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1、本 科 毕 业 设 计（论文）任务 书学院级（1 届） 班学号：学生：题目：炼钢厂 85t 铸造起重机吊具装置设计及有限元分析原始依据 (包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：铸造起重机是桥式起重机的一种, 是冶金厂的专用起重设备, 主要为炼钢厂转炉 或电炉服务 , 用于吊运熔化金属 , 具有工作频繁、负荷作业率高、工作条件恶劣、速 度高等特点。 1、铸造起重机分类 铸造起重机按工艺流程可分为两类: 将铁水罐从铁水车或混铁炉前的地坑( 或地 面) 里吊起并将铁水倒入转炉的称兑铁水用铸造起重机；将转炉钢水运到铸锭坑或浇 入连铸机的称铸锭用或连铸用铸造起重机。 兑铁水的铸造
2、起重机的特点: 1)低于地面的地坑里挂起铁水罐, 因此起升高度比较大。 2)工作要比铸锭或连铸用铸造起重机频繁。 3)装炉时 , 转炉内会放出大量含有粉尘的高温气体和铁合金粉尘, 有时会直接 遭受火焰辐射或烘烤 , 所以对起重机的防尘、防热、防火焰等都提出了极严 格的要求。 铸锭用铸造起重机的特点 : 1)起升高度没有兑铁水铸造起重机高。 2)工作没有兑铁水铸造起重机繁重。 3)长时间经受来自盛在钢水包内的铁水、钢水的辐射, 所以对起重机的防辐射 要求高。 2、铸造起重机特征 对于铸造起重机主起升机构除了应满足一般起重机技术要求外, 还应满足以下 几点特殊要求 : 1)主起升机构采用双电机驱动
3、, 当其中一台突然损坏时, 要求另一台在短时间内能 承担全部工作 , 以便将钢包吊运到安全地点, 或者一台电机以一半的起升速度继 续工作。 2)两套独立的驱动机构 , 每套驱动机构装置中 , 必须装有两套制动器 , 若其中一套发 生故障 , 另一套应能承担全部制动工作。 3)龙门吊钩组的升降必须保持平衡, 不得发生倾斜 , 以防钢水溢出。 4)钢丝绳系统由四根钢丝绳组成, 每组两根钢丝绳缠绕系统中设有平衡臂, 保证钢 丝绳受力均匀。另外在工作中万一有一根或相对位置上的两根发生破断, 其余的 钢丝绳能支承载荷 , 而不会造成吊钩平衡横梁倾斜或坠落。 5)吊钩在两个方向自由摆动, 在设计中板钩与横
4、梁之间增设吊叉, 以避免在大车运 行机构起、制动时吊钩承受异常的侧向载荷。 6)电控设备密封防尘 , 隔热降温。将电气设备设置在主梁内, 并加隔热层以防幅射热 , 并在电气室内增设冷风机进行降温, 确保电气元件的使用寿命。 7)大车运行驱动系统分别放置在两主梁内, 一套出故障 , 另一套也可继续工作。 8)中小型 ( 一般指 200 t 以下) 铸造起重机一般是低压供电(380 V) ,交流, 一般不用 直流。对于大型铸造起重机 , 一般均为高压供电。 起重机上备有变压器 , 主起升电机为3000V 高压电机，称高压供电 , 低压控制。 3、铸造起重机使用特性 (1) 高度可靠。由于该类起重机
5、起吊的是灼热铁水、钢水, 因此在使用过程中必须在 安全方面有绝对的可靠性。为此, 主起升机构中设置了多种安全装置, 以保证起重机 在使用过程中安全可靠。 (2) 稳定运行。由于转炉炼钢效率高, 周期短 , 要求起重机频繁作业 , 所以在正常情况 下, 应保证平稳运行 (由于起重机桥架刚性不好, 机械零部件或电气元件的故障造成 停车事故而引起转炉停产少出钢的损失, 一般要比整台起重机的代价还要大) 。 (3) 维修方便。一旦出现故障要求对炼钢车间的生产影响减少到最低限度, 并能很容 易地进行快速维修。因此维护检修必须非常方便。 4、铸造起重机结构形式 目前铸造起重机大部分为双小车( 主、副小车
6、)四梁四轨结构。大型的铸造起重 机主小车可由一个上小车和两个下小车组成, 并通过四个球铰连在一起, 组成了四梁 六轨形式的结构 , 该结构的铸造起重机起重量大、整车外形尺寸较宽 , 整机较重 , 投资 较大。副小车从主小车下面通过, 具有使用方便等特点。小型和中型铸造起重机目前 发展有双梁双轨单小车 , 即主副起升结构布置在一个小车上的结构型式。此结构铸造 起重机 , 整车的宽度尺寸较小 , 整机重量较轻 , 投资较小 , 但主、副之间的间距调整不 大, 使用受到一定的限制。 （1）主起升机构的传动形式 主起升机构根据吨位大小及机构布置情况主要有四种布置形式：双减速器型式、 大减速器型式、三减
7、速器（指常规）型式和带行星减速器的三减速器型式。 （2）电机的布置形式 双电机从两边传动一个长减速器, 卷筒布置在中间 , 两卷筒轴上的齿轮又与中间 的两个过轮相啮合 , 使低速齿轮同步联锁 , 运行安全可靠。但长减速器加工制造工 艺较为复杂。 双电机在长减速器中间高速轴联接传动, 两高速轴同步 , 卷筒装置布置在两边 , 这 种结构比上述布置安全性差一些。设计切记将高速轴传动链上的安全系数放大, 确保安全使用。 另外一种布置是三减速器呈“品”字形布置。即双电机或四电机同时传动一减速 器, 一减速器通过全齿联轴器或浮动轴与另两台减速器相联, 两减速器又通过卷 筒联轴器传动卷筒。该布置形式分组性
8、好, 加工制造简单 , 易安装、维护、检 修, 但使用的安全可靠性比第一种差一些。当减速器二轴上设有棘轮棘爪装置时, 减速器为棘轮棘爪减速器传动; 无棘轮棘爪时 , 称为硬连接 ; 当减速器中设有行星 机构时即变成了星形传动。星形减速器传动的优点为一台电机出故障, 另一台电 机可以二分之一额定速度继续工作。 （3）桥架的结构形式 桥架是铸造起重机的主要承载构件, 它应具有足够的强度、刚度和稳定性, 有相 对较长的使用寿命。铸造起重机桥架结构有双梁双轨式、双梁四轨式、四梁四轨式 和四梁六轨式几种型式。双梁双轨式和四梁四轨式用于小吨位铸造起重机，四梁六 轨式用于特大吨位铸造起重机。 主梁的结构形式
9、是偏轨大箱型结构。梁内有足够的空间 , 电气设备均布置在主梁 内。端梁分为刚性端梁和铰接端梁。刚性端梁有“元宝型”梁或水平直梁。起重横 梁符合 JB/T3261-1999LG系列盛钢桶型式与基本参数行业标准和(JB3260-1983LTG系 列铁水罐型式基本参数部标 铸造起重机特别是兑铁水铸造起重机的防辐射、防火焰装置要考虑周全 , 防触电装置和检查平台也不可缺少。 5、铸造起重机的安全保护 铸造起重机的安全性主要反映在主起升机构上。 1)电动机功率较大 , 主起升机构多为双电机驱动, 正常工作时两电机同时起动和制 动。在工作中若有一台电机发生故障; 另一台电动机能继续短期工作, 紧急处理 ,
10、 将负荷吊运到安全地方。一般单电机的功率是起升机构总功率的0.6 0.65 倍。 星形传动时 , 一台电机功率为总功率的 0.5 倍。 2)由减速器中的两个大齿轮通过两个隋轮互相啮合, 在工作中 , 万一某一套卷扬装 置高速轴发生故障 , 另一套仍可将故障侧的卷筒驱动, 将悬吊着的钢水包安全地 降落至安全位置。 3)钢丝绳的安全系数一般均在7以上。 4)每一组驱动电机设置两个工作制动器, 每个制动器的制动力矩是主起升机构总负 载1. 1 倍以上。大型铸造起重机一般选用盘式制动器, 以便降低主起升机构高速 轴上的转动惯量 , 减少起制动时的能量消耗, 以及维护检修方便。 5)在星形减速器传动的大
11、型起重机的起升机构中应增设安全制动器。 6)铸造起重机应设有超载限制器或电子秤, 以便进行机构的超载保护或称量。 7)起升限位开关 , 采用两套起升限位开关。 一套重锤限位 , 一套旋转限位。 一套安装 在上滑轮组旁 , 一套安装在卷筒轴上。 8)主起升电动机的安全保护: 在电机轴上安装有超速开关, 当起升速度超过额定速度的1. 35倍时, 超速保护起 升电机停止转动。 还有过流保护 , 过热保护 , 缺相保护 , 线路保护 , 短路保护 , 接地保护 和零位保护 , 以及失压保护。 9)对于铸锭起重机应设有三维定位装置或铸锭对准仪, 使铸锭对位准确 , 提高生产 效率。 10) 大车运行设有
12、红外线防碰撞装置等。 6、铸造起重机的发展趋势 随着冶金工业的发展, 铸造起重机日趋向高速化、大型化、智能化方向发展。 450t 、500t 铸造起重机主起升机构的起升速度已达12m /min, 副起升速度 15m /min, 主副小车运行速度均在 40m/min以上, 大车运行速度在 80m/min以上。 目前世界上起重量最大的铸造起重机是英国亚当森公司生产的, 起重量已达 550t 。国内起重能力最大的铸造起重机是太原重工股份公司生产的, 起重量已达 450t, 使用在宝钢、武钢、鞍钢, 共有十多台。 整机电控配置先进，已发展到全部机构变频调速。检测手段先进，运行自动监 控，自动跟踪，检测
13、智能化，给维护检修提供便捷。主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质 对学生提出具体要求 ） ： 设计参数：起重量主钩85t 副钩32t 工作级别中级 跨度19m 起升高度主钩22m 副钩20m 工作速度起升主钩8m/min 副钩11m/min 运行主小车40m/min 副小车40m/min 大车75m/min 电源交流三相 380V 50Hz 具体要求： 1、桥式起重机小车总体设计。 2、确定和优化起升机构传动方案。 3、设计吊钩装置。 4、对主吊钩进行有限元分析。 5、绘制图纸：起重机总装图、吊钩组装配图、吊钩零件图。日程安排： 1、2011年 3 月 2
14、1 日2011 年 3 月 27 日（5 周） 撰写毕业实习报告、阅读任务书、查阅文献，了解和掌握铸造桥式起重机现状及 其发展趋势。 2、2011年 3 月 28 日2011 年 4 月 3 日（6 周） 确定系统的设计方案和机构的传动方案、撰写开题报告。 3、2011年 4 月 4 日2011 年 4 月 17 日（78 周） 进行机构的计算和设计。 4、2011年 4 月 18 日2011 年 4 月 24 日（9 周） 设计绘制吊钩组部件图。 5、2011年 4 月 25 日2011 年 5 月 15 日（1012周） 绘制和整理图纸。 6、2011年 5 月 16 日2011 年 5
15、月 29 日（1314周） 编写设计计算说明书。 7、2011年 5 月 30 日2011 年 5 月 5 日（15 周） 指导老师批改，修改设计。 8、2011年 6 月 6 日2011 年 6 月 12 日（16 周） 毕业答辩（以学院通知为准） 。主要参考文献和书目：1胡宗武 ,汪西应 , 汪春生 . 起重机设计与实例. 北京：机械工业出版社，2009 2丁克勤 ,乔松 , 寿比南 . 起重机械虚拟仿真计算与分析. 北京：机械工业出版社，2010 3起重机设计规范GB/T 38112008M. 北京：中国国家标准化管理委员会，2008 4Qin Yixiao. Cad Research
16、on Crab of Portal Bridge Crane J. Proceedings of ICMH/ICFP, 1999, 224-226 5胡佑成 , 石绍清 . 100/20t 桥式起重机主起升机构的技术改造J. 起重运输机械 . 2001,1: 28-29 6陈道南 ,盛汉中 . 起重机课程设计（修订版）M. 北京 : 冶金工业出版社, 1993 7魏兆正 . 材料力学 M. 辽宁 : 大连理工大学出版社, 1998 8Oliver Sawodnya, Harald Aschemannb, Stephan Lahresc. An automated gantry crane as a large workspace robot. Control Engineering Practice J. 2002,10: 13231338 9太重集团 . http:/ 张质文 . 起重机设计手册. 北京：中国铁道出版社
