门式起重机本科毕业设计

1、毕 业 设 计设计(论文)题目：140t门式起重机设计姓 名：学院（系）：专 业：机械班 级：学 号：指导教师： 2009年 5月摘要摘要：近年来，随着国民经济的飞速发展，物资流通周转的速度明显加快，这就增加了人的体力劳动。正是在这种情况下，起重机为减轻笨重的体力劳动、提高工作效率、实现安全生产等方面贡献了巨大的力量。它的使用，使生产、运输等更加驱于大型化、规模化。龙门起重机是起重机中的一种，主要用于大型料场、码头、钢厂、铁路货场等，它的形式主要有两种，一种是桁架式，一种是箱形结构。桁架式龙门起重机简单、轻巧，主要由型钢焊接而成。箱形笨重，主要由板材焊接而成。轨道式集装箱龙门起重机（英文缩写R

2、MG）是集装箱堆场专用机械之一，它利用市电，通过行走轮在轨道上的移动，配有20，40可伸缩吊具（根据需要亦可配双箱吊具），在集装箱堆场的规定范围内起吊、堆放集装箱。关键字：起重机，主结构设计Abstract Abstract: In recent years, with the rapid development of national economy, circulation of materials flow speed to be accelerated apparently, this increases the persons physical labor. It is in thi

3、s context, crane in order to reduce the heavy manual labor, improve work efficiency, to achieve safe production and contribution of the enormous power. Its use, so that the production, transportation and other more flooding in the large scale, scale. Longmen crane is a crane in one, mainly for large

4、 yard, wharf, steel, railway freight yard, its form basically has two kinds, one kind is truss type, is a box structure. Truss type crane of Longmen of simple, lightweight, mainly by the steel welded together. The heavy box, mainly by the plate welded. Track type container crane of Longmen ( English

5、 abbreviate RMG ) is one of the special machines for container storage yard, which uses electricity, the walking wheel tracks in the mobile, with 20 , 40 telescopic spreader ( according to need can also be equipped with double container spreader ), in the container yard within the lifting, stacking

6、container.Keyword: Track Crane, structural design绪论随着我国物流运输业的蓬勃发展，作为重要物流设备的起重机械向高速、重载方向发展，因此对机械的性能要求也越来越高。由于起重机械工作频繁、承受的大多是随机动载荷，其焊接钢结构在低应力反复作用下，会产生疲劳现象。当疲劳破坏发生时，构件会发生突然断裂，导致灾难性的设备事故和人身伤亡。对于龙门起重机，在设计上强度、刚度一般来说都是满足设计要求的，但还应满足疲劳设计要求，以防止疲劳断裂事故的发生。人们经过长期大量的研究，从疲劳发生的微观机理、结构疲劳的宏观特点到疲劳理论的形成以及应采取的防止措施，疲劳的研究

7、都取得了很大的成就。随着计算机技术和有限元分析技术的发展，疲劳寿命分析法得到了广泛发展。设计人员借助这一方法可以在产品设计阶段比较不同方案的疲劳寿命品质的优劣，校核产品的疲劳寿命是否满足设计要求，还可以根据分析结果优化疲劳设计。一 轨道式集装箱门式起重机总概 本起重机专供集装箱货场上作未来集装箱的装卸车及堆垛之用。在龙门起重机的行走距离内可以进行吊一箱过三箱的作业，为扩大起重机的作业范围，本机具有两侧13米的外伸距，加上龙门架跨度内的60米工作长度，形成86米长的小车作业线。起重机可以在门架跨度内堆存21排集装箱；在外伸距处作车道的集装箱装卸车作业。同时，为了适应不同的集装箱堆放方向和集装箱拖

8、车行走方向。本机配备伸缩式集装箱索具（亦称吊具），索具的开闭锁动作和伸缩可以由司机在操纵室操作。 本起重机在轨距60米的轨道上运行，轨道型号为QU80，轨道安装质量必须达到中华人民共和国交通部标准 JT5022-86港口起重机轨道安装技术条件的规定，以保证起重机在额定载荷下安全使用。 操纵室悬挂在小车旋转架上，和旋转架、集装箱索具一起横移和旋转，保证司机有良好的视线，以便准确对箱操作。 本起重机各机构均为工作性机构。即都能带载动作，完成20英尺或40英尺集装箱的起升、下降、横移、旋转及整机沿堆场轨道运行。起重机的设计和校核均按我国国家现行标准 GB3811-83起重机设计规范和 GB6070-

9、85起重机械安全规程的相应规定执行，以保证本起重机在集装箱装卸作业时正常工作。 起重机总体性能表 起重量 起重能力 140吨 吊（索）具下起重量 160吨 起升高度 轨上16.5米门架跨距 60米 门架两侧外伸距 13米 门架基距 16米 工作速度 起 升 25米/分 小车横行 62米/分 大车运行 50米/分 起重机最大工作轮压 132吨/轮 大车使用钢轨 QU80 使用电源 种类 3相 380伏 50赫 方式 电缆卷筒绕入/200米 起重机总重量720吨 本机金属结构均是钢板焊接而成的箱型结构,门架与门腿成型,门腿内设直梯，主梁上设有人孔，以方便人员进如进行内部结构检查。门架与主梁用法兰方

10、式联结；主梁分成三段，用高强度螺栓联结；以方便运输和安装。在运输过程中，注意枕木的搁置点应放在箱体的横隔板部位，以免产生凹陷变形。 本机的起升机构、小车机构、旋转机构和大车机构均有终点开关保护。开关位置在总装试车前按设计图要求定位。 起升卷筒轴承座设重量传感器。 大车行走机构上的顶轨器和防台锚定销和小车锚定销上均有行程或联锁开关，亦须在现场作定位调整。 大车机构的附属安全设备较多，有行程终点开关；门腿一侧位置设有锚 定联锁开关；在另一侧位置设有大风防爬装置；装在四条门腿上的大车行走声光报警器以及电缆放出完毕停车开关。 这里需说明一下：当操纵大车运行手柄欲令大车行走时，首先行走声光报警器发出红色

11、闪光，且笛声大作，警告轨道附近人员避让，同时，防爬器电动机启动提防爬靴。当防爬靴提起高度碰及行程开关时它一面接通行走控制电路，一面点亮松轨指示灯，行走电动机正向（或反向）接触器动作，起重机启动运行。 停车时，操纵杆手柄扳回“0”位，行走电动机失电，此时行走制动器不立即刹车，起重机可以籍惯行滑行一段距离。经过一段延时，然后制动器才失电抱闸停车，同时防爬电机失电，防爬靴下落至路轨上，碰动行程开关，切断大车控制回路，顶轨指示灯亮。 吊具系统: 吊具开闭锁只有在着箱开关全部动作后，才能动作。开闭锁动作完成后才能进行起升动作。 超载保护系统： 测重传感器安装在一台起升卷筒的轴承座内重量传感器，这里的钢丝

12、绳是没有收放的，利用钢绳的张力测量吊重。讯号传至司机室内的微电脑载荷限制器，它显示所吊物品的重量。当载荷达到90%额定值时蜂鸣器发出断续声响，同时报警灯闪烁，是为了预报警。当达到105%额定起重量时，蜂鸣器发出连续声响，报警灯长亮，约经0.5秒延时后，若荷重仍没减小，继电器即行动作，切断起升电机上升控制回路。此时，重物只能下降不能上升。载荷限制器的调试详细情况请见“载荷限制器使用说明书”，并应定期进行检查标定。 二总体设计1.设计参数起重量 Q=140t小车自重 Gx=160t小车轨距 b=14410mm起升速度 V起=25m/min大车运行速度V大=50m/min起升高度 H0=16.5m跨

13、度 L=60m有效悬臂长度 L0刚=13m L0柔=13m悬臂全长 L0刚=18m L0柔=18m沿海 工作风压 q=250pa 非工作风压q=800pa材料 A3钢 工作级别 M142.主梁设计 （1）基本尺寸设计 取主梁高度 H1=（1/14-1/17）L=5.66.8m根据设计的实际要求和结构的要求取 H1=4040mm选用主梁为偏轨式箱形主梁 主梁宽度 B1=（0.60.8）H1=1.82.4m 初选 B1=1.59m变截面长度 初选为3m 主梁上、下翼缘板厚 0 =20mm 主腹板1=12mm 副主板2=8mm箱形梁承轨部分采用宽翼缘T字钢拼合，型号为600 T字钢上翼缘厚20、腹板

14、厚12 主桥架总图（2）主梁截面几何参数计算 截面积 A0=(1774X20+1650X20+4000X12+4000X8)mm2 =mm4 求重心坐标： 求惯性矩：固定载荷包括主桁架、刚性腿、柔性腿等质量，计算主梁时不计门腿质量。计算固定载荷时应考虑冲击系数，因大车运行速度小于60m/min，故取估算： 取=N其中 Q起重量 L龙门起重机的跨度3.2、活动载荷 活动载荷包括电动葫芦自重、额定载荷的重量。 其中 电动葫芦自重，=24500N Q额定起重量，Q=N g重力加速度，g=10m/ 动载系数，取=1.2 因此，3.3、惯性力3.3.1、电动葫芦水平惯性力1）、沿大车运行方向 当大车运行

15、机构起、制动时，由小车和货物重量引起的惯性力以一个集中力作用于跨中。沿大车行走方向水平惯性力为： 其中 电动葫芦和额定起重量之和 =24500+=N 重力加速度，g=10m/ 平均加速度， 其中 大车运行速度，=30/min 大车制动时间，=3秒 所以，2）、沿电动葫芦行走方向的小车水平惯性力 式中 n电动葫芦的驱动轮数，n=4 电动葫芦总轮数，=8 所以， 取 =22450N 即3.3.2、主梁桁架水平惯性力 沿大车运行方向，当大车运行机构起、制动时，主桁架引起的水平惯性力作用在主梁上。3.3.3、刚性腿与柔性腿的惯性力忽略不计3.4、风载荷3.4.1、货物风载 式中 q计算风压，q=400

16、N/ 货物迎风面积，=12 因此，3.4.2、工字钢风载 式中 q计算风压，q=400N/ =24.8因此，3.4.3、主梁桁架风载 根据已有类似龙门起重机，选迎风面积系数c=0.38、沿大车行走方向的主梁桁架风载 式中 c充满系数，取c=0.38 高度修正系数，取=1 q计算风压，q=400N/ F迎风面积，为每一片斜桁架的迎风面积 其中 上弦杆长度，=60m 下弦杆长度，=62m 主梁桁架高度，=2m 所以，、沿小车行走方向的主梁桁架风载 其中 c=0.38，=1，q=400N/ 主梁桁架截面迎风面积，其值为 其中 主梁桁架截面宽度，=2.3m 主梁桁架高度，=2m则， 所以，、刚性腿风载

17、 式中 刚性腿迎风面积，=6 所以 、柔性腿风载因为本设计柔性支腿与刚性支腿的大小一样，只是与地梁的连接方式不同而已，所以 第四章 金属结构4.1、主梁桁架内力计算及校核4.1.1、龙门起重机横梁内力计算1）.起重横梁参数竖直方向：抗弯模量 cm4 面积 220cm2水平方向：抗弯模量 cm4截面高度 200 cm, 宽度 220cm 2）.横梁竖直方向最大弯矩 当吊重在任一臂端时,最大弯矩在支腿上端的横梁中。 其中 吊重 距离 Lx=1350 cm当吊重在梁中时,最大弯矩在支腿 上端和横梁中部。 支腿上部梁中弯矩： 横梁中间部分弯矩（按最不利支撑计算，简支）： 其中 跨距 Lx=3500 c

18、m 横梁长度L=6200 cm3).横梁水平方向最大弯矩 当起重机带载启动或制动时，由惯性力引起横梁的水平方向变形，由于横梁水平方向抗弯能力较差，易产生大内力和变形。 由惯性力引起的最大水平弯矩： 4).横梁上主弦杆最大应力（由两根L16016010角钢 构成） 横梁主弦杆角钢 L16016010截面积 A1=31.5 cm2 支腿上部横梁弦杆在两种工况下的应力分别是： 应力超标！ =215Mpa横梁跨中上部主弦杆的应力是： 满足要求，但应力偏大，安全系数小5).横梁下主弦杆最大应力（由两根L16016010角钢和40b工字钢构成） 工字钢面积 94.1 cm2 ,加角钢面积，下主弦的总面积 A2=157.1 cm2。 =215Mpa 满足要求。6)横梁主弦杆在惯性力影响下的应力 惯性力主要考虑梁中，受惯性力作