橋梁式集裝箱起重機(jī)設(shè)計【含11張CAD圖紙】

橋梁式集裝箱起重機(jī)設(shè)計【含11張CAD圖紙】,含11張CAD圖紙,橋梁,集裝箱,起重機(jī),設(shè)計,11,十一,cad,圖紙 學(xué)號：xxxxxxxx Xxxx大學(xué)工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 課題名稱： 橋梁式集裝箱起重機(jī)設(shè)計 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： xxx班 姓 名： x x 指導(dǎo)老師： xxx 200x年x月 目錄 1．前言………………………………………………………………………3 2．主要設(shè)計內(nèi)容及參數(shù)……………………………………4 3．主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………5 4．小車機(jī)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………7 7．起吊機(jī)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………11 6．支架設(shè)計……………………………………………………………14 8．設(shè)計小結(jié)……………………………………………………………15 9．主要參考文獻(xiàn)…………………………………………………16 10.圖紙文件 設(shè)計前言 起重機(jī)被喻為“巨人之臂”，是廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)和裝卸搬運的重要設(shè)備。起重機(jī)的設(shè)計制造，從一個側(cè)面反映了國家的工業(yè)現(xiàn)代化水平。我國起重機(jī)制造業(yè)奠基于20世紀(jì)50年代。70年代以來，起重機(jī)的類型、規(guī)格、性能和技術(shù)水平獲得很大的發(fā)展。近年來在物流和工業(yè)企業(yè)發(fā)展的帶動下，起重機(jī)行業(yè)進(jìn)入飛速發(fā)展時期。 起重機(jī)主要分為橋梁式、懸臂式、塔式、龍門式、拉索式、液壓伸縮臂式等形式。本設(shè)計以橋式雙梁單小車集裝箱起重機(jī)為例，介紹起重機(jī)的設(shè)計思路、設(shè)計內(nèi)容以及設(shè)計方法。 起重機(jī)設(shè)計主要根據(jù)客戶要求，在符合國家標(biāo)準(zhǔn)及機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對起重機(jī)的要求下進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計方案的選擇主要通過與客戶溝通取得一致意見后確定，設(shè)計內(nèi)容主要包括在起重機(jī)的實際工作環(huán)境下確定起重機(jī)的最大額定載荷、非正常載荷（如沖擊載荷，風(fēng)力載荷、震動載荷等）、操縱形式、使用壽命、檢修方式以及安全等級等；確定起重機(jī)主要零部件的選材以及機(jī)加工和材料處理的方法；確定起重機(jī)的工作級別；確定其主要受力梁的截面形式、截面大小以及梁的材料選擇和加工方法。由于橋梁式起重機(jī)體積和質(zhì)量都比較大，所以在設(shè)計過程中還應(yīng)考慮起重機(jī)的運輸方案和安裝方法。 一 主要設(shè)計內(nèi)容及參數(shù) 1、起重機(jī)首先要確定的是工作級別 本設(shè)計的起重機(jī)用于集裝箱生產(chǎn)制造或物流行業(yè)。 起吊件為生產(chǎn)下線的集裝箱，或物流行業(yè)待裝貨的集裝箱，所以都是空箱。起吊重量為5T 根據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不管是集裝箱生產(chǎn)行業(yè)還是物流行業(yè)都是生產(chǎn)節(jié)奏比較快的，因此該起重機(jī)的工作級別定為A5級，起吊機(jī)構(gòu)工作級別為M5。 2、根據(jù)以上所規(guī)定級別設(shè)置設(shè)計內(nèi)容及參數(shù) a.主梁結(jié)構(gòu) 主梁涉及到的主要設(shè)計內(nèi)容或參數(shù)主要有：主梁的截面形式、截面大小、所用材料、制作方法、主梁上平面的平面度、側(cè)面的平面度和垂直度、主梁應(yīng)該具有的上拱度，還有主梁上的軌道安裝等等。 b.支架結(jié)構(gòu) 支架需要設(shè)計的主要內(nèi)容和參數(shù)包括：截面形式、截面大小、使用材料、制作方法、支腿的垂直度誤差、支腿與地面的連接方式等等。 c.小車機(jī)構(gòu) 小車機(jī)構(gòu)要設(shè)計的主要內(nèi)容和參數(shù)包括：小車架設(shè)計；起吊機(jī)構(gòu)設(shè)計；小車行走機(jī)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)起吊重量設(shè)計小車架截面；根據(jù)所需要元件的安裝位置設(shè)計小車架的結(jié)構(gòu)；根據(jù)工作級別設(shè)計行走機(jī)構(gòu)中電機(jī)的功率和類型；根據(jù)起吊高度確定卷筒的直徑和長度；根據(jù)工作級別確定主電機(jī)的功率以及減速機(jī)的型號。確定其他一些元件的型號。 d.控制機(jī)構(gòu) 控制機(jī)構(gòu)主要設(shè)計其控制室的制作和安裝、控制電路的安裝、進(jìn)出控制室的方法。控制室的制作和安裝應(yīng)符合起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)內(nèi)容；控制電路屬于電氣范疇在此不予討論。 f.安裝調(diào)試 根據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，起重機(jī)在生產(chǎn)完備后需要在本廠安裝調(diào)試，合格后方能出廠。調(diào)試的主要內(nèi)容有小車的運行情況；司機(jī)室的視野狀況和溫度；在1.25倍額定起重量下把小車開到中跨，持續(xù)30分鐘，卸載后主梁不得有永久變形，主梁和其它部件上的油漆不得有剝落現(xiàn)象，小車架不能有永久變形。 二 主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計 主梁是主要受力梁之一，主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計是重中之重。在本設(shè)計中主梁所受應(yīng)力主要為長度方向的彎曲應(yīng)力。根據(jù)GB的有關(guān)規(guī)定，主梁在1.25倍額定壓力的作用下最大擾度FMAX≦ S/1000，S表示主梁長度。 主梁的受力情況可簡化為上圖所示形式 根據(jù)擾曲線方程可列出公式如下 FMAX=Pb(3L2-4b2)3/2/24EI P為梁上所受的壓力 F為饒度 L為梁的跨度 E為材料的彈性模量 I為截面慣性矩 實際情況中當(dāng)小車開到跨中時主梁的擾度最大 根據(jù)以上公式算得截面慣性矩 I=Pb(3L2-4b2)3/2/24EF 在這里P=5000×10/4 N =12500 N E=210×106 Pa L=6.5 m FMAX =6.5/1000 m =0.0065 m b=1.67m 將以上數(shù)字代入公式中得I=0.79*108 cm4 根據(jù)以上計算結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗得出以下截面為主梁截面 在本設(shè)計中，主梁采用常用的焊接箱型結(jié)構(gòu)梁，這種梁具有結(jié)構(gòu)相對簡單，便于生產(chǎn)加工，生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低等特點。因此廣泛應(yīng)用于起重機(jī)行業(yè)。 主梁截面如上圖所示。 根據(jù)我國現(xiàn)有鋼材生產(chǎn)狀況和鋼材質(zhì)量，主梁材料應(yīng)選用Q235B以上材料為宜。Q235B具有良好的焊接性，和比較好的綜合力學(xué)性能，再加之生產(chǎn)成本較低，生產(chǎn)量較大，市場價格相對較低。因此Q235是性價比較好的碳素結(jié)構(gòu)鋼。 主梁在制作完成后不加載荷的情況下應(yīng)具有3mm的上拱度。此項內(nèi)容在調(diào)試時用坐標(biāo)測量儀檢測。 軌道安裝應(yīng)符合起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為了減小沖擊載荷對起重機(jī)的破壞，軌道接口一般焊接上。如不焊接，接口處兩軌道的高度差不大于2mm，兩軌道的距離不大于2mm，水平偏差不大于1mm。另外軌道壓板的安裝應(yīng)符合起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，軌道壓板可直接焊接在主梁上。 主梁在最后驗收合格后要涂上防銹漆，涂漆前要祛除各表面上的焊渣、灰塵、銹跡等以免影響涂裝質(zhì)量。最后要在醒目位置噴涂起重機(jī)的額定起重量，提示不得超載工作、起重機(jī)類型、生產(chǎn)廠家等字樣。 三 小車設(shè)計 小車的主要作用是拖動起吊裝置到達(dá)需要的起吊位置，用小車上的起吊裝置將重物吊起到一定高度，然后小車偕同起吊重物一起運動到需要的卸載位置，在該位置放下重物，小車運行到初始位置。以上為小車的一個工作循環(huán)。由以上運動描述，小車需具備行走裝置、起吊裝置、錨定裝置、制動裝置等。 (一) 行走裝置 小車行走主要依靠主動車輪帶動下，在小車軌道上行走，在本設(shè)計中考慮到小車跨度比較大，采用兩組“三合一”（電機(jī)、減速器、制動器）電機(jī)分別安裝在兩組主動車輪上。 (二) 起吊裝置 起吊裝置包括主卷筒、主電機(jī)、減速器、吊具、滑輪、鋼絲繩等等。這些物品的選擇主要依據(jù)小車的工作級別。在本設(shè)計中小車的工作級別為A5級，在后面將具體提到起吊裝置的設(shè)計。 (三) 錨定裝置 小車必須可以在軌道上的任意位置穩(wěn)定，所以需要一套錨定裝置保證其停止運行時不發(fā)生左右移動。本設(shè)計中沒有另外制造錨定裝置，而是利用三合一電機(jī)的制動器代替錨定功能。 (四) 制動裝置 在起吊重物到一定高度的時候，小車運行到一定的位置再卸載，在此期間重物不能有向下的位移，為安全起見，必須在主卷筒輸入軸處設(shè)置制動器，以確保在主電機(jī)停止工作或者發(fā)生斷電事故時，起吊重物不會掉下來。 小車行走機(jī)構(gòu) 小車行走機(jī)構(gòu)，主要解決小車在在主梁軌道上的穩(wěn)定行走問題。 小車行走機(jī)構(gòu)中行走裝置電機(jī)的選擇，主要依據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對工作級別的各項要求。本設(shè)計中小車的工作級別為M5，根據(jù)該級別規(guī)定的要求小車行走大概需要的功率為7KW，所以可以選用兩個3.5KW的“三合一”電機(jī)，為小車行走提供動力。 “三合一”是指電機(jī)、減速器和制動器三個元件安裝在一起。該類型電機(jī)具有可靠性高、使用壽命長、工作效率高、體積小、重量輕、安裝簡便、出問題后容易更換等特點。 錨定裝置 為了使小車在停止前進(jìn)和暫不運行時，小車不會在軌道上自行滑動，必須設(shè)置錨定裝置。一般而言錨定裝置都是獨立的機(jī)構(gòu)，但是在本設(shè)計中考慮到小車跨度比較大，而其起重量又不是很大，所以小車的自重不會很大。如果另外設(shè)計錨定裝置不但增加了小車的重量、增加了設(shè)計制作的成本，并且使小車架結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，增加設(shè)計難度。 因此在本設(shè)計中，直接使用小車行走電機(jī)“三合一”電機(jī)中的制動器，兼負(fù)錨定功能。這樣即節(jié)省了材料，降低了生產(chǎn)成本；又使小車架結(jié)構(gòu)更簡單，也更緊湊。 小車架結(jié)構(gòu)設(shè)計 小車架是小車上各個部件安裝的載體，也是起重機(jī)的主要受力機(jī)構(gòu)之一。因此小車架的設(shè)計必須要能承受其所受的應(yīng)力，必須解決各部件的安裝問題，如卷筒，減速機(jī)，制動器等。 小車架 小車架的設(shè)計主要包括截面設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，截面設(shè)計主要考慮小車架的受力情況根據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，小車架在額定載荷作用下，最大擾度不得大于S/1000，S表示小車的跨度；小車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要依據(jù)小車上主要部件的安裝位置，如卷筒、減速機(jī)、制動器、定滑輪等等。要確定卷筒座、卷筒軸承座、減速機(jī)座、制動器座還有定滑輪軸承座的安裝位置。因為以上列舉都是受力元件，因此在以上列舉的位置必須焊接加強(qiáng)板，并且加強(qiáng)板都要四周滿焊以保證小車架的強(qiáng)度。 小車架截面的計算和主梁截面計算類似。先根據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對小車架的規(guī)定確定小車架主梁的擾度，再根據(jù)擾度計算其慣性矩，然后根據(jù)慣性矩和以往的設(shè)計經(jīng)驗確定截面形式和尺寸大小。 一般情況，小車架的截面形式應(yīng)和主梁截面相似，在本設(shè)計中小車架的截面也設(shè)計成箱型結(jié)構(gòu)。 上圖為小車架主梁截面 此圖為吊架上防搖桿通過小車架處的截面圖。 小車架采用Q235B鋼板 、H鋼、角鋼等焊接制作。手工氣保焊使用E43電焊條。重要結(jié)構(gòu)部位使用埋弧焊。焊接前要打磨焊接接口處，祛除油漆鐵銹等可能影響焊接質(zhì)量的覆蓋物，保證焊縫無沙眼、氣孔等明顯缺陷，焊接完成后注意焊接變形，等其冷卻后應(yīng)該用火焰噴射或其他有效方法調(diào)整焊接變形。祛除變形應(yīng)力。焊接完成后要進(jìn)行超聲波無損探傷。 小車架制作完成后，經(jīng)質(zhì)檢部門檢查無重大缺陷后要涂上防銹漆。在噴涂防銹漆前應(yīng)先祛除表面所有的鐵銹、灰塵、焊渣等。防銹漆應(yīng)分三層噴涂使用的油漆種類主要通過和客戶協(xié)商盡量滿足客戶要求為原則。如客戶是否要求環(huán)保油漆，客戶所要求的外漆顏色等等。 小車架端梁 小車架端梁 小車架的端梁的作用主要是連接兩個主梁，并支撐所有壓力，安裝車輪使小車能在主梁軌道上平穩(wěn)行走。所以端梁設(shè)計主要考慮是小車架主梁的間距，小車架的高度，車輪的大小、個數(shù)以及車輪安裝形式等。 在本設(shè)計中端梁的高度應(yīng)和小車架主梁相等或接近；也同樣采用箱型結(jié)構(gòu)梁；車輪采用直徑350的鑄造車輪，并且使用角型軸承箱。角型軸承箱能有效保證車輪的位置度等其他方面的要求，具有很好的穩(wěn)定性，又容易制作，并且能快速裝卸車輪，為運輸和以后的檢修帶來很大的方便。車輪一般用65Mn的鑄造件加工，表面淬火處理，使其踏面硬度達(dá)到HRB 50～55。另外車輪的安裝誤差參考起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 四 起吊機(jī)構(gòu)設(shè)計 起吊機(jī)構(gòu)主要包括吊具、鋼絲繩、滑輪、卷筒、減速機(jī)、制動器等等。 首先設(shè)計吊具要滿足作業(yè)要求，要能靈活、穩(wěn)定、安全、快速的起吊重物，還要便于操作。在本設(shè)計中因為起吊物件體積相對比較大，本來使用電磁式吊具是最合適的，但是考慮到有些集裝箱是不能被磁化的，所以不能使用電磁式吊具，而如果用吊鉤式，很難保證集裝箱的平穩(wěn)起吊，綜合各種因素最后確定使用如下圖所示之桁架吊具。 圖中兩處雙點劃線分別表示20英尺和40英尺的集裝箱 本設(shè)計采用40英尺加強(qiáng)輕型吊架，設(shè)計了40尺位扭鎖和20尺位扭鎖，扭鎖設(shè)計為高低位，當(dāng)起吊40英尺集裝箱時，20尺位扭鎖處于懸空狀態(tài)，不傷及40英尺集裝箱的頂部；當(dāng)起吊20英尺集裝箱時，40尺位扭鎖在箱外，也不傷及箱體，由此解決了通用性問題。扭鎖間通過鏈輪傳遞轉(zhuǎn)動，這樣解決快速鎖定的問題。為了防止集裝箱在小車高速運行時發(fā)生大幅度搖擺，在桁架吊具之上焊接上四套防搖裝置。 扭鎖 1. 承座 2. 轉(zhuǎn)軸 3. 座墊 4. 鏈輪 5. 底基板 6. 頂蓋板 7. 轉(zhuǎn)鎖頭 該吊具共有以上所示扭鎖8套，20尺位和40尺位各4套，8套扭鎖通過鏈條聯(lián)動，當(dāng)鏈輪的上一傳動級轉(zhuǎn)動自然帶動下一級轉(zhuǎn)動，這樣實現(xiàn)了8套扭鎖一起同步轉(zhuǎn)動，使用液壓或氣壓傳動扭鎖的鏈輪、傳動軸、轉(zhuǎn)鎖頭為一體，當(dāng)鎖頭及承座插入集裝箱的頂角件起吊孔時，鏈輪帶動鎖頭旋轉(zhuǎn)90度鎖定集裝箱。8套扭鎖分別通過底基板圖中所示5焊接在吊架上與集裝箱頂角件起吊空對應(yīng)的位置上。 起吊機(jī)構(gòu)中的鋼絲根據(jù)每根鋼絲所受應(yīng)力，確定采用14mm直徑起重鋼絲繩。因為鋼絲繩取的14mm直徑，卷筒導(dǎo)向槽的直徑應(yīng)與鋼絲一致，按照起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)卷筒上必須預(yù)留三圈，在加上起重高度算出所需要的鋼絲長度和卷筒直徑。卷筒的的有效卷揚(yáng)直徑為?500mm 卷筒長度為1500mm，卷筒具體尺寸、加工及安裝要求請看零件圖。 起吊機(jī)構(gòu)的減速機(jī)和主電機(jī)的的選擇由起重機(jī)的工作級別和小車的工作級別確定。制動器是通過摩擦片和制動輪產(chǎn)生的摩擦力，再通過連接在制動輪上的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生扭矩。制動器的選擇根據(jù)起吊重物產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，確定其制動輪的大小和制動力的大小。制動器采用電控電磁式液壓制動器，該類型制動器制動力穩(wěn)定，可靠性高，使用壽命比較長，制動準(zhǔn)確迅速。 五 支架設(shè)計 在本設(shè)計中，主梁是安裝在支腿上的因此支腿除需承受額定載重外，還需支撐主梁及小車的自重。因此支腿的設(shè)計尤為重要，在本設(shè)計中采用一個主梁配兩個支腿的結(jié)構(gòu)。如下圖所示。 為了加強(qiáng)支架的穩(wěn)定性，在支腿之間和兩頭加上了連接構(gòu)件。A-A、 B-B和支腿的C-C截面分別如下圖所示。 支腿用地腳螺栓直接固定連接在地面上。 設(shè)計小結(jié) 經(jīng)過一段時間的努力，今天終于完成設(shè)計了。首先感到的是欣慰之情，我在進(jìn)入起重機(jī)行業(yè)大概只有一個月時間，在這個月中學(xué)到很多實際的解決問題的方法，我把這些方法都用到本次設(shè)計當(dāng)中。在本設(shè)計中著重從設(shè)計方法，設(shè)計步驟上反應(yīng)起重機(jī)的設(shè)計過程。 在本次設(shè)計中有一些是具有獨創(chuàng)性的，如吊架的防搖裝置，聯(lián)動扭鎖系統(tǒng)等，這些機(jī)構(gòu)雖然是常見機(jī)構(gòu)，但是用在起重機(jī)的吊具上還是比較少的，在這方面我做了大膽的嘗試。在本設(shè)計的起重機(jī)，體積和重量都不是很大，并不存在安裝上的困難，只需用液壓伸縮懸臂式車載吊車就能完成安裝工作。 完成本次設(shè)計，對我是很有幫助的。首先，通過這次設(shè)計檢驗了我大學(xué)中所學(xué)的專業(yè)素質(zhì)；通過這次設(shè)計也使我鞏固了以前學(xué)習(xí)的成果，彌補(bǔ)了學(xué)習(xí)中存在的問題；通過這次設(shè)計學(xué)會了機(jī)構(gòu)設(shè)計的過程，了解了設(shè)計內(nèi)容的設(shè)定，清楚了設(shè)計目標(biāo)的制定，以及按計劃完成設(shè)計內(nèi)容。 由于本人能力學(xué)識有限，在本次設(shè)計中也還是存在一些不足之處，如：吊具只能起吊20英尺和40英尺兩種集裝箱。事實上集裝箱的尺寸是有很多種的20英尺和40英尺不過是其中比較常用的兩種。因此本設(shè)計不能解決多尺寸集裝箱的通用問題，這將是我在以后的工作學(xué)習(xí)中考慮的問題。 最后要感謝xxx老師的悉心指導(dǎo)，在蔣教授的指導(dǎo)下，我才能順利的完成此次設(shè)計工作。 主要參考文獻(xiàn) 1、鄭文緯 吳克堅.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社1997 2、于永泗 齊民主編.機(jī)械工程材料.大連：大連理工大學(xué)出版社，2003 3、傅秦生等主編.熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 4、劉鴻文主編.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，1992 5、閻洪.金屬表面處理新技術(shù).北京：冶金工業(yè)出版社，1996 6、劉唯信.機(jī)械可靠性設(shè)計.北京：清華大學(xué)出版社，1996 7、劉魁敏，康志遠(yuǎn).計算機(jī)繪圖—AutoCAD2005中文版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 8、楊叔子，楊克沖等.機(jī)械工程控制基礎(chǔ).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002 9、張也影.流體力學(xué).北京：高等教育出版社，1999 10、傅則紹主編.機(jī)構(gòu)設(shè)計學(xué).成都：成都科技大學(xué)出版社，1988 11、《現(xiàn)代機(jī)械傳動手冊》編輯委員會編.現(xiàn)代機(jī)械傳動手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995 12、徐灝主編.機(jī)械設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 13、陳榕林主編.機(jī)械設(shè)計應(yīng)用手冊.北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1988 14、吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2001 15、張質(zhì)文.起重機(jī)設(shè)計手冊.北京：中國鐵道出版社，1998 16、成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第三版）.化學(xué)工業(yè)出版社，2001 17