龙门式起重机总体设计及金属结构设计.pdf

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本科学生毕业设计龙门式起重机总体设计及金属结构设计摘要龙门式起重机是一种重要的物料搬运设备，广泛应用于厂矿、车站、港口、电站等生产领域中。

随着经济的发展，它不仅在国民经济中占有重要的位置，而且在社会生产和生活的领域的应用也不断扩大。

国内各生产企业都在各自所属的领域内扩展产品种类及优化产品性能，采用一些先进的技术来开发自己的产品或通过引进国外先进技术来提高产品质量。

.本文首先简要介绍了课题的研究背景和意义，以及龙门起重机的发展趋势与结构分类然后列出了450t38m龙门起重机设计的基本的参数，完成450t38m龙门起重机总体的设计计算了该龙门起重机受到的静载荷、动载荷、风载荷、偏斜运行时的水平侧向力、碰撞力等等计算了龙门起重机的轮压，校核了起重机的稳定性、正常工作状态和非正常工作状态的防风抗滑安全性。

以及对龙门式起重机的金属结构设计和计算,对龙门式起重机的小车起升机构和行走机构进行了设计与计算,对龙门式起重机的大车行走机构进行了设计与计算。

关键词：

起重机；结构设计；起升机构；行走机构；AbstractGantrycraneisimportantliftingequipmentandwidelyusedinmines,railwaystations,ports,powerplantsandmanufacturingfields.Theyplayanimportantroleinthedevelopmentofthesocietyandtheirpossibleapplicationsareexpandingovertheyears.DomesticmanufaeturersintheirrespeetiveareasexpandproduetrangeandoptimizeProductPerformanee，byintroductingadvaneedteehnologytodeveloptheirownProductsortheforeignadvancedteehnologytoimproveProductquality.Firstly，thebackgroundandsignificanceofthisresearchwereintrodueed，andthedevelopmentandthestructuralclassificationofthegantrycranearediseussedbrieflyinthepaper,The450t38mgantrycranewasdesignedwithitsbasicParametersThestaticload，dynamicload，windload，horizontalsideforce，collisionforcewerecomputed，andstabilityandsaftycheeked.Themetalstructureofgantrywasdesignedandcalculates.hoistingmechanismandwalkingmechanismofthecarweredesignedandcalculateswalkingmechanismofthecartwasdesignedandcalculates,Keywords:

CraneStructuraldesign；hoistingmechanismwalkingmechanism；目目录录摘要.65Abstract.65目目录录.66第1章绪论.681.1起重运输机械的概述.681.1.1起重运输机械的作用.681.1.2起重运输机械的工作特点.691.2起重运输机械的发展趋势.701.2.1国内起重机的发展方向.721.2.2国外起重机的发展方向.731.2.3国内外起重机现状的比较.741.3课题的研究意义.751.4本课题研究的主要内容.75第2章龙门起重机结构分类和工作原理.762.1龙门起重机的分类.762.2龙门起重机的结构.762.3龙门起重机的主要形式.772.4龙门起重机的选型.782.5龙门起重机的基本参数.792.6龙门起重机的工作类型.802.7龙门起重机的使用材料.812.7.1使用材料的种类.812.7.2使用材料的要求.822.8本章小结.82第3章龙门起重机总体设计.823.1总体设计参数.833.2金属结构设计计算.833.2.1基本设计参数.833.2.2载荷.833.2.3抗倾覆稳定性.853.3金属结构的截面几何特性.853.4主梁强度计算.863.4支腿强度计算.873.5本章小结.90第4章小车的起升机构和行走机构设计和计算.914.1小车的起升机构设计和计算.914.1.1钢丝绳选择.914.1.2卷筒.924.1.3电动机的选择.924.1.4减速器的选择.934.1.5制动器的选择.944.1.6机构起动时间计算.944.2小车的行走机构设计和计算.954.2.1小车运行机构的基本参数.954.2.2运行静阻力.954.2.3电动机的选择与计算.964.2.4减速器的选择与计算.964.2.5连轴器的选择.974.2.6制动器的选择.984.2.7小车车轮的强度计算.984.3本章小结.99第5章大车行走机构设计计算.995.1大车运行机构的基本参数.995.2运行静阻力.995.3电动机的选择与计算.1005.4减速器的选择.1005.5缓冲器的选择.1015.6车轮与轨道.1015.7本章小结.102结论.102参考文献.102致谢.105第1章绪论1.1起重运输机械的概述1.1.1起重运输机械的作用起重运输机械是起升、搬运和输送物料及产品的机具，是国民生产各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可缺少的大型机械设备，如图1.1所示。

起重运输机械对于提高工程机械各生产部门的机械化，缩短生产周期和降低生产成本，起着非常重要的作用。

起重运输机械是现代工业生产不可缺少的设备，被广泛的应用于各种物料的起重、运输、装卸、安装和人员输送等作业中，从而大大减轻了体力劳动强度，提高了劳动生产率，是保证施工生产质量和效益的关键起重设备。

有些起重运输机械还能在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，使生产过程实现机械化和自动化。

在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、水电站、仓库等各生产部门中，都得到广泛地应用。

在现代化钢铁企业中，起重运输机械更是不可缺少的。

近年来，由于工业技术的不断发展，生产水平不断提高，起重运输机械的作用已超出作为辅助设备的范围，进而直接应用于生产工艺过程中，成为生产流水作业线上的主体设备组成部分。

因此，世界各国都在不断改进起重运输机械产品的性能，提高运转速度和生产能力，提高自动化水平，制造方便可靠、新型、高效能的起重机和运输机来满足生产的需要1。

图1.1龙门式起重机随着现代科学技术的飞跃发展，在国民经济各部门和基本建设中，新结构、新工艺、新技术、新材料的不断应用。

一些大、中型构件、桥梁等设备的垂直运输及在高难度建筑上的安装就位等工作，没有起重机设备是很难完成的。

我国在发明和使用起重运输机械方面，历史是最悠久的。

早在奴隶社会的商朝时期，由于农业灌溉上的需要，以创造了用于汲水的起重工具，这是由杠杆和取物装置构成的简单起重装置。

早在古代我国劳动人民就发明了辘护以汲取更深的井水，辘护是由支架、卷筒、绳索和曲柄等简单元件组成的，成为现代绞车的原始雏形。

在公元200年左右出现了用于汲水和排水的翻车。

翻车的发明，从工作原理上说，是一个很大的飞跃，它从间歇动作发展为连续动作，与现代的刮板运输机极为相似2。

随着我国生产制造业的发展和进步，起重运输机械制造业也得到了很大的发展和应用，起重运输机械领域也从无到有、由小到大的逐步发展起来，一批起重运输机械的科研机构和生产加工逐步建立，设计一、研制力量日趋壮大。

不仅产品的种类基本齐全，而且有了自己的系列和标准。

不仅能生产小型轻巧的起重机械，而且也能生产吨位很大的、技术较先进的大型起重机。

但是，与世界先进水平比较，无论在产品的种类、数量方面，还是机械性能、质量等方面都存在着较大的差距。

为尽快赶超世界先进水平，我们应该在独立自主的原则下，认真学习国外先进技术3。

1.1.2起重运输机械的工作特点起重机是以间歇、重复的工作方式，通过起重吊钩或其他吊具起升、下降，或升降与运移物料的机械设备。

他在搬运物料时，经历上料、运送、卸料及返回原处的过程，工作范围较大。

起重机械通常具有庞大和比较复杂的机构，能完成一个起升运动、一个或几个水平运动。

所吊运的重物多种多样，载荷是变化的。

有的重物重达几百吨甚至上千吨，有的物体长达几十米，形状很不规则。

大多数起重机械需要在较大的范围内运行，有的需要设轨道和车轮，有的要安装轮胎或履带在地面上行走（如汽车吊、履带吊等），还有的需要在钢丝绳上行走（如客运、货运架空索道），活动空间较大，一旦造成事故影响面积也较大4。

有些起重机械，需要直接载运人员在轨道、平台、或钢丝绳上做升降运动（如电梯、升降平台等），其可靠性直接影响人身安全。

起重机械的工作特点如下：

1.吊物一般具有很大的质量和很高的势能被搬运的物料个大体重（一般物料均几吨以上）、种类繁多、形态各异（包括成件、故料、液体、固液混合等物料），起重搬运过程是重物在高空中的悬吊运动。

2.起重作业是多种运动的组合起重机的金属机构、传动机构和控制装置等机构组成多维运动，大量结构复杂、运动各异的金属结构给作业安全带来了潜在的危险。

速度多变的可动零部件，形成起重机械的危险点多且分散的特点，给安全防护增加难度。

3.作业范围大金属结构横跨车间或作业场地，高居其他设备、设施和施工人群之上。

起重机带载可以部分或整体在较大范围内移动运行，使危险的影响范围加大。

4.多人配合的群体作业起重作业的程序是地面司索工捆绑吊物、挂钩起重司机操作起重机将物料吊起，按地面指挥，通过空间运行，将吊物放到指定位置摘钩、卸料。

每一次吊运循环，都必须是多人合作完成，无论哪个环节出问题，都有可能发生意外。

5.作业条件复杂多变在车间内，地面设备多，人员集中在室外，受气候、气象条件和场地限制的影响，特别是流动式起重机还涉及到地形和周围环境等多因素的影响。

6.暴露的、活动的零部件较多在起重作业现场，大量机构与作业人员直接接触（如吊钩，钢丝绳等），容易对人身安全造成伤害。

总之，重物在空间的吊运、起重机的多机构组合运动、庞大金属机构整机移动性，以及大范围、多环节的群体运作，使起重作业的安全问题尤为突出1。

1.2起重运输机械的发展趋势从20世纪后期开始，国际上龙式起重机的生产向大型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展5。

重点产品大型化，高速化和专用化由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。

起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。

起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。

系列产品模块化、组合化和标准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，有相同联接要素以及可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。

对起重机进行改进，只需针对某几个模块。

设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。

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