毕业设计（论文）-L型支腿门式起重机机构设计（全套图纸）(48页).doc

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1、-毕业设计（论文）-L型支腿门式起重机机构设计（全套图纸）-第 47 页摘 要起重机的出现大大提高了人们的劳动生产效率和经济效益，以前需要很多人力物力才能搬运的大型物体，现在用起重机就能轻易的达到效果，尤其是在小范围的搬运过程中,起重机的作用相当明显。随着现代化工业的发展，起重机械已经成为现代生产不可缺少的重要设备之一。起重机属于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。通过吊钩或其它吊具起升、下降或升降与运移物料的机械设备，又称行车、吊车、天车等. 根据它起吊物品不同及单位时间内有效工作循环数的不同，起重机又可以分轻级、中级、重级、超重级等不同的工作类型。一个工作循环包括：取物装置从取物

2、地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。 本次设计主要对单主梁龙门起重机进行设计与分析。包括起升机构、运行机构和钢结构进行合理设计及正确计算。关键词：工作循环，工作类型，龙门起重机全套图纸加153893706ABSTRACTSummary of cranes appear greatly improved labor productivity and economic benefits that previously might have required a lot of manpower and material resour

3、ces to handling large objects, now with a crane can easily achieve the desired effect, especially on a small scale in the handling process, cranes role is quite visible. With the development of modern industry, lifting appliances have become indispensable to modern production, one of important equip

4、ment. A crane is a crane, is a circular, intermittent motion machine. By lifting hooks or other lifting, descending, or lifting and transporting materials, machinery and equipment, also known as driving, crane, crane, etc. According to its different lifting items and the different work cycles per un

5、it of time, crane band and light, medium, heavy, excess levels in different types of work. A work cycle includes: access devices from access to lift items, then move horizontally to the designated place is lowered, then reverse movement, take the device home, so that for the next cycle. This design

6、for design and analysis of Dan Zhuliang gantry cranes. Including the hoisting mechanism, running a mechanism and design of steel structures sensible and accurate calculations. KEY WORDS: cycle of work, type of work, gantry crane目 录第一章 概述31.1 门式起重机的简介31.2 门式起重机的分类51.2.1 按门框结构形式分51.2.2 按主梁结构形式分51.3国内外

7、形势61.4 起重机型号说明7第二章 起重机整体设计72.1 设计参数:72.2 L型支腿龙门起重机的总体稳定性计算8第三章 起重机小车起升机构的计算113.1主起钢丝绳的计算113.2 滑轮、卷筒的计算123.3减速机的选择133.4.制动器选择143.5.联轴器的计算16第四章 小车运行机构的计算174.1轮压的计算174.2电动机的计算194.2.1运行阻力的计算194.2.2电机的计算204.3制动器的选择244.4减速器的选择274.5联轴器的的选择284.6车轮的计算284.7.反滚轮组的计算32第五章 小车架的计算335.1第一根梁的计算345.2第二根梁的计算355.3第三根梁

8、的计算365.4第四根梁的计算375.5第五根梁的计算375.6第六根梁的计算405.7第七根梁的计算40第六章 大车运行机构的计算416.1轮压的计算416.2车轮的计算466.2.1车轮的计算轮压466.2.2.疲劳计算476.3电机的选择476.4制动器的选择506.5减速器的选择53第七章 金属结构的计算547.1主梁计算547.2主梁局部稳定性验算647.3小车反滚轮轨道支承计算697.4支承腿计算717.5在门架平面内，支腿受力计算747.6、静刚度78总 结82参考文献83致 谢84附 录84第一章 概述1.1 门式起重机的简介龙门起重机是水平桥架设置在两条支腿上构成门架形状的一

9、种桥架型起重机。这种起重机在地面轨道上运行，主要用在露天贮料场、船坞、电站、港口和铁路货站等地进行搬运和安装作业。龙门起重机的起升机构、小车运行机构和桥架结构，与桥式起重机基本相同。由于跨度大，起重机运行机构大多采用分别驱动方式，以防止起重机产生歪斜运行而增加阻力，甚至发生事故。龙门起重机的起重小车在桥架上运行，有的起重小车就是一台臂架型起重机。桥架两侧的支腿一般都是刚性支腿；跨度超过30米时，常是一侧为刚性支腿，而另一侧通过球铰和桥架连接的柔性支腿，使门架成为静定系统，这样可以避免在外载荷作用下由于侧向推力而引起附加应力，也可补偿桥架纵向的温度变形龙门起重机的受风面积大,为防止在强风作用下滑

10、行或翻倒，装有测风仪和与运行机构联锁的起重机夹轨器。桥架可以是两端无悬臂的；也可以是一端有悬臂或两端都有悬臂的，以扩大作业范围。半龙门起重机桥架一端有支腿，另一端无支腿，直接在高台架上运行。龙门起重机分为4种类型。 (1)普通龙门起重机：这种起重机用途最广泛，可以搬运各种成件物品和散状物料，起重量在100吨以下，跨度为435米。用抓斗的普通门式起重机工作级别较高。(2)水电站龙门起重机：主要用来吊运和启闭闸门，也可进行安装作业。起重量达80500吨,跨度较小，为816米；起升速度较低,为15米/分。这种起重机虽然不是经常吊运，但一旦使用工作却十分繁重，因此要适当提高工作级别。(3)造船龙门起重

11、机：用于船台拼装船体，常备有两台起重小车：一台有两个主钩，在桥架上翼缘的轨道上运行；另一台有一个主钩和一个副钩，在桥架下翼缘的轨道上运行，以便翻转和吊装大型的船体分段。起重量一般为1001500吨；跨度达185米；起升速度为215米/分，还有0.10.5米/分的微动速度。(4)集装箱龙门起重机：用于集装箱码头。拖挂车将岸壁集装箱运载桥从船上卸下的集装箱运到堆场或后方后，由集装箱龙门起重机堆码起来或直接装车运走,可加快集装箱运载桥或其他起重机的周转。可堆放高34层、宽6排的集装箱的堆场，一般用轮胎式，也有用有轨式的。集装箱龙门起重机与集装箱跨车相比，其跨度和门架两侧的高度都较大。为适应港口码头的

12、运输需要，这种起重机的工作级别较高。起升速度为810米/分；跨度根据需要跨越的集装箱排数来决定,最大为60米左右相应于20英尺、30英尺、40英尺长集装箱的起重量分别约为20吨、25吨和30吨。(5)运载桥。由龙门起重机加大跨度发展而成的一种桥架型起重机，又称装卸桥。用于露天贮料场、港口和铁路货站等处。普通运载桥与大型门式起重机的结构相似。特点是：搬运对象主要是大批量的散状物料；跨度大，一般在30米以上，有的达170米；作业频繁，生产率高，一般为5001500吨/时，工作速度高，起升速度为6070米/分，小车运行速度为100350米/分，工作级别较高；运载桥的运行机构只用以调整工作位置，是非工

13、作性机构。当跨度较大时，运载桥的桥架支承在一条刚性支腿和一条柔性支腿上。桥架与两条支腿可采用螺栓联接；与柔性支腿的联接也可通过球铰或柱铰，使柔性支腿可相对于桥架有一定范围的偏斜。桥架由桁架梁组成，起重小车在它的上弦杆或下弦杆的轨道上运行。有的小车有回转臂架，相当于一台在桥架上运行的臂架型起重机。在港口岸壁运行的集装箱运载桥，是一种特殊结构的大型起重机，专用于船舶的集装箱装卸工作。两侧一般都是刚性支腿，形成坚固的门架，桥架支承在与门架连成一体的上部构架上。带有集装箱吊具(见跨车)的小车在桥架上运行。伸向海面的长悬臂通常是可俯仰的。非作业状态时，悬臂可吊起在8085仰角处，使运载桥让过船舶上的最高

14、点。作业时悬臂放平。也有些悬臂是固定的。1.2 门式起重机的分类门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类。一般用于港口。1.2.1 按门框结构形式分（a）全门式起重机：主梁无悬伸，小车在主跨度内进行。（b）半门式起重机：支腿有高低差，可根据使用场地的土建要求而定。（c）双悬臂门式起重机：最常见的一种结构形式，其结构的受力和场地面积的有效利用都是合理的。（d）单悬臂门式起重机：这种结构形式往往是因场地的限制而被选用。1.2.2 按主梁结构形式分（a）单主梁门式起重机单主梁悬臂门式起重机结构简单，制造安装方便，自身质量小，主梁多为偏轨箱形架结构。与双主梁门式起重机相比，整体刚度

15、要弱一些。因此，当起重量Q50t、跨度S35m时,可采用这种形式。单主门梁式起重机门腿有L型和C型两种形式.L型的制造安装方便，受力情况好,自身质量较小，但是,吊运货物通过支腿处的空间相对小一些。C型的支脚做成倾斜或弯曲形，目的在于有较大的横向空间,以使货物顺利通过支脚。(b)双梁桥式起重机双梁桥式起重机由直轨、起重机主梁、起重小车、送电系统和电器控制系统组成，特别适合于大悬挂和大起重量的平面范围物料输送。双梁桥式起重机承载能力强，跨度大、整体稳定性好，品种多，但自身质量与相同起重量的单主梁门式起重机相比要大些，造价也较高。根据主梁结构不同，又可分为箱形梁和桁架两种形式。一般多采用箱形结构。1

16、.3国内外形势2012年作为“十二五”规划实施的重要一年，也是党的十八大的召开之年，国家经济发展处于重要战略机遇期，城镇化、新型工业化、国际化建设进入关键阶段，国家对固定资产投资的增长直接影响到我国工程起重机行业内需的增长。数据显示，受国际国内经济环境影响，2012年我国工程起重机行业产能过剩问题严峻，营销手段不断升级，加上产品同质化严重及经营成本上升等不利因素制约，致使工程起重机行业面临着严峻考验，行业龙头企业经营每况愈下，中小企业面临生死抉择，整个行业经营压力持续加大。（1）营销手段不断升级：行业市场需求骤降，企业通过零首付和疯狂促销等过度营销模式抢占市场，导致用户欠款现象增多，企业回款压

17、力剧增，资金链面临问题严峻。（2）产品同质现象严重：企业对基础研发投入力度不够，导致产品种类及性能相似度较高，产品缺少差异化，在市场处于低迷状态下，致使行业价格战的发生，有损于行业的健康发展。（3）经营成本不断上升：随着原材料价格以及人力成本的上涨，企业经营风险增加，再加上创新意识的薄弱，控制成本又往往容易忽视产品质量，变相增加了维修成本，企业盈利难度在不断加大。我国工程起重机行业历经了多年的高速发展，在复杂多变的国内外经济形势下，2012年整个行业直线下滑，整个产业链在跌宕的市场中艰难前行。据中国工程机械品牌网获悉，工程起重机行业正面临着一次新的洗牌，而内涵式增长是企业持续稳定发展的基础，外

18、延式发展将是企业未来发展的强力助推器，企业如何在激烈的市场竞争中渡过难关，稳住脚跟，成为企业目前战略发展的首要任务。虽然2012年是实施我国十二五规划的重要之年，国家经济发展处于重要战略期，城镇化、新型工业化、国际化建设进入关键阶段，国家对于固定资产投资的增长情况将决定工程起重机行业的走势。然而，这一年外围市场持续低迷，世界主要经济体增长乏力、欧债危机持续蔓延，严重影响了我国工程起重机产品出口，整个行业市场需求还存在诸多不确定因素。但是部分新兴经济体在振兴经济过程中，加大对于基础建设的投入力度，从而带动了部分区域的经济增长。受此影响，国内外起重机市场供大于求，市场保有量急剧上升，工程起重机行业

19、产能过剩问题严峻，同时由于各个企业之间的营销手段不断升级，产品同质化严重、经营成本上升等不利因素制约，整个工程起重机行业面临严峻考验，行业龙头企业经营每况愈下，中小企业面临生死抉择，整个行业状况很不理想。近几年，石化、能源、电力等领域的发展，带动了中国起重机市场的持续稳健向上。目前，中国起重机市场几乎聚集了全球所有知名制造企业;随着对中国市场重视程度的增加，国外主要起重机企业，大部分都在中国建立了组装制造基地。在推进中国本地化制造体系的同时，国外企业还不断加大在中国的投资力度，以更灵活地拓展模式，通过扩建、合作等方式，完善在中国的业务布局。目前，全国主要的工程起重机生产企业有包括徐工重型，中联

20、重科，三一起重机，安徽柳工，北起多田野，马尼托瓦克乐岳及长江起重机在内的13家企业。在国内工程起重机市场的主要外资品牌包括特雷克斯、利勃海尔、马尼托瓦克等为数不多的世界级品牌。1.4 起重机型号说明主钩起重量为20t，跨跨为35m，左悬11.5m,右悬1.5m,升高11m工作级别为A5的单主梁门式起重机标记为: MDG20t-35m/11.5m+12.5m H=11m A5 GB/T14406 第二章 起重机整体设计2.1 设计参数:1.起重量：Q=20t 2.滑轮倍率：m=4 3.起升速度：V起=7.2m/min4.运行速度：V大车=30m/min V小车=30m/min5.跨度：L=35m

21、 6.悬臂：L左=12.5m L右=11.5m 7.有效悬臂：左边有效悬臂：S1=9m,右边有效悬臂：S2=9m8.大车轮距：B=8.5m 起升高度H=11m9.小车轨距：LX=3.654m,小车轮距Bx=2.8m10.起重机总高H=14.807m11.工作级别：JC=25%，中级工作2.2 L型支腿龙门起重机的总体稳定性计算龙门起重机的总体稳定性计算包括：工作状态稳定性安全系数的计算和非工作状态稳定性安全系数的计算。工作状态稳定性安全系数的计算（1）垂直大车轨道方向的满载稳定性安全系数应满足下式:K2=G1为门架自重 82620kgG2小车自重 7076kgQ额定起重量 20000kgPg小

22、车运行时的惯性力330kgW3大车金属结构上的工作状态下的最大风力3950kgW1+W2作作在小车和物品上的工作状态下的风力 425kgh1小车挡风面积形心高度12.6mh2小车重心高度11.4mh3大车金属结构挡风面积的形心高度10.4mb桥架重心至支承点的距离17.5mK2=23.9（2）沿大车轨道方向的稳定性安全系数的计算K1=G1主梁自重54961kgG2小车自重7076kgG3支退自重11697kgG4下横梁自重9396kgG5台车自重8190kgL1主梁重心至驱动轮支承点的距离L1=3.696mL2小车重心至驱动轮支承点的距离L1=4.73mL3支腿重心至驱动轮支承点的距离L3=2

23、.35mL4下横梁重心至车轮支承点的距离L4=4.1mB轮距8.5mW4作用在小车上的最大风力W4=187kgh1小车挡风面积形心高度12.6mW5作用在大车金属结构上的工作状态下的最大风力900kgh2大车金属结构挡风面积的形心高度4.4mP2大车制动时的惯性力2100kg =23.91.4（3）满载龙门起重机沿大车轨道方向起、制动时的稳安性安全系数K3=L0=5.1mWq作用在物品上的工作状态上的最大风力Wq=250kgPq起重机运行时物品产生的惯性力325kgK3= =21.61.4（4）非工作状态下的安全系数W4作用在起重机小车上的非工作状态下的最大风力600kgW5作用在大车金属结构

24、上非工作状态下的最大风力3200kg =17.21.4通过工作状态和非工作状态时的总体稳定安全系数的计算，可知起重机是稳定的,在计算中，工作状态下风载安第II类载荷计算，工作风压取Q=25kg/m2，非工作状态风载荷按第III类载荷计算，非工作风压取80kg/m2.在主梁自重中，除主梁本身重量外，还包括走台、栏杆和电缆拖车重量。支腿重包刚性支腿和挠性支腿的重量、梯子平台重量。从动装置自重包括两套从动车轮组、缓冲器、夹轨器的重量。在稳定性计算中，不考虑防滑装置作用。第三章 起重机小车起升机构的计算20T单主梁门式起重机的起重小车采用二支点垂直反滚轮式小车，起重机小车主要包括起升机构、小车运行机构

25、和小车架三部分。起升机构的特点：a、特品起升或下降时，在驱动机构上由钢丝绳拉力产生力矩方向不变，即力矩为单向作用b、物品悬挂系统由挠性钢丝绳组成，物品惯性引起的附加力矩对机构的影响不大，一般不超过静力矩的10%。C、机构起动或制动时间稳定运动时间相比是短暂的，因此可将稳定运动时间的起升载荷作为机构计算载荷。3.1主起钢丝绳的计算（1）钢丝绳的最大拉力计算钢丝绳的最大拉力Smax=Q为额定起重量20000kgG吊钩为吊钩组得量485kgm为滑轮倍率4为滑轮组效率0.975Smax=(2)钢丝绳的选择Smax=n绳xSmaxn绳为钢丝绳的安全系数，对于中级工作类型n绳=4.5Smax=n绳Smax

26、=4.5x2626=6565kg根据GB8918-2006钢丝绳选用标准，6X19W-16-1570钢丝绳的最小破断拉力为133KN65.65KN，所以选择的钢丝绳强度要求，钢丝绳直径16mm,3.2 滑轮、卷筒的计算（1）滑轮卷筒最小直径的计算Dhd绳，根据GB3811-2008中的规定，h为卷筒、滑轮和平衡滑轮的卷绕直径与钢丝绳直径之比值h=20Dhd绳=2016=320所以取卷筒、滑轮为500mm(2)卷筒长度的计算L双=2(L0+L1+L2)+L光L0=( t=(18=540Hmax最大起升高度11mn安全圈数n=2t绳槽节距t=d绳+(24)=18mmL1根据结构确定卷筒空余部件。L

27、1=3t=3x18=54mmL2固定钢丝绳所需要的长度，L2=3t=54mmL光根据钢丝绳允许偏斜角确定L光=L3-2tanHmin5 L3为吊钩轴长360mmL光=L3-2tan=360-2tan51500=98mmL双=2(L0+L1+L2)+L光=2(540+54+54)+98=1394取L双眼1500mm(3)卷筒的扭矩M=卷筒的机械效率0.98M=(4)卷筒的转速n卷=（5）根据静功率先择电机起升机构功率按下式计算N=起升机构总的效率取0.9G吊钩吊钩重364kgN=取电机功率为YZR250M1-8/30KW n电为720r/minGD2=1.52kgm2 M额=975x=975x=

28、40.6kgm3.3减速机的选择(1)传动比的选择i=39.3根据传动比i为39.3，电动机功率为30KW,电机转速为720r/min，工作制度为25%，查减速机产品目录选用ZQ650-40.17-3CA传动比为40.17,输入功率为26KW(2)验算减速器被动轴上的最大扭矩及最大径向力最大扭矩的验算Mmax=M额电动机的额定扭矩40.6kgmi传动比i=40.17为电动机最大转矩倍数2.8为电动机至减速被动轴的传动效率取0.94减速机低速轴上容许的最大扭矩阵6150 kgmMmax=0.72.840.640.170.94=3004kgm所以满足要求最大径向力的验算Pmax=Smax+G卷/2

29、PSmax钢丝绳最大拉力2626kgG卷为卷筒重量762kgP减速机低速轴端最大容许径筒载荷10000kgPmax=Smax+G卷/2=2626+762/2=3007kg882所以不会打滑(5)空载、顺风、下坡工况的打滑验算空载、顺风、下坡工况电动机轴上的静力矩空载时的最小摩擦阻力60kgP坡空坡度阻力14kgP风空第II类载荷下的风阻力108kg=0.3kgm制动时间和制动加速度的验算a制平=不打滑条件)=567空载时打滑4.4减速器的选择根据标准减速器的承载能力表选择小车运行机构减速器，计算载荷按起动工况确定：P计=P静+P惯P静小车满载、上坡、逆风运行时的静阻力，由前面计算可知P静=71

30、1.9kgP惯小车运行时的惯性力P惯=P计=P静+P惯=711.9+963=1674.9kg减速器的计算功率减速器强度验算根据第II类载荷确定减速器承受的最大载荷，验算减速器输出轴承的最大扭矩。为了确定最大计算扭矩，首先计算出换算扭矩，首先计算出换算到减速器输出轴上的电动机最大起动力矩M电max，制动力矩M0制 打滑力矩M滑电动机的最大起动力矩M电max=M额i=2.56.6444.450.9=664kgmM0制=M制i=544.450.9=200 kgmM滑=R驱maxD轮/2=0.1217655.50.45/2=477kgmM0制 M滑 M电max所以取M计= M滑=477 kgm减速器的

31、输入轴扭矩为:M入=975N/n=9756.2/925=6.54kgm减速器的输出轴扭矩为M出=kM入i=56.5444.450.96=1395 kgmK最大短暂扭矩系数,取k=5M计19.12,所以满足要求，GD2=0.42 kgm24.6车轮的计算(1)车轮轮压的计算、耐久性计算时的等效起升载荷由下式确定Qhs=静Q静静载荷换算系数0.6Qhs=静Q=0.620000=12000kg根据等效起升载荷确定车轮的等效轮压Phs然后再由下式确定车轮的计算轮压P计=kPhsPhs根据等效起升载荷算得的轮压，然后两个轮压的平均值=12084kgK等效冲击系数1.0 载荷变化系数,根据Qhs/G小车=12000/6482=1.85 查表=0.81P计=kPh1.4s=1.00.8112084=9788kg强度校核时的最大计算轮压Phs=IIPmaxII动力系数Phs=IIPmax=1.417655.5=24717.7kg(2)车轮踏面的接触应力计算耐久性计算因为采用凸头钢轨，所以车轮踏面呈点接触，局部接触应力为：R车轮与轨道的曲率半径大(43kg/m的曲率半径为R2=30cm,450的为R1=22.5cm)所以R=30cmm系数，由两接触体的曲率半径这