龍門吊設(shè)計(jì)方案何斌

1、湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目：龍門吊設(shè)計(jì)系部：機(jī)械工程系專業(yè)：機(jī)電一體化班 級(jí)：308-2 ta ( ainBHiM BiHUBan ) n n n姓名：何斌.指導(dǎo)教師：安紅戰(zhàn)一1 / 16摘要龍門吊是一種專用的起重機(jī)，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(dǎo)梁結(jié)構(gòu)來劃分可分為 箱梁結(jié)構(gòu)式門吊和花架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)式門 吊性能穩(wěn)定，但運(yùn)輸拆裝等不便所以使用上為貨場等固定場所使用。花架 式結(jié)構(gòu)門吊，由其造價(jià)低廉，便于運(yùn)輸，操作方便，廣泛適用于修公

2、路鐵路 等建設(shè)工程上。龍門吊的名稱主要還是由于公路建設(shè)上所來的。它是集機(jī) 電于一體的工程機(jī)械設(shè)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(chǎn)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(dāng)大的比率，本文所設(shè)計(jì)的龍門是一種小型的吊車，設(shè)計(jì)制作簡單，結(jié)構(gòu) 緊湊，自重輕，體積小，使用方便，橫梁和立柱的結(jié)構(gòu)成“門”字形，它 由的產(chǎn)起升機(jī)構(gòu)、支腿、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、主梁 、操縱室、梯子、平臺(tái)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(zhì)滲碳鋼經(jīng)熱處理 強(qiáng)化，齒面硬度高，耐磨性好，機(jī)械效率高的優(yōu)點(diǎn)。采用錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)電 動(dòng)機(jī)，簡化制動(dòng)機(jī)構(gòu)。本產(chǎn)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(jī)上。等特點(diǎn)，所以對(duì)它的設(shè)計(jì)改造是輔助生 產(chǎn)制造的重要工具。關(guān)鍵字：龍門吊 主梁 結(jié)構(gòu) 調(diào)試1 / 16摘要1目錄21概述3機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展3龍門吊的應(yīng)用與改進(jìn)3龍門吊的類型42龍門吊總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5總體設(shè)計(jì)步驟5龍門吊總體結(jié)構(gòu)方案5龍門吊主要技術(shù)參數(shù)63龍門吊關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與校核 7電動(dòng)的產(chǎn)的選擇7主梁的設(shè)計(jì)與校核74龍門吊使用說明12小型龍門吊的特點(diǎn)12注意事項(xiàng)12結(jié)束語13致謝14參考文獻(xiàn)152 / 161概述機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)在近30年來發(fā)生了相當(dāng)大的變化。設(shè)

4、計(jì)方法更趨于科學(xué)、完善，計(jì)算精度更高，計(jì)算速度更快。 主要有以下方面：一、基礎(chǔ)理論不斷深化和擴(kuò)展。例如摩擦學(xué)研究摩擦表 面間的物理和化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)一步探索薄層摩擦副的機(jī)理和計(jì)算問題；彈性 流體動(dòng)力潤滑研究計(jì)算重載點(diǎn)、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(dòng)、滾動(dòng)軸承等的壽命和可靠性等。疲勞斷裂從 無限壽命設(shè)計(jì)發(fā)展到有限行命設(shè)計(jì)；從常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)發(fā)展到用特環(huán)彈 塑性解的局部應(yīng)力-應(yīng)變法估算裂紋形成壽命，用裂紋擴(kuò)展原理估算裂紋擴(kuò) 展壽命；并進(jìn)一步發(fā)展微裂紋、短裂紋、長裂紋用微觀-宏觀結(jié)合的壽命估算理論等。二、傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)偏重于零件、部件的靜態(tài)設(shè)計(jì)，現(xiàn)正向以 局部或整個(gè)機(jī)械系

5、統(tǒng)為對(duì)象的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法擴(kuò)展。研究機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué) 問題對(duì)發(fā)展高速機(jī)械具有重要意義。三、為使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更科學(xué)、更完善、 更有市場競爭能力，新的設(shè)計(jì)方法不斷出現(xiàn)，如優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、價(jià)值工程、造型設(shè)計(jì)、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)、蠕變設(shè) 計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。四、由于電子計(jì)算機(jī)具有運(yùn)轉(zhuǎn)速度 快、計(jì)算精度高、有記憶和邏輯判斷功能等特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域 中，正在得到越來越廣的應(yīng)用。龍門吊的應(yīng)用與改進(jìn)龍門吊的作用龍門吊是一種提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件的大型裝卸機(jī)械，被廣 泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，一般應(yīng)用在造船廠基地大型鋼結(jié)構(gòu)船段的吊裝、鐵路 貨場、港口碼頭、工礦料場、機(jī)械加工車

6、間、倉庫機(jī)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(jīng)濟(jì)一體化，近幾年機(jī)械制 造業(yè)務(wù)逐漸增加，對(duì)于工廠中生產(chǎn)的大批材料，如鋼材、成捆）木材等的搬運(yùn)用人力非常困難，為此龍門吊的設(shè)計(jì)與研究迫在眉睫，把小型龍門吊3 / 16 的設(shè)計(jì)工作提高到一個(gè)新的臺(tái)階，使之更加科學(xué)合理以減輕了工人的體力 勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。要保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，機(jī)械設(shè)備是關(guān)鍵，而龍 門吊是其中創(chuàng)造財(cái)富所必不可少的工具，它對(duì)生產(chǎn)起著舉足輕重的作用。龍門吊的改進(jìn)中國工程起重機(jī) 龍門吊）行業(yè)在經(jīng)歷了 2003年的高速發(fā)展后，雖然 在2004年起重機(jī)市場經(jīng)歷了上半年的大起、下半年的大落，但是各項(xiàng)經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)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(yīng)當(dāng)說中國工程起重機(jī)行業(yè)已進(jìn)入了平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展階 段。據(jù)工程起重機(jī)分會(huì)對(duì) 23個(gè)主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的統(tǒng)計(jì)，2005年1-10月，產(chǎn) 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(jī)和其他 工程機(jī)械11368臺(tái)，同比增長-15%。龍門吊的類型LDA型電動(dòng)單梁LX型電動(dòng)單梁懸掛式LP型電動(dòng)單梁式DZ12A單梁抓斗式LH型電動(dòng)的產(chǎn)雙梁橋式QCffl電動(dòng)雙梁橋式QZffl電動(dòng)雙梁抓斗橋式MFS電動(dòng)的產(chǎn)單梁門式MH勰電動(dòng)雙梁門式手動(dòng)

8、單梁、雙梁BBD BBS旋臂GMH型固定式、YMH型移動(dòng)式的產(chǎn)門式4 / 162龍門吊總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)步驟合理選型根據(jù)使用要求、合理選擇零件的類型及相應(yīng)結(jié)構(gòu)載荷分析分析計(jì)算零件和受的載荷選材概括工作條件、使用要求、選擇適當(dāng)?shù)牟牧戏治鍪У男问健⒋_定計(jì)算準(zhǔn)則、判定主要失效形式、確定計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算確定零件的基本尺寸、參數(shù)、尺寸數(shù)目多于計(jì)算準(zhǔn)則數(shù)目、有些參數(shù)是選定的。龍門吊總體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，其外部為走行系統(tǒng)之鏈條傳動(dòng)箱，橫梁亦是箱形 結(jié)構(gòu)，為走行系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ).縱梁是組焊接工字型梁，為便于公路，鐵路運(yùn) 輸,采用螺栓連

9、接，縱梁為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)安裝基礎(chǔ)。龍門吊總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1龍門吊總體結(jié)構(gòu)圖1KW一5 / 16龍門吊主要技術(shù)參數(shù)此次設(shè)計(jì)的龍門吊主要技術(shù)參數(shù)如下表所示表1龍門吊主要技術(shù)參數(shù)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(jí)別A4 A3速度主鉤提升速度0.5m 5m/min天車運(yùn)行速度6 m- 15m/min大車運(yùn)行速度3 m- 30m/min副鉤提升速度8m/min副鉤運(yùn)行速度20m/min電動(dòng) 機(jī)功 率主鉤提升1132kw副鉤提升7.5 13kw副鉤運(yùn)行0.8kw天車運(yùn)行618kw天車運(yùn)行6 36kw起重機(jī)總重8T200T整機(jī)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(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與校核電動(dòng)葫蘆的選擇電動(dòng)的產(chǎn)簡稱電的產(chǎn)，由電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和卷筒或鏈輪組成。分鋼 絲純電動(dòng)葫產(chǎn)和環(huán)鏈電動(dòng)葫產(chǎn)兩種。通常用自帶制動(dòng)器的鼠籠型錐形轉(zhuǎn)子 電動(dòng)機(jī)或另配電磁制動(dòng)器的圓柱形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，起重量一般為0.180噸，起升高度為330M多數(shù)電動(dòng)的產(chǎn)由人用按鈕跟隨操作，也可在司機(jī)室 內(nèi)操作或采用有 無）線遠(yuǎn)程距離控制，電動(dòng)的產(chǎn)除可單獨(dú)使用外還同手 動(dòng)，車動(dòng)或電動(dòng)小車裝配在一起懸掛在建筑物的頂棚或起重機(jī)的梁上使 用。LDA型電動(dòng)單梁起重機(jī)與 CDI, MDI型電動(dòng)葫產(chǎn)

11、配套使用。它可起升重 物并沿主梁縱向移動(dòng)。選用 CDI型的電動(dòng)的產(chǎn)即可主梁的設(shè)計(jì)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(yīng)力為=1.3 X 210.0=273.0 MPa,容許剪應(yīng)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(yīng)力r =0.45 X 1300=585.MPa 每個(gè)重 3 kg。加強(qiáng)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(jié)構(gòu)，計(jì)算非常繁雜。由于其為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，故一般都把它簡

12、化為靜 定結(jié)構(gòu)計(jì)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(jīng)計(jì)算為3kN/m。包括桁架片、桁架支撐片。加強(qiáng) 弦桿、平車走行線等均近似均布，按均布荷載考慮。(2風(fēng)荷載q2經(jīng)計(jì)算為 0.4 kN/m o風(fēng)荷載一般只考慮在支腿上。(3集中荷載 p經(jīng)計(jì)算為200kN/m。集中力即為小車輪作用于鋼軌上的力，嚴(yán)格講，小車有2排輪子，應(yīng)為2個(gè)集中力，因其間距很小，為安全與方便起按1個(gè)集中力考慮。集中荷載包括T梁、小車、滑輪組、卷揚(yáng)機(jī)、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(xiàn)場加工桿件， 精度不高，加工時(shí)孔

13、偏大，所以 CD桿對(duì)橫梁上弦桿約束不是十分有力。嚴(yán) 格講,橫梁與支腿之間是介于簡支與剛構(gòu)之間的一種結(jié)構(gòu)，計(jì)算I - I彎矩時(shí)把它當(dāng)成簡支處理。這樣偏于安全，經(jīng)計(jì)算為1215 kN - m=DD-1 ，U一 A修圖3龍門吊應(yīng)力計(jì)算示意圖如上所述,CD桿對(duì)橫梁上弦桿有一定的約束，所以在計(jì)算H- II截面負(fù)彎矩時(shí)把它當(dāng)成“I”形剛構(gòu)處理。這樣，如集中荷載在跨中時(shí)，加上風(fēng)荷 載作用則在H - II截面產(chǎn)生最大負(fù)彎矩.經(jīng)計(jì)算，均布荷載 q1對(duì)H-II截面 產(chǎn)生的負(fù)彎矩 M1為-51.45 kN - m 集中荷載在-245kN - m 風(fēng)荷載q2對(duì)H -II截面產(chǎn)生的負(fù)彎矩M3為-49.98 kN m；則

14、H - II截面負(fù)彎矩MH=M1+M2+M3=- 366.4主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算涉及到：自重載荷、起升載荷、水平載荷、附加載荷 的計(jì)算；不同點(diǎn)的剪切力、應(yīng)力，彎矩；支反力、側(cè)向力、約束彎曲、約 束扭轉(zhuǎn)、剛度計(jì)算；截面的慣性矩、斷面模量、靜矩和彎心的計(jì)算；計(jì)算 結(jié)果再經(jīng)主梁的限制條件 正應(yīng)力、剪應(yīng)力、水平和垂直靜剛度剛度、動(dòng)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(shè)計(jì)變量的邊界約束條件進(jìn)行優(yōu)化)。一般來說，根據(jù)橋機(jī)生產(chǎn)廠家的規(guī)范，端梁不進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等計(jì)算，端梁計(jì)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(dòng)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(yàn)算額定載荷和小車自重在大跨度中引起的靜撓度，經(jīng)驗(yàn)算得：靜撓度f=0.89 %0動(dòng)剛度以滿載自振頻率表征或驗(yàn)算空載自振周期。按照規(guī)定，一般起 重機(jī)不用校核動(dòng)剛度。主梁的Mmax Qmax Fmax代入下列公式進(jìn)行強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件 max=Mmax/Wx o-w彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件r max=Qmax/Ix6 r 彎曲剛度條件：fmax f式中符號(hào)均為通號(hào)，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(jié)構(gòu)位移計(jì)算的常用方法可導(dǎo)出其計(jì)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(duì)其中性軸的

16、慣性矩9 / 163.2.3主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最大剪應(yīng)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(jì)算 MI - I進(jìn)行簡化，則 fmax=f 集中 +f 均=38 mm( 。主要計(jì)算準(zhǔn)則：1)強(qiáng)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(jì)算：p p、Pg PV4)溫升計(jì)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(diǎn)分析 剛度校核由：y max = p 1 /48 E I =0.65?？紤]主梁動(dòng)載系數(shù)為1.1，則ymaxmax X 1.1=0.72 。10 / 16

18、結(jié)論：y max 1 /750=1.27。強(qiáng)度校核由：(r=M/Wx=(p 1 /4/Wx =(12000X950/4/3493=816 2k g / c m o結(jié)論：(t=21940撓度計(jì)算：跨中和有效懸臂點(diǎn)的撓度，分別等于該測點(diǎn)空載和重載時(shí)對(duì)應(yīng)的拱度 和翹度的數(shù)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(diǎn)說明：以上所有公式中“ l”均是按兩端有效懸臂相等計(jì)算的，若兩端有效懸 臂長度不等時(shí)，則各式f1 , f5中的“l(fā) ”分別由對(duì)應(yīng)的l1 , l 5代替進(jìn)行計(jì) 算即可。4龍門吊使用說明4.1小型龍門吊的特點(diǎn)(1結(jié)構(gòu)簡單，制造成

19、本低，安裝容易。(2操作簡單，工人不必經(jīng)過專門訓(xùn)練。(3維護(hù)簡單，不必制定嚴(yán)格的維護(hù)保養(yǎng)制度(4安全性高，可以遙控遠(yuǎn)距離操作。11 / 164.2注意事項(xiàng)(1龍門吊應(yīng)有專人開車，司機(jī)應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，熟悉本機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 和操作方法，并經(jīng)考試合格后發(fā)給合格證書，才允許開車。(2嚴(yán)禁非司機(jī)開車。(3司機(jī)工作時(shí)，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(hào)時(shí)均應(yīng)停車，查明情況再開車。(4每日每次開車前，必須檢查所有機(jī)械和電器設(shè)備是否良好，操作系 統(tǒng)是否靈活，并按規(guī)定對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和潤滑。(5每班第一次吊運(yùn)物品以使吊運(yùn)接近額定負(fù)荷的物品時(shí)，司機(jī)應(yīng)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(shí)制動(dòng)。(6禁止超負(fù)荷使用。(7禁止傾斜吊運(yùn)物品。(8龍門吊吊運(yùn)物品時(shí)，應(yīng)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(hào)。(9禁止人隨物品一起升降。(10不允許長時(shí)間吊重于空中停留，龍門吊吊裝重物時(shí)，司機(jī)和地面 指揮人員不得離開。(11檢查時(shí)應(yīng)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(jié)束語通過對(duì)小型龍門吊的設(shè)計(jì)，使我不僅了解起重設(shè)備中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最重要 是要提高安全可靠度，滿足技術(shù)要求，設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)要經(jīng)久耐用，而且使 我掌握了其狀態(tài)，性能，同時(shí)揭示了對(duì)此類設(shè)備的管、用、修工作的重 點(diǎn)，使安全生產(chǎn)的可靠性意義。起重機(jī)的制

21、造一直是工程機(jī)械中的一個(gè)亮點(diǎn)，在我公司就具有世界上 最大噸位的1200噸起重機(jī)，它的設(shè)計(jì)與制作離不開龍門吊的參與，龍門吊 作為起重機(jī)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(yīng)用極為普遍。本篇通過對(duì)龍門吊的受力與承載情況方面進(jìn)行了全面的 分析，利用平衡方程對(duì)其梁進(jìn)行強(qiáng)度的校核，結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)以及許可載荷 的確定，這樣又進(jìn)一步論證了它的使用與安全性能，加上一些保護(hù)裝置 后，可以應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中。設(shè)計(jì)制作簡單，使用方便。由于考慮到不同的應(yīng)用場合，因此對(duì)它的 控制進(jìn)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(shí)用。無論社會(huì)如何進(jìn)步，龍門吊將應(yīng)用越來越廣泛，相信它會(huì)在結(jié)構(gòu)和性 能上更