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一、選題背景和意義:
起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)在實(shí)現(xiàn)出產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化、自己主動(dòng)化,改善物料搬運(yùn)前提,提高勞動(dòng)出產(chǎn)率必不可少的重要機(jī)械設(shè)備。它對(duì)于發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì),改善人們的事物、文化生活的需要都起著重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展,機(jī)械化、自己主動(dòng)化程度也在不停提高,與此相適應(yīng)的起重機(jī)技能也在高速發(fā)展,產(chǎn)物種類不停增加,使用規(guī)模越來(lái)越廣。一些企業(yè)由于沒(méi)有起重機(jī)械,不僅工作效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,甚至難以工作。高層建筑的施工,上萬(wàn)噸級(jí)或幾十萬(wàn)噸級(jí)的大型船只的建造,火箭和導(dǎo)彈的發(fā)射,大型電站的施工和安裝,大重件的裝卸與搬運(yùn)等,都離不開(kāi)起重機(jī)的作業(yè)。
起重機(jī)不僅可以作為輔助
2、的出產(chǎn)設(shè)備,完成原料、半成品、產(chǎn)物的裝卸、搬運(yùn),進(jìn)行機(jī)電設(shè)備、船體分段的吊運(yùn)與安裝,而且也是一些出產(chǎn)過(guò)程及工藝操作中的必需的裝備。再如冶煉金屬工業(yè)出產(chǎn)中的爐料籌辦、加料、鋼水澆鑄成錠、脫模取錠等,必需依靠起重機(jī)進(jìn)行出產(chǎn)作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì),在國(guó)內(nèi)的冶煉金屬、煤炭部門的機(jī)械設(shè)備總數(shù)量或總自重中,起重運(yùn)輸機(jī)械約占45%。起重機(jī)是機(jī)械化作業(yè)的重要的事物基礎(chǔ),是一些工業(yè)企業(yè)中主要的固定資產(chǎn)。對(duì)于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站庫(kù)場(chǎng)、建筑施工工地,和海洋開(kāi)發(fā)、宇宙航行等部門,起重機(jī)已成為主要的出產(chǎn)力要素,在出產(chǎn)中進(jìn)行著高效的工作,組成合理社團(tuán)批量出產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ),是現(xiàn)代化出產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。
龍門起重機(jī)作為
3、物料搬運(yùn)機(jī)械中的最主要的一種,在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用,龍門起重機(jī)起重范圍可以從幾噸到幾十噸甚至幾百噸,在機(jī)械制造、冶金、鋼鐵、碼頭集裝箱裝運(yùn)等行業(yè)都必須有龍門起重機(jī)。而起升機(jī)構(gòu)更是起重機(jī)的咽喉設(shè)備,因此對(duì)其進(jìn)行研究,改進(jìn)其結(jié)構(gòu)使其更加合理,使用更加方便,成本更加低廉,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
龍門起重機(jī)的市場(chǎng)份額越來(lái)越大,使用非常廣泛,這是產(chǎn)品本身及起重機(jī)廠家以及國(guó)家政策等多種因素共同作用下的結(jié)果,隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,尤其是目前經(jīng)濟(jì)危機(jī)的刺激,國(guó)家的一攬子計(jì)劃的推動(dòng),龍門起重機(jī)市場(chǎng)的需求、發(fā)展前景大好。
龍門起重機(jī)(gantry crane)是水平橋架設(shè)置在兩條支腿上構(gòu)成門架形狀的一種橋架
4、型起重機(jī)。這種起重機(jī)在地面軌道上運(yùn)行,主要用在露天貯料場(chǎng)、船塢、電站、港口和鐵路貨站等地進(jìn)行搬運(yùn)和安裝作業(yè)。
課題研究目的及價(jià)值:
我們研究這一課題的目的是:設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算龍門起重機(jī)的各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)、受力、運(yùn)作情況;通過(guò)研究龍門起重機(jī)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)了解龍門起重機(jī)的運(yùn)作,運(yùn)用機(jī)械知識(shí)并進(jìn)一步優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的龍門起重機(jī)是起重機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種,其主要由主梁(兩根)、橫梁(兩根)以及小車、大車,支腿等部分組成,。橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和橫梁組成,分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的橫梁組成,雙梁橋架由兩根主梁和橫梁組成。本題主要是對(duì)支腿進(jìn)行設(shè)計(jì)和分
5、析,支腿分為剛性支腿和柔性支腿,柔性支腿頂部采用絞支座支撐主梁,并使柔性支腿能相對(duì)主梁轉(zhuǎn)動(dòng)。龍門起重機(jī)按照支腿的形式又分為0型、U型、A型和八字腿帶馬鞍型等幾種。
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)(文獻(xiàn)綜述):
目前,國(guó)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、撫挖等公司產(chǎn)品系列較全,市場(chǎng)占有率較高。中聯(lián)重科在2007年12月宣布實(shí)行品牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后。現(xiàn)已成功開(kāi)發(fā)了50t~600t履帶式起重機(jī)產(chǎn)品系列。作為中國(guó)起重機(jī)行業(yè)的領(lǐng)跑者,徐州重型機(jī)械有限公司現(xiàn)在已經(jīng)形成了以汽車起重機(jī)為主導(dǎo),履帶式起重機(jī)和全路面起重機(jī)為側(cè)翼強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)的龐大型譜群。國(guó)內(nèi)最具歷史的履帶式起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)撫挖現(xiàn)
6、已擁有35t~350t的履帶式起重機(jī)產(chǎn)品系列。QUY350是撫挖2007年推出的國(guó)產(chǎn)首臺(tái)350t履帶式起重機(jī),填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)350t履帶式起重機(jī)的產(chǎn)品型譜空白。
目前,國(guó)外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機(jī)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(chǎng)占有率較高。利勃海爾公司的產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、工作可靠,其生產(chǎn)的LR系列履帶起重機(jī)最大起重量已達(dá)1200t。其桁架臂履帶式起重機(jī)系列在2007年又喜添新品LR1600/2,使其產(chǎn)品型譜更加完善。
未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi),起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面:
(1)起重機(jī)的大型化。近年來(lái),火電發(fā)電機(jī)組的功率不斷增大,由以前的30萬(wàn)KW為主
7、轉(zhuǎn)為60萬(wàn)KW乃至100萬(wàn)KW 為主,對(duì)起重機(jī)的噸位需求增大。由于美國(guó)核電技術(shù)的推廣應(yīng)用,使大件吊裝量大幅增加催生了大型起重機(jī)市場(chǎng)的需求。大型石化項(xiàng)目,同樣需求大噸位的大型起重機(jī)特別是履帶式起重機(jī)。
(2)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。開(kāi)展對(duì)起重機(jī)傳動(dòng)型式創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)構(gòu)造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術(shù)基礎(chǔ)研究,為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動(dòng)裝置,從而通過(guò)對(duì)不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選、分解和組合來(lái)產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)方案,不斷推出創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果。
(3)核心技術(shù)化。各大知名企業(yè)均具有其獨(dú)特的核心技術(shù),并不斷創(chuàng)新,努力保持在同行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。現(xiàn)在各大公司均大力研究開(kāi)發(fā)自己的核心技術(shù),以不斷提升自己的產(chǎn)品檔次和競(jìng)爭(zhēng)能力。
8、
(4)模塊化和組合化。極短交貨期的市場(chǎng)需求要求開(kāi)展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同異地設(shè)計(jì)技術(shù)、并行工程技術(shù)研究,這樣可以縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法,將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途,有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊,通過(guò)不同模塊的相互組合,形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。達(dá)到改善整機(jī)性能,降低制造成本,提高通用化程度,用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品,充分滿足用戶需求。
(5)大噸位的自拆裝系統(tǒng)。履帶起重機(jī)體太笨重在公路上無(wú)法自由行走,必須拆卸才可運(yùn)輸,到達(dá)工作地點(diǎn)后再進(jìn)行組裝,需要輔助吊車。為減少或不用輔助吊車,節(jié)省施工費(fèi)用,因此研制自拆裝系
9、統(tǒng)勢(shì)在必行。
(6)混合型起重機(jī)。履帶起重機(jī)和輪式起重機(jī)各有利弊,將兩者取長(zhǎng)補(bǔ)短后,混合型起重機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,這也是起重機(jī)新型式的大膽嘗試與突破。它集履帶起重機(jī)桁架臂大起重量、大作業(yè)空間的優(yōu)勢(shì)和輪式起重機(jī)的機(jī)動(dòng)靈活優(yōu)勢(shì)于一體,主要用于大型起重機(jī)。
三.結(jié)語(yǔ)
我們已經(jīng)看到世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入新的技術(shù)革命時(shí)代。我國(guó)目前仍然處在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期化階段,起點(diǎn)低、設(shè)備落后,相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家落后20年左右。如果我國(guó)能從國(guó)外工業(yè)發(fā)展中得到啟示,將可加快我國(guó)起重機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。
查閱參考文獻(xiàn)
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12、
三、研究?jī)?nèi)容
本篇論文主要設(shè)計(jì)的是龍門起重機(jī)支腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
造船龍門起重機(jī)因?yàn)榭缍容^大, 兩側(cè)支腿要有剛性腿和柔性腿之別。剛性腿的剛度必須足夠“剛”, 那么柔性可顯得較“柔”, 才能保證起重機(jī)的正常行走。柔性腿與大梁用“鉸座”相連接是最好的。
首先把兩支腿間的相互位置設(shè)計(jì)成上窄下寬的特殊的八字形狀,這樣能使尺寸較大的船體分段和吊運(yùn)件順利通過(guò), 運(yùn)行于懸臂端和跨中之間,這樣的支腿結(jié)構(gòu), 新穎實(shí)用。由于跨度大,為保證起重機(jī)的正常運(yùn)行, 必須在柔性腿側(cè)采用“球鉸”支承大梁,所謂“球鉸”實(shí)際上就是一個(gè)能使大梁可以相對(duì)于柔性腿擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)鉸
13、座, 能做成滑動(dòng)球座的(俗稱“和尚頭”,也可以做成滾動(dòng)軸承組合式的。在柔性腿上不設(shè)“球鉸”, 而做成一個(gè)“焊接柔性鉸”這種結(jié)構(gòu),,制造方便,,可以用在跨度40m左右的龍門起重機(jī)上。
支腿的設(shè)計(jì)步驟:
在設(shè)計(jì)過(guò)程中,根據(jù)給定的各種基本參數(shù)采取傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,熟悉起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理,分析原始條件,確定出支腿總體結(jié)構(gòu)和基本參數(shù),
技術(shù)路線如下:
1)熟悉橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)以及工作原理
2)分析工作情況,原始條件,確定機(jī)型并確定出基本參數(shù)和總體結(jié)構(gòu)
3)分析起重機(jī)支腿的受力情況(主梁,橫梁,小車,風(fēng)載)
4)支腿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核
實(shí)施方案及可行性分析:
由于本課題所涉及范圍較廣,
14、問(wèn)題復(fù)雜,且在具體實(shí)踐方面難以入手。因此本文主要從最基礎(chǔ)的理論入手,以在校期間學(xué)到的機(jī)械設(shè)計(jì)的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),結(jié)合查閱到的各種資料來(lái)論述。
本文的研究可行性從以下幾個(gè)方面得到保證:
經(jīng)過(guò)大學(xué)四年的學(xué)習(xí),掌握相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí),理論方面目前已經(jīng)收集到大量的參考文獻(xiàn),這些文獻(xiàn)覆蓋了起重機(jī)相關(guān)資料、鋼結(jié)構(gòu)的工藝等,極具參考價(jià)值,國(guó)際國(guó)內(nèi)已經(jīng)在這方面進(jìn)行了比較深入的研究,可提供寶貴經(jīng)驗(yàn),與從事本研究相關(guān)題目研究的同學(xué)進(jìn)行合作,將為本論文的研究提供良好的交流環(huán)境,集思廣益,使該論文的完成能夠得到足夠的智慧支持,在導(dǎo)師崔麗及從事相關(guān)研究的老師對(duì)該論文的悉心指導(dǎo)下,本論文的研究和進(jìn)度
15、方面將更加合理。
總之,該論文的選題和研究深度是合理的,并且這方面的研究有一定的理論和實(shí)踐價(jià)值,經(jīng)過(guò)不斷的努力可以按目標(biāo)完成。
四、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
起止時(shí)間
主要內(nèi)容
預(yù)期目標(biāo)
3月14日到3月19日
3月20日到3月24日
3月25日到4月9日
4月10日到4月17日
4月18日到4月24日
4月25日到5月5日
5月6日到5月20日
5月21日到6月4日
6月5日到6月10日
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