龙门式起重机大车行走机构设计2

-4-目录TOC\o"1-2"\h\u8486第1章绪论 1170481.1研究目的和意义 1213001.2课题研究现状 1134311.2.2国内研究现状 2167991.3起重机的组成及其工作原理 322401.3.1工作机构 390201.3.2取物装置 343821.3.3金属结构 4104091.3.4动力装置 4130261.3.5控制系统 41116第2章方案设计 5223812.1研究内容和参数要求 5327452.2传动装置设计 5309362.2.1传动装置组成 5288202.2.2传动特点 5298802.2.3大车运行机构设计问题 511636第3章大车运行机构的设计 7241213.1车轮设计 7316643.2运行阻力计算 945843.3电动机选择 10188443.4减速器选择 1084113.5验算起动时间 1160783.6起动工况下校核减速器功率 1356643.7验算启动不打滑条件 1399933.8选择制动器 15288223.9选型联轴器 1632197总结 1915520参考文献 208459致谢 211章绪论1.1研究目的和意义现代化的工业生产需要依赖于各类高效的起重装置，它们对于快速、高效地完成各类工程任务至关重要。这些装置的型号、功用、特性、安全、经济效益、灵活性都是决定其能否适应市场的关键要素。在当前的生产环境中，产品的设计要求必须符合客户的需求，并能够迅速响应市场的变化。因此，CAD软件可以有效地帮助我们处理这些挑战。采用cad辅助产品设计的方式，既可以减少技术人员的负荷，也可以提升他们的技术水平。此外，cad还可以帮助我们进行准确的设计，提高效率，并使我们能够轻松地进行模块化的设计，以及进行可靠的数据分析，从而提高我们的QoS。近年来，中国的龙门吊产品在技术、质量、应用方面取得了长足进步。由于国际市场的日益激烈的竞争，龙门吊的产品越来越受欢迎，人们越来越关注它的特性、美感、安全以及价格。龙门吊的生产已经取决于国家的政策、技术、管理、人才培养以及客户的满意度。尽管龙门式起重机在中国应用广泛，拥有量居世界第一，但龙门式起重机的总体设计水平、制造水平和运行可靠性与欧美、日本等发达国家仍有一定差距。从外观上看，龙门式起重机是一种龙门架起重机，俗称龙门式起重机。龙门起重机的行走机构可以被比作人的鞋，它由两个极具强度的支架支撑，其中包括滚轮等机构，可以实现整个起重机在指定轨道上的往复移动，同时还可以完成多批次的货物搬运任务。经过多方面的研究，结合我的丰富经验，我设计出一种具有紧凑结构、高效传动、安全可靠、适用于中国市场的龙门起重机行走机构，它的质量将会极大地提升设备的稳定性、安全性和效率。基于以往的实践、客观的要求以及深入的研究，以及龙门起重机的特性，我们重新规划并优化了起重机的整个架构。与以往的传输架相比，这种架构更具有灵活性、空间利用率更高、负荷更重、反馈更快、操作更安全、噪声更少。因此，我对操作系统的传动机构进行了新的优化和空间结构设计。确保5/16吨龙门起重机能够正常移动。1.2课题研究现状1.2.1国外龙门式起重机大车行走机构的研究在《起重机械作业人员安全技术培训教材》是2006年\t"/item/%E8%B5%B7%E9%87%8D%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E4%BD%9C%E4%B8%9A%E4%BA%BA%E5%91%98%E5%AE%89%E5%85%A8%E6%8A%80%E6%9C%AF%E5%9F%B9%E8%AE%AD%E6%95%99%E6%9D%90/_blank"北京理工大学出版社出版的一本书中有深入探讨了龙门式起重机的安全操作，并对其在发生事故时的货物状况进行了详尽的分析。根据我国的规定，龙门式起重机的操作人员必须具备相关资格，并且拥有丰富的操作经验。在操作过程中，应该尽可能地减少货物的短暂振动，以确保安全运行。在《橡胶疲劳龙门起重机》（作者：Antonelli,M.Ceralo等）一书中，国外的龙门起重机采用了先进的能量回收和释放技术，大大降低了设备的能耗，而且还采用了高性能的超级电容器或锂电池，以实现更高效的能源利用。我们的起重机在使用过程中表现出色，为节省能源和提高效率做出了巨大贡献。《核科学杂志》（作者：MichaelEichin、PabloFernandez等）的论文深入探讨了电子控制系统在龙门式起重机的应用，其中包括PSI模块，它可以有效地提升起重机的安全性。我们提出了一种全新的IO系统，它完全基于PSI标准，可以有效地实现输入与输出控制器之间的高效沟通。本文将深入探讨硬件、IO框架及其相关的通信链的技术原理及其应用。1.2.2国内研究现状《注射模三维仓库与输送系统的设计》（作者：王思）是一篇关于三维仓储的研究论文，它深入探讨了国内外三维仓储的发展趋势，并以国内大型住宿磨料行业为例，提出了一种新的、可行的、高效的三维仓储设计方案。龙门式起重机在立体仓库的设计中起着至关重要的作用，因此，本文对其进行了深入的研究，包括选择、尺寸和性能的分析，以及结构设计、起升系统和起重机行走机构的优化，以满足立体仓库的需求。通过对大量数据的分析，本文提出了一种具有前瞻性的立体仓库设计方案，为中国仓储物流的现代化提供了重要的参考。在《岸边起重机行走机构起重机减速器轴承应力计算与分析》一文中，朱晨佳和徐沁阳深入探讨了龙门起重机行走机构的圆锥滚子轴承的选择，并且指出它是一种易损件，需要经常维护，因此，应该采取有效的措施来保证其正常运行。为了确保结构的可靠性，我们对应力分析和寿命计算进行了深入研究，并且针对轴承润滑提出了全新的解决方案，建立了一套完善的润滑系统。《龙门起重机行走机构制动方式的改进》是一篇关于龙门吊的论文，它指出龙门吊在水电站的建设和运营中扮演着重要的角色，具有不可替代的作用。龙门式起重机的龙门行走机构对于整个电站的安全运行至关重要，因此本文将深入探讨它的制动机制，包括制动距离、响应时间以及制动原理，以确保电站的安全运行。Ansys技术已被广泛应用于各种领域，尤其对于工业生产领域。本研究通过使用Ansys来分析和优化传统的有限元方法，为起重机的平衡梁的设计提供新的思路。通过使用ansys，我们可以更好地控制整个系统的运转，从而提高生产效率。通过使用有限元应力分析工具，我们可以通过查看应力分布图来改善结构的性能，并降低设备的负载。本文旨在探讨电动差速方向盘两栖车辆伸缩式悬架机构的运动学特性及参数优化，并通过ADAMS/Insight软件进行有限元建模和分析，以获取可伸缩悬架的力学分布图。采用最新的设计理念，我们旨在优化设备，减少重量，使水陆两用车拥有更高的通行性、更低的水下行驶阻力以及更先进的运动性能。特别是，悬架的形状、拱度和结构布局已经发生了革命性的变化。1.3起重机的组成及其工作原理龙门式起重机由多个关键元件组成，其中最重要的是驱动机构、支撑机构和悬挂机构。当操纵者按下按钮时，这些元件会产生相应的反馈信号，从而使起重机能够正常运转。实现巨型汽车的上下运行。1.3.1工作机构龙门式起重机是由多个部件模块组成，其中有提升机、行走机、变幅机和回转机。电机驱动脚轮滚筒旋转，将重物提升机构，从而实现重物的提升或降落，是龙门式起重机的重要组成部分，因此，在选择钢丝绳时，必须特别注意这一点。它是确保起重机安全运行的关键因素。这个机构由两部分组成：一个是行走机构，另一个是起重小车。它们能够协作工作，实现货物在空间中的移动。通过调整变幅机构，可以大大提高起重机的悬臂长度和仰角，从而更加轻松地运输货物。起重机的回转机构能够使悬臂在支撑点处以特定的角度旋转，这样就能够轻松地将货物搬运到目的地。1.3.2取物装置这个设备的操控非常灵活，可以通过抓、夹、吸、铲等不同的操控手段来完成。不同的操控手段会受到货物的特殊情况的影响，例如，对于大型的集装箱或者整个的零部件，可以使用抓斗或者铲斗来完成操控。随着科技的发展，集装箱运输已成为一种极具优势的快速、有效的大型商品交通工具，但在进行集装箱的吊装时，必须特别关注安全，以确保乘客的生命及财产的安全。1.3.3金属结构这个建筑物由许多不同类型的零部件组成，其中一些使用了常见的方法，例如使用普通的钢板，比如槽钢、角铁和工字钢。另外，还有一些零部件经过了特殊的设计，并使用了特殊的材质进行了机械化和铆钉固定。由于该结构的主体部分使用了高强度的钢板，所以它的总体重量约占35%~75%。该结构的构成包括箱体、支柱以及柱体。当它处于工作状态时，它的负载能力十分强，既能够抵抗货物的重量，也能抵抗外界的冲击。龙门式起重机的核心结构由一系列支撑结构及其相互联系的元素组成，这些元素的重复使用将会耗费大量的精力，从而影响到起重机的总体效率。此外，这些元素的安装也将会影响到起重机的运行效率，因此必须加以重视。1.3.4动力装置龙门式起重机的驱动系统对于其正常工作至关重要。为了确保其性能和可靠性，我们一直遵循节约资源、提升性能、保证可靠性的方针。因此，当确定了所有必需的元器件时，重点应放在如何优化其传动系统的布线上。采用AutoCAD作为设计工具，可以大大提高设计的效率、质量和准确性，从而使得整个设计流程变得更为高效。1.3.5控制系统利用电气、液压系统控制起重机的机械部分以及全机的移动，实施多样化的起重任务。控制系统由操纵机、液压控制仪、电气控制单元、电气控制单位以及其他设备组成，它们共同为人机交互提供了便捷的接口，从而满足安全人机学的需求。这个系统的正常运行对于提高起重能力至关重要。与传统的设备相比，这种设备的优势在于它的体积小、易于操控。但同时，它也存在着许多挑战，例如承受的载荷分布不平衡、操纵部件的变化、操纵人员的频繁更换以及操纵过程中的风险。因此，维护好这个系统对于保证设备的正常使用至关重要。由于事故的可能性极高，其造成的损失也极其可怕，所以对于起重机的安全来说尤为关键。

第2章方案设计2.1研究内容和参数要求考虑到因为于大梁的自重比较大，并且在工作运行过程中会受到货物的承载与其他因素的影响，因此会在受载后发生变形，因此在大梁用料与节后构设计中必须要充分考虑到这种变形对本结构和其他结构的影响。为了减少这种变形，一些部件必须要取用补偿设计，并且在组装时也应采用补偿安装。综上我们可以采用浮动轴设计的减速机、电动机和车轮这样可以使他们之间的连接更加紧密可靠。在设计过程中，我们将重点目标放在了大车行走机构的传动布局和结构尺寸上，并思考如何用通用部件将它们固定在一起，以及如何在不同部件之间进行连接。我们将致力于提高结构的紧凑性和轻量化以及通过改进设备的维护方式，确保其安全可靠的运行。参数设定：工作级别：M5；起重量：主吨位20t、副吨位5t；机重:不超过60吨；跨度：28m；基距：12m；起升高度：19m；提升速度8m/min;滑车左右移动的速度20m/min；大车车轮滚动的速度30.6m/min2.2传动装置设计2.2.1传动装置组成本装置构成：电机、联轴器、减速器、传动轴、键、齿轮传动装置、车轮、轨道。2.2.2传动特点该设计采用了浮动轴，以应对径向载荷的集中分布。为了确保其强度，我们需要对其进行充分的加固。2.2.3大车运行机构设计问题在设计这个机构时，应考虑各种零部件的选择和连接方式，尤其是联轴器、轴承的安装位置和长轴的尺寸。方案如图2.1。 图2.1大车行走机构简图1——电动机，2——制动器，3——浮动轴，这是它们的基本组成部分4——采用先进的高速轴齿轮连接技术，5——采用先进的减速器，6——采用先进的低速轴齿轮连接技术，7——车轮.图2-2龙门式起重机1--横梁，2--电动葫芦，3，主梁4，大车运行机构5，地梁

第3章大车运行机构的设计3.1车轮设计通过对现场的详细考察和大量的资料搜集，我们确定了主钩与端梁之间的最小距离（极限尺寸），并对起重机的机重（包括小车）和小车的重量进行了准确的估算，调研和查阅相关的资料确定主钩离端梁最小距离（极限尺寸），起重机估计机重（包括小车），小车重量。按照图3.1所示的重量分布：图3.1重量分布满载最大轮压：(3.1)满载时最小的轮压：(3.2)式中:——起重机自重,——小车自重,——起升载荷,——桥架跨度；——吊钩中心线至端梁中心线的最小距离,空载时最大的轮压：（3.3）空载时最小轮压：（3.4）车轮踏面疲劳计算载荷（3.5）车轮材料：采用ZG340-640，由，可查《起重机课程设计》附表18得到大车车轮直径轨道型号为Qu70。计算接触强度（点接触和线接触）：点接触：（3.6）式中：——许用点接触应力常数（），由《起重运输件.五金件》表8-1-116查取k2=0.181——曲率半径，由车轮和轨道两者曲率半径中取大值，取——由轨道顶端和车轮的曲率半径的比值（/）所确定的系数，由《起重运输件.五金件》表8-1-119查得——转速系数，由《起重运输件.五金件》表8-1-117查得——工作级别系数，由《起重运输件.五金件》表8-1-118查得，故验算通过。线接触：（3.7）式中：——许用线接触应力常数(),由[1]表8-1-116查得——车轮的直径()——车轮与轨道的有效接触长度,Qu70轨道，故验算通过。3.2运行阻力计算摩擦总阻力距：（3.8）根据《起重型机器产品设计使用手册》3-8-10中查询到的7530轴承，其内外径的平均值为140mm，此外，《起重机搬运组织》中的7-1、7-2、7-3中查询到的滚动摩擦系数、轴承磨擦阻力系数以及额定的磨擦力系数也都有所体现。查的滚动摩擦系数，轴承摩擦系数，附加阻力系数（3.9）运行摩擦阻力：（3.10）当空载时（3.11）（3.12）3.3电动机选择电动机静功率（3.13）式中：——满载时的静阻力——驱动电动机台数——机动传动效率，取0.85-0.95初选电动机功率：（3.14）式中：——电动机功率增大系数由《起重机运输机构》表7-6查得根据《机械设计实用手册》第9.2-28节的指示，我们选择了YZR160M1-6，其转速为930，并且具有较高的转动惯量，=930，转动惯量，。3.4减速器选择等效功率：=（3.15）式中：——工作类型系数，由《起重机设计手册》表8-16查得当JC%=25时，——按工况有tq/tg=0.25，据《起重机设计手册》，图8-37估得车轮转速（3.16）机构传动比（3.17）由《起重机设计手册》表3-10-15查的选用两台减速器，公称传动比,许用功率，许用扭矩为，当输入转速为1000r/min时，3.5验算起动时间实际运行速度；（3.18）误差；（3.19）实际所需电动机静功率（3.20）由所以选择的电动机减速器都合适起动时间（3.21）式中：（3.22），时电动机额定扭矩；满载运行时的静阻力矩：（3.23）空载运行时的静阻力矩：（3.24）初步估计高速轴上联轴器的飞轮矩：（3.25）机构总飞轮矩：（3.26）满载起动时间（3.27）空载起动时间（3.28）起动时间在允许范围内故合适3.6起动工况下校核减速器功率（3.29）（3.30）式中：——运行机构中同一级数减速器的个数，因此，所选用减速器的，符合设计要求3.7验算启动不打滑条件按以下三种计算不打滑条件：（1）二台电动机空载时间时启动；（3.31）式中：——主动轮轮压——从动轮轮压和——室内工作的粘着系数=1.05~1.2——防止打滑的安全系数，通过这个结论，我们可以得出结论：两台电动机在空载时不会打滑（2）当一个行走装置处于运行状态，而负载小车被放置在另一端时，发生了事故：（3.32）式中：——工作的主动轮轮压；——非主动轮轮压之和——一台电动机工作时的空载启动时间，故不会出现打滑（3）当一个行走装置处于运行状态，而无负载的小车却远离了驱动装置，这将导致严重的事故发生：（3.33）（3.34）与第2种工况相同故不打滑3.8选择制动器《起重机设计手册》中所述,取制动时间按空载计算制动力矩，即代入=（3.35）式中：（3.36）——坡度阻力（3.37）——制动器台数，两套驱动装置工作现选用两台制动器,查《起重机设计手册》表3-7-18得其额定制动力矩为避免打滑，使用时需将制动力矩调至以下,考虑到所取的制动时间,由验算可知，符合设计要求。3.9选型联轴器本设计采用浮动轴设计，因此联轴器的选型尤为重要。3.9.1高速轴的扭矩计算（3.38）式中：M——联轴器的等效力矩M（3.39）——等效系数查《起重机课程设计》表2-7取=2（3.40）根据《机械设计实用手册》的9.2-24，YZR160M1-6的轴端呈现出一个圆柱体，轴端为圆柱形，，而在该轴的高速部分的飞轮矩之和为，即，因此，所有的旋转部分的扭矩总和都是预期的，在进行其他的计算时，就无需进行重新的操作。3.9.2低速轴扭矩计算（3.41）根据《起重机设计手册》3-10-16的记载，QS12-63减速器的低速轴端呈现出一种圆锥体的外观，而《起重运输件.》则提供了相关信息，由《起重运输件.五金件》表8-1-121查的的主动车轮的伸出轴为圆柱形，，故从《起重机设计手册》表3-12-7中选用联轴器为：联轴器联轴器所有的，，G=76.4kg。（1）疲劳强度验算：轴的等效扭矩：（3.42）式中：——等效系数，由表2-6查的=1.4由上节已取浮动轴端直径为d=100故其扭应力为：（3.43）因为在过程中，正逆时的力矩相等，所以可以通过计算来确定许用扭转应力，这种应力是在浮动轴上的负载发生了对称的循环：（3.44）式中：材料用45#，取，则，（3.45）K=KxKm=1.6×1.2=1.92零件应力集中系数Kx为Kx=1.6，而其应力范围Km则为Km=1.2;nI=1.4，这是一个重要的安全指标，可以从《起重机课程设计》中的2-21中获得。n<[t-1k]符合设计要求。2）静强度计算：静强度扭矩计算：（3.46）式中——动力系数，由《起重机课程设计》表2-5查得。r（3.47）许用扭转剪应力：（3.48）<[]II,故静强度验算通过。高速轴所受扭矩虽比低速轴小（二者相差倍），但强度还是足够的，故此处高速轴的强度验算省去。

总结龙门式起重机的整体框架结构呈现门形，其栽种主梁下安装有两根支架，使其可以在地面的轨道上行走，在主梁的两端有可以外伸的悬臂梁。龙门式起重机的场地利用率较高、作业范围较大、适应面较广、通用性较强等特点。是大车运行机构中主要用于水平调整。稳定可靠地大车运行机构能够大大地提高起重机的工作效率。我们在前人基础上，重新优化龙门式起重机大车行走机构结构设计，通过合理分配起重机的外形尺寸，设计出能够满足现实生产生活需要的结构紧凑、传动平稳、整体运行平稳的大车行走装置。起重机的运行机构分为有轨和无轨两种。运行机构是门式起重机的重核心组成部分，因此在设计时必须要做到精益求精。本部件与大梁的设计采用同步设计过程，在设计过程中可以交叉进行。开始时我们首先确定大车行走机构的传动布局模型、结构尺寸。然后考虑通用件的固定方式以及各个零件间的连接方式等，最后确定大车行走机构的具体安装位置和尺寸。同时我们还要针对实际的情况，要对大车运行机构设计的基本目标是：机构要紧凑，重量要轻；传动机构要容易布置，并且使总体结构设计和布置不至于过大；维修检修要方便，机构布置合理，便于维护人员拆装零件及操作。

参考文献[1]起重机设计手册编写组.起重机设计手册[J].机械工业出版社.[2]张质文等.起重机设计手册[J].中国铁道出版社,1997.[3]《机械设计实用手册》编委会.机械设计实用手册[J].机械工业出版社,2009.4.[4]成大先.起重机运输件五金件[J].化学工业出版社,2010.1.[5]王思.注塑模具立体仓库及输送系统设计[D].南京理工大学,2017.[6]朱陈嘉,许沁扬.岸桥行走机构大车减速箱用轴承受力计算分析[J].机械研究与应用,2018(3):60-62.[7]王长营,左健.龙门式起重机行