起重機起升機構設計開題報告

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1、 畢業(yè)設計（論文）開題報告 論文題目 塔式起重機起升機構設計 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)明了原始的起重設備，到了今天，起重機設計制造已經(jīng)成為一個專門的產(chǎn)業(yè)。起重設備的應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，起重機設計制造具有很強的應用性。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、 基礎設施建設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注。我國的起重機制 造商與歐美的競爭對手相比在技術上還存在著差距，在產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品結構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，起重機的設計又具有不同特性，作為畢業(yè)設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、課題關鍵問題及難點： 起升機構包括了吊具，卷筒，減速器，制動器，電機等多方面，在設計時，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. 卷筒設計 我認為卷筒設計是起升機構設計的關鍵環(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計要求，才能根據(jù)所給的起升 速度確定減速器輸出端轉速和電動機的選擇，再由所選電機的輸出轉速和

4、減速器輸出轉速確 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（或調研報告） ： 1. 起重機概述 起重機是以反復短暫的工作循環(huán)方式完成貨物裝卸或設備安裝作業(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，其間各機構在不同時刻有短暫的停息時間。 中國古代灌溉農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 動的轉動臂架型起重機。 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，并開始采用水力驅動。 19 世紀后期，蒸汽驅動的起重 機逐漸取代了水力驅動的起重機。 20 世紀 20 年代開始， 由于電氣工業(yè)和內燃機工業(yè)迅速發(fā) 展，以電動機或內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、運行機構、變幅機構、回轉機構和金屬結構等。起升機構 是起重

6、機的基本工作機構， 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。 運行機構用以縱向水平運移重物或調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。回轉機構用以使臂架回轉，是由驅動裝置和回轉支承裝置組成。金屬結構是起重機的骨架，主要承載件如橋架、臂架和門架可為箱形結構或桁架結構，也可為腹板結構，有的可用型鋼作為支承梁。 從構造特征看，起重設備一般分為單作用起重設備，橋式類型起重機，和回轉類型起重機。本課題設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. 起重機的應用 起重機械是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的設備， 被廣泛的應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，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，大大提高建設速度和場地利用率。在中 國，三峽大壩的建筑現(xiàn)場

8、，最顯眼的施工設備就是那些巨大的塔吊，它們日夜不停地忙碌 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，履帶式起重機和全路面起重機為側翼 強勢推進的龐大型譜群。國內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 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，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。 由于美國核電技術的推廣應用，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)新設計。開展對起重機傳動型式創(chuàng)

11、新、結構構造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術基礎研究，為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動裝置，從而通過對不同設計方案的優(yōu)選、分解和組合來產(chǎn)生新的設計方案，不斷推出創(chuàng)新設計成果。 （ 3）核心技術化。各大知名企業(yè)均具有其獨特的核心技術，并不斷創(chuàng)新，努力保持在同行業(yè)內的領先地位。現(xiàn)在各大公司均大力研究開發(fā)自己的核心技術，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)絡的協(xié)同異地設計技術、 并行工程技術研究，這樣可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。用模塊化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設計方法，將起重機上功能基本相同的構件、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)開始進入新的技術革命時代。我國目前仍然處 在設計、生產(chǎn)周期化階段，起點低、設備落后，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（設計方案、或研究方案、研制方案）論證： 概述： 設計參數(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，預估下滑輪組質量 932KG。  ，機構工作級別  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)任務設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)點是調速范圍大、過 載能力強、平滑的調速特性和較大的起動、制動轉矩。工作電壓為 220 V 和 440 V 。但

17、存 在設備費用高、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 內平穩(wěn)調速的傳動機構采用直流電機。 電動機機械部分的強度和剛度設計的足夠大，所以電動機的選擇主要是電動機熱容量 的選擇。因為起升機構屬于斷續(xù)周期工作，起升機構電機可認為是 S3 工作制。。在起重機 械中 , 一般采用三相交流感應電動機和錐形轉子電動機 , 其工作電壓為 220 V/ 380 V 和 500V。根據(jù)機構工作級別，一般選擇 JZR2 、 YZR、 JZRH型 3 相交流電機。 籠式感應電動機的優(yōu)點是構造簡單 , 操縱方便 , 有較高的轉差率 ,

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。 繞線式感應電動機使用的最多。因為這種電動機的轉子電路可以外接起動電阻實現(xiàn)起動調速 , 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，用來降低轉速和增大轉 矩，以滿足工作需要。 在機構設計中， 應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， 可以選用近年來設計的卷筒專用齒形聯(lián)軸器。 五、進度安排： 起止日期 工作內容 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 完成設計計算 修正設計計算書，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)設計論文，準備答辯 六、指導教師意見： 簽名： 年 月 日 七、開題審查小組意見： 簽名： 年 月 日