桥梁式集装箱起重机开题报告

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1、毕业设计开题报告设计题目: 院系名称: 机电工程学院专业班级: 机械设计制造及其自动化学生姓 名: 高秀会导师姓 名: 刘颖开题时 间: 2015年 3 月 20 日指导委员会审查意见：签字：年月日1 课题研究目的和意义起重机被喻为“巨人之臂” ，是广泛用于国民经济各部门进行物质生产和装卸搬运的重要设备。起重机的设计制造，从一个侧面反映了国家的工业现代化水平。我国起重机制造业奠基于20 世纪 50 年代。 70 年代以来，起重机的类型、规格、性能和技术水平获得很大的发展。近年来在物流和工业企业发展的带动下，起重机行业进入飞速发展时期。起重机主要分为桥梁式、悬臂式、塔式、龙门式、拉索式、液压伸缩

2、臂式等形式。桥式起重机是一种与机械化工业关系最密切的机械之一，也是当今最具有通用功能的机械。随着时代的发展，制造工厂和装卸作业场所开始转向室内，使桥式起重机占据了主导地位。桥式起重机的特点在于：它不占据建筑物内的主要地面，却能以较少的物资材料和极为稳定的形态把建筑物内各处都当作可能的作业范围，进行高速高效的服务。此外，桥式起重机容易以廉价实现借助控制盘和操纵盘进行自动操纵或半自动操纵以及内装电脑的程序操纵。设置在室内的起重机中，桥式起重机约占90%。2 文献综述2.1 桥式集装箱起重机的研究现状及主要形式2.1.1 国内外研究现状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

3、中物料卸载运费所占比例逐渐增加， 促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但容易操作、 维护，而且安全性好，可靠性高，具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。所以说，起重机是各种工程建设中不可缺少的设备，它对减轻劳动强度， 节省人力， 降低建设成本， 提高施工质量， 加快建设速度， 实现工程施工机械化起着十分重要的作用。国内外起重机发展具体表现一下几方面：（1）模块化和组合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用途， 有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的的相互组合， 形成不同类型和

4、规格的起重机。 可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产， 实现高效率的专业生产。 企业的生产组织可由产品管理变为模块管理，达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，得到多系列的产品，充分满足用户需求。目前，德国、英国、法国、美国和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%，生产成本下降45%，经济效益十分可观。（2）轻型化和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。 这类起重机批量很大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自

5、重和轮压，也可以使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。（3）自动化和智能化起重机的更新和发展， 在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合， 将先进的计算机技术、 微电子应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。 其电气控制装置已发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。（4）成套化和系统化在起重机单机自动化的基础上， 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

6、统， 通过中央控制室的控制， 与生产设备有机结合， 与生产系统协调配合。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。这种起重机还有较好的信息输入、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。（5）新型化和实用化结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力， 改善受力条件， 减轻自重和增加外形美观。在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化结构。 “三合一” 运行机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流， 将电

7、动机、减速器和制动器合为一体，具有结构紧凑、 轻巧美观、 拆装方便、调整简单、运行平稳、配套范围大等优点，国外一广泛应用到各种起重机运行机构上。在电控方面开发性能好、 成本低、可靠性高的调速系统和电控系统，发展半自动和全自动操纵。 采用机电仪液一体化技术， 提高使用性能和可靠性， 增加起重机的功能。今后会更加注重起重机的安全性，研制新型安全保护，装置。德国近年为解决起重机吊钩的防摆控制，开发了模糊逻辑电路的控制技术，用神经信息和模糊技术寻找开始加速的最佳时刻，将有经验司机防摆实际操作的数据输入系统，实现最优控制，取得了更高的效率和安全性。2.1.2起重机械的组成起重机械一般是由工作结构，金属结

8、构，动力装置与控制系统三部分组成。1 工作结构起重机械的工作结构一般可概括为起升，运行，回转和变幅四大机构。起升机构是升降重物的机构。 它是起重机械最主要的机构， 有的起重机不止一套起升机构。升降能力最大的起升机构叫主起升机构。除主起升机构以外的其他起升机构叫副起升机构。运行机构是起重机械或起重小车运行的机构。回转机构是使起重机械的回转部分在水平面绕回转中心线转动的机构。变幅机构是使起重机械臂架倾角变化，改变幅度的机构。 所谓幅度指起重机械置于水平场地时，空载吊具垂直中心线与回转中心线之间的水平距离。2 金属结构金属结构是指起重机械的骨架， 主要用来支撑工作结构， 承受自身的重力及外载荷。3.

9、 动力装置和控制系统动力装置是驱动起重机械运动的动力设备。它在很大程度上决定了起重机械的性能和构造特点。起重机械的控制系统包括操纵装置和安全装置各种机构的起动、调速、 改向、制动和停止，都是通过操纵控制系统来实现的。2.1.3 桥式类型起重机的主要形式桥式起重机又称“行车”或“天车” ，是横架在固定跨间上空用来吊运各种物件的设备。 依靠起重机运行机构和小车运行机构组合，使起吊的货物做平面运动，再加上置于小车上的起升机构，作业的范围是长方形空间。 它的特点是既不占地面面积， 有不妨碍地面的作业， 而且以较少的物资材料和极为稳定的形态把建筑物内各处都当作可能的作业范围，进行高速、 高效的服务 。桥

10、式起重机有很多类型，一般按一下方法进行分类：根据桥架的结构不同， 分为箱式结构， 四桁架结构和腹板梁结构等，其中箱式结构用得最广泛。根据起吊装置不同， 分为吊钩桥式起重机、 点磁盘桥式起重机、 抓斗桥式起重机。为了使吊钩桥式起重机使用场合更广泛，在吊钩上附以可更换的电磁盘或马达抓斗，以便作两种或三种用途。图 1.1 桥式起重机示意图3 设计基本内容、拟解决的主要问题3.1 桥式集装箱起重机结构组成及工作原理桥式起重机的构造：沿建筑物较长方向的两壁设置的承轨梁，在梁上铺设大车运行轨道， 将装有 4 个车轮（载荷大时装有 6 个或 8 个车轮） 的桥架跨在轨道上；装有起升机构和运行机构的电动小车在

11、桥架上运行。普通桥式起重机一般由桥架运行机构、起重小车、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括制动器、电动机、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。 小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动， 即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、 即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。 中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和

12、调整，驱动桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接， 端梁两端装有车轮， 用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道， 供起重小车运行。 桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。箱形结构又可分为偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁、正轨箱形双梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘

13、板和不等厚的主副腹板组成， 小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去， 其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。装置常采用万向联轴器。参考起重机设计手册，5-80t 中小型起重量系列起重机一般采用箱形结构，且为保证起重稳定， 我选择箱型双梁结构作为桥架结构。箱形双梁桥架是由两根箱形主梁和端梁构成， 主梁一侧安置水平走台，用来安装大车运行机构和走人，主梁与端梁刚性地连接在一起，走台是悬臂支撑在主梁的外侧，走台外侧安置有栏杆。在实际计算中，走台个栏杆均认为是不承受力的构件。为了操纵和维护的需要，在传动侧走台的下面装有司机室。司机室有敞开式和封闭式两种

14、，一般工作环境的室内采用敞开式的司机室，在露天或高温等恶劣环境中使用封闭式的司机室。以上主要对箱形桥式起重机进行介绍， 确定了其总体方案并进行了一些简单的分析。箱形双梁桥式起重机具有加工零件少，工艺性好、 通用性好及机构安装检修方便等一系列的优点，因而在生产中得到广泛采用。我国在5 吨到 10 吨的中、小起重量系列产品中主要采用这种形式，但这种结构形式也存在一些缺点：自重大、易下挠，在设计和制造时必须采取一些措施来防止或者减少。3.2 设计基本内容本课题的重点是起吊机构设计，小车机构设计，主梁结构设计。3.1. 主要技术要求起吊重量： 5 t ；集装箱尺寸： 20 英尺或 40 英尺；最大起吊

15、高度： 3 米；3.2设计的整体方案的确定3.2.1 主梁的设计主梁跨度 16.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接，主梁横截面腹板的厚度为6mm,翼缘板的厚度为10mm，主梁上的走台的宽度取决于端梁的长度和大车运行机构的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁连接处的高度取H0=0.4-0.6H，腹板的稳定性由横向加劲板和， 纵向加劲条或者角钢来维持， 纵向加劲条的焊接采用连续点焊， 主梁翼缘板和腹板的焊接采用贴角焊缝，主梁通常会产生下挠变形，但加工和装配时采用预制上拱。3.2.2 小车的设计小车主要有起升机构、 运行机构和

16、小车架组成。 小车运行速度同大车运行的速度相比低得多， 原因是小车运行距离接近建筑物的宽度，它不会太长， 一般小于 40m。小车是用型钢和钢板制成一个构架，在上面设有主副起升电机、 支持货物用制动器及它们相联的减速齿轮机构，通过该机构驱动卷筒旋转。 小车运行机构分两种：一种是减速器在中间，另一种是减速器在一侧。图 1.2 小车运行机构图 1.2（a）中，小车运行机构是减速器位于小车中间，这种方式使小车减速器的输出轴及传动所承受的扭矩比较均匀。图 1.3 （b）所示的结构是减速器在小车一侧，这种结构的特点是安装和维修比较方便。小车主要有起升机构、 运行机构和小车架组成。起升机构采用闭式传动方案， 电动机与二级圆柱齿轮减速器的高速轴之间采用两个半齿轮联轴器和一中间浮动轴联系起来，减速器的低速器与卷筒之间采用圆柱齿轮传动。运行机构采用全部为闭式齿轮传动， 小车的四个车轮固定在小车架的四周，车轮采用带有角形轴承箱的组成部件，电动机装在小车架的台面上， 由于电动机轴和车轮轴不在同一个平面上， 所以运行机构采用立式三级圆