起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 論文題目 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、選題背景和意義： 當(dāng)今中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展時(shí)期，建筑工業(yè)化和工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程中起重機(jī)的使用是不可缺少的。 從古代，人們?yōu)榱私ㄔ齑笮徒ㄖ桶l(fā)明了原始的起重設(shè)備，到了今天，起重機(jī)設(shè)計(jì)制造已經(jīng)成為一個(gè)專門的產(chǎn)業(yè)。起重設(shè)備的應(yīng)用給人們帶來(lái)了很大的便利，小到倉(cāng)庫(kù)里的叉車，大到航天中心的吊裝火箭的起重機(jī)械，建筑工地上隨處可見的塔式起重機(jī)，港口碼頭的大型龍門吊，起重機(jī)的身影無(wú)處不在。 正是由于起重機(jī)使用的普遍性，起重機(jī)設(shè)計(jì)制造具有很強(qiáng)的應(yīng)用性。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，僅工 程起重機(jī)

2、一項(xiàng)，全球的年銷售額就有 75 億美元，但是這些大多是由歐美企業(yè)壟斷。 近些年來(lái)， 伴隨著我國(guó)固定資產(chǎn)投資的飛速增長(zhǎng)、 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和大型項(xiàng)目的不斷上馬，使得我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)獲得了空前的發(fā)展，也受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。我國(guó)的起重機(jī)制 造商與歐美的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比在技術(shù)上還存在著差距，在產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面也存在著一定的劣勢(shì)，但這并非遙不可及。更主要的是，我國(guó)在這一領(lǐng)域從未放棄過自主研發(fā)，而且已經(jīng)具備了相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，創(chuàng)造了幾個(gè)蜚聲全球的知名品牌。 起重機(jī)屬于典型的機(jī)械產(chǎn)品，根據(jù)其使用環(huán)境的不同，起重機(jī)的設(shè)計(jì)又具有不同特性，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題不僅可以檢驗(yàn)自己的機(jī)械專業(yè)

3、能力還可以考察創(chuàng)新創(chuàng)造能力。 二、課題關(guān)鍵問題及難點(diǎn)： 起升機(jī)構(gòu)包括了吊具，卷筒，減速器，制動(dòng)器，電機(jī)等多方面，在設(shè)計(jì)時(shí)，可能難以處 理的問題有下面幾個(gè)方面： 1. 減速器和電機(jī)，卷筒在起重機(jī)上的布局 因?yàn)槿咧g距離的改變會(huì)影響到聯(lián)軸器選用和制動(dòng)器選用。 2. 卷筒設(shè)計(jì) 我認(rèn)為卷筒設(shè)計(jì)是起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，卷筒的壁厚取決于最大起升重量，卷筒的 長(zhǎng)度由鋼絲繩的直徑和卷筒節(jié)距確定。只有卷筒的選擇符合設(shè)計(jì)要求，才能根據(jù)所給的起升 速度確定減速器輸出端轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的選擇，再由所選電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和

4、減速器輸出轉(zhuǎn)速確 定減速器的傳動(dòng)比，選擇合適型號(hào)的減速器。 3. 制動(dòng)器的選擇 制動(dòng)器必須能在重物上升時(shí)及時(shí)使電機(jī)輸出停止，在重物水平移動(dòng)時(shí)保持起升機(jī)構(gòu)的停 止，還要在卸貨時(shí)及時(shí)停車，防止貨物受損。 所以制動(dòng)器是起升機(jī)構(gòu)里重要的安全保障裝置，選擇是要謹(jǐn)慎。 4. 鋼絲繩，卷筒等強(qiáng)度載荷的校核 三、文獻(xiàn)綜述（或調(diào)研報(bào)告） ： 1. 起重機(jī)概述 起重機(jī)是以反復(fù)短暫的工作循環(huán)方式完成貨物裝卸或設(shè)備安裝作業(yè)的。一個(gè)工作循環(huán) 包括：取物、貨物上升、水平運(yùn)動(dòng)、下降、卸載，然后空吊具返回原地。一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間

5、一般從幾分鐘到二三十分鐘，其間各機(jī)構(gòu)在不同時(shí)刻有短暫的停息時(shí)間。 中國(guó)古代灌溉農(nóng)田用的桔是臂架型起重機(jī)的雛形。 14 世紀(jì)，西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū) 動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂架型起重機(jī)。 19 世紀(jì)前期，出現(xiàn)了橋式起重機(jī)；起重機(jī)的重要磨損件如軸、齒 輪和吊具等開始采用金屬材料制造，并開始采用水力驅(qū)動(dòng)。 19 世紀(jì)后期，蒸汽驅(qū)動(dòng)的起重 機(jī)逐漸取代了水力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)。 20 世紀(jì) 20 年代開始， 由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)迅速發(fā) 展，以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力裝置的各種起重機(jī)基本形成。 起重機(jī)主要包括起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)等。起升機(jī)構(gòu) 是起重

6、機(jī)的基本工作機(jī)構(gòu)， 大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成， 也有通過液壓系統(tǒng)升降重物的。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)用以縱向水平運(yùn)移重物或調(diào)整起重機(jī)的工作位置，一般是由電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和車輪組成。變幅機(jī)構(gòu)只配備在臂架型起重機(jī)上，臂架仰起時(shí)幅度減小，俯下時(shí)幅度增大，分平衡變幅和非平衡變幅兩種?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用以使臂架回轉(zhuǎn)，是由驅(qū)動(dòng)裝置和回轉(zhuǎn)支承裝置組成。金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的骨架，主要承載件如橋架、臂架和門架可為箱形結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，也可為腹板結(jié)構(gòu)，有的可用型鋼作為支承梁。 從構(gòu)造特征看，起重設(shè)備一般分為單作用起重設(shè)備，橋式類型起重機(jī)，和回轉(zhuǎn)類型起重機(jī)。本課題設(shè)計(jì)的門式起重機(jī)就是橋式起重機(jī)的一種，常見的又桁架

7、式和箱梁式兩種。 2. 起重機(jī)的應(yīng)用 起重機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的設(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。 在現(xiàn)代建筑工程中，起重機(jī)成立標(biāo)志性裝備。紐約的帝國(guó)大廈可以在短短的 400 余天 建成，并且在隨后的幾十年里保持世界最高建筑的頭銜，起重機(jī)械功不可沒； 2006 年德國(guó) 世界杯場(chǎng)地建設(shè)，整個(gè)工作場(chǎng)地分為幾個(gè)工作區(qū)域，劃分的原則就是起重機(jī)械的工作覆蓋 范圍，將整個(gè)工地都置于起重機(jī)械的工作范圍內(nèi)，大大提高建設(shè)速度和場(chǎng)地利用率。在中 國(guó)，三峽大壩的建筑現(xiàn)場(chǎng)

8、，最顯眼的施工設(shè)備就是那些巨大的塔吊，它們?nèi)找共煌５孛β? 著，為這個(gè)巨大的水利工程能夠早日造福社會(huì)提供強(qiáng)有力的保障。 不僅僅在建筑工地上活躍著起重機(jī)的身影，港口、機(jī)場(chǎng)、車站或者各種各樣的工廠車 間，都有起重設(shè)備在工作。如果沒有起重機(jī)的參與，那些巨大的港口可能會(huì)癱瘓，帶來(lái)的 經(jīng)濟(jì)損失或許不會(huì)小于金融危機(jī)的沖擊。 3. 起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 目前，國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)大型起重機(jī)的廠家很多。其中以中聯(lián)重科、三一重工、撫挖等公 司產(chǎn)品系列較全，市場(chǎng)占有率較高。中聯(lián)重科在 2007年12月宣布實(shí)行品牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后?，F(xiàn) 已成功開發(fā)了

9、50t~600t 履帶式起重機(jī)產(chǎn)品系列。作為中國(guó)起重機(jī)行業(yè)的領(lǐng)跑者，徐州重型 機(jī)械有限公司現(xiàn)在已經(jīng)形成了以汽車起重機(jī)為主導(dǎo)，履帶式起重機(jī)和全路面起重機(jī)為側(cè)翼 強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)的龐大型譜群。國(guó)內(nèi)最具歷史的履帶式起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)撫挖現(xiàn)已擁有 35t~350t 的 履帶式起重機(jī)產(chǎn)品系列。 QUY350是撫挖 2007 年推出的國(guó)產(chǎn)首臺(tái) 350t 履帶式起重機(jī)，填補(bǔ)了 國(guó)內(nèi) 350t 履帶式起重機(jī)的產(chǎn)品型譜空白。 目前，國(guó)外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機(jī)廠家很多。其中利勃海爾、特雷克斯 - 德馬格、馬尼托 瓦克與神鋼等公司產(chǎn)品系列較全， 市場(chǎng)占有率較高。利勃海爾公司的產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)

10、、工作 可靠，其生產(chǎn)的 LR系列履帶起重機(jī)最大起重量已達(dá) 1200t 。其桁架臂履帶式起重機(jī)系列在 2007年又喜添新品 LR1600/2 ，使其產(chǎn)品型譜更加完善。 未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面： （1）起重機(jī)的大型化。近年來(lái)，火電發(fā)電機(jī)組的功率不斷增大，由以前的 30萬(wàn)KW為主 轉(zhuǎn)為 60萬(wàn) KW乃至 100萬(wàn) KW 為主，對(duì)起重機(jī)的噸位需求增大。 由于美國(guó)核電技術(shù)的推廣應(yīng)用，使大件吊裝量大幅增加催生了大型起重機(jī)市場(chǎng)的需求。大型石化項(xiàng)目，同樣需求大噸位的大型起重機(jī)特別是履帶式起重機(jī)。 （ 2）創(chuàng)新設(shè)計(jì)。開展對(duì)起重機(jī)傳動(dòng)型式創(chuàng)

11、新、結(jié)構(gòu)構(gòu)造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術(shù)基礎(chǔ)研究，為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動(dòng)裝置，從而通過對(duì)不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選、分解和組合來(lái)產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)方案，不斷推出創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果。 （ 3）核心技術(shù)化。各大知名企業(yè)均具有其獨(dú)特的核心技術(shù)，并不斷創(chuàng)新，努力保持在同行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。現(xiàn)在各大公司均大力研究開發(fā)自己的核心技術(shù)，以不斷提升自己的產(chǎn)品檔次和競(jìng)爭(zhēng)能力。 （ 4）模塊化和組合化。 極短交貨期的市場(chǎng)需求要求開展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同異地設(shè)計(jì)技術(shù)、 并行工程技術(shù)研究，這樣可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用

12、途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。達(dá)到改善整 機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的 系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。 （ 5）大噸位的自拆裝系統(tǒng)。履帶起重機(jī)體太笨重在公路上無(wú)法自由行走，必須拆卸才可運(yùn)輸，到達(dá)工作地點(diǎn)后再進(jìn)行組裝，需要輔助吊車。為減少或不用輔助吊車，節(jié)省施工 費(fèi)用，因此研制自拆裝系統(tǒng)勢(shì)在必行。（ 6）混合型起重機(jī)。履帶起重機(jī)和輪式起重機(jī)各有利弊，將兩者取長(zhǎng)補(bǔ)短后，混合型起重機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，這也是起重機(jī)新型式的大膽嘗試與突 破。它集履帶起

13、重機(jī)桁架臂大起重量、大作業(yè)空間的優(yōu)勢(shì)和輪式起重機(jī)的機(jī)動(dòng)靈活優(yōu)勢(shì)于一體，主要用于大型起重機(jī)。 4. 結(jié)語(yǔ) 我們已經(jīng)看到世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始進(jìn)入新的技術(shù)革命時(shí)代。我國(guó)目前仍然處 在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期化階段，起點(diǎn)低、設(shè)備落后，相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家落后 20年左右。如果我國(guó)能 從國(guó)外工業(yè)發(fā)展中得到啟示，將可加快我國(guó)起重機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。 四、方案（設(shè)計(jì)方案、或研究方案、研制方案）論證： 概述： 設(shè)計(jì)參數(shù)： 起重量 Q=40t；起升高度 H=10m；跨度 L=30m； 有效懸臂左 8m，右 8m； 起升速度 v

14、＝ 10m/min； 小車運(yùn)行速度 vc=45m/min ； 大車運(yùn)行速度 v=42m/min ； 整機(jī)工作級(jí)別均 A5； 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M5 ； 1. 吊具選擇 采用單吊鉤形式， 吊鉤根據(jù)起重量 CP=40t 選擇下滑輪組，預(yù)估下滑輪組質(zhì)量 932KG。  ，機(jī)構(gòu)工作級(jí)別  M5選用吊鉤  M32。根據(jù)吊鉤號(hào)， 2. 鋼絲繩選擇 鋼絲繩是有很細(xì)的強(qiáng)度很高的鋼絲，按一定的螺距繞成股，再由股繞成繩。 鋼絲繩根據(jù)其芯材料不同，分為 （ 1）

15、鋼絲。鋼絲繩起到承受載荷的作用， 其性能主要由鋼絲決定。鋼絲是碳素鋼或合金 鋼通過冷拉或冷軋而成的圓形 （或異形） 絲材， 具有很高的強(qiáng)度和韌性，并根據(jù)使用環(huán)境條件 不同對(duì)鋼絲進(jìn)行表面處理。 （ 2）纖維芯。 它是用來(lái)增加鋼絲繩彈性和 韌性、潤(rùn)滑銅絲、 減輕摩擦， 提高使用壽命的。 常用繩芯有機(jī)纖維（如麻、棉）、合成纖維、 石棉芯（高溫條件）或軟金屬等材料。 在作為中小型起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)使用時(shí)， 纖維芯鋼絲繩在抗拉強(qiáng)度和破斷力方面可以滿足 使用需求，并且起重機(jī)在運(yùn)送物料時(shí)需要卷繞，因此選用纖維芯鋼絲繩，以增加使用

16、壽命， 減少更換次數(shù)。 3.卷筒選擇 起升機(jī)構(gòu)的卷筒是用來(lái)卷繞并儲(chǔ)存起升繩的。在批量生產(chǎn)的通用中小型起重機(jī)中多用鑄鐵制造的卷筒，一般采用單層卷繞。 單層卷繞卷筒表面切有弧形斷面的螺旋槽，以增大鋼絲繩與筒體的接觸面積，并使鋼絲繩在卷筒上纏繞的位置固定，以避免相鄰鋼絲繩互相摩擦影響壽命。根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)要求采用單層卷繞式的鋼絲繩鑄造卷筒。 4. 電動(dòng)機(jī)選擇 我國(guó)起重機(jī)采用專用的直流和交流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍大、過 載能力強(qiáng)、平滑的調(diào)速特性和較大的起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。工作電壓為 220 V 和 440 V 。但

17、存 在設(shè)備費(fèi)用高、體積大和需要專用的供電電源等缺點(diǎn) , 少數(shù)冶金起重機(jī)和要求在較大范圍 內(nèi)平穩(wěn)調(diào)速的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用直流電機(jī)。 電動(dòng)機(jī)機(jī)械部分的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)的足夠大，所以電動(dòng)機(jī)的選擇主要是電動(dòng)機(jī)熱容量 的選擇。因?yàn)槠鹕龣C(jī)構(gòu)屬于斷續(xù)周期工作，起升機(jī)構(gòu)電機(jī)可認(rèn)為是 S3 工作制。。在起重機(jī) 械中 , 一般采用三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī) , 其工作電壓為 220 V/ 380 V 和 500V。根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別，一般選擇 JZR2 、 YZR、 JZRH型 3 相交流電機(jī)。 籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單 , 操縱方便 , 有較高的轉(zhuǎn)差率 ,

18、適用于直接啟動(dòng) , 價(jià)格也便宜 , 缺點(diǎn)是啟動(dòng)電流大 ( 達(dá)額定電流的 4～ 6 倍) 和不能承受較多的起動(dòng)次數(shù)。 作為起升機(jī)構(gòu)用電機(jī)，需要頻繁起動(dòng)，因此籠式電機(jī)不適合選用。 繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)使用的最多。因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路可以外接起動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)起動(dòng)調(diào)速 , 起動(dòng)平穩(wěn)、起動(dòng)電流通常不超過額定 電流的 2～ 215 倍 , 且有較高的過載能力。所 以這次選用這種電動(dòng)機(jī)。 5. 減速器選擇 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立 的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn) 矩，以滿足工作需要。 在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中， 應(yīng)盡可能選擇由減速器

19、制 造廠供貨的標(biāo)準(zhǔn)減速器，起重機(jī)減速器分為 ZQA型和 QJ型兩大類，其中 QJ型又分為帶底座型和三支點(diǎn)支承型（下圖）兩種。 QJ系列減速器減速比范圍寬，機(jī)械傳動(dòng)效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，使用壽命長(zhǎng)，承 載能力高，易于拆檢，易于安裝。這里選用 QJ系列標(biāo)準(zhǔn)減速器。 6. 制動(dòng)器選擇 制動(dòng)器是起升機(jī)構(gòu)不可缺少的安全裝置， 而且要安裝在高速軸與卷筒剛性聯(lián)系的位置。 一般起重機(jī)常用的減速器有盤式和瓦塊式兩種。因?yàn)楸P式制動(dòng)器是以平面的摩擦塊雙向壓到制動(dòng)盤上產(chǎn)生制動(dòng)力，制動(dòng)摩擦力合摩擦受損均勻，更換也方便，所以這里選用盤式

20、制動(dòng)器。 7. 聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器是將兩個(gè)獨(dú)立的傳動(dòng)部件聯(lián)系起來(lái)，如電動(dòng)機(jī)輸出軸和減速器輸入軸的連接， 減速器輸出軸與卷筒軸的連接等。 對(duì)這些聯(lián)軸器的要求， 除了能有足夠的傳遞轉(zhuǎn)矩能力外， 還有兩個(gè)重要的附加要求：一是安裝方便，要求不挪動(dòng)設(shè)備的情況下可以拆卸；二是有一 定的徑向、軸向和角度向的補(bǔ)償能力，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的底座制造有誤差，或發(fā)生了變形，使的 這種補(bǔ)償非常必要。 在電動(dòng)機(jī)輸出軸與減速器高速軸之間， 選用梅花形彈性聯(lián)軸器， 因?yàn)殡姍C(jī)輸出轉(zhuǎn)速高， 具有沖擊和振動(dòng)，這種類型的聯(lián)軸器有緩沖減振的作用，另外還

21、有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，補(bǔ)償能力 好的優(yōu)點(diǎn)。 減速器低速軸有卷筒間有較大的轉(zhuǎn)矩，如使用普通齒輪聯(lián)軸器，尺寸會(huì)很大，因此， 可以選用近年來(lái)設(shè)計(jì)的卷筒專用齒形聯(lián)軸器。 五、進(jìn)度安排： 起止日期 工作內(nèi)容 閱讀文獻(xiàn)，消化吸收，撰寫開題報(bào)告 開題報(bào)告答辯；同時(shí)提交英文翻譯 完成設(shè)計(jì)計(jì)算 修正設(shè)計(jì)計(jì)算書，進(jìn)行并完成裝配圖繪制 進(jìn)行并完成零件圖繪制 整理圖紙和計(jì)算說明書， 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備答辯 六、指導(dǎo)教師意見： 簽名： 年 月 日 七、開題審查小組意見： 簽名： 年 月 日