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機(jī)電與車輛工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 學(xué)生姓名 李子毅 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī) 11 1 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 張楠 北京建筑大學(xué) 二 O 一五年二月 I 目 錄 摘 要 III Abstract IV 第 1 章 緒 論 1 1 1 研 究 背 景 及 意 義 1 1 2 起 重 機(jī) 簡(jiǎn) 介 1 1 3 國(guó) 內(nèi) 外 起 重 機(jī) 研 究 及 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 2 第 2 章 龍 門 起 重 機(jī) 介 紹 及 選 型 4 2 1 龍 門 起 重 機(jī) 概 述 4 2 1 1 龍 門 起 重 機(jī) 的 分 類 4 2 1 2 龍 門 起 重 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 4 2 1 3 龍 門 起 重 機(jī) 的 主 要 形 式 5 2 1 4 龍 門 起 重 機(jī) 的 基 本 參 數(shù) 6 2 2 龍 門 起 重 機(jī) 的 選 型 7 2 2 1 設(shè) 計(jì) 數(shù) 要 求 7 2 2 2 方 案 選 型 7 第 3 章 龍 門 起 重 機(jī) 總 體 及 金 屬 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 8 3 1 總 體 結(jié) 構(gòu) 及 尺 寸 設(shè) 計(jì) 8 3 1 1 主 梁 設(shè) 計(jì) 8 3 1 2 端 梁 設(shè) 計(jì) 9 3 1 3 剛 性 支 腿 設(shè) 計(jì) 10 3 1 4 柔 性 支 腿 設(shè) 計(jì) 12 3 1 5 下 端 梁 設(shè) 計(jì) 14 3 1 6 上 馬 鞍 設(shè) 計(jì) 14 3 2 主 橋 架 計(jì) 算 15 3 2 1 載 荷 計(jì) 算 15 3 2 2 強(qiáng) 度 計(jì) 算 17 3 2 4 主 梁 穩(wěn) 定 性 計(jì) 算 21 3 3 支 腿 計(jì) 算 23 3 3 1 載 荷 計(jì) 算 23 3 3 2 支 腿 強(qiáng) 度 計(jì) 算 25 3 3 3 支 腿 穩(wěn) 定 性 計(jì) 算 26 3 4 下 橫 梁 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 27 3 5 連 接 強(qiáng) 度 驗(yàn) 算 28 II 3 5 1 計(jì) 算 焊 縫 的 強(qiáng) 度 28 3 5 2 計(jì) 算 螺 栓 連 接 強(qiáng) 度 30 3 6 剛 度 計(jì) 算 31 3 6 1 靜 剛 度 和 位 移 31 3 6 2 垂 直 動(dòng) 剛 度 32 第 4 章 起 升 機(jī) 構(gòu) 和 運(yùn) 行 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 34 4 1 起 升 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 34 4 1 1 鋼 絲 繩 選 擇 34 4 1 2 卷 筒 35 4 1 3 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 擇 35 4 1 4 減 速 器 的 選 擇 37 4 1 5 制 動(dòng) 器 的 選 擇 37 4 1 6 機(jī) 構(gòu) 起 動(dòng) 時(shí) 間 計(jì) 算 37 4 2 小 車 的 行 走 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 和 計(jì) 算 38 4 2 1 運(yùn) 行 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 參 數(shù) 38 4 2 2 運(yùn) 行 靜 阻 力 38 4 2 3 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 擇 與 計(jì) 算 39 4 2 4 減 速 器 的 選 擇 與 計(jì) 算 39 4 2 5 連 軸 器 的 選 擇 40 4 2 6 制 動(dòng) 器 的 選 擇 40 4 2 7 小 車 車 輪 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 41 第 5 章 行 走 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 42 5 1 運(yùn) 行 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 參 數(shù) 42 5 2 運(yùn) 行 靜 阻 力 42 5 3 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 擇 與 計(jì) 算 42 5 4 減 速 器 的 選 擇 43 5 5 緩 沖 器 的 選 擇 43 5 6 車 輪 與 軌 道 43 結(jié) 論 45 參 考 文 獻(xiàn) 46 致 謝 47 III 摘 要 龍門式起重機(jī)是一種重要的物料搬運(yùn)設(shè)備 廣泛應(yīng)用于廠礦 車站 港口 電站 等生產(chǎn)領(lǐng)域中 本文對(duì)龍門起重機(jī)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究 龍門起重機(jī) 主要由門架 起升機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)等組成 本文首先研究了單梁龍門式起重機(jī)的分類 結(jié)構(gòu) 主要形式 基本參數(shù)及其選型 等 其次 對(duì)單梁龍門式起重機(jī)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì) 對(duì)主梁的強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算 以及對(duì) 龍門式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 接著 起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算 然后 起重機(jī)的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算 最后 采用 AutoCAD 制圖軟件繪制了龍 門起重機(jī)裝配圖及主要零部件圖 通過本次設(shè)計(jì) 鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí) 如 機(jī)械原理 機(jī)械設(shè)計(jì) 材料力學(xué) 公差與互換性理論 機(jī)械制圖等 掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用 AutoCAD 制圖軟件 對(duì)今后的工作于生活具有極大意義 關(guān)鍵詞 龍門起重機(jī) 金屬結(jié)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu) IV Abstract Gantry crane is an important material handling equipment factories and mines widely used in the production areas railway stations ports power plants and the like In this paper gantry cranes for the overall design and structural design of metal mainly by the door frame gantry crane lifting mechanism operating agencies travel agencies and other components This paper studies the single beam gantry crane classification structure the main form and their selection and other basic parameters secondly to single beam gantry crane for the overall design of the main beam intensity was calculated and the Dragon Metal Structure Design and calculation cranes then lifting mechanism and operation mechanism is designed and calculated then crane running gear is designed and calculated finally using AutoCAD drawing software to draw a gantry crane and main parts and assembly drawings parts drawing Through this design the consolidation of the university is the professional knowledge such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerances and interchangeability theory mechanical drawing and the like mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life Keywords Gantry crane Metal structures Hoisting mechanism Travel agencies 1 第 1 章 緒論 1 1 研究背景及意義 隨著人類的進(jìn)步 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代社會(huì)越來越離不開物料搬運(yùn) 物 料搬運(yùn)的經(jīng)濟(jì)意義顯示在各個(gè)方面 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)和專家們估計(jì) 如今的物料搬運(yùn)費(fèi)用在工業(yè)生產(chǎn)成本中所占比例可 能超過 30 在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家 物料搬運(yùn)技術(shù)己成為機(jī)械制造業(yè)最大的分支之一 被 西方國(guó)家稱之為第三利潤(rùn)的源泉 如德國(guó) 1996 年其年產(chǎn)值為 175 億馬克 約占整個(gè) 機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)值的 8 全國(guó)約有 350 家企業(yè) 從業(yè)人數(shù)超過了 77000 人 在美國(guó) 產(chǎn) 值約達(dá)到 120 億美元 我國(guó)的物料搬運(yùn)業(yè)近年來呈增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì) 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用也越來越大 如在 港口中 實(shí)際上物料搬運(yùn)的費(fèi)用己經(jīng)超過 30 在汽車制造業(yè) 也己接近 30 據(jù)統(tǒng) 計(jì) 1997 年末 我國(guó)獨(dú)立核算的物料搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)廠總數(shù)達(dá) 958 家 其中國(guó)營(yíng)企 業(yè) 211 家 全行業(yè)從業(yè)人數(shù)為 35 3 萬人 1997 年物料搬運(yùn)機(jī)械總產(chǎn)值 255 億元人民幣 比上年增長(zhǎng) 3 6 約占當(dāng)年機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值的 1 7 起重機(jī)作為物料搬運(yùn)工具 裝備 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門 在現(xiàn)代化生產(chǎn)中占有重要地位 起重機(jī) 在完成一個(gè)工作過程中 一般包括 儲(chǔ) 裝 運(yùn) 卸 作業(yè) 因而對(duì)于提 高生產(chǎn)能力 保證產(chǎn)品質(zhì)量 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 降低生產(chǎn)成本 提高運(yùn)輸效率 加快物 資周轉(zhuǎn) 流通等方一面均有著重要的影響 對(duì)安全生產(chǎn) 減少事故更有顯著作用 龍 門起重機(jī)作為物料搬運(yùn)機(jī)械中的最主要的一種 在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用 龍門 起重機(jī)起重范圍可以從幾噸到幾十噸甚至幾百噸 在機(jī)械制造 冶金 鋼鐵 碼頭集 裝箱裝運(yùn)等行業(yè)都必須有龍門起重機(jī) 因此 對(duì)其進(jìn)行研究 改進(jìn)其結(jié)構(gòu) 使其更加 合理 使用更加方便 成本更加低廉 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義 13 14 1 2 起重機(jī)簡(jiǎn)介 起重機(jī)是起升 搬運(yùn)和輸送物料及產(chǎn)品的機(jī)具 是國(guó)民生產(chǎn)各部門提高勞動(dòng)生產(chǎn) 率 生產(chǎn)過程機(jī)械化不可缺少的大型機(jī)械設(shè)備 如圖 1 1 所示 起重機(jī)對(duì)于提高工程機(jī) 械各生產(chǎn)部門的機(jī)械化 縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本 起著非常重要的作用 起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備 被廣泛的應(yīng)用于各種物料的起重 運(yùn)輸 裝卸 安裝和人員輸送等作業(yè)中 從而大大減輕了體力勞動(dòng)強(qiáng)度 提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 是保證施工生產(chǎn)質(zhì)量和效益的關(guān)鍵起重設(shè)備 有些起重機(jī)還能在生產(chǎn)過程中進(jìn)行某些 特殊的工藝操作 使生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化 在工廠 礦山 車站 港口 建 筑工地 水電站 倉庫等各生產(chǎn)部門中 都得到廣泛地應(yīng)用 在現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)中 起重機(jī)更是不可缺少的 近年來 由于工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展 生產(chǎn)水平不斷提高 起 2 重機(jī)的作用已超出作為輔助設(shè)備的范圍 進(jìn)而直接應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過程中 成為生產(chǎn) 流水作業(yè)線上的主體設(shè)備組成部分 因此 世界各國(guó)都在不斷改進(jìn)起重機(jī)產(chǎn)品的性能 提高運(yùn)轉(zhuǎn)速度和生產(chǎn)能力 提高自動(dòng)化水平 制造方便可靠 新型 高效能的起重機(jī) 和運(yùn)輸機(jī)來滿足生產(chǎn)的需要 1 圖 1 1 龍門式起重機(jī) 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和基本建設(shè)中 新結(jié)構(gòu) 新工 藝 新技術(shù) 新材料的不斷應(yīng)用 一些大 中型構(gòu)件 橋梁等設(shè)備的垂直運(yùn)輸及在高 難度建筑上的安裝就位等工作 沒有起重機(jī)設(shè)備是很難完成的 我國(guó)在發(fā)明和使用起重機(jī)方面 歷史是最悠久的 早在奴隸社會(huì)的商朝時(shí)期 由 于農(nóng)業(yè)灌溉上的需要 以創(chuàng)造了用于汲水的起重工具 這是由杠桿和取物裝置構(gòu)成的 簡(jiǎn)單起重裝置 早在古代我國(guó)勞動(dòng)人民就發(fā)明了轆護(hù)以汲取更深的井水 轆護(hù)是由支 架 卷筒 繩索和曲柄等簡(jiǎn)單元件組成的 成為現(xiàn)代絞車的原始雛形 在公元 200 年 左右出現(xiàn)了用于汲水和排水的翻車 翻車的發(fā)明 從工作原理上說 是一個(gè)很大的飛 躍 它從間歇?jiǎng)幼靼l(fā)展為連續(xù)動(dòng)作 與現(xiàn)代的刮板運(yùn)輸機(jī)極為相似 2 隨著我國(guó)生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步 起重機(jī)制造業(yè)也得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用 起重機(jī)領(lǐng)域也從無到有 由小到大的逐步發(fā)展起來 一批起重機(jī)的科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)加 工逐步建立 設(shè)計(jì)一 研制力量日趨壯大 不僅產(chǎn)品的種類基本齊全 而且有了自己 的系列和標(biāo)準(zhǔn) 不僅能生產(chǎn)小型輕巧的起重機(jī)械 而且也能生產(chǎn)噸位很大的 技術(shù)較 先進(jìn)的大型起重機(jī) 但是 與世界先進(jìn)水平比較 無論在產(chǎn)品的種類 數(shù)量方面 還 是機(jī)械性能 質(zhì)量等方面都存在著較大的差距 為盡快趕超世界先進(jìn)水平 我們應(yīng)該 在獨(dú)立自主的原則下 認(rèn)真學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù) 3 1 3 國(guó)內(nèi)外起重機(jī)研究及發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)在 我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展已經(jīng)有了很好的基礎(chǔ) 產(chǎn)品門類 生產(chǎn)規(guī)模 大 中 小企業(yè)構(gòu)架和發(fā)展環(huán)境都比較好 但同國(guó)際先進(jìn)的工程機(jī)械制造廠一家相比差距 還比較大 主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的可靠性 使用壽命 綠色工程設(shè)計(jì) 高新技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng) 用以及管理模式上 相對(duì)而言 我國(guó)自主開發(fā)能力還比較薄弱 有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn) 3 品還比較少 新產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)大部分還依賴于引進(jìn)國(guó)外技術(shù) 另一方面對(duì)國(guó)外先進(jìn) 技術(shù)的消化 吸收 創(chuàng)新不足 其次 對(duì)市場(chǎng)反應(yīng)速度慢 產(chǎn)品更新周期長(zhǎng) 而美國(guó) 一些機(jī)械企業(yè) 1990 年已經(jīng)做到了三個(gè) 3 即產(chǎn)品的生命周期為 3 年 產(chǎn)品的試制周 期為 3 個(gè)月 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期為 3 個(gè)星期 我國(guó)工程機(jī)械的規(guī)格還有空缺 以上事實(shí) 證明 中國(guó)工程機(jī)械市場(chǎng)雖然可保持持續(xù)增長(zhǎng)的勢(shì)頭 但中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的技術(shù)發(fā) 展仍然任重道遠(yuǎn) 隨著我國(guó)生產(chǎn)和制造業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步 起重機(jī)制造業(yè)也得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用 起重機(jī)領(lǐng)域也從無到有 從小到大逐步發(fā)展起來 一批起重機(jī)的科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)工廠 也逐步建立 設(shè)計(jì) 研制力量日趨壯大 不僅產(chǎn)品的種類基本齊全 而且有了自己的 系列和標(biāo)準(zhǔn) 不僅能生產(chǎn)小型輕巧的起重機(jī)械 而且也能生產(chǎn)噸位很大的 技術(shù)較先 進(jìn)的大型起重機(jī) 3 但是 與世界先進(jìn)水平比較 無論在產(chǎn)品的品種 數(shù)量方面 還 是機(jī)械的性能 質(zhì)量方面都存在著較大的差距 我們應(yīng)該在獨(dú)立自主的基礎(chǔ)上 積極 學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù) 趕超世界先進(jìn)水平 從 20 世紀(jì)后期開始 國(guó)際上龍式起重機(jī)的生產(chǎn)向大型化 多功能化 專用化和自 動(dòng)化的方向發(fā)展 5 重點(diǎn)產(chǎn)品大型化 高速化和專用化 系列產(chǎn)品模塊化 組合化和標(biāo)準(zhǔn)化 通用產(chǎn)品小型化 輕型化和多樣化 產(chǎn)品性能自動(dòng)化 智能化和數(shù)字化 產(chǎn)品組合成套化 集成化和柔性化 基于以上起重機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)外集裝箱碼頭的現(xiàn)狀 世界上絕大多數(shù)大型的 集裝箱港口都采用跨運(yùn)車 輪胎式龍門起重機(jī)和軌道式龍門起重機(jī)系統(tǒng) 相比于跨運(yùn) 車 龍門起重機(jī)因其較高的堆場(chǎng)利用率而受到大型集裝箱碼頭的歡迎 特別是亞洲集 裝箱碼頭 據(jù) Cargo System 統(tǒng)計(jì) 在 2004 2009 年交貨定單中 中國(guó)堆場(chǎng)龍門起重機(jī) 訂單占世界總訂單的 34 而通用型中大型門式起重機(jī)的需求量日益劇增 因此對(duì)中 大型門式起重機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì) 輕量化設(shè)計(jì)研究已經(jīng)成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題 14 16 4 第 2 章 龍門起重機(jī)介紹及選型 2 1 龍門起重機(jī)概述 2 1 1 龍門起重機(jī)的分類 龍門起重機(jī)的形式很多 根據(jù)不同的分類方法 可以概括為以下幾種 l 依據(jù)主梁數(shù)量不同 可分為單主梁龍門起重機(jī)和雙主梁龍門起重機(jī) 如圖 2 1 a 和 2 1 b 所示 2 依據(jù)取物裝置不同 可分為吊鉤式 抓斗式 電磁吸盤式等起重機(jī) 3 依據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同 可分為析架式 箱形梁式 管型梁式 混合結(jié)構(gòu)式等起重 機(jī) 4 依據(jù)支腿結(jié)構(gòu)形式不同 可分為 L 形 C 形單主梁龍門起重機(jī)和八字形 O 形 半門形等雙梁龍門起重機(jī) 5 依據(jù)支腿與主梁的連接方式不同 可分為兩個(gè)剛性支腿 一個(gè)剛性支腿與一個(gè) 柔性支腿兩種結(jié)構(gòu)形式的龍門起重機(jī) 柔性支腿與主梁之間可采用螺栓 球形鉸和柱 形鉸連接或其它方式連接 6 依據(jù)用途不同 可分為一般用途龍門起重機(jī) 造船用龍門起重機(jī) 水電站用龍 門起重機(jī) 集裝箱用龍門起重機(jī)以及裝卸橋用龍門起重機(jī)等 此外 還可以分為單梁 或雙梁 單懸臂 雙懸臂或無懸臂 軌道式或輪胎式等 2 圖 2 1 a 單主梁龍門起重機(jī) 圖 2 1 b 雙主梁龍門起重機(jī) 2 1 2 龍門起重機(jī)的結(jié)構(gòu) 總體來說 無論龍門起重機(jī)的形式如何 其組成主要分為三大部分 機(jī)械部分 結(jié)構(gòu)部分和電氣部分 具體來說 龍門起重機(jī)主要由門架結(jié)構(gòu) 載重小車 大車運(yùn)行 機(jī)構(gòu) 電氣設(shè)備和駕駛室等幾部分組成 1 門架結(jié)構(gòu) 門架結(jié)構(gòu)主要由主梁和支腿組成 主梁用以支撐載重小車 并且通過支腿沿軌道 運(yùn)行 小型龍門起重機(jī)采用單梁 大型龍門起重機(jī)采用雙梁 主梁的結(jié)構(gòu)通常有箱形 5 和析架式兩種 箱形梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 便于制造 但迎風(fēng)面積大 運(yùn)行阻力大 且自重大 不利于節(jié)省鋼材 支腿的構(gòu)造 大型機(jī)上一般一側(cè)用剛性支腿 另一側(cè)用柔性支腿 以減輕自重 補(bǔ)償跨度誤差 2 載重小車 雙梁龍門起重機(jī)的載重小車與橋式起重機(jī)小車基本相同 但主梁通常用電動(dòng)葫蘆 做載重小車 但單主梁的龍門起重機(jī)不使用普通的電動(dòng)葫蘆做載重小車 由 20t 龍門起 重機(jī)箱形主梁力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)于吊鉤需要放置在主梁的外側(cè) 即側(cè)向懸掛的方式 所以小車形式也相應(yīng)有變化 除了沿軌道形式的車輪外 還增加了防止傾翻和導(dǎo)向的 水平和垂直滾輪 3 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)同橋式起重機(jī) 多采用分別驅(qū)動(dòng) 因?yàn)槭锹短熳鳂I(yè) 其支腿面裝有 夾軌器或壓軌器 在起重機(jī)不工作或偶有大風(fēng)時(shí) 采用夾軌器夾緊軌道 防止起重機(jī) 被風(fēng)吹動(dòng)造成事故 4 電氣設(shè)備 a 電機(jī) 電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)分為電動(dòng)狀態(tài)和制動(dòng) 發(fā)電 狀態(tài)兩種 在龍起重機(jī)中 當(dāng)電機(jī)引進(jìn)電能時(shí) 電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn) 將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 這種運(yùn)狀態(tài)稱為電動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)電機(jī)軸上加入機(jī)械能 除去電機(jī)本身的損耗外在電機(jī)內(nèi)變成電能 這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)成 為制動(dòng) 發(fā)電 狀態(tài) 在一定條件下 任何一臺(tái)電機(jī)都可以采用上述兩種狀態(tài)中的任何一 種狀態(tài)運(yùn)行 b 照明與信號(hào) 照明分為內(nèi)部照明和工作場(chǎng)地照明兩種 內(nèi)部照明包括縱室照 明 電氣設(shè)備室照明和手提檢修燈 在露天場(chǎng)地工作的起重機(jī)一般由于地照明條件較 差 往往需要增設(shè)探照燈 2 4 只 c 駕駛室 駕駛室是操作人員對(duì)龍門起重機(jī)進(jìn)行具體使用的場(chǎng)所 由于龍門起重機(jī)是卸大型 貨物的重要起重設(shè)備 其運(yùn)行的好壞直接影響運(yùn)行的效率 因此 對(duì)操作人員有很嚴(yán) 格的要求 例如熟悉龍門起重機(jī)的用途 設(shè)備 操作方法 起重能力以及保養(yǎng)知識(shí)等 5 2 1 3 龍門起重機(jī)的主要形式 龍門起重機(jī)的形式很多 這里主要介紹幾種主要形式 根據(jù)主梁形式 可為單主 梁龍門起重機(jī)和雙主梁龍門起重機(jī) 龍門起重機(jī)的起重小車若采用電動(dòng)蘆 稱為單梁 電動(dòng)葫蘆式龍門起重機(jī) 單梁電動(dòng)葫蘆龍門起重機(jī)的承重結(jié)構(gòu)是上部主梁和支腿 當(dāng)起重量較小時(shí) 用單 梁工字鋼即可作為電動(dòng)葫蘆的跑道 又可作為承載梁 當(dāng)起重量和跨度較時(shí) 工字鋼 上需加矩形斷面析架梁起重要承載作用 單梁電動(dòng)葫蘆龍門起重機(jī)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 安裝 方便等優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)是速度低 起重量小 一般在 10t 以下 6 單梁龍門起重機(jī)若采用專制小車則稱單主梁小車式龍門起重機(jī) 由于其支的形式 不同 可分為單主梁 L 形和單主梁 C 形龍門起重機(jī) L 形單主梁龍門起機(jī)的起重小車 多采用垂直反滾輪式 兩支點(diǎn) 小車 C 形單主梁龍門起重機(jī)多用水平反滾輪式 三支點(diǎn) 小直反滾輪小車構(gòu)造簡(jiǎn)單 維修方便 但起機(jī)構(gòu)啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)垂直方向的跳動(dòng)比較大 水平反滾輪小車工作過程中比較穩(wěn) 但維修不太方便 按龍門起重機(jī)支腿的數(shù)目 可分為龍門起重機(jī)和半龍門起重機(jī) 半龍門起重機(jī)的 一個(gè)支腿沿地面軌道運(yùn)行 另一側(cè)則沿安置于廠房或倉庫結(jié)構(gòu)上的軌道運(yùn)行 按龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的形式 有可分為析架式龍門起重機(jī)和板梁式龍門起重機(jī) 這兩種結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是板梁結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)量大些 主要原因在于析架式結(jié)構(gòu) 起重量 雖然要比板梁結(jié)構(gòu)要輕一些 但制造勞動(dòng)量大 多采用手工焊 維修 保養(yǎng)也不太容 易等 2 1 4 龍門起重機(jī)的基本參數(shù) 龍門起重機(jī)的特性可用下列基本參數(shù)來表征 起重量 起升高度 跨度 懸臂長(zhǎng)度 工作速度和生產(chǎn)率 1 起重量 龍門起重機(jī)的起重量 及額定起重量 是指起重機(jī)在正常工作時(shí)允許起吊的最大貨物 的重量以及能從起重機(jī)上取下的取物裝置 不包括吊鉤裝置 重量之和 對(duì)于配置抓斗一 和電磁吸盤的龍門起重機(jī) 起重量包括抓斗和電磁洗盤重量 起重量系列已有國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn) 龍門起重機(jī)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)系列如表 2 1 表 2 1 龍門起重機(jī)起重量系列 單位 t 3 5 8 10 12 5 16 20 32 40 50 80 100 125 140 160 180 200 225 250 2 跨度 龍門起重機(jī)的跨度是指大車行走軌道中心線之間的距離 單位是米 m 跨度是由 使用單位根據(jù)起重機(jī)的工作范圍 起重機(jī)跨度內(nèi)鋪設(shè)線路的股數(shù) 運(yùn)輸車輛通道及需 要貨位多少而定 龍門起重機(jī)通常采用兩種跨度系列 如表 2 2 表 2 2 龍門起重機(jī)現(xiàn)行跨度系列 單位 m 系列 1 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38 系列 2 10 5 13 5 16 5 19 5 22 5 25 5 28 5 31 5 34 5 37 5 3 起升高度 龍門起重機(jī)的起升高度是當(dāng)?shù)蹉^上升到最高位置時(shí) 大車運(yùn)行軌面到吊鉤中心的 垂直距離 單位是米 m 對(duì)于抓斗龍門起重機(jī) 起升高度則是當(dāng)抓斗上升到最高位置 時(shí) 大車運(yùn)行軌面到抓斗最低點(diǎn)之間的垂直距離 對(duì)于某些裝卸船只的龍門起重機(jī) 吊鉤或抓斗需要下到大車運(yùn)行軌面以下進(jìn)入船艙裝卸貨物 此時(shí)起升高度應(yīng)該包括軌 7 面以下的部分 稱下放深度 軌面以上的起升高度與下放深度之和總稱起升高度 4 工作速度 龍門起重機(jī)的工作速度包括起升和運(yùn)行 大車運(yùn)行和小車運(yùn)行 速度 起升速度是指 吊鉤 抓斗 的起升速度 單位為米 分 m min 運(yùn)行速度是指龍門起重機(jī)大車和起重小 車的行走速度 單位為米 分 m min 工作速度的選擇應(yīng)與工作行程相適應(yīng) 協(xié)同工作 機(jī)構(gòu)的速度應(yīng)該協(xié)調(diào) 不至于因某一機(jī)構(gòu)太慢或太快影響工作循環(huán)時(shí)間 5 生產(chǎn)率 生產(chǎn)率是表明龍門起重機(jī)裝卸能力的綜合指標(biāo) 單位為噸 時(shí) t h 生產(chǎn)率可根據(jù) 起重量 機(jī)構(gòu)的工作速度 工作行程以及機(jī)構(gòu)重疊工作的程度進(jìn)行計(jì)算 實(shí)際生產(chǎn)率 還取決于生產(chǎn)條件和操作者的熟練程度 龍門起重機(jī)的基本參數(shù)一般是在設(shè)計(jì)前根據(jù)使用單位的要求合理選定的 起重量 及表示工作范圍的尺寸參數(shù)可根據(jù)所裝卸的單件重量及工作場(chǎng)地的情況決定 工作速 度與生產(chǎn)率大小有關(guān) 一般來說 對(duì)裝卸量大 生產(chǎn)率要求高的裝卸時(shí)取較高的工作 速度 對(duì)大件貨物裝卸或安裝時(shí)取較小的工作速度 7 2 2 龍門起重機(jī)的選型 2 2 1 設(shè)計(jì)數(shù)要求 起重量 16t 最大跨度 24m 最大起升高度 18m 軌距 24m 工作級(jí)別 A6 起升速度 2 20m min 起重機(jī)運(yùn)行速度 8 80 m min 車運(yùn)行速度 4 40 m min 2 2 2 方案選型 龍門起重機(jī)的選型必須建立在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上 選型時(shí)應(yīng)充分了解用戶要求 機(jī)械的工作條件 制造工藝水平 設(shè)備維修能力和料源等因素 無論選擇了什么形式 的龍門起重機(jī) 都要力求達(dá)到節(jié)約材料 使用性能好 制造安裝容易 維修方便 專 用費(fèi)用少和外形美觀等目的 選型時(shí)應(yīng)該由使用 制造 設(shè)計(jì)技術(shù)人員三方面相互協(xié) 商 汲取各方面的經(jīng)驗(yàn)和成果 尤其是國(guó)外先進(jìn)技術(shù) 6 8 第 3 章 龍門起重機(jī)總體及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 總體結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì) 3 1 1 主梁設(shè)計(jì) 1 基本尺寸設(shè)計(jì) 取主梁高度 H1 1 14 1 17 L 3 6 6 8m 根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求和結(jié)構(gòu)的要求取 H1 4040mm 選用主梁為偏軌式箱形主梁 主梁寬度 B1 0 6 0 8 H1 1 3 2 1m 初選 B1 1 59m 變截面長(zhǎng)度 初選為 3m 主梁上 下翼緣板厚 0 20mm 主腹板 1 12mm 副主板 2 8mm 箱形梁承軌部分采用寬翼緣 T 字鋼拼合 型號(hào)為 600 T 字鋼上翼緣厚 20 腹板厚 12 圖 3 1 主橋架總圖 9 2 主梁截面幾何參數(shù)計(jì)算 圖 3 2 主梁截面尺寸 截面積 A0 1774X20 1650X20 4000X12 4000X8 mm2 148520mm4 求重心坐標(biāo) 1 748201640128340165208 5209 3x mm 1 365 48 y 求慣性矩 33332221411706504084069 9 93 85 m XI 33332222104117065404086 9 7 7 5 yI 3 1 2 端梁設(shè)計(jì) 端梁高度 H2 1 2H1 2020mm 寬度 B2 1m 端梁上 下翼緣板厚 0 10mm 10 腹板 8mm 主梁和端梁采用法蘭盤螺栓鏈接 圖 3 3 端梁尺寸 3 1 3 剛性支腿設(shè)計(jì) 根據(jù)跨度 60m 采用一剛性支腿和一柔性支腿的設(shè)計(jì)方法 柔性支腿鉸接 在門 架平面計(jì)算按靜定簡(jiǎn)圖 在計(jì)算支腿平面內(nèi)力時(shí) 采用超靜定簡(jiǎn)圖 由于設(shè)計(jì)起重機(jī) 為工作級(jí)別為 M6 最大輪壓為 20 3t 查手冊(cè)選取車輪的車輪直徑為 800 軌道型號(hào) 為 QU80 由于起升高度 H0 16 5m 極限起升高度距主梁下翼緣高度 h0 2 5m 支腿 與質(zhì)量連接支座高度 hz 0 3m 6 輪臺(tái)車高度 h 臺(tái) 3 415m 臺(tái)車與下端梁連接支座 H 支下 185mm 下端梁高度 H 下端 600mm 得出支腿的高度為 H 支 H0 h0 hz h 臺(tái) H 支下 H 下端 16 5 2 5 0 3 3 415 0 185 0 6 m 14 5m 14500mm 門架平面 剛性支腿上端寬度 b 剛上 1 2h 主 4 8m 為滿足彎矩和扭力的強(qiáng)度要求 取 b 剛上 5m 下端寬度 b 剛下 1 59 3 0 53m 考慮車輪和支腿支撐的構(gòu)造 取 b 剛下 1000mm 為節(jié)省材料又能符合力學(xué)的要求 將剛性支腿的構(gòu)造設(shè)計(jì)為如下圖形式 11 圖 3 4 剛性支腿 剛性支腿上截面 圖 3 5 1 1 截面圖 剛性支腿下截面 圖 3 6 2 2 截面圖 剛性支腿 1 1 截面計(jì)算 12 222 640157610 49098Amm 圖 3 7 剛性支腿上端截面 整個(gè)截面是由兩個(gè)截面組成 一個(gè)截面 321041205762140795 68mxI 半 9y434半 整個(gè)截面的慣性矩 10423 6mxI 半 2124y5 9A 半 計(jì)算剛性支腿中間截面的尺寸屬性 2980 剛 中 上 143 6mxxI 剛 中 上 214yy275 30A 剛 中 半 剛性支腿下端截面計(jì)算 22 10416 6m 3 10425740795 4xI 29y 231 3 1 4 柔性支腿設(shè)計(jì) 柔性支腿下端寬度設(shè)計(jì)于剛性支腿相同 b 柔下 1040mm 根據(jù) b0 7 柔 下柔 上 柔 上 13 取 b 柔上 1640mm 圖 3 8 柔性支腿 支腿上截面 圖 3 9 柔性支腿上端截面 柔性支腿下端截面和剛性支腿下端截面各尺寸一樣 圖 3 10 柔性支腿下端截面 柔性支腿上截面 22 1640215760 740Am 3 1044953 6mxI 14 32104y124602157693 5mI 柔性支腿中間截面 22 3 04Am3 104120576147953 xI 2y42068m 柔性支腿下截面和剛性支腿下截面各尺寸一樣 截面性質(zhì)一樣在此不再做計(jì)算 3 1 5 下端梁設(shè)計(jì) 圖 3 11 下端梁總尺寸 下端梁的兩端截面計(jì)算 圖 3 12 下端梁截面22 1046201 4580Am 3 9463 1mxI 2y 912 3 1 6 上馬鞍設(shè)計(jì) 上馬鞍設(shè)計(jì)與主梁直接相連 截面比較細(xì)小 起到加強(qiáng)橋架穩(wěn)定性 水平剛度 抗彎 抗扭能力 因?yàn)樯像R鞍不在支腿平面與支腿直接剛性連接 所以所受作用力相 對(duì)較小 為了簡(jiǎn)化模型在此我們不對(duì)其做考慮 把其當(dāng)作進(jìn)一步加強(qiáng)作用 15 圖 3 13 支腿平面示意圖 圖 3 14 上馬鞍的尺寸設(shè)計(jì) 3 2 主橋架計(jì)算 3 2 1 載荷計(jì)算 起重機(jī)的各種載荷不可能同時(shí)作用于金屬結(jié)構(gòu) 應(yīng)按各種載荷出現(xiàn)的頻繁程度與 結(jié)構(gòu)的重要性根據(jù)起重機(jī)不同工況 考慮最不利的情況下 進(jìn)行合理組合 1 主梁自重載荷 主梁的單位重量 34q019 801 2 6GFNmLl 靜 總 2 一根主梁上小車集中載荷 由于小車的軌距相對(duì)主梁橋梁的長(zhǎng)度過小 故計(jì)算時(shí)將車輪壓力計(jì)算為一點(diǎn)壓力 作為集中載荷 作用于主梁上的移動(dòng)載荷 35 2 108 9 10 29 810Qxcpmg N 由于 簡(jiǎn)便起見 用 代替 1 1421 4 24 3 端梁自重 分配于主梁端部為固定集中載荷 16 3449 810 91dFN 4 慣性載荷 一根主梁上的小車慣性力為 549 8107 14HxP 一根主梁自重的慣性力 431 30 951 HFqNm 端梁自重作用在主梁端的慣性力為 32 7014dHP 5 偏斜運(yùn)行側(cè)向力 由于本起重機(jī)采用剛 柔性支腿 故側(cè)向力主要作用在剛性支腿架下面 滿載小車在主梁跨中央 支腿下面采用 6 車輪臺(tái)車 2 個(gè)一組 剛性支腿端總靜輪壓 36111P 46208 9 0 7903RGP N 橋 由 查得0 6 8LB 15 偏斜側(cè)向力為 641s 079 08 9102RP N 滿載小車在主梁左端極限位置 剛性支腿下端車輪總靜輪壓為 362111P 468012 9 0 4032RGP N 橋 5s22 0 5 N 6 扭轉(zhuǎn)載荷 偏軌箱形梁有垂直載荷和水平慣性力的偏心作用而產(chǎn)生的移動(dòng)扭矩 其他載荷產(chǎn) 生的扭矩較小而且作用方向相反 故不做考慮 偏軌箱形梁彎心 A 在梁截面的對(duì)稱形心在 x 軸上 不考慮翼緣板外伸部分 彎心 17 至主腹板中線的距離為 21281 1590 632ebm 圖 3 15 扭轉(zhuǎn)載荷計(jì)算 軌高 hg 152mm1 2015 2172ghHhm 移動(dòng)扭轉(zhuǎn)力為 551 9863 80pTe Nm 4 702 1 HxPh 3 2 2 強(qiáng)度計(jì)算 1 主梁跨中的強(qiáng)度計(jì)算 需要計(jì)算主梁跨中截面危險(xiǎn)點(diǎn) 1 2 3 的強(qiáng)度 圖 3 16 主梁截面 主腹板上邊緣點(diǎn) 1 的應(yīng)力 18 主腹板邊至軌頂距離為 01527yghm 主腹板邊的局部壓應(yīng)力為 54 98107 6 27 2mPMpaC 垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為 7301 1 049 06 893 85xMy paI 水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為 63102 102 72 7 6 5yx MpaI 慣性載荷與側(cè)向力對(duì)主梁產(chǎn)生的軸向力較小且作用相反 應(yīng)力很少故這此不計(jì)算 主梁上翼緣的靜矩為 0103 5 2174 986 10 72yBm 主腹板邊上的切應(yīng)力為 57531 6 4 04 100378 28 927 2FpSyTnIxAMa 式中 A0 為主梁的過四邊中心線的截面面積 201594063918m 點(diǎn) 1 的應(yīng)力 002 5pa 2222 231 957 0613 957 063 16 87 7mMpa 點(diǎn) 2 的應(yīng)力 736321 10 042 2 82 3855710 736 1 9 yxIpaMpa 驗(yàn)證合格 19 點(diǎn) 3 的應(yīng)力 736322 110 30 2 045 902 89 1 5 1 53857 0 7 6 yxMIIpaMpa 小車位于懸臂極限位置處主梁支腿根部截面的強(qiáng)度計(jì)算 仍然驗(yàn)算該截面的 1 2 3 點(diǎn)的強(qiáng)度 主腹板上邊的切應(yīng)力為 5 40FpSyTnpaIxA 點(diǎn) 1 的應(yīng)力 736311002 1 10 096 0 572 3858 37 56yxMIpa 2222 20067 0657 35 41 175m 點(diǎn) 2 的應(yīng)力 點(diǎn)點(diǎn) 3 736322 1 10 02 90 592 3 85 79 54 1 yxMIIpaMpa 的應(yīng)力 736322 1 10 30 1 025 90 589 1 5 3875 947 816 yxIIpapa 3 2 3 疲勞強(qiáng)度計(jì)算 橋架工作級(jí)別為 M6 應(yīng)按載荷組合計(jì)算 計(jì)算主梁跨中的最大彎矩截面的疲勞強(qiáng) 度 由于水平慣性載荷產(chǎn)生的風(fēng)載產(chǎn)生的應(yīng)力相對(duì)較小 為了簡(jiǎn)化計(jì)算故忽略 主梁自重彎矩 20 圖 3 17 主梁自重彎矩 滿載小車在跨中時(shí)對(duì)主梁的彎矩 圖 3 18 集中載荷作用的彎矩 滿載小車在懸臂極限位置時(shí)的彎矩 圖 3 19 集中載荷作用的彎矩 由此可見主梁中間位置截面的疲勞破壞最嚴(yán)重 以下驗(yàn)算中間界面的疲勞強(qiáng)度 跨中最大彎矩為 7max2 041McvNm 跨中的最小彎矩為 滿載小車在懸臂極限位置 200424256 in 81 361 389 103 2 810qFLlPl Nm 1 驗(yàn)算主腹板受拉翼緣板焊縫 4 點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度 21 圖 3 20 主梁截面73max20a 1 423 909 685My MpaI 63in20in 1 57xI 應(yīng)力循環(huán)特性 mi150 3a09 6Mpa 根據(jù)工作級(jí)別 A6 應(yīng)力集中等級(jí) K1 及材料 Q235 查得 1 119Mpa 焊縫拉伸強(qiáng)度許用應(yīng)力為 1 67 6719 82 300 rt Mpar max9 rtMpa 合 格 2 驗(yàn)算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處 5 點(diǎn)疲勞強(qiáng)度73ax2max 1 70 49 06 838y paI 63in2in 1 4 750 x MI 應(yīng)力循環(huán)特性 mi14 6 3a038Mpa 根據(jù)工作等級(jí) A6 材料為 Q235 橫隔板采用雙面連續(xù)貼角焊縫連接 底板與受拉 翼緣板的間隙距離為 50mm 應(yīng)力集中等級(jí)為 K3 查得 1 71Mpa 1 67 671 08 703rt Mpar 符合要求 max 38t 3 2 4 主梁穩(wěn)定性計(jì)算 1 整體穩(wěn)定性 402 536hb 22 整體穩(wěn)定性符合要求 2 局部穩(wěn)定性 翼緣板穩(wěn)定性 01587960b 需設(shè)置一條縱向加勁肋在垂直中心線處 不再進(jìn)行驗(yàn)算 翼緣板最大外伸部分 0157 2eb 穩(wěn)定滿足 主腹板穩(wěn)定性 043 2012h 副腹板穩(wěn)定性 0450328h 需設(shè)置橫隔板及三條縱向加勁肋 主腹板設(shè)置相同 其布置顯示于圖 圖 3 21 主梁加強(qiáng)布局 橫向大隔板間距 a 2000mm 縱向加勁肋位置 140 28hhm 且230 h 3240a 寬翼緣添加小隔板的間距為 a0 400mm 加勁肋尺寸的確定 大隔板的厚度為 8mm 板中孔尺寸為 1200mm 3590mm 上翼緣板縱向加勁肋選用10 取 h 150 厚度 取 34l 10 腹板 1576 0b 8 需設(shè)置橫向加勁肋 a 1 5m 并設(shè)置一條縱向加勁肋在中線處 寬度 h 10 取 h 120 厚度 取 34l 8 3 4 下橫梁的強(qiáng)度計(jì)算 28 經(jīng)分析下端梁 5 點(diǎn)為危險(xiǎn)點(diǎn) 5 點(diǎn)受雙向載荷 5 點(diǎn)的應(yīng)力為 521 06yMNm 圖 3 24 下橫梁端截面621 42510 xMNm 在截面內(nèi)位于支腿腹板正對(duì)下側(cè)添加 2 橫向大隔板截面面積為 2640580A 55563 39 91 12 4501 0620312 78 7 yxxNPMIpa 3 5 連接強(qiáng)度驗(yàn)算 支腿上端與主梁通過法蘭盤用螺栓連接 下端與下端梁焊接 3 5 1 計(jì)算焊縫的強(qiáng)度 支腿與法蘭采用焊接連接 采用周邊貼角焊縫連接 焊縫高度 8fhm 剛性支腿上法蘭平面和焊縫在 X 方向的作用力為 圖 3 25 支腿受力 29 所受的彎矩為 612348 7510ccccMMNm 水平慣性力 F 為 4w 6H大 車 大 車 計(jì)算焊縫的慣性矩 圖 3 26 焊縫連接 焊縫截面性質(zhì) 22 64015762 0 49638 f fAhm 32104 5 659f fIxhm 32101104 76 7 26 984 32 659yf ff fI hm 2 89 經(jīng)過分析焊縫端點(diǎn) 6 點(diǎn)為應(yīng)力最大點(diǎn) 6 點(diǎn)的應(yīng)力為 4 7 78 Ff MpaA 63102509 4Myx paI 2227 61nkFM 30 0 8 175 92n Mpa 驗(yàn)算合格 柔性支腿不受彎矩作用 其他受力過小 故在此不做計(jì)算 3 5 2 計(jì)算螺栓連接強(qiáng)度 圖 3 27 螺栓布置 1 剛性支腿與主梁的連接 由支腿的受力分析可得出距 y0 軸最遠(yuǎn)的一排螺栓的受力最大 豎直方向的壓力最小 值為 0 63921 8 75108015niMGeyPl N 22221925360851640478 7niym 共采用 92 個(gè)普通螺栓 孔徑的 40mm 螺紋小徑為 031 87dm 單個(gè)許用拉力為 22031 87 4016254lldPN 其中 l Mpa 31 llP 驗(yàn)算合格 單個(gè)螺栓的剪力 48 736109 562ljFNn 10824ljdP 合格 ljj 2 柔性支腿與主梁的連接 柔性支腿與主梁采用鉸接 受單向較小作用力 在此不在計(jì)算 3 6 剛度計(jì)算 3 6 1 靜剛度和位移 圖 3 28 剛度計(jì)算 1 滿載小車位于主跨中產(chǎn)生的垂直靜撓度 33352614 8 8 4129 00 61 783 2 pLPpLKYEIKEILY 驗(yàn)算通過 式中 集中載荷 59 810pN 2 6E 137850Ix 為剛性支腿對(duì)垂直平面的折算慣性矩 可以近似取支腿距小端1 為 0 72H 處的截面慣性矩 32 113 78502 36IHkL 2 滿載小車位于懸臂端極限位置產(chǎn)生的靜撓度 2 51 1289 8103 031236 760 497 0 cpKYlLEIlcY 3 橋架水平慣性位移 3224 422510510 3 880 766 356 3180 41 41 32Hs syyCPLFxlxEI LL 合格 4 起重機(jī)偏斜運(yùn)行對(duì)主梁產(chǎn)生的水平位移 342510 18620 70 5 wspypsPXLEILX 式中 起重機(jī)偏斜運(yùn)行超前力 wsP5401 62183 60siBNL 3 6 2 垂直動(dòng)剛度 門式起重機(jī)的動(dòng)剛度以滿載小車位于起重機(jī)指定位置產(chǎn)生的滿載自振頻率來表達(dá) 圖 3 29 門式起重機(jī)垂直自振頻率的計(jì)算 滿載小車位于跨中或懸臂端工作時(shí) 應(yīng)按同一標(biāo)準(zhǔn)來檢驗(yàn)起重機(jī)的垂直自振頻率 33 計(jì)算模型如圖所示 門式起重機(jī)的垂直自振頻率 HZ 可用下列公式來計(jì)算 01 2 1v vgf fy 起重量 Qmk 小車量 8xg 橋架中點(diǎn)的質(zhì)量為 10 50 51780 145260816725xkAL kg 起升鋼絲繩最大下放長(zhǎng)度為 2rqrlHm 橋架跨中靜位移 3 530 189 81060 497 84248QxPLky mEI 起升鋼絲繩選用直徑為 36mm 鋼絲繩滑輪組的靜伸長(zhǎng)為 60 51 70124 587 3QrlnA 結(jié)構(gòu)影響系數(shù)為 2 20121619 8 0 1946045ym 起重機(jī)跨中的垂直自振頻率為 018 2 9 24 5 10 946 2 gfyfHZ 驗(yàn)算合格 小車位于懸臂端頻率小在此不做驗(yàn)算 34 第 4 章 起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 1 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 龍門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)如圖 4 1 所示 主要包括電動(dòng)機(jī) 半齒聯(lián) 軸器 浮動(dòng)軸 帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器 制動(dòng)器 減速器 卷筒等 23 1 電動(dòng)機(jī) 2 半齒聯(lián)軸器 3 浮動(dòng)軸 4 帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器 5 制動(dòng)器 6 減速器 7 卷筒 如圖 4 1 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 4 1 1 鋼絲繩選擇 滑輪組的效率 4 1 9146 08 1 qb 下降時(shí)的滑輪組效率 4 2 9 0146 2 b 小車走行時(shí)滑輪組效率 4 3 9 02 8 b 鋼絲繩最大靜拉力 當(dāng)起升機(jī)構(gòu)工作時(shí)鋼絲繩的最大拉力為 4 4 max126037013284 91 89bQS Nq 在上式計(jì)算中 由重量向重力換算時(shí)取重力加速度 20 gms 35 當(dāng)小車運(yùn)行時(shí)鋼絲繩的最大拉力為 4 5 max 0 91463283SN 根據(jù)計(jì)算鋼絲繩直徑公式 選擇系數(shù) C 取為 0 095 得 4 6 min0 95146 dCm 選用面接觸鋼絲繩 最小直徑為 36mm 破斷拉力為 904000N 參考質(zhì)量 531kg 100m 所選用的鋼絲繩的計(jì)算安全系數(shù) n 904000 146349 6 177 滿足所設(shè)計(jì)的 要求 4 1 2 卷筒 當(dāng)采用國(guó)產(chǎn)直徑 的鋼絲繩 卷筒節(jié)距 標(biāo)準(zhǔn)繩槽名義直徑 36 09Dm 四層繞卷筒長(zhǎng)度 因?yàn)槔@繩量大 采用多層纏繞 層數(shù)多卷筒長(zhǎng)度可以短 但起升速度變化較大 經(jīng)初步計(jì)算 認(rèn)為采用 4 層較為有利 每一卷筒的繞繩量 節(jié)距取為12lH 40mm 在 4 層情況下 卷筒的長(zhǎng)度 L 可用下式計(jì)算 4 7 1 2901497236lpLmnDd 圓整取為 1000mm 卷筒壁厚 取卷筒壁厚為 50mm 驗(yàn)算其強(qiáng)度 對(duì)于 4 層取 卷筒壁的應(yīng)力為 2 4 8 2146392 197 50SNmNmt 鋼絲繩線速度 鋼絲繩在第一層時(shí)的線速度為 4 9 1 730 964 8 in42 v 鋼絲繩在第一層時(shí)的線速度為 4 10 2 7301 5 97 min4 v 平均線速度為 4 11 12 865 41 inv 36 卷筒的靜轉(zhuǎn)矩 4 12 1328 5 2760TNm A 4 1 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 1 起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)功率 即靜功率按上計(jì)算 4 13 0046370 5413 8QvPkWn 式中 12 9 09 78btc 滑輪組效率 卷筒組效率 t 減速器效率 1c 開式齒輪效率 2 2 電動(dòng)機(jī)選型 起升機(jī)構(gòu)選擇擇 4 臺(tái) YZP200L 8 型電動(dòng)機(jī) 根據(jù)相關(guān)資料 對(duì)于一般用途的起重 機(jī) 取 CZ 300 JC 25 轉(zhuǎn)速 735r min 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 0 339kg 自重為 260kg 2mA 變頻控制的電動(dòng)機(jī)最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 1 79236 4TN A 3 起升電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn) 根據(jù)公式驗(yàn)算發(fā)熱得 4 14 0 81350 nsPGkW 式中 所選電動(dòng)機(jī)在相應(yīng) CZ 值和 JC 值下的額定功率 平均穩(wěn)態(tài)負(fù)載系數(shù) 機(jī)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)平均功率 sP 計(jì)算功率 0 校驗(yàn)通過 4 起升電動(dòng)機(jī)過載能力校驗(yàn) 根據(jù)公式校驗(yàn)得 4 15 0 2 46370 591 6188nMHQvP kWm 37 式中 在機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率下電動(dòng)機(jī)基準(zhǔn)功率 nP 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過載倍數(shù) M 考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差及靜載試驗(yàn)超載的系數(shù) H 校驗(yàn)通過 4 1 4 減速器的選擇 因?yàn)槠鹕俣群苄?從理論上說起升載荷動(dòng)載系數(shù)接近于 1 現(xiàn)在根據(jù)鐵道部制定 報(bào) 900t 箱梁運(yùn)架設(shè)備技術(shù)條件中的規(guī)定 取 21 05 疲勞計(jì)算的基本載荷為 4 16 max1 057680325TNm 選擇用 4 臺(tái) QJRS D 400 i 100 安裝形式為 或 輸出軸的連接形式為平鍵 工作級(jí)別為 M5 當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速為 710r min 時(shí) 高速軸許用功率為 15 5kW 額定輸出 轉(zhuǎn)矩 21200 輸出轉(zhuǎn)矩安系數(shù)為 NA 4 17 210 1 7835n 轉(zhuǎn) 矩 實(shí)際工作級(jí)別為 M4 許用功率為 輸出功率安系數(shù)為 41 25 736MPkW 4 18 17 36 5n 功 率 4 1 5 制動(dòng)器的選擇 每套驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)兩個(gè)制動(dòng)器 每一個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 4 19 0463701 52 1 250 78144bQRTk Nmqi 選用 YW 200 E30 型的制動(dòng)器 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T 135 310 安裝時(shí)調(diào)整 一套sZ A 起升機(jī)構(gòu)安裝兩臺(tái)制動(dòng)器 使其中一臺(tái)延時(shí)動(dòng)作 就不會(huì)產(chǎn)生太大沖擊 4 1 6 機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間計(jì)算 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 4 20 20 3920 53 10 59J kgm A 靜轉(zhuǎn)矩 38 4 21 max13280 5761849rSRTNmi A 變頻控制的電動(dòng)機(jī)軸上的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 4 22 1 7236 tm 起升質(zhì)量 4 23 4 0 起升速度 4 24 10 in 167 vms 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 4 25 735 ir 總的起動(dòng)時(shí)間 4 26 20 19 5atmrtmJnvtTTn 本起升速度非常小 故上式第 2 項(xiàng)之值也非常之小 可忽略不計(jì) 因此機(jī)構(gòu)起動(dòng) 時(shí)間為 4 27 0 5973 10 2648t s 4 2 小車的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)如圖 4 2 所示 主要包括電動(dòng)機(jī) 聯(lián)軸器 浮動(dòng)軸 制動(dòng)器 減速器 車輪等 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 制動(dòng)器 4 減速器 5 車輪 6 聯(lián)軸器 7 浮動(dòng)軸 圖 4 2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 4 2 1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的基本參數(shù) 39 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)如下 起重量 16tQ 小車加吊具質(zhì)量 5tG 小車軌道坡度 i2 0 小車運(yùn)行速度 4 minv 小車軌距 A3 L 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 A6 4 2 2 運(yùn)行靜阻力 有軌運(yùn)行摩擦阻力 4 28 20 15720 616041539f dkFQGcDN 坡道阻力 4 29 sin80rFGQr 風(fēng)阻力 4 30 1 653410wCqAN 起升繩的僵性和滑輪的摩擦阻力 4 31 1978qqkQFKN 使?fàn)恳K保持一定垂度所需的張力 4 32 21806zlf 總的靜阻力 4 33 27960stfrwqzFFN 4 2 3 電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的靜功率 4 34 0013 5stvPkW 按穩(wěn)態(tài)負(fù)荷系數(shù)法求平均穩(wěn)態(tài)功率 40 4 35 013 5sPGkW 式中 G 1 電動(dòng)機(jī)選擇的選型為 YZP200L 8 額定功率為 15kW 額定轉(zhuǎn)速為 735r min 工作 制為 S3 40 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為 2 8 額定轉(zhuǎn)矩為 192 NmA 4 2 4 減速器的選擇與計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)減速器的選用 4 36 3581 257MnPkW 折算為 M5 時(shí) 4 37 257 選用型號(hào) QJRS D450 100 P 當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速為 710r min 工作級(jí)別為 M5 時(shí) 高 速軸許用功率 22kW 滿足要求 輸出轉(zhuǎn)矩 30000 最大允許徑向載荷 64000N NmA 計(jì)算傳遞最大轉(zhuǎn)矩為 4 38 0max58258DTSNmi A 安全系數(shù)為 4 39 31 6258n 計(jì)算最大徑向載荷 4 40 maxax24193Ncos0TRZ 安全系數(shù) 4 41 641 539n 4 2 5 連軸器的選擇 安裝在電動(dòng)機(jī)與減速器之間聯(lián)軸器選擇為 ML 系列梅花形彈性聯(lián)軸器 其計(jì)算轉(zhuǎn) 矩為 4 42 12 192430cnTKNm A 選用型號(hào) MLLZ6 200 85 82 5 聯(lián)軸器 公稱轉(zhuǎn)矩 630 51034Y NmA 41 4 2 6 制動(dòng)器的選擇 運(yùn)行機(jī)構(gòu)按滿載 順風(fēng)下坡運(yùn)行制動(dòng)工況和非工作狀態(tài)最大風(fēng)壓作用下空載 這 兩種情況中較大的選擇制動(dòng)器 1 工作狀態(tài)下制動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿足 4 43 212 00 9759 5zrwzfqz DTFFimQGvkJnmtn 式中 83rN 806z 346fN 1976qF24wF 由開上式中第一個(gè)括號(hào)內(nèi)前三項(xiàng)之和小于后兩項(xiàng)之和 說明在工作狀態(tài)下沒有制 動(dòng)器也可以 2 非工作狀態(tài)下制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足 4 44 1 524 60z rwzfqDTFFNmim A 式中 sn1245rGN 68whFCKqA 180z 235fdkGcND 140qdqkFK 選用制動(dòng)器型號(hào)為 200 E23 制動(dòng)力矩為 135 200 滿足要求 sYWZNmA 4 2 7 小車車輪的強(qiáng)度計(jì)算 靜輪壓 630RkN 動(dòng)輪壓 max1 93k 空載輪壓 in 45187 初定車輪直徑 D 700mm 軌道型號(hào)為 QU100 42 車輪材料 65Mn 疲勞計(jì)算載荷 4 45 maxin247923RN 車輪踏面點(diǎn)接觸許用載荷 4 46 12056cFkDL 校核通過 第 5 章 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的基本參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)如下 起重量 16tQ 整機(jī)自重 5 2G 跨度 m4L 大車運(yùn)行速度 0 inhv 整機(jī)工作級(jí)別 A6 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M3 5 2 運(yùn)行靜阻力 1 有軌運(yùn)行摩擦阻力 43 5 1 20 15320 516041638f dkFGQcDN 式中 D d 車輪直徑及其與軸承相配合處軸徑 k 車輪沿軌道路的滾動(dòng)摩擦力臂 軸承摩擦系數(shù) c 偏斜運(yùn)行的側(cè)向附加阻力系數(shù) 2 坡道路阻力 5 2 sin8650 32590rFGQrN 3 風(fēng)阻力 5 3 1 4781 4138wCqA 4 總的運(yùn)行靜阻力 5 4 36stfrwFN 5 3 電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的靜功率 5 5 0031stFvPkW 加速階段消耗的功率 即變頻調(diào)速設(shè)定的起動(dòng)時(shí)間為 10 15s 定 那么在10ats 加速階段消耗的功率為 5 6 2203819taamvJnPkt 考慮電動(dòng)機(jī)短期過載能力 按下式選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率 5 7 038naaskW 共有 16 臺(tái)電動(dòng)機(jī) 每臺(tái)電動(dòng)機(jī)需大于 2 375kW 所以 3kW 選擇用電動(dòng)機(jī)滿足要 求 5 4 減速器的選擇 初選擇斜齒輪 錐齒輪減速器 型號(hào)為 KAT107 YEJ3 6P 146 4 額定功率