《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-3T立柱式旋臂起重機(jī)設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-3T立柱式旋臂起重機(jī)設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）（21頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、全全日日制制普普通通本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 3T3T 立柱式旋臂起重機(jī)設(shè)計(jì)立柱式旋臂起重機(jī)設(shè)計(jì) THE DESIGN OF 3-TON COLUMN ROTARY BEAM CRANE 由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書， CAD 圖紙等，聯(lián)系圖紙等，聯(lián)系 153893706 學(xué)生姓名學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2008級(jí)級(jí)機(jī)械機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)制造及其制造及其 自自 指導(dǎo)老師及職稱：指導(dǎo)老師及職稱： 學(xué)學(xué) 部：部：理工學(xué)部理工學(xué)部 提交日期：2012 年 05 月 全日制普通本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明
2、本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo) 下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文 中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā) 表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體 在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由 本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全 意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 2012年 月 日 目 錄 摘要1 關(guān)鍵字1 1 前言 2 1.1 設(shè)計(jì)的背景及意義2 1.2 起重機(jī)的分類 2 1.3 旋臂起重機(jī)介紹 3 2 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3 2.1 確定起升機(jī)構(gòu)的
3、方案 3 2.2 選擇電動(dòng)葫蘆 5 2.3 選擇鋼絲繩5 2.4 確定滑輪的主要尺寸6 2.5 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算其強(qiáng)度 7 2.6 卷筒心軸計(jì)算8 2.6.1 支座反力9 2.6.2 疲勞計(jì)算 9 2.6.3 靜強(qiáng)度計(jì)算10 2.7 選擇軸承 10 2.8 繩端固定裝置計(jì)算12 3 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 3.1 選電動(dòng)機(jī) 13 3.2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 14 3.3 選擇減速器 14 3.4 驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率 14 3.5 校核減速器輸出軸強(qiáng)度 15 3.6 選擇制動(dòng)器 16 3.7 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間 16 3.8 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間16 3.9 變幅機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)17 4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)17 4
4、.1 回轉(zhuǎn)支承裝置 18 4.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置 19 4.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算 19 4.3.1 電動(dòng)機(jī)選擇 20 4.3.2 極限力矩聯(lián)軸器 21 4.3.3 制動(dòng)器的選擇 22 4.3.4 減速器的選擇 23 4.4 螺栓組的設(shè)計(jì)24 4.5 強(qiáng)度的校核 25 5 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu) 26 5.1 立柱計(jì)算 28 5.2 起重機(jī)旋臂梁的設(shè)計(jì)計(jì)算29 5.2.1 計(jì)算條件 29 5.2.2 受力計(jì)算30 結(jié)論 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝33 附錄 33 1 3T3T 立柱式旋臂起重機(jī)設(shè)計(jì)立柱式旋臂起重機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要：本文主要對(duì) 3 噸立柱式旋臂起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析了該起重機(jī)所要求實(shí)現(xiàn) 的功能
5、和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，了解了起重機(jī)的工作原理，基本結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組成及功能。本研究主 要是對(duì)該起重機(jī)的旋臂梁的設(shè)計(jì)及旋轉(zhuǎn)功能部分的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)的選擇。起重機(jī)是一種 循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，包括了起升、回轉(zhuǎn)、變幅、及金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，所以該設(shè)計(jì)主要 是針對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選擇相應(yīng)的零部件及其技術(shù)參數(shù)，使其既能很好地實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的運(yùn)行而且 互不干涉且配合良好。設(shè)計(jì)主要包括起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)及金屬結(jié)構(gòu) 的選擇。在本設(shè)計(jì)中，起重機(jī)的總體、部件圖，都有詳細(xì)的說明。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：起重機(jī)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；變幅機(jī)構(gòu) The Design of 3-Ton Column Rotary Beam Crane Abstrac
6、t: This article put its emphasis on designing 3-ton column rotary beam crane, analyzing the functional and relative structure that the crane required, thus acquiring a knowledge of the principle, basic structure, composition and function of the system. It mainly researched the design of the rotary a
7、rm and the design of the mechanism of the rotary part and the selection of the parameter. Crane is a sort of cycle, intermission motion of machine, including the design of lifting, revolving, variable rate, and metal structure, as a result it is in the view of choosing the appropriate spare parts an
8、d technical parameters for slewing mechanism in order to be good for crane operation and non-interference. There are hoisting mechanism of crane, slewing mechanism, the luffing mechanism and metal structure selection in this article. The overall crane and the drawing of the assembly unit, are also d
9、escribed in the article in detail. Keywords: Crane; Slewing mechanism ; luffing mechanism 2 1 前言 1.1 設(shè)計(jì)的背景及意義 起重機(jī)是一種循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，主要用于物品的裝卸。一個(gè)工作循 環(huán)一般包括：取物裝置從取物地點(diǎn)由起升機(jī)構(gòu)把物品提起，運(yùn)行、旋轉(zhuǎn)或變幅 機(jī)構(gòu)把物品移位，然后物品在指定地點(diǎn)下降；接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)，使取物裝置 回到原位，以便進(jìn)行下一次的工作循環(huán)。在兩個(gè)工作循環(huán)之間，一般有短暫的 停歇。由此可見，起重機(jī)械工作時(shí)，各機(jī)構(gòu)經(jīng)常是處于起動(dòng)、制動(dòng)以及正向、 反向等相互交替的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的。起重
10、機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要起重 設(shè)備，它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快 建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。 1.2 起重機(jī)的分類 起重機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分類15 18。 1）梁式型起重機(jī)?？稍陂L(zhǎng)方形場(chǎng)地及其上空作業(yè)，多用于車間、倉(cāng)庫(kù)、露 天堆場(chǎng)等處的物品裝卸，有梁式起重機(jī)、橋式起重機(jī)、龍門起重機(jī)、纜索起重 機(jī)、運(yùn)載橋等。梁式起重機(jī)：梁式起重機(jī)主要包括單梁橋式起重機(jī)和雙梁橋 式起重機(jī)。橋式起重機(jī)：橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型 起重機(jī)，又稱天車。橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)和 冶金專用橋式起重機(jī)三種。 2）懸臂起重機(jī)
11、（旋臂起重機(jī)）。懸臂起重機(jī)有立柱式、壁掛式、平衡起重 機(jī)三種形式。 立柱式懸臂起重機(jī)是懸臂可繞固定于基座上的定柱回轉(zhuǎn)，或者 是懸臂與轉(zhuǎn)柱剛接，在基座支承內(nèi)一起相對(duì)于垂直中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的由立柱和懸臂 組成的懸臂起重機(jī)。它適用于起重量不大，作業(yè)服務(wù)范圍為圓形或扇形的場(chǎng)合。 一般用于機(jī)床等的工件裝卡和搬運(yùn)。壁掛起重機(jī)是固定在墻壁上的懸臂起重 機(jī)，或者可沿墻上或其他支承結(jié)構(gòu)上的高架軌道運(yùn)行的懸臂起重機(jī)。壁行起重 機(jī)的使用場(chǎng)合為跨度較大、建筑高度較大的車間或倉(cāng)庫(kù)，靠近墻壁附近處吊運(yùn) 作業(yè)較頻繁時(shí)最適合。平衡起重機(jī)俗稱平衡吊，它是運(yùn)用四連桿機(jī)構(gòu)原理使 載荷與平衡配重構(gòu)成一平衡系統(tǒng)，可以采用多種吊具靈活而輕松地
12、在三維空間 吊運(yùn)載荷。平衡起重機(jī)輕巧靈活，是一種理想的吊運(yùn)小件物品的起重設(shè)備，被 廣泛用于工廠車間的機(jī)床上下料，工序間、自動(dòng)線、生產(chǎn)線的工件、砂箱吊運(yùn)、 零部件裝配，以及車站、碼頭、倉(cāng)庫(kù)等各種場(chǎng)合平衡吊。 3 3）門式起重機(jī)。門式起重機(jī)一般根據(jù)門架結(jié)構(gòu)形式、主梁形式、吊具形式 來進(jìn)行分類。按門框結(jié)構(gòu)形式分：全門式起重機(jī)：主梁無懸伸，小車在主跨 度內(nèi)進(jìn)行。半門式起重機(jī)：支腿有高低差，可根據(jù)使用場(chǎng)地的土建要求而定。 雙懸臂門式起重機(jī)：最常見的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)的受力和場(chǎng)地面積的有 效利用都是合理的。單懸臂門式起重機(jī)：這種結(jié)構(gòu)形式往往是因場(chǎng)地的限制 而被選用。按主梁結(jié)構(gòu)形式分：?jiǎn)沃髁洪T式起重機(jī)：?jiǎn)?/p>
13、主梁懸臂門式起重機(jī) 結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。與雙主梁 門式起重機(jī)相比，整體剛度要弱一些。因此，當(dāng)起重量 Q50t、跨度 S35m 時(shí),可采用這種形式. 雙梁橋式起重機(jī)：雙梁橋式起重機(jī)承載能力強(qiáng)，跨度大、 整體穩(wěn)定性好，品種多，但自身質(zhì)量與相同起重量的單主梁門式起重機(jī)相比要 大些，造價(jià)也較高。根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)不同，又可分為箱形梁和桁架兩種形式。目 前一般多采用箱形結(jié)構(gòu)。 1.3 旋臂起重機(jī)介紹 Cantilever jib crane 旋臂起重機(jī)。一種可以移動(dòng)的鏟車起重機(jī)，用于將笨重 貨物裝入敞頂集裝箱。懸臂為安在鏟車上的，通常帶有吊鉤的很長(zhǎng)的起重臂。 按構(gòu)造分，
14、有立柱式懸臂起重機(jī)和壁式懸臂起重機(jī)。 旋臂起重機(jī)是參照西德引進(jìn)設(shè)備研制的新產(chǎn)品根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)的專用起 重設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)新穎、合理、簡(jiǎn)單、操作使用方便、回轉(zhuǎn)靈活、作業(yè)空間大 等優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)能高效的物料吊運(yùn)裝備。可廣泛利用于廠礦、車間的生產(chǎn)線、裝 配線和機(jī)床的上下工件及倉(cāng)庫(kù)、碼頭等場(chǎng)合的重物吊運(yùn)。本機(jī)由立柱、回轉(zhuǎn)旋 臂及電動(dòng)葫蘆等組成。立柱下端固定于混泥土基礎(chǔ)上，旋臂回轉(zhuǎn)，可根據(jù)用戶 需求進(jìn)行回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)部分分為手動(dòng)和電動(dòng)回轉(zhuǎn)（擺線針輪減速劑安裝與上托板 或者下托板上帶動(dòng)轉(zhuǎn)管旋臂回轉(zhuǎn)）。電動(dòng)葫蘆安裝在旋臂軌道上，用于起吊重 物10。 2 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 確定起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求參數(shù)
15、，起重量 Q=3t，屬于小起重量旋臂起重機(jī)，鑒于目前我 國(guó)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及生產(chǎn)出現(xiàn)的機(jī)型，決定采用開式傳動(dòng)。 根據(jù)設(shè)計(jì)所給的參數(shù)我們可以有如下方案，如圖 a 所示。顯然，a 方案結(jié) 構(gòu) 表 1 起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 4 Tab1 Crane Main Technical Parameters 起重量 Q 起升高度 H 跨度 L 起升速度 V 3t 12m 7.5m 8m/min 圖 1 第一種傳動(dòng)方案 Map1 The first transmission 圖 2 第二種傳動(dòng)方案 Map2 The first transmission 簡(jiǎn)單，安裝及維修都比較方便，但是由于軸兩端的變形較大使得兩齒輪沿
16、齒寬 5 方 向受力不均勻，易產(chǎn)生磨損。針對(duì)這一缺點(diǎn)，b 方案都對(duì)起進(jìn)行了完善，使兩 齒輪的受力均勻，而且從結(jié)構(gòu)上看，該方案不但可以使兩齒輪受力均勻，而且 結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，又考慮我國(guó)現(xiàn)有的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)故采用 b 方案。 2.2 選擇電動(dòng)葫蘆 電動(dòng)葫蘆的選擇：由額定起重量為 3 噸，起升高度為 7.5 米，我通過查閱 金牛起重表 4 選擇電動(dòng)葫蘆的型號(hào)為 MD1，其技術(shù)性能和為下表所示： 表 2 MD1 電動(dòng)葫蘆技術(shù)參數(shù) Table 2 Electric hoist technical parameters MD1 技術(shù)性能 單位 參數(shù) 起重量 噸 3 起升高度 米 12 運(yùn)行速度 米/分 8 鋼絲直
17、徑 毫米 0.22 鋼絲繩直徑 GB1102-75 D-637-13-170-I-右 鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式 D-637-13-170-I-右 工字梁軌道型號(hào)（GB706-65 I 20a-32c 環(huán)形軌道最小半徑 米 1.2 起升電動(dòng)機(jī)型號(hào) Z21-61D 容量 千瓦 4.5 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380 相數(shù) 3 電壓 伏 380 電流 安培 2.4 頻率 HZ 50 運(yùn)行電動(dòng)機(jī)型號(hào) ZD1Y11-4 容量 千瓦 0.4 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380 相數(shù) 3 電壓 伏 380 電流 安培 0.72 頻率 HZ 50 工作類型及機(jī)構(gòu)級(jí)別 中級(jí) M5 2.3 選擇鋼絲繩 此處已刪除此處已刪除 6 算得： F=M
18、/12iR=3629.6N。 （57） 對(duì)于一般的聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)(剩余預(yù)緊力)=(0.2-0.6)F,取 1F=0.2F，因此總拉力： 2F=F+1F=1.2F=4355.52N， （58） 進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算: =1.342F/dp。 （59） 查機(jī)械設(shè)計(jì)第四篇第十五章表 15-2 選螺栓、螺釘、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)為 12.9，其屈服點(diǎn) s=1080MPa6 7。 查表 15-4 得其許用應(yīng)力： p=s/S，S=8.5，p=127MPa 由上述可算得 d7.5mm，因此選擇 d=12 選擇 M12 的螺栓。 4.5 強(qiáng)度的校核 4.5.1.旋臂強(qiáng)度校核 旋臂所受彎矩 M 產(chǎn)生的應(yīng)力: 選用旋臂根
19、部為危險(xiǎn)截面，截面承受剪組合應(yīng)力，最大彎矩由均布載荷和 集中載荷共同作用產(chǎn)生： MQ=G1*(L1-E/2)=29667500N.mm Mq=G2*（L1-E/2）/2=8695986.296 N.mm Mmax=MQ+Mq=38363486.3N.mm w=Mmax/W=51.724Mpa (60) 旋臂截面所受反力 R 產(chǎn)生的應(yīng)力： R=G1+G2=7931.149 N =R/A=1.246 Mpa (61) 7 以上兩對(duì)旋臂產(chǎn)生的合應(yīng)力： =w2+3*2-0.5=51.769Mpa 強(qiáng)度滿足 旋臂的撓度 f1: 旋臂的撓度由均布載荷和集中載荷共同作用產(chǎn)生 fQ=G1*(L1-E/2)3/
20、(3*E*I)= 12.1015703mm fq=G2*（L1-E/2）3/(8*E*I)= 2.66036292mm (62) 圖 5 旋臂的撓度 Figure 5 Arm deflections 旋臂總撓度：f1=fQ+fq=14.7619332mm H 型鋼翼緣強(qiáng)度校核 說明：旋臂主要受移動(dòng)葫蘆和起吊載荷力，所以最大載荷 F=G3+G1=5500N 按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50017 的規(guī)定，當(dāng)梁的翼緣受有沿腹板平面作用的 集中荷載、且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時(shí)，腹板計(jì)算高度邊緣處的局部壓 應(yīng)力驗(yàn)算公式為: = *F/(tw*lz) (63) 其中：-集中荷載增大系數(shù)，對(duì)重級(jí)工作制吊車
21、梁?。?.35 其他梁取 1.00 F-集中荷載，對(duì)動(dòng)力載荷應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)，現(xiàn)取: F=5500N tw-腹板厚度 (由型材截面中測(cè)量） tw=7mm(如圖所示) lz-翼緣計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)下翼緣受集中而言為，lz = a+2.5hy;按照 GB50017 規(guī)定，a=50mm, hy 為翼緣厚度和圓弧部分高度(如圖所示,由型材截面中測(cè)量)現(xiàn)取: hy=27mm 所以 lz=a+2.5hy=117.5mm =*F/(tw*lz)=9.027Mpa 強(qiáng)度滿足 4.5.2 銷軸強(qiáng)度校核(材料選用 45#鋼） 所有外力對(duì)回轉(zhuǎn)中心軸的力矩總和如下: MQ=G1*L1=30000000N.mm Mq=G2*L
22、1/2=8793447N.mm 則銷軸承受的剪力 F1 和 F2 為: F1=F2=(MQ+Mq)/H2=46739.093N (64) 8 圖 6 型材截面 Figure 6 Profile sections 則銷軸承受的剪應(yīng)力 =F/A=4*F/(*A2)=23.816Mpa 強(qiáng)度滿足 4.5.3 定柱頂部連接板強(qiáng)度校核 作用力 F1 可認(rèn)為直接作用在連接板截面，截面受力產(chǎn)生拉應(yīng)力（如圖）： 已知： h1=222.42mm h2=60mm b=20mm 由上得截面面積 A=（h1-h2)*b=3248.4mm2 則 =F1/A=14.388Mpa 強(qiáng)度滿足 (65) 圖 7 連接板截面 F
23、igure 7 Connection panel sections 4.5.4 頂部連接板和定柱焊縫強(qiáng)度校核 頂板和立柱之間采用焊接方式，焊縫為貼角焊縫，焊縫的高度根據(jù)圓管的壁厚 現(xiàn)?。篕=9mm 沿著立柱外徑 426mm 滿焊，焊條采用 J422，焊縫的許用剪切應(yīng)力 為: =0.8/20.5=0.8*235/20.5=132.936Mpa =F/(a*l)=F/(K*20.5*D1*)= 2.745Mpa 強(qiáng)度滿足 (66) 4.5.5 定柱強(qiáng)度校核 由已知條件得定柱的外徑： D1=426mm 定柱的壁厚 t=9mm 定柱材料的抗彎模數(shù)：W=/32*D14-(D1-2*t)4/D1=1204
24、050.78mm （67） 定柱材料的慣性矩：I=/32*D14-(D1-2*t)4=256462816mm (68) 定柱上承受的最大彎矩：Mmax=(G1+G3)*(L1+L2)+G2*(L1/2+L2) =44783152.6N.mm 則 w = Mmax/W=37.194Mpa 強(qiáng)度滿足 9 定柱受力產(chǎn)生的撓度 f2： （見上圖左）受力 F1和反作用力 F2作用風(fēng)別產(chǎn)生 fF1=F1*(H1+H3)3/(3*E*I)= 75.194mm 圖 8 定柱受力撓度圖 Figure 8 Column load deflection graphs fF2=F2*(H1+H3-H2)3/(3*E*
25、I)= 49.507mm (69) f2=fF2-fF1=25.688mm f2=(L1-E/2)*sinarcsin(f2/(H1+H3)=24.418mm 旋臂總撓度 f 總：（見上圖右） f總=f2+f1= 39.180mm 旋臂的許用撓度 f 許用=(H1+L1+L2)/250=49.76mm(工作級(jí)別：A4) f 總f 許用 撓度滿足 4.5.6 軸承強(qiáng)度校核 設(shè)備有上下兩個(gè)滑動(dòng)軸承，底部的滑動(dòng)軸承既承受擠壓還有止推作用，故校核 該軸承的強(qiáng)度即可。 (a)軸承的徑向擠壓應(yīng)力： =F2/(A*H5)=23.36954639Mpa 140Mpa （樣本中查出） 強(qiáng)度滿 足 (b)軸承的軸
26、向擠壓應(yīng)力： =4*(G1+G2+G3)/*(C2-B2)*0.8=4.38881873Mpa 140 Mpa 強(qiáng) 度滿足 4.5.7 地腳連接螺栓強(qiáng)度校核 1）地腳連接螺栓有兩種布置方式，圓形排列計(jì)算如下： 已知： 地腳螺栓法蘭直徑 D2=580mm 地腳螺栓數(shù)量 n=8 地腳螺栓孔 D3=30mm 10 采用 M28 地腳螺栓連接,查資料得螺栓小徑 H=25.825mm 圖 9 地腳螺栓示意圖 Figure 9 Bolts diagram 圓周排列時(shí)螺栓承受最大的載荷 P: P=(Ko+Kc)*Mmax*D2/2/Xi2 (70) 式中：Ko：螺栓的預(yù)緊系數(shù) Kc：剛度系數(shù) 查資料得：Ko
27、+Kc=2.5 Xi2：所有螺栓距軸心的距離平方和（圖中測(cè)量后算出） Xi2=336400mm2 P=96515.415N =P/A=4*P/(*H2）=184.351Mpa 800Mpa(8.8 級(jí)螺栓） 強(qiáng)度滿足 2）矩形排列計(jì)算如下： 已知： 地腳螺栓間距 a=580mm 地腳螺栓數(shù)量 n=8 地腳螺栓孔 D3=30mm 圖 10 地腳螺栓矩形排列 Figure 10 Anchor bolt rectangular arrangement 采用 M28 地腳螺栓連接,查資料得螺栓小徑 H=25.825mm 圓周排列時(shí)螺栓承受最大的載荷 P: 11 P=(Ko+Kc)*Mmax*D2/2/
28、Xi2 式中：Ko：螺栓的預(yù)緊系數(shù) Kc：剛度系數(shù) 查資料得：Ko+Kc=2.5 Xi2：所有螺栓距軸心的距離（此時(shí)采用 a/2 計(jì)算）平方和 Xi2=504600mm2 P=64343.61N =P/A=4*P/(*H2）=122.901Mpa 800Mpa(8.8 級(jí)螺栓） 強(qiáng)度滿足 由以上計(jì)算數(shù)據(jù)得：設(shè)備地腳螺栓在螺栓數(shù)量相同、跨度間距相同且都滿 足強(qiáng)度時(shí)，采用矩形布置受力會(huì)更為合理，所以采用矩形布置設(shè)計(jì)。 5 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu) 立柱式旋臂起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)由立柱與回轉(zhuǎn)旋臂組成，立柱下端固定在混 凝土基礎(chǔ)上，旋臂回轉(zhuǎn)。 5.1 立柱計(jì)算 1）定柱為無縫鋼管，材料為 45 號(hào)鋼 定柱受到的扭轉(zhuǎn)
29、力矩為： T=Me=51.6Nm(該數(shù)與小齒輪的轉(zhuǎn)矩有關(guān)，詳細(xì)會(huì)在 66 中計(jì)算) 在這個(gè)扭轉(zhuǎn)力矩下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度應(yīng)滿足所選材料的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。設(shè)該鋼管 的內(nèi)外徑之比 =0.8，材料的許用應(yīng)力為=60MPa。 因?yàn)橛泄降茫?max=T/Wt，其中 Wt=D/16（1-） （a=4） （71） 因此： 51.6Nm16/3.14D(1-0.8)60MPa 算得： D19.5mm,q 取 D=260mm，d=0.8D=208mm。 選定柱高為 12m。 選擇立柱的直徑之后，對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。 圖 11 立柱受力分析 Figure 11 Stress analysis of column 立柱產(chǎn)生壓縮和彎
30、曲變形。已知該材料的許用壓應(yīng)力為 c=160MPa。 12 可求得該立柱的橫截面上的一些基本參數(shù): A=19 3 10 2 m ,yI=13237 4 cm 圖 12 立柱內(nèi)力圖 Fig. 12 Internal force chart of mast 則最大壓應(yīng)力： maxc =F/A+Mz/yI =4900/19 3 10 +19.6 3 10 /13237 8 10 =148MPa c （72） 因此立柱不會(huì)被壓彎。 2）立柱強(qiáng)度校核 立柱整體穩(wěn)定校核 計(jì)算 r =, =, 查表1 ,得到穩(wěn)定系數(shù) .則 N0=RA+, NE= , (73) 立柱局部穩(wěn)定校核 (74) 5.2 起重機(jī)懸臂
31、梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.2.1 計(jì)算條件 吊重為 3 噸，懸臂梁為工字鋼，長(zhǎng)度為 7.5 米。選擇工字鋼材料為 Q235， 13 其許用應(yīng)力=100MPa。 5.2.2 受力計(jì)算 求出 cd 桿的長(zhǎng)度為 L= 22 4500500=4527.7mm ac 桿的受力分析簡(jiǎn)圖如圖 3.1 所示。 圖 13 ac 桿受力分析圖 Figure 13 Stress analysis of AC diagram 設(shè) cd 桿拉力為 F,由平衡方程AM =0，得 F 2 2 500 4500500 4500mm-49004000=0 F=39441N 把 F 分解為沿 ac 桿軸線的分量xF和垂直于 ac 桿軸線
32、的分量yF,可見 ac 桿 在 ab 段內(nèi)產(chǎn)生壓縮與彎曲的組合變形。 xF=F4500/4527.7=39200N yF=F500/4527.7=4355N 作 ac 桿的彎矩圖和 ab 段的軸力圖如 3.2 所示。從圖中可以看出，在 b 點(diǎn) 左側(cè)的截面上彎矩為最大，而軸力與其他截面相同，故為危險(xiǎn)截面。 14 圖 14 ac 桿彎矩圖和 ab 段軸力圖 Figure 14 AC bar bending moment diagram and AB axis is trying to 開始計(jì)算時(shí)，可以先不考慮軸力NF發(fā)熱影響，只根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件選取工字 鋼。 W maxM =19.6 3 10/1
33、00 6 10=196 3 cm （75） 查型鋼表，選取 20a 號(hào)工字鋼，W=237 3 cm，A=35.5 2 cm。選定工字鋼后， 同時(shí)考慮軸力NF及彎矩的影響，再進(jìn)行強(qiáng)度校核。在危險(xiǎn)截面 b 的下邊緣各點(diǎn) 上發(fā)生最大壓應(yīng)力，且為：結(jié)果表明，最大壓應(yīng)力小于許用應(yīng)力，故無需重新 選擇截面的型號(hào)。 max max N c FM AW = 3 4263 490019.6 10 35.5 10237 10 NNm mm =84MPa （76） 橫梁變形計(jì)算 算法 1 : 按整體橫梁計(jì)算載荷吊點(diǎn)變形 Y21 = (Q+G) g(L1+L2+L3+L4)3/3EIHL 算法 2 : 按橫梁前段計(jì)算
34、載荷吊點(diǎn)變形 Y22 = (Q+G) gL31/3EIHL 按橫梁后段計(jì)算橫梁載荷吊點(diǎn)變形 Y3 = RA (L2+L3+L4)3L1/ (3 EIHL ( L2 +L3 +L4) ) 圖 15 旋臂起重機(jī)結(jié)構(gòu)變形圖 Fig. 15 Structure displacement chart of slewing jib crane 結(jié)論 這次起重機(jī)設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，是對(duì)大學(xué)四年來所學(xué)知識(shí)的整體運(yùn)用與 15 掌握，是對(duì)我學(xué)習(xí)能力及實(shí)踐能力的培養(yǎng)和檢驗(yàn)。在設(shè)計(jì)過程中，所設(shè)計(jì)的起 重機(jī)是一個(gè)新的領(lǐng)域，雖然涉及的都是一些熟悉的機(jī)械結(jié)構(gòu)，所運(yùn)用的計(jì)算也 是學(xué)過的知識(shí)，但其中要考慮的問題也不少，比如一些
35、機(jī)構(gòu)可以有很多種方式 來達(dá)到其功能，具體選的話就要考慮現(xiàn)實(shí)因素等等。在設(shè)計(jì)過程中，我翻閱了 大量的資料，鞏固了本學(xué)科的理論知識(shí)，也對(duì)起重機(jī)設(shè)計(jì)這一新領(lǐng)域有所了解。 通過這次比較完整的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí) 際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的 能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他 專業(yè)能力水平。 這次設(shè)計(jì)主要是對(duì)該起重機(jī)整體機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我了解了國(guó)內(nèi)外起重機(jī) 的發(fā)展及趨勢(shì)，起重機(jī)的類型及用途，起重機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)，以及相應(yīng)的零部 件設(shè)計(jì)和選擇，并在設(shè)計(jì)計(jì)算和查閱有關(guān)資料、選擇有關(guān)零件時(shí)又加深了對(duì)起 重機(jī)
36、的認(rèn)識(shí)，并在繪圖時(shí)基本掌握了起重機(jī)結(jié)構(gòu)的布置和傳動(dòng)，既提高了繪圖 能力而且在空間立體上對(duì)設(shè)計(jì)有了具體生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)對(duì)象的 受力分析和公式的選擇與運(yùn)用有了深一步的掌握，提高了自己的邏輯思維能力。 在設(shè)計(jì)過程中還有許多不足之處，如旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面等。這 次實(shí)踐是對(duì)大學(xué)四年來所學(xué)知識(shí)的匯總、檢驗(yàn)，使我明白自己所學(xué)的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠，還要更加努力地學(xué)習(xí)實(shí)踐，使自己的根基更穩(wěn)，在以后的工作中能更好地 進(jìn)行設(shè)計(jì)，為社會(huì)作貢獻(xiàn)。 參考文獻(xiàn) 1 呂明，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2010 2 全臘珍，張淑娟.畫法幾何與機(jī)械制圖.中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2007 3 倪慶興，王殿臣
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38、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)鐵道出版社，1998.8 12張質(zhì)文等，起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：中國(guó)鐵道出版社，1997 13石殿均，工程起重機(jī)械M.北京：水利電力出版社。1987.11 14GB3811-83.起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范S.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1984 15陳道南，盛漢中，起重機(jī)課程設(shè)計(jì)M.北京：冶金工業(yè)出版社，1983 16大連起重機(jī)廠，起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)M，沈陽(yáng)：遼寧人民出版社 1979 17 樊兆馥 （等）. 重型設(shè)備吊裝手冊(cè).冶金工業(yè)出版社，2001. 18 袁化臨 （等）.起重與機(jī)械安全.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)出版社，2000. 19 Sangchul Won，Sang-un Kim，Seung-
39、Gap Choi and Chintae Choi. POSCO YARD CRANE AUTOMATION.Metallurgist,Volume34,Number 5/1990 20 Zhixin Wang,Xiong Hu,Zhaoneng Chen. Study of Remote Condition Monitoring and Assessing on Quayside-Container-Cranes. Engineering Asset Management. Number 11/2006 致 謝 即將告別充實(shí)的四年大學(xué)生活，緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)也將結(jié)束，接下來就是跨 入另一個(gè)生活圈
40、，在這四年里，我得到很多老師，同學(xué)的關(guān)心與幫助，使我能 夠順利的完成學(xué)業(yè)，以一個(gè)充滿自信、理想的我跨入社會(huì)。我感謝他們給我?guī)?來了這一切，為我可以開創(chuàng)自己的人生之路做了一個(gè)無形的鋪墊。 本論文是在翁偉老師的悉心指導(dǎo)下完成的。翁老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn) 的治學(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待 人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立 了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為 人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾 注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！愿導(dǎo)師 合家歡樂， 一生平安。同時(shí)， 也將祝福送給每一位幫助我的師長(zhǎng)。 再次感謝與我共同走過大學(xué)的朋友們、同學(xué)們，每個(gè)在我脆弱、困難的時(shí) 候，扶過我一把的你，我都記得。感謝上天，感謝命運(yùn)，能有機(jī)會(huì)在彼此的生 命中出現(xiàn)，并共同走過這短暫的四年。感謝所有幫助過我的老師、朋友、同學(xué)， 17 感謝你們，即將面臨分離了，希望你們?cè)谝院蟮娜兆永?，開心、快樂，希望你 們像航行在大海上的帆船一樣永往直前，直到抵達(dá)你們理想的彼岸。 最后感謝各位老師和同學(xué)，希望你們以后工作順利、事事順心。謝謝！ 附錄 附錄 1(起重機(jī)總圖 A01) 附錄 2(部件圖 A12) 附錄 3(零件圖 A33) 附錄 4(零件圖 A42)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-3T立柱式旋臂起重機(jī)設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）
