文档包括:
说明书一份。49页，14400字。
任务书一份。
开题报告一份。
设计答辩稿一份。
图纸共7张，如下所示
A0-9.8m标准节装配图.dwg
A0-卷扬机装配图.dwg
A0-拖拉绳座装配图.dwg
A0-桅杆装配图.dwg
A1-制动器装配图.dwg
A2-球铰.dwg
A2-起吊轴.dwg
摘 要
自有人类文明以来,物料搬运便成了人类活动的重要组成部分,距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大,自动化程度的提高,作为物质搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广,作用越来越大,对起重机的要求越高。科学技术的飞速发展, 推动了现代设计和制造能力的提高。激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争,这些都捉使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段。本文根据国内外起重机的新理论、新技术和新动向介绍了新型预应力桅杆的设计。首先介绍了起重机的现状以及发展趋势,其次说明了采用预应力结构的优点。再次对工作装置，动力装置的结构，连接方式，运动方式和受力情况进行了详细的分析和计算。并对该机械的动力和起升变幅机构进行详细的设计验算，最后验算整机的稳定性。
关键词：桅杆起重机；预应力钢结构；液压卷扬机；稳定性
Abstract
The thing material is carried just becoming the important component of mankind's activities, apart from of today having had the development history of more than 5000 years from having mankind's civilization. Along with the enlargement of production scope, the application of the hoist as the matter to carry important equipment in the modernize production course is more and more wider to the raise of automaticity, and acting on more and more greatly, the development at full speed of high science and technology is got over in the requirement to the hoist, and pushing forward modern(ly) to design and makes the competition of intense international market of the raise of ability also more and more relying on the competition in the technology, present situation as well as development trend that the design of new prestressing force mast firstly introduced the hoist were introduced to this text, article, etc. that the technical characteristics that these are all caught the hoist making enters brand-new(ly) the development stage new theory, new technology and new trend according to the hoist in home and abroad, next explains adopts the merit of prestressing force structure to the work device, the structure of dynamic devices links the method once more, mode of motion and receives energetically the circumstances to have carried on detailed analysis and calculation. Become an organization and carries on the detailed design checking computations, stability of final checking computations whole sets with a liter to the motive force of this machinery.
Key words：Mast derrick；Prestressing force steel structure；Hydraulic pressure hoist；Stability
目录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪 论 - 1 -
1.1我国起重机新技术的进展与国外发展动向 - 1 -
1.1.1我国起重机新技术的应用进展 - 1 -
1.1.2国外起重机的发展动向 - 2 -
1.2预应力技术 - 8 -
1.3相关工作 - 9 -
1.4主要研究内容 - 9 -
第2章WG400桅杆起重机设计计算 - 10 -
2.1符号意义： - 10 -
2.2 计算原则 - 10 -
2.2.1设计主要参数 - 10 -
2.2.2风载荷计算 - 11 -
2.2.3材料许用应力 - 11 -
2.3 62m、72m典型结构计算 - 12 -
2.3.1 62m典型结构计算 - 12 -
2.3.2 72m典型结构计算 - 17 -
2.4 桅杆总体计算 - 21 -
第三章液压卷扬机设计 - 40 -
3.1液压卷扬机主要技术参数 - 40 -
3.2液压卷扬机的总体方案设计 - 40 -
3.2.1结构设计 - 40 -
3.2.2传动设计 - 41 -
3.2.3液压系统的计算 - 42 -
第4章 结语 - 44 -
参考文献 - 45 -
致 谢 - 46 -
论文题目 400T新型桅杆式起重机设计
学院名称 工程学院 姓名 王琦晔 专业班级 机械设计制造及其自动化05设计（1）
指导教师 祖海英 课题类型 应用
毕业论文（设计）的内容摘要
1、通过查阅一定量的文献材料，掌握起重机的设计方法及其相应软件的使用；
2、进行起重机的参数分析和力学强度判定；
3、确定起重机的最佳设计方案，并据此进行相应的计算和设计；
4、做出起重机的转配效果图。
毕业论文（设计）基本要求及工作量要求
1、对起重机各参数进行了解计算；
2、对所选择的起重机结构进行分析，进行相应的计算，完成部分的设计工作；
3、绘制起重机桅杆总体的二维图，以及必要的动力部件图若干。
毕业论文（设计）的主要阶段计划（分前期、中期、后期）
1、1～2周文献资料查询；
2、3～11周完成设计工作并攒写毕业论文，提交初稿并进行修改；
3、12～13周对论文进行完善，准备毕业答辩。
文 献 综 述
本选题的目的和意义：
大型设备吊装在我国石油化工装置建设中占有一定的地位, 随着装置的大型化,其地位逐渐提高。桅杆起重机作为我国传统的吊装机具, 以其自重轻, 材料省, 构件类型少, 造价低, 工作平稳、安全, 容易实现拆卸、移动, 制作、安装易于标准化等优点, 长期以来, 成为石油化工行业主要的安装设备。桅杆起重机属于强非线性的高柔结构, 由竖立的塔身和周边张拉的缆风绳组成, 可看作杆、索单元组成的空间杆索体系。缆风绳作为桅杆起重机的稳定系统使塔身在水平方向有相当大的可移动性。在荷载的作用下, 缆风绳产生非线性位移, 给结构的准确计算带来了困难。目前对桅杆起重机的研究中, 直接将上支承空间铰的线位移约束, 取代缆风绳对塔身的作用, 将非线性问题转化为线性问题处理。采用这种方法建立的几何模型抹去了结构中缆风绳的预紧力、绳径等初始因素产生的非线性效应对桅杆顶部位移和塔身轴力的影响, 这种简化模型不便于深入研究桅杆起重机的吊装特性。本文以400t桅杆起重机为研究对象, 利用有限元分析软件, 通过引入杆、索、板单元模拟桅杆起重机的实际结构, 建立了能够反映桅杆起重机真实结构的有限元模型, 通过结果分析, 能够清晰的了解桅杆起重机在吊装情况下的强度、刚度情况。在此基础上, 研究了缆风绳预紧力大小对桅杆顶部偏移量塔身轴向力的影响, 保证了吊装设备就位的准确性、吊装过程的安全可靠性, 从而进行正确的生产决策。
我国起重机发展现状为：
H型钢在大型起重机钢结构中的应用。T型钢在偏轨箱型主梁起重机上的应用。MC铸型尼龙材料在起重机钢丝绳滑轮、伸缩臂导轨等部件中的应用。金属基镶嵌型固体自润滑轴承在冶金起重机吊钩、盛钢桶耳柱及大型装卸桥俯仰臂架回转铰处的应用等等。都促成了起重机结构的改进和机械零部件的发展降低了制造成本,改善了使用性能。
起重机新型硬齿面和中硬齿面减速器、立式减速器、二合一减速器、二环式减速器；起重机新型径向棒销联轴器和轴向棒销联轴器；起重机用新型电力液压块式制动器、电磁块式制动器；起重机用臂钳式制动器、钳式制动器；起重机新标准吊钩、车轮、滑轮;起重机用电线滑车、滑接输电装置、安全滑触线；起重机用液力偶合器、自动防风别轨器；MC铸型尼龙滑轮、齿轮、导向板等等的采用，都为起重机产品的更新和系列改进提供了切实的基础。
在GT33811- 83中最重要的部分是起重机的工作级别划分。它包括机械的分级和金属结构的分级，都和TS04301国际标准完全一致。其基本依据是M finer线性累积损伤理论，即以载荷(应力)与受载(工作)次数某种相关的关系为基础决定疲劳设计。形成一种对角线通用的关系，根据这种理论，在不同工作强度(载荷利用率)和不同工作次数(利用等级)的组合中，有许多符合对角线通用原则的。便可采用同样的结构或同样的机械部件。为用较少种类的机械零部件或结构断而组配成多种规格、不同起重量、不同工作级别的起重机提供了理论基础。20世纪70年代德国曼内斯曼德马克公司在标准钢丝绳驱动类型起重机和通用起重机中己有了具体采用。20世纪80年代我国起重机设计规范在对整机及部件设计的计算上明确地做出了规定。在起重机减速器等部件设计及功率选用的说明中也明确地例举出折算方法，大大地推广和强化了此设计思想。
电力驱动起重机各机构的驱动，一般都带有作为驱动加速富裕力知的一定量的突加载荷方式的作用。多年来欧洲、前苏联和我国在起重机设计中都采用这种启动理论。自从在起重机的大车、小车运行和旋转等机构中加入了柔性部件(如液力偶合器)，使这种情况立即得到根木改善。不仅避免了电动机和机构的过载、反向变向的冲击，就连正常启动的惯性力也变得极其微小，启动一也极为平稳了。近几年来，在我国起重机设计理论中提出的这种带液力偶合器的起重机非位能载荷机构的电动机选择、启制动时间计算、相应的偶合器的参数设计。如偶合器工作圆直径的确定、充油量的选择、联合工作特性的建立，以及在采用液力偶合器后机构和结构的动载荷计算及其启、制动过程的动态设计等。在理论推绎和实测结果分析相结合的基础上，都获得了很大的发展。以起重机设计理论，这对过去基于刚体动力学推演而得的计算体系是一个重要的补充。
为贯彻新的通用桥式起重机国家标准，对于工作级别在M5以上的起重机起升机构，货物在下降制动前进行电气调速的设计己进入系列贯标设计中；为改善电动起重机运行性能，在集装箱起重机中采用地而无线遥控或地而与司机室两处控制的方式；此外，采用激光防碰撞装置和非接触感应式行程开关，装设故障诊断及故障自动显示等装置的通用及专用起重机都相继出现。
近几年，一些高等院校在起重机优化设计和推广现代设计方法方而做了许多有成效的工作，如对门式起重机进行了按静强度、静刚度、动刚度等多项控制指标的综合分析优化设计，从单机优化到系列优化设计理论方而的开拓和探索都己进入实用阶段。
我国起重机新技术应用很多，取得的成绩也相当大，但仍需做大量的推广工作，特别是与国外发展水平的差距还很大，我们必须了解世界起重机的发展趋势，引进国外先进技术，提高我国起重机的质量。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
一 桅杆起重机原型
本文所研究的桅杆起重机要求桅杆在主吊角为10°时能起吊400t 重物, 或双杆抬吊在主吊角10°时可起吊800t 重物。桅杆主体金属结构单向偏心格构式压弯构件, 截面为矩形; 主肢、腹杆由钢管组成, 中间节可完全互换; 桅杆通过下部球铰和上部转轴进行360°旋转; 转盘上设8 根缆风绳, 绳与地面交角为30°。
二 桅杆起重机结构载荷情况
(1) 自重载荷
结构的自重由程序根据截面几何尺寸、材料密度和实常数等自行计算。按钢结构密度718 ×103kg/ m3 得到结构各类型单元质量。
(2) 计算载荷
计算载荷与起吊重量, 索具等因素有关, 同时考虑了动载系数和偏载增重系数的影响, 即
P = ( k1 Q + g) k
式中 k1 ———动载荷系数, 一般取k1 = 111
k ———偏载增重系数, 一般取K = 111
g ———索具重量
Q ———起吊重量
(3) 风载荷
吊装过程中风力大于5 级停止吊装, 基本风压值按蒲氏5 级风计算。风载荷与结构高度、横截面尺寸、构件形式等有关。不同高度处沿桅杆每米高
度的风压为
q = nk1 kz Bw0 bx (N/ m)
式中 n ———载荷系数
k1 ———体形系数
k ———风压高度系数
B ———风振系数
bx ———桅杆断面宽度
三 参考文献
[1] 蔡珍红，杨文柱.桅杆式起重机设计与计算.重庆建筑大学自编讲义.1995. 10
[2] 顾迪民.工程起重机.第二版.，北京:中国建筑上业出版社.1988
[3] 刘惟信.孟嗣宗.机械最优化设计.，北京:清华大学出版社.1986
[4] Hojen-Sorensen, PA.d.classification with particle filters. F.R.,de Freitas, N.,Fog, T..Guid, On-line probabilistic 11－13 Dec. 2000. 386-95 vol.l
[5] 须雷.起重机的现代设计方法.起重运输机械. 1996.8 ； 3-7
[6] 杨文柱.重型设各吊装上艺与计算.，北京:中国建筑上业出版社.第一版.1990
[7] JB965 83,调度绞车型式与基本参数〔S)
[8] 杨长睽.起重机械.北京:机械工业出版社，1982.
[9] 起重机设计手册编写组.起重机设计手册.北京:机械工业出版社.1987.
[10] 起重机设计规范GB3811-83 [S]
[11] Ma Cuixia,Meng Xiangxu. Parametric design method based on a directed acyclic hypergraph and object oriented technology. IEEE. July 2000, 2383-7 vol.4
[12] [美]H. Shapiro. Crane and Derrick. Magraw Hill, 1980
[13] Walter Podoiny. Construction and Design of Prestressed Concrtet Segmental Bridges. John wiley&Sons Inc,1982
四 设计要求
设计机器总体、动力装置图、主要零件图、机器立体图等，折合0号图纸5张；设计计算说明书40页；外文资料翻译5000字。
五、设计思路：
首先，通过查阅资料（去图书馆借的和导师师给的），了解当前国内国外锚杆钻机已应用的各种的情况，在借鉴的同时构思自己的方案。
然后，进行细化，将总体方案分成若干个部分，逐一对其进行参数分析，在三维软件上进行建模，先画出零件，然后将其装配成整体。
装配体建成之后，接下来就要对其进行有限元分析和运动分析。这两项分析是十分重要的，它是对前面所设计的东西进行检验的一个关键步骤。此时如果发现有不满足要求的地方，就要改变尺寸或者改变结构，甚至会改变原有方案，然后再进行建模、分析、更改，如此循环，直至达到预定要求为止。
接着，将符合要求的三维立体图转成二维平面图，标注尺寸、公差、配合、加工要求等。
最后，输出图纸，交图，答辩。
六 主要参考资料
相关三维设计与仿真软件及参考书籍；
相关机械设计手册、液压手册、网上期刊文献、相关样本等。
七 时间安排
3月3日至3月17日： 课题调研，完成开题报告(2周)
3月18日至3月25日： 学习起重机相关知识及查阅外文资料翻译(1周)
3月26日至4月3日： 制件设计制作及方案论证(1周)
4月4日至4月18日： 设计计算(2周)
4月19日至5月3日： 总体设计及装配(2周)
5月4日至5月18日： 绘制零件图及装配图及加工过程仿真(2周)
5月19日至5月26日： 完成说明书及准备答辩(1周)
八 条件状况
整体来说，此次毕业设计的外部条件是很充分的。首先，导师为我们准备了部分相关图纸资料和样本；再次毕业设计实验室具有相关三维设计与仿真软件；最为重要的是导师对该领域非常熟悉而且导师经常给与指导和监督，这些都为毕业设计的质量提供了强有力的保证。
总共十三周的毕业设计时间，理论上是充足的,给我们如期完成设计提供了时间保障。
川公网安备: 51019002004831号