橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計

橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計,橋式起重機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計 **** 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院、系： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 設(shè) 計 題 目： 橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計 指導(dǎo)教師: 2013 年 3 月 20 日  畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 1. 研究背景和意義 起重機(jī)械用來對物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，它可以完成靠人力無法完成的物料搬運(yùn)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(lǐng)域部門中得到了廣泛的使用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)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(jī)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(jī)械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備，它的發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作用。起重機(jī)械是起升，搬運(yùn)物料及產(chǎn)品的機(jī)械工具。起重機(jī)械對于提高工程機(jī)械各生產(chǎn)部門的機(jī)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。[1] 2. 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(jī)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50t~600t履帶式起重機(jī)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(qiáng)，居亞洲品牌500強(qiáng)第67位。[2] 就我國工程起重機(jī)行業(yè)而言，它所面臨的競爭將非常嚴(yán)峻，所遇到的困難將很大。[3]當(dāng)前，我國工程起重機(jī)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(dǎo)致行業(yè)出現(xiàn)價格戰(zhàn)、企業(yè)資金鏈問題嚴(yán)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(jī)行業(yè)近期評出的全球十強(qiáng)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(jī)械企業(yè)徐工集團(tuán)位列第三，中聯(lián)重科、三一集團(tuán)、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(jī)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(jī)市場，最大的小噸位起重機(jī)產(chǎn)品出口國，但是超大噸位的競爭力仍然不足，發(fā)動機(jī)、液壓件以及電控系統(tǒng)仍是發(fā)展阻礙。有關(guān)超大噸位的技術(shù)突破更多寄望于技術(shù)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(shù)導(dǎo)向，中小型企業(yè)恐缺乏技術(shù)沉淀與資金支持。 [6] 2011年上半年工程起重機(jī)行業(yè)高速增長，下半年開始下滑，但是全年仍達(dá)到了正增長，其增長幅度是歷年最低的，另一特點是幾大機(jī)種發(fā)展不平衡，汽車起重機(jī)的下滑是帶動全行業(yè)下滑的主要推手。[7]從起重機(jī)的進(jìn)出口來看，我國起重機(jī)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(shù)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(jī)的制造大國。[8] 隨著國家電力、石化、鋼鐵、交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入高潮，國內(nèi)履帶起重機(jī)市場急速擴(kuò)張。起重機(jī)的大型化趨勢已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的事實。[9] 目前細(xì)分市場端倪已經(jīng)初現(xiàn)，精細(xì)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(lǐng)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(jī)輕量化設(shè)計節(jié)能技術(shù)。[11] 3. 國外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 目前，在工程起重機(jī)械領(lǐng)域，歐洲、美國和日本處于領(lǐng)先地位。歐洲作為工程起重機(jī)的發(fā)源地，輪式起重機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平最高。該地區(qū)的工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)全地面起重機(jī)、履帶式起重機(jī)和緊湊型輪胎起重機(jī)，也生產(chǎn)少量汽車起重機(jī)。其中，全路面起重機(jī)、履帶起重機(jī)以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機(jī)則以小噸位為主；汽車起重機(jī)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(shù)先進(jìn)、性能高、可靠性高，產(chǎn)品銷往全球。[12] 美國工程起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)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(jī)、履帶式起重機(jī)、全路面起重機(jī)和汽車起重機(jī)。主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司，特點是技術(shù)較先進(jìn)、性能較高、可靠性能高，其中汽車底盤技術(shù)和全路面技術(shù)領(lǐng)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(jī)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(jī)的出口國，也是重要的進(jìn)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(gòu)件愛你和配套設(shè)備重量不斷增加，對超大型起重設(shè)備的需求日益增長。德國廠商在起重機(jī)大型化發(fā)展進(jìn)程中處于領(lǐng)先地位。世界市場中150t以上的大噸位起重機(jī)多數(shù)是由利勃海爾和德馬泰克公司提供的。 起重機(jī)向微型化發(fā)展，是適應(yīng)現(xiàn)代建設(shè)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(jī)的重要標(biāo)志。 起重機(jī)也將得到很到很大發(fā)展。[15] 4.小結(jié) 起重機(jī)械是起重運(yùn)輸機(jī)械的主要分支，其主要產(chǎn)品范圍包括：輕小型起重設(shè)備（千斤頂、手拉葫蘆、電動葫蘆、絞車等）；橋架型起重機(jī)（橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)等）；臂架型起重機(jī)（門座起重機(jī)等）；塔式起重機(jī)；流動式起重機(jī)ｆ汽車式起重機(jī)、輪胎式　起重機(jī)、履帶式起重機(jī)等）；纜索起重機(jī)；升降機(jī)械（升降機(jī)、升降工作平臺等）。[16]　　 橋式起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運(yùn)輸中實現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動化的重要工具和設(shè)備。它是它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展,各行各業(yè)起重機(jī)械的應(yīng)用越來越多,起重機(jī)不斷朝著大型化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。我國橋式起重機(jī)制造廠和使用部門在設(shè)計制造工藝，設(shè)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(jī)的技術(shù)進(jìn)步。 參考文獻(xiàn) [1]李榮.橋式起重機(jī)工作原理與操作.北京：科學(xué)普及出版社，1982.2. 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[16]陳道南，盛漢中.起重機(jī)課程設(shè)計.北京：冶金工業(yè)出版社，1993.143  畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 ２．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(jī)在實際使用中，結(jié)構(gòu)開裂時有發(fā)生，究其原因是頻繁的超負(fù)荷作業(yè)及過大的機(jī)械振動沖擊所引起的機(jī)械疲勞。通過查閱資料熟悉橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法，在滿足使用條件的前提下，改進(jìn)橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)，改良主要結(jié)構(gòu)的材料，盡可能的減少起重機(jī)的自重，使起重設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，安全可靠，技術(shù)性能先進(jìn)。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(jī)的開發(fā)制造成本。同時掌握SolidWorks的使用技術(shù)并完成橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)的三維建模，繪制關(guān)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(jī)的結(jié)構(gòu)，組成，工作原理； 1） 根據(jù)橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，分為箱型結(jié)構(gòu)，四桁架結(jié)構(gòu)和腹板式結(jié)構(gòu)等。根據(jù)起吊裝置不同，分為吊鉤橋式起重機(jī)，電磁盤橋式起重機(jī)，抓斗橋式起重機(jī)。 2） 橋式起重機(jī)一般由橋架，裝有升降機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的小車，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu),操縱室,小車導(dǎo)電裝置,起重機(jī)總電源導(dǎo)電裝置等組成 2. 掌握橋式起重機(jī)的各種參數(shù)，尤其是橋架結(jié)構(gòu)的各種參數(shù)； 1)橋式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有：起重量，跨度，起升高度，起升速度，運(yùn)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(shè)計橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)時，必須滿足以下基本要求： a、橋架的強(qiáng)度和剛度要足夠。要保證橋架的強(qiáng)度，就必須使計算準(zhǔn)確和主、端梁的截面尺寸選擇恰當(dāng)；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(yùn)行機(jī)構(gòu)要配合好，以保證運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這就要求支承傳動機(jī)。 c、構(gòu)的走臺要和運(yùn)行機(jī)構(gòu)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(guān)、小車緩沖器擋板等相應(yīng)地與起重小車的車輪中心面間距、開關(guān)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(jī)最沉重的一部分，橋架重量的減輕具有很大的經(jīng)濟(jì)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(jī)的工作性能。 f、在作為系列產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計時，還應(yīng)盡量做到減少橋架結(jié)構(gòu)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(shè)計時還應(yīng)盡量做到造型美觀。 橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的自重以及在主梁上安裝的個中設(shè)備(小車,操縱室,運(yùn)行機(jī)構(gòu)等)的自重, 大車運(yùn)行歪斜啃軌時的側(cè)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(jī)設(shè)計手冊》設(shè)計并計算橋架結(jié)構(gòu)的參數(shù)； 4. 橋式起重機(jī)橋架的主端梁設(shè)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(jié)構(gòu)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(jī)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(yùn)行機(jī)構(gòu)的自重,以及小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的自重,起升重物的重量和端梁的支反力組成 （3）主梁強(qiáng)度校核 根據(jù)主梁的載荷分布，計算主梁的最大彎曲應(yīng)力，查表得出橋架結(jié)構(gòu)金屬材料的最大彎曲應(yīng)力，兩者相比較，前者應(yīng)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(jié)構(gòu)堿金屬材料允許的最大剪力，兩者相比較，如果強(qiáng)度條件滿足，則應(yīng)該強(qiáng)者小于后者，否則不滿足強(qiáng)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(jī)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(jī)在無特殊工作的條件下，起重機(jī)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(qiáng)度螺栓連接而成。在端梁內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)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(jī)大車的輪距和車輪的直徑確定端梁的總長，由主梁的結(jié)構(gòu)確定端梁的高度，根據(jù)起重機(jī)設(shè)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(cè)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(rèn)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(qiáng)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(shè)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(yīng)該同時鉆孔。 5．利用SolidWorks建立其關(guān)鍵件的三維模型和工程圖。 7．設(shè)計進(jìn)度計劃 2月25日---3月3日 查閱并收集相關(guān)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(guān)資料完成全部設(shè)計構(gòu)思 4月3日---4月10日 橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計 4月11日—4月18日 確定系統(tǒng)總體方案、方案設(shè)計 4月19日---4月26日 設(shè)計與計算 4月27日---5月10日 橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計與繪制 5月11日---5月26日 零件圖設(shè)計與繪制，編寫設(shè)計說明書 5月26日---6月10日 完成設(shè)計總結(jié) 準(zhǔn)備答辯  畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見： 該課題是以橋式起重機(jī)橋架為主要設(shè)計內(nèi)容的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)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(yīng)用已學(xué)過的理論知識，確定了設(shè)計對象的主結(jié)構(gòu)，擬定了橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案和設(shè)計步驟，采用經(jīng)驗計算法和計算機(jī)輔助設(shè)計，完成主要零部件的設(shè)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(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日