起重機起升機構(gòu)設(shè)計開題報告
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1、 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 論文題目 塔式起重機起升機構(gòu)設(shè)計 一、選題背景和意義: 當今中國工業(yè)經(jīng)濟處于高速發(fā)展時期,建筑工業(yè)化和工業(yè)現(xiàn)代化的進程中起重機的使用是不可缺少的。 從古代,人們?yōu)榱私ㄔ齑笮徒ㄖ桶l(fā)明了原始的起重設(shè)備,到了今天,起重機設(shè)計制造已經(jīng)成為一個專門的產(chǎn)業(yè)。起重設(shè)備的應(yīng)用給人們帶來了很大的便利,小到倉庫里的叉車,大到航天中心的吊裝火箭的起重機械,建筑工地上隨處可見的塔式起重機,港口碼頭的大型龍門吊,起重機的身影無處不在。 正是由于起重機使用的普遍性,起重機設(shè)計制造具有很強的應(yīng)用性。據(jù)數(shù)據(jù)顯示,僅工 程起重機
2、一項,全球的年銷售額就有 75 億美元,但是這些大多是由歐美企業(yè)壟斷。 近些年來, 伴隨著我國固定資產(chǎn)投資的飛速增長、 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和大型項目的不斷上馬,使得我國工程機械行業(yè)獲得了空前的發(fā)展,也受到了人們越來越多的關(guān)注。我國的起重機制 造商與歐美的競爭對手相比在技術(shù)上還存在著差距,在產(chǎn)業(yè)鏈條,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面也存在著一定的劣勢,但這并非遙不可及。更主要的是,我國在這一領(lǐng)域從未放棄過自主研發(fā),而且已經(jīng)具備了相當大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,創(chuàng)造了幾個蜚聲全球的知名品牌。 起重機屬于典型的機械產(chǎn)品,根據(jù)其使用環(huán)境的不同,起重機的設(shè)計又具有不同特性,作為畢業(yè)設(shè)計的選題不僅可以檢驗自己的機械專業(yè)
3、能力還可以考察創(chuàng)新創(chuàng)造能力。 二、課題關(guān)鍵問題及難點: 起升機構(gòu)包括了吊具,卷筒,減速器,制動器,電機等多方面,在設(shè)計時,可能難以處 理的問題有下面幾個方面: 1. 減速器和電機,卷筒在起重機上的布局 因為三者之間距離的改變會影響到聯(lián)軸器選用和制動器選用。 2. 卷筒設(shè)計 我認為卷筒設(shè)計是起升機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié),卷筒的壁厚取決于最大起升重量,卷筒的 長度由鋼絲繩的直徑和卷筒節(jié)距確定。只有卷筒的選擇符合設(shè)計要求,才能根據(jù)所給的起升 速度確定減速器輸出端轉(zhuǎn)速和電動機的選擇,再由所選電機的輸出轉(zhuǎn)速和
4、減速器輸出轉(zhuǎn)速確 定減速器的傳動比,選擇合適型號的減速器。 3. 制動器的選擇 制動器必須能在重物上升時及時使電機輸出停止,在重物水平移動時保持起升機構(gòu)的停 止,還要在卸貨時及時停車,防止貨物受損。 所以制動器是起升機構(gòu)里重要的安全保障裝置,選擇是要謹慎。 4. 鋼絲繩,卷筒等強度載荷的校核 三、文獻綜述(或調(diào)研報告) : 1. 起重機概述 起重機是以反復(fù)短暫的工作循環(huán)方式完成貨物裝卸或設(shè)備安裝作業(yè)的。一個工作循環(huán) 包括:取物、貨物上升、水平運動、下降、卸載,然后空吊具返回原地。一個工作循環(huán)時間
5、一般從幾分鐘到二三十分鐘,其間各機構(gòu)在不同時刻有短暫的停息時間。 中國古代灌溉農(nóng)田用的桔是臂架型起重機的雛形。 14 世紀,西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū) 動的轉(zhuǎn)動臂架型起重機。 19 世紀前期,出現(xiàn)了橋式起重機;起重機的重要磨損件如軸、齒 輪和吊具等開始采用金屬材料制造,并開始采用水力驅(qū)動。 19 世紀后期,蒸汽驅(qū)動的起重 機逐漸取代了水力驅(qū)動的起重機。 20 世紀 20 年代開始, 由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機工業(yè)迅速發(fā) 展,以電動機或內(nèi)燃機為動力裝置的各種起重機基本形成。 起重機主要包括起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)等。起升機構(gòu) 是起重
6、機的基本工作機構(gòu), 大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成, 也有通過液壓系統(tǒng)升降重物的。 運行機構(gòu)用以縱向水平運移重物或調(diào)整起重機的工作位置,一般是由電動機、減速器、制動器和車輪組成。變幅機構(gòu)只配備在臂架型起重機上,臂架仰起時幅度減小,俯下時幅度增大,分平衡變幅和非平衡變幅兩種?;剞D(zhuǎn)機構(gòu)用以使臂架回轉(zhuǎn),是由驅(qū)動裝置和回轉(zhuǎn)支承裝置組成。金屬結(jié)構(gòu)是起重機的骨架,主要承載件如橋架、臂架和門架可為箱形結(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。 從構(gòu)造特征看,起重設(shè)備一般分為單作用起重設(shè)備,橋式類型起重機,和回轉(zhuǎn)類型起重機。本課題設(shè)計的門式起重機就是橋式起重機的一種,常見的又桁架
7、式和箱梁式兩種。 2. 起重機的應(yīng)用 起重機械是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備, 被廣泛的應(yīng)用于各種物料的起重、 運輸、 裝卸、安裝和人員輸送中,從而大大減輕了體力勞動強度,提高了勞動生產(chǎn)率。 在現(xiàn)代建筑工程中,起重機成立標志性裝備。紐約的帝國大廈可以在短短的 400 余天 建成,并且在隨后的幾十年里保持世界最高建筑的頭銜,起重機械功不可沒; 2006 年德國 世界杯場地建設(shè),整個工作場地分為幾個工作區(qū)域,劃分的原則就是起重機械的工作覆蓋 范圍,將整個工地都置于起重機械的工作范圍內(nèi),大大提高建設(shè)速度和場地利用率。在中 國,三峽大壩的建筑現(xiàn)場
8、,最顯眼的施工設(shè)備就是那些巨大的塔吊,它們?nèi)找共煌5孛β? 著,為這個巨大的水利工程能夠早日造福社會提供強有力的保障。 不僅僅在建筑工地上活躍著起重機的身影,港口、機場、車站或者各種各樣的工廠車 間,都有起重設(shè)備在工作。如果沒有起重機的參與,那些巨大的港口可能會癱瘓,帶來的 經(jīng)濟損失或許不會小于金融危機的沖擊。 3. 起重機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 目前,國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)大型起重機的廠家很多。其中以中聯(lián)重科、三一重工、撫挖等公 司產(chǎn)品系列較全,市場占有率較高。中聯(lián)重科在 2007年12月宣布實行品牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后?,F(xiàn) 已成功開發(fā)了
9、50t~600t 履帶式起重機產(chǎn)品系列。作為中國起重機行業(yè)的領(lǐng)跑者,徐州重型 機械有限公司現(xiàn)在已經(jīng)形成了以汽車起重機為主導(dǎo),履帶式起重機和全路面起重機為側(cè)翼 強勢推進的龐大型譜群。國內(nèi)最具歷史的履帶式起重機生產(chǎn)企業(yè)撫挖現(xiàn)已擁有 35t~350t 的 履帶式起重機產(chǎn)品系列。 QUY350是撫挖 2007 年推出的國產(chǎn)首臺 350t 履帶式起重機,填補了 國內(nèi) 350t 履帶式起重機的產(chǎn)品型譜空白。 目前,國外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機廠家很多。其中利勃海爾、特雷克斯 - 德馬格、馬尼托 瓦克與神鋼等公司產(chǎn)品系列較全, 市場占有率較高。利勃海爾公司的產(chǎn)品技術(shù)先進
10、、工作 可靠,其生產(chǎn)的 LR系列履帶起重機最大起重量已達 1200t 。其桁架臂履帶式起重機系列在 2007年又喜添新品 LR1600/2 ,使其產(chǎn)品型譜更加完善。 未來的一段時間內(nèi),起重機的發(fā)展趨勢包括以下幾個方面: (1)起重機的大型化。近年來,火電發(fā)電機組的功率不斷增大,由以前的 30萬KW為主 轉(zhuǎn)為 60萬 KW乃至 100萬 KW 為主,對起重機的噸位需求增大。 由于美國核電技術(shù)的推廣應(yīng)用,使大件吊裝量大幅增加催生了大型起重機市場的需求。大型石化項目,同樣需求大噸位的大型起重機特別是履帶式起重機。 ( 2)創(chuàng)新設(shè)計。開展對起重機傳動型式創(chuàng)
11、新、結(jié)構(gòu)構(gòu)造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術(shù)基礎(chǔ)研究,為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動裝置,從而通過對不同設(shè)計方案的優(yōu)選、分解和組合來產(chǎn)生新的設(shè)計方案,不斷推出創(chuàng)新設(shè)計成果。 ( 3)核心技術(shù)化。各大知名企業(yè)均具有其獨特的核心技術(shù),并不斷創(chuàng)新,努力保持在同行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。現(xiàn)在各大公司均大力研究開發(fā)自己的核心技術(shù),以不斷提升自己的產(chǎn)品檔次和競爭能力。 ( 4)模塊化和組合化。 極短交貨期的市場需求要求開展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同異地設(shè)計技術(shù)、 并行工程技術(shù)研究,這樣可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設(shè)計方法,將起重機上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用
12、途,有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊,通過不同模塊的相互組合,形成不同類型和規(guī)格的起重機。達到改善整 機性能,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,充分滿足用戶需求。 ( 5)大噸位的自拆裝系統(tǒng)。履帶起重機體太笨重在公路上無法自由行走,必須拆卸才可運輸,到達工作地點后再進行組裝,需要輔助吊車。為減少或不用輔助吊車,節(jié)省施工 費用,因此研制自拆裝系統(tǒng)勢在必行。( 6)混合型起重機。履帶起重機和輪式起重機各有利弊,將兩者取長補短后,混合型起重機應(yīng)運而生,這也是起重機新型式的大膽嘗試與突 破。它集履帶起
13、重機桁架臂大起重量、大作業(yè)空間的優(yōu)勢和輪式起重機的機動靈活優(yōu)勢于一體,主要用于大型起重機。 4. 結(jié)語 我們已經(jīng)看到世界上工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)開始進入新的技術(shù)革命時代。我國目前仍然處 在設(shè)計、生產(chǎn)周期化階段,起點低、設(shè)備落后,相對發(fā)達國家落后 20年左右。如果我國能 從國外工業(yè)發(fā)展中得到啟示,將可加快我國起重機械工業(yè)的發(fā)展。 四、方案(設(shè)計方案、或研究方案、研制方案)論證: 概述: 設(shè)計參數(shù): 起重量 Q=40t;起升高度 H=10m;跨度 L=30m; 有效懸臂左 8m,右 8m; 起升速度 v
14、= 10m/min; 小車運行速度 vc=45m/min ; 大車運行速度 v=42m/min ; 整機工作級別均 A5; 機構(gòu)工作級別 M5 ; 1. 吊具選擇 采用單吊鉤形式, 吊鉤根據(jù)起重量 CP=40t 選擇下滑輪組,預(yù)估下滑輪組質(zhì)量 932KG。 ,機構(gòu)工作級別 M5選用吊鉤 M32。根據(jù)吊鉤號, 2. 鋼絲繩選擇 鋼絲繩是有很細的強度很高的鋼絲,按一定的螺距繞成股,再由股繞成繩。 鋼絲繩根據(jù)其芯材料不同,分為 ( 1)
15、鋼絲。鋼絲繩起到承受載荷的作用, 其性能主要由鋼絲決定。鋼絲是碳素鋼或合金 鋼通過冷拉或冷軋而成的圓形 (或異形) 絲材, 具有很高的強度和韌性,并根據(jù)使用環(huán)境條件 不同對鋼絲進行表面處理。 ( 2)纖維芯。 它是用來增加鋼絲繩彈性和 韌性、潤滑銅絲、 減輕摩擦, 提高使用壽命的。 常用繩芯有機纖維(如麻、棉)、合成纖維、 石棉芯(高溫條件)或軟金屬等材料。 在作為中小型起重機起升機構(gòu)使用時, 纖維芯鋼絲繩在抗拉強度和破斷力方面可以滿足 使用需求,并且起重機在運送物料時需要卷繞,因此選用纖維芯鋼絲繩,以增加使用
16、壽命, 減少更換次數(shù)。 3.卷筒選擇 起升機構(gòu)的卷筒是用來卷繞并儲存起升繩的。在批量生產(chǎn)的通用中小型起重機中多用鑄鐵制造的卷筒,一般采用單層卷繞。 單層卷繞卷筒表面切有弧形斷面的螺旋槽,以增大鋼絲繩與筒體的接觸面積,并使鋼絲繩在卷筒上纏繞的位置固定,以避免相鄰鋼絲繩互相摩擦影響壽命。根據(jù)任務(wù)設(shè)計要求采用單層卷繞式的鋼絲繩鑄造卷筒。 4. 電動機選擇 我國起重機采用專用的直流和交流電動機。直流電動機的主要優(yōu)點是調(diào)速范圍大、過 載能力強、平滑的調(diào)速特性和較大的起動、制動轉(zhuǎn)矩。工作電壓為 220 V 和 440 V 。但
17、存 在設(shè)備費用高、體積大和需要專用的供電電源等缺點 , 少數(shù)冶金起重機和要求在較大范圍 內(nèi)平穩(wěn)調(diào)速的傳動機構(gòu)采用直流電機。 電動機機械部分的強度和剛度設(shè)計的足夠大,所以電動機的選擇主要是電動機熱容量 的選擇。因為起升機構(gòu)屬于斷續(xù)周期工作,起升機構(gòu)電機可認為是 S3 工作制。。在起重機 械中 , 一般采用三相交流感應(yīng)電動機和錐形轉(zhuǎn)子電動機 , 其工作電壓為 220 V/ 380 V 和 500V。根據(jù)機構(gòu)工作級別,一般選擇 JZR2 、 YZR、 JZRH型 3 相交流電機。 籠式感應(yīng)電動機的優(yōu)點是構(gòu)造簡單 , 操縱方便 , 有較高的轉(zhuǎn)差率 ,
18、適用于直接啟動 , 價格也便宜 , 缺點是啟動電流大 ( 達額定電流的 4~ 6 倍) 和不能承受較多的起動次數(shù)。 作為起升機構(gòu)用電機,需要頻繁起動,因此籠式電機不適合選用。 繞線式感應(yīng)電動機使用的最多。因為這種電動機的轉(zhuǎn)子電路可以外接起動電阻實現(xiàn)起動調(diào)速 , 起動平穩(wěn)、起動電流通常不超過額定 電流的 2~ 215 倍 , 且有較高的過載能力。所 以這次選用這種電動機。 5. 減速器選擇 減速器是原動機和工作機之間的獨立 的閉式傳動裝置,用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn) 矩,以滿足工作需要。 在機構(gòu)設(shè)計中, 應(yīng)盡可能選擇由減速器
19、制 造廠供貨的標準減速器,起重機減速器分為 ZQA型和 QJ型兩大類,其中 QJ型又分為帶底座型和三支點支承型(下圖)兩種。 QJ系列減速器減速比范圍寬,機械傳動效率高,運轉(zhuǎn)平穩(wěn),噪音低,使用壽命長,承 載能力高,易于拆檢,易于安裝。這里選用 QJ系列標準減速器。 6. 制動器選擇 制動器是起升機構(gòu)不可缺少的安全裝置, 而且要安裝在高速軸與卷筒剛性聯(lián)系的位置。 一般起重機常用的減速器有盤式和瓦塊式兩種。因為盤式制動器是以平面的摩擦塊雙向壓到制動盤上產(chǎn)生制動力,制動摩擦力合摩擦受損均勻,更換也方便,所以這里選用盤式
20、制動器。 7. 聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器是將兩個獨立的傳動部件聯(lián)系起來,如電動機輸出軸和減速器輸入軸的連接, 減速器輸出軸與卷筒軸的連接等。 對這些聯(lián)軸器的要求, 除了能有足夠的傳遞轉(zhuǎn)矩能力外, 還有兩個重要的附加要求:一是安裝方便,要求不挪動設(shè)備的情況下可以拆卸;二是有一 定的徑向、軸向和角度向的補償能力,因為機構(gòu)的底座制造有誤差,或發(fā)生了變形,使的 這種補償非常必要。 在電動機輸出軸與減速器高速軸之間, 選用梅花形彈性聯(lián)軸器, 因為電機輸出轉(zhuǎn)速高, 具有沖擊和振動,這種類型的聯(lián)軸器有緩沖減振的作用,另外還
21、有轉(zhuǎn)動慣量小,補償能力 好的優(yōu)點。 減速器低速軸有卷筒間有較大的轉(zhuǎn)矩,如使用普通齒輪聯(lián)軸器,尺寸會很大,因此, 可以選用近年來設(shè)計的卷筒專用齒形聯(lián)軸器。 五、進度安排: 起止日期 工作內(nèi)容 閱讀文獻,消化吸收,撰寫開題報告 開題報告答辯;同時提交英文翻譯 完成設(shè)計計算 修正設(shè)計計算書,進行并完成裝配圖繪制 進行并完成零件圖繪制 整理圖紙和計算說明書, 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文,準備答辯 六、指導(dǎo)教師意見: 簽名: 年 月 日 七、開題審查小組意見: 簽名: 年 月 日
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