龍門吊設計方案何斌

1、湖南鐵路科技職業(yè)技術學院畢業(yè)論文題目：龍門吊設計系部：機械工程系專業(yè)：機電一體化班 級：308-2 ta ( ainBHiM BiHUBan ) n n n姓名：何斌.指導教師：安紅戰(zhàn)一1 / 16摘要龍門吊是一種專用的起重機，因其形狀像門而得其名。主要作業(yè)于露 天作業(yè)，并在固定軌道 雙軌）上作業(yè)。門吊大多按導梁結構來劃分可分為 箱梁結構式門吊和花架結構式門吊，也可按起重量來劃分15T以下為輕型門吊,15T-150T為中型門吊，150T以上為重型門吊。由于箱梁結構式門 吊性能穩(wěn)定，但運輸拆裝等不便所以使用上為貨場等固定場所使用?；?式結構門吊，由其造價低廉，便于運輸，操作方便，廣泛適用于修公

2、路鐵路 等建設工程上。龍門吊的名稱主要還是由于公路建設上所來的。它是集機 電于一體的工程機械設備，廣泛用于各行各業(yè)的操作中，其發(fā)展具有一定 的厲史。在我國生產龍門吊的公司有河南衛(wèi)華起重，它在起重行業(yè)占有相 當大的比率，本文所設計的龍門是一種小型的吊車，設計制作簡單，結構 緊湊，自重輕，體積小，使用方便，橫梁和立柱的結構成“門”字形，它 由的產起升機構、支腿、大車運行機構、主梁 、操縱室、梯子、平臺欄桿 安裝組成，具有減速器密封性好，齒輪、齒軸均采用優(yōu)質滲碳鋼經熱處理 強化，齒面硬度高，耐磨性好，機械效率高的優(yōu)點。采用錐形轉子制動電 動機，簡化制動機構。本產品形式多樣，適用性好，可廣泛用于提升重

3、物 及各種形式 直的、彎曲的、圓的）工字鋼軌道上，也可用于單梁、雙梁、 懸掛、旋臂及輕型龍門起重機上。等特點，所以對它的設計改造是輔助生 產制造的重要工具。關鍵字：龍門吊 主梁 結構 調試1 / 16摘要1目錄21概述3機械設計的發(fā)展3龍門吊的應用與改進3龍門吊的類型42龍門吊總體結構設計5總體設計步驟5龍門吊總體結構方案5龍門吊主要技術參數63龍門吊關鍵部件的設計與校核 7電動的產的選擇7主梁的設計與校核74龍門吊使用說明12小型龍門吊的特點12注意事項12結束語13致謝14參考文獻152 / 161概述機械設計的發(fā)展為了適應現代科學技術的迅速發(fā)展，機械設計在近30年來發(fā)生了相當大的變化。設

4、計方法更趨于科學、完善，計算精度更高，計算速度更快。 主要有以下方面：一、基礎理論不斷深化和擴展。例如摩擦學研究摩擦表 面間的物理和化學性質，進一步探索薄層摩擦副的機理和計算問題；彈性 流體動力潤滑研究計算重載點、線接觸的最小油膜厚度、摩擦力和摩擦溫 度等問題，以提高齒輪傳動、滾動軸承等的壽命和可靠性等。疲勞斷裂從 無限壽命設計發(fā)展到有限行命設計；從常規(guī)疲勞強度設計發(fā)展到用特環(huán)彈 塑性解的局部應力-應變法估算裂紋形成壽命，用裂紋擴展原理估算裂紋擴 展壽命；并進一步發(fā)展微裂紋、短裂紋、長裂紋用微觀-宏觀結合的壽命估算理論等。二、傳統(tǒng)的機械設計偏重于零件、部件的靜態(tài)設計，現正向以 局部或整個機械系

5、統(tǒng)為對象的動態(tài)設計方法擴展。研究機械系統(tǒng)的動力學 問題對發(fā)展高速機械具有重要意義。三、為使產品設計更科學、更完善、 更有市場競爭能力，新的設計方法不斷出現，如優(yōu)化設計、可靠性設計、 系統(tǒng)設計、模塊化設計、價值工程、造型設計、疲勞強度設計、蠕變設 計、摩擦學設計、計算機輔助設計等。四、由于電子計算機具有運轉速度 快、計算精度高、有記憶和邏輯判斷功能等特點，在機械設計的各個領域 中，正在得到越來越廣的應用。龍門吊的應用與改進龍門吊的作用龍門吊是一種提高勞動生產率，改善勞動條件的大型裝卸機械，被廣 泛應用于工業(yè)生產，一般應用在造船廠基地大型鋼結構船段的吊裝、鐵路 貨場、港口碼頭、工礦料場、機械加工車

6、間、倉庫機械制造、裝配工廠、 水電站車間廠礦、企業(yè)中廣泛使用。隨著全球經濟一體化，近幾年機械制 造業(yè)務逐漸增加，對于工廠中生產的大批材料，如鋼材、成捆）木材等的搬運用人力非常困難，為此龍門吊的設計與研究迫在眉睫，把小型龍門吊3 / 16 的設計工作提高到一個新的臺階，使之更加科學合理以減輕了工人的體力 勞動，提高勞動生產率。要保證生產的順利進行，機械設備是關鍵，而龍 門吊是其中創(chuàng)造財富所必不可少的工具，它對生產起著舉足輕重的作用。龍門吊的改進中國工程起重機 龍門吊）行業(yè)在經歷了 2003年的高速發(fā)展后，雖然 在2004年起重機市場經歷了上半年的大起、下半年的大落，但是各項經濟 指標仍創(chuàng)歷史新高

7、，故2004年又稱為超高速發(fā)展的一年。從 2005年1-10 月情況分析，應當說中國工程起重機行業(yè)已進入了平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展階 段。據工程起重機分會對 23個主機生產企業(yè)的統(tǒng)計，2005年1-10月，產 品銷售收入55.7億元，同比增長-4.8% o利潤總額2.83億元，同比增長- 32.7%。工業(yè)增加值8.8億元，同比增長-17.8% o銷售各類起重機和其他 工程機械11368臺，同比增長-15%。龍門吊的類型LDA型電動單梁LX型電動單梁懸掛式LP型電動單梁式DZ12A單梁抓斗式LH型電動的產雙梁橋式QCffl電動雙梁橋式QZffl電動雙梁抓斗橋式MFS電動的產單梁門式MH勰電動雙梁門式手動

8、單梁、雙梁BBD BBS旋臂GMH型固定式、YMH型移動式的產門式4 / 162龍門吊總體結構設計總體設計步驟合理選型根據使用要求、合理選擇零件的類型及相應結構載荷分析分析計算零件和受的載荷選材概括工作條件、使用要求、選擇適當的材料分析失效的形式、確定計算準則、判定主要失效形式、確定計算準則計算確定零件的基本尺寸、參數、尺寸數目多于計算準則數目、有些參數是選定的。龍門吊總體結構方案龍門吊的龍門架是由四條龍門腿組成，兩根縱梁和兩根橫梁組成龍門 支腿,龍門腿是一箱形結構，其外部為走行系統(tǒng)之鏈條傳動箱，橫梁亦是箱形 結構，為走行系統(tǒng)的安裝基礎.縱梁是組焊接工字型梁，為便于公路，鐵路運 輸,采用螺栓連

9、接，縱梁為動力傳動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)安裝基礎。龍門吊總體結構如圖1所示。圖1龍門吊總體結構圖1KW一5 / 16龍門吊主要技術參數此次設計的龍門吊主要技術參數如下表所示表1龍門吊主要技術參數起重重主提升重量15T副提升重量510T跨度6M提升高度8M工作級別A4 A3速度主鉤提升速度0.5m 5m/min天車運行速度6 m- 15m/min大車運行速度3 m- 30m/min副鉤提升速度8m/min副鉤運行速度20m/min電動 機功 率主鉤提升1132kw副鉤提升7.5 13kw副鉤運行0.8kw天車運行618kw天車運行6 36kw起重機總重8T200T整機總功率10kw130kw最大輪壓5K

10、N- 500KN薦用鋼軌P50/P43/P38電源三相交流電 50Hz 380V 3-phase6 / 163龍門吊關鍵部件的設計與校核電動葫蘆的選擇電動的產簡稱電的產，由電動機，傳動機構和卷筒或鏈輪組成。分鋼 絲純電動葫產和環(huán)鏈電動葫產兩種。通常用自帶制動器的鼠籠型錐形轉子 電動機或另配電磁制動器的圓柱形轉子電動機驅動，起重量一般為0.180噸，起升高度為330M多數電動的產由人用按鈕跟隨操作，也可在司機室 內操作或采用有 無）線遠程距離控制，電動的產除可單獨使用外還同手 動，車動或電動小車裝配在一起懸掛在建筑物的頂棚或起重機的梁上使 用。LDA型電動單梁起重機與 CDI, MDI型電動葫產

11、配套使用。它可起升重 物并沿主梁縱向移動。選用 CDI型的電動的產即可主梁的設計與校核龍門吊載荷的確定貝雷片材料為6Mn鋼，其拉、壓、彎容許應力為=1.3 X 210.0=273.0 MPa,容許剪應力 = 1.3 X 160.0 = 208.0 MPa，弦桿截 面積 A0= 25.48 cm2,慣性矩I0= 396.6 cm4 ,每片重 270 kg 。銷子為 30CrMnTi 鋼，直徑 5cm,容許剪應力r =0.45 X 1300=585.MPa 每個重 3 kg。加強弦桿材料同貝雷片，每根重80kgo由貝雷片拼裝的龍門吊均為多次超靜定結構，計算非常繁雜。由于其為臨時結構，故一般都把它簡

12、化為靜 定結構計算。% -3 krSJ/m 4/ -200 kZ/m7 / 16龍門吊的載荷包括下面三種：(1橫梁均布荷載q1經計算為3kN/m。包括桁架片、桁架支撐片。加強 弦桿、平車走行線等均近似均布，按均布荷載考慮。(2風荷載q2經計算為 0.4 kN/m o風荷載一般只考慮在支腿上。(3集中荷載 p經計算為200kN/m。集中力即為小車輪作用于鋼軌上的力，嚴格講，小車有2排輪子，應為2個集中力，因其間距很小，為安全與方便起按1個集中力考慮。集中荷載包括T梁、小車、滑輪組、卷揚機、鋼絲繩等重量。彎矩I - I截面跨中彎矩 MI - I如圖3所示，CD桿為現場加工桿件， 精度不高，加工時孔

13、偏大，所以 CD桿對橫梁上弦桿約束不是十分有力。嚴 格講,橫梁與支腿之間是介于簡支與剛構之間的一種結構，計算I - I彎矩時把它當成簡支處理。這樣偏于安全，經計算為1215 kN - m=DD-1 ，U一 A修圖3龍門吊應力計算示意圖如上所述,CD桿對橫梁上弦桿有一定的約束，所以在計算H- II截面負彎矩時把它當成“I”形剛構處理。這樣，如集中荷載在跨中時，加上風荷 載作用則在H - II截面產生最大負彎矩.經計算，均布荷載 q1對H-II截面 產生的負彎矩 M1為-51.45 kN - m 集中荷載在-245kN - m 風荷載q2對H -II截面產生的負彎矩M3為-49.98 kN m；則

14、H - II截面負彎矩MH=M1+M2+M3=- 366.4主梁的設計計算涉及到：自重載荷、起升載荷、水平載荷、附加載荷 的計算；不同點的剪切力、應力，彎矩；支反力、側向力、約束彎曲、約 束扭轉、剛度計算；截面的慣性矩、斷面模量、靜矩和彎心的計算；計算 結果再經主梁的限制條件 正應力、剪應力、水平和垂直靜剛度剛度、動剛 度、腹板的高度比值、翼緣板的寬厚比值、主梁的跨高比值和跨寬比值、 設計變量的邊界約束條件進行優(yōu)化)。一般來說，根據橋機生產廠家的規(guī)范，端梁不進行強度、剛度等計算，端梁計算只是為了確定端梁形式及與8 / 16主梁的連接方式 。主梁剛度校核條件包括靜剛度和動剛度，靜剛度以靜態(tài)彈性變

15、形量表述。靜剛 度的校核即驗算額定載荷和小車自重在大跨度中引起的靜撓度，經驗算得：靜撓度f=0.89 %0動剛度以滿載自振頻率表征或驗算空載自振周期。按照規(guī)定，一般起 重機不用校核動剛度。主梁的Mmax Qmax Fmax代入下列公式進行強度和剛度驗算彎曲正應力強度條件 max=Mmax/Wx o-w彎曲剪應力強度條件r max=Qmax/Ix6 r 彎曲剛度條件：fmax f式中符號均為通號，其意義不在贅述，其中主梁的最大撓度Fmax發(fā)生在最大受力的跨中截面，由結構位移計算的常用方法可導出其計算式為Fmax=99/384EF(8-4a/式中E一主梁所用材料的彈性模量I 鋼梁橫截面對其中性軸的

16、慣性矩9 / 163.2.3主梁結構設計最大剪應力r max所有銷子受剪土為雙剪狀態(tài)，pmax=Q中/2A= 109.2MPa(?？缰袚隙?fmax按計算 MI - I進行簡化，則 fmax=f 集中 +f 均=38 mm( 。主要計算準則：1)強度一一抵抗塑變、整體斷裂、表層斷裂的能力(T & (T 2)剛度一一抵抗彈性變形的能力5 53)耐磨性足夠的壽命條件性計算：p p、Pg PV4)溫升計算一一正常工作A t /( A i+2 A 2+ A 3 =(79.2 義 54.4+2 X 65.9 X 15+20X 94.1/(54.4+2 義 15+94.1=45.756 c m。彳#: y

17、 1=79.2-45.756=33.444 c m ,y 2=65.9-45.756=20.144 cm,y 3=20-45.756=-25.756 cm。S: E I =E I i+E y 12 A 。得：匯 I = I 1+21 2+1 3+y 12X54.4+2 y 22X 15+y 32X 94.1=159817 c m4。由:AV x=I / ymaxo得：Wx =159817/45.756=3493。主梁受力圖(以下由主梁最大受力點分析 剛度校核由：y max = p 1 /48 E I =0.65?？紤]主梁動載系數為1.1，則ymaxmax X 1.1=0.72 。10 / 16

18、結論：y max 1 /750=1.27。強度校核由：(r=M/Wx=(p 1 /4/Wx =(12000X950/4/3493=816 2k g / c m o結論：(t=21940撓度計算：跨中和有效懸臂點的撓度，分別等于該測點空載和重載時對應的拱度 和翹度的數值之差，用公式可表示為：跨中：F3= f3空一f3重懸臂：F1 = f1空f1重F5= f5 空一f5 重幾點說明：以上所有公式中“ l”均是按兩端有效懸臂相等計算的，若兩端有效懸 臂長度不等時，則各式f1 , f5中的“l(fā) ”分別由對應的l1 , l 5代替進行計 算即可。4龍門吊使用說明4.1小型龍門吊的特點(1結構簡單，制造成

19、本低，安裝容易。(2操作簡單，工人不必經過專門訓練。(3維護簡單，不必制定嚴格的維護保養(yǎng)制度(4安全性高，可以遙控遠距離操作。11 / 164.2注意事項(1龍門吊應有專人開車，司機應經過專業(yè)培訓，熟悉本機的結構特點 和操作方法，并經考試合格后發(fā)給合格證書，才允許開車。(2嚴禁非司機開車。(3司機工作時，只聽地面上專門人員指揮 并且只能有1人指揮)， 但是無論什么人發(fā)出停車信號時均應停車，查明情況再開車。(4每日每次開車前，必須檢查所有機械和電器設備是否良好，操作系 統(tǒng)是否靈活，并按規(guī)定對設備進行保養(yǎng)和潤滑。(5每班第一次吊運物品以使吊運接近額定負荷的物品時，司機應先將 重物起重至不超過0.5

20、m高度，然后下降到接近地面時制動。(6禁止超負荷使用。(7禁止傾斜吊運物品。(8龍門吊吊運物品時，應鳴鈴讓人躲開或繞開，禁止從人頭頂通過， 開車前必須發(fā)出開車警告信號。(9禁止人隨物品一起升降。(10不允許長時間吊重于空中停留，龍門吊吊裝重物時，司機和地面 指揮人員不得離開。(11檢查時應切斷電源，且掛“有人檢修”的牌子，以免誤開車造成 重大事故。12 / 16結束語通過對小型龍門吊的設計，使我不僅了解起重設備中結構設計最重要 是要提高安全可靠度，滿足技術要求，設計出的結構要經久耐用，而且使 我掌握了其狀態(tài)，性能，同時揭示了對此類設備的管、用、修工作的重 點，使安全生產的可靠性意義。起重機的制

21、造一直是工程機械中的一個亮點，在我公司就具有世界上 最大噸位的1200噸起重機，它的設計與制作離不開龍門吊的參與，龍門吊 作為起重機的一種，它們用于不同的工種和作業(yè)中，在某些車間或小型行 業(yè)應用極為普遍。本篇通過對龍門吊的受力與承載情況方面進行了全面的 分析，利用平衡方程對其梁進行強度的校核，結構的的設計以及許可載荷 的確定，這樣又進一步論證了它的使用與安全性能，加上一些保護裝置 后，可以應用到現實中。設計制作簡單，使用方便。由于考慮到不同的應用場合，因此對它的 控制進行了多方面的規(guī)劃，分為有 無）線搖控控制，直接操縱室操作，因 此特別實用。無論社會如何進步，龍門吊將應用越來越廣泛，相信它會在結構和性 能上更