機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-水電站龍門(mén)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：水電站龍門(mén)起重機(jī)起升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1緒論 1.1起重機(jī)的概念起重機(jī)是在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)重物的多動(dòng)作起重機(jī)械。又稱(chēng)吊車(chē)。屬于物料搬運(yùn)機(jī)械。起重機(jī)的工作特點(diǎn)是做間歇性運(yùn)動(dòng)，即在一個(gè)工作循環(huán)中取料、運(yùn)移、卸載等動(dòng)作的相應(yīng)機(jī)構(gòu)是交替工作的。中國(guó)古代灌溉農(nóng)田用的是臂架型起重機(jī)的雛形。14世紀(jì)，西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂架型起重機(jī)。19世紀(jì)前期，出現(xiàn)了橋式起重機(jī)；起重機(jī)的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開(kāi)始采用金屬材料制造，并開(kāi)始采用水力驅(qū)動(dòng)。19世紀(jì)后期，蒸汽驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)逐漸取代了水力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)。20世紀(jì)20年代開(kāi)始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展，以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力裝置的各種起重機(jī)基本形成。起重機(jī)主要包括起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)等。起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的基本工作機(jī)構(gòu)，它們大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車(chē)組成，也有通過(guò)液壓系統(tǒng)升降重物的。運(yùn)行機(jī)構(gòu)用以縱向水平運(yùn)移重物或調(diào)整起重機(jī)的工作位置，一般是由電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和車(chē)輪組成。變幅機(jī)構(gòu)只配備在臂架型起重機(jī)上，臂架仰起時(shí)幅度減小，俯下時(shí)幅度增大，分平衡變幅和非平衡變幅兩種?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用以使臂架回轉(zhuǎn)，是由驅(qū)動(dòng)裝置和回轉(zhuǎn)支承裝置組成。金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的骨架，主要承載件如橋架、臂架和門(mén)架可為箱形結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，也可為腹板結(jié)構(gòu)，有的可用型鋼作為支承梁。起重機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以分為：①橋架型起重機(jī)。可在長(zhǎng)方形場(chǎng)地及其上空作業(yè)，多用于車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、露天堆場(chǎng)等處的物品裝卸，有梁式起重機(jī)、橋式起重機(jī)、龍門(mén)起重機(jī)、纜索起重機(jī)、運(yùn)載橋等。②臂架型起重機(jī)?？稍趫A形場(chǎng)地及其上空作業(yè)，多用于露天裝卸及安裝等工作，有門(mén)座起重機(jī)、浮游起重機(jī)、桅桿起重機(jī)、壁行起重機(jī)和甲板起重機(jī)等。另外，起重機(jī)也可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式、工作類(lèi)型、機(jī)動(dòng)性和用途等進(jìn)行分類(lèi)。龍門(mén)式起重機(jī)，俗稱(chēng)龍門(mén)吊，龍門(mén)起重機(jī)。是門(mén)式起重機(jī)的象形說(shuō)法，其實(shí)就是門(mén)式起重機(jī)。龍門(mén)式起重機(jī)一般用于項(xiàng)目安裝，例如大型設(shè)備，但要求場(chǎng)地寬闊。很多時(shí)候都是用于起重很重的貨物。其結(jié)構(gòu)如字眼所說(shuō)，就像個(gè)龍門(mén)，將軌道平鋪于地面，老式的在兩頭有電機(jī)，拖動(dòng)起重機(jī)在軌道上來(lái)回移動(dòng)，很多的龍門(mén)式為了安裝更加的精準(zhǔn)，也有采用變頻電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)。龍門(mén)式起重機(jī)可按門(mén)框結(jié)構(gòu)形式，按主梁形式，按主梁結(jié)構(gòu)，按用途形式分類(lèi)。按門(mén)框結(jié)構(gòu)分為門(mén)式起重機(jī)和懸臂門(mén)式起重機(jī)。門(mén)式起重機(jī)可分為全門(mén)式起重機(jī)和半門(mén)式起重機(jī)。全門(mén)式起重機(jī)是主梁無(wú)懸伸，小車(chē)在主跨度內(nèi)進(jìn)行。半門(mén)式起重機(jī)是支腿有高低差，可根據(jù)使用場(chǎng)地的土建要求而定；懸臂門(mén)式起重機(jī)可分為雙懸臂門(mén)式起重機(jī)和單懸臂門(mén)式起重機(jī)。雙懸臂門(mén)式起重機(jī)是最常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)的受力和場(chǎng)地面積的有效利用都是合理的。雙懸臂門(mén)式起重機(jī)是最常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)的受力和場(chǎng)地面積的有效利用都是合理的。按主梁形式可分為單主梁和雙主梁

。單主梁門(mén)式起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，自身質(zhì)量小，主梁多為偏軌箱形架結(jié)構(gòu)。與雙主梁門(mén)式起重機(jī)相比，整體剛度要弱一些。因此，當(dāng)起重量Q≤50t、跨度S≤35m時(shí)，可采用這種形式。單主梁門(mén)式起重機(jī)門(mén)腿有L型和C型兩種形式。L型的制造安裝方便，受力情況好，自身質(zhì)量較小，但是，吊運(yùn)貨物通過(guò)支腿處的空間相對(duì)小一些。C型的支腳做成傾斜或彎曲形，目的在于有較大的橫向空間，以使貨物順利通過(guò)支腳；雙主梁門(mén)式起重機(jī)承載能力強(qiáng)，跨度大、整體穩(wěn)定性好，品種多，但自身質(zhì)量與相同起重量的單主梁門(mén)式起重機(jī)相比要大些，造價(jià)也較高。根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)不同，又可分為和桁架梁、箱形梁和蜂窩梁三種形式。一般多采用箱形結(jié)構(gòu)。桁架梁使用角鋼或工字鋼焊接而成的結(jié)構(gòu)形式，優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，自重輕，抗風(fēng)性好。但是由于焊接點(diǎn)多和桁架自身的缺陷，桁架梁也具有撓度大，剛度小，可靠性相對(duì)較低，需要頻繁檢測(cè)焊點(diǎn)等缺點(diǎn)。適用于對(duì)安全要求較低，起重量較小的場(chǎng)地；箱梁使用鋼板焊接成箱式結(jié)構(gòu)，具有安全性高，剛度大等特點(diǎn)。一般用于大噸位及超大噸位的門(mén)式起重機(jī)。如MGhz1200，起重量1200噸，為國(guó)內(nèi)最大的門(mén)式起重機(jī)，主梁采用了箱梁結(jié)構(gòu)。箱梁同時(shí)也具有造價(jià)高，自重大，抗風(fēng)性較差等缺點(diǎn)。

蜂窩梁

一般指“等腰三角形蜂窩梁”，主梁端面為三角形，兩側(cè)斜腹上有蜂窩孔，上下部有弦桿；蜂窩梁吸收了桁架梁和箱梁的特點(diǎn)，較桁架梁具有較大的剛度，較小的撓度，可靠性也較高。但是由于采用鋼板焊接，自重和造價(jià)也比桁架梁稍高。適用于使用頻繁或起重量大的場(chǎng)地或梁場(chǎng)。由于這種梁型為專(zhuān)利產(chǎn)品，因此生產(chǎn)廠(chǎng)家較少。按用途形式可分為普通龍門(mén)起重機(jī)、水電站龍門(mén)起重機(jī)、造船龍門(mén)起重機(jī)和集裝箱龍門(mén)起重機(jī)。普通龍門(mén)起重機(jī)多采用箱型式和桁架式結(jié)構(gòu)，用途最廣泛?？梢园徇\(yùn)各種成件物和散狀物料，起重量在100噸以下，跨度為4～39米。用抓斗的普通門(mén)式起重機(jī)工作級(jí)別較高。普通門(mén)式起重機(jī)主要是指吊鉤、抓斗、電磁、葫蘆門(mén)式起重機(jī)，同時(shí)也包括半門(mén)式起重機(jī)。同時(shí)也包括半門(mén)式起重機(jī)；水電站龍門(mén)起重機(jī)主要用來(lái)吊運(yùn)和啟閉閘門(mén)，也可進(jìn)行安裝作業(yè)。起重量達(dá)80～500噸，跨度較8～16米。起升速度較低，為1～5米/分。這種起重機(jī)雖然不是經(jīng)常吊運(yùn)，但一旦使用作卻十分繁重，因此要適當(dāng)提高工作級(jí)別；造船龍門(mén)起重機(jī)

用于船臺(tái)拼裝船體，常備有兩臺(tái)起重小車(chē)：一臺(tái)有兩個(gè)主鉤，在橋架上翼緣的軌道上運(yùn)行；另一臺(tái)有一個(gè)主鉤和一個(gè)副鉤，在橋架下翼緣的軌道上運(yùn)行，以便翻轉(zhuǎn)和吊裝大型的船體分段。起重量一般為100～1500噸；跨度達(dá)185米；起升速度為2～15米/分，還有0.1～0.5米/分的微動(dòng)速度；集裝箱龍門(mén)起重機(jī)用于集裝箱碼頭。拖掛車(chē)將岸壁集裝箱運(yùn)載橋從船上卸下的集裝箱軌道龍門(mén)吊運(yùn)到堆場(chǎng)或后方后，由集裝箱龍門(mén)起重機(jī)堆碼起來(lái)或直接裝車(chē)運(yùn)走，可加快集裝箱運(yùn)載橋或其他起重機(jī)的周轉(zhuǎn)?？啥逊鸥?～4層、寬6排的集裝箱的堆場(chǎng)，一般用輪胎式，也有用有軌式的。集裝箱龍門(mén)起重機(jī)與集裝箱跨車(chē)相比，它的跨度和門(mén)架兩側(cè)的高度都較大。為適應(yīng)港口碼頭的運(yùn)輸需要，這種起重機(jī)的工作級(jí)別較高。起升速度為8～10米/分；跨度根據(jù)需要跨越的集裝箱排數(shù)來(lái)決定，最大為60米左右相應(yīng)于20英尺、30英尺、40英尺長(zhǎng)集裝箱的起重量分別約為20噸、25噸和30噸。門(mén)式起重機(jī)的選用。它符合通用門(mén)式起重機(jī)GB/T14406-1993以及GB5905-86的有關(guān)規(guī)定。

一般情下，起重量在50t以下，跨度在35m以?xún)?nèi)，無(wú)特殊使用要求，宜選用單主梁式。如果要求門(mén)腿寬度大，工作速度較高，或經(jīng)常吊運(yùn)重件、長(zhǎng)大件，則宜選雙梁門(mén)式起重機(jī)。

跨度和懸臂長(zhǎng)度。門(mén)式起重機(jī)的跨度是影響起重機(jī)自身質(zhì)量的重要因素。選擇中，在滿(mǎn)足設(shè)備使用條件和符合跨度系列標(biāo)準(zhǔn)的前提下，應(yīng)盡量減少跨度。

輪距的確定原則

，能滿(mǎn)足門(mén)架沿起重機(jī)軌道方向的穩(wěn)定性要求；貨物的外形尺寸要能順利通過(guò)支腿平面鋼架；

注意使輪距B與跨度S成一定比例關(guān)系，一般取輪距B=（1/4—1/6）S。門(mén)式起重機(jī)間距尺寸確定。在工作中，門(mén)式起重機(jī)外部尺寸與堆場(chǎng)的貨物及運(yùn)輸車(chē)輛通道之間應(yīng)留有一定的空間尺寸，以利于裝卸作業(yè)。一般運(yùn)輸車(chē)輛在跨度內(nèi)裝卸時(shí)，應(yīng)保持與門(mén)腿有0.7m以上的間距。吊具在不工作時(shí)應(yīng)與運(yùn)輸車(chē)輛有0.5m以上的間距，貨物過(guò)門(mén)腿時(shí)，應(yīng)有0.5m以上的間距。操作規(guī)程。在工作前對(duì)制動(dòng)器、吊鉤、鋼絲繩和安全裝置等部件按點(diǎn)檢卡的要求檢查，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)先予排除。

操作者必須在確認(rèn)走臺(tái)或軌道上無(wú)人時(shí)，才可以閉合主電源。當(dāng)電源斷路器上加鎖或有告示牌時(shí)，應(yīng)由原有關(guān)人除掉后方可閉合主電源。在工作中每班第一次起吊重物時(shí)（或負(fù)荷達(dá)到最大重量時(shí)），應(yīng)在吊離地面高度0.5米后，重新將重物放下，檢查制動(dòng)器性能，確認(rèn)可靠后，再進(jìn)行正常作業(yè)。

操作者在作業(yè)中，應(yīng)按規(guī)定對(duì)下列各項(xiàng)作業(yè)鳴鈴報(bào)警。①起升、降落重物；開(kāi)動(dòng)大、小車(chē)行駛；②起重機(jī)行駛在視線(xiàn)不清楚通過(guò)時(shí)，要連續(xù)鳴鈴報(bào)警；③起重機(jī)行駛接近跨內(nèi)另一起重機(jī)時(shí)；④吊運(yùn)重物接近人員時(shí)。

操作運(yùn)行中應(yīng)按統(tǒng)一規(guī)定的指揮信號(hào)進(jìn)行。

工作中突然斷電時(shí)，應(yīng)將所有的控制器手柄置于“零”位，在重新工作前應(yīng)檢查起重機(jī)動(dòng)作是否正常。

起重機(jī)大、小車(chē)在正常作業(yè)中，嚴(yán)禁開(kāi)反車(chē)制動(dòng)停車(chē)；變換大、小車(chē)運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，必須將手柄置于“零”位，使機(jī)構(gòu)完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，方能反向開(kāi)車(chē)。

有兩個(gè)吊鉤的起重機(jī)，在主、副鉤換用時(shí)和兩鉤高度相近時(shí)，主、副鉤必須單獨(dú)作業(yè)，以免兩鉤相撞。

兩個(gè)吊鉤的起重機(jī)不準(zhǔn)兩鉤同時(shí)吊兩個(gè)物件。不工作的情況下調(diào)整起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器。

不準(zhǔn)利用極限位置限制器停車(chē)，嚴(yán)禁在有負(fù)載的情況下調(diào)整起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器。

嚴(yán)格執(zhí)行“十不吊”的制度。①指揮信號(hào)不明或亂指揮不吊；②超過(guò)額定起重量時(shí)不吊；③吊具使用不合理或物件捆掛不牢不吊；④吊物上有人或有其它浮放物品不吊；⑤抱閘或其它制動(dòng)安全裝置失靈不吊；⑥行車(chē)吊掛重物直接進(jìn)行加工時(shí)不吊；⑦歪拉斜掛不吊；⑧具有爆炸性物件不吊；⑨埋在地下物件不拔吊；⑩帶棱角塊口物件、未墊好不吊。如發(fā)現(xiàn)異常，立即停機(jī)，檢查原因并及時(shí)排除。在工作后

，將吊鉤升高至一定高度，大車(chē)、小車(chē)停靠在指定位置，控制器手柄置于“零”位；拉下保護(hù)箱開(kāi)關(guān)手柄，切斷電源。

進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)。

做好交接班工作。

工作級(jí)別。龍門(mén)吊也就是門(mén)式起重機(jī)工作級(jí)別A。它反映了起重機(jī)在載荷狀態(tài)和利用繁忙程度兩個(gè)方面的工作特性。工作級(jí)別的劃分是由起重機(jī)的利用等級(jí)U和載荷狀態(tài)Q決定的。它們分為A1～A8八個(gè)級(jí)別。起重機(jī)工作級(jí)別，也就是金屬結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別，按起升機(jī)構(gòu)確定，分為A1－A8級(jí)，若與我國(guó)規(guī)定的起重機(jī)工作類(lèi)型對(duì)照，大體上相當(dāng)于：A1－A4－輕；A5－A6－中；A7－重；A8－特重。

備案資料。根據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，龍門(mén)吊備案需要以下相關(guān)手續(xù)：出廠(chǎng)合格證，制造企業(yè)資質(zhì)證，安裝人員操作證，開(kāi)工告知，自檢報(bào)告。

維護(hù)保養(yǎng)。起重機(jī)各機(jī)構(gòu)的工作性能和壽命很大程度上取決于潤(rùn)滑。潤(rùn)滑時(shí)，機(jī)電產(chǎn)品的保養(yǎng)、潤(rùn)滑參見(jiàn)自身說(shuō)明書(shū)，走行大車(chē)、吊重桁車(chē)等應(yīng)每周注一次潤(rùn)滑脂。卷?yè)P(yáng)機(jī)加注工業(yè)齒輪油，應(yīng)經(jīng)常檢查油面高度，及時(shí)補(bǔ)充。

鋼絲繩應(yīng)注意鋼絲繩斷絲情況。如有斷絲、斷股或磨耗量達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新繩。吊具必須定期檢查。

滑輪組

主要檢查繩槽磨損情況，輪緣有無(wú)崩裂及滑輪在軸上有無(wú)卡住現(xiàn)象。

車(chē)輪

定期檢查輪緣和踏面，當(dāng)輪緣部分的磨損或崩裂達(dá)到10%厚度時(shí)應(yīng)更換新輪。當(dāng)踏面上兩主動(dòng)輪直徑相差超過(guò)D/600，或踏面上出現(xiàn)嚴(yán)重的傷痕時(shí)應(yīng)重新車(chē)光。

制動(dòng)器每班應(yīng)檢查一次。制動(dòng)器應(yīng)動(dòng)作準(zhǔn)確，銷(xiāo)軸不許有卡住現(xiàn)象。閘瓦應(yīng)正確貼合制動(dòng)輪，松閘時(shí)閘瓦間隙應(yīng)相等。1.2起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前，全世界各行各業(yè)都在迅猛發(fā)展，我國(guó)正處于建設(shè)階段，對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)械的需求量也在不斷增加，生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大、自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，這些迫使企業(yè)不得不更多地使甩大型化、效率高、自動(dòng)化程度高的起重機(jī)械設(shè)備。德國(guó)的起重機(jī)行業(yè)很發(fā)達(dá)，技術(shù)也處于領(lǐng)先地位，是起重運(yùn)輸機(jī)械出口大國(guó)，其起重運(yùn)輸機(jī)械的總產(chǎn)值位居機(jī)械制造業(yè)各類(lèi)產(chǎn)品的首位。另外，美國(guó)和日本也是生產(chǎn)起重運(yùn)輸機(jī)械的大國(guó)，他們?cè)诩夹g(shù)上已達(dá)到世界先進(jìn)水平。隨著高科技迅猛發(fā)展，起重機(jī)運(yùn)輸行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈，用戶(hù)對(duì)起重機(jī)的性能要求也越來(lái)越高，起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革。在國(guó)外，起重機(jī)向著模塊化設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)管理系統(tǒng)、控制元件的研發(fā)以及起重機(jī)簡(jiǎn)單化的方向發(fā)展。而國(guó)內(nèi)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,例如新材料的應(yīng)用、新裝置的研制和新零部件的采用、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的系列化、柔性部件的使用、傳動(dòng)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)手段的應(yīng)用等。如今，起重機(jī)在技術(shù)上呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：(1)向大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展；(2)向智能化、集成化的方向發(fā)展；(3)向成套化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展；(4)向模塊化、組合化的方向發(fā)展；(5)向小型化、輕型化的方向發(fā)展。我國(guó)的起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)行業(yè)發(fā)展較晚，經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展，特別是近十年的飛躍式發(fā)展，才達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，并具有一定水平，形成了完整的研究設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造體系。在機(jī)械工業(yè)中，起重運(yùn)輸機(jī)械已慢慢的成為一個(gè)獨(dú)立行業(yè)，為我國(guó)重點(diǎn)大型工程提供了所需的大型成套設(shè)備。雖然如此，但是與世界先進(jìn)水平相比，在性能、質(zhì)量、品種、數(shù)量等方面還存在相當(dāng)大的差距。當(dāng)今，在全球化市場(chǎng)的環(huán)境下，起重機(jī)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，我國(guó)起重機(jī)制造業(yè)面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的新形勢(shì)。門(mén)式起重機(jī)是一種重要的物料搬運(yùn)設(shè)備，廣泛用于廠(chǎng)礦、車(chē)站、港口、電站等生產(chǎn)領(lǐng)域中[1]。常用以實(shí)現(xiàn)工件翻轉(zhuǎn)、吊運(yùn)等要求。隨著我國(guó)水電行業(yè)的發(fā)展，對(duì)這種設(shè)備的需求越來(lái)遠(yuǎn)多，要求也越來(lái)越高。本課題主要針對(duì)水電站現(xiàn)場(chǎng)閘門(mén)的啟閉，起重量達(dá)80～500噸，跨度較小，為8～16米；起升速度較低，為1～5米/分。這種起重機(jī)雖然不是經(jīng)常吊運(yùn)，但一旦使用，工作卻十分繁重，因此要適當(dāng)提高工作級(jí)別。合理設(shè)計(jì)龍門(mén)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)，完成升降功能，從而實(shí)現(xiàn)閘門(mén)的啟閉。龍門(mén)起重機(jī)起重范圍可以從幾噸到幾十噸甚至幾百?lài)?，在機(jī)械制造、冶金、鋼鐵、碼頭集裝箱裝運(yùn)等行業(yè)都必須有龍門(mén)起重機(jī)。而起升機(jī)構(gòu)更是起重機(jī)的咽喉設(shè)備。龍門(mén)式起重機(jī)的市場(chǎng)份額越來(lái)越大，使用非常廣泛，這是產(chǎn)品本身、龍門(mén)式起重機(jī)廠(chǎng)家以及國(guó)家政策等多種因素共同作用下的結(jié)果，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)家“一攬子計(jì)劃”的推動(dòng)，促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。起重機(jī)的市場(chǎng)需求一年年的上漲，需求量超出了很多起重機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家的預(yù)期。雖然起重機(jī)市場(chǎng)需求增大，但我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)比我們領(lǐng)先很多。在機(jī)械設(shè)計(jì)方面與他們還有很大的差距，國(guó)家的起重機(jī)設(shè)計(jì)制造行業(yè)起點(diǎn)低、設(shè)備差，相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家落后幾十年。所以我們應(yīng)該借鑒消化國(guó)外技術(shù)，完善自己，加快我國(guó)起重機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。穩(wěn)定性好；抗風(fēng)性能好；機(jī)器成本與單位起重量比低；維護(hù)檢修成本低；占用地面空間小等優(yōu)點(diǎn)。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化程度的提高，作為重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣，作用愈來(lái)愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了現(xiàn)代設(shè)計(jì)和制造能力的提高，激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越依賴(lài)于技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。這些都促使起重機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革?，F(xiàn)根據(jù)起重機(jī)的新理論、新技術(shù)和新動(dòng)向，結(jié)合實(shí)例，簡(jiǎn)要論述國(guó)內(nèi)外先進(jìn)起重機(jī)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模塊化、個(gè)性化和機(jī)電一體化用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過(guò)不同模塊的相互組合，形成不同類(lèi)型和規(guī)格的起重機(jī)。在滿(mǎn)足不同客戶(hù)個(gè)性化需求而需要對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，只需針對(duì)某幾個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合?？墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿(mǎn)足用戶(hù)需求。隨著科技發(fā)展，具有自分析、自調(diào)整、自糾錯(cuò)的智能化操作的全自動(dòng)、半自動(dòng)操作形式的高度機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)應(yīng)用到起重機(jī)設(shè)計(jì)當(dāng)中。使得起重機(jī)更安全更易于操作和維修。2）產(chǎn)品制造新材料和新工藝由于鋼鐵工業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，鋼材質(zhì)量得以提高。DOMEX系列高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度剛才，在設(shè)計(jì)起重機(jī)主梁強(qiáng)度時(shí)，可使用較高的許用應(yīng)力，而不需要很高的安全系數(shù)，以減少起重機(jī)材料用量，從而降低設(shè)備的重量和價(jià)格。車(chē)輪采用空氣硬化鎳鉻鉬合金鋼制造，可使其使用壽命延長(zhǎng)5年以上。在機(jī)加工方面，盡量采用少切削的精密鑄件，尤其是鋁合金鑄件占多，加工設(shè)備大量采用高精、高效的數(shù)控自動(dòng)機(jī)床等，既保證了加工質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)率，降低了成本。3）產(chǎn)品性能的自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，起重機(jī)在引入先進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念之后，其產(chǎn)品性能已得到了很大的提高。例如傳感器技術(shù)的應(yīng)用使得起重機(jī)能夠準(zhǔn)確的稱(chēng)量起吊重量和進(jìn)行定位。限于起重機(jī)自身的外形特點(diǎn)特別是大型起重機(jī)的外形特點(diǎn)，其起吊的貨物有時(shí)候需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行對(duì)位，由于位置擺放不對(duì)引起事故的情況也屢見(jiàn)不鮮。為此，很多起重機(jī)采用了防搖擺、準(zhǔn)確對(duì)位技術(shù)并利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行精確計(jì)算，再加上專(zhuān)家方案，能夠很好的解決此類(lèi)問(wèn)題?，F(xiàn)在的人工費(fèi)已經(jīng)在節(jié)節(jié)攀升，自動(dòng)化高效化的機(jī)械設(shè)備越來(lái)越受到企業(yè)的喜愛(ài)，起重機(jī)也不例外。在采用傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和新材料之后，其產(chǎn)品性能正向著自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化方向發(fā)展[2]。4）起重機(jī)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)化協(xié)作為了能迅速制造和裝配出品種多樣化的產(chǎn)品，同時(shí)降低起重機(jī)的制造成本，這就要求企業(yè)之間密切聯(lián)系和協(xié)調(diào)，企業(yè)走向?qū)I(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。因?yàn)槭褂脴?biāo)準(zhǔn)件設(shè)備能迅速組合和安裝，減少標(biāo)準(zhǔn)件外組合部分的加工制造就顯得特別重要。組合構(gòu)件的使用比起生產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)件起重機(jī)來(lái)，有助于減少成本。與此同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)件也可以在很大程度上減少設(shè)計(jì)的工作量。5）起重機(jī)的缺陷目前，我國(guó)起重機(jī)械整體水平雖有了一些進(jìn)步，但無(wú)論性能還是內(nèi)在質(zhì)量與國(guó)外產(chǎn)品相比尚有較大差距，主要表現(xiàn)在：起升機(jī)構(gòu)仍沿襲小而短的傳統(tǒng)卷筒、反彈亂繩現(xiàn)象嚴(yán)重、鋼絲繩易于疲勞、報(bào)廢率高等?，F(xiàn)行起升機(jī)構(gòu)的上述缺陷，嚴(yán)重影響了主機(jī)的工作性能、可靠性和安全性。面對(duì)人世的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，加快研究開(kāi)發(fā)高性能的新型起升機(jī)構(gòu)，迅速提高起重機(jī)械整體水平具有十分重要的意義。為了滿(mǎn)足堆場(chǎng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，我們?cè)O(shè)計(jì)龍門(mén)起重機(jī)要使用操作方便，制造價(jià)格較低。在鐵路、建筑工地、大型廠(chǎng)房、港口等諸多地方，起重機(jī)械是用來(lái)搬運(yùn)物件、減輕工人高強(qiáng)度勞動(dòng)、使生產(chǎn)更為安全的重要關(guān)鍵設(shè)備。在國(guó)家各項(xiàng)建設(shè)中，起重機(jī)作為一種重要而關(guān)鍵的設(shè)備或輔助機(jī)械，應(yīng)用十分廣泛，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮出重要作用。由于現(xiàn)在各項(xiàng)建設(shè)對(duì)起重機(jī)要求很高，特別是物流行業(yè)，既要求安全高效、又要高速度，所以，起重械也向著大型化、大起重量、高運(yùn)轉(zhuǎn)速度的方向發(fā)展，機(jī)械振動(dòng)的動(dòng)載荷也隨之增大。有害的振動(dòng)會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量和工作性能，過(guò)大的動(dòng)載荷使操作人員感到不適，重則會(huì)造成機(jī)械結(jié)構(gòu)的破壞，影響機(jī)械安全工作。所以，在大型高速起重機(jī)中對(duì)減振提出了特別的要求。我國(guó)正處在高速發(fā)展時(shí)期，各項(xiàng)大型基礎(chǔ)設(shè)施正在火熱建設(shè)中。地震災(zāi)后重建，鐵路、公路和機(jī)場(chǎng)等工程,還有港口物流的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)起重機(jī)、工程機(jī)械的質(zhì)量要求更高了，衡量起重機(jī)的重要指標(biāo)是可靠性和高性?xún)r(jià)比。起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)自重占比重相當(dāng)大，所以對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，減輕結(jié)構(gòu)自重并提高整機(jī)動(dòng)態(tài)性能、提高作業(yè)效率，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于起重機(jī)向著大噸位和高速度的方向發(fā)展，動(dòng)態(tài)特性對(duì)起重機(jī)的影響愈來(lái)愈大，所以除了靜態(tài)分析之外，對(duì)其動(dòng)態(tài)分析及優(yōu)化顯得尤為重要。而目前對(duì)大型門(mén)式起重機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的研究還很欠缺，結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析應(yīng)用相對(duì)較少，至今還沒(méi)有形成一套完善使用方法。在起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面還需要繼續(xù)研究，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還是靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)達(dá)到優(yōu)化目的，有一些結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì),也局限于單一部分結(jié)構(gòu)，對(duì)于大型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還無(wú)能為力。起重機(jī)械在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)廣泛應(yīng)用，隨著改革開(kāi)放進(jìn)程的加快，起重機(jī)使用越來(lái)越繁重，鋼結(jié)構(gòu)破壞逐年增加，在起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)破壞中，有60%-90%是在重復(fù)應(yīng)力作用下發(fā)生疲勞破壞所致，據(jù)初步調(diào)查，全國(guó)年均起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞事故多達(dá)數(shù)百起，損失億元人民幣，嚴(yán)重影響了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和發(fā)展金屬在焊接熱循環(huán)作用卜發(fā)生相變，組織的轉(zhuǎn)變引起體積的變化，也會(huì)引起與相鄰組織的變形差異這些變形差異的存在，同時(shí)產(chǎn)生了新的內(nèi)應(yīng)力。因這些變形和應(yīng)力是焊接引起的溫度均勻分布后殘存在構(gòu)件中的，故稱(chēng)為焊接殘余應(yīng)力。此外，焊接連接部位因截面改變?cè)瓲?，總?huì)產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從制造特點(diǎn)分析，起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)中殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中兩個(gè)因素同時(shí)存在。因此疲勞裂紋往往發(fā)生于焊縫熔合線(xiàn)的表面缺陷處或焊縫內(nèi)部缺陷處，然后沿垂直于外力作用方向擴(kuò)展，直到最后斷裂材料在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下。由于某點(diǎn)或某些點(diǎn)產(chǎn)生了局部的永久結(jié)構(gòu)變化，從而在一定的循環(huán)次數(shù)以后形成裂紋或發(fā)生斷裂的過(guò)程稱(chēng)為疲勞。疲勞破壞有以下特點(diǎn)：疲勞破壞是在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下的破壞；疲勞破壞必須經(jīng)歷一定的載荷循環(huán)次數(shù)；零件或試樣在整個(gè)疲勞過(guò)程中不發(fā)生宏觀(guān)塑性變形,其斷裂方式類(lèi)似于脆性斷裂；疲勞斷口上明顯地分為兩個(gè)區(qū)域。起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)不是一種構(gòu)筑物式的鋼結(jié)構(gòu)(在相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下承受相對(duì)平穩(wěn)載荷的鋼結(jié)構(gòu))，而是一種機(jī)械設(shè)備式的鋼結(jié)構(gòu)，它具有自身獨(dú)特的特點(diǎn)：本身是運(yùn)動(dòng)的，變化的。起重機(jī)在裝卸、起升時(shí)為完成作業(yè)任務(wù)，本身就在不斷地運(yùn)動(dòng)，甚至本身的幾何形狀、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相對(duì)位置等都在不斷地運(yùn)動(dòng)、變化。載荷是變化的，包括載荷的大小，載荷對(duì)起重機(jī)的作用方向和和作用點(diǎn)的位置。載荷的種類(lèi)和同時(shí)作用的載荷的組合情況等都是變化的。起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)中大部分采用焊接方式進(jìn)行連接，尤其是起主要承載作用的箱型主梁是較為典型的大型焊接鋼結(jié)構(gòu)件在焊接結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過(guò)程中，由于焊接的局部加熱作用。就使得構(gòu)件上的溫度分布極不均勻，導(dǎo)致了各處的膨脹和收縮變形的較大差異；其次，焊接熔池內(nèi)熔化金屬凝固冷卻的快慢不一樣也會(huì)引起收縮變形的差別。起重機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域是一個(gè)有著悠久歷史的行業(yè)。經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的摸索和創(chuàng)新，該領(lǐng)域已經(jīng)形成了一整套完整而且行之有效的設(shè)計(jì)形式。但隨著時(shí)間的推移，顧客要求的提高，起重機(jī)設(shè)計(jì)行業(yè)也在不斷前行。最大起重量不斷在上升，從小起重量到重達(dá)好幾千噸的起重機(jī)，起重機(jī)制造呈現(xiàn)出梯度型。與此同時(shí)，同噸位的起重機(jī)逐漸向智能化，高效化，低成本話(huà)方向發(fā)展。起重機(jī)的出現(xiàn)大大改善了人們的生產(chǎn)和生活，它能夠提高工作的自動(dòng)化程度，提高工作效率，有效降低人們的工作強(qiáng)度，完成一些復(fù)雜重復(fù)性工作。它對(duì)于發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)，改善人們的事物起著重要的作用。以前需要許多人花長(zhǎng)時(shí)間才能搬動(dòng)的大型物件現(xiàn)在用起重機(jī)就能輕易達(dá)到效果，尤其是在小范圍的搬動(dòng)過(guò)程中起重機(jī)的作用是相當(dāng)明顯的。例如在鐵路貨場(chǎng)裝卸火車(chē)、汽車(chē)，在船廠(chǎng)吊裝船舶，在水電站大壩起吊閘門(mén)，在港口碼頭裝卸集裝箱，在工廠(chǎng)內(nèi)部起吊和搬運(yùn)笨重的成件物品，在建筑安裝工地進(jìn)行施工作業(yè)，在儲(chǔ)木場(chǎng)堆積木材等。起重機(jī)械的主要任務(wù)是起重，而直接承擔(dān)起重任務(wù)的是起升機(jī)構(gòu)，其他機(jī)構(gòu)都是為了擴(kuò)大起重機(jī)的使用范圍。最簡(jiǎn)單的起重機(jī)實(shí)際上也就僅有一個(gè)起升機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)代的絕大多數(shù)起重機(jī)，不論他們的型式和用途如何，都是根據(jù)同一個(gè)工作原理構(gòu)成的。龍門(mén)起重機(jī)通常由起升機(jī)構(gòu)(使物品上下運(yùn)動(dòng))、運(yùn)行機(jī)構(gòu)(使起重機(jī)械移動(dòng))、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(使物品作水平移動(dòng))，再加上金屬機(jī)構(gòu)，動(dòng)力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，起重量和起升速度不斷提高，因而機(jī)構(gòu)演變?nèi)遮呁晟啤?.3課題的研究目的和意義起重機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域是一個(gè)有著悠久歷史的行業(yè)。經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的摸索和創(chuàng)新，該領(lǐng)域已經(jīng)形成了一整套完整而且行之有效的設(shè)計(jì)形式。但隨著時(shí)間的推移，顧客要求的提高，起重機(jī)設(shè)計(jì)行業(yè)也在不斷前行。最大起重量不斷在上升，從小起重量到重達(dá)好幾千噸的起重機(jī)，起重機(jī)制造呈現(xiàn)出梯度型。與此同時(shí)，同噸位的起重機(jī)逐漸向智能化，高效化，低成本話(huà)方向發(fā)展。在現(xiàn)今信息化的時(shí)代，借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)許多在以前很復(fù)雜的問(wèn)題就變的簡(jiǎn)單了許多了，設(shè)計(jì)周期得以大大縮短。在計(jì)算中，起重機(jī)的載荷為靜載荷，慣性載荷和震動(dòng)載荷。靜載荷是起重機(jī)在平穩(wěn)狀態(tài)下運(yùn)行所受的載荷。除此之外，在起制動(dòng)過(guò)程中還受慣性載荷，速度變化越大，慣性載荷越大。對(duì)于起重機(jī)來(lái)說(shuō)，各部分結(jié)構(gòu)并不是理想的剛體，而是一個(gè)彈性系統(tǒng)，所以在上述基本載荷狀態(tài)下還疊加了按一定頻率變化的振動(dòng)載荷，它提高了起重機(jī)各部分的應(yīng)力峰值，同時(shí)它的反復(fù)作用也使起重機(jī)的的某些敏感部分疲勞損壞?，F(xiàn)代大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠很好的模擬起重機(jī)這一類(lèi)機(jī)械的工作情況，并對(duì)其進(jìn)行仿真。由此可以得到震動(dòng)的源頭。設(shè)計(jì)人員可以依次來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將優(yōu)化設(shè)計(jì)方案在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模擬仿真以檢驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果。這樣可以大大節(jié)省起重機(jī)改進(jìn)時(shí)間和成本。振動(dòng)載荷對(duì)于起重機(jī)的強(qiáng)度有重要的意義，研究起重機(jī)動(dòng)力學(xué)的主要目的就是要弄清這部分應(yīng)力的大小。目前，我國(guó)起重機(jī)械整體水平雖有了一些進(jìn)步，但無(wú)論性能還是內(nèi)在質(zhì)量與國(guó)外產(chǎn)品相比尚有較大差距，主要表現(xiàn)在：起升機(jī)構(gòu)仍沿襲小而短的傳統(tǒng)卷筒、反彈亂繩現(xiàn)象嚴(yán)重、鋼絲繩易于疲勞、報(bào)廢率高等。現(xiàn)行起升機(jī)構(gòu)的上述缺陷，嚴(yán)重影響了主機(jī)的工作性能、可靠性和安全性。面對(duì)人世的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，加快研究開(kāi)發(fā)高性能的新型起升機(jī)構(gòu)，迅速提高起重機(jī)械整體水平具有十分重要的意義。為了滿(mǎn)足堆場(chǎng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了這臺(tái)龍門(mén)起重機(jī)，使用操作方便，制造價(jià)格較低，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)的貨場(chǎng)用龍門(mén)起重機(jī)[3]。1.4水電站門(mén)式起重機(jī)工作特點(diǎn)本起重機(jī)主要針對(duì)水電站現(xiàn)場(chǎng)閘門(mén)的啟閉，起重量達(dá)80～900噸，我設(shè)計(jì)的是450t門(mén)式起重機(jī)。在起重機(jī)中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷?yè)P(yáng)式。起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)機(jī)中最重要、最基本的機(jī)構(gòu)，其工作的好壞直接影響到整臺(tái)起重機(jī)的工作性能。起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤(pán)、吊具等多種形式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)荷限制器、起升高度限制器、下降深度限制器、超速保護(hù)開(kāi)關(guān)等，根據(jù)實(shí)際情況配用。1.5本文所要做的主要工作綜上所述，本論文以水電站龍門(mén)起重機(jī)為研究對(duì)象。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是熟悉起重機(jī)設(shè)計(jì)的具體環(huán)節(jié)，基本掌握起重機(jī)設(shè)計(jì)中對(duì)于載荷類(lèi)型的分析和計(jì)算過(guò)程。并對(duì)起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步選型和布置，繪制龍門(mén)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的裝配圖。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2設(shè)計(jì)要求2.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1）GB3811-83《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》2）GB6067-85《起重機(jī)安全規(guī)范》3）GB/T14406-93《通用龍門(mén)起重機(jī)》4）GB10183-88《橋式和龍門(mén)起重機(jī)制造及軌道公差》2.2設(shè)計(jì)原理下圖為原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。電動(dòng)機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器2與減速器4的高速軸相連。機(jī)構(gòu)工作時(shí)，減速器的低速軸帶動(dòng)卷筒7，將鋼絲繩5卷上或放出，經(jīng)過(guò)滑輪組系統(tǒng)，使吊鉤6實(shí)現(xiàn)上升或下降。機(jī)構(gòu)停止工作時(shí)，制動(dòng)器3使吊鉤連同貨物懸吊在空中。吊鉤的升降靠電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)向來(lái)實(shí)現(xiàn)。1-電動(dòng)機(jī)2-聯(lián)軸器3-制動(dòng)器4-減速器5-鋼絲繩6-吊鉤組7-卷筒圖2.2起升機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2.3參數(shù)設(shè)計(jì)本起重機(jī)的跨度大，為了減少小車(chē)自重，采用牽引式小車(chē)。這種小車(chē)的運(yùn)行用繩索牽引，繩索驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在起重機(jī)的端梁上。起升機(jī)構(gòu)裝在支腿的橫梁上，起升繩索通過(guò)端梁的導(dǎo)向滑輪，繞過(guò)小車(chē)的起升滑輪組，從滑輪組出來(lái)的鋼絲繩固定在另一側(cè)的端梁上。這樣，當(dāng)起升機(jī)構(gòu)停止、運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，起升滑輪組的繩索運(yùn)動(dòng)，但吊鉤只作水平運(yùn)動(dòng)；運(yùn)行機(jī)構(gòu)停止、起升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，吊鉤只作鉛垂運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)機(jī)構(gòu)同時(shí)開(kāi)動(dòng)時(shí)，吊鉤作傾斜運(yùn)動(dòng)。1）起重量：450t；2）跨度：16m；3）起升高度：20m；4）額定起升速度：0.5m/min；5）起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)別：M6。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1概述選取吊具。由起重量450t，根據(jù)吊鉤允許起重量表（）查的吊鉤質(zhì)量9637kg，假設(shè)鋼絲繩的重量為7000kg。機(jī)構(gòu)布置。采用獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)，安裝在下梁上。每套起升卷筒的滑輪組倍率[4]。圖3.1門(mén)式起重機(jī)簡(jiǎn)圖3.2鋼絲繩的選擇3.2.1滑輪組效率表3.1單個(gè)滑輪及滑輪組的效率軸承形式滑輪效率滑輪組倍率數(shù)滑動(dòng)0.950.970.950.920.900.880.840.80滾動(dòng)0.980.990.980.970.960.950.940.92由以上公式得：（由表1確定）（3.1）下降時(shí)的滑輪組效率： （3.2）小車(chē)行走時(shí)滑輪組的效率： （3.3）3.2.2鋼絲繩最大拉力當(dāng)起升機(jī)構(gòu)工作時(shí)鋼絲繩最大拉力為：（3.4）式中：—起升載荷，=（N）；—起升質(zhì)量，即起重量（kg）；—機(jī)構(gòu)的總效率；—卷筒及導(dǎo)向滑輪效率；—滑輪組的倍率，為滑輪組分支數(shù)；—滑輪組鋼絲繩卷入卷筒的根數(shù)；—滑輪組的效率。N在式中，取重力加速度為m/s2。當(dāng)靜止時(shí)最大拉力為：N當(dāng)下降時(shí)最大拉力為：N當(dāng)小車(chē)運(yùn)行時(shí)最大拉力為：N表3.2C和n值（鋼芯鋼絲繩）機(jī)構(gòu)工作級(jí)別選擇系數(shù)C值鋼絲公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度/(N/mm2）安全系數(shù)n1470157016701770187019602160運(yùn)動(dòng)靜態(tài)M10.0820.0790.0770.0750.0730.0710.0683.152.5M20.0850.0820.0790.0770.0750.0730.0703.352.5M30.0870.0840.0820.0790.0770.0750.0723.553M40.0920.0890.0870.0840.0820.0800.07643.5M50.0980.0950.0920.0890.0870.0850.0814.54M60.1090.1060.1030.1000.0970.0950.0905.64.5M70.1230.1190.1160.1120.1090.1070.1027.15M80.1390.1340.1300.1260.1230.1200.11495因工作級(jí)別為，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取C值為0.095。計(jì)算鋼絲繩最小直徑：由鋼絲繩最小直徑公式，得mm（3.5）式中：C—鋼絲繩的選擇系數(shù)；S—鋼絲繩最大靜拉力（N）。由表可選取鋼絲繩：，最小直徑為36mm，參考質(zhì)量為542kg/100m[5]。所選用鋼絲繩的計(jì)算安全系數(shù)，破斷拉力為904000N，滿(mǎn)足的要求。3.3卷筒設(shè)計(jì)1）卷筒直徑：當(dāng)選取國(guó)產(chǎn)直徑為的鋼絲繩時(shí)，根據(jù)公式：mm （3.6）式中：—按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒的允許的最小卷繞直徑,684mm；

—鋼絲繩直徑，mm；—與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，因工作級(jí)別為，所以。那么名義直徑mm，圓整為800mm。槽深為mm。繩槽半徑為mm。2）卷筒長(zhǎng)度：層數(shù)多卷筒長(zhǎng)度可以短，但起升速度變化較大。經(jīng)初步計(jì)算，認(rèn)為采用單層較為有利。每一卷筒的繞繩量m，節(jié)距mm，在單層情況下，卷筒的長(zhǎng)度L可用下式計(jì)算：mm，圓整為1100mm。 （3.7）3）卷筒壁厚：因采用了單層，所以。根據(jù)公式可得：取壁厚為40mm。4）鋼絲繩的速度：平均速度：m/min（3.8）5）卷筒的靜轉(zhuǎn)矩：N·m6）卷筒輪輻的強(qiáng)度計(jì)算：由以上可得，卷筒輪輻滿(mǎn)足要求。7）卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圖3.2軸承設(shè)計(jì)圖因承受的主要是彎矩，而主要受力點(diǎn)是2、4。根據(jù)軸承的受力和直徑確定1、5段的直徑為200mm。取它們的長(zhǎng)度為124.7mm。因2段和4段需要用到軸肩，而取2處軸肩的高度為10mm。所以2段軸的直徑為220mm，長(zhǎng)度為160mm。取4處軸肩高度為20mm，所以4段直徑為240mm，長(zhǎng)度為270mm。因考慮到2、4處需設(shè)立軸肩，取第三段軸的直徑為250mm，長(zhǎng)度為1050mm。圖3.3軸的強(qiáng)度計(jì)算①求軸承的支反力：N （3.9）②繪制彎矩圖：N·mm（3.10）③繪制轉(zhuǎn)矩圖：N·m④繪制當(dāng)量彎矩圖： （3.11）式中的取0.6。MPa （3.12）8）鍵的計(jì)算校核：MPa （3.13）9）螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算：MPa （3.14）所選螺母滿(mǎn)足條件。3.4電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是起升機(jī)構(gòu)主要的驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的工程機(jī)械上，常常使用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得電能，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動(dòng)機(jī)起升結(jié)構(gòu)中被廣泛采用。本起升結(jié)構(gòu)采用的啟動(dòng)方式也為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.4.1起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)靜功率按以下公式計(jì)算：式中：；—滑輪組效率，取0.9146；—卷筒組效率，取0.98；—減速器效率，取0.94；—開(kāi)式齒輪效率，取0.93。電動(dòng)機(jī)預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)速為：r/min （3.15）3.4.2電動(dòng)機(jī)選型起升機(jī)構(gòu)可選擇Y250M-8型電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的額定功率為30kW，輸出扭矩為198N·m，轉(zhuǎn)速為740r/min，主動(dòng)慣量為0.339kg·m2，自重為260kg[7]。變頻控制的電動(dòng)機(jī)最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：N·m（3.15）鋼絲繩的速度：m/min3.4.3校核電動(dòng)機(jī)由表3可知，對(duì)于一般用途電動(dòng)機(jī)，??；起升機(jī)構(gòu)的工作并不繁忙，根據(jù)實(shí)際估算。每天工作循環(huán)不超過(guò)10次，最長(zhǎng)通電時(shí)間為55min，由表4可知，變頻電機(jī)的工作制為。表3.3起升機(jī)構(gòu)的、、的推薦值起重機(jī)用途（%）電站檢修用15—251500.8（0.7）一般用途吊鉤式253000.8繁重使用吊鉤式403000.8間隙裝卸抓斗式404500.8連續(xù)裝載抓斗式604500.8表3.4工作制功率換算關(guān)系工作制S2S3S4和S530min60min15%25%40%60%150次/h300次/h功率折算系數(shù)1.101.001.351.101.000.800.830.73①起升電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核：kW，校核通過(guò)。②起升電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力校核：kW，校核通過(guò)。3.5開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算因齒輪為開(kāi)式齒輪，所以可根據(jù)彎矩強(qiáng)度的計(jì)算齒輪的模數(shù)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和起升速度算得總傳動(dòng)比為，而減速器的傳動(dòng)比為100所以開(kāi)式齒輪的傳動(dòng)比為4.421。取小齒輪的齒數(shù)為，大齒輪用ZG340制作。由 （3.17）選取模數(shù)為的圓柱齒輪。設(shè)計(jì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)參數(shù)為，小齒，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為260HBS；大齒輪用ZG340，正火，齒面硬度為200HBS。齒輪的校核：。于是許用應(yīng)力為MPa，MPaMPa，MPa①齒面接觸強(qiáng)度校核： （3.18）②齒輪彎曲強(qiáng)度校核：由表查的。齒輪彎曲強(qiáng)度：MPa （3.19）MPa由以上可得齒輪彎曲強(qiáng)度合格。③齒輪的圓周速度：m/s （3.20）符合9級(jí)齒輪。3.6減速器選擇因起升速度很小，從理論上說(shuō)起升載荷系數(shù)接近于1。查表得。于是疲勞計(jì)算得載荷為：N·m選用，輸出軸的連接形式為平鍵，工作級(jí)別為，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速為735r/min時(shí)，高速軸的許用功率為15.5kW，額定輸出扭矩為21200N·m，輸出扭矩的安全系數(shù)為：許用功率為kM，輸出功率安全系數(shù)為：3.7高速軸連軸器選擇電動(dòng)機(jī)輸出軸的最高扭矩為：N·m （3.21）式中：—機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到聯(lián)軸器所在軸的轉(zhuǎn)矩；—與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的動(dòng)載荷系數(shù)，對(duì)起重機(jī)構(gòu)，取為：；—起動(dòng)頻繁程度系數(shù)，由表5可得。選用帶制動(dòng)輪梅花形彈性聯(lián)軸器，型號(hào)為：，公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩630N·m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.15kg·m2，質(zhì)量為24.93kg[10]。表3.5系數(shù)機(jī)構(gòu)每小時(shí)起動(dòng)次數(shù)1.01.31.53.8低速軸聯(lián)軸器選擇低速軸上的扭矩為：N·m （3.22）選用雙齒輪聯(lián)軸器，型號(hào)為：，公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩56000N·m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為5.08kg·m2，質(zhì)量為305kg。3.9制動(dòng)器3.9.1制動(dòng)器的選擇每套驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)兩個(gè)制動(dòng)器，每個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)扭矩為：N·m （3.23）式中：—齒輪傳動(dòng)的減速比，包括了減速比100和開(kāi)式齒輪的4.421；—機(jī)構(gòu)總效率；—制動(dòng)安全系數(shù)，由表6可查。選用型的制動(dòng)器，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩N·m，安裝時(shí)調(diào)整。兩臺(tái)制動(dòng)器一臺(tái)延遲動(dòng)作，避免產(chǎn)生過(guò)大沖擊。表3.6起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)安全系數(shù)k的規(guī)定值機(jī)構(gòu)形式及安全要求制動(dòng)安全系數(shù)k一般起升機(jī)構(gòu)1.5重要起升機(jī)構(gòu)1.75運(yùn)輸液態(tài)金屬或其他危險(xiǎn)物品一套機(jī)構(gòu)裝兩個(gè)制動(dòng)器1.25兩套剛性聯(lián)系機(jī)構(gòu)裝四個(gè)制動(dòng)器1.1具有液壓制動(dòng)的液壓起升機(jī)構(gòu)1.253.9.2制動(dòng)器的校核計(jì)算制動(dòng)時(shí)間：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： kg·m2 （3.24）靜轉(zhuǎn)矩：N·m（3.25）變頻控制的電動(dòng)機(jī)上的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：N·m 起升載荷：N 起升速度：m/s與相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：r/min鋼絲繩速度：m/s制動(dòng)時(shí)間為：s滿(mǎn)足要求。3.10液壓失效保護(hù)制動(dòng)器為了防止傳動(dòng)機(jī)構(gòu)失效，特在卷筒端設(shè)置失效保護(hù)制動(dòng)器，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩按下公式計(jì)算：N·m （3.26）式中：。選用型號(hào)為的液壓鉗盤(pán)制動(dòng)器，加緊力為250kN，制動(dòng)力為200kN，制動(dòng)盤(pán)直徑根據(jù)卷筒的最大外徑確定；卷筒外徑為mm，加余量，取mm，查表得mm；平均摩擦直徑為mm，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為[12]：N·m3.11機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：kg·m2靜轉(zhuǎn)矩：N·m變頻控制的電動(dòng)機(jī)上的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：N·m起升載荷：N與相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：r/min第四層鋼絲繩速度：m/s總的起動(dòng)時(shí)間：s 3.12零件疲勞計(jì)算計(jì)算開(kāi)式小齒輪軸的疲勞。多層繞筒上鋼絲繩拉力，起升時(shí)為132812N，下降時(shí)為105000N?？蛰d時(shí)軸的受力可以忽略不計(jì)。圖3.4小齒輪部分3.12.1載荷卷筒軸上的轉(zhuǎn)矩：N·m （3.27）小齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩：N·m （3.28）小齒輪上的圓周力： N （3.29）軸承徑向力：N軸承型號(hào)為：23132，額定動(dòng)負(fù)荷kN。3.12.2應(yīng)力用于疲勞計(jì)算得基本載荷需乘以，因此軸肩處彎矩為：N·mm （3.30）彎曲正應(yīng)力：N·mm2 （3.31）扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：N·mm2（3.32）彎曲切應(yīng)力：N·mm2 （3.33）合成應(yīng)力為：N·mm2 （3.34）式中：—計(jì)算點(diǎn)的復(fù)合應(yīng)力；—計(jì)算點(diǎn)上同時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)力、切應(yīng)力。①零件總應(yīng)力循環(huán)數(shù)小齒輪軸每轉(zhuǎn)一周起升高度為：m （3.35）起重吊貨行程，前兩次每次升高4m，第三次升高28m，軸的轉(zhuǎn)數(shù)為：梁場(chǎng)最多制16000孔梁，總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：②零件疲勞極限45號(hào)鋼磨光試件的疲勞極限：N/mm 2（3.36）零件的正應(yīng)力疲勞極限為：式中—應(yīng)力集中系數(shù)。根據(jù)查表得：—表面粗糙度系數(shù)，安裝軸承的表面經(jīng)半精磨，=1.1；—尺寸系數(shù)，直徑180mm，=1.4。小齒輪軸的應(yīng)力特征為對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力，因此：N/mm2 （3.37）N/mm2 （3.38）③韋勒曲線(xiàn)查表得：N/mm2N/mm2斜率m為： （3.39）當(dāng)時(shí)的斜率為2m： 安全系數(shù)，校核通過(guò)。式中疲勞計(jì)算許用安全系數(shù)：。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4結(jié)論經(jīng)過(guò)15周的緊張忙碌，終于如期完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的題目是門(mén)式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文主要是針對(duì)門(mén)式起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，尤其是起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。第一部分主要介紹了起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)起重機(jī)的進(jìn)步和不足，由此引起的對(duì)起重機(jī)機(jī)械的發(fā)展要求，從而提出了本文的研究目的和