20噸電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 摘 要 橋式起重機(jī)主要應(yīng)用于大型加工企業(yè)，如鋼鐵、冶金和建材等行業(yè)，完成生產(chǎn)過程中的起重和吊裝等工作。其中用于生產(chǎn)車間的橋式起重機(jī)，是起重機(jī)的一個(gè)主要類型，由于起重機(jī)行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過整個(gè)廠房的建筑面積，具有非常重要的和不可替代的作用，因而深受用戶歡迎，得到了很大發(fā)展。 橋式起重機(jī)主要由機(jī)械部分、金屬結(jié)構(gòu)和電氣三大部分所組成。機(jī)械部分是指起升、運(yùn)行、變幅和旋轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)，還有起升機(jī)構(gòu)，金屬結(jié)構(gòu)是構(gòu)成起重機(jī)械的軀體，是安裝各機(jī)構(gòu)和支托它們?nèi)恐亓康闹黧w部分。電氣是起重機(jī)械動(dòng)作的能源，各機(jī)構(gòu)都是單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的。 構(gòu)成橋式起重機(jī)的主要金屬結(jié)構(gòu)部分是橋架，它橫架在車間兩側(cè)吊車梁的軌道上，并

2、沿軌道前后運(yùn)行。除橋架外，還有小車，小車上裝有起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)，可以帶著吊起的物品沿橋架上的軌道運(yùn)行。于是橋架的前后運(yùn)行和小車沿橋架的運(yùn)行以及起升機(jī)構(gòu)的升降動(dòng)作，三者所構(gòu)成的立體空間范圍是橋式起重機(jī)吊運(yùn)物品的有效空間。通用橋式起重機(jī)一般都具有三個(gè)機(jī)構(gòu):起升機(jī)構(gòu)(起重量稍大的有主副兩套起升機(jī)構(gòu))、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。另外還包括欄桿、司機(jī)室等。 本論文研究的是電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)，額定起重量75/20t。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車的起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，大車的起升機(jī)構(gòu)的主要計(jì)算。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（

3、論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　  指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)

4、（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人

5、承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：

6、一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □

7、優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良

8、 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)閱書 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格

9、 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良

10、 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)： 一、答辯過程 1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □

11、 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中

12、 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 目錄 第一章 背景技術(shù)------------------------------------------3 第二章 文獻(xiàn)評(píng)估--

13、-----------------------------------------11 第三章 起重機(jī)的技術(shù)與說明---------------------------------19 3.1 起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)計(jì)算--------------------------------19 3.2 起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算---------------------------------28 3.3 起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)計(jì)算---------------------------------37 3.4 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算-----------------------------

14、----------46 致 謝 -------------------------------------------------56 參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------57 第一章 背景技術(shù) 起重機(jī)作為冶金行業(yè)安全、正常生產(chǎn)必不可少的關(guān)鍵和重要設(shè)備，其工作的可靠性、安全性、先進(jìn)性一直受到人們的高度重視，但受傳統(tǒng)冶金工藝的制約，改革開放前的三十年國內(nèi)冶金起重機(jī)基本是在原蘇聯(lián)的模式下做一些小型的改進(jìn)和發(fā)展。隨著改革開放的不斷深入，

15、大量國外先進(jìn)技術(shù)的引入，現(xiàn)代冶金起重機(jī)也發(fā)生了較大的變化。本文結(jié)合國內(nèi)冶金企業(yè)冶金工藝的改進(jìn)及最終用戶的使用要求，對(duì)冶金起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)談一些看法。 例如：冶金起重機(jī)作為冶金行業(yè)安全、正常生產(chǎn)必不可少的關(guān)鍵和重要設(shè)備，其工作的可靠性、安全性、先進(jìn)性一直受到人們的高度重視，但受傳統(tǒng)冶金工藝的制約，改革開放前的三十年國內(nèi)冶金起重機(jī)基本是在原蘇聯(lián)的模式下做一些小型的改進(jìn)和發(fā)展。隨著改革開放的不斷深入，大量國外先進(jìn)技術(shù)的引入，現(xiàn)代冶金起重機(jī)也發(fā)生了較大的變化。本文結(jié)合國內(nèi)冶金企業(yè)冶金工藝的改進(jìn)及最終用戶的使用要求，對(duì)冶金起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)談一些看法。 冶金起重機(jī)一般人們主要指服務(wù)于冶金企業(yè)的鑄造起重

16、機(jī)、料箱加料起重機(jī)、板坯搬運(yùn)起重機(jī)、鋼卷夾鉗起重機(jī)、磁盤起重機(jī)和服務(wù)于冶金廠工作級(jí)別較高的其它橋式起重機(jī)。由于冶金企業(yè)煉鋼、鑄坯(鑄錠)、軋鋼工藝的改變，脫錠起重機(jī)、均熱爐夾鉗起重機(jī)、剛性料耙起重機(jī)、平爐橋式加料起重機(jī)、均熱爐揭蓋起重機(jī)等傳統(tǒng)冶金起重機(jī)已逐步趨于淘汰，這里不做進(jìn)一步的分析。僅就前面幾種現(xiàn)在冶金企業(yè)大量使用的起重機(jī)其發(fā)展趨向做一些初步的分析探討。 起重量大型化，工作速度高速化現(xiàn)代冶金起重機(jī)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一，是起重量大型化，工作速度高速化，隨著社會(huì)的發(fā)展對(duì)冶金企業(yè)的要求也在逐步提高，這不僅表現(xiàn)在對(duì)冶金產(chǎn)品的數(shù)量要求上，更重要的是表現(xiàn)在對(duì)冶金產(chǎn)品的質(zhì)量和品種方面，由于社會(huì)需求的增

17、加推動(dòng)和促進(jìn)了冶金企業(yè)的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步，大型轉(zhuǎn)爐、連鑄、連軋技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)冶金起重機(jī)的大型化和高速度提出了更高的要求，現(xiàn)就國內(nèi)主要冶金起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)鑄造起重機(jī)的發(fā)展情況做一簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)：從上表可以看出，五十年來主鉤起升速度和起重量均有較大幅度的提高。 起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)均采用調(diào)速系統(tǒng)早在70～80年代，隨著交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和成熟，國外各著名起重機(jī)制造廠紛紛推出各機(jī)構(gòu)調(diào)速的承諾。調(diào)速范圍因采用的調(diào)速方式不同而不同?，F(xiàn)設(shè)計(jì)大量使用的是定子調(diào)壓和變頻調(diào)速系統(tǒng)，起升機(jī)構(gòu)以定子調(diào)壓為多，運(yùn)行機(jī)構(gòu)以變頻為多。機(jī)構(gòu)采用調(diào)速以后具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)： a)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)平穩(wěn)當(dāng)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)僅以正常速度的1／10

18、或1／20微速起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，被吊物體平穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)起吊鋼水包的鑄造起重機(jī)特別有利； b)可有效減少制動(dòng)器閘塊的磨損； 　　c)被吊物體能準(zhǔn)確定位； 　　d)減少對(duì)金屬結(jié)構(gòu)(橋架或小車架)和傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，延長(zhǎng)使用壽命； 　　e)可有效改善操作工人的工作環(huán)境； 　　f)減少起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。 使用調(diào)速系統(tǒng)后也帶來如下問題： 　　a)起重機(jī)的造價(jià)提高； 　　b)對(duì)維修電工的技術(shù)水平要求較高。雖然采用調(diào)速系統(tǒng)后會(huì)增加設(shè)備成本，加大維修難度，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，調(diào)速系統(tǒng)的造價(jià)也在逐步降低，而其優(yōu)越性卻越加明顯。系統(tǒng)調(diào)速以后，其工作情況的改變?yōu)槠浒l(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 監(jiān)測(cè)傳感控制

19、技術(shù)廣泛應(yīng)用，使用性能和可靠度大大提高隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種監(jiān)測(cè)、傳感控制技術(shù)在冶金起重機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，從而使起重機(jī)的使用性能得到很大的提高，使冶金起重機(jī)從以前簡(jiǎn)單意義上物料搬運(yùn)工具變成目前的物流、信息流綜合傳送設(shè)備。 秤量裝置：在鑄造起重機(jī)上設(shè)置數(shù)字式秤量裝置，小顯示屏放在司機(jī)室內(nèi)，大顯示屏設(shè)在主端梁下，朝向地面，使盛鋼桶內(nèi)的鋼水重量隨時(shí)顯示，該數(shù)據(jù)聯(lián)到計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)，一方面可累計(jì)每日的產(chǎn)量，另一方面可根據(jù)連續(xù)板坯的大小、塊數(shù)來決定盛鋼桶應(yīng)盛放的鋼水量，減少浪費(fèi)。隨著各種大型高精度電子秤的應(yīng)用，冶金起重機(jī)在搬運(yùn)物品的同時(shí)，還可完成產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)、超載斷電和報(bào)警等功能。 故障顯示、記錄、打

20、印裝置在連續(xù)生產(chǎn)的鋼鐵企業(yè)里，時(shí)間就是金錢。在起重機(jī)出了故障后，希望維修時(shí)間減至最短。故障顯示裝置可將正發(fā)生故障的部、零件名稱在司機(jī)室內(nèi)的顯示屏上顯示出來，維修人員立即知道故障發(fā)生的部位，可大大縮短維修時(shí)間。易出故障的電氣和機(jī)械的零部件，由業(yè)主列出清單，起重機(jī)制造廠按業(yè)主要求設(shè)置故障顯示點(diǎn)，一旦被監(jiān)測(cè)零部件出現(xiàn)故障，就會(huì)在屏幕上顯示出來，避免更大故障的發(fā)生。該裝置除具有顯示功能外，還具備記錄、打印功能，備查找故障原因，落實(shí)核對(duì)責(zé)任的需要。 二、三維定位裝置吊具在空間的位置可通過本裝置在司機(jī)室內(nèi)的顯示屏上顯示，定位精度可控制在10mm以下，可滿足各類自動(dòng)作業(yè)線的工藝要求。司機(jī)可通過顯示屏上顯示

21、的數(shù)字直觀地確定吊具或物體是否已到達(dá)該物體應(yīng)到達(dá)的位置，大大縮短起吊時(shí)間，也避免物體的晃動(dòng)，可有效提高生產(chǎn)效率。 防碰撞裝置過去為防止二臺(tái)起重機(jī)碰撞，僅安裝限位開關(guān)和緩沖器，現(xiàn)有激光式或雷達(dá)式防碰撞裝置。在一臺(tái)起重機(jī)設(shè)發(fā)射裝置，在另一臺(tái)起重機(jī)設(shè)接受或反射裝置，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的間距時(shí)，就發(fā)出報(bào)警，避免發(fā)生相撞。 安全制動(dòng)器在吊運(yùn)重要物體，如：核原料、液態(tài)金屬、大水電站的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等，起重機(jī)的主起升機(jī)構(gòu)的卷筒上設(shè)置安全制動(dòng)器。在該卷筒一側(cè)法蘭的輪緣上根據(jù)制動(dòng)力矩的需要可設(shè)置一對(duì)、二對(duì)甚至三對(duì)瓦塊，由專設(shè)的液壓站進(jìn)行控制。起動(dòng)時(shí)，安全制動(dòng)器先打開，設(shè)在高速軸上的工作制動(dòng)器后打開。制動(dòng)時(shí)，工作制動(dòng)器

22、先制動(dòng)，安全制動(dòng)器滯后幾秒再制動(dòng)。安全制動(dòng)器的作用是保證工作制動(dòng)器與安全制動(dòng)器之間所有傳動(dòng)鏈環(huán)節(jié)中任一傳動(dòng)件損壞或斷裂時(shí)，被吊物件均可安全。把各種監(jiān)測(cè)、傳感技術(shù)適當(dāng)?shù)貞?yīng)用在起重機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金起重機(jī)的有線或無線控制，既是現(xiàn)代冶金起重機(jī)發(fā)展的方向，同時(shí)也應(yīng)成為個(gè)設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該努力的目標(biāo)。 控制技術(shù)程序化，遙控技術(shù)在特殊環(huán)境中使用隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展和日臻完善，實(shí)現(xiàn)程序化控制的起重機(jī)也已成為可能，且其控制范圍變得日益廣泛，控制功能變得日益完善，各種冶金起重機(jī)按照人們事先約定的模式執(zhí)行一定的工作任務(wù)已成為現(xiàn)實(shí)。為了更準(zhǔn)確、即時(shí)的完成各種工作任務(wù)，各種冶金起重機(jī)通過有線或無線與主控設(shè)備聯(lián)動(dòng)。

23、在主控室控制已成為可能，遙控冶金起重機(jī)和程控冶金起重機(jī)已在部分冶金企業(yè)中使用。遙控冶金起重機(jī)一般用在一些高粉塵、高污染的危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)，如武鋼一煉鋼出渣跨、珠江鋼廠、八一鋼廠等都有遙控起重機(jī)在用。而程控冶金起重機(jī)一般用在一些作業(yè)效率較高的場(chǎng)合。為提高起重機(jī)的使用壽命，減小沖擊、提高操作的準(zhǔn)確性、運(yùn)行效率和改善司機(jī)的操作環(huán)境，寶鋼三期工程中的1580、干熄焦提升機(jī)等都有一定范圍的使用，程控起重機(jī)和遙控起重機(jī)將得到一定的發(fā)展，并逐步被冶金企業(yè)所采用。 結(jié)構(gòu)型式標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)模式國際化我們之所以把“結(jié)構(gòu)型式標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)模式國際化”作為現(xiàn)代冶金起重機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)提出，主要出于以下兩方面的考慮： a)市

24、場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)冶金起重機(jī)的客觀要求由于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行體制已由計(jì)劃轉(zhuǎn)向了市場(chǎng)，這樣為設(shè)備采購單位在短時(shí)間內(nèi)利用招投標(biāo)形式選擇質(zhì)優(yōu)、價(jià)低產(chǎn)品提供了有力和有利的條件，設(shè)備生產(chǎn)廠沒有結(jié)構(gòu)型式的標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)模式的國際化就很難達(dá)到用戶的要求； 　　b)信息、通信技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)模式國際化提供了充分的物質(zhì)和技術(shù)支持。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)型式的標(biāo)準(zhǔn)化還可以把經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)成熟可靠的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用于新的產(chǎn)品中，避免結(jié)構(gòu)型式的不合理產(chǎn)生的技術(shù)質(zhì)量問題，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 吊車型式普通化、吊具型式專用化把“吊車型式普通化、吊具型式專用化”作為現(xiàn)代冶金起重機(jī)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)提出，主要是出于冶金企業(yè)鑄坯軋制技術(shù)的更新，

25、即由傳統(tǒng)的鑄錠→脫錠→鋼錠加熱→初軋→熱軋，到現(xiàn)在的連鑄→連軋。配合傳統(tǒng)工藝時(shí)，冶金企業(yè)需要有：橋式加料起重機(jī)、料箱加料起重機(jī)、鑄造起重機(jī)、脫錠起重機(jī)、均熱爐鉗式起重機(jī)、均熱爐揭蓋起重機(jī)、板坯夾鉗起重機(jī)、剛性料耙起重機(jī)、(含磁盤)鋼卷夾鉗起重機(jī)等多種起重機(jī)來完成其工藝過程，而采用連鑄→連軋工藝時(shí)，冶金廠只要有料箱加料、鑄造、板坯夾鉗、鋼卷夾鉗等幾種起重機(jī)即可完成全部工藝過程中的物料搬運(yùn)，使吊車型式得到極大的簡(jiǎn)化。由于冶金產(chǎn)品品種需求的多樣性，各種專用吊具也應(yīng)用而生，如配合精整跨的臥卷吊具、立卷吊具、自對(duì)中立卷吊具、揭蓋吊具、L型鉤鋼板吊具、C型鉤，與可人控旋轉(zhuǎn)的吊鉤配合使用，可實(shí)現(xiàn)多種操作功能

26、。 　　2.典型結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)型式的分析和認(rèn)識(shí)2.1鑄造起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)鑄造起重機(jī)主傳動(dòng)采用星形減速機(jī)應(yīng)成為現(xiàn)代鑄造起重機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)。現(xiàn)在在用的鑄造起重機(jī)大部分是采用棘輪棘爪傳動(dòng)，之所以采用棘輪棘爪的傳動(dòng)有兩個(gè)原因，一是棘輪棘爪對(duì)保證鑄造起重機(jī)的安全運(yùn)行確有其優(yōu)點(diǎn)。二是星形減速機(jī)最初在鑄造起重機(jī)上使用時(shí)連續(xù)出過幾次問題，冶金部專門下文對(duì)星形傳動(dòng)予以停用。經(jīng)過幾十年的反思，以及星形減速機(jī)在進(jìn)口鑄造起重機(jī)上使用驗(yàn)證的良好業(yè)績(jī)和控制監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。我們認(rèn)為星形傳動(dòng)在鑄造起重機(jī)上的應(yīng)用將逐步擴(kuò)大，原因有二，其一星形傳動(dòng)基本具備原棘輪棘爪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，還可實(shí)現(xiàn)單電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)安全運(yùn)行；其二對(duì)以前星

27、形傳動(dòng)造成事故的原因的認(rèn)識(shí)逐步趨于一致，即結(jié)構(gòu)性問題而非原理性問題，只要通過改進(jìn)和完善設(shè)計(jì)就可以避免，加之電氣控制監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，星形傳動(dòng)的安全運(yùn)行已經(jīng)可以得到有效的保證。 　　板坯夾鉗起重機(jī)的夾鉗裝置重力夾鉗、電動(dòng)開閉的重力夾鉗、動(dòng)力夾鉗三種夾鉗裝置中，動(dòng)力夾鉗因其成本較高，擴(kuò)大推廣受到一定的影響，但由于其優(yōu)越的工作性能，特別是鉗口可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的三維跟蹤、可靠夾起梯形坯、較高的工作效率和不損失起升高度，為實(shí)現(xiàn)冶金企業(yè)的自動(dòng)化具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。因而我們認(rèn)為動(dòng)力式板坯夾鉗起重機(jī)在現(xiàn)代冶金起重機(jī)發(fā)展上將占越來越重要的作用。 　　橋架、小車架整體加工：橋架、小車架包括一些大型結(jié)構(gòu)件整體加工是保證

28、冶金起重機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施和有效途徑。由于冶金起重機(jī)工作的特殊性，對(duì)質(zhì)量提出了較高的要求，小車架整體加工指焊在小車架上的電動(dòng)機(jī)底座，制動(dòng)器底座，減速器支承座，卷筒支承座，和小車車輪支承座等機(jī)座一次性地劃線加工而成，相互間的形位、尺寸公差由機(jī)床保證，因此裝配工作變得特別簡(jiǎn)單。只要把電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒、車輪就位即可，不像舊的辦法，它們間的形位、尺寸誤差靠塞墊片來調(diào)節(jié)。簡(jiǎn)而言之，這些部件間的形位公差由機(jī)床精度保證與裝配工人的技術(shù)等級(jí)無關(guān)，排除了人為因素，因而大大提高了裝配精度和使用性能，同時(shí)也大大縮短了用戶的維修時(shí)間。 基礎(chǔ)傳動(dòng)與控制隨著冶金工業(yè)的連續(xù)化生產(chǎn)，要求冶金起重機(jī)具有可靠

29、性高，調(diào)試及定位性能好，具有故障自診斷，操作平穩(wěn)舒適等功能，其控制結(jié)構(gòu)為：工業(yè)PC機(jī)+PLC+基礎(chǔ)傳動(dòng)?；A(chǔ)傳動(dòng)采用變頻調(diào)速。運(yùn)行過程由傳統(tǒng)的人為速度控制將逐步過度到準(zhǔn)確的PLC位置控制，工作信息將自動(dòng)傳給上位機(jī)(工業(yè)PC)，最終與整個(gè)工廠的管理和控制系統(tǒng)相聯(lián)是冶金起重機(jī)基礎(chǔ)傳動(dòng)與控制發(fā)展的主要趨勢(shì)。 基礎(chǔ)傳動(dòng)基礎(chǔ)傳動(dòng)將以全數(shù)字式可控硅定子調(diào)壓調(diào)速，變頻調(diào)速為主導(dǎo)。起升機(jī)構(gòu)將采用調(diào)壓調(diào)速或無逆變失敗的可逆變式變頻調(diào)速(例如西門子AFE)，運(yùn)行將以變頻調(diào)速為主。 自動(dòng)控制：PLC將完成所有自動(dòng)控制的功能，通過現(xiàn)場(chǎng)總線(如Profibus)實(shí)現(xiàn)對(duì)各機(jī)構(gòu)調(diào)速裝置的速度及定位控制，該方式通訊信息量

30、大，連線簡(jiǎn)單，可靠性高。對(duì)于板坯連鑄使用的板坯夾鉗連續(xù)自動(dòng)堆垛，連軋后的鋼卷連續(xù)自動(dòng)堆垛，PLC將根據(jù)設(shè)定，自動(dòng)完成定時(shí)、定位自動(dòng)夾坯，自動(dòng)定位堆垛，整個(gè)過程將自動(dòng)完成，重復(fù)循環(huán)，系統(tǒng)將具有自診斷功能，以確保運(yùn)行可靠性。故障時(shí)，可切換到司機(jī)人工操作，并隨時(shí)從任一工藝流程點(diǎn)切入自動(dòng)過程，這將使效率更高，設(shè)備運(yùn)行更合理。 故障監(jiān)測(cè)與控制；裝在司機(jī)室的PC機(jī)或觸摸屏人機(jī)界面，將能夠顯示各機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)故障信息，并可在PC機(jī)上設(shè)置工藝要求指令，下載至PLC。啟動(dòng)自動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)工藝要求的自動(dòng)控制過程。工業(yè)PC機(jī)還可通過通訊實(shí)現(xiàn)與工廠管理網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理自動(dòng)化。 第二章 文獻(xiàn)評(píng)估 沈

31、陽工業(yè)大學(xué) 吳芳在《大型塔式起重機(jī)非接觸式力矩保護(hù)技術(shù)研究》一文中分析了塔式起重機(jī)是工業(yè)和民用建筑施工中完成重物吊裝工作的主要設(shè)備，具有工作效率高，使用范圍廣，操作容易，安裝拆卸簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。近年來，核電站及建筑業(yè)的迅速發(fā)展，為塔式起重機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)，但同時(shí)也提出了挑戰(zhàn)，塔式起重機(jī)安全事故隨著起重機(jī)數(shù)量的猛增而頻繁發(fā)生。減少塔式起重機(jī)事故，提高塔式起重機(jī)安全性能和作業(yè)效率迫在眉睫。力矩限制器是裝備在塔式起重機(jī)上的重要超載保護(hù)裝置，它為塔式起重機(jī)的安全工作提供保障。傳統(tǒng)的力矩保護(hù)裝置是采用一個(gè)機(jī)械式的力矩傳感器，利用機(jī)械變形產(chǎn)生電信號(hào)，再將這一信號(hào)放大，為操作者提供顯示或保護(hù)信號(hào)

32、；但這種接觸式的力矩保護(hù)存在著不可避免的誤差，為了提高其可靠性和精度，減小誤差，本文在對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有的力矩限制器進(jìn)行了深入詳盡的對(duì)比和分析基礎(chǔ)上，借鑒和傳承了它們的成功經(jīng)驗(yàn)，充分利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、傳感測(cè)控等方面的技術(shù)成果，提出了非接觸式的設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行了新型起重機(jī)力矩限制器的研制。該系統(tǒng)的解決方案具有通用性好、高精度、低成本等優(yōu)點(diǎn)【1】 。 武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院 謝建剛, 李堯在《新型雙粱鑄造起重機(jī)的設(shè)計(jì)》一文中對(duì)新型雙梁鑄造起重機(jī)重新進(jìn)行設(shè)計(jì). 使其新設(shè)計(jì)中有四根鋼繩，并且可以利用現(xiàn)有50t起重機(jī)的橋架及小車架達(dá)到原四梁鑄造起重機(jī)的功能和安全指標(biāo).鑄造起重機(jī)的工作任務(wù)是非常危險(xiǎn)的，

33、因?yàn)槠淦鸬醯匿撍锏囊簯B(tài)金屬溫度高達(dá)1200?C，一旦鋼水包脫落，帶來的是災(zāi)難性的后果。故鑄造起重機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)則中對(duì)可靠性的要求非常高。國標(biāo)GB11-83《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》里面對(duì)起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器安全儲(chǔ)備作出了規(guī)定。而《煉鋼操作規(guī)程》里面規(guī)定了起吊鋼水包應(yīng)采用鑄造起重機(jī)，這一要求也正與其相應(yīng)的工作任務(wù)一致。此文優(yōu)點(diǎn)在于：新設(shè)計(jì)的雙梁鑄造起重機(jī)與四梁起重機(jī)一樣有四根承載鋼繩。其中任何一根鋼繩突然脫落或斷裂均不影響吊鉤的平衡，不會(huì)導(dǎo)致鋼水包的傾覆。運(yùn)輸鋼水一類的液態(tài)金屬，必須使用有安全冗余設(shè)計(jì)的鑄造起重機(jī)，這樣可以避免相關(guān)事故發(fā)生。本文設(shè)計(jì)的雙梁鑄造起重機(jī)在中小鋼廠因其價(jià)格便宜，改造工作量較小，有一

34、定的推廣價(jià)值【2】。 上海西重所重型機(jī)械成套有限公司 蔡麗娟 孫承波與寶山鋼鐵股份有限公司 戴至前 陳平原在所發(fā)表的 《橋式起重機(jī)節(jié)能調(diào)速技術(shù)改造》一文中闡述了自己在橋式起重機(jī)節(jié)能調(diào)速方面的改造方案，即：在國外進(jìn)口產(chǎn)品技術(shù)基礎(chǔ)上，借鑒其他行業(yè)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，采用變頻調(diào)速控制裝置改造橋式起重機(jī)的調(diào)壓調(diào)速裝置，并盡可能地保留原有設(shè)備配置，實(shí)現(xiàn)了低成本高性能的改造目標(biāo)。為同類設(shè)備改造提供了技術(shù)借鑒。這樣做的優(yōu)點(diǎn)：我認(rèn)為變頻調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行可靠、響應(yīng)速度快、節(jié)能環(huán)保、調(diào)速穩(wěn)定、故障率低，是起升機(jī)構(gòu)理想的控制裝置，完全達(dá)到了改造目標(biāo)。在AFE產(chǎn)品基礎(chǔ)上自主集成的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)為國內(nèi)首創(chuàng)，技術(shù)性能與西門

35、子成套產(chǎn)品相同，但裝置成本明顯降低，調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的費(fèi)用更低，能為系統(tǒng)的正常運(yùn)行和維護(hù)提供技術(shù)支持。改造后的變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，1臺(tái)160 kW電機(jī)主鉤，以1年330 d、每天工作16 h計(jì)算，能節(jié)電40萬kW．h，節(jié)省電費(fèi)超過25萬元【3】。 楊丹對(duì)《軌道集裝箱龍門起重機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真及動(dòng)力學(xué)分析》一文中龍門起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)是起重機(jī)工作時(shí)最重要的承載部件，其力學(xué)性能對(duì)整機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有直接影響。目前在龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和故障診斷中有以下兩方面的問題有待解決：1)過去，在設(shè)計(jì)和驗(yàn)算中僅是對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的起始、中間等幾個(gè)在經(jīng)驗(yàn)上看來是危險(xiǎn)的位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，而對(duì)起重機(jī)在從小車起

36、吊載荷到終止整個(gè)工作過程中的應(yīng)力等力學(xué)參量均不知曉，主要是由于實(shí)際工作中這項(xiàng)工作太繁瑣而無法實(shí)現(xiàn)。本文的第一個(gè)解決的問題便是對(duì)龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真；2)起升機(jī)構(gòu)起制動(dòng)時(shí)對(duì)龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊動(dòng)載荷，其對(duì)整個(gè)龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)未知。針對(duì)以上兩個(gè)問題，本論文以龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，以有限元法和機(jī)械動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)和分析手段，運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)和有限元分析軟件ANSYS對(duì)小車吊載運(yùn)行過程中的龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真，研究了龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性和龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)在起吊時(shí)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，并采用VisualBasic開發(fā)了相應(yīng)的數(shù)值運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力仿真軟

37、件。主要研究工作如下： 1)用ANSYS的內(nèi)部命令和 APDL語言以及參數(shù)化技術(shù)建立了龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)的有限元參數(shù)化模型。它使得有限元分析過程中對(duì)模型的修改以及再次計(jì)算很方便、快捷，而且不容易出錯(cuò)。 2)用建立好的有限元參數(shù)化模型和ANSYS的內(nèi)部命令以及APDL語言編寫了小車吊載運(yùn)動(dòng)過程中起重機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真的命令流文件，具體實(shí)現(xiàn) 了仿真，獲得了仿真動(dòng)畫，經(jīng)分析得出了有參考價(jià)值的結(jié)論。 3)研究了龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。結(jié)合有限元參數(shù)化模型編寫了模態(tài)分析的命令流文件。提取了前10階固有頻率、主振型及其振型圖，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。 4)對(duì)龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)在貨物突然起吊受到動(dòng)載荷的情況

38、進(jìn)行了瞬 態(tài)分析。結(jié)合有限元參數(shù)化模型編寫了瞬態(tài)分析的命令流文件。該瞬態(tài)分析主要是以小車滿載跨中為基點(diǎn)進(jìn)行分析的，獲得了龍門起重機(jī)突然起吊的瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)，包括龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)主梁垂直位移、垂直速度、垂直加速度與時(shí)間的響應(yīng)曲線，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。 5)有效地運(yùn)用VisualBasic軟件對(duì)龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真和動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)行了封裝。獨(dú)立開發(fā)了龍門起重機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力數(shù)值仿真軟件【4】。 單海云對(duì)《起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)及基于有限元法的可靠性研究》一文該論文以港口起重機(jī)為研究對(duì)象,考慮影響起重機(jī)結(jié)構(gòu)的各種因素,確定金屬結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài),對(duì)其安全使用期限進(jìn)行預(yù)測(cè),并采用Vi sual C+

39、+6.0開發(fā)了一套主要針對(duì)裝卸橋和門座起重機(jī)的安全性綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng).此外,運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)一臺(tái)龍門起重機(jī)進(jìn)行可靠性分析.全文的總體結(jié)構(gòu)如下：全文共分為7章,在第一章緒論中綜合敘述了國內(nèi)外對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)的研究和現(xiàn)狀、未來的發(fā)展趨勢(shì)和方向、機(jī)械可靠性的發(fā)展和應(yīng)用以及該文的研究目的和意義,簡(jiǎn)單介紹了該文所做的工作.第二章主要闡述了起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ).在該章的第二節(jié)中,對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的裂紋形式和分類進(jìn)行比較詳細(xì)的描述,同時(shí)應(yīng)用斷裂力學(xué)的知識(shí),推導(dǎo)出裂紋擴(kuò)展速度公式,控制裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展.該章的第三節(jié)論述了起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)性能指標(biāo),詳細(xì)討論了指標(biāo)狀態(tài)指數(shù)和權(quán)重,

40、并提出了基于模糊數(shù)學(xué)的隨機(jī)模糊法來進(jìn)一步細(xì)化結(jié)構(gòu)的狀態(tài)指數(shù)和權(quán)重.根據(jù)結(jié)構(gòu)的裂化指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的狀態(tài),并對(duì)結(jié)構(gòu)的安全使用期限進(jìn)行預(yù)測(cè).第三章是開發(fā)起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件的技術(shù)基礎(chǔ).簡(jiǎn)單介紹了面向?qū)ο蟮目梢暬夹g(shù)和程序設(shè)計(jì)語言、Windows程序的消息和程序流程.在第二章和第三章的理論支撐基礎(chǔ)上,第四章就是起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,確定起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài).第五章對(duì)有限元的基本思想和有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,同時(shí)也重點(diǎn)介紹了三種可靠性分析的方法:蒙特卡羅法、響應(yīng)面法、基于敏感性的分析方法.第六章是有限元法在可靠性分析中的應(yīng)用實(shí)例,以

41、一臺(tái)龍門起重機(jī)為例,詳細(xì)描述了在有限元中進(jìn)行可靠性分析的三個(gè)重要步驟:模型文件的生成、可靠性分析階段、后處理和結(jié)果的提取,因此該文將理論與實(shí)踐密切結(jié)合起來了.該文的最后一章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié),提出了幾點(diǎn)在將來應(yīng)當(dāng)繼續(xù)研究的問題【5】。 毛文剛對(duì)《起重機(jī)疲勞壽命估算與疲勞可靠性安全檢測(cè)》一文起重機(jī)由于能快速方便地對(duì)貨物進(jìn)行搬運(yùn)、轉(zhuǎn)移，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了越來越大的作用，但在工作過程中其結(jié)構(gòu)要承受反復(fù)交變載荷作用，很容易產(chǎn)生疲勞破壞，據(jù)統(tǒng)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)的破壞有50％~90％屬于疲勞破壞，因此需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命估算，并根據(jù)起重機(jī)的服役狀況進(jìn)行相應(yīng)的安全檢測(cè)，從而保證其能安全有效地運(yùn)行。本文通過對(duì)

42、各種不同起重機(jī)實(shí)際工作情況下結(jié)構(gòu)的受力特征進(jìn)行計(jì)算分析，并參考相關(guān)的檢測(cè)規(guī)范以及同類型起重機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的歷史記錄情況，選取起重機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)；然后在起重機(jī)正常工作情況下測(cè)試這些點(diǎn)在不同工況下的應(yīng)力值，并選取應(yīng)力相應(yīng)比較大的點(diǎn)作為疲勞壽命估算點(diǎn)，測(cè)量其應(yīng)力—時(shí)間歷程；采用雨流計(jì)數(shù)法對(duì)動(dòng)態(tài)采樣得到的應(yīng)力—時(shí)間歷程進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，編制出結(jié)構(gòu)的測(cè)試疲勞載荷譜。由于結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)采樣時(shí)間遠(yuǎn)比其整個(gè)疲勞壽命短，本文應(yīng)用疲勞載荷譜理論將測(cè)試疲勞載荷譜外推，得出結(jié)構(gòu)整個(gè)服役期間的全壽命疲勞載荷譜；在依據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范推導(dǎo)起重機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的S—N曲線時(shí)，本文考慮到小于疲勞極限的應(yīng)力幅值在結(jié)構(gòu)的疲勞載荷譜中

43、占了很大部分，對(duì)結(jié)構(gòu)的累積損傷同樣具有很大的影響，因此本文將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的S—N曲線分成兩個(gè)階段來表達(dá)；最后結(jié)合Miner累積損傷法則，計(jì)算結(jié)構(gòu)的疲勞損傷值，并根據(jù)起重機(jī)的實(shí)際工作情況，估算出其剩余疲勞壽命。同時(shí)按照上述原理，編制了一套起重機(jī)結(jié)果疲勞壽命估算程序，為起重機(jī)使用和檢測(cè)部門提供了一種準(zhǔn)確、實(shí)用的估算起重機(jī)疲勞壽命的新手段，為相關(guān)部門對(duì)起重機(jī)的安全檢測(cè)和合理應(yīng)用提供了一個(gè)很好的參考依據(jù)。目前國內(nèi)起重機(jī)都是通過定期對(duì)其重要部位進(jìn)行檢測(cè)后，來判斷結(jié)構(gòu)的安全狀況，這種檢測(cè)方式具有很大的盲目性。本文將基于疲勞可靠性的安全檢測(cè)方式應(yīng)用到起重機(jī)結(jié)構(gòu)的安全檢測(cè)中，并根據(jù)實(shí)際工作狀況下測(cè)量的應(yīng)力—時(shí)間歷

44、程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定出結(jié)構(gòu)的疲勞可靠度指標(biāo)曲線，與保證起重機(jī)可以安全運(yùn)行的結(jié)構(gòu)最低目標(biāo)可靠度指標(biāo)進(jìn)行比較，來判斷結(jié)構(gòu)的安全狀況以及下次需要再次進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)間間隔。這種基于疲勞可靠性的起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)方式在起重機(jī)剛投入使用初期，要求的檢測(cè)次數(shù)較少，這樣就節(jié)約了檢測(cè)成本；但到了起重機(jī)結(jié)構(gòu)服役的后期，由于累積疲勞損傷的影響，結(jié)構(gòu)的疲勞可靠度指標(biāo)曲線下降明顯，這樣根據(jù)基于疲勞可靠性的方式進(jìn)行檢測(cè)可以保證在檢測(cè)期間起重機(jī)結(jié)構(gòu)的安全度水平始終可以滿足安全需要?？紤]到Matlab在數(shù)值計(jì)算、圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方面的優(yōu)點(diǎn)，本文所有的工作都以它為計(jì)算平臺(tái)，同時(shí)相關(guān)部門可以根據(jù)具體的起重機(jī)形式，不同的工作環(huán)境狀況對(duì)

45、上述應(yīng)用程序進(jìn)行改進(jìn)，以滿足特殊的需要【6】。 林偉華對(duì)《基于COSMOS/Works的龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的整體靜態(tài)性能分析及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的研究》一文針對(duì)目前國內(nèi)外龍門起重機(jī)的大型起重設(shè)備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)和發(fā)展方向及其在現(xiàn)代工業(yè)中的重要作用，進(jìn)行了龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)整體和局部細(xì)節(jié)的課題研究。目前國內(nèi)起重機(jī)等大型設(shè)備金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法多采用以經(jīng)典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的半理論，半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和模擬法、直覺法等傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)的精度比較低，而且對(duì)于結(jié)構(gòu)一些細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)并沒有做深入的研究。本文運(yùn)用有限元工程分析理論，對(duì)龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)整體靜態(tài)力學(xué)特性以及結(jié)構(gòu)局部細(xì)節(jié)處的應(yīng)力狀態(tài)分布進(jìn)行

46、分析，希望達(dá)到指導(dǎo)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和提高起重機(jī)技術(shù)性能的目的。根據(jù)上海振華港機(jī)公司的設(shè)計(jì)需要，對(duì)其設(shè)計(jì)的600t造船龍門起重機(jī)展開研究，就有限元方法用于起重機(jī)的相關(guān)理論和實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行了闡述，在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上，對(duì)龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模，單元?jiǎng)澐?、約束處理，載荷處理以及計(jì)算分析等方面的工作。研究主要分龍門起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性分析和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的應(yīng)力狀態(tài)分析兩個(gè)部分，分析過程使用了新興的CAD/CAE集成軟件COSMOS/Works，對(duì)其在結(jié)構(gòu)分析中的實(shí)用性做了研究，得到了結(jié)構(gòu)的主要力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)開孔以及相貫鋼管節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力集中情況，對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行了較為科學(xué)的評(píng)價(jià)并總結(jié)了設(shè)計(jì)中應(yīng)予以重

47、視的問題。本文旨在對(duì)我國起重機(jī)的計(jì)算機(jī)工程分析應(yīng)用手段及設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)做進(jìn)一步的分析研究，希望本文中用于分析的一些手段與方法以及一些分析結(jié)論對(duì)我國起重機(jī)行業(yè)的相關(guān)研究有借鑒作用【7】。 邪小健在對(duì)《港口起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)抗脆斷設(shè)計(jì)的研究》一文港口起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的重要組成部分,是整臺(tái)起重機(jī)的骨架.《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB3811-83)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)提出了抗屈服、抗失穩(wěn)和抗疲勞失效的安全性核算要求,但不能保證抗脆性破壞的安全性;在F.E.M標(biāo)準(zhǔn)《歐洲起重機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范》(1998年修訂版)中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)抗脆性破壞提出了鋼材質(zhì)量選擇辦法。本文針對(duì)現(xiàn)行起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),從防止結(jié)構(gòu)脆斷的角度就如何合理選用鋼材等級(jí)

48、做探討【8】。 第三章 起重機(jī)的技術(shù)與說明 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì) 算 與 說 明 結(jié) 果 1）確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 2）選擇鋼絲繩 3）確定滑輪主要尺寸 4）確定卷筒尺寸，并驗(yàn)算強(qiáng)度

49、 5）選電動(dòng)機(jī) 6）驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 7）選擇減速器 8）驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率 9）校核減速器輸出軸強(qiáng)度 10）選擇制動(dòng)器

50、 11）選擇聯(lián)軸器 12）驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 13）驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 1）確定傳動(dòng)方案 2）選擇車輪及軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度

51、 3）運(yùn)行阻力的計(jì)算 4）選電動(dòng)機(jī) 5）驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 6）選擇減速器 7）驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 8）驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 9)按起動(dòng)工況校核減速器功率

52、 10）驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件 11）選擇制動(dòng)器 12）選擇高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)輪 13）選擇低速軸聯(lián)軸器

53、 1） 確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 2）選擇鋼絲繩 (3)確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 (4)計(jì)算起升靜功率 (5)初選電動(dòng)機(jī) (6)選用減速器 (7)電動(dòng)機(jī)過載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算

54、 (8)選擇制動(dòng)器 9）選擇聯(lián)軸器 (10)驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 (10)驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 )11）高速軸計(jì)算

55、 1）確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 2）選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 3） 運(yùn)行阻力計(jì)算 4） 選擇電動(dòng)機(jī)

56、 5）驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 6）選擇減速器 7）驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 8）驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 9）起動(dòng)狀況下校核減速器功率 10）驗(yàn)算起動(dòng)不打滑

57、 11）選擇制動(dòng)器 12）選擇聯(lián)軸器 3.1 起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)計(jì)算 按照布置宜緊湊的原則，決定采用如下圖3-1的方案。按Q=20t，查[1]表4-1取滑輪組倍率ih=3，承載繩分支數(shù)： Z=2ih=6 圖3-1主起升機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 查[2]附表9選圖號(hào)為T1-362.1508吊鉤組，得其質(zhì)量：G0=467k

58、g,兩端滑輪間距 A=87mm 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)ih=3，查[1]表2-1得滑輪組效率:ηh=0.985 鋼絲繩所受最大拉力： Smax===34631.1kg=34.63KN 查[1]表2-4和 [3]表1-2-7、 1-2-9,中級(jí)工作類型(工作級(jí)別M6)時(shí),安全系數(shù)n=5.5。 鋼絲繩計(jì)算破斷拉力Sb： Sb=nSmax=5.534.63=190.5KN 查[2]附表1選用纖維芯鋼絲繩619W+FC，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，光面鋼絲，左右互捻，直徑d=20mm，鋼絲繩最小破斷拉力[Sb]=220.4KN，標(biāo)記如下： 鋼絲繩 20NAT619W+FC1

59、670ZS220.4GB8918-88 滑輪的許用最小直徑： D≥d(e-1) =20(25-1) =480mm 式中系數(shù)e=25由[1]表2-4查得。由[2]附表2選用滑輪直徑D=560mm，取平衡滑輪直徑Dp=0.6560=336mm，由[2]附表2選用Dp=355mm?；喌睦K槽部分尺寸可由[2]附表3查得。由[2]附表4選用鋼絲繩d=20mm，D=560mm，滑輪軸直徑D5=100mm的E1型滑輪，其標(biāo)記為： 滑輪E120560-100 ZB J80 006.8-87 由[2]附表5平衡滑輪選用d=14mm，D=225mm，滑輪軸直徑D5=100mm的F型滑輪，其標(biāo)記為：

60、 滑輪F14225-100 ZB J80 006.8-87 卷筒直徑： D≥d(e-1) =20(20-1) =380mm 式中系數(shù)e=20由[3]表3-2-2查得。由[2]附表13選用D=400mm，卷筒繩槽尺寸由[3]附表3-3-3查得槽距，t=22mm，槽底半徑r=11mm 卷筒尺寸： L== =2152.6mm 取L=2500mm 式中 Z0——附加安全系數(shù)，取Z0=2； L1——卷槽不切槽部分長(zhǎng)度，取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪的間距，即L1=A=87mm，實(shí)際長(zhǎng)度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當(dāng)增減； D0——卷

61、筒計(jì)算直徑D0=D+d=400+20=420mm 卷筒壁厚： =0.02D+（6～10）=0.02400+（6～10） =14～18 取δ=23mm 卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算： ===N/m2=104.93MPa 選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強(qiáng)度=195MPa 許用壓應(yīng)力：[σ]y===130MPa ＜[σ]y 故抗壓強(qiáng)度足夠 卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算：由于卷筒長(zhǎng)度L＞3D，尚應(yīng)校驗(yàn)由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，卷筒彎矩圖示與圖2 圖B卷筒彎矩圖 卷筒最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí)： === =417810

62、95Nmm 卷筒斷面系數(shù)： W=0.1=0.1 =1714597.5 mm3 式中——卷筒外徑，=400mm； ——卷筒內(nèi)徑， =400-215=370mm 于是 ===2.43MPa 合成應(yīng)力： =+=2.43 +=33.9MPa 式中許用拉應(yīng)力 ===39MPa ∴＜ 卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過。故選定卷筒直徑=400mm，長(zhǎng)度L=2500mm；卷筒槽形的槽底半徑=11mm，槽距=22mm；起升高度=18m，倍率=3； 卷筒 A4002500-1122-183左ZB J80 007.2-87 計(jì)算靜功率： ===

63、36.19KW 式中——機(jī)構(gòu)總效率，一般=0.8～0.9，取=0.85 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率： ≥=0.836.19=28.95KW 式中系數(shù)由[1]表6-1查得，對(duì)于～級(jí)機(jī)構(gòu)， =0.75～0.85，取=0.8 查[2]附表30選用電動(dòng)機(jī)JZR2-52-8，其 （25%）=30KW，=720rpm，[]=3.234kg，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量=390kg 按照等效功率法，求=40%時(shí)所需的等效功率： ≥=0.50.8536.19=26.613KW 式中——工作級(jí)別系數(shù)，查[1]表6-4，對(duì)于M5～M6級(jí)， =0.5； ——系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均起動(dòng)時(shí)間與

64、平均工作時(shí)間的比重（/）查得。由[1]表6-5，一般起升機(jī)構(gòu)/=0.1～0.2，取/=0.1，由[2]圖6-6查得=0.87。 由以上計(jì)算結(jié)果＜，故初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件 卷筒轉(zhuǎn)速： ===20.9r/min 減速器總傳動(dòng)比：、 ===34.4 查[2]附表35選ZQ-500-Ⅱ-3CA減速器，當(dāng)工作類型為中級(jí)（相當(dāng)工作級(jí)別為M6級(jí)）時(shí)，許用功率[N]=12KW，=40.17，質(zhì)量=345㎏，主軸直徑=50mm，軸端長(zhǎng)=85mm（錐形） 實(shí)際起升速度： ==9.2=7.8m/min 誤差： =100%=||100%=14%＜[]=15% 實(shí)際所需

65、等效功率： ==26.613=22.15KW＜=30KW 由[1]公式（6-16）得輸出軸最大徑向力： =≤[] 式中=234630=69260N=69.26KN——卷筒上卷繞鋼絲所引起的載荷； =5KN——卷筒及軸自重，參考[2]附表14估計(jì) [R]=40.5KN——ZQ650減速器輸出軸端最大允許徑向 載荷，由[1]附表40查得。 ∴==37.13KN＜[]=40.5KN 由[1]公式（6-17）得輸出軸最大扭矩： =（0.7～0.8） 式中==9550=397.9Nm——電動(dòng)機(jī)軸額定力矩； =2.8——當(dāng)=40%時(shí)電動(dòng)機(jī)最

66、大力矩倍數(shù) ——減速器傳動(dòng)效率； Nm——減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由[1]附表36查得。 ∴=0.82.8397.940.170.95=33970Nm＜[]=36500Nm 由以上計(jì)算，所選減速器能滿足要求 所需靜制動(dòng)力矩： = =1.75 =53.05㎏m=530.5Nm 式中=1.75——制動(dòng)安全系數(shù)，由[2]第六章查得。 由[2]附表15選用YWZ5-315/50制動(dòng)器，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩=360～710Nm，制動(dòng)輪直徑=315mm，制動(dòng)器質(zhì)量=61.4㎏ 高速聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由[1]（6-26）式： Nm 式中——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（前節(jié)求出）； =1.5——聯(lián)軸器安全系數(shù)； =1.8——?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)，一般=1.5～2.0。 由[2]附表31查得JZR2-52-8電動(dòng)機(jī)軸端為圓錐形，。從[2]附表34查得ZQ-500減速器的高速軸為圓錐形。 靠電動(dòng)機(jī)軸端聯(lián)軸器 由[1]附表43選用CLZ3半聯(lián)軸器