560mm，滑輪軸直徑D5=100mm的E1型滑輪，其標(biāo)記為： 滑輪E120560-100 ZB J80 006.8-87由2附表5平衡滑輪選用d=14mm，D=225mm，滑輪軸直徑D5=100mm的F型滑輪，其標(biāo)記為： 滑輪F14225-100 ZB J80 006.8-87卷筒直徑： Dd(e-1) =20(20-1) =380mm式中系數(shù)e=20由3表3-2-2查得。由2附表13選用D=400mm，卷筒繩槽尺寸由3附表3-3-3查得槽距，t=22mm，槽底半徑r=11mm 卷筒尺寸：L= =2152.6mm 取L=2500mm式中 Z0附加安全系數(shù)，取Z0=2； L1卷槽不切槽部分長(zhǎng)

47、度，取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪的間距，即L1=A=87mm，實(shí)際長(zhǎng)度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當(dāng)增減； D0卷筒計(jì)算直徑D0=D+d=400+20=420mm 卷筒壁厚： =0.02D+（610）=0.02400+（610）=1418取=23mm卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算：=N/m2=104.93MPa選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強(qiáng)度=195MPa許用壓應(yīng)力：y=130MPay 故抗壓強(qiáng)度足夠 卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算：由于卷筒長(zhǎng)度L3D，尚應(yīng)校驗(yàn)由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，卷筒彎矩圖示與圖2 圖B卷筒彎矩圖卷筒最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí)： =41781095Nmm 卷筒斷面系數(shù)：W=0.1=0.1=1714597.

48、5 mm3式中卷筒外徑，=400mm； 卷筒內(nèi)徑， =400-215=370mm于是 =2.43MPa 合成應(yīng)力： =+=2.43 +=33.9MPa式中許用拉應(yīng)力 =39MPa 卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。故選定卷筒直徑=400mm，長(zhǎng)度L=2500mm；卷筒槽形的槽底半徑=11mm，槽距=22mm；起升高度=18m，倍率=3； 卷筒 A4002500-1122-183左ZB J80 007.2-87 計(jì)算靜功率： =36.19KW式中機(jī)構(gòu)總效率，一般=0.80.9，取=0.85 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率：=0.836.19=28.95KW式中系數(shù)由1表6-1查得，對(duì)于級(jí)機(jī)構(gòu)，=0.750.85，取=0.8 查

49、2附表30選用電動(dòng)機(jī)JZR2-52-8，其（25%）=30KW，=720rpm，=3.234kg，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量=390kg 按照等效功率法，求=40%時(shí)所需的等效功率：=0.50.8536.19=26.613KW式中工作級(jí)別系數(shù)，查1表6-4，對(duì)于M5M6級(jí)，=0.5； 系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均起動(dòng)時(shí)間與平均工作時(shí)間的比重（/）查得。由1表6-5，一般起升機(jī)構(gòu)/=0.10.2，取/=0.1，由2圖6-6查得=0.87。由以上計(jì)算結(jié)果，故初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件 卷筒轉(zhuǎn)速：=20.9r/min 減速器總傳動(dòng)比：、=34.4 查2附表35選ZQ-500-3CA減速器，當(dāng)工作類(lèi)型為中級(jí)（相當(dāng)工作級(jí)別為M6級(jí)

50、）時(shí)，許用功率N=12KW，=40.17，質(zhì)量=345，主軸直徑=50mm，軸端長(zhǎng)=85mm（錐形） 實(shí)際起升速度：=9.2=7.8m/min 誤差：=100%=|100%=14%=15% 實(shí)際所需等效功率：=26.613=22.15KW=30KW 由1公式（6-16）得輸出軸最大徑向力：= 式中=234630=69260N=69.26KN卷筒上卷繞鋼絲所引起的載荷；=5KN卷筒及軸自重，參考2附表14估計(jì)R=40.5KNZQ650減速器輸出軸端最大允許徑向載荷，由1附表40查得。=37.13KN=40.5KN 由1公式（6-17）得輸出軸最大扭矩：=（0.70.8）式中=9550=397.9

51、Nm電動(dòng)機(jī)軸額定力矩； =2.8當(dāng)=40%時(shí)電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù) 減速器傳動(dòng)效率； Nm減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由1附表36查得。=0.82.8397.940.170.95=33970Nm=36500Nm 由以上計(jì)算，所選減速器能滿足要求 所需靜制動(dòng)力矩：= =1.75=53.05m=530.5Nm式中=1.75制動(dòng)安全系數(shù)，由2第六章查得。 由2附表15選用YWZ5-315/50制動(dòng)器，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩=360710Nm，制動(dòng)輪直徑=315mm，制動(dòng)器質(zhì)量=61.4 高速聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由1（6-26）式： Nm式中電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（前節(jié)求出）； =1.5聯(lián)軸器安全系數(shù)； =1.8剛性動(dòng)載系數(shù)，一般=1.52.0。 由2附表31查得JZR2-52-8電動(dòng)機(jī)軸端為圓錐形，。從2附表34查得ZQ-500減速器的高速軸為圓錐形。 靠電動(dòng)機(jī)軸端聯(lián)軸器 由1附表43選用CLZ3半聯(lián)軸器