毕业设计(论文)-履带式起重机设计(29页).doc
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1、-毕业设计(论文)-履带式起重机设计-第 27 页目 录摘 要3Abstract4第1章 国内外发展现状5 1.1国外履带式起重机发展现状5 1.1.1 利勃海尔公司5 1.1.2 特雷克斯- 德马格公司6 1.1.3 马尼托瓦克公司7 1.2国内履带式起重机发展现状8 1.3 履带起重机的发展趋势9第2章 履带式起重机的重要参数10 2. 1起重量Q10 2.2.工作幅度R和有效幅度A10 2.3起重力矩M10 2.4起升高度H10 2.5工作速度V10第3章 吊钩的参数设计11 3.1吊钩的结构设计14 3.2吊钩的类型及其选择类型15 3.4吊钩尺寸的设计计算16第4章 发动机的选择及其
2、发动机发热条件审核18第5章 履带式起重机液压系统19 5. 1液压系统整体介绍19 5.2.整体的性能分析20 5.3液压传动总结21 5.4液压传动的优点 22 5.5液压传动的缺点 23第6章 履带式起重机操作注意事项24第7章 基于solidworks软件进行的建模及装配27 7.1solidworks软件建模与装配概述27 7.2 运用SolidWorks软件进行零件设计29 7.3 运用SolidWorks软件进行零件装配31第8章 结论与展望32 8.1结论33 8.2展望33参考文献35致谢37摘要本文介绍了履带式起重机发展国内外的历史背景,分析了履带式起重机整体结构和工作特点
3、,重点介绍了履带式起重机的重要参数,吊钩的设计,整体的液压体统,履带轮等相关数据。本文对原有的履带式起重机进行实验分析,然后根据实验的结果完成了对现有履带式起重机构进行结构优化和设计。新型的履带式起重机将原有的机械传动方式改为液压传动的方式;采用的履带式结构,使得起重机可以适应各种不同的工况地形,方便工作。本文对履带式起重机进行了三维建模分析,对整体结构进行了分析,改进采用了液压装置,能很好的应用于机械工程中。关键词:履带式起重机;结构设计 ;三维建模Abstract Crawler crane development at home and abroad are introduced in
4、this historical background, analysis of the crawler crane the overall structure and work characteristics, focus on the important parameters of crawler crane, the design of the hook, the whole hydraulic system, the relevant data such as track wheel.In this paper, the experimental analysis to the orig
5、inal crawler crane, and then according to the result of the experiment done for structural optimization and design of existing crawler hoisting mechanism.A new type of crawler crane change the original mode of mechanical transmission to hydraulic transmission way;The crawler structure, making the cr
6、ane can adapt to various working condition of the terrain, convenient work. Overview of crawler crane is 3d modeling analysis, on the whole structure is analyzed, improved the hydraulic equipment, can be a very good application in mechanical engineering.Key words:Crawler crane;The structure design;3
7、d modeling第一章 .国内外发展现状 起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的机械设备。又称成为吊车等名称。其中起重机分为行驶驾驶室与起重操纵室合二为一,它是由履带起重机演变而成的,将行走机构的履带和行走支架部分变成有轮胎的底盘,克服了履带起重机履带板对路面造成破坏的缺点,属于物料搬运机械。本文主要介绍了履带式起重机的相关结构特点及其应用。对履带式起重机的相关特点给出了相关的介绍。其中目前的发展现状如下:1.1国外履带式起重机发展现状 在世界上起重机的发展已经有了很长的历史了,其中在发达国家的发展地主要由以下几个:主要生产国为德国、美国、日本、法国、意大利等,世界顶级公司有10多
8、家,世界市场主要集中在北美、欧洲和亚洲。 1.1.1利勃海尔公司利勃海尔家族企业由汉斯利勃海尔在1949年建立。公司的第一台移动式、易装配、价格适中的塔式起重机获得巨大的成功,成为公司蓬勃发展的基础。今天,利勃海尔不仅是世界建筑机械的领先制造商之一,它还是被众多领域客户认可的技术创新产品及服务供应商。 1.1.2 特雷克斯- 德马格公司 自1988年在中国成立合资公司以来,特雷克斯一直致力于在中国的业务拓展,先后在包头、常州、上海、泉州和漳州等地成立了多个独资和合资公司。特雷克斯积极为中国工业、交通和城市建设等支柱产业的建设提供高技术、低成本、绿色环保的解决方案,在中国销售的第四台3200吨级
9、履带式起重机成功签约陕西化建,成为特雷克斯乃至整个世界起重机行业的又一个里程碑。1.1.3 马尼托瓦克公司 马尼托瓦克起重设备有限公司 波坦系列塔机在中国的生产销售基地 马尼托瓦克起重设备有限公司是世界上最大的起重集团马尼托瓦克起重集团麾的公司。目前波坦系列塔机亦在此生产销售。公司地处经济发达的长江三角洲邻近对外开放的张家港经济开发区。公司投资资金2,800万美元,拥有员工近700名,占地138,000平方米。 马尼托瓦克起重设备(中国)有限公司是为中国及国际地区广大用户制造波坦系列塔式起重机整机。目前生产的塔机主要产品是MC系列。1.2.国内履带式起重机发展现状我国生产履带起重机历史较短“,
10、 七五”期间以技术贸易相结合的方式, 分别从日本和德国引进中小吨位履带起重机生产技术, 与世界先进国家相比,国内履带起重机的吨位小、系列化程度低、技术含量低, 在设计和制造上还存在一定的差距。经过多年发展,中国起重机械企业已经有能力对现有技术进行自主创新,研发出符合国内外市场需求的个性化产品。到目前,我国起重机械行业的产品种类已超过1000个,并不断有新的起重机械设备问世。 目前我国的履带式起重机与国际上相比,缺陷主要在以下几个方面:( 1) 正视差距 力促新发展( 2) 技术水平的差距 ( 3) 产品可靠性较低( 4) 缺少完善的试验、研究体系国内履带起重机的生产厂家普遍存 在 1.3 .履
11、带起重机的发展趋势 近年来起重机的销量上看,2012年较之于2011年有着明显的提升,其增长为16%,相对于2010年更是有着高达40%的增长,这是一个非常值得乐观的数据;在越野式起重机上相对于2010年更是增长了50%。且其它类型的起重机的在2012的销售情况相对于前几年都有着不错的改善。这样的数据表明,起重机行业已经开始处于高速份复苏状态,但是问题还需要改善。 目前履带式起重机的发展朝着以下几个方面进行:1.迅速向大吨位起重方向的发展2.关键技术的核心化 3 .智能控制方面的进展4.新型技术、材料方面的发展5 .自动化产品6 .模块化、系列化 、通用化,三化的实现 7. 起重机的多功能应用
12、第二章 .履带式起重机的重要参数履带式起重机的主要量程有起重量或起重力矩这两大类。选用时主要取决于起重量、工作半径和起吊高度,常称“起重的三要素”,起重的三要素之间,存在着相互制约的关系。其技术性能的表达方式,通常采用起重性能曲线图或起重性能对应数字表等相关的数据表示。履带式起重机是一种具有履带行走装置的全回转起重机,它利用两条面积较大的履带着地行走,由行走装置、回转机构、机身及起重臂等部分组成,履带式起重机的主要技术性能包括三个主要参数:起重量Q、起重半径R、起重高度H.,在允许范围内:起重量Q越重、则起重半径R越小,起重高度H.越高、则起重半径R越小。2.1.起重量Q履带式起重机起重量一般
13、不包括吊钩的重量q。可以把包括吊钩重量在内的起重量成为总起重量(Q+q)。履带式起重机起重量是随吊臂伸缩、俯仰而变化,因此起重量是由吊臂强度和整机稳定所决定。起重机的额定起重量总比临界起重量小。所谓临界起重量,是指当起重机吊起重物后处在稳定和倾翻的临界状态时的重量。根据使用需要,利于生产制造,故选择为10吨。2.2.工作幅度R和有效幅度A工作幅度就是从转台中到吊物的水平距离,也就是我们所说的能送多远。工作幅度是指在额定起重量下,起重机回转中心轴线到吊钩中心线的水平距离,通常称为回转半径或工作半径,用“R”表示,单位为“m”。工作幅度表示起重机不移位时的工作范围,它包括最大幅度(R mix)和最
14、小幅度(R min)两个参数。对于俯仰变幅的起重臂,当处于接近水平的水平夹角为130时,从起重机回转中心轴线到吊钩中心线的水平距离最大,为最大幅度:当起重臂仰到最大角度,回转中心轴线到吊钩中心线距离最小,为最小幅度。有效幅度A满足下列公式 (2.3) 查表得, A=2.0米但有效幅度不宜规定过大,因为有效幅度大,意味着最大起重量时的工作幅度也大,吊臂受的力也大。这样一来吊臂自重就要增大,使大幅度时的起重量急剧下降,恶化了起重性能。工作孤独R=LCOS 查表得,R=4.5米2.3.起重力矩M所谓起重力矩就是塔吊起重量与相应幅度的乘积,过去的计算单位为t.m,现行的计量单位为kN.m。换算关系:一
15、般可简化为1t.m=10kN.m。最大起重力矩是塔吊工作能力的最重要参数,它是塔吊工作时保持塔吊稳定性的控制值。塔吊的起重量随着幅度的增加而相应递减,因此,在各种幅度时都有额定的起重量,不同幅度和相应的起重量绘制成塔吊性能曲线图,表述出在不同幅度下的额定起重量。一般塔吊可以安装集中不同的臂长,每一种臂长的起重臂都有其特定的起重曲线。为了防止塔吊工作时超力矩而发生事故,所有塔吊都安装了力矩限制器。本次设计的起重机确定:Q=8吨 R=4.5米 则M=8x4.5=36(吨.米)2.4.起升高度H升高度H与吊臂长度L和仰角Q有关:() (2.4)它在装卸工作中并不重要,但在建筑安装工程上则是一重要参数
16、。起重机在使用中不但要满足起重量要求,还要满足工作幅度和起升高度的要求。本次设计的起升高度为H=5m。2.5.工作速度V起升速度(吊起物件上升和下降)/小车左右行走速度(即吊着物件向左右行走)/大车行走速度(整台起重机的行走速度变幅速度是指吊臂在头部沿水平方向移动的速度。变幅速度对生产效率影响不大,而对起重机的平稳性和安全性影响较大,故不能取大,幅度时间(从最大臂到最小臂)一般在30-60秒左右。本机起臂时间为30s,落臂时间20s。在伸缩式吊臂的起重机上,吊臂伸缩速度也是需要注明的,一般外伸速度为收缩速度的1/2倍,该机伸缩速度选为伸缩(全程)35s,缩臂(全程)20s。液压支腿收放速度一般
17、用时间来表示,一般在10-50s之间,本机速度为:水平支腿伸出时间14.7s;水平支腿缩回时间13.6s;垂直支腿放下时间22.5s;垂直支腿收起时间24.5s;履带式汽车起重机行驶速度是主要参数之一,本机的行驶速度最高可达20公里/小时。第三章 .吊钩的参数设计3.1.吊钩的结构设计吊钩是起重机械必备的部件之一.依据形状,吊钩可分为单钩和双钩;通过制造方法又可分为锻造钩和片状钩。 吊钩钩身截面形状可分为圆形、方形、梯形和字形.依据受力情况分析,字形截面最合理,但锻造工艺复杂,梯形截面受力较合理,锻造容易,矩形(方形)截面只适用于片状吊钩,缺点在于断面的承载能力得不到充分利用,体积较笨重,圆形
18、截面只用于小型电动葫芦的吊钩。 锻造吊钩的尾部常用三角螺纹,其应力集中严重,容易在裂纹处断裂.因此,应根据滑轮组绳索分支数的多少,并考虑吊钩组结构的特点,合理地选用吊钩组。为了挂钩方便,要求吊钩能绕垂直轴线灵活的转动,因而在吊钩组端头的螺母与横梁之间都装有推力滚动轴承。吊钩自重较大时,建议采用向心推力球面轴承。这样不仅使吊钩转动轻便,而且也使轴承受力均匀。为了提高生产效率,实现安全生产自动化,尽量减少装卸物品过程中挂钩和卸重的辅助人力操作劳动。另外,有的起重机已采用旋转吊钩组。如图所示,电动机1通过行星减速器2传动一对开式齿轮3,吊钩颈穿过开式大齿轮中心,并与大齿轮固接在一起转动。电磁推杆5端
19、装有横杆,横杆拨动插销落下或抬起。当吊钩进行工作时,电动机通电,电磁推杆抬起插销,让吊钩任意旋转,锁住大齿轮和吊钩。这些动作都由司机操纵,不要人在吊钩旁作辅助劳动。吊钩组所有零件均按静强度进行计算。其计算载荷=(动力系数,额定动载荷)。对于履带式起重机,=1+1.3cv(c=0.5,v额定起升速度)。各种零件的许用应力=(零件材料的屈服极限,n选用的安全系数。)3.2.吊钩的类型及其选择类型吊钩材料采用优质低碳镇静合金钢。吊钩根据制造方法可分为锻造吊钩和片式吊钩。单钩用于起重量较小的起重机如上图,当起重机较大时应采用双钩。吊钩本身的截面形状有圆形、方形、梯形和T字形。从受力的情况分析,以T字形
20、截面最为合理,但锻造工艺较为复杂。梯形截面受力较合理,锻造容易。工程起重机中常用T字形或梯形截面的锻造单钩。通用吊钩已经标准化,设计时可按额定起重量从手册中选取。对于可、轮胎式起重机,希望吊钩重量可尽量低一些,故选用时可选低一级的吊钩。吊钩的各尺寸可根据经验公式得知,也可根据吊钩尺寸估计吊钩的起重能力。;比值钩空直径D:单钩: D(3050)(mm) (3.1)或 D(1012)(mm) (3.2)双钩: D(2530) (mm) (3.3)或 D(78)(mm) (3.4) 3.3.吊钩尺寸的设计计算(1)钩孔的直径D D(3050)=34=90.51mm(2)按弹性曲梁理论计算吊钩按按弹性
21、曲梁理论计算,其钩本身部分应力最大的危险断面为A-A和B-B:A-A断面内侧拉应力: (3.5) (3.6)起升载荷动载系数,取=1.1。断面形心距内边缘的距离,=42mm。曲梁断面的形状系数,=0.11。断面A-A面积(水平面)。 =5460.33所以:=17.80Mpa钢的屈服强度:=25公斤=2510=250Mpa 安全系数:n=1+ (3.7) (3.8)安全系数用来计及材料的最小强度储备的,=0.4。安全系数用来计及材料的不均性,内部可能存在的缺陷,=0.2。n=1+=1.6。故钢的许用应力为:=156.25Mp因此曲梁内侧拉应力符合要求。外侧压力: =12.34Mpa因此曲梁外侧压
22、应力符合要求。B-B断面:假定载荷沿两条与铅垂线成的方向作用在吊钩上,那么内侧最大拉应力与切应力为: (3.9)断面形心距内边缘的距离, =42mm。断面B-B的面积(垂直面)。曲梁断面的形状系数,=0.11。 =4103.25 =12.51Mpa切应力为: (3.10) =1.72Mpa合成应力: (3.11)=12.52Mpa故符合强度要求。钩尾螺纹部分的强度螺纹颈部拉应力: (3.12)=40.48Mpa符合强度要求。第四章 发动机的选择及其发动机发热条件审核发动机机静功率: (3-16)式中:满载运行时的静阻力m=2初选发动机机功率: (3-17)式中:发动机功率增大系数,由1表中7-
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