L型支腿門(mén)式起重機大車(chē)行走機構設計本科論文開(kāi)題報告
一、綜述本課題國內外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據和意義1、門(mén)式起重機概述
門(mén)式起重機是一種循環(huán)、間歇運動(dòng)的機械，主要用于物品的裝卸。它具有構造簡(jiǎn)單、操作靈活、維修方便、起重量和跨度大及占用作業(yè)面積小的特點(diǎn)。廣泛用于鐵路貨場(chǎng)、港口碼頭、現代化工廠(chǎng)和倉庫等場(chǎng)所。門(mén)式起重機一般由金屬結構部分、機械部分和電氣部分組成。它的金屬結構像門(mén)形框架，承載主梁下安裝兩條支腳，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁。門(mén)式起重機的金屬結構部分主要由主梁、支腿、下端梁和司機室組成。它一般沿著(zhù)鋪設在地面上的軌道上運行。機械機構主要由起升機構和運行機構組成。電氣部分由電氣設備和電氣線(xiàn)路組成。
門(mén)式起重機的形式很多，根據用途的不同可以分為通用型門(mén)式起重機，集裝箱門(mén)式起重機，電站門(mén)式起重機，造船門(mén)式起重機等。
按照結構形式分為(1)單主梁門(mén)式起重機。單主梁門(mén)式起重機結構簡(jiǎn)單，制造安裝方便，自身質(zhì)量小，主梁多為偏軌箱形架結構。整體剛度要弱一些，起重量Q≤50t、跨度S≤35m。門(mén)腿有L型和C型兩種形式。(2) 雙梁橋式起重機 �！‰p梁橋式起重機承載能力強，跨度大、整體穩定性好，品種多，但自身質(zhì)量與相同起重量的單主梁門(mén)式起重機相比要大些，造價(jià)也較高。
2、國內外研究動(dòng)態(tài)
2011年由武橋重工制造的我國最大的一臺龍門(mén)起重機該起重機跨度為230米，為國內最大跨度，標準載重為900噸，實(shí)際載重可以達到1500噸。隨著(zhù)我國基本建設高峰的逐漸到來(lái)，造船、風(fēng)力發(fā)電安裝、石油化工(包括煤化工)建設、冶金建設、火電(包括核電)建設、市政等等的發(fā)展，使大型起重機吊裝市場(chǎng)出現供不應求的“火暴”現象。國外制造大型廠(chǎng)商主要有美國的Paceco、德國的Noell、英國的Morris、芬蘭的Valmet、韓國的三星和現代，以及日本的三菱、三井、住友等。這些企業(yè)在設計團隊、經(jīng)費、設計思想、設計經(jīng)驗方面都有著(zhù)國內無(wú)法抗衡的優(yōu)勢。目前世界上比較先進(jìn)的機型其堆高已達7——8層、吊具下的起重量已達45t、滿(mǎn)載起升速度達30m/min、小車(chē)速度超過(guò)50m/min、大車(chē)運行速度超過(guò)120m/min。
研究成果主要體現在以下幾點(diǎn)：
1)新裝置的研制和新零部件的采用
三合一減速器、新型徑向棒銷(xiāo)聯(lián)軸器、新型電力液壓塊式制動(dòng)器、鉗式制動(dòng)器、電線(xiàn)滑車(chē)、滑接輸電裝置等等行裝置的采用,使起重機的啟動(dòng)、傳動(dòng)、制動(dòng)等方面的性能都有了很大的提高。
2)新設計工具和思想的應用
Proe、ANSYS、APDL語(yǔ)言等方便快捷的設計和測試等計算機軟件的開(kāi)發(fā)和運用大大提高了新產(chǎn)品的研發(fā)能力，縮短了研發(fā)周期。門(mén)式起重機進(jìn)行了按靜強度、靜剛度、動(dòng)剛度等多項控制指標的綜合分析優(yōu)化設計,從單機優(yōu)化到系列優(yōu)化設計理論方面的開(kāi)拓和探索都已進(jìn)入實(shí)用階段。再加上模塊單元化設計等等整個(gè)起重機行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和管理水平、新產(chǎn)品的研發(fā)速度都將大大加快。
3) 自動(dòng)糾偏技術(shù)
跨度大于40 m的龍門(mén)起重機在實(shí)際使用中由于眾多因素的影響，剛、柔腿運行一段時(shí)間后會(huì )產(chǎn)生快慢不一的現象，常用電氣自動(dòng)糾偏的方法通常有
計算脈沖編碼器輸入PLC的脈沖、通過(guò)安裝在柔腿頂部的角位移傳感器 、用橡膠摩擦輪帶動(dòng)旋轉編碼器的閉環(huán)控制等
4)啃軌現象的改善
啃軌，就是起重機運行過(guò)程中車(chē)輪輪緣與鋼軌側面壓觸，發(fā)生強烈的磨損。嚴重的啃軌，使車(chē)輪與軌道劇烈磨損，并且大大增加附加載荷，運行阻力比正常狀態(tài)時(shí)增大3.5 倍左右，一般中型工作類(lèi)型的龍門(mén)起重機車(chē)輪的使用壽命約8——10年，若有啃軌現象，壽命可降為1——2年，甚至幾個(gè)月。在實(shí)際生產(chǎn)中最常用而且最有效的方法是調整和移動(dòng)車(chē)輪，消除過(guò)大的誤差橫向力。
5)控制元件的研發(fā)
采用轉角碼盤(pán)、齒輪鏈、激光頭等裝置,使定位精度可到±1mm。接收器、控制器遙控系統應用節省人力,提高工作效率,而且使操作者的作業(yè)條件得到改善。在距離檢測方面,采用無(wú)線(xiàn)電信號型防撞裝置來(lái)監控起重機前端行駛距離,在發(fā)出警告信號后,大車(chē)車(chē)速將減小到50%,最后切斷電機電源,將大車(chē)制動(dòng)。起重機的剎車(chē)系統也應用微機進(jìn)行控制和監視工作。
3、選題的依據和意義
門(mén)式起重機是橋式起重機的一種變形。和橋式起重機相比具有場(chǎng)地利用率高、作業(yè)范圍大、適應面廣、通用性強，可靠性，安全性高，易于維護，無(wú)需改變廠(chǎng)房結構，滿(mǎn)足物流需求等特點(diǎn)，在港口貨場(chǎng)得到廣泛使用。在港口，主要用于室外的貨場(chǎng)、料場(chǎng)貨、散貨的裝卸作業(yè)。世界上絕大多數大型的集裝箱港口都采用跨運車(chē)、輪胎式龍門(mén)起重機和軌道式龍門(mén)起重機系統滯j比于跨運車(chē)，龍門(mén)起重機因其較高的堆場(chǎng)利用率而受到大型集裝箱碼頭的歡迎，特別是亞洲集裝箱碼頭，據cargo system統計，在2004—2009年交貨定單中，中國堆場(chǎng)龍門(mén)起重機訂單占世界總訂單的34%，而通用型中大型門(mén)式起重機的需求量日益劇增。因此對中大型門(mén)式起重機優(yōu)化設計、輕量化設計研究已經(jīng)成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。
二、研究的基本內容，擬解決的主要問(wèn)題
我的研究目標是L型支腿的箱型偏軌其中的的大車(chē)行走機構。要實(shí)現這一目標，需要進(jìn)行的研究基本內容有：
1)大車(chē)金屬結構部分的力學(xué)分析，保證強度、剛度和穩定性;
2)在基本參數和受力分析的條件下，確定主梁、上端梁、支腿、下橫梁的基本尺寸;
3)確定大車(chē)運行機構中電機、聯(lián)軸器、減速器、制動(dòng)器的組合形式及其型號;
4)繪制機構各個(gè)組成部分的三維圖并裝配一體。二維圖包括:總體裝配圖，支腿零件圖和典型零件圖。
擬解決的主要問(wèn)題：首先是結構的確定，選擇合理的形式和尺寸。起重機的設計重要的是在滿(mǎn)足設計要求的前提下實(shí)現結構的最簡(jiǎn)化、重量的最輕巧，因此設計的剛度、強度和穩定性計算是設計研究的主要問(wèn)題。運行機構的設計中驅動(dòng)方式、驅動(dòng)輪的位置和輪距、電機制動(dòng)器等的布置形式也是研究的重要方面，直接影響到起重機的性能。
三、研究步驟、方法及措施
1、課題研究的方法：由于對本課題研究的內容沒(méi)有經(jīng)驗，所以我將采取綜合研究的方法。一方面要參考業(yè)內相關(guān)的標準和手冊。比如《起重機設計手冊》等，按照標準進(jìn)行設計。再來(lái)就是參考相關(guān)的書(shū)籍和指導，比如《門(mén)式起重機》、《龍門(mén)起重機》等，按照專(zhuān)家的經(jīng)驗指導。還有就是對照已有的類(lèi)似課題從中汲取經(jīng)驗和思路，咨詢(xún)老師和同學(xué)。實(shí)施研究是劃分子課題，按照金屬結構的力學(xué)計算、運行機構的選型計算、其他零部件的選擇校驗、繪制圖紙幾部分進(jìn)行。
2、研究步驟和措施
根據劃分的子課題，將整個(gè)研究步驟分成4部分進(jìn)行：
1) 起重機的總體力學(xué)設計
這是整個(gè)設計過(guò)程中最為重要的一部分。根據研究的起重機所處的工作環(huán)境確定工作類(lèi)型和載荷狀態(tài)，這是計算的前提。然后進(jìn)行強度校核計算、計算剛性支腿和柔性支腿的支承反力、計算輪壓、整體穩定性的計算�；敬_定整體的尺寸。
2) 運行機構的設計
根據第一步有關(guān)輪壓的計算和起重機的設計要求，在了解運行機構的組成和特性的條件下，選擇大車(chē)的運行機構形式，確定出驅動(dòng)輪位置和輪距。然后進(jìn)行細節設計，對電動(dòng)機、制動(dòng)器、減速器的設計計算和選型，對于軸也要完成校核計算。
3) 其他部件機構的計算
完成其他結構的設計，比如司機室，樓梯，電纜卷繞機構的確定。
4) 圖紙的繪制
根據前面的尺寸和型號的選擇，對每一個(gè)零部件和機構進(jìn)行solidworks的三維建模，然后裝配到一起 ，組成整體的三維裝配圖，并實(shí)現機構的運動(dòng)仿真。再完成總體裝配圖、支腿零件圖、和個(gè)別零件的總計相當于3張A0的二維圖紙。
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