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1、 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。随着经济的开展，它不仅在国民经济中占有重要的位置，而且在社会生产与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与意义，以及龙门起重机的开展趋势及构造分类;然后列出了450t-38m龙门起重机设计的根本的参数，完成450t-38m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，
2、校核了起重机的稳定性、正常工作状态与非正常工作状态的防风抗滑平安性。以及对龙门式起重机的金属构造设计与计算,对龙门式起重机的小车起升机构与行走机构进展了设计及计算,对龙门式起重机的大车行走机构进展了设计及计算。关键词：起重机；构造设计；起升机构；行走机构；第 43 页AbstractGantry crane is important lifting equipment and widely used in mines, railway stations, ports, power plants and manufacturing fields.They play an important ro
3、le in the development of the society and their possible applications are expanding over the years. Domestic manufaeturers in their respeetive areas expand produet range and optimize Product Performanee，by introducting advaneed teehnology to develop their own Products or the foreign advanced teehnolo
4、gy to improve Product quality.Firstly，the background and significance of this research were introdueed，and the development and the structural classification of the gantry crane are diseussed briefly in the paper,The 450t-38m gantry crane was designed with its basic Parameters;The static load，dynamic
5、 load，wind load，horizontal side force，collision force were computed，and stability and safty cheeked.The metal structure of gantry was designed and calculates.hoisting mechanism and walking mechanism of the car were designed and calculates; walking mechanism of the cart was designed and calculates,Ke
6、y words: Crane; Structural design；hoisting mechanism; walking mechanism；目 录摘 要IAbstractI目 录1第1章 绪论2223467889第2章 龙门起重机构造分类和工作原理1010101112131415151616第3章 龙门起重机总体设计17171818181920212225第4章 小车的起升机构和行走机构设计和计算2626262727282929303030313132333334第5章 大车行走机构设计计算3535353636363737结 论38参考文献38致 谢39第1章 绪论起重运输机械是起升、搬运
7、与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，缩短生产周期与降低生产本钱，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、安装与人员输送等作业中，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与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展某些特殊的工艺操作，使生产过程实现机械化与自动化。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
8、更是不可缺少的。近年来，由于工业技术的不断开展，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局部。因此，世界各国都在不断改良起重运输机械产品的性能，提高运转速度与生产能力，提高自动化水平，制造方便可靠、新型、高效能的起重机与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开展，在国民经济各部门与根本建立中，新构造、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。我国在创造与使用起重运输机械方面，历史是最悠久
9、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，这是由杠杆与取物装置构成的简单起重装置。早在古代我国劳动人民就创造了辘护以汲取更深的井水，辘护是由支架、卷筒、绳索与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与排水的翻车。翻车的创造，从工作原理上说，是一个很大的飞跃，它从间歇动作开展为连续动作，及现代的刮板运输机极为相似2。随着我国生产制造业的开展与进步，起重运输机械制造业也得到了很大的开展与应用，起重运输机械领域也从无到有、由小到大的逐步开展起来，一批起重运输机械的科研机构与生产加工逐步建立，设计一、研制力量日趋壮大。不仅产品的
10、种类根本齐全，而且有了自己的系列与标准。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，及世界先进水平比拟，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那么下，认真学习国外先进技术3。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，或升降及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与比拟复杂的机构，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，
11、有的物体长达几十米，形状很不规那么。大多数起重机械需要在较大的范围内运行，有的需要设轨道与车轮，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平安。起重机械的工作特点如下：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。起重机的金属机构、传动机构与控制装置等机构组成多维运动，大量构造复杂、运动
12、各异的金属构造给作业平安带来了潜在的危险。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，给平安防护增加难度。金属构造横跨车间或作业场地，高居其他设备、设施与施工人群之上。起重机带载可以局部或整体在较大范围内移动运行，使危险的影响范围加大。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。在车间内，地面设备多，人员集中;在室外，受气候、气象条件与场地限制的影响，特别是流动式起重机还涉及到地形与周围环境等多因素的影响。6.暴露的、活动
13、的零部件较多在起重作业现场，大量机构及作业人员直接接触(如吊钩，钢丝绳等)，容易对人身平安造成伤害。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，使起重作业的平安问题尤为突出1。从20世纪后期开场，国际上龙式起重机的生产向大型化、多功能化、专用化与自动化的方向开展5。重点产品大型化，高速化与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，并对能耗与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
14、不但要容易操作，容易维护，而且平安性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性与使用经济性。系列产品模块化、组合化与标准化用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能根本一样的构件、部件与零件制成有多种用途，有一样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，形成不同类型与规格的起重机。对起重机进展改良，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展组合。目前，德国、英国、法国、美国与日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计的设计费用下降12，生产本钱下降45，经济效益
15、十分可观。所有部件都可实现大规模生产，再根据用户的不同需求与具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成。通用产品小型化、轻型化与多样化有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化构造，减小自重与轮压，也可命名整个建筑物高度下降，建筑构造轻型化，降低造价。德国德马格公司经过几十年的开发与创新，已形成了一个轻型组合式的标准起重机系列。起重量1-80吨，工作级别A1-A7，整个系列由工字形与箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁与箱形双梁等多个品种组成。主梁及端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可适合不同建筑
16、物及不同起吊高度的要求。根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择，还可以选用变频调速。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等七种选择。大车及小车的供电有电缆小车导电、DVS系统两种方式。如此多的选择项，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。这种起重机的另一最大优点是轻型化，自重轻、轮压轻、外形尺寸高度小，可大大降低厂房建筑物的建造成3本，同时也可减小起重机的运行功率与运行本钱。及通用产品相比拟，起重量10t，跨度22.5m，通用双梁桥式起重机自重24t，起重机轨面以上高度1
17、876mm，起重机宽度5980mm；德马格起重机的自重只有8.7t，重量轻了176，起重机轨面以上高度920mm，降低了104，起重机宽度2980mm，外形尺寸减少了100%。产品性能自动化、智能化与数字化起重机的更新与开展，在很大程度上取决于电气传动及控制的改良。将机械技术与电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动与控制系统，实现起重机的自动化与智能化。大型高效起重机新一代电气控制装置已开展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速
18、、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速与静动特性，可进展操作的自动控制、自动显示及记录，起重机运行的自动保护及自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。产品组合成套化、集成化与柔性化在起重机单机自动化的根底上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，及生产设备有机结合，及生产
19、系统协调配合。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入输出接口，实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集成，能形成不同机种的最正确匹配与组合，取长补短，发挥最正确效用。目前重点开展的有工厂生产搬运自动化系统，柔性加工制造系统，商业货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，交通运输与邮电部门行包货物的自动分拣及搬运系统等11。基于以上起重机的开展特点与国内外集装箱码头的现状，世界上绝大多数大型的集装箱港口都采用跨运车、轮胎式龙门起重机与轨
20、道式龙门起重机系统。相比于跨运车，龙门起重机因其较高的堆场利用率而受到大型集装箱码头的欢送，特别是亚洲集装箱码头，据Cargo System统计，在2004-2021年交货定单中，中国堆场龙门起重机订单占世界总订单的34%，而通用型中大型门式起重机的需求量日益剧增。因此对中大型门式起重机优化设计、轻量化设计研究已经成为该领域的热点问题14-16。1.改良起重机械的构造，减轻自重目前国内起重机己经开场采用计算机优化设计，以此提高整机的技术性能与减轻自重，并在此前提下采用新构造。如550t通用桥式起重机中采用半偏轨的主梁构造，及正轨箱形梁相比，可减少或取消主梁中的小加筋板，取消短加筋板，减少构造重
21、量，节省加工时间。目前，我国起重机行业已经明显落后于西方工业化国家。充分吸收与利用国外先及技术，可以明显缩短设计周期，提高技术质量，降低生产本钱。如起重机大车运行机构采用了德国Denlang公司的“三合一驱动装置，吊挂及端梁内侧，使其不受主梁下挠与振动的影响，提高了运行机构的性能及寿命，并使构造紧凑，外观美观，安装及维修方便。由于国家对能源工业的重视与资助，建造了许多大中型水电站，发电机组越来越大。特别是长江三峡工程的建立对大型起重机的需要量迅速上升。三峡工程左岸电站主厂房安装了两台1200/125t桥式起重机，配备了2000t大型塔式起重机。可以预计大吨位高性能的起重机需要量是非常大的，前景
22、广阔。1.简化设备构造，减轻自重，降低生产本钱3。2.更新零部件，提高整机性能法国Patain公司采用窄偏轨箱形梁做主梁，其高、宽比为43.5左右，大筋板间距为梁高的2倍，不用小筋板。主梁及梁端的连接采用搭接方式，使垂直力直接作用于两端上盖板，由此可降低端梁的高度，便于运输10。随着世界经济的开展，起重机械设备的体积与重量越来越趋于大型化，其重量与调运幅度也有所增加，为节省生产与使用费用，其效劳场地与使用范围也随之增大。例如新加坡裕廊船厂要求岸边的修船门坐起重机能为两条大油轮效劳，其吊运幅度为105m，而且70m幅度是能吊起100t；我国三峡工程中使用的1200t桥式起重机就对调速要求很高，为
23、三维坐标动态控制，如图1.2所示。图1.2 三峡工程中的1200t桥式起重机国外一些大厂为了提高生产率，降低生产本钱，把起重机械有机地组合在一起，构成先进的机械化运输系统。德国Demang公司在飞机制造厂中采用了一套先进的单轨或悬挂式运输系统，大大简化了运输环节。将所运物品装入专用集装箱内(有单轨系统的轨道)由码头运至工厂，厂内的单轨系统及集装箱内的轨道对接，物品进入厂房，并由单轨运输系统按计算机的指令入库或进入工位，实现门对门的运输17。现在，我国工程机械行业开展已经有了很好的根底，产品门类，生产规模，大、中、小企业构架与开展环境都比拟好，但同国际先进的工程机械制造厂一家相比差距还比拟大，主
24、要表现在产品的可靠性、使用寿命、绿色工程设计、高新技术的创新应用以及管理模式上。相对而言，我国自主开发能力还比拟薄弱，有自主知识产权的产品还比拟少，新产品的关键技术大局部还依赖于引进国外技术；另一方面对国外先进技术的消化、吸收、创新缺乏。其次，对市场反响速度慢，产品更新周期长。而美国一些机械企业1990年已经做到了三个“3，即产品的生命周期为3年，产品的试制周期为3个月，产品的设计周期为3个星期。我国工程机械的规格还有空缺。以上事实证明：中国工程机械市场虽然可保持持续增长的势头，但中国工程机械行业的技术开展仍然任重道远。随着我国生产与制造业的开展与进步，起重运输机械制造业也得到了很大的开展与应
25、用，起重运输机械领域也从无到有、从小到大逐步开展起来，一批起重运输机械的科研机构与生产工厂也逐步建立，设计、研制力量日趋壮大。不仅产品的种类根本齐全，而且有了自己的系列与标准。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3。但是，及世界先进水平比拟，无论在产品的品种、数量方面，还是机械的性能、质量方面都存在着较大的差距。我们应该在独立自主的根底上，积极学习国外先进技术，赶超世界先进水平。随着人类的进步，经济的开展，现代工业与现代社会越来越离不开物料搬运，物料搬运的经济意义显示在各个方面。据不完全统计与专家们估计，如今的物料搬运费用在工业生产本钱中所占比例可能超过
26、30%。在工业兴旺国家，物料搬运技术己成为机械制造业最大的分支之一，被西方国家称之为第三利润的源泉。如德国，1996年其年产值为175亿马克，约占整个机械制造业产值的8%，全国约有350家企业，从业人数超过了77000人。在美国，产值约到达120亿美元。我国的物料搬运业近年来呈增长的态势，在国民经济中的作用也越来越大。如在港口中，实际上物料搬运的费用己经超过30%，在汽车制造业，也己接近30%。据统计，1997年末，我国独立核算的物料搬运机械设备生产厂总数达958家，其中国营企业211家，全行业从业人数为35.3万人。1997年物料搬运机械总产值255亿元人民币，比上年增长3.6%，约占当年机
27、械工业总产值的1.7%。起重运输机械作为物料搬运工具，装备在国民经济的各个部门，在现代化生产中占有重要地位。起重运输机械，在完成一个工作过程中，一般包括“储、装、运、卸作业，因而对于提高生产能力、保证产品质量、减轻劳动强度、降低生产本钱、提高运输效率、加快物资周转、流通等方一面均有着重要的影响，对平安生产、减少事故更有显著作用。龙门起重机作为物料搬运机械中的最主要的一种，在各行各业中得到广泛的应用，龙门起重机起重范围可以从几吨到几十吨甚至几百吨，在机械制造、冶金、钢铁、码头集装箱装运等行业都必须有龙门起重机。因此，对其进展研究，改良其构造，使其更加合理，使用更加方便，本钱更加低廉，具有重要的现
28、实意义13-14。本文根据国内与国外的龙门式起重机总体设计及金属构造设计研究，通过大量的龙门式起重机的比照，设计了一种非常实用的龙门式起重机，本文的主要研究内容如下：(1) 研究了龙门式起重机的分类、构造、主要形式、根本参数及其选型等，还有对龙门起重机使用材料的种类以及使用材料的要求进展了研究。(2) 对龙门式起重机进展了总体设计，对主梁的强度进展了计算，以及对龙门式起重机的金属构造设计与计算。(3) 对龙门式起重机的起升机构与动行机构进展了设计及计算。(4) 对龙门式起重机的行走机构进展了设计及计算。第2章 龙门起重机构造分类与工作原理龙门起重机的形式很多，根据不同的分类方法，可以概括为以下
29、几种：(l)依据主梁数量不同，可分为单主梁龙门起重机与双主梁龙门起重机，如图2.1a与2.1b所示；(2)依据取物装置不同，可分为吊钩式、抓斗式、电磁吸盘式等起重机；(3)依据构造形式不同，可分为析架式、箱形梁式、管型梁式、混合构造式等起重机；(4)依据支腿构造形式不同，可分为L形、C形单主梁龙门起重机与八字形、O形、半门形等双梁龙门起重机；(5)依据支腿及主梁的连接方式不同，可分为两个刚性支腿、一个刚性支腿及一个柔性支腿两种构造形式的龙门起重机。柔性支腿及主梁之间可采用螺栓、球形铰与柱形铰连接或其它方式连接；(6)依据用途不同，可分为一般用途龙门起重机、造船用龙门起重机、水电站用龙门起重机、
30、集装箱用龙门起重机以及装卸桥用龙门起重机等；此外，还可以分为单梁或双梁，单悬臂、双悬臂或无悬臂，轨道式或轮胎式等2。ab双主梁龙门起重机总体来说，无论龙门起重机的形式如何，其组成主要分为三大局部：机械局部、构造局部与电气局部。具体来说，龙门起重机主要由门架构造、载重小车、大车运行机构、电气设备与驾驶室等几局部组成。1门架构造门架构造主要由主梁与支腿组成。主梁用以支撑载重小车，并且通过支腿沿轨道运行。小型龙门起重机采用单梁，大型龙门起重机采用双梁。主梁的构造通常有箱形与析架式两种，箱形梁构造简单、便于制造，但迎风面积大，运行阻力大，且自重大，不利于节省钢材。支腿的构造，大型机上一般一侧用刚性支腿
31、，另一侧用柔性支腿，以减轻自重，补偿跨度误差。2载重小车双梁龙门起重机的载重小车及桥式起重机小车根本一样。但主梁通常用电动葫芦做载重小车，但单主梁的龙门起重机不使用普通的电动葫芦做载重小车。由20t龙门起重机箱形主梁力学分析及优化设计于吊钩需要放置在主梁的外侧(即侧向悬挂的方式)，所以小车形式也相应有变化，除了沿轨道形式的车轮外，还增加了防止倾翻与导向的水平与垂直滚轮3大车运行机构大车运行机构同桥式起重机，多采用分别驱动。因为是露天作业，其支腿面装有夹轨器或压轨器。在起重机不工作或偶有大风时，采用夹轨器夹紧轨道，防止起重机被风吹动造成事故。4电气设备(l)电机：电机的运行状态分为电动状态与制动
32、(发电)状态两种。在龙起重机中，当电机引进电能时，电机开场运转，将电能转化为机械能，这种运状态称为电动状态:当电机轴上参加机械能，除去电机本身的损耗外在电机内变成电能，这种运动状态成为制动(发电)状态。在一定条件下，任何一台电机都可以采用上述两种状态中的任何一种状态运行。(2)照明及信号：照明分为内部照明与工作场地照明两种。内部照明包括纵室照明、电气设备室照明与手提检修灯；在露天场地工作的起重机一般由于地照明条件较差，往往需要增设探照灯2-4只。5驾驶室驾驶室是操作人员对龙门起重机进展具体使用的场所，由于龙门起重机是卸大型货物的重要起重设备，其运行的好坏直接影响运行的效率，因此，对操作人员有很
33、严格的要求。例如熟悉龙门起重机的用途、设备、操作方法、起重能力以及保养知识等5。龙门起重机的形式很多，这里主要介绍几种主要形式。根据主梁形式，可为单主梁龙门起重机与双主梁龙门起重机。龙门起重机的起重小车假设采用电动芦，称为单梁电动葫芦式龙门起重机，如图2.2所示。图2.2 单梁电动葫芦式龙门起重机单梁电动葫芦龙门起重机的承重构造是上部主梁与支腿，当起重量较小时，用单梁工字钢即可作为电动葫芦的跑道，又可作为承载梁。当起重量与跨度较时，工字钢上需加矩形断面析架梁起重要承载作用。单梁电动葫芦龙门起重机有构造简单、安装方便等优点。缺点是速度低、起重量小(一般在10t以下)。单梁龙门起重机假设采用专制小
34、车那么称单主梁小车式龙门起重机。由于其支的形式不同，可分为单主梁L形与单主梁C形龙门起重机。L形单主梁龙门起机的起重小车多采用垂直反滚轮式(两支点)小车；C形单主梁龙门起重机多用水平反滚轮式(三支点)小直反滚轮小车构造简单，维修方便，但起机构启动与制动时垂直方向的跳动比拟大。水平反滚轮小车工作过程中比拟稳，但维修不太方便。按龙门起重机支腿的数目，可分为龙门起重机与半龙门起重机。半龙门起重机的一个支腿沿地面轨道运行，另一侧那么沿安置于厂房或仓库构造上的轨道运行。按龙门起重机金属构造的形式，有可分为析架式龙门起重机与板梁式龙门起重机。这两种构造的开展趋势是板梁构造的生产量大些，主要原因在于析架式构
35、造，起重量虽然要比板梁构造要轻一些，但制造劳动量大，多采用手工焊，维修、保养也不太容易等。龙门起重机的选型必须建立在调查研究的根底上。选型时应充分了解用户要求，机械的工作条件，制造工艺水平，设备维修能力与料源等因素。无论选择了什么形式的龙门起重机，都要力求到达节约材料，使用性能好，制造安装容易，维修方便，专用费用少与外形美观等目的。选型时应该由使用、制造、设计技术人员三方面相互协商，汲取各方面的经历与成果，尤其是国外先进技术6。龙门起重机的特性可用以下根本参数来表征:起重量、起升高度、跨度、悬臂长度、工作速度与生产率。龙门起重机的起重量(及额定起重量)是指起重机在正常工作时允许起吊的最大货物的
36、重量以及能从起重机上取下的取物装置(不包括吊钩装置)重量之与。对于配置抓斗一与电磁吸盘的龙门起重机，起重量包括抓斗与电磁洗盘重量。起重量系列已有国家标准。龙门起重机国家规定的标准系列如表2.1。 单位：t35810162032405081龙门起重机的跨度是指大车行走轨道中心线之间的距离，单位是米(m)。跨度是由使用单位根据起重机的工作范围、起重机跨度内铺设线路的股数、运输车辆通道及需要货位多少而定。龙门起重机通常采用两种跨度系列。如表2.2。表2.2龙门起重机现行跨度系列 单位：m系列1111417238系列2龙门起重机的起升高度是当吊钩上升到最高位置时，大车运行轨面到吊钩中心的垂直距离，单位
37、是米(m)。对于抓斗龙门起重机，起升高度那么是当抓斗上升到最高位置时，大车运行轨面到抓斗最低点之间的垂直距离。对于某些装卸船只的龙门起重机，吊钩或抓斗需要下到大车运行轨面以下进入船舱装卸货物，此时起升高度应该包括轨面以下的局部(称下放深度)，轨面以上的起升高度及下放深度之与总称起升高度。龙门起重机的工作速度包括起升与运行(大车运行与小车运行)速度。起升速度是指吊钩(抓斗)的起升速度，单位为米/分(m/min)。运行速度是指龙门起重机大车与起重小车的行走速度，单位为米/分(m/min)。工作速度的选择应及工作行程相适应。协同工作机构的速度应该协调，不至于因某一机构太慢或太快影响工作循环时间。生产
38、率是说明龙门起重机装卸能力的综合指标，单位为吨/时(t/h)。生产率可根据起重量、机构的工作速度、工作行程以及机构重叠工作的程度进展计算。实际生产率还取决于生产条件与操作者的熟练程度。龙门起重机的根本参数一般是在设计前根据使用单位的要求合理选定的。起重量及表示工作范围的尺寸参数可根据所装卸的单件重量及工作场地的情况决定。工作速度及生产率大小有关。一般来说，对装卸量大、生产率要求高的装卸时取较高的工作速度，对大件货物装卸或安装时取较小的工作速度7。设计龙门起重机时，要对它的构造、零部件与金属构造进展强度、稳定性、疲劳、磨损与刚度的计算;选用动力装置与操纵设备，也要考虑到发热等情况；在进展电气设备
39、设计与计算时要考虑构造的繁忙程度等。为使所设计的起重机具有先进的技术经济指标，平安可靠，具有一定的工作寿命，必须在设计计算时考虑由起重机的载荷特性与工作繁忙程度所决定的工作类型19-20。合理地划分工作类型可以提高起重机零部件的通用水平，实现不同起重量的龙门起重机零部件在不同工作类型下通用。龙门起重机机构的工作类型，根据以下因素划分。工作繁忙程度，对整个起重机来说，就是指在一年总时间约8700小时中，起重机的实际运转次数。对机构来说，那么是指一年中机构实际运转次数。机构的实际运转时间比整个起重机的实际运转时间少，这是因为在起重机一个工作循环周期中，某一机构仅在某一段时间内运转，在其余时间中停歇
40、。在龙门起重机工作循环周期中，机构运转时间所占的百分比，称为该机构的负载持续率。以符号JC%表示。应该指出，机构的JC%不一定等于其原动力机的JC%。显然，机构的JC%越大，工作越繁重。按照额定起重量设计的龙门起重机，在工作过程中，其构件所受的力不一定等于额定的起重量作用下应该产生的力。首先，起重机的实际工作中，它所起重的货物常常小于额定起重量;其次，在机构启动、制动时，产生了动力载荷。还有其他因素，如风力变化等。实际起重量的变化程度可以用起重量利用系数来表示。其重量利用系数是全年实际起重量的平均值及额定起重量之比，即 2-1启动、制动时产生的动力载荷及机构每小时开动次数有关，也及机构工作速度
41、有关；风载荷的变动那么及龙门起重机工作地区的风力变化有关。机构的工作类型应综合上述两种因素来确定。同一台龙门起重机各个工作机构的工作类型可以不同。整个龙门起重机机构及其金属机构的工作类型按照其主起升机构的工作类型而定。龙门起重机及其机构的工作类型分为轻级、中级、重级与特重级四个级别，划分级别的一般原那么如下。轻级：轻级工作类型的机构多数是无载或轻载工作，停歇时间长，负载持续率JC%小，速度低，每小时开动次数小。中级：工作机构，在吊起不同大小的载荷下工作，速度一般，负载持续率JC0t与每小时开动次数中等。重级：较多地在接近于额定载荷的情况下工作的机构，速度高。负载持续率20t龙门起重机箱形土梁力
42、学分析及优化设计JC%与每小时开动次数都较高。特重级：如抓斗龙门起重机的起升机构，都是满载工作，速度高，冲击大，起重机工作繁忙紧张，划分工作类型的指标如表2.3。表2.3 划分工作类型主要指标的平均值龙门式起重机及其机构繁忙程度与载荷变化展情况起重机一年工作时数机构负载持续率其重量利用系数机构每小时开动次数轻级100015500050300上表是划分工作类型的参考标准，其中列出了各级工作类型的工作繁忙程度与载荷变化程度的平均数量指标。设计时，要确定龙门起重机工作机构的工作类型，应先分析其工作条件的数量指标，然后对照分类标准确定级别8。龙门起重机所使用材料分为机构零件材料、金属构造材料、电工材料
43、与连接材料等。龙门起一重机机构零件一般由铸件、锻件、轧制件、焊接件作为毛坯，经机械加工而成。锻件、轧制件、焊接件主要采用普通碳素钢、优质碳素构造钢与普通低合金构造钢:对于重要零件那么采用合金构造钢:对有特殊要求的零件可采用特殊合金钢。铸件按零件的载荷性质与工作要求分别采用铸钢、灰铸铁、球墨铸铁与铸铜9。为了改善材料的机械性能，参考有关设计手册，其中都有详细说明。一般龙门起重机工作非常繁重，经常承受变化的动力载荷，工作条件也比拟恶劣，所以要求材料具有较高的破坏强度、疲劳强度与塑性，低温下具有较高的冲击韧度，较好的可焊性、时效性与耐腐蚀性等。为了改善材料的力学性能，以提高零件的承载能力与使用寿命，
44、机械零件一般均需进展热处理。刚的常用热处理方法及应用情况，参考相关设计手册。本章全面介绍了龙门式起重机的分类、构造、主要形式、根本参数及其选型等，还有对龙门起重机使用材料的种类以及使用材料的要求进展研究。第3章 龙门起重机总体设计本文所设计的450吨起重机是在高速铁路工程式的混凝土当梁制作场使用，如图3.1所示，梁场制作的混凝土箱梁，质量为900吨，通常用两台跨铁路线的450吨龙门式起重机联合吊装，这台起重机了可用来组装架桥起重机。图3.1 龙门式起重机装配图梁场的布置情况及作业主式的不同，起重机的跨度与起升高度也不同，为了适应不同的要求，构造形式也有差异，这类起重机主梁大都采用箱形双梁，支腿
45、采用A形构造，及主梁为刚性连接。为了改善支腿的受力分，支腿屯主梁的喧嚣接也采用一侧为刚性，另一侧为柔性的构造21-22。总体设计参数根据设计要求，起重机的设计参数如下：1、整机工作级别：A3U1，Q42、起重能力：3、跨度：4、最大起升高度：5、起升速度：6、大车运行速度：7、小车运行速度：8、大车工作级别：M39、小车工作级别：M310、起升工作级别：M411、金属构造工作级别E3B2，S4额定起重量：跨度：工作级别：E31移动载荷 移动载荷包括额定起重量，吊具质量与小车质量等的重力： 3-1小车平均静轮压： 3-2载荷动载系数：起升机构采用变频是电机，查相关资料可知运行冲击系数：根据运行速
46、度与轨头错位高差可计算出 3-3小车动轮压： 3-42单根主梁上由移动载荷产生的最大弯矩 载荷位于最不利位置的支反力，图如3.2所示， 3-5图3.2 主梁载荷最不利的位置载荷位于最不利位置的截面最大弯矩： 3-6主梁及附属物重力，主梁及附属物包括单根主梁、轨道、走台等的重力： 3-7主梁及附属物自重在跨中截面的弯矩： 3-8大车运行机构起动、制动产生的水平惯性载荷与稳动力矩：大车运行机构起制动时产生的水平惯性载荷： 3-9根据大车运行最高速度，查表得，那么水平惯性力矩及垂直力之比为： 3-10大车运行机构的水平惯性载荷对主梁跨中截面的水平弯矩为： 3-11风载荷对主梁截面产生的弯矩： 3-12450t龙门式起重机属于工作场地固定，且无悬臂，因此只需校核作业状态动态稳定性与非工作最大风载荷稳定性两种工况。1作业状态动态稳定性 3-13通过验正是平安的。2非工作风载荷稳定性 3-14通过验正是平安的。1主梁跨中截面几何特性，其简图如图3.3所示。图3