橋式起重機橋架結構設計

橋式起重機橋架結構設計,橋式起重機,結構設計 * 學 院畢業(yè)設計開題報告學 生 姓 名：學 號：學 院、系：專 業(yè)：機械設計制造及其自動化設 計 題 目： 橋式起重機橋架結構設計指導教師: 2013 年 3 月 20 日畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告1結合畢業(yè)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述1. 研究背景和意義起重機械用來對物料作起重、運輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機械設備，它可以完成靠人力無法完成的物料搬運工作，減輕人們的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、倉庫、水電站等多個領域部門中得到了廣泛的使用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化的要求，各種專門用途的起重機相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門中，它不僅是生產(chǎn)過程中的輔助機械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機械設備，它的發(fā)展對國民經(jīng)濟建設起著積極的促進作用。起重機械是起升，搬運物料及產(chǎn)品的機械工具。起重機械對于提高工程機械各生產(chǎn)部門的機械化，縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本，起著非常重要的作用。12. 國內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前，國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)大型起重機的廠家很多。其中以中聯(lián)重科、 三一重工、 柳工和馬尼托瓦克東岳等公司產(chǎn)品系列較全市場占有率較高。中聯(lián)重科在2007年12月宣布實行品牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后現(xiàn)已成功開發(fā)了50t600t履帶式起重機產(chǎn)品系列。2012年中聯(lián)重科入選全球最具創(chuàng)新力企業(yè)100強，居亞洲品牌500強第67位。2 就我國工程起重機行業(yè)而言，它所面臨的競爭將非常嚴峻，所遇到的困難將很大。3當前，我國工程起重機行業(yè)受產(chǎn)能過剩、營銷手段不規(guī)范、產(chǎn)品同質(zhì)化及經(jīng)營成本上升等不利因素制約，導致行業(yè)出現(xiàn)價格戰(zhàn)、企業(yè)資金鏈問題嚴峻、盈利難度不斷加大等問題，龍頭企業(yè)經(jīng)營每況愈下，中小企業(yè)面臨生死抉擇，行業(yè)經(jīng)營壓力持續(xù)加大。4在起重機行業(yè)近期評出的全球十強的企業(yè)名單中，中國占據(jù)了四席，其中全國最大的工程機械企業(yè)徐工集團位列第三，中聯(lián)重科、三一集團、撫挖重工分列第五、第七和第十位。徐工、中聯(lián)重科、三一、撫挖重工的產(chǎn)品已全部突破千噸級。中國起重機行業(yè)在世界舞臺上將發(fā)揮愈來愈重要的作用。5盡管我國目前已經(jīng)成為全球最大的起重機市場，最大的小噸位起重機產(chǎn)品出口國，但是超大噸位的競爭力仍然不足，發(fā)動機、液壓件以及電控系統(tǒng)仍是發(fā)展阻礙。有關超大噸位的技術突破更多寄望于技術實力雄厚的國內(nèi)大型企業(yè)，因為大噸位的產(chǎn)品是技術導向，中小型企業(yè)恐缺乏技術沉淀與資金支持。 6 2011年上半年工程起重機行業(yè)高速增長，下半年開始下滑，但是全年仍達到了正增長，其增長幅度是歷年最低的，另一特點是幾大機種發(fā)展不平衡，汽車起重機的下滑是帶動全行業(yè)下滑的主要推手。7從起重機的進出口來看，我國起重機行業(yè)總體上以出口為主，貿(mào)易順差大，尤其在亞洲有著非常廣闊的市場，盡管在技術上與歐美等國的競爭對手有一定的差距，但是這并不影響我們成為起重機的制造大國。8隨著國家電力、石化、鋼鐵、交通等基礎設施建設進入高潮，國內(nèi)履帶起重機市場急速擴張。起重機的大型化趨勢已經(jīng)成為不可逆轉的事實。9 目前細分市場端倪已經(jīng)初現(xiàn)，精細化是企業(yè)未來發(fā)展的重點方向。因此，根據(jù)客戶需求針對不同領域的客戶提供專業(yè)化的產(chǎn)品，最大程度上的滿足其特殊需求已經(jīng)成為大多數(shù)品牌企業(yè)發(fā)展的一項重點內(nèi)容。10 2013年我國正在著重研究新型橋式起重機輕量化設計節(jié)能技術。113. 國外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前，在工程起重機械領域，歐洲、美國和日本處于領先地位。歐洲作為工程起重機的發(fā)源地，輪式起重機生產(chǎn)技術水平最高。該地區(qū)的工程起重機械業(yè)主要生產(chǎn)全地面起重機、履帶式起重機和緊湊型輪胎起重機，也生產(chǎn)少量汽車起重機。其中，全路面起重機、履帶起重機以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機則以小噸位為主；汽車起重機一般為通用底盤組裝全地面上車，即以改裝為主。其產(chǎn)品技術先進、性能高、可靠性高，產(chǎn)品銷往全球。12美國工程起重機行業(yè)的技術水平相對落后于歐洲。目前該地區(qū)主要生產(chǎn)輪胎起重機、履帶式起重機、全路面起重機和汽車起重機。主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司，特點是技術較先進、性能較高、可靠性能高，其中汽車底盤技術和全路面技術領先于歐洲，產(chǎn)品主要銷往美洲地區(qū)和亞太地區(qū)。目前世界工程起重機年銷售額已75億美元左右，主要生產(chǎn)國為美國，日本，德國，法國，世界頂級公司有十多家，世界市場主要集中在北美，日本/亞洲和歐洲。13歐洲市場是潛力很大的市場。歐洲各工業(yè)國既是工程起重機的出口國，也是重要的進口國，德國是最大的歐洲市場，其次為英國，法國，意大利等國，在德國AT產(chǎn)品市場份額中，利勃海爾占53%，格魯夫占16%，德馬泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%。14 由于各重點工程向大型化發(fā)展，所需構件愛你和配套設備重量不斷增加，對超大型起重設備的需求日益增長。德國廠商在起重機大型化發(fā)展進程中處于領先地位。世界市場中150t以上的大噸位起重機多數(shù)是由利勃海爾和德馬泰克公司提供的。起重機向微型化發(fā)展，是適應現(xiàn)代建設要求而出現(xiàn)的新趨勢。10年前開發(fā)的神鋼RK70（7t）是世界首臺裝有下俯式吊臂的“迷你”RT產(chǎn)品，目前下俯式吊臂已成為“迷你”起重機的重要標志。 起重機也將得到很到很大發(fā)展。154.小結起重機械是起重運輸機械的主要分支，其主要產(chǎn)品范圍包括：輕小型起重設備（千斤頂、手拉葫蘆、電動葫蘆、絞車等）；橋架型起重機（橋式起重機、門式起重機等）；臂架型起重機（門座起重機等）；塔式起重機；流動式起重機汽車式起重機、輪胎式起重機、履帶式起重機等）；纜索起重機；升降機械（升降機、升降工作平臺等）。16 橋式起重機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運輸中實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的重要工具和設備。它是它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)和交通運輸業(yè)的發(fā)展,各行各業(yè)起重機械的應用越來越多,起重機不斷朝著大型化、自動化、網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展。我國橋式起重機制造廠和使用部門在設計制造工藝，設備使用維修、管理方面，不斷積累經(jīng)驗，不斷改造，推動了橋式起重機的技術進步。參考文獻1李榮.橋式起重機工作原理與操作.北京：科學普及出版社，1982.2.2劉中星，李曉飛.近兩年我國工程起重機市場分析.建筑機械，2010，15：24-273孫家銘，李樹豐，劉志恒.我國工程起重機行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展.中國科技博覽，2012，32：2424蘇杰.我國工程起重機械內(nèi)涵與外延式發(fā)展之路http:/news.lmjx.net/2012/201212/2012121108594011.shtml，2012-12-115楊紅英. 起重機行業(yè)發(fā)展求快更要求穩(wěn).中國工業(yè)報，2011,10（20）6邱棟良.國內(nèi)外起重機發(fā)展動態(tài).起重運輸機械，1997，8：3-57沈永明.2012年前5月我國工程起重機市場分析.建設機械技術與管理，2012，7：718劉傳賀，李時法.起重機的發(fā)展動態(tài).河南機電高等?？茖W校學報，2002,49吳麗萍.我國起重機國外新技術的進展與發(fā)展動向.山西機械，2002，12（3）：52-5510沈永明.當前我國工程起重機行業(yè)概況.建設機械技術與管理，2005，12：57-5811陸大明.我國起重機行業(yè)發(fā)展對策及形勢分析.機械工業(yè)標準化與質(zhì)量，2009,8:1812羅婉霞.國外起重機制造業(yè)的發(fā)展趨勢及中國起重機制造的現(xiàn)狀.機械開發(fā)，1999，2：4-713孫家銘，李樹豐，劉志恒.國外起重機行業(yè)的未來發(fā)展趨勢.中國科技博覽 ， 2012,32：24114丁中文.國外工程起重機發(fā)展趨勢.建筑機械，2000，2：12-1515劉冰，張騫，刑建霞.基于極限狀態(tài)設計法的橋式起重機金屬結構設計.機械工程與自動化，2011，166：78-8016陳道南，盛漢中.起重機課程設計.北京：冶金工業(yè)出版社，1993.143 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一、 本課題要研究或解決的問題是：橋式起重機在實際使用中，結構開裂時有發(fā)生，究其原因是頻繁的超負荷作業(yè)及過大的機械振動沖擊所引起的機械疲勞。通過查閱資料熟悉橋式起重機的結構和工作原理，掌握橋式起重機橋架結構的設計計算方法，在滿足使用條件的前提下，改進橋式起重機金屬結構，改良主要結構的材料，盡可能的減少起重機的自重，使起重設備運行平穩(wěn)，定位準確，安全可靠，技術性能先進。這既符合國家的能源節(jié)約政策，又能有效的節(jié)約起重機的開發(fā)制造成本。同時掌握SolidWorks的使用技術并完成橋式起重機橋架結構的三維建模，繪制關鍵零部件的二維工程圖。二、 研究手段：1. 通過查閱各種資料，了解橋式起重機的結構，組成，工作原理；1） 根據(jù)橋式起重機的結構不同，分為箱型結構，四桁架結構和腹板式結構等。根據(jù)起吊裝置不同，分為吊鉤橋式起重機，電磁盤橋式起重機，抓斗橋式起重機。2） 橋式起重機一般由橋架，裝有升降機構和運行機構的小車，大車運行機構,操縱室,小車導電裝置,起重機總電源導電裝置等組成2. 掌握橋式起重機的各種參數(shù)，尤其是橋架結構的各種參數(shù)；1)橋式起重機的主要技術參數(shù)有：起重量，跨度，起升高度，起升速度，運行速度，重量，外型尺寸和工作類型。2)橋架由主梁,端梁,走臺等部分組成。3)在設計橋式起重機的橋架結構時，必須滿足以下基本要求：a、橋架的強度和剛度要足夠。要保證橋架的強度，就必須使計算準確和主、端梁的截面尺寸選擇恰當；要保證橋架的整體剛性，就不僅要求主、端梁的剛度必須大些外，而且要求主、端梁之間的連接十分牢固。b、橋架和大車運行機構要配合好，以保證運行機構正常運轉。這就要求支承傳動機。c、構的走臺要和運行機構配合好，并且使走臺支撐處具有足夠的剛度。d、橋架和起重小車要配合好。這就要求橋架上的小車軌距、終點限位開關、小車緩沖器擋板等相應地與起重小車的車輪中心面間距、開關撞尺、緩沖器等的位置尺寸正確配合。e、橋架自重要盡可能減輕，因為橋架是起重機最沉重的一部分，橋架重量的減輕具有很大的經(jīng)濟意義。但是，也不能 片面追求重量輕而 影響使用可靠性和整機的工作性能。f、在作為系列產(chǎn)品進行設計時，還應盡量做到減少橋架結構各部分組裝件的規(guī)格數(shù)量，以求最大限度的通用性，便于組織成批生產(chǎn)。例如，在產(chǎn)品系列中減少橋架端梁長度和走臺寬度的尺寸規(guī)格，不僅有利于制造，而且可以充分利用原材料，因為走臺寬度是根據(jù)現(xiàn)行生產(chǎn)的網(wǎng)紋鋼板的寬度規(guī)格來確定的。g、在滿足使用可靠、制造容易以及維修操作方便的前提下，設計時還應盡量做到造型美觀。橋式起重機橋架結構的主要參數(shù)包括大車輪距,主梁高度,端梁高度,橋架端部梯形高度,主梁腹板高度,主梁界面尺寸,橋架結構的自重以及在主梁上安裝的個中設備(小車,操縱室,運行機構等)的自重, 大車運行歪斜啃軌時的側向載荷,起升載荷,主梁垂直方向彎矩和剪力,主梁的上拱度等3. 根據(jù)起重機設計手冊設計并計算橋架結構的參數(shù)；4. 橋式起重機橋架的主端梁設計及步驟（1）主梁、端梁的長度方向尺寸的確定根據(jù)橋架結構的自重確定主梁上的載荷分布情況，計算出小車車輪的輪壓值，再根據(jù)某型號起重機的跨度確定大車輪距，從而確定長度方向尺寸.（2）主梁內(nèi)力總和 主梁的內(nèi)力總和由主梁的自重,大車運行機構的自重,以及小車運行機構的自重,起升重物的重量和端梁的支反力組成（3）主梁強度校核根據(jù)主梁的載荷分布，計算主梁的最大彎曲應力，查表得出橋架結構金屬材料的最大彎曲應力，兩者相比較，前者應該小于后者則合適；再根據(jù)主梁的載荷分布情況計算出主梁的支撐面所受的最大剪力，查表得出橋架結構堿金屬材料允許的最大剪力，兩者相比較，如果強度條件滿足，則應該強者小于后者，否則不滿足強度條件。（4）主梁剛度校核 先根據(jù)主梁在滿載小車輪壓的作用下，計算出主梁的最大垂直撓度，再根據(jù)某型號起重機的跨度，計算出最大允許的撓度，兩者相比較，前者小于后者，則滿足條件； 根據(jù)大車起，制動條件下的慣性載荷，計算出主梁產(chǎn)生的水平撓度，跟水平撓度允許值比較，前者小于后者，則滿足；如果主梁的垂直和水平剛度撓度都滿足條件，則起重機在無特殊工作的條件下，起重機的動剛度也滿足條件。（5）端梁的尺寸的確定 端梁部分又車輪組和端梁架組成，端梁部分主要由上蓋板、腹板和下蓋板組成，端梁又兩段通過連接板和角鋼用高強度螺栓連接而成。在端梁內(nèi)部設有加強筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度、大車輪距和小車軌距來確定。根據(jù)某型號起重機大車的輪距和車輪的直徑確定端梁的總長，由主梁的結構確定端梁的高度，根據(jù)起重機設計手冊查表，得出端梁蓋板寬度和腹板高度。（6）端梁的計算載荷計算 端梁的載荷組合按II類載荷計算，端梁受有主梁的最大支撐壓力和橋架偏斜側向載荷，由主梁自重和滿載小車在梁端極限位置求得，對端梁產(chǎn)生垂直彎矩和剪力，并認為兩主梁的壓力相同。由子小車制動慣性載荷和端梁自重的影響很小，通常在計算強度時忽略不計。（7）端梁接頭的確定及計算 端梁的安裝接頭設計在端梁的中部，根據(jù)端梁輪距K大小，則端梁有一個安裝接頭。端梁的接頭的上蓋板和腹板焊有角鋼做的連接法蘭，下蓋板的接頭用連接板和受剪切的螺栓連接。頂部的角鋼是頂緊的，其連接螺栓基本不受力。同時在下蓋板與連接板鉆孔是應該同時鉆孔。 5利用SolidWorks建立其關鍵件的三維模型和工程圖。 7設計進度計劃 2月25日-3月3日 查閱并收集相關資料 3月4 日-3月11日 完成開題報告初稿 3月11日-3月18日 完善開題報告 3月19日-4月2日 繼續(xù)查閱相關資料完成全部設計構思 4月3日-4月10日 橋架結構的設計 4月11日4月18日 確定系統(tǒng)總體方案、方案設計 4月19日-4月26日 設計與計算 4月27日-5月10日 橋架結構設計與繪制 5月11日-5月26日 零件圖設計與繪制，編寫設計說明書 5月26日-6月10日 完成設計總結 準備答辯 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告指導教師意見：該課題是以橋式起重機橋架為主要設計內(nèi)容的機械產(chǎn)品設計，具有一定的研究意義，該生通過查閱資料，對研究對象有了初步了解，并應用已學過的理論知識，確定了設計對象的主結構，擬定了橋架結構的設計方案和設計步驟，采用經(jīng)驗計算法和計算機輔助設計，完成主要零部件的設計、三維建模和工程圖繪制等。擬采取的研究方法合理，可行。同意開題。 指導教師： 年 月 日所在系審查意見： 系主任： 年 月 日