毕业设计论文《10t单梁桥式起重机的设计》.docx

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1、IOt单梁桥式起重机的设计摘要本文进行单梁桥式起重机的设计，主要进行起重机的主梁和起升机构的设计，研究了起重机主梁形状尺寸及在各种载荷作用下主梁的受力情况，分析其金属结构的承载性能并进行强度、刚度、稳定性的校核。根据起重机要求的起重量和小车大车的运行速度，比较并选择最优的传动方案，选择合理的机构部件，根据参数设计了主要的机械结构并对其进行校核。采用ANSYS分析软件对主梁进行有限元分析，得到应力云图和位移变形图。采用绘图软件绘制各部分机构3D模型，并完成总装。本设计采用传统的设计方法，进行不同工况下载荷下起重机的受力校核，实际起重机工作过程中所受的力是不断变化的，本设计从理论结合ANSYS软件

2、进行力的分析与结构的校核。关键词单梁桥式起重机；主梁设计；载荷校核；有限元分析AbstractInthispaper,thedesignofthesinglegirderbridgecrane,thedesignofmaincranegirderandtheliftingmechanism,shapesizeandcranegirderisstudiedundervariousloadingforceofthemaingirder,theanalysisofbearingcapacityofthemetalstructureandstrength,stiffness,stabilitychec

3、king.Accordingtotherequirementsofthecraneliftingweightandvehiclerunningspeedofthecart,compareandselectthemostoptimaltransmissionscheme,selectingrationalinstitutionscomponents,accordingtoitsuseofparameterdesignofthemainmechanicalstructureandcarriesonthecheck,makesthecranecanbesafeandstableoperation.U

4、sedrawingsoftwarerenderinga3dmodel,eachpartandcompletethefinalassembly.Thisdesignadoptsthetraditionaldesignmethod,underdifferentworkingconditionsofstressonthecraneloadrespectively.Areintheprocessofactualcraneworkforceisconstantlychanging,thisdesignissimpleintheoryforforceanalysisandstructureoftheche

5、ck.Keywordssinglebridgecranedesignofmainbeamloadcheckingthefiniteelementanalysis摘要AbstractI1绪论11.1 起重机的简介11.2 国内外的发展及状况11.3 研究的意义22主梁的设计与校核42.1 主梁方案的确立42.2 主梁截面形式及尺寸的确立52.3 主梁截面的计算62.4 主梁载荷的计算82.4.1 计算载荷的确定82.4.2 主梁垂直的最大弯矩计算92.4.3 主梁水平的最大弯矩计算102.5 主梁的强度校核112.6 主梁的静刚度校核112.7 主梁的稳定性计算123端梁的设计与校核143.1

6、端梁的截面的设计143.2 端梁载荷计算与校核153.2.1 最大垂直弯矩的计算153.2.2 大车车轮侧向载荷的计算163.2.3 端梁最大水平弯矩的计算173.3 端梁强度的校核173.4 主梁与端梁的连接173.4.1 主梁与端梁的连接方式173.4.2 螺栓组的布置183.4.3 螺栓组的校核184小车起升机构的设计与计算214.1 传动方案的确立214.2 选择吊具以及钢丝绳214.3 滑轮主要尺寸的确立224.4 确定卷筒尺寸及验算强度234.4.1 卷筒的类型234.4.2 卷筒的尺寸设计234.4.3 卷筒的压力和强度验算244.5 电机的选择与校核254.6 减速器的选择26

7、4.7 制动器的选择284.8 联轴器的选择284.9 高速浮动轴的计算294.10 算起动的时间304.11 验算机构的制动时间315小车运行机构的设计325.1 小车车轮的选择325.1.1 小车轮压的计算325.1.2 车轮的初步选择325.1.3 车轮踏面疲劳强度的计算325.2 运行阻力的计算345.3 电动机的选择与校核355.4 减速器的选择355.5 验算机构的启动时间365.6 验算起动不打滑条件375.6.1 无载荷起动打滑验算375.6.2 满载荷起动打滑验算385.7 联轴器的选择385.8 制动器的选择396大车运行机构的设计与计算406.1 大车运行的传动方案406

8、.2 车轮的确立与校核406.3 运行阻力的计算416.4 电机的选择与校核426.5 减速器的选择436.6 缓冲器的选择437主梁的有限元分析447.1 有限元分析简介447.2 ANSYS有限元分析过程44结论47致谢4849参考文献1.1 起重机的简介桥式起重机作为一种物料搬运不可缺少的工具，在实际的生产生活中得到广泛应用,多应用于炼油、港口等场合1。它横置于工作场合的上方进行物料运输，它的两端坐于水泥柱或者焊接的金属结构架上，形状似桥形。利用桥架下面的区间进行搬运工作，不约束于地面复杂的环境，使得桥式起重机成为使用数量最多，范围应用最广泛的一种起重机械。往复且迅速的周期性作业方式完成

9、物料的搬运工作，一个作业周期大致分为:提取物料、物料上升、水平行驶、下降、卸载物料，一个作业周期通常需要几分钟到几十分钟不等，期间各循环机构也可以有短暂的停歇2,它可以减轻工作强度、提高工作生产率或者处理一些场合极其危险的作业操作或者生产过程，实现重机械化和作业自动化。起重机主要由动力机构、金属机构、控制系统的电器设备以及安全指示装置系统。本文设计内容是Iot单梁桥式起重机的设计。本次设计的具体参数如下：起重量IOt,宽度10.5m,起升高度12m,主起升速度7.8mmin,小车运行速度38.5mmin,大车运行速度86.8mmin额定起重量是指起重机一次作业搬运的最大物料质量和提升部分质量的

10、总和，但不包括起重机的吊钩和滑轮组的质量之和。宽度或者跨度是指桥式起重机大车对称运行的车轮中间线的水平距离，习惯上也称作轨矩。起升高度是指由地表平面到取物装置所能够到达的最高垂直距离的位置。1.2 国内外的发展及状况随着世界大型机械化的快速发展，目前起重机行业市场的竞争异常激烈。尽管我国已经是起重机最大的市场和小型起重机出口最多的国家，但是在大型起重机方面我国还是跟欧美等国家有很大的差距。发动机、液压件以及控制系统方面仍然是我国起重机发展的瓶颈，是行业发展的障碍。大吨位的起重机还是只能依靠大型企业，因为中小型的企业缺乏资金与技术支持，对于大型企业政府也给与很多支持。从起重机的销售量来看,中国的

11、起重机在出口量、产值等方面都已实现了增加，产品的质量更有了很大的提升O目前随着我国的经济的崛起，全国城镇建设的快速发展，包括铁路建设、建筑建材、能力水源各方面的工程建设对于起重机的需求量巨大，给国内制造起重机的厂商提供了巨大的市场，由于中国庞大的市场，我国生产起重机械设备的厂商就高达3500多家。其中一半起重机生产厂家，有较先进的设计制造能力，销售量每年也都是递增。未来的儿年之内，百吨级或者千吨级别的起重机也会频频突破，中国企业也会更加深入的融入到工程的实际需求上。目前我国大型起重机的设计制造公司主要有三一重工、徐工、上海振华、中联重科等4。国外的起重机市场已经趋于饱和状态，依靠先进的技术、优

12、质的质量的外国厂商不断的吞食中国的起重机市场。国外著名的起重机生产厂商主要有力博荷家族、歌路富家族等企业，大多数为欧美等发达国家，他们主要生产超大吨位的起重机，在中国起重机行业获得了良好口碑和不错的销量。搬运工作是勤劳的世界人民自古以来就具备的能力，如手工搬运或者农田灌溉的风车。然而机械化发展到今天，我们依靠着超高的机械化水平工具帮助我们进行搬运作业O现在起重机主要有下几个方面的发展：(1)产品的专用化和大型化随着生产效率的要求不断提高，自动化水平的普遍也使得起重机在物料搬运、装载作业等领域的比例增加。起重机不但要易于操作、而且还要求其极高的安全性能、维修方便，更要有耐久性和可靠性，由于工艺要

13、求的多样性，使得起重机的专用化提高，以满足特殊要求，达到最佳的使用效果，所以专用起重机的的型号和市场也在不断的扩大,其作业性能也更加的完善。(2)产品的标准化、模块生产化模块化的设计改变的传统起重机的制造，将起重机上基本相同的零构件，有互换要素的标准模块，通过相互组合，形成不同规格和类型的产品，使得产品线更加丰富。设计新的起重机只需要简单的进行模块的组合与搭配。降低了生产的成本，提高了标准化的程度。目前，国外很过厂商都很已经开始实行模块化生产，并且取得了不错的成绩，经济效益十分不错。(3)通用产品轻量化因为许多相当多的起重机通用性比较高，一般使用并不频繁。这类起重机在设计过程中尽量降低外形高度

14、，减轻轮压和自身重量，结构尽量简单。因此电葫芦起重机得到广泛的应用，并取代了大多数桥式起重机。德玛各公司经过长期的创新与研究，已经形成了一个轻量化的标准系列。(4)起重机的智能化、自动化、数字化桥式起重机的更新换代一直依赖于电气设备传动和控制，将机械结构与电子控制技术有效的相结合实现高度的智能化，是未来机械发展的趋势。超大型的起重机已经发展为全电子控制设备。数字控制驱动、可编程程序控制、数字记录、自动诊断等等已经发展为一套数字化控制系统，重点开发微处理器的核心电气控制系统。1.3 研究的意义搬运物料是人类生活的日常，从古至今人类的发展都离不开搬运物料。随着世界的发展，人类逐渐以机械化结构代替人

15、类手动的运作。起重机在大型物料的作业方面起到不可或缺的作用。起重机节约了人力，而且提高了生产的效率，节约时间，更加安全可靠。随着经济的发展起重机也越来越智能化，越来越数字化，起重机已经成为国民经济发展的中流砥柱。它不仅应用到小的商户，大到大型的企业的工作生产应用，更是国防建设不可缺少的一部分，火箭的制造与发射、上万吨的船舰的建设、大型设备的建设。在日常生活中，水电站的建设，大型电站的安装与建设，楼层的建设等等。对于企业来说，港口码头物料的搬运，工厂材料的搬运。在海洋开发、矿山开采等领域，起重机已成为主要的生产力。起重机的发展水平也体现一个国家工业化的能力与水平。而桥式起重机更是作为物料搬运起重机最主要的起重机之一，小到几吨大到几百吨。在各行各业都有广泛的应用，而研究起重机的机构简化和实际应用，降低起重机的生产成本有着现实意义。2主梁的设计与校核2.1主梁方案的确立桥式起重机的主梁设计方案众多，其大体主要的结构可以分为两种。一种为杆结构,由许多杆焊接而成，而杆最好选用长度方向长但界面面积面积小的杆件如图2-1所示o常用与各类起重机当中，按照其工作要求的不同，连接方式也不相同，其连接结构可分为较接、刚接、混合结构。另一种结