2534 電力建設(shè)新型龍門起重機設(shè)計,電力,建設(shè),新型,龍門,起重機,設(shè)計
武漢大學(xué)東湖分校（論文）開題報告用紙1畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告姓名 徐博 學(xué)號 2007040350140 指導(dǎo)老師 付盡芳學(xué)院 工學(xué)院 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化畢業(yè)論文題目 電力建設(shè)新型龍門起重機設(shè)計一、課題的背景和國內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢【課題背景】龍門起重機是橋式起重機的一種變形。主要用于室外的貨場、料場貨、散貨的裝卸作業(yè)。它的金屬結(jié)果像門形框架，承載主梁下安裝兩條支腿，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁。龍門起重機具有場地利用率高、作業(yè)范圍大、適應(yīng)面廣、通用性強等特點?；痣娊ㄔO(shè)廣泛應(yīng)用龍門起重機作為組合場吊裝機械?！緡鴥?nèi)發(fā)展概況】近幾十年來，隨著我國生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展和進步，龍門起重機械也得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用，一批龍門起重機械的科研機構(gòu)和生產(chǎn)工廠逐步建立，設(shè)計、研發(fā)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)。但與設(shè)計先進水平比較，無論在產(chǎn)品的品種、數(shù)量方面，還是機械的性能、質(zhì)量等方面都存在比較大的差距。主要表現(xiàn)為 1、產(chǎn)品性能一般；2、產(chǎn)品開發(fā)能力較弱；3、制造工藝水平較低；4、產(chǎn)品檢測水平不高；5、配套件供應(yīng)和質(zhì)量問題影響較大；6、產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新滯后、實施乏力?！緡獍l(fā)展概況】國外對龍門起重機科學(xué)的規(guī)范研究始于 20 世紀(jì) 80 年代，由于受實驗技術(shù)、金屬材料的限制，當(dāng)時的設(shè)計為了安全而偏于保守，變現(xiàn)為粗大笨重但堅固耐用；90年代以后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，龍門起重機的設(shè)計更注重科學(xué)和簡捷，研究的方向是安裝的便捷性，工作的可靠性、穩(wěn)定性及節(jié)能環(huán)保性。在保證傳統(tǒng)設(shè)計安全的同時，采用許多新方法新技術(shù)。表現(xiàn)為：大型履帶起重機的出現(xiàn)，龍門起重機的主梁和支腿采用銷子連接，在擺放好行走臺車后，主梁和支腿一次吊裝就位，加快了安裝進度，減少了高空作業(yè)的危險；電機串級調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，在提高工作平穩(wěn)性的同時，節(jié)能效果十分明顯；行走機構(gòu)液力耦合器的使用，大大改善了龍門起重機啟動和制動的平柔性：安全裝置的設(shè)計和安裝標(biāo)準(zhǔn)提高；操作室注重設(shè)計的舒適性和操作的簡便靈活：電纜卷筒改變原來靠機械式配重和龍門起重機行走收放動力電纜的設(shè)計，改變力矩電機與龍門起重機行走同步收放電纜，簡化了設(shè)計，提高了工作的可靠性，延長了電纜的使用壽命。歐洲地區(qū)作為老牌起重機機械生產(chǎn)地區(qū)，技術(shù)先進、性能高、可靠性高，產(chǎn)品遍布全球。美國起重機機械相對落后于歐洲水平，近年來通過收購和合并手段使美國起重機行業(yè)得以蓬勃發(fā)展，技術(shù)較先進、性能較高、可靠性能高。日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟強國，起重機發(fā)展較晚，但發(fā)展很快，受到亞太地區(qū)歡迎。產(chǎn)品技術(shù)水平、性能、可靠性落后于歐美水平，40%的產(chǎn)品用于出口。武漢大學(xué)東湖分校（論文）開題報告用紙2【國內(nèi)外發(fā)展趨勢】當(dāng)今起重機的發(fā)展趨勢如下。1、向大型、高效和節(jié)能方向發(fā)展；2、向自動化、智能化、集成化和信息化發(fā)展；3、向成套化、系統(tǒng)化、綜合化合規(guī)?；l(fā)展；4、向模塊化、組合化、系列化合通用化發(fā)展；5、向小型化、輕型化、簡易化和多樣化發(fā)展；6、采用新理論、新方法、新技術(shù)和新手段提高設(shè)計質(zhì)量；7、采用新結(jié)構(gòu)、新部件、新材料和新工藝提高產(chǎn)品性能。二、設(shè)計目的意義及設(shè)計內(nèi)容【設(shè)計目的意義】火電建設(shè)廣泛應(yīng)用龍門起重機作為組合場吊裝機械。由于火電建設(shè)工程經(jīng)常轉(zhuǎn)移工作場地，龍門起重機經(jīng)常要拆卸和安裝，龍門起重機的拆卸和安裝既需要其他大型起重機而且準(zhǔn)備周期長。因此根據(jù)火電建設(shè)龍門起重機存在的實際問題，本課題通過龍門起重機架設(shè)安裝方法研究，提出解決自安裝的新型龍門起重機結(jié)構(gòu)型式。同時通過龍門起重機系列化設(shè)計研究，起重機安全性設(shè)計研究、龍門起重機主梁結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計以及起重機人機工程學(xué)研究，為電力建設(shè)提供系列新型龍門起重機。本課題的設(shè)計涉及到大學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的綜合體現(xiàn)，涉及到機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造基礎(chǔ)、電工電子技術(shù)、單片機原理與接口技術(shù)、機械控制工程基礎(chǔ)、傳感器與檢測技術(shù)、PLC 原理與應(yīng)用、互換性與技術(shù)測量、電機傳動與控制、數(shù)控技術(shù)、計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造等相關(guān)知識，是對所有課程的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)了我們運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力，掌握了通用機械零件的設(shè)計原理、方法、機械設(shè)計的一般規(guī)律，進而具有綜合而運用所學(xué)知識，研究改進或開發(fā)新的基礎(chǔ)件及設(shè)計簡單的機械的能力?！驹O(shè)計內(nèi)容】1、內(nèi)容本課題通過龍門起重機架設(shè)安裝方法研究，提出解決自安裝的新型龍門起重機結(jié)構(gòu)型式。同時通過龍門起重機系列化設(shè)計研究，起重機安全性設(shè)計研究、龍門起重機主梁結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計以及起重機人機工程學(xué)研究，為電力建設(shè)提供系列新型龍門起重機。2、主要技術(shù)參數(shù)和條件武漢大學(xué)東湖分校（論文）開題報告用紙3起重量 Q：30t；跨度 L：32m；起升速度 V：3—6m/min；起升高度 H：11—16m；結(jié)構(gòu)型式：帶雙懸臂的桁架結(jié)構(gòu)；電源：三相交流 380V，50Hz，電纜供電。三、進度及應(yīng)完成的任務(wù)第一階段：時間：第一周（3/9-3/16）任務(wù)：①查閱資料和文獻，了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并進行市場調(diào)研，完成初步的知識 積累，對研究的課題有基本的認(rèn)識。②進行市場調(diào)研，綜合分析得出研究該課題的目的和意義，并提出總體方案以 及擬定設(shè)計方案。③對課題相關(guān)知識做進一步了解，確定具體研究課題內(nèi)容，收集課題相關(guān)資料，書寫開題報告。四、經(jīng)查閱的資料和參考文獻[1] 張質(zhì)文等主編. 起重機設(shè)計手冊. 北京：中國鐵道出版社，1997 [2] 陳國璋編著. 起重機計算實例. 北京：中國鐵道出版社，1985[3] 黃大巍等編著. 現(xiàn)代起重運輸機械. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006[4] 陳道南、盛漢中主編. 起重機課程設(shè)計. 北京：冶金工業(yè)出版社，1993[5] 穆祥貞等編著. 龍門起重機的設(shè)計. 機械工程師 2009.70密級_____________本 科 畢 業(yè) 論 文電 力 建 設(shè) 新 型 龍 門 起 重 機 設(shè) 計院（系）名 稱：工學(xué)院專 業(yè) 名 稱 ：機械設(shè)計及其自動化學(xué) 生 姓 名 ：指 導(dǎo) 教 師 ： 教授二○一一年四月 BACHELOR'S DEGREE THESISConstruction of a new gantry crane design power College ：Institute of TechnologySubject ：Machine Design and AutomationName ： Directed by ： Professor June 2011學(xué)術(shù)聲明示例： 鄭 重 聲 明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： (手寫)日期： 摘要隨著我國交通運輸行業(yè)的發(fā)展，起重運輸機械的需求量越來越大，其使用性能的要求也越來越高。因此起重運輸機械的設(shè)計方法需要不斷地更新和完善，使其更注重經(jīng)濟性、科學(xué)性、可靠性和安全性?；痣娊ㄔO(shè)廣泛應(yīng)用龍門起重機作為組合場吊裝機械。由于火電建設(shè)工程經(jīng)常轉(zhuǎn)移工作場地，龍門起重機經(jīng)常要拆卸和安裝，龍門起重機的拆卸和安裝既需要其他大型起重機而且準(zhǔn)備周期長。因此根據(jù)火電建設(shè)龍門起重機存在的實際問題，本課題通過龍門起重機架設(shè)安裝方法研究，提出解決自安裝的新型龍門起重機結(jié)構(gòu)型式。同時通過龍門起重機系列化設(shè)計研究，起重機安全性設(shè)計研究、龍門起重機主梁結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計以及起重機人機工程學(xué)研究，為電力建設(shè)提供系列新型龍門起重機。關(guān)鍵詞：龍門起重機；火電建設(shè)；系列化研究；安全性設(shè)計AbstractWith the development of transportation industry in China, there is an increasing demand for Lifting the transport machinery as well as higher requirements for its operational performance. Therefore, the design method of Lifting the transport machinery needs constant updating and improvement with importance attached to its economic efficiency scientificity, reliability and security. Thermal power construction should extensively apply gantry crane as combined field assembly equipment. Due to the current transfers of operation sites in thermal power construction, Gantry crane needs frequent dismantlement and installation, which requires other heavy life and long preparation period. Consequently, according to the real problems existing in gantry crane of thermal power construction, this paper is aimed to propose a new-type gantry crane structural style which solves the auto- installation based on the research of installation and design method for gantry crane frame. At the same time, according to the research on series design, security design, and Girder structure size optimization design for gantry crane as well as research on ergonomics of Lifting the transport machinery, this paper will provide series of new-type gantry cranes for electric power construction.Key words: gantry crane; thermal power construction; series studies; security design目錄第一章 緒言 .............................................11.1 引言 ................................................11.1.1 課題背景 .........................................11.1.2 國內(nèi)發(fā)展概況 .....................................11.1.3 國外發(fā)展概況 .....................................11.1.4 國內(nèi)外發(fā)展趨勢 ...................................21.2 設(shè)計目的意義及設(shè)計內(nèi)容 ...................................21.2.1 設(shè)計目的意義 ......................................21.2.2 設(shè)計內(nèi)容 ..........................................31) 內(nèi)容 ..............................................................................................32) 主要技術(shù)參數(shù)和條件 ..................................................................3第二章 總體設(shè)計與結(jié)構(gòu)簡圖 ...............................42.1 已知技術(shù)參數(shù)和條件 .......................................42.2 懸臂長度的確定 ...........................................42.3 主梁高度的確定 ...........................................42.4 主梁寬度的確定 ...........................................42.5 小車軌距 .................................................42.6 大車輪距的確定 ...........................................42.7 小車輪距的確定 ...........................................42.8 桁架的節(jié)間長度的確定 .....................................52.9 自定義數(shù)據(jù) ...............................................5第三章 載荷計算 .........................................53.1 自重載荷 .................................................53.2 移動載荷 .................................................53.3 慣性力 ...................................................63.3.1 小車水平慣性力 ....................................61) 沿大車運行方向 ..........................................................................62) 沿小車行走方向 ..........................................................................63.3.2 主梁桁架水平慣性力 ................................63.3.3 剛性支腿與柔性支腿的慣性力忽略不計 ................73.4 風(fēng)載荷 ...................................................73.4.1 貨物風(fēng)載 ..........................................73.4.2 主梁桁架風(fēng)載 ......................................71) 沿大車行走方向的主梁桁架風(fēng)載 ..............................................72) 沿小車行走方向的主梁桁架風(fēng)載 ..............................................73) 剛性腿風(fēng)載 ..................................................................................84) 柔性腿風(fēng)載 ..................................................................................8第四章 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 ...............................84.1 主梁桁架內(nèi)力計算及校核 ...................................84.1.1 龍門起重機橫梁內(nèi)力計算 ............................81) 橫梁豎直方向最大彎矩 ..............................................................82) 橫梁水平方向最大彎矩 ............................................................103) 橫梁上主弦桿最大彎曲應(yīng)力 ....................................................104) 工字鋼 63c 的局部彎曲強度校核 ............................................114.1.2 主梁剛度校核 .....................................114.2 剛性腿支撐梁內(nèi)力計算及強度校核 ..........................114.2.1 支腿的幾何尺寸 ...................................114.2.2 主梁受對稱單位力作用時的內(nèi)力分析 .................124.2.3 小車位于支腿處的應(yīng)力校核 .........................131) 壓桿穩(wěn)定性校核 ........................................................................132) 壓桿強度校核 ............................................................................143) 壓桿彎矩和剪切校核 ................................................................144.2.4 小車位于懸臂端處剛性支腿校核 ......................141) 支反力計算 ................................................................................142) 壓桿穩(wěn)定性校核 ........................................................................143) 強度校核 ....................................................................................154) 彎矩和剪切校核 ........................................................................15第五章 起升機構(gòu)的設(shè)計 ..................................155.1 副鉤電葫蘆的選擇 ........................................155.2 主鉤小車的設(shè)計 ..........................................165.2.1 小車起升機構(gòu)計算 .................................161) 鋼絲繩的計算 ............................................................................162) 滑輪的計算 ................................................................................173) 卷筒的計算 ................................................................................174) 根據(jù)靜功率選擇電動機 ............................................................185) 減速器的選擇 ............................................................................196) 制動器的選擇 ............................................................................207) 聯(lián)軸器的選擇 ............................................................................208) 驗算制動時間 ............................................................................219) 起動時間與起動平均加速度的驗算 ........................................2110)電動機的起動可靠性的驗算 ....................................................2211)電動機發(fā)熱驗算 .......................................................................225.2.2 小車運行機構(gòu)計算 .................................221) 主要參數(shù)和機構(gòu)布置簡圖 ........................................................22第六章 參考文獻 ........................................231第一章 緒言1.1 引言1.1.1 課題背景龍門起重機是橋式起重機的一種變形。主要用于室外的貨場、料場貨、散貨的裝卸作業(yè)。它的金屬結(jié)果像門形框架，承載主梁下安裝兩條支腿，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁。龍門起重機具有場地利用率高、作業(yè)范圍大、適應(yīng)面廣、通用性強等特點?；痣娊ㄔO(shè)廣泛應(yīng)用龍門起重機作為組合場吊裝機械。1.1.2 國內(nèi)發(fā)展概況近幾十年來，隨著我國生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展和進步，龍門起重機械也得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用，一批龍門起重機械的科研機構(gòu)和生產(chǎn)工廠逐步建立，設(shè)計、研發(fā)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)。但與設(shè)計先進水平比較，無論在產(chǎn)品的品種、數(shù)量方面，還是機械的性能、質(zhì)量等方面都存在比較大的差距。主要表現(xiàn)為 1、產(chǎn)品性能一般；2、產(chǎn)品開發(fā)能力較弱；3、制造工藝水平較低；4、產(chǎn)品檢測水平不高；5、配套件供應(yīng)和質(zhì)量問題影響較大；6、產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新滯后、實施乏力。1.1.3 國外發(fā)展概況國外對龍門起重機科學(xué)的規(guī)范研究始于 20 世紀(jì) 80 年代，由于受實驗技術(shù)、金屬材料的限制，當(dāng)時的設(shè)計為了安全而偏于保守，變現(xiàn)為粗大笨重但堅固耐用；90 年代以后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，龍門起重機的設(shè)計更注重科學(xué)和簡捷，研究的方向是安裝的便捷性，工作的可靠性、穩(wěn)定性及節(jié)能環(huán)保性。在保證傳統(tǒng)設(shè)計安全的同時，采用許多新方法新技術(shù)。表現(xiàn)為：大型履帶起重機的出現(xiàn)，龍門起重機的主梁和支腿采用銷子連接，在擺放好行走臺車后，主梁和支腿一次吊裝就位，加快了安裝進度，減少了高空作業(yè)的危險；電機串級調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，在提高工作平穩(wěn)性的同時，節(jié)能效果十分明顯；行走機構(gòu)液力耦合器的使用，大大改善了龍門起重機啟動和制動的平柔性：安全裝置的設(shè)計和安裝標(biāo)準(zhǔn)提高；操作室注重設(shè)計的舒適性和操作的簡便靈活：電纜卷筒改變原來靠機械式配重和龍門起2重機行走收放動力電纜的設(shè)計，改變力矩電機與龍門起重機行走同步收放電纜，簡化了設(shè)計，提高了工作的可靠性，延長了電纜的使用壽命。歐洲地區(qū)作為老牌起重機機械生產(chǎn)地區(qū)，技術(shù)先進、性能高、可靠性高，產(chǎn)品遍布全球。美國起重機機械相對落后于歐洲水平，近年來通過收購和合并手段使美國起重機行業(yè)得以蓬勃發(fā)展，技術(shù)較先進、性能較高、可靠性能高。日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟強國，起重機發(fā)展較晚，但發(fā)展很快，受到亞太地區(qū)歡迎。產(chǎn)品技術(shù)水平、性能、可靠性落后于歐美水平，40%的產(chǎn)品用于出口。1.1.4 國內(nèi)外發(fā)展趨勢當(dāng)今起重機的發(fā)展趨勢如下。1、向大型、高效和節(jié)能方向發(fā)展；2、向自動化、智能化、集成化和信息化發(fā)展；3、向成套化、系統(tǒng)化、綜合化合規(guī)?；l(fā)展；4、向模塊化、組合化、系列化合通用化發(fā)展；5、向小型化、輕型化、簡易化和多樣化發(fā)展；6、采用新理論、新方法、新技術(shù)和新手段提高設(shè)計質(zhì)量；7、采用新結(jié)構(gòu)、新部件、新材料和新工藝提高產(chǎn)品性能。1.2 設(shè)計目的意義及設(shè)計內(nèi)容1.2.1 設(shè)計目的意義火電建設(shè)廣泛應(yīng)用龍門起重機作為組合場吊裝機械。由于火電建設(shè)工程經(jīng)常轉(zhuǎn)移工作場地，龍門起重機經(jīng)常要拆卸和安裝，龍門起重機的拆卸和安裝既需要其他大型起重機而且準(zhǔn)備周期長。因此根據(jù)火電建設(shè)龍門起重機存在的實際問題，本課題通過龍門起重機架設(shè)安裝方法研究，提出解決自安裝的新型龍門起重機結(jié)構(gòu)型式。同時通過龍門起重機系列化設(shè)計研究，起重機安全性設(shè)計研究、龍門起重機主梁結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計以及起重機人機工程學(xué)研究，為電力建設(shè)提供系列新型龍門起重機。本課題的設(shè)計涉及到大學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的綜合體現(xiàn)，涉及到機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造基礎(chǔ)、電工電子技術(shù)、單片機原理與接口技術(shù)、機械控制工程基礎(chǔ)、傳感器與檢測技術(shù)、PLC 原理與應(yīng)用、互換性與技術(shù)測量、電機傳動與控制、數(shù)控技術(shù)、計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造3等相關(guān)知識，是對所有課程的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)了我們運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力，掌握了通用機械零件的設(shè)計原理、方法、機械設(shè)計的一般規(guī)律，進而具有綜合而運用所學(xué)知識，研究改進或開發(fā)新的基礎(chǔ)件及設(shè)計簡單的機械的能力。1.2.2 設(shè)計內(nèi)容1) 內(nèi)容本課題通過龍門起重機架設(shè)安裝方法研究，提出解決自安裝的新型龍門起重機結(jié)構(gòu)型式。同時通過龍門起重機系列化設(shè)計研究，起重機安全性設(shè)計研究、龍門起重機主梁結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計以及起重機人機工程學(xué)研究，為電力建設(shè)提供系列新型龍門起重機。2) 主要技術(shù)參數(shù)和條件起重量 Q：30t；跨度 L： 32m；起升速度 V：3—6m/min；起升高度 H：11—16m；結(jié)構(gòu)型式：帶雙懸臂的桁架結(jié)構(gòu)；電源：三相交流 380V，50Hz，電纜供電。4計 算 與 說 明 結(jié) 果第二章 總體設(shè)計與結(jié)構(gòu)簡圖2.1 已知技術(shù)參數(shù)和條件起重量 Q：30t；跨度 L： 32m；起升速度 V：3 6m/min，取~（主鉤）7m/min（電葫蘆） ；起升高度??=4.5??/??????H： 11 16m，取 H=10.5m（主鉤） /12m（電葫蘆） ；結(jié)構(gòu)型式：~帶雙懸臂的桁架結(jié)構(gòu)；電源：三相交流 380V，50Hz ，電纜供電；2.2 懸臂長度的確定由參考文獻[2]可知，懸臂長度： ，所以??1=(0.25~0.35)??，取 。??1=(0.25~0.35)×32=8~11.2????1=8.4??2.3 主梁高度的確定由參考文獻[2]可知，主梁高度： ，所以??1=(1/5~1/3)??1，取 。??1=(1/5~1/3)×8.4=1.68~2.8????1=2.55??2.4 主梁寬度的確定由參考文獻[1]可知，主梁寬度： ，所??2=(1/20~1/15)??以 ，取 。??2=(1/20~1/12)×32=1.6~2.67????2=2.55??2.5 小車軌距根據(jù)小車運行機構(gòu)特點，取小車軌距與主梁寬度一致。2.6 大車輪距的確定由參考文獻[1]可知，大車輪距： ，所以 ，??≥1/6?? ??≥5.3??取 。??=7.85??2.7 小車輪距的確定5類似大車輪距，小車輪距一般取大于等于小車軌距的 1/6。則取小車輪距為 1.842m。2.8 桁架的節(jié)間長度的確定由參考文獻[1]可知，一般桁架的節(jié)間長度 ，??=1.5~3.0??常取 ，所以 。??=??1 ??=2.55??2.9 自定義數(shù)據(jù)大車運行速度 ，小車運行速度 ，電葫蘆22??/?????? 21??/??????，大車制動時間 3s。主梁設(shè)計成正三角形結(jié)構(gòu)形式，20??/??????主梁下部焊接工字鋼，工字鋼選 63c，桁架結(jié)構(gòu)由角鋼焊接而成，角鋼材料為 ，起重機司??160×160×10 ??235??機室選擇浙江箭環(huán)電器機械有限公司的 —Ⅲ型保溫式，使??????7用環(huán)境溫度為 的場所。?25~40°第三章 載荷計算3.1 自重載荷由參考文獻[3]，對于起重機 的龍門起重機，跨內(nèi)部??≤30??分主桁架總重量可用經(jīng)驗公式 計算，所以：??????=10??(???5)+700。??????=10×300×(32?5)+700=81.7????3.2 移動載荷由參考文獻[3]，對于單主梁小車自重當(dāng) 時，有??=20~50??，所以：??????=??3~3.5。??????=3003~3.5=100????因為移動載荷 ， 是動載系數(shù)，主鉤與副鉤?????=??????+??????速度都不高，所以在此取 ，所以：??=1。?????=100+300=400????63.3 慣性力3.3.1 小車水平慣性力1) 沿大車運行方向當(dāng)大車運行機構(gòu)起、制動時，由小車和貨物重量引起的慣以力以一個集中 作用于中。由參考資料[1] 知，沿大車運行方??????向水平慣性力為：??????=?????????平其中 —小車與起重量之和， ；????? ?????=400????重力加速度， ；??—— ??=10??/??2——平均加速度， ；??平 ??平 =????????????其中 —大車運行速度， ；?????? ??????=22??/??????—大車制動時間， ；?????? ??????=3??則 ；??平 =2260×3=0.12??/??2所以， 。??????=40010×0.12=4.8????2) 沿小車行走方向由參考文獻[1]知，沿小車行走方向的小車水平慣性力??????=17??????????0其中 n—小車驅(qū)動輪數(shù)，n=2；—小車總輪速， ；??0 ??0=4所以 ,取 。??????=17×400×24=28.57??????????=30????3.3.2 主梁桁架水平慣性力沿大車運行方向，當(dāng)大車運行機構(gòu)起、制動，主桁架引起的水平慣性力所用在主梁上。7??????=??????????平 =81.710×0.12=0.98????3.3.3 剛性支腿與柔性支腿的慣性力忽略不計3.4 風(fēng)載荷3.4.1 貨物風(fēng)載??????=?????其中 q—計算風(fēng)壓， ；??=0.15????/??2—貨物迎風(fēng)面積， ；??? ???=18??2因此 。??????=0.15×18=2.7????3.4.2 主梁桁架風(fēng)載1) 沿大車行走方向的主梁桁架風(fēng)載由參考文獻[1]知， ??????=???????????其中 c—迎風(fēng)面積系數(shù)，取 ；??=1.6—高度修正系數(shù)，取 ；??? ???=1—計算風(fēng)壓， ；?? ??=0.15????/??2—沿大車行走方向主梁迎風(fēng)面積， ，???? ????=????1+??????2式中 —前片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積，取 ；????1 ????1=107.77??2—后片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積，取 ；????2 ????2=107.77??2—結(jié)構(gòu)的充實率，取 ；?? ??=0.4故 ；????=107.77+0.4×107.77=150.88??2所以 。??????=1.6×1×0.15×150.88=36.2????2) 沿小車行走方向的主梁桁架風(fēng)載??????=???????????其中 ， ，??=1.6???=1 ??=150??/??2—沿小車行走方向主梁迎風(fēng)面積， ；???? ????1=2.8??2所以 。上式中乘??????=1.6×1×0.15×2.8×20=13.44????8以 20 表示斜桿的根數(shù)。3) 剛性腿風(fēng)載??????=????????其中 —剛性腿迎風(fēng)面積， ；?????? ??????=33.15??2所以 。??????=0.15×33.15=4.97????4) 柔性腿風(fēng)載因為本設(shè)計柔性支腿的計算同剛性支腿一樣，只是與地梁的連接方式不同而已，所以 。??????=0.15×20.52=3????第四章 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核4.1 主梁桁架內(nèi)力計算及校核4.1.1 龍門起重機橫梁內(nèi)力計算1) 橫梁豎直方向最大彎矩當(dāng)?shù)踔卦谌我槐鄱藭r， 受力分析簡圖如圖 1，彎矩圖如圖2，經(jīng)過計算，在 處彎矩最大。??1圖 19圖 2??1=8.4?????+12? ??????48.8?8.42=3419???????當(dāng)?shù)踔卦诹褐袝r，受力簡圖如圖 3，彎矩圖如圖 4。圖 210圖 3由彎矩圖可知，最大彎矩出現(xiàn)在梁的中間，彎矩大小??2=16??1?12??????48.8?24.42=3355.23???????2) 橫梁水平方向最大彎矩當(dāng)起重機帶載啟動或制動時，由慣性力與風(fēng)載引起橫梁的水平方向變形，慣性力與風(fēng)載相對來說都比較小，在此不以計算。 3) 橫梁上主弦桿最大彎曲應(yīng)力由《材料力學(xué)》書知，彎曲應(yīng)力公式為：??=???????其中 —最大彎矩， ；?? ??=??1=3419????y—梁的下表面距截面形心的距離， ??=0.736??I—慣性矩，這里我們把主桁架視為實體梁時，該梁的折算慣性矩。計算公式為： ??=????×????×?2??(????+????)式中 —主桁架的上、下弦桿截面積，上弦桿、下弦????、 ????桿皆為 角鋼，查資料得160×160×10????=????=31.502×10?4??211h—主桁架的計算高度， ；?=??1=2.55??u—系數(shù)，由參考文獻[1]查表的， ；??=0.8所以 ；??=(31.502×10?4)2×2.5520.3×2×(31.502×10?4)=341.4×10?4??4所以 ??1=3419×103×0.736341.4×10?4 =73.7??????厚度 16mm 以下的 角鋼的屈服強度 ，??235?? [??]=235??????，滿足要求。??11所以滿足穩(wěn)定要求。2) 壓桿強度校核由《材料力學(xué)》知，拉、壓應(yīng)力公式為：，F(xiàn)=R=51.12kN ， ，所以??=???? ??=31.502×10?4??2。Q235 角鋼的許用拉應(yīng)力為??3=51.12×10331.502×10?4=16.23??????， ，所以拉桿強度要求合格。[??]=450????????31所以滿足穩(wěn)定要求。3) 強度校核由《材料力學(xué)》知，拉、壓應(yīng)力公式為：，F(xiàn)=R=69.766kN ， ，所以??=???? ??=31.502×10?4??2。Q235 角鋼的許用拉應(yīng)力為??4=69.766×10331.502×10?4=22.15??????， ，所以拉桿強度要求合格。[??]=450????????4<[??]164) 彎矩和剪切校核因為一根剛性支腿由兩組由角鋼組成的立柱，一組的彎矩和剪切力由另一組立柱來平衡，因此不用計算。第五章 起升機構(gòu)的設(shè)計5.1 副鉤電葫蘆的選擇已知條件：載重量 10T、起升高度 12m、起升速度7m/min、運行速度 20m/min。網(wǎng)絡(luò)查找，綜合考慮，我們最終選擇煙臺龍海起重工具有限公司 CD1 型鋼絲繩 10T 電動葫蘆，主要數(shù)據(jù)如下：載重量10T、基準(zhǔn)工作級別 M3、起升高度 12m、起升速度 7m/min、運行速度 20m/min、滑輪倍數(shù) 2/1、起升電機型號及功率 ZDS1-1.5/13、運行電機型號及功率 2×ZDY21-4(0.8)、防護等級 IP54、工字鋼軌道型號 63c、最小彎矩半徑 1.5、自重 650kg。產(chǎn)品如圖5.1 所示。17圖 5.15.2 主鉤小車的設(shè)計5.2.1 小車起升機構(gòu)計算按照布置宜緊湊的原則，決定采用圖 5.2 的起升方案。1) 鋼絲繩的計算根據(jù)起重機的額定起重量 Q=30t，查起重機設(shè)計手冊，選取滑輪組倍率 m=4。起升機構(gòu)鋼絲繩纏繞系統(tǒng)如圖 5.3 所示。鋼絲繩最大拉力： ????????=??+??2????式中 Q—額定起重量， Q=300kN；G—吊鉤組重量，查表得 G=6.97kN；m—滑輪組倍率，m=4；η—滑輪組效率，查表得 η=0.97。所以 ????????=300+6.972×4×0.97=39.558????18所選擇的鋼絲繩破斷拉力應(yīng)滿足條件： ??繩 ≥??繩 ?????????而 ??繩 =???∑??絲式中 —鋼絲繩的破斷拉力；??繩—鋼絲繩破斷拉力總和；∑??絲a—折減系數(shù)，對于 6×19+1 的鋼絲繩 a=0.85；—鋼絲繩安全系數(shù)，對于中級工作類型 。??繩 ??繩 =5.5由上式可得： ∑??絲 ≥??繩 ?????????? =5.5×39.5580.85 =255.96????查鋼絲繩產(chǎn)品目錄表得：鋼絲繩型號 6×(19)?16?1700??? ???? 1102?742) 滑輪的計算滑輪的許用最小直徑： ????????=??繩 ??式中 —鋼絲繩直徑， ；??繩 ??繩 =16????e—系數(shù)，對于中級工作類型的龍門起重機，e=25。所以 ????????=16×25=400????查表，選取滑輪直徑 。???=450????3) 卷筒的計算卷筒的名義直徑 ，取 。????=(???1)??=384????????=400????卷筒的選取單層繞雙聯(lián)卷筒如圖 5.4。19圖 5.4卷筒的長度 ??雙 =2(??0+??1+??2)+??光式中 —卷繞部分長度，??0 ??0=(?????????????????1+??)??其中 —最大起升高度，???????? ????????=10.5??m—滑輪組倍率，m=4—卷筒計算直徑，????1 ????1=????+??=416????z—固定鋼繩的安全圈數(shù)，取 z=2t—繩槽節(jié)距，t=d+(2 ～4)=18～22，取 t=20mm所以 ；??0=(10500×43.14×416+2)×20=683????—無繩槽卷筒空余部分，取 ；??1 ??1≈3??=60????—固定鋼絲繩所需要的長度，取 ；??2 ??2≈3??=60????—中間光滑部分長度，根據(jù)鋼繩允許偏差角確定，取偏??光差角為 3°， ；??光 =120????所以 ??雙 =2(683+60+60)+120=1726????取 。??雙 =1800????卷筒壁厚： ??=0.02????+(6~10)=14~18????取 。??=15????卷筒軸上扭矩： ??卷 =????????????????? =39558×0.40.98=16146?????卷筒轉(zhuǎn)速： ??卷 =??????????=4×4.53.14×0.4=14.33??/??????4) 根據(jù)靜功率選擇電動機起升機構(gòu)靜功率計算公式： ??靜 =(??+??)??6120??0其中 —起升機構(gòu)的總效率，對于封閉式齒輪傳動的起升機構(gòu)，??0取 ??0=0.9??靜 =(30000+697)×4.56120×0.9 =25????按下式初選與 JC%=25 相應(yīng)的電動機功率??????%=25≥??電 ???靜20式中 —起升機構(gòu)按靜功率初選電動機的系數(shù)，取??電 ??電 =0.85所以 ，查電動機產(chǎn)品目錄??????%=25≥0.85×25=21.25????初選：YZR225M，功率 22kW，轉(zhuǎn)速 715r/min，轉(zhuǎn)動慣量。0.82kg???25) 減速器的選擇總傳動比： ??=??電??卷式中 —電動機的轉(zhuǎn)速， ；??電 ??電 =715??/??????—卷筒的轉(zhuǎn)速， ；??卷 ??卷 =14.33??/??????所以 。??=71514.33=49.9根據(jù)總傳動比 i=49.9，電動機功率 N=22kW，電動機轉(zhuǎn)速n=715r/min，工作制度 JC%=25，查減速器產(chǎn)品目錄，選用ZQA650-50ⅢCA 型減速器：傳動比 i=50，輸入功率 15.8kW。最大扭矩驗算： ????????=0.75????額 ????≤[??]式中 —電動機的額定扭矩， ；??額 ??額 =9750×22715=300?????i—傳動比，i=50；—電動機至減速器被動軸的傳動效率，取 ；?? ??=0.94—電動機最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)， ；?? ??=0.8—減速器低速軸上容許的最大扭矩，[??] [??]=11382?????因為 ，所以滿足要求。????????=8460?????≤[??]最大徑向力的驗算： ????????=????????+??卷2≤[??]式中 —卷筒上鋼絲繩最大拉力， ；???????? ????????=39558??—卷筒質(zhì)量，??卷 ??卷 =6970??—最大容許徑向載荷，[??] [??]=106.3????所以 ，滿足條件。????????=39558+69702=43.043????≤[??]實際起升速度驗算??實際 =????????????=3.14×0.4×7154×50 =4.49??/??????21因為 ，滿足要求。???=?????實際?? =4.5?4.494.5=0.22%<15%6) 制動器的選擇制動器裝在高速軸上，其制動力矩應(yīng)滿足： ??制 ≥??制 ??制靜式中 —制動完全系數(shù)，對中級工作類型， ；??制 ??制 =1.75—滿載時制動軸上之靜力矩，??制靜 ??制靜 =(??+??)????12??????式中 —機構(gòu)總效率，?? ??=0.91??制靜 =(300000+6970)×0.4162×4×50 ×0.91=290.5???????制 ??制靜 =290.5×1.75=508.375?????從制動器產(chǎn)品目錄選用 ，匹配推動器為?????????300/50 ??????500-60，制動輪直徑 300mm，最大制動力矩為 630Nm。7) 聯(lián)軸器的選擇帶制動輪的聯(lián)軸器通常采用齒形聯(lián)軸器，根據(jù)其所傳遞的扭矩、被連接軸的軸頸尺寸和轉(zhuǎn)速，從系列表中選出具體型號，使之滿足： ??計 ≤[??]式中 —聯(lián)軸器傳遞的計算力矩；??計—聯(lián)軸器的許用扭矩；[??] ??計 =??等效 ???1其中 —相應(yīng)于第一類載荷的安全系數(shù)， ；??1 ??1=1.8—聯(lián)軸器傳遞的等效力矩，??等效 ??等效 =??等效 1???等效 2???零 額其中 —計及實際起重量變動影響的等效靜載荷系數(shù)，取??等效 1；??等效 1=1—計及機構(gòu)起動、制動時動動載荷對傳動零件影響??等效 2的等效動載荷系數(shù)，查表得 ；??等效 2=1.6—相應(yīng)于機構(gòu) JC%值的電動機額定力矩傳至計算零??零 額22件的力矩， ；??零 額 =??額 =300???????等效 =1×1.6×286=480???????計 =457.6×1.8=864?????查表知電動機軸端為圓錐形 d=65mm，l=140 ，減速器高速級軸端為圓錐形 d=60mm，l=430mm?？拷妱訖C軸端聯(lián)軸器查表選用 CⅡCLZ2 半聯(lián)軸器，最大容許轉(zhuǎn)矩 1120Nm，轉(zhuǎn)動慣量 0.01675 。 kg???2浮動軸的兩軸端為圓柱形，d=45mm，l=85mm ?？繙p速器軸端聯(lián)軸器查表選用帶 300mm 制動輪的半齒聯(lián)軸器，最大許用轉(zhuǎn)矩 1120Nm。8) 驗算制動時間??制 = 1??制 ???制靜 [0.975(??+??)??2?? ??0+??375??(????2電 +????2聯(lián) )]式中 —制動器的制動力矩， ；??制 ??制 =630?????—滿載時制動軸上的靜力矩， ；??制靜 ??制靜 =290.5?????Q—額定起重量，Q=300kN ；G—吊鉤組重量，查表得 G=6.97kN；n—電動機轉(zhuǎn)速，n=715r/min；v—實際起升速度，v=0.0748m/s；—起升機構(gòu)效率， ；??0 ??0=0.9K—考慮其余傳動件飛輪矩影響的系數(shù)，取 K=1.2；—電動機轉(zhuǎn)子飛輪矩， 0.82 ；????2電 ????2電 = kg???2—電動機軸上帶制動輪聯(lián)軸器的飛輪矩，????2聯(lián)????2聯(lián) = 0.01675kg???2所以 ，合適。??制 =1.2??9) 起動時間與起動平均加速度的驗算??起 = 1??平起 ???靜 [0.975(??+??)??2?? ??0+??375??(????2電 +????2聯(lián) )]23式中 —電動機平均起動力矩，??平起 ??平起 =1.6??額 =480?????—電動機軸上靜力矩??靜??靜 =(??+??)????2??????=354.72?????所以 ，通常起動時間在 1 到 5 秒，適合。??起 =3??起動加速度驗算??平 =????起 =0.07853 =0.025??/??2龍門起重機起升機構(gòu)的起動加速度一般應(yīng)小于 ，所0.2??/??2以平均加速度是滿足要求的。10) 電動機的起動可靠性的驗算對于中級工作類型的起升機構(gòu)，應(yīng)滿足 ??必平起 ≥1.5??靜式中 —電動機必須發(fā)出的平均起動力矩，查表得??必平起 ??必平起 =568?????1.5??靜 =532.08?????滿足要求。11) 電動機發(fā)熱驗算根據(jù)等效功率法，驗算電動機不過熱的條件為： ??25≥??????靜式中 —電動機在 JC%=25 時額定功率， ；??25 ??25=22????K—系數(shù)，對中級工作類型，K=0.75；—系數(shù)，查表取 ；?? ??=0.95—滿載靜功率， ；??靜 ??靜 =25??????????靜 =17.81
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