1、全 日 制 普 通 本 科 生 毕 业 设 计450t 门式起重机起升机构设计THE DESIGN OF 450t DOOR CRANE HOISTING MECHANICSM由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD 图纸等，联系153893706学生姓名：学 号：年级专业及班级：2008级农业机械化及其自动指导老师及职称： 学 院：工学院提交日期：2012年05月1全日制普通本科生毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰
2、写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年 月 日2目 录摘 要 1关键词 .11 前言 .21.1 起重机的发展现状 .21.2 课题的研究目的和意义 .31.3 梁场专用 450t 门式起重机工作特点 31.4 本文所要做得主要工作 .32 设计要求 .42.1 参数设计 .42.2 设计标准 .43 起升机构设计计算 53.1 概述 .53.2 钢丝绳的选择 .53.3 卷筒设计 .73.4 电动机选择 103.5 开式齿轮传动的设计计算： 123.6 减速器选择 133.7 高速
3、轴连轴器选择 133.8 低速 轴联轴器选择 133.9 制动器 133.10 液压失效保护制动器 .153.11 机构起动时间计算 .153.12 零件疲劳计算 .164 结束语 18参考文献 19致谢 203450t 门式起重机起升机构设计学 生：指导老师：摘 要：在激烈的起重机制造行业，为占领制高点，许多起重机制造厂商广泛采用先进的生产工艺，模块化设计等等，以期在满足用户需求要求的同时能够最大程度的降低生产制造成本。文章旨在龙门起重机起升机构设计。在绘制机械制图时，运用计算机绘制了起升机构总图和卷筒总成图。这样对起重机设计有一个更好的了解。设计重点在于对钢丝绳、卷筒、电动机、减速器、制动
4、器、联轴器的选型，同时对电动机发热、起制时间等进行校核。起重机的分类方法有多种，常见的是按起重机体型特点来分类。如桥式起重机、门式起重机、门座起重机、塔式起重机、汽车起重机、铁路起重机、桅杆起重机、缆索起重机等。门式起重机是桥式起重机的一种变形。在港口主要用于室外的货场、料场货、散货的装卸作业。它的金属结构像门形框架，承载主梁下安装两条支脚，可以直接在地面的轨道上行走，主梁两端可以具有外伸悬臂梁。门式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点，在港口货场得到广泛使用。关键词：龙门起重机；起升机构；电动机；The Design of 450t Door Crane Hoisti
5、ng MechanicsmStudentTutor:(College of engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract: In the crane manufacturing industry, to occupy high ground, many manufacturers of gantry crane adopt advanced technology, modular design, so as to meet needs of customer and reduce manu
6、facturing cost at the greatest extent. This article aims to the design of the gantry cranes systems and the overall stability, especially for the design and calculation of lifting mechanism. In drawing, we do not only complete the map of total machine by hand-draw, and also use computer to draw the
7、total plan of the hoisting mechanism and reel assembly. Thus,we can get a better understanding of the gantry 4crane design.This article focuses on the design of steel wire rope, roller, motor, reducer, brake, coupling selection,at the same time, make the calibration of motor heating, starting and br
8、aking time, the overall stability.The classification of crane there are many methods, common in size characteristics to crane classification. Such as bridge cranes, door crane, tower cranes, cranes, railway crane, crane, the cable crane, mast.Door crane bridge crane is a kind of deformation. In the
9、port of loading bays, mainly used in outdoor yard, bulk goods of loading and unloading. Its metal door frame structure as shape, bearing under article install two main girder supporting feet, can be directly in the ground track walk, the main girder ends can have overhanging the cantilever beam. Doo
10、r crane with high efficiency and the homework range, wide adaptability, strong commonality and other characteristics, widely used in port loading bays.Key words: Gantry crane;Hoisting mechanism;Motor.1 前言1.1 起重机的发展现状自有人类文明以来，物料搬运便成了人类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中
11、应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高，科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革。现根据起重机的新理论、新技术和新动向，结合实例，简要论述国内外先进起重机的特点和发展趋势。1）产品设计的模块化、个性化和机电一体化用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。在满足不同客户个性化需求而需要对起重机进行改进时，只需针对某几个模
12、块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。随着科技发展，具有自分析、自调整、自纠错的智能化操作的全自动、半自动操作形式的高度机电一体化的设计理念已经应用到起重机设计当中。使得起重机更安全更易于操作和维修 1。 52）产品制造新材料和新工艺由于钢铁工业新技术的应用，钢材质量得以提高。DOMEX系列高强度及超高强度刚才，在设计起重机主梁强度时，可使用较高的
13、许用应力，而不需要很高的安全系数，以减少起重机材料用量，从而降低设备的重量和价格。车轮采用空气硬化镍铬钼合金钢制造，可使其使用寿命延长5年以上。在机加工方面，尽量采用少切削的精密铸件，尤其是铝合金铸件占多，加工设备大量采用高精、高效的数控自动机床等，既保证了加工质量，又提高了生产率，降低了成本。3）产品性能的自动化、智能化和数字化经过长时间的发展，起重机在引入先进技术和设计理念之后，其产品性能已得到了很大的提高。例如传感器技术的应用使得起重机能够准确的称量起吊重量和进行定位。限于起重机自身的外形特点特别是大型起重机的外形特点，其起吊的货物有时候需要花费很长的时间来进行对位，由于位置摆放不对引起
14、事故的情况也屡见不鲜。为此，很多起重机采用了防摇摆、准确对位技术并利用计算机系统进行精确计算，再加上专家方案，能够很好的解决此类问题。现在的人工费已经在节节攀升，自动化高效化的机械设备越来越受到企业的喜爱，起重机也不例外。在采用传感器技术、计算机系统和新材料之后，其产品性能正向着自动化、智能化和数字化方向发展 2。4）起重机设计专业化协作为了能迅速制造和装配出品种多样化的产品，同时降低起重机的制造成本，这就要求企业之间密切联系和协调，企业走向专业化、标准化和系列化。因为使用标准件设备能迅速组合和安装，减少标准件外组合部分的加工制造就显得特别重要。组合构件的使用比起生产非标准件起重机来，有助于减
15、少成本。与此同时采用标准件也可以在很大程度上减少设计的工作量。1.2 课题的研究目的和意义起重机械设计领域是一个有着悠久历史的行业。经历长时间的摸索和创新，该领域已经形成了一整套完整而且行之有效的设计形式。但随着时间的推移，顾客要求的提高，起重机设计行业也在不断前行。最大起重量不断在上升，从小起重量到重达好几千吨的起重机，起重机制造呈现出梯度型。与此同时，同吨位的起重机逐渐向智能化，高效化，低成本话方向发展。在现今信息化的时代，借助现代计算机技术和信息技术许多在以前很复杂的问题就变的简单了许多了，设计周期得以大大缩短。在计算中，起重机的载荷为静载6荷，惯性载荷和震动载荷。静载荷是起重机在平稳状
16、态下运行所受的载荷。除此之外，在起制动过程中还受惯性载荷，速度变化越大，惯性载荷越大。对于起重机来说，各部分结构并不是理想的刚体，而是一个弹性系统，所以在上述基本载荷状态下还叠加了按一定频率变化的振动载荷，它提高了起重机各部分的应力峰值，同时它的反复作用也使起重机的的某些敏感部分疲劳损坏。现代大型计算机系统能够很好的模拟起重机这一类机械的工作情况，并对其进行仿真。由此可以得到震动的源头。设计人员可以依次来进行优化设计，并将优化设计方案在计算机中进行模拟仿真以检验优化结果。这样可以大大节省起重机改进时间和成本。振动载荷对于起重机的强度有重要的意义，研究起重机动力学的主要目的就是要弄清这部分应力的
17、大小。目前，我国起重机械整体水平虽有了一些进步，但无论性能还是内在质量与国外产品相比尚有较大差距，主要表现在：起升机构仍沿袭小而短的传统卷筒、反弹乱绳现象严重、钢丝绳易于疲劳、报废率高等。现行起升机构的上述缺陷，严重影响了主机的工作性能、可靠性和安全性。面对人世的严峻挑战，加快研究开发高性能的新型起升机构，迅速提高起重机械整体水平具有十分重要的意义。为了满足堆场生产发展的需要，我们设计了这台 450t-38m 龙门起重机，使用操作方便，制造价格较低，维护保养简便等特点的货场用龙门起重机 3。1.3 梁场专用 450t 门式起重机工作特点本起重机是在高速铁路工程的混凝土梁制作场使用；梁场制作的混
18、泥土箱梁，质量为 900t，通常用两台跨铁路线的 450t 门式起重机联合吊装；这台起重机也可用来组装架桥机。本起重机的跨度大，为了减少小车自重，采用牵引式小车。这种小车的运行用绳索牵引，绳索驱动机构装在起重机的端梁上。起升机构装在支腿的横梁上，起升绳索通过端梁的导向滑轮，绕过小车的起升滑轮组，从滑轮组出来的钢丝绳固定在另一侧的端梁上。这样，当起升机构停止、运行机构运动时，起升滑轮组的绳索运动，但吊钩只作水平运动；运行机构停止、起升机构运动时，吊钩只作铅垂运动。当两个机构同时开动时，吊钩作倾斜运动。1.4 本文所要做的主要工作综上所述，本论文以梁场用门式起重机为研究对象。设计的主要任务是熟悉起
19、重机设计的具体环节，基本掌握起重机设计中对于载荷类型的分析和计算过程。并对起升机构进行初步选型和布置，绘制龙门起重机起升机构的装配图。72 设计要求2.1 参数设计1）起重量：450t；2）跨度：38m；3）起升高度：29m；4）吊具质量：9637kg5）额定起升速度： min/5.0vy6）起升机构工作级别： 6M2.2 设计标准1）GB3811-83 起重机设计规范2）GB6067-85 起重机安全规范3）GB/T14406-93 通用龙门起重机4）GB10183-88 桥式和龙门起重机制造及轨道公差3 起升机构设计计算3.1 概述1）选取吊具。由起重量 450t，根据吊钩允许起重量表（
20、）198.05/TGB查的吊钩质量 9637 ，假设钢丝绳的重量为 7000 。kgkg2）机构布置。采用四个独立的起升机构，分别安装在两侧的下梁上。每套起升卷筒的滑轮组倍率 4。10q图 1 门式起重机简图8Figure 1 Door crane diagram3.2 钢丝绳的选择此处已删除10485634N零件疲劳极限 rk45 号钢磨光试件的疲劳极限：（36）221 /6/)360(27.0mN零件的正应力疲劳极限为：dk11式中 应力集中系数。根据 查表得：125.60/8/,01.6/3dDdr5.0,3.,0.1,8. rff418kf表面粗糙度系数，安装轴承的表面经半精磨， =1
21、.1； k尺寸系数，直径 180mm， =1.4；dkdk小齿轮轴的应力特征为对称循环应力，因此：（37）221 /10/4.15.26mNkr （38）673/rk韦勒曲线查表得：222 /35/610,/610:8 mNmNnT 922/64,/10:20mNnT 斜率 m 为：（39）3.log6l83当 时的斜率为 2m：61021045Tn4.logl8ogrkN2/509.mrkN安全系数 ，校核通过。fnn83.1.46式中疲劳计算许用安全系数 13：。.2.3/1mf4 结束语经过两个多月的紧张忙碌，终于如期完成了毕业设计。本文设计的题目是门式起重机起升机构设计。本文主要是针对
22、门式起重机进行设计计算，尤其是起升机构的设计计算。第一部分主要介绍了起重机的发展现状，阐述了国内外先进起重机的进步和不足，由此引起的对起重机机械的发展要求，从而提出了本文的研究目的和意义。第二部分则是对所设计起重机的参数进行说明。第三部分则是本文的重点即起升机构的设计计算，通过给定的参数进行设计计算之后，对钢丝绳，卷筒，电动机，减速器，制动器和联轴器等进行设计选型，并进行相关的校核。毕业设计完成之际感受到，任何事情，尤其像毕业设计这类时间耗费较长的需要有一个较为完成的计划并按照计划一步一步落实。这样就能够化长为短，化难为简。有了这些做事情的技巧和方法，接下来就需要脚踏实地的干劲，这个是任何事情
23、成功与否的关键。参考文献1 赵世军.起重机械制造业的发展趋势J.山西:大众标准化,2005 (6): 23-25.2 张质文.起重机设计手册S.北京:中国铁道出版社,1993 (5):60-70.3 李谷音.港口起重机械M.北京:人民交通出版社,2004 (4):40-65.4 刘云,杨祖孝,王健,乔会琦.起重机新型起升机构的开发研究J.山西:起重运输机械,2007 10(12):50-53.5 何小民,齐向东,郭建国.模糊 PID 控制器在起重机纠偏系统中的应用J.山西:起重运输机械,2008 (3):62-64.6 GB/T14406-93.通用龙门起重机S.北京:国家标准局出版社,199
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28、计老师的监督和自己的努力下基本上完成了毕业设计的预期目标。在毕业设计的过程中吴老师给了我许多宝贵的经验和意见，这些能够让我更好的将所学到的课本知识融入到实际的设计中。吴老师活跃的学术思维和执着的敬业精神让我无比钦佩，是我学习的好榜样，将不断激励和鞭策我不断努力进取。吴老师平时工作繁忙，还能抽空指导我们让我深深感动。在此，我谨向吴老师表示最衷心的感谢并致以最崇高的敬意！另外，我还要感谢使我受益良多的李鲁明同学。在设计计算的过程中，由于是第一次进行这样系统的设计，不可避免的遇到了许多难处，再向他请教问题时他都耐心地为我讲解，直到我弄懂为止。在此我向他表示衷心的感谢！还要感谢所有在大学期间曾传授我知识的老师，感谢他们的无私奉献。在传授书本知识的同时还教会我如何做人，为今后的学习和工作奠定了良好的基础。最后，感谢农机 1 班的全体同学，是他们陪我的度过了人生中最美好的大学时光。附录附录 1：装配图 A0 一张；附录 2：部装图 A1 两张；附录 3：零件图 A2 两张；附录 3：零件图 A3 两张；附录 4：零件图 A4 四张；
