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龍門式可行走小型提升機
1 緒論
在科學突飛猛進的時代，在卸載中等重量的貨物時，提升機械變得尤為重要，它可以垂直升降重物，并可使重物做短距離的水平移動，以滿足重物的裝卸、運輸、安裝作業(yè)的要求。它對減輕繁重的體力勞動、提高勞動生產(chǎn)率和實現(xiàn)生產(chǎn)過程的機械化、自動化具有重大意義。龍門式可行走小型提升機適用于機械企業(yè)、港口碼頭、車站倉庫、建筑工地等各個工業(yè)部門。
1.1國內(nèi)提升機械的發(fā)展狀況
目前，國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)大型起重機的廠家很多。其中，以中眹重科、三一重工、撫挖等公司產(chǎn)品系列比較齊全，市場占有率較高。中眹重科在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履帶式起重機產(chǎn)品系列。作為中國起重機行業(yè)的領跑者，徐州重型機械有限公司現(xiàn)在已經(jīng)形成了以汽車起重機為主導i，履帶式起重機和全路面起重機為側翼強勢推進的龐大型譜群。國內(nèi)最具歷史的履帶式起重機生產(chǎn)企業(yè)撫挖現(xiàn)已擁有35t～350t的履帶式起重機產(chǎn)品系列。QUY350是撫挖2007年推出的國產(chǎn)首臺350t履帶式起重機，填補了國內(nèi)350t起重機產(chǎn)品型譜的空白。三一科技自2004年初進入履帶式起重機的研發(fā)和生產(chǎn)領域至今，已成功開發(fā)出50t～900t共10個型號的全系列產(chǎn)品并全部實現(xiàn)銷售。其900t履帶式起重機順利下線，標志著我國在大型、超大型履帶式起重機的順利下線，標志著我國在大型、超大型起重機自主研發(fā)領域已走在亞洲前列，成為目前亞洲最大噸位的履帶式起重機。據(jù)悉，目前三一科技已具備3200t一下履帶式起重機的開發(fā)。
近年來國內(nèi)外起重機行業(yè)的先進技術高速發(fā)展，給起重機管理工作提出了新的要求。如起重機的操縱控制已由司機室作業(yè)發(fā)展到遙控，一改由司機操作為起重工或其他生產(chǎn)工人在工作位置借助于微型攜帶式控制臺，運用遙控系統(tǒng)命令起重機動作。如前蘇聯(lián)亞歷山大起重運輸設備廠，已將遙控系統(tǒng)運用于通用橋式起重機上；別爾戈羅德金屬結構廠將原有臺雙小車橋式起重機全部采用了遙控系統(tǒng)。另外一點是由常規(guī)的繼電器控制裝置發(fā)展到利用微機實現(xiàn)半自動或自動化控制。先進技術的研究與應用對人機管理問題更有著重要性。6起重機遙控技術和微機控制系統(tǒng)的操作與維護，只有受過專門訓練和考核合格的人員才能勝任。制定操作保養(yǎng)人員的培訓大綱，嚴格培訓教育，考核合格上崗等實施的教育管理，也是為了適應先進技術的發(fā)展。所以，我們要充分認識起重機管理現(xiàn)狀，重視起重機管理在企業(yè)經(jīng)營活動中的重要性。
發(fā)能力。
1.2國外提升機械的發(fā)展現(xiàn)狀
目前，國外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機的廠家很多。其中利勃海爾、特雷克斯—德
馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司產(chǎn)品系列較全，市場占有率較高。利勃海爾公司的產(chǎn)品技術先進、工作可靠，其生產(chǎn)的LR系列履帶起重機最大起重量已達1200t。其桁架臂履帶式起重機系列在2007年又喜添新產(chǎn)品LR1600/2,使其產(chǎn)品型譜更加完善。德馬格公司主要生產(chǎn)起重量從50t～1600t的CC系列履帶式起重機。最近推出了世界最大的履帶式起重機CC8800—1.雙臂新增功能套件使其起重能力達到3200t。馬尼托瓦克公司團推出了新研發(fā)的31000型履帶式起重機。其獨特的創(chuàng)新是可變位配重(VPC)。與使用普通的吊運能力增強附件相比，可大量減少所需的地面準備工作。此外，配備可變位配重的起重機能夠起吊和運送所有等級的額定負荷，可以很方便地在工地上移動。
日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟強國，輪式起重機開發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚（起步于20世紀70年代），但發(fā)展很快，很受亞太市場的歡迎；同時，日本通過收購的手段來更新技術，加快發(fā)展速度，如日本多田野收購德國法恩底盤公司來發(fā)展其全路面技術。日本主要生產(chǎn)汽車起重機、履帶起重機、越野輪胎起重機、全路面起重機，其中越野輪胎起重機產(chǎn)量最大，汽車起重機的產(chǎn)量次之，呈減少趨勢，全路面起重機的產(chǎn)量最少，呈上升趨勢，主要生產(chǎn)企業(yè)為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。產(chǎn)品特點是技術水平、性能、可靠性落后于歐美水平，40%的產(chǎn)品用于出口歐洲作為工程起重機的發(fā)源地，也是經(jīng)濟非常發(fā)達的地區(qū)，代表輪式起重機的最高水平，最負盛名的生產(chǎn)企業(yè)有利勃海爾、德馬克，同時還有森內(nèi)博根、德國格魯夫、多田野·法恩、波塔恩、奧米格、里格、PPM等著名企業(yè)，該地區(qū)主要現(xiàn)狀為：主要生產(chǎn)全地面起重機、履帶式起重機，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)品遍布全球。美國工程起重機相對落后于歐洲水平。近年來，通過收購和合并的手段，先是格魯夫收購了歐洲老牌起重機企業(yè)克虜伯公司，然后特雷克斯收購了德國德馬克；隨后，馬尼托瓦克兼并了包括美國格魯夫公司在內(nèi)的國內(nèi)大部分工程起重機企業(yè)，使美國工程起重機行業(yè)得以蓬勃發(fā)展。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，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)品主要銷往美州地區(qū)和亞太地 區(qū)。
2 整機的機構設計和工作原理
2.1 整機機構簡圖如下：
1-主梁 2-卷揚機 3-支架 4-減速器 5-聯(lián)軸器 6-半齒輪減速器 7-電機 8-大車運行機構
2.2工作原理
此提升機主要用于卸妝貨物，首先由提升機構卷揚機把貨物提升至貨物須至的高度，然后可以由滑車左右進行移動；同時整個機構可以行走，由電動機帶動，通過聯(lián)軸器和減速器的浮動軸連接，減速后，再通過半齒輪減速器和大車的主動軸連接，驅動整個機構運行。
2.3 基本參數(shù)
（1）主梁的跨度為4m，總長4.32m ；支架高為4.295m; 橫梁長為2.5m
（2）提升貨物為2噸，卷揚機整機重600kg
（3）提升速度為8m/min
(4) 滑車左右移動的速度為20m/min
（5）大車車輪滾動速度為30.6m/min
（6）電機型號：卷揚機Y132M-4，7.5KW，1440r/min
滑車 ZDM112-4F1，0.5kw，1380r/min
大車 YZR132M2-6,3.7KW,908r/min
3 主梁的設計及校核計算
3.1 主梁的技術要求
根據(jù)貨物總重Q1=2000kg 卷揚機整機重量Q2=600kg
則所要提升的總重為Q=2600kg
則主梁至少要承受的拉力F=2600x9.8=25.48KN
3.2主梁的受力分析及校核計算
3.2.1 主梁受力示意圖及校核:
由靜力平衡方程
∑MB=0,Fb-FRAL=0
∑MA=0,FRB-Fa=0
求的反力FRA=Fb/ L FRB=Fa/L
以主梁的左端為坐標原點，選取坐標系，集中力F作用于C點，梁在AC與BC段的剪力圖和
彎矩圖不同，因分段考慮。在AC段內(nèi)距原點為x為任意的截面，截面以左只有外力FRA,根
據(jù)剪力和彎矩的計算方法及規(guī)則，可以分別畫出剪力圖和彎矩圖，如下所示：
3.2.2 剪力圖：
3.2.3 彎矩圖：
Fs(x)=Fb/L (0
25.48KN
滿足要求
最大彎矩：
計算公式：Mmax=Wf
22b工字鋼截面模量：
W=1/6H[BH3-(B-b)h3 ]
=325cm3
型鋼抗拉強度標準值：210N/mm2
Mmax=325cm3x210N/mm2
=68.25KN.m>25.48
同理滿足要求。
4 卷揚機及滑車電機的選擇
4.1 選取外購卷揚機
取提升機的跨度為4m，起升重量為2噸，卷揚機的起升機構的起升速度為8m/min
由所提升的重量及速度可查，JM2可滿足要求，基本技術參數(shù)如下表：
上表可知，電動機的型號為Y132M-4，功率為7.5kw，整機重量為600kg。
4.2 電機的選擇
滑車在主梁上的滑動速率為20m/min, 大車機構的驅動車輪在軌道上的滑行速度為30.6m/min。
同理可以選取配套的滑車的電動機，即小車的電動機型號為ZDM112-4F1，轉速為1380r/min，功率為0.5kw。
滑車及卷揚機整體結構圖如下：
5 主動軸的設計
5.1軸的材料和熱處理的選擇
由《機械零件設計手冊》中的圖表查的，可以選45號鋼，調質處理，σb=637MPa,[σ-1]=59MPa初步設計軸的最小直徑
從動軸的傳遞功率為3.7KW，查表得C=210~350，則從動軸d》 c =(210~350)=50.34~75.56
考慮鍵槽及相關要求，則可以確定為軸的最小直徑為65mm
5.2軸的結構設計
根據(jù)軸上零件定位，拆裝方面的需要，同時考慮到強度的原則，主動軸和從動軸的均設計為階梯軸。
主動軸軸徑的確定：
d1=65mm, d2=d+2h=85
同理可以求得d3=100,d4=110
軸承初選為T520，基本技術參數(shù)如下：
新型號
老型號
內(nèi)徑 d(mm)
外徑 D(mm)
厚度 H(mm)
重量 (kg)
T520
127
250.82
55.562
20.1
軸的長度確定：
L1=85 L2=71 L3=76 L4=136 L5=444 則左端軸承至齒輪的距離為161.5mm
兩軸承的跨距為192mm
6 主動軸的校核計算
6.1 聯(lián)軸器的齒輪受力計算
分度圓的直徑 d=mz=3x40=120
轉矩 T=9.55x106xp/n=1470000N.mm
圓周力Ft=2T/d=2x1470000/120=24500N
徑向力Fr=Ft tan20o=24500xtan20 o=8820N
6.2 軸的受力分析及校核
6.2.1 軸的受力圖如下所示：
6.2.2 軸的校核計算
H面彎矩圖：
V面彎矩圖：
合成彎矩圖：
轉矩圖：
當量彎矩圖：
Rha=161.5x8820/192=7418.9N
Rhr=8820-7418.9=1401.1N
Rva=Rvb=0.5Ft=12250N
Mhc=161.5x1401.1=226277.65N.mm
Mvc=161.5x12250=1978375N.mm
Mc2=Mhc2+Mvc2 解得 Mc=2125412N.mm
Mec2=Mc2+(aT)2 解得 Mec=1674523N.mm
σ= Mec/w=48.3<59(MPa)
w為抗扭截面系數(shù)
6.3 軸承的校核計算
（1）計算軸承的當量動載荷P，受力示意如下：
由式：P=XFr+YFa知，對不承受軸向載荷的深溝球軸承，X=1，Y=0
Fr=
有力學的相關知識解得：Fz1=25KN；Fz2=60KN
Fy1=23KN；Fy2=73KN
Fr1=
Fr2=
得P1=35KN；P2=61KN
(2)校核計算
軸承的計算額定動載荷C*，它與所選用的軸承型號基本額定載荷C值必須滿足下式要求：
C》C*=Pε ε為壽命指數(shù)，球軸承ε=3，Lh*為軸承的預期使用壽命，查表得Lh*=6000h
解得 C1*=18.24kw<29.5kw
C2*=30.64kw<29.5kw
7 大車運行機構
7.1 傳動方案
1-電機 2-聯(lián)軸器 3-車輪 4-半齒輪聯(lián)軸器 5-減速器
7.2減速比
大車驅動機構需要驅動整個鋼架運行，所要驅動最大，而且車輪的滾動速率為n1=30.6m/min。則可以求得車輪軸的滾動轉速。
V=n1/πD=30.6/3.14x0.4=24r/min
經(jīng)過查數(shù)據(jù)，可以選取型號為YZR132M2-6的電動機，轉速為n2=908r/min，功率3.7kw。
則減速比：n2/n1=908/24=37.83
根據(jù)減速比減速器可以購買成品型號為ZSC400
8 其他機構的設計及選擇
8.1 支架采用16a槽鋼焊接而成，如下圖所示：
8.2橫梁采用材料Q235焊接制成，如下圖：
8.3最大輪壓
根據(jù)軸的大小及相關因數(shù)，可設定主動車輪的直徑為400mm，示意圖如下：
8.3.1 提升重量Q1=2000KG
卷揚機整機重量Q2=600KG
主梁的重量Q3=36.524KG/Mx4.32=158KG
支架重量Q4=17.240KG/Mx16=275.84kg
橫梁Q5=200KG
8.3.2最大靜輪壓 F=（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）X9.8=32KN
參考文獻
［1］材料力學.劉鴻文主編. 高等教育出版社第四版
［2］機械設計課程設計.華中科技大學出版社.
［3］起重機械設計手冊.上海人民出版社.1974
［4］機械設計.武漢理工大學出版社. 楊明忠主編.2001
［5］機械原理.高等教育出版社
［6］機械可靠性設計.國防工業(yè)出版社
［7］互換性與測量技術基礎（第2版）.機械工業(yè)出版社.陳于萍 周兆元 主編.2008
［8］機械工程材料（第七版）.大連理工大學出版社. 于永泗 齊民 主編.2007
［9］機械設計實用手冊 .化學工業(yè)出版社.吳宗澤 主編. 1993
致謝
本次畢業(yè)設計，是在龔水泉教授的指導下與同組同學姜濤和劉偉東合作下共同
完成的，通過本次設計，不僅檢驗了我大學四年來知識積累的程度，而且了我在實際設計中經(jīng)驗的累積，更是對我設計思想的一次全面升華。在設計過程中，我本著認真刻苦的態(tài)度去學習設計的步驟、方法、以及經(jīng)驗，但是由于該設計許多方面的細節(jié)問題涉及面太廣，而本人知識面和能力都極其有限，同時由于時間倉促，因而不能科學詳盡地做出正確的選擇與判斷。所以設計中難免出現(xiàn)很多錯誤。雖然有這些不足和遺憾，但是總的來說，該設計還是比較成功的?；旧贤瓿闪诉@臺提升機的設計和一些零部件設計，能夠實現(xiàn)預期的所有功能，成功的完成了老師布置的任務。不夠完善的地方還望各位老師同學不吝賜教，敬請斧正。在這一個學期的設計過程中，我們得到了有豐富工作經(jīng)驗的指導老師龔老師的大力支持和幫助，在設計過程中他們不知疲倦、不厭其煩的給我們分析和講解，而且也給我們灌輸了一些先進的設計方法和設計理念，使我們大受裨益。在此，我忠心地向龔水泉副教授表示感謝。同時，在設計過程中，我也得到很多同學的支持和幫助，在此，我一同表示最忠誠的感謝。