双梁A型门式起重机结构设计【Q=32t S=26m H=11m】
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Q=32t S=26m H=11m
双梁A型门式起重机结构设计【Q=32t
S=26m
H=11m】
双梁
型门式
起重机
结构设计
32
26
11
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购买设计请充值后下载，，资源目录下的文件所见即所得，都可以点开预览，，资料完整，充值下载可得到资源目录里的所有文件。。。【注】：dwg后缀为CAD图纸，doc,docx为WORD文档，原稿无水印，可编辑。。。具体请见文件预览，有不明白之处，可咨询QQ:12401814
- 内容简介：
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河南理工大学万方科技学院毕业实习报告 专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 前言毕业实习是机械专业学生在完成课程之后进行最后的综合实习，是贯彻理论联系实际的原则，实现院校培养目标不可缺少的教学模块，其目的是让学生学习了解机械工程及自动化类企业常规操作模式，熟悉一般的机械操作手段和方法；了解机械行业现状，应用所学理论知识，提出改进建议；在真实的工作环境下，认识自我，磨炼意志，锻炼心态，考虑就业方向的选择。实习生应端正态度，克服实习过程中出现的困难和挫折，真正做到理论与实际相结合。短期的实习，让我学到了不少东西，除了浅层次地学习了有关专业的技能外，我还感受和体会到了很多技能之外的东西。首先是公司里同事的敬业和那种生机蓬勃的工作氛围。走进这样的一个集体中，你的心会不由自主地年轻起来，你的脚步会不由自主地跟着大家快起来，而你的工作态度更会变得努力、认真，再认真一些，再努力一点。但当你深入了解后，才发觉，他们大多都只是初中毕业，没有大学文凭。现在他们的能力，完全源于公司的培训和自强不息的学习。也许，这就是一个集体的凝聚力，一个企业写在书面之外的“特殊文化”吧。通过实习，不仅让我获得了装配的基础知识,了解装配一般操作过程、生产方式和工艺过程,熟悉了主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构、安全操作技术，而且加强了理论联系实际的锻炼,提高了实践能力,培养了向工人及现场技术人员学习的工程素质。在专业方面：巩固已学专业基础课和部分专业课程的有关知识，并为后续的毕业设计作了必要的知识准备；通过实习，学习本专业的实际生产操作技能，了解更多的专业技术知识及应用状况，拓宽专业知识面;培养学生理论联系实际的工作作风，树立安全第一的生产观念，提高分析问题、解决问题的独立工作能力。二、实习内容门式起重机的介绍门式起重机也是在固定跨间内搬运和装卸物料的机械设备，被广泛应用于车间、仓库、或者露天场地。其与桥式起重机的区别在桥架部分，它在主梁的两端有两个高大的支撑腿，大车行走车轮就装载支撑腿的底梁上，沿着铺设在地面上的轨道做纵向运行，分为：通用、电站、造船门式、岸边集装箱装卸桥、形架装卸桥等。1、门式起重机的类型门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类。按门框结构形式分a、全门式起重机：主梁无悬伸，小车在主跨度内进行。b、半门式起重机：支腿有高低差，可根据使用场地的土建要求而定。c、双悬臂门式起重机：最常见的一种结构形式，其结构的受力和场地面积的有效利用都是合理的。d、单悬臂门式起重机：这种结构形式往往是因场地的限制而被选用。按主梁结构形式分单主梁门式起重机：单主梁门式起重机结构简单，制造安装方便，自身质量小，主梁多为偏轨箱形架结构。与双主梁门式起重机相比，整体刚度要弱一些。因此，当起重量Q50t、跨度S35m时,可采用这种形式。单主梁门式起重机门腿有L型和C型两种形式。L型的制造安装方便，受力情况好,自身质量较小，但是，吊运货物通过支腿处的空间相对小一些。C型的支脚做成倾斜或弯曲形，目的在于有较大的横向空间，以使货物顺利通过支脚。双梁起重机的表示方法：双梁桥式起重机承载能力强、跨度大、整体稳定性好，但自身质量与相同起重机的单主梁门式起重机相比要大些，造价也较高，根据主梁结构不同，又可分为箱型梁和形架两种形式，目前一般采用箱型结构。2、门式起重机的表示方法用代号、额定起重量、跨度。工作级别4个主要素特征表示门式起重机的型号。代号含义M：表示门式类型，M后一个符号为双梁门式起重机。共符号有：MG、ME、MZ、MC、MP、MS，加两个符号为单主梁门式起重机，其符号有：MDG、MDZ、MDN、MDP、MDS。MG双梁单小车吊钩门式起重机；ME双梁双小车吊钩门式起重机；MDN单主梁单小车抓斗吊钩门式起重机；MDS单主梁小车三用门式起重机。3、门式起重机的应用单主梁和双主梁门式起重机的选用一般情况下，起重机在50t以下，跨度在35m以内，无特殊使用要求，宜选用单主梁式。如果要求门腿宽度大，工作速度较高，或者经常吊运重件、长大件，则宜选双梁门式起重机。跨度和悬臂长度门式起重机的跨度是影响起重机自身质量的重要因素。选择中，在满足设备使用条件和符合跨度系列标准的前提下，应该尽量减少跨度。轮距的确定原则a、能满足门架沿起重机轨道方向的稳定性要求；b、货物的外形尺寸要能顺利通过支腿平面钢架；c、注意使轮距B与跨度S成一定比例，一般取轮距B=（1/4-1/6）S。按主梁结构形式分类，有如下几种类型的起重机：1. 单主梁门式起重机：单主梁门式起重机结构简单，制造安装方便，自身质量小，主梁多为偏轨箱形架结构。与双主梁门式起重机相比，整体刚度要弱一些。因此，当起重量Q50t、跨度S35m时,可采用这种形式。单主梁门式起重机门腿有L型和C型两种形式。L型的制造安装方便，受力情况好,自身质量较小，但是,吊运货物通过支腿处的空间相对小一些.C型的支脚做成倾斜或弯曲形，目的在于有较大的横向空间,以使货物顺利通过支脚。2. 双梁桥式起重机：双梁桥式起重机承载能力强，跨度大、整体稳定性好，品种多，但自身质量与相同起重量的单主梁门式起重机相比要大些，造价也较高。根据主梁结构不同，又可分为箱形梁和桁架两种形式。目前一般多采用箱形结构。按用途形式匪类，有如下几种起重机：1.普通龙门起重机：这种起重机多采用箱型式和桁架式结构，用途最广泛。可以搬运各种成件物品和散状物料，起重量在100吨以下，跨度为439米。用抓斗的普通门式起重机工作级别较高。普通门式起重机主要是指吊钩、抓斗、电磁、葫芦门式起重机，同时也包括半门式起重机。2.水电站龙门起重机：主要用来吊运和启闭闸门，也可进行安装作业。起重量达80500吨，跨度较小，为816米；起升速度较低，为15米分。这种起重机虽然不是经常吊运，但一旦使用工作却十分繁重，因此要适当提高工作级别。3.造船龙门起重机：用于船台拼装船体，常备有两台起重小车：一台有两个主钩，在桥架上翼缘的轨道上运行；另一台有一个主钩和一个副钩，在桥架下翼缘的轨道上运行，以便翻转和吊装大型的船体分段。起重量一般为1001500吨；跨度达185米；起升速度为215米分，还有0.10.5米分的微动速度。4.集装箱龙门起重机：用于集装箱码头。拖挂车将岸壁集装箱运载桥从船上卸下的集装箱运到堆场或后方后，由集装箱龙门起重机堆码起来或直接装车运走，可加快集装箱运载桥或其他起重机的周转。可堆放高34层、宽6排的集装箱的堆场，一般用轮胎式，也有用有轨式的。集装箱龙门起重机与集装箱跨车相比，它的跨度和门架两侧的高度都较大。为适应港口码头的运输需要，这种起重机的工作级别较高。起升速度为810米分；跨度根据需要跨越的集装箱排数来决定，最大为60米左右相应于20英尺、30英尺、40英尺长集装箱的起重量分别约为20吨、25吨和30吨。造船门式起重机的介绍 实习过程中，主要了解了造船门式起重机。造船门式起重机是工作在造船厂的船坞或船台上的专用起重设备，造船门式起重机在英语中有时被称作Goliath crane，Goliath 是圣经中一个巨人的名字，后被引申为“移动式巨型起重机”，其特点就是跨度大、高度高， 跨度一般大于40 m，最大可达到约200 m，主梁底面的高度在4080 m 之间。由于跨度大，门架采用一侧刚性腿一侧柔性腿的型式，即一侧刚性腿与主梁固接，另一侧柔性腿通过柔性铰与主梁连接1。根据造船工艺要求，造船门式起重机应具有单吊、双钩抬吊、三钩抬吊、船体分段空中翻身和空中微量旋转等多种功能，特别应满足船体分段的翻身和合拢作业要求。为完成上述功能，造船门式起重机一般设有上、下2 个小车，上、下小车分别在各自的轨道上行驶，下小车可在上小车下穿行。上小车设有两个起重量相同的起升机构， 吊点分别跨于主梁外侧，两起升机构可以分别动作也可联合动作，可完成船体分段的双钩抬吊和转动。两钩设有横移机构，可分别横移，一般横移距离为1.5 m 或2 m，以完成工件的微动和微量旋转，在合拢时可准确对位。下小车上设有主钩和副钩，两钩置于主梁中心位置，主钩可以单独起吊，也可与上小车的两钩联合动作完成三钩抬吊。副钩一般起重量很小而起升速度很快，进行一些小件的起吊工作。通过上小车两钩和下小车主钩及上、下小车运行机构的协同动作，可完成船体分段空中翻身动作。具体翻身过程见图1，首先是三钩吊起船体分段，通过三钩升降调整和上下小车的平移运动，使整个分段都由上小车来承受（图1-a）。这时空载的下小车由上小车的下面穿过去并重新吊起分段的另一侧（图1-b），这时通过上小车吊具的下降和上下小车的平移运动，从而完成分段的180翻身作业（图1-c）。1、主梁造船门式起重机主梁常用的有三种形式1，见图2，图2-a 与图2-b 为单梁形式，图2-c为双梁形式，图2-a 所示形式由于下小车占用了一部分主梁的空间，一般用于起重量小的情况，如20世纪70 年代太重集团为天津新港造船厂生产的国内第一台200 t 造船门式起重机就采用这种形式的主梁。后两种形式的主梁都采用了梯形截面，是由于船体分段形状不规则，钢丝绳会出现斜拉的状况（在允许的角度内），这时梯形形状能够避免钢丝绳与下翼缘板的摩擦现象。另外各种形式的主梁由于跨度很大，依据等强度设计的原则，根据弯矩的需要来改变翼缘板及腹板的厚度，能够使材料得到充分利用，降低自重。2、刚性腿刚性腿采用箱型结构,同样为了节省材料,整根刚腿也是变截面的,沿着高度方向,其钢板厚度不断变化,越往下其截面越小,选取的板厚则越大。根据结构有限元分析的结果,在刚性腿下部圆弧过渡处的应力最大,故在此处进行适当的加强。腿内还设有三层电气室和自上而下的走梯平台,同时在刚腿内还设有一台吊重为300kg 的电梯,以供门吊操作人员上、下之用。造船门式起重机刚性腿常用的有两种种形式，整体“”字形箱型结构和“人”字形箱型双柱结构，刚性腿采用整体“”字形箱型结构有如下优点：电梯可像通常标准的电梯一样垂直升降而“人”字形结构中倾斜升降的电梯需要特殊设计，刚性腿中的梯子、栏杆、走台有充足的空间，而且可以有充足的空间在刚性腿的上部放置电气设备。“人”字形箱型双柱结构有如下优点：避免了整体“”字形结构刚性腿根部非常大的受力，另外单根腿自重减轻，降低制作难度。3、柔性腿柔性腿从美观和节省材料角度出发,采用了管状三角形钢架结构,其钢管外径、管内每隔一段设有一加强环,以防钢管局部失稳,柔性腿通过柔性铰与主梁连接。造船门式起重机柔性腿通常采用焊接圆管结构，呈“人”字布置，其顶部通过柔性铰与主梁连接，选用圆管结构是因为其风阻力小。4、上小车上小车由于其吊点分别跨于主梁外侧，所以通常有两种形式： 一种为机构所有的部件都在小车轨距的外侧，横移时所有部件一起横移。另一种为机构的电机、减速器、卷筒装置放在小车轨距以内，只有滑轮组放在轨距外侧，钢丝绳通过导向滑轮缠绕到滑轮组上，横移时滑轮组横移。置将集尘罩与除尘干管相连通。上部件机构位于三层平台钢结构上面，检修方便。炉前烟通过大功率的风机强制吸烟。头尾焦装置将开门时从炉膛散落的焦炭和清框时散落的余料收集并倒入导焦栅内。位于焦炉前部，导焦栅下部。非工作状态时焦斗收起，翻转90，使焦斗竖起并靠近导焦栅前部。工作时，在取门机和导焦栅未移动之前，焦斗翻转90，焦斗处于水平，前进至炉柱淌焦板下等待接料。在取门、导焦、清框完成后，导焦栅退到后限，焦斗才后退、翻转、倒余料。焦斗采用不锈钢材质。倒入导焦栅里的头尾焦将在下一个推焦过程6 m 焦罐车的要求。采用电机和减速机外挂的安装方式，为设备检修提供方便。熄焦车配合电机车和除尘拦焦车设计，满足定点接熄焦的要求；采用标准转向架运行机构，对耐热板、钢结构和车门加强设计，解决长期使用中的破损、变形问题。摇动给料机采用往复式给料、单台独立驱动、且能集中操纵控制。给料行程：80 mm，100 mm，120 mm，140 mm，160 mm。给料量0.31.0 t/min（可调）。液压交换机用于驱动交换拉条，以完成煤气、空气、废气定时换向。焦炉煤气系统油缸额定拉力70 kN，拉条行程460 mm；废气系统油缸额定拉力90 kN，拉条行程700 mm。当煤气压力500 Pa 时， 接到信号可实现自动切断煤气，焦炉停止加热。交换机由PLC 控制， 完成煤气、废气全程循环自动交换。油泵故障或停电时可以实现手动操作，手动操作交换时间10 min。计算分析1、荷载作用在起重机结构上的荷载分为三类1 ,2 ,即基本荷载、附加荷载与特殊荷载。基本荷载是始终和经常作用在起重机结构上的荷载,包括自重荷载PG 、起升荷载PQ 及由于机构的起(制) 动所引起的水平荷载PH 。自重荷载由于起升荷载在不稳定运动时对结构产生的冲击作用, 用起升冲击系数1考虑。起升荷载在不稳定运动时对结构所引起的垂直附加运动荷载,用起升荷载动载系数2考虑。附加荷载是起重机在正常工作状态下结构所受到的非经常性作用的荷载, 包括作用在结构上的最大风荷载PWi,悬吊物品受风荷载作用时对结构产生的水平荷载PHW、起重机偏斜运行引起的侧向力PS ,及根据实际情况决定而考虑的温度荷载、冰雪荷载及某些工艺性荷载。特殊荷载是起重机处于非工作状态时结构可能受到的最大荷载或者在工作状态下结构偶然受到的不利荷载。前者如结构受到的非工作状态的风荷载PWo 、试验荷载及根据实际情况而考虑的安装荷载、地震荷载和某些工艺性荷载; 后者如起重机在工作状态下结构受到的碰撞荷载及带刚性起升导架的起重小车的倾翻水平力。2、计算模型与工况对该起重机采用ANSYS 软件进行仿真分析3 ,4 ,各板件均采用壳单元SHELL63 模拟,起重小车运行轨道采用BEAM188 模拟。主梁跨度方向为y 轴,与其垂直方向为x 轴,竖向为z 轴。为验证该起重机设计的可靠性和合理性,按照起重机设计规范 1 (以下简称规范) 要求的三类荷载组合对结构进行加载计算。组合,只考虑基本荷载组合, 即在该机上施加荷载1 PG +2 PQ + PH 。其中,PG 作用位置为最不利加载位置,即起重小车1 中心距主梁端部10. 55m ,起重小车2 中心距同侧梁端16.15 m; PQ 为最大吊重11 000 kN;1 及2 按照规范取值为1.1 。组合,考虑基本荷载与附加荷载组合, 即施加荷载1 PG +2 PQ + PH + PWi 。经计算,x 向风荷载较y 向风荷载对结构产生的影响更为不利, 因此取x 向风荷载为结构风载工况; 其余荷载取值与组合相同。组合, 考虑基本荷载与特殊荷载组合, 即施加荷载PG + PWo 经计算, x 向风荷载较y 向风荷载对结构更为不利, 因此也取x 向风荷载为结构风载工况。2. 1起升工况理论计算2. 1. 1离地起升启动工况计算分析整个起升过程,在起升机构刚起动的瞬间,绳索系统是松弛的,因此起升机构运动的第1阶段是在空转,这时松弛的绳索被收紧;当绳索开始受力时,这一阶段结束,这时m1 具有一定的速度,而m0、m2 还处于静止状态。从绳索受力开始直至滑轮组的弹性张力等于荷载重力Q 为止,这是运动的第2阶段。在这一阶段中,m2还处于静止状态,而m1和m0 则在滑轮组弹性力和门架主梁弹性力的作用下产生振动,这一阶段钢丝绳的弹性力将从零增大Q 1 。第3阶段从吊重离地瞬间开始 2、3 。它的计算模型简化为图4。图4中m0 为小车系统的推算质量; k0 为主梁的刚度系数; m1 为电动机转子和机构中所有运动部分的推算质量; m2 为吊重的质量; k为钢丝绳的刚度系数; P为电动机的驱动力; s0、s1、s2 分别表示质量m0、m1、m2 的位移。图（起升机构的计算模型）由拉格朗日方程 4 可以得到m0、m1、m2 的3个运动微分方程:求解该方程组可以计算出该三质量二自由度的完整解。但考虑到m0 的动变形与静变形相差很少,故不考虑m0 的运动方程,系统简化为二质量一自由度系统。在吊重离地的瞬间,m1的速度为v,m2 的速度为零,可解得钢丝绳(及传动系统)的力F为: 其中:离地起升工况中钢丝绳的受力情况可以用以下方程组表示: 其中, 0, t1 )为离地之前的时间; s ( t)为离地之前钢丝绳随时间的伸长量; t1 , t2 )为从离地开始到平稳上升之间的时间; t2 , t3 )为平稳上升的时间; t3 ,t4 )为从制动开始到静止的时间。该方程组的曲线形式见图。2. 1. 2起升制动工况计算下面讨论起升机构在上升平稳后制动工况时系统的动载荷计算。起重机在这种工况时,受到起升机构中电动机的制动力Pz 的作用。同样可解得钢丝绳(包括传动系统)的力为:2. 2起升工况的仿真分析 5 对于门式起重机的离地起升工况,在ADAMS所建虚拟样机中实现方法是,首先吊重静止放在地面上,地面与吊重之间施加接触力,初始接触力等于吊重重力,即钢丝绳尚未提供拉力,然后拉动起升钢丝绳上端将其提起,平稳上升后,对其制动。根据实际情况给钢丝绳上端施加描述起升运动的函数。2. 2. 1模型的相关参数设置根据电机选型后的起制动时间验算,得到启动过程为0. 98 s,制动过程为1.01s。起升运动函数的加速度曲线见图钢丝绳的刚度则可以通过虎克定律计算得到。2. 2. 2起升工况仿真结果在仿真起始时首先做静平衡分析。然后模拟起升运动的运动副拉动钢丝绳上端将吊重拉离地面,得到平稳上升中的变形云图和应力云图,可知起升工况中门架的最大应力为129.06MPa。门架的变形曲线图和应力曲线图见图。3、大车运行机构动力学仿真大车运行机构在启动和制动时,悬吊着的吊重将会摆动。吊重摆动时,将会对起重机产生附加的水平力。3. 1大车运行工况计算理论3. 1. 1大车运行启动工况计算图为大车运行机构运行时的示意图和所示的三质量二自由度的弹性系统为大车运行机构的简化系统。计算模型中的参数说明如下: m0 为起重机大车的推算质量; m1 为大车传动系统的推算质量; m2 为吊重的质量; k01为大车运行机构高速部分的刚度系数; l为吊重起升时钢丝绳的长度; k20为吊重摆动的刚度系数，；P为大车运行机构的电动机的驱动力;W 为大车的运行静阻力; s0、s1、s2 分别为质量m0、m1、m2 的位移。由于高速部分的刚性系数k01比吊重摆动的刚性系数k20大得多。因此可以用一个二质量一自由度的系统来解决吊重的摆动问题,见图。由拉格朗日方程得到运动微分方程组:已知s0 - s2 为吊重与大车之间的相对摆幅,因此可以解得摆动的水平力为:式中,3. 1. 2大车运行制动工况计算门式起重机在大车运行制动时,受到运行机构中电动机的制动力Pz的作用。此处亦将系统简化为二质量一自由度系统,见图。同样,解得摆动的水平力为: 大车运行工况中的水平动载荷,可以用以下方程组表示:其中, 0, t1 )为大车运行起动的时间; t1 ,t2 )为大车平稳运行的时间; t2 ,t3 为大车运行制动的时间。该方程组的曲线形式见图。4、计算结论通过对门式起重机的起升工况和大车运行工况进行动力学仿真,得到了
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