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龙门式起重机总体设计及金属结构设计【7张图/19400字】【优秀机械毕业设计论文】

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编号:607079    类型:共享资源    大小:4.72MB    格式:RAR    上传时间:2016-02-28 上传人:木*** IP属地:江苏
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龙门 起重机 总体 整体 设计 金属 结构设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,46页,19400字左右.

图纸共7张,如下所示
A0-总装图.dwg
A0-吊钩组.dwg
A0-小车装配.dwg
A1-小车运行机构.dwg
A3-吊钩.dwg
A3-滑轮.dwg
A3-轴.dwg

摘 要
龙门式起重机是一种重要的物料搬运设备,广泛应用于厂矿、车站、港口、电站等生产领域中。随着经济的发展,它不仅在国民经济中占有重要的位置,而且在社会生产和生活的领域的应用也不断扩大。国内各生产企业都在各自所属的领域内扩展产品种类及优化产品性能,采用一些先进的技术来开发自己的产品或通过引进国外先进技术来提高产品质量。
本文首先简要介绍了课题的研究背景和意义,以及龙门起重机的发展趋势与结构分类;然后列出了450t-38m龙门起重机设计的基本的参数,完成450t-38m龙门起重机总体的设计;计算了该龙门起重机受到的静载荷、动载荷、风载荷、偏斜运行时的水平侧向力、碰撞力等等;计算了龙门起重机的轮压,校核了起重机的稳定性、正常工作状态和非正常工作状态的防风抗滑安全性。以及对龙门式起重机的金属结构设计和计算,对龙门式起重机的小车起升机构和行走机构进行了设计与计算,对龙门式起重机的大车行走机构进行了设计与计算。

关键词:起重机;结构设计;起升机构;行走机构; 
Abstract
Gantry crane is important lifting equipment and widely used in mines, railway stations, ports, power plants and manufacturing fields.They play an important role in the development of the society and their possible applications are expanding over the years. Domestic manufaeturers in their respeetive areas expand produet range and optimize Product Performanee,by introducting advaneed teehnology to develop their own Products or the foreign advanced teehnology to improve Product quality.
Firstly,the background and significance of this research were introdueed,and the development and the structural classification of the gantry crane are diseussed briefly in the paper,The 450t-38m gantry crane was designed with its basic Parameters;The static load,dynamic load,wind load,horizontal side force,collision force were computed,and stability and safty cheeked.The metal structure of gantry was designed and calculates.hoisting mechanism and walking mechanism of the car were designed and calculates; walking mechanism of the cart was designed and calculates,

Key words: Crane; Structural design;hoisting mechanism; walking mechanism;

目 录
摘 要 I
Abstract I
目 录 1
第1章 绪论 1
1.1起重运输机械的概述 1
1.1.1起重运输机械的作用 1
1.1.2起重运输机械的工作特点 2
1.2起重运输机械的发展趋势 3
1.2.1国内起重机的发展方向 5
1.2.2国外起重机的发展方向 6
1.2.3国内外起重机现状的比较 7
1.3课题的研究意义 7
1.4本课题研究的主要内容 8
第2章 龙门起重机结构分类和工作原理 9
2.1龙门起重机的分类 9
2.2龙门起重机的结构 9
2.3龙门起重机的主要形式 10
2.4龙门起重机的选型 11
2.5龙门起重机的基本参数 12
2.6龙门起重机的工作类型 13
2.7龙门起重机的使用材料 14
2.7.1使用材料的种类 14
2.7.2使用材料的要求 15
2.8本章小结 15
第3章 龙门起重机总体设计 16
3.1总体设计参数 16
3.2金属结构设计计算 17
3.2.1基本设计参数 17
3.2.2载荷 17
3.2.3抗倾覆稳定性 18
3.3金属结构的截面几何特性 19
3.4主梁强度计算 20
3.4支腿强度计算 21
3.5本章小结 24
第4章 小车的起升机构和行走机构设计和计算 25
4.1小车的起升机构设计和计算 25
4.1.1钢丝绳选择 25
4.1.2卷筒 26
4.1.3电动机的选择 26
4.1.4减速器的选择 27
4.1.5制动器的选择 28
4.1.6机构起动时间计算 28
4.2小车的行走机构设计和计算 29
4.2.1小车运行机构的基本参数 29
4.2.2运行静阻力 29
4.2.3电动机的选择与计算 30
4.2.4减速器的选择与计算 30
4.2.5连轴器的选择 31
4.2.6制动器的选择 32
4.2.7小车车轮的强度计算 32
4.3本章小结 33
第5章 大车行走机构设计计算 34
5.1大车运行机构的基本参数 34
5.2运行静阻力 34
5.3电动机的选择与计算 35
5.4减速器的选择 35
5.5缓冲器的选择 35
5.6车轮与轨道 36
5.7本章小结 36
结 论 37
参考文献 38
致 谢 40




龙门式起重机总体设计及金属结构设计[3A0]











内容简介:
1 课题研究的主要内容 本文根据国内和国外的 龙门式起重机 总体设计及金属结构设计 研究,通过大量的 龙门式起重机的 对比,设计 了一种 非常实用的 龙门式起重机 ,本文的主要研究内容如下: (1) 研究了 龙门 式 起重机的分类、结构、主要形式 、 基本参数 及其选型等,还有对龙门起重机使用材料的种类以及使用材料的要求进行了研究。 (2) 对龙门式起重机进行了 总体设计,对主梁的强度进行了计算,以及对 龙门式起重机的金属结构设计和计算。 (3) 对龙门式起重机的 起升机构和动行机构进行了设计与计算。 (4) 对龙门式起重机的 行走机构进行了设计与计算。 2 第 2 章 龙门起重机结构分类和工作原理 门起重机的分类 龙门起重机的形式很多,根据不同的分类方法,可以概括为以下几种: (l)依据主梁数量不同,可分为单主梁龙门起重机和双主梁龙门起重机,如图 a)和 b)所示; (2)依据取物装置不同,可分为吊钩式、抓斗式、电磁吸盘式等起重机; (3)依据结构形式不同,可分为析架式、箱形梁式、管型梁式、混合结构式等起重机; (4)依据支腿结构形式不同,可分为 L 形、 C 形单主梁龙门起重机和八字形、 O 形、半门形等双梁龙门起重机; (5)依据支腿与主梁的连接方式不同,可分 为两个刚性支腿、一个刚性支腿与一个柔性支腿两种结构形式的龙门起重机。柔性支腿与主梁之间可采用螺栓、球形铰和柱形铰连接或其它方式连接; (6)依据用途不同,可分为一般用途龙门起重机、造船用龙门起重机、水电站用龙门起重机、集装箱用龙门起重机以及装卸桥用龙门起重机等;此外,还可以分为单梁或双梁,单悬臂、双悬臂或无悬臂,轨道式或轮胎式等 2。 图 a) 单主梁龙门起重机 图 b) 双主梁龙门起重机 门起重机的结构 总体来说,无论龙门起重机的形式如何,其组成 主要分为三大部分:机械部分、结构部分和电气部分。具体来说,龙门起重机主要由门架结构、载重小车、大车运行机构、电气设备和驾驶室等几部分组成。 1 门架结构 门架结构主要由主梁和支腿组成。主梁用以支撑载重小车,并且通过支腿沿轨道运行。小型龙门起重机采用单梁,大型龙门起重机采用双梁。主梁的结构通常有箱形和析 3 架式两种,箱形梁结构简单、便于制造,但迎风面积大,运行阻力大,且自重大,不利于节省钢材。支腿的构造,大型机上一般一侧用刚性支腿,另一侧用柔性支腿,以减轻自重,补偿跨度误差。 2 载重小车 双梁龙门起重机的载重小车与 桥式起重机小车基本相同。但主梁通常用电动葫芦做载重小车,但单主梁的龙门起重机不使用普通的电动葫芦做载重小车。由 20t 龙门起重机箱形主梁力学分析及优化设计于吊钩需要放置在主梁的外侧 (即侧向悬挂的方式 ),所以小车形式也相应有变化,除了沿轨道形式的车轮外,还增加了防止倾翻和导向的水平和垂直滚轮 3 大车运行机构 大车运行机构同桥式起重机,多采用分别驱动。因为是露天作业,其支腿面装有夹轨器或压轨器。在起重机不工作或偶有大风时,采用夹轨器夹紧轨道,防止起重机被风吹动造成事故。 4 电气设备 (l)电机:电机的运行状态分为 电动状态和制动 (发电 )状态两种。在龙起重机中,当电机引进电能时,电机开始运转,将电能转化为机械能,这种运状态称为电动状态 :当电机轴上加入机械能,除去电机本身的损耗外在电机内变成电能,这种运动状态成为制动(发电 )状态。在一定条件下,任何一台电机都可以采用上述两种状态中的任何一种状态运行。 (2)照明与信号:照明分为内部照明和工作场地照明两种。内部照明包括纵室照明、电气设备室照明和手提检修灯;在露天场地工作的起重机一般由于地照明条件较差,往往需要增设探照灯 2。 5 驾驶室 驾驶室是操作人员对龙门起重机进行具 体使用的场所,由于龙门起重机是卸大型货物的重要起重设备,其运行的好坏直接影响运行的效率,因此,对操作人员有很严格的要求。例如熟悉龙门起重机的用途、设备、操作方法、起重能力以及保养知识等 5。 门起重机的主要形式 龙门起重机的形式很多,这里主要介绍几种主要形式。根据主梁形式,可为单主梁龙门起重机和双主梁龙门起重机。龙门起重机的起重小车若采用电动芦,称为单梁电动葫芦式龙门起重机,如图 示。 4 图 梁电动葫芦式龙门起重机 单梁电动葫芦龙门起重机的承重结构是上部主梁和支腿,当起重量较小时, 用单梁工字钢即可作为电动葫芦的跑道,又可作为承载梁。当起重量和跨度较时,工字钢上需加矩形断面析架梁起重要承载作用。单梁电动葫芦龙门起重机有结构简单、安装方便等优点。缺点是速度低、起重量小 (一般在 10t 以下 )。 单梁龙门起重机若采用专制小车则称单主梁小车式龙门起重机。由于其支的形式不同,可分为单主梁 L 形和单主梁 C 形龙门起重机。 L 形单主梁龙门起机的起重小车多采用垂直反滚轮式 (两支点 )小车; C 形单主梁龙门起重机多用水平反滚轮式 (三支点 )小直反滚轮小车构造简单,维修方便,但起机构启动和制动时垂直方向的跳动比较大。水 平反滚轮小车工作过程中比较稳,但维修不太方便。 按龙门起重机支腿的数目,可分为龙门起重机和半龙门起重机。半龙门起重机的一个支腿沿地面轨道运行,另一侧则沿安置于厂房或仓库结构上的轨道运行。 按龙门起重机金属结构的形式,有可分为析架式龙门起重机和板梁式龙门起重机。这两种结构的发展趋势是板梁结构的生产量大些,主要原因在于析架式结构,起重量虽然要比板梁结构要轻一些,但制造劳动量大,多采用手工焊,维修、保养也不太容易等。 门起重机的选型 龙门起重机的选型必须建立在调查研究的基础上。选型时应充分了解用户要求,机械的工作条件,制造工艺水平,设备维修能力和料源等因素。无论选择了什么形式的龙门起重机,都要力求达到节约材料,使用性能好,制造安装容易,维修方便,专用费用少和外形美观等目的。选型时应该由使用、制造、设计技术人员三方面相互协商,汲取各方面的经验和成果,尤其是国外先进技术 6。 5 门起重机的基本参数 龙门起重机的特性可用下列基本参数来表征 :起重量、起升高度、跨度、悬臂长度、工作速度和生产率。 龙门起重机的起重量 (及额定起重量 )是指起重机在正常工作时允许起吊的最大货物的重量以及能从起重机上取下的 取物装置 (不包括吊钩装置 )重量之和。对于配置抓斗一和电磁吸盘的龙门起重机,起重量包括抓斗和电磁洗盘重量。起重量系列已有国家标准。龙门起重机国家规定的标准系列如表 表 门起重机起重量系列 单位 : t 3 5 8 10 6 20 32 40 50 8 100 125 140 160 180 200 225 250 龙门起重机的跨度是指大车行走轨道中心线之间的距离,单位是米 (m)。跨度是由使用单位根据起重机的工作范围、起重机跨度内铺设线路 的股数、运输车辆通道及需要货位多少而定。龙门起重机通常采用两种跨度系列。如表 表 门起重机现行跨度系列 单位 : m 系列 1 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38 系列 2 龙门起重机的起升高度是当吊钩上升到最高位置时,大车运行轨面到吊钩中心的垂直距离,单位是米 (m)。对于抓斗龙门起重机,起升高度则是当抓斗上升到最高位置 时,大车运行轨面到抓斗最低点之间的垂直距离。对于某些装卸船只的龙门起重机,吊钩或抓斗需要下到大车运行轨面以下进入船舱装卸货物,此时起升高度应该包括轨面以下的部分 (称下放深度 ),轨面以上的起升高度与下放深度之和总称起升高度。 龙门起重机的工作速度包括起升和运行 (大车运行和小车运行 )速度。起升速度是指吊钩 (抓斗 )的起升速度,单位为米 /分 (m/运行速度是指龙门起重机大车和起重小车的行走速度,单位为米 /分 (m/工作速度的选择应与工作行程相适应。协同工作机构的速度应该协调,不至于因某 一机构太慢或太快影响工作循环时间。 生产率是表明龙门起重机装卸能力的综合指标,单位为吨 /时 (t/h)。生产率可根据起重量、机构的工作速度、工作行程以及机构重叠工作的程度进行计算。实际生产率还取 6 决于生产条件和操作者的熟练程度。 龙门起重机的基本参数一般是在设计前根据使用单位的要求合理选定的。起重量及表示工作范围的尺寸参数可根据所装卸的单件重量及工作场地的情况决定。工作速度与生产率大小有关。一般来说,对装卸量大、生产率要求高的装卸时取较高的工作速度,对大件货物装卸或安装时取较小的工作速度 7。 门起重机的工作类型 设计龙门起重机时,要对它的结构、零部件和金属结构进行强度、稳定性、疲劳、磨损和刚度的计算 ;选用动力装置和操纵设备,也要考虑到发热等情况;在进行电气设备设计和计算时要考虑结构的繁忙程度等。为使所设计的起重机具有先进的技术经济指标,安全可靠,具有一定的工作寿命,必须在设计计算时考虑由起重机的载荷特性和工作繁忙程度所决定的工作类型 19 合理地划分工作类型可以提高起重机零部件的通用水平,实现不同起重量的龙门起重机零部件在不同工作类型下通用。龙门起重机机构的工作类型,根据下列因素 划分。 工作繁忙程度,对整个起重机来说,就是指在一年总时间约 8700 小时中,起重机的实际运转次数。对机构来说,则是指一年中机构实际运转次数。机构的实际运转时间比整个起重机的实际运转时间少,这是因为在起重机一个工作循环周期中,某一机构仅在某一段时间内运转,在其余时间中停歇。在龙门起重机工作循环周期中,机构运转时间所占的百分比,称为该机构的负载持续率。以符号 示。应该指出,机构的 一定等于其原动力机的 显然,机构的 大,工作越繁重。 按照额定起重量设计的龙门起重机,在工作过程中,其构件所受的力不一定等于额定的起重量作用下应该产生的力。首先,起重机的实际工作中,它所起重的货物常常小于额定起重量 ;其次,在机构启动、制动时,产生了动力载荷。还有其他因素,如风力变化等。 实际起重量的变化程度可以用起重量利用系数重量利用系数 与额定起重量 W 2 启动、制动时产生的动力载荷与机构每小时开动次数与机构工作速度有关;风载荷的变动则与龙门起重机工作地区的风力变化有关。 机构的工作类型应综合上述两种因素来确定。同一台龙门起重机各个工作机构的工 7 作类型可以不同。整个龙门起重机机构及其金属机构的工作类型按照其主起升机构的工作类型而定。 龙门起重机及其机构的工作类型分为轻级、中级、重级和特重级四个级别,划分级别的一般原则如下。 轻级:轻级工作类型的机构多数是无载或轻载工作,停歇时间长,负载持续率 ,速度低,每小时开动次数 中级:工作机构,在吊起不同大小的载荷下工作,速度一般,负载持续率 每小时开动次数 重级:较多地在接近于额定载荷的情况下工作的机构,速度高。负载持续率 20t 龙门起重机箱形土梁力学分析及优化设计 每小时开动次数 特重级:如抓斗龙门起重机的起升机构,都是满载工作,速度高,冲击大,起重机工作繁忙紧张,划分工作类型的指标如表 表 划分工作类型主要指标的平均值 龙门式起重机及其机构繁忙程度和载荷变化展情况 起重机一年 工作时数 机构负载持 续率 其重量利用 系数 机构每小时 开动次数 轻级 1000 15 000 50 00 上表是划分工作类型的参考标准,其中列出了各级工作类型的工作繁忙程度和载荷变化程度的平均数量指标。设计时,要确定龙门起重机工作机构的工作类型,应先分析其工作条件的数量指标,然后对照分类标准确定级别 8。 门起重机的使用材料 用材料的种类 龙门起重机所使用材料分为机构零件材料、金属结构材料、电工材料和连接材料等。龙门起一重机机构零件一般由铸件、锻件、轧制件、焊接件作为毛坯,经机械加工而成。锻件、轧制件、焊接件主要采用普通碳素钢、优质碳素结构 钢和普通低合金结构钢 :对于重要零件则采用合金结构钢 :对有特殊要求的零件可采用特殊合金钢。铸件按零件的载荷性质和工作要求分别采用铸钢、灰铸铁、球墨铸铁和铸铜 9。为了改善材料的机械性能, 8 参考有关设计手册,其中都有详细说明。 用材料的要求 一般龙门起重机工作非常繁重,经常承受变化的动力载荷,工作条件也比较恶劣,所以要求材料具有较高的破坏强度、疲劳强度和塑性,低温下具有较高的冲击韧度,较好的可焊性、时效性和耐腐蚀性等。为了改善材料的力学性能,以提高零件的承载能力和使用寿命,机械零件一般均需进行热处理 。刚的常用热处理方法及应用情况,参考相关设计手册。 章小结 本章全面介绍了龙门 式 起重机的分类、结构、主要形式 、 基本参数 及其选型等,还有对龙门起重机使用材料的种类以及使用材料的要求进行研究。第 3 章 龙门起重机总体设计 本文所设计的 450吨起重机是在高速铁路工程式的混凝土当梁制作场使用,如图 场制作的混凝土箱梁,质量为 900 吨,通常用两台跨铁路线的 450 吨龙门式起重机联合吊装,这台起重机了可用来组装架桥起重机。 图 门式起重机装配图 66 梁场的布置情况与作业主式的不同,起重机的跨 度和起升高度也不同,为了适应不同的要求,结构形式也有差异,这类起重机主梁大都采用箱形双梁,支腿采用 A 形结构,与主梁为刚性连接。为了改善支腿的受力分,支腿屯主梁的喧嚣接也采用一侧为刚性,另一侧为柔性的结构 21 体设计参数 根据设计要求,起重机的设计参数如下: 1、整机工作级别: 2、起重能力: 450t度: 38 4、最大起升高度: 29 5、起升速 度: 车运行速度: 10m/车运行速度: 5m/车工作级别: 、小车工作级别: 0、起升工作级别: 1、金属结构工作级别 属结构设计计算 本设计参数 额定起重量: 450t38 工作级别: 载荷 ( 1)移动载荷 移动载荷包括额定起重量,吊具质量和小车质量等的重力: 4 10504104410450 ( 3 小车平均静轮压: 4 10638105048 静 ( 3 载荷动载系数 2 :起升机构采用变频是电机,查相关资料可知 67 运行冲击系数 4 :根据运行速度和轨头错位高差可计算出 ( 3 小车动轮压: 4 静动 ( 3 ( 2)单根主梁上由移动载荷产生的最大弯矩 载荷位于最不利位置的支反力,图如 示, 44 动 ( 3 1 9 0 0 01 9 0 0 0A 5 2 6 6 01 0 0 01 0 0 0 9 梁载荷最不利的位置 载荷位于最不利位置的截面最大弯矩: x 44m ( 3 主梁及 附属物重力,主梁及附属物包括单根主梁、轨道、走台等的重力: ( 3 主梁及附属物自重在跨中截面的弯矩: x 2 ( 3 大车运行机构起动、制动产生的水平惯性载荷和稳动力矩: 大车运行机构起制动时产生的水平惯性载荷: ( 3 根据大车运行最高速度 10m/v ,查表得 2/064.
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