梁式起重机设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文 题 目： 梁式起重机设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制 1102班 学生姓名： 薛建军 指导教师： 赵艳春 论文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 论文答辩日期： 2015 年 6 月 5 日 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 毕业设计（论文）任务书 机械设计制造及其自动化专业 1102 班 学生：薛建军 毕业设计（论文）题目： 梁式起重机设计 毕业设计（论文）内容： 纸一套（包括总装图、零件图 ） 少于 3000字） 毕业设计（论文）专题部分： 梁式起重机结构 起止时间： 2015 年 3 月 6 日至 2015 年 6 月 5 日 指导教师： 签字 2015 年 3 月 6 日 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 摘要 随着我国科技建设的不断推进，我国在生产等各个领域的建设规模也在不断扩大，同时促进了我国机械化建设水平的提高。所以，先进的机械设备将会成为促进施工速度的重要保障，同时也是保障工程质量的物质保证。起重机械在煤矿 ,码头等实现机械化 ,自动化以及提高劳动生产量方面发挥了重要作用。起重机械一般以间歇 ,重复的方法进行工作，取物装置的起升 ,下降或者平移等完成运送货物。在工作进行中，工作范围相对来说较大，且危险因素较多。 因此，在起重机的设计，制造过程中，设计参 数和设计要素就相对重要，主要设计参考的几个要素包括：起重绳索，绞车及锚碇，轮胎起重机和汽车起重机，缆索起重机，桩基，构件装卸运输与堆放等。 设备管理是企业经营的重要环节，通过各种技术 ,经济和组织等措施，对现有设备进行规划 ,设计，使用 ,维修 ,改造 ,直至完全报废等全过程的管理。 我国对安全生产方面一直都相当重视，但是在执行和客观的条件方面都有许多不确定的不安全因素，尤其是在人为方面，由于生产者忽视安全生产的作用，往往会造成很大的安全事故。我们应该从这些相当重大的生产事故中吸取教训，防患于未然，最根本的 最重要的就是从起重机械的设计和管理等一些方面做起，保证产品的质量，尽量减少事故的发生。 关键词 :起升机构； 小车运行机构； 门式起重机 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 s of in of an to of in an to or to of In of of is a of in is of of as is an of a of of of is to a 文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 to of of to in of in of We of of is to a of to as as of is 录 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 第一章 引言 . 1 式起重机的用途以及工作特点 . 1 式起重机分类及其应用 . 1 式起重机的主要参数 . 2 式起重机的表示方法 . 2 式起重机的选用 . 3 式起重机的传动过程和工作原理 . 4 式起重机国内外研究历史与现状 . 4 次起重机设计的结构图 . 5 第二章计算 . 6 荷情况 . 6 常的载荷 . 6 作最大载荷 . 7 工作最大载荷 . 7 重机设计算依据 . 8 重机设计依据 . 8 重机设计参数 . 8 重机截面特性设计计算 . 9 梁截面几何设计 . 9 腿截面特性 . 10 梁设计计算及校核 . 12 梁计算载荷与内力 . 12 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 梁强度计算 . 16 梁工字钢下翼缘局部集中应力 1x 1z 2x 2z 3z . 16 成应力 . 17 腿设计计算及校核 . 18 腿几何参数 . 19 腿强度计算 . 20 梁刚度计算 . 23 结束语 . 24 致谢 . 25 参考文献 . 26 附录 . 27 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 1 第一章 引言 式起重机的用途以及工作特点 门式起重机是 通过改进 桥式起重机上 所得 。在港口上，门式起重机主要用在货场的装卸作业等。它的结构跟门形框架相 近 ，承载重力的主梁下面安装两条支脚，可以 用于 在地面的轨道上 行 动，主梁两 侧 可以安装外伸悬臂梁。门式起重机场地利用率较高，作业范围大，通用性 较 强，在港口等得到广泛使用。 起重机作为对物料进行起重、装卸等的机械设备 ,可以有效 的 减轻体力劳动，提 升 劳动生产率并且在生产过程中可以进行 一 些特殊的工艺加工操作 ,实现机械化。 式起重机 分类及其应用 单梁门式起重机 单梁门式起重机结构 相对来说 简单， 在生产单梁式起重机比较简易，自身重量偏低，安装成本较低 ，主梁多 用作 偏轨箱形架式结构 。 轨箱形架式结构与双主梁门式起重机相比，单主梁整体刚度要 稍微 弱一些，所以，当起重量 Q 50t、跨度 L 35m 时 ,可采用单主梁形式。单主梁门式起重机门腿有 C 型和 L 型两种结构形式。 L 型结构 在生产和安装较简便 ， 韧性好、抗压， 但是在吊运货物时 货物的运动范围较小 。 C 型的支脚 常 常做成倾斜或弯曲形， 货物有足够的空间通过支脚。 双梁桥式起重机 双梁桥式起重机 承载量较多 ，跨度较大，并且整体 支架的 稳定性 比较 好，品种多， 但是起重机自身重量与同等起重的单主梁门式起重机相比要偏大，造价也相对较高，根据主梁结构的不同，又可以分为桁架、箱梁桥两种，现在大多采用箱形结构。 水电站龙门起重机 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 2 此类起重机主要用来吊运和启闭闸门，同时可以用于安装作业。起重量高达80度小，一般在 8升速度较低，一般为 1 这 种类型的起重机并不经常用于 来回 吊运 货物 ，但使用 时 工作 量却非常多 ，所以需要适当提高 此起重机的工作级别 。 普通龙门起重机 这类起重机 有很多 采用箱型式和桁架式两种结构，可以 搬运散装的货物或者成品装货物 ，起重量一般在 100度大多在 4，普通门式起重机主要指吊钩、抓斗、葫芦门式起重机，一般也包括半门式起重机等。 集装箱龙门起重机 此起重机 主要用在码头，使用拖车把集装箱 搬运 到堆场后，由集装箱龙门起重机堆叠起来 或者直接装车运走，可以加 速 集装箱运载桥或者其他起重机的周转及其利用率，一般来说可以堆放 3一般用轮胎式，也有使用有轨式的结构的，集装箱龙门起重机与集装箱跨车相比，跨度和门架两侧高度都比较大，为了适应码头的需要，这类起重机的工作 等级 都较高，起升速度为 8 造船龙门起重机 此类起重机主要用于海岸的造船 和 大型船体的搬运工作等。 式起重机的主要参数 门式起重机的主要参数是衡量起重机性能的 主 要指标，同时也是设计 起重机 的最主要的依据 与凭据 ，门 式起重机的主要参数有：起重量、起升高度、机构工作速度以及工作类型等，此外，起重机的轨距、基距等也都是作为设计的重要参数。 门式起重机的参数应该首先由使用单位根据自身需要 来 提出，具体值需要按照国家标准或者是工厂标准来最终 规 定，并且要考虑到制造厂的现实条件等约束因素，所以在确定最终参数时，应该进行 有效 的研究。 式起重机的表示方法 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 3 门式起重机一般采用代号、额定起重量、跨度 三 个要素来表示门式起 重机的相关型号。 M:表示门式类型 ,M 后加的一个字符符号 代表 双梁门式起重机，如 :Z、 两个字符符号则表示单主梁门式起重机 ,其如 :，如下： 双梁单小车吊钩门式起重机； 双梁双小车吊钩门式起重机； 单主梁单小车抓斗吊钩门式起重机； 单主梁小车三用门式起重机。 式起重机的选用 单主梁和双梁门式起重机的选用 一般来说，当起重量在 505m 以内，并且无特殊使用要求时，一般选用单主梁式起重机，假如要求门腿宽度偏大，工作速度高，经常吊运重件、大件等时，需要选用双梁门式起重机。 轮距的确定原则 需要满足门架沿起重机轨道方向稳定性的需求； 要求货物的外形尺寸能成功的平稳的通过支腿平面钢架； 要求使轮距 成一定比例关系，一般来说取轮距 B=（ 1/4 1/6） S 跨度和悬臂长度 门式起重机的跨度对起重机自身重量的要求比较大，设计时，在满足使用条件和符合跨度系列相关标准的前提下，应该尽量减小起重机跨度。 门式起重机间距尺寸确定 工作中，门式起重机的外部尺寸与货物和运输车辆通道之间应该留有一定的空间，以便于装卸作业，运输车辆在 跨度内装卸时，通常应与门腿保持 具不使用时也应与运输车辆保持 物通过门腿时，应保持沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 4 门式起重机电气设备的选用 门式起重机的电气设备应符合通用门式起重机 14406 1993的相关规定。在选取时应参照相关的设计标准和有关设计手册进行型号选择。 式起重机的传动过程和工作原理 主要组成结构：电动机、齿轮联轴器、传动轴带、齿轮、联轴器、减速器、齿轮联轴器、卷筒、钢丝绳、定滑轮组、吊钩组 当起升机构接通电源后 ，制动器自动松闸， 在 控制电动机的正转或者反转 时 ，动力就会通过联轴器、制动轮联轴器传递给减速器，电动机所输出的高转速 通过减速器将迅速 减速 ，在之 后，就会 出现 低转速大转矩，然后就会拖动卷筒转动。当整条钢丝绳两端穿过装有滑轮组的吊钩后，分别固定在卷筒的两端，随着卷筒的正反转动吊钩组就会 达成 升降，货物就会实现上下降落。 如果 在工作过程中切断电源，电动机断电从而失去动力，进而制动器就会立刻制动，抱紧闸门，货物就 会 被悬吊在半空。电动机和制动器一般都实行电气联锁装置，只 需 要切断电动机电源，制动器就会依靠自身弹簧的张力作用而发 生制动， 以便于 可以保证工作中的安全。 式起重机国内外研究历史与现状 门式起重机的发展历史： 14世纪西欧出现人力和畜力驱动的转动臂架型起重机 19世纪初出现桥式起重机 19世纪中后期，蒸汽机驱动的起重机取代 了 水力驱动的起重机 20世纪 20年代，电气工业和内燃机工业的迅 猛 发展，以电机和内燃机为驱动装置的各种起重机 逐渐 成为发展趋势。 我国起重机发展历史： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 5 我国的起重机行业发展是从建国初期开始 初步 进行建设的，开始 时 大多采用苏联标准，改革开放后，随着我国工业的 快速 发展，各 个 行业对起重机的需求 和 要求精度等也随之提 升 。同时作为 特殊 设备来说其检验标准要求也是 相当 严格的。起重机发展的同时，我国也逐渐设定了制造检验标准。同时传统的接触器控制也逐渐被自动化控制相 替 代。可编程控制器 被广泛应用于起重机。 起重机的 安全方面，为了 确保 操作人员的 自 身安全，设计人员 在设计中 引入了无线远程控制设备。在高精度、多速度行车方面，对于机械相关件的要求精度 也相对较 高、设计也更精确。 钢丝绳起重机作为一种大型的起重设备，在国民经济的各个领域都得到广泛的应 用，但是现在国内的钢丝 绳起重机发展却相对来说落后。 19世纪 60年代到 70年代，我国从前苏联引进了 号的钢丝绳式起重机设备，当时有部分生产厂家曾引进国外较为先进的生产制造技术 , 但绝大多数都没有得到广泛的使用 。 次起重机设计的结构图 图 1 门式起重机总装图 1 2 3 4 5 6 13沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 6 第二章计算 荷情况 起重机要安全稳定的工作，必须对起重机及其零件 来 进行高精度的设计 以及校核 ， 举例来说 脆性材料制成的零件，当零件 承受最大 应力达到强度极限时就会 出现裂痕致使零件断裂 ， 如采用韧性较好，不易断裂的材料所制的零件 ， 当 其应力达到甚至超过屈服极限时就会产生塑性变形， 如果零件产生的 塑性变形过大时会 影响 起重机的正常工作。为了保证对这些破坏形式有一定的安全 措施 （也就是说把破坏的 几率 控制在一定范围内）需要一些相关的强度计算。对于一些受压弯的细长杆或者薄壁构件等还需要检查 细杆或者薄壁构建 会不会产生局部失稳的现象。另外，对于运行式起重机来说，为了保证其在风险载荷工作时不 颠倒 ，还需要进行起重机抗 颠覆 稳定性的 计算等。起重机在使用过程中，只要其 全部 零件发生任何形式的破坏或者出现一定的尖峰载荷 时 ，事故就有可能发生。所以，在设计计算过程中使用的计算载荷必须是 在 工作中所能产生的最大载荷而不是计算 载荷所作用的时间及作用次数的多少等因素。另外，机器零件在反复应力的作用下所产生的疲劳破坏以及电动机或者涡轮减速器等部件因温度过好而产生破坏，都会随时间而累积。所以，此类 效益引起事件 的发生，与载荷的大小 、作用时间以及作用次数有着密不可分的关系。 此外，露天使用的起重机还必须能经受 的起强风、暴雨、暴雪等 的袭击而不致于 被损坏 。因此， 设计 人员在 设计时也要对 其进行严格的计算和校核。 总的来说，起重机的设计过程中，必须 通过 不同的计算类型，将 其 载荷进行适当的分类和组合。通常分为三种载荷情况，如下： 常的载荷 这类载荷一般用来计算零件的疲劳、磨损和发热等。它需要考虑的因素通常是起重机在正常的工作情况下产生的载荷。对于起重机的零件所承受的载荷一般情况下都会 在规定的范围内发生巨大的变化 ，所以需要运用一定的方式来设定一个假想的载荷取代变化的载荷，并且对零部件产生的应力效应需要与实际载荷相当。我们通常把这个假想的载荷 称为等效载荷。我们 在确定等效载荷时，作用沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 7 次数相对很少的尖峰载荷可以不考虑。另外，除了计算电动机功率外，风载荷我们也可以忽略不计。当计算零件疲劳的等效载荷时，我们可以由载荷变化的特性载荷图以及在整个工作中的应力循环次数等来计算载荷的等效值。 作最大载荷 这种载荷一般用于设计计算零件的最大强度、构件局部的稳定性以及起重机抗倾倒稳定性。我们需要考虑起重机在工作过程中可能发生的最不利的载荷组合，比如最大起升载荷、工作最大风载荷、急剧起动制动产生的动载荷、最大偏载荷等。同时考虑到安全性和经济性原则，我们对于个别 最大值同时出现的概率非常小的载荷组合可以忽略不计。 我们在确定计算载荷时有以下两种常见的组合： （ 1） 制动以及剧烈起动时所产生的载荷。例如，从地面突然起动较重的货物时产生的载荷组合；制动或运行起或者制动之一的组合等。 （ 2）起重机机构在较短时间发生的较大静阻力的组合。比如突遇强风、货物摆动较大幅度等。对于某些特殊用途的起重机，当进行一些特殊工艺工作时也可能出现较大的静阻力。假如机构中安装有极限载荷限制的安全装置，就可以将最大载荷限定在一定的安全范围内。 工作最大载荷 这是载荷一般是用来计 算起重机非工作安全性，比如暴风将起重机吹翻倒或者吹走以及一些零件强度的一种计算载荷。 但不是每一个零部件都需要按照这三种载荷进行设计计算。一般情况下，对起重机进行设计时需要对所有受力零件进行 载荷的强度计算。需要做疲劳计算的零 件一般来说都是是应力反复作用的次数超过某一值（一般大于 105 ）的情况下，表 2举了一部分需要进行疲劳计算的零件实例，我们设计时可以作为参考。如果用 载荷验算强度的零件承受载荷时是在非 正常工作情况下，比如说运行及旋转支承的装置以及变幅机构等。一般来说起重机的起升机构、运行机构的传动装置在非工作时并不会受到较大的载荷作用或冲击，另外，防风夹沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 8 轨器应单独按照 载荷进行相关的设计计算及校核 表 2需要进行疲劳强度计算的零件 重机设计算依据 重机设计依据 本设计过程中主要用到的教材有： 本设计过程中主要用到的教材有： 起重机设计规范 起重机设计手册 中国铁路出版社 1998 起重机设计参数 (1) 起 重 量 0000 （ 2）跨 度 35000 （ 3） 起升高度 000 （ 4） 工作级别 4A （ 5） 起升速度 V 起 m 大车速度 V 大 3m 小车速度 V 小 0m 零件名称 工作类型 每旋转一周完成一次应力循环的零件 齿轮、键轮、涡轮、车轮、 转动的心轴，主要承受弯曲载荷的转轴。 轻级（ n）转 /分，中级、 重级、特别级 机构每开动一次完成一次应力循环的零件 运行，旋转机构中 主要承受扭转载荷的转轴及联轴器 中级、重级、特别级 起重机每个工作循环完成一次应力循环的零件 吊钩及其它吊具，固定的心轴，起重机构中主要承受扭转的转轴 重级、特别级 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 9 （ 6）起重机最大风压 2/80 （ 7）地面操作 重机截面特性设计计算 图 2梁截面特性 主梁截面积 F 主梁截面对 轴的静炬 S 33 8 6 主梁截面行心至 轴距离 0Z 15/ 主梁行心以上截面的静炬 S 22 3 1 4 02/ 上沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 10 12/22 32 4238749 3 3 40012/ 323 442098 31863 3图 2主梁受力图 腿截面特性 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 11 图二 图 2腿小端截面 (1)支腿大端截面惯性矩 423X 4 8 7 0 9 2 大 432 1 5 9 6 1 012/ 下 (2)支腿小端截面惯性矩 423 9 0 432 3 0 512/ (3)支腿折算惯性矩 423 2 折 432 1 2 8 1 1 812/ 折 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 12 (4)上横梁惯性矩 432 1 2 2 6 2 412/上 上 (5)下横梁面积 A 38972339 梁设计计算及校核 梁计算载荷与内力 图 2横梁截面 在门架平面内 (1) 3500 (2) 0000 (3) 71 动葫芦重量 (4) 6 021 2 3 04 支腿重量G (5) 主梁重量G (6) 321321 (7) 动载系数 (8) 冲击系数 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 13 (9) 2/ (10) 21 / (11) (12) 力长度起制动产生的制动起重机运行时主梁单位s / 主 (13) 产生的力主梁单位长度由风载荷 11 C 211 /0025.0 00 w / 2 (14) 计 的水平力满载小车起制动时产生 s 6 0 0 09 4 1 (15) 垂直于主梁机起制动产生的生产力满载小车于跨中时起重 6 0 0 09 4 1 图 2主梁内力图 由主梁自重产生的支反力及内力 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 14 A 19002/38002/5 6 6 3 28/1 3 5 220 由计算载荷（移动载荷） 计 处于跨中产生的支反力及内力 计当 计A 图 2水平推力 水平推力H 324/3 3500 32 01 折主 代入式（ 2 3 2 24/1 3 5 01 2 4 9 53 C 3 1 6 2 9 7 2732432111 2 6 3 5 6 6 432/348/0 计 满载小车 P 在起制动时的惯性力 生的支反力及内力 68 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 15 A 168 D 1229761 614882/0 由风载荷和起重机起制动主梁自重产生的水平反力及内力 图 2梁水平反力 / / 5 92/ W 8 7 2 5 28/20 由满载小车 P 跨中时因起制动产生的惯性力 引起的水平反力和内力 图 2平支反力 42/1 1 567004/010 总内力（主梁） （ 1） m a a 计主梁跨中最大弯矩 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 16 3 1 9 3 7 8 4614882 6 3 5 6 6 44 9 6 6 3 2 （ 2） m a a 主梁跨中最大水平弯矩 1439525670087252 梁强度计算 （ 1） 2m a x0/m a 7 9 6/- X 上上 主梁上面应力 （ 2） 2m a a 6 4 1/X 下下 主梁下面应力 (3) 2/ 0 0 许用应力 剪应力忽略不计 梁工字钢下翼缘局部集中应力 1x 1z 2x 2z 3z （ 1） 211 /2 （ 2） 221 /2 （ 3） 232 /2 （ 4） 242 /2 （ 5） 253 /2 (2-(2中系数 1K 2K 3K 4K 5K 决定于 式中 i 轮子与工字钢踏面接触点至腹板的距离 = 82/121282/ 28 代入（ 2 得 根据起重机设计手册 599页 图 4 4 时 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 17 K K K K 代 入（ 22 得 21 /257.0 21 /208.0 22 /22.0 22 /284.0 23 /273.0 式中 P 每个轮子的轮压 计 22 4 代入 754/2 2 得 /4 3 0/21 /60/21 /2 2 6/22 /633/22 /550/23 成应力 (1)工字钢下翼缘下表面的合成应力1沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 18 下下 01 6416043064160430 22 22 /1 6 0 0/9 8 9 (2)工字钢下翼缘下表面的合成应力 2 下下 022 641633226641633226 22 22 /1 6 0 0/1 1 7 7 (3)工字钢下翼缘下表面处的合成应力 3 9 16 4 15 5 0033 下x 2/1 4 4 01 6 0 09.0 主梁合格 图 2腿尺寸及受力图 腿设计计算及校核 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 计算 19 腿几何参数 支腿的主要设计参数如下： （ 1） 251 （ 2） 81 （ 3） （ 4） （ 5） h （ 6） 321 （ 7） 474 9主