U型门式起重机三轮运行机构及主动车轮组设计开题报告

1. 研究目的与意义

门式起重机是各工矿企业必备的基础机械设备。

它由钢结构门腿（常见a型u型门腿）、门腿上的主梁、门腿下的端梁组成支架系统；由大车机构、大车机构、起升机构组成运动工作系统。

通常将其支承在露天货场的轨道上,钢结构支架系统在大车机构驱动下沿轨道横跨货场纵向运行,门腿主梁上的起重大车沿安装在主梁轨道上可横向运行,形成门式起重机的矩形作业空间。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：

（1）资料分析；掌握行业特点、国家规范要求；工作原理、运动原理分析；建立计算模型。

（2）确定各组成部分的构造形式、主要尺寸，重点是运行机构的总体设计方案。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1.简介

门式起重机是桥式起重机的一种变形，又叫龙门吊。主要用于室外的货场、料场货、散货的装卸作业。门式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点，在港口货场得到广泛使用。根据行业标准gb/t14406规定，龙门吊主要由以下零部件构成

1、圆柱车轮

4. 研究方案

设计方案

设计大车的基本原则和要求在设计桥式起重机大车时，必须力求满足以下儿方面的要求:

1）整台起重机与厂房建筑物的配合以及大车与桥架的配合要适当。大车与桥架的互相配合，主要在于:大车轨距(车轮中心平面间的水平距离)和桥架上的大车轨距应相同;其次，大车上的缓冲器与桥架上的挡铁位置要配合好，大车上的撞尺和桥架上的行程限位要配合恰当。大车的平面布置愈紧凑，大车到桥架的两端愈远，起重机工作范围也就愈大。大车的高度小，相应地可使起重机的高度减小，从而可降低厂房建筑物的高度。

2)大车上机构的布置及同一机构中各零部件间的配合要求适当。起升机构和大车运行机构在大车架平而上的布置要合理紧凑,但二者之间的距离不应太小,否则维修不便，或造成大车架难以设计。

3）大车车轮的轮压分布要求均匀。如能满足这个要求，则可以获得最小的车轮、轴承及轴承箱尺寸，并且使起重机桥架主梁受到均匀的轮压载荷。一般最大轮压不应超过平均轮压的20%。

4）大车架上的机构与大车架结构的配合要适当。为使大车:上的起升、运行机构与大车架配合得好，要求二者之间的配合尺寸相符;联接零件要选择适当和安装方便。在设计原则上，要以机构为主，应尽量用大车架去配合机构;同时机构的布置也要尽量使钢结构的设计制造方便。因为大车架是用来安置与支承起升机构和大车运行机构的，所以大车架婴按照起升和运行机构的要求设计，但在不影响机构工作的条件下，机构的布置也应配合大车架的设计，使其构造简单、合理和便于制造。

5）尽量选用标准零部件，以提高设计与制造的工作效率，降低生产成本。

6）大车各部分的设计应考虑制造、安装和维护检修方便，要尽量在不需移动邻近部件的条件下，能将各部件拆下修理。以上所述的机械与建筑物的配合、机构与大车架的配合,机构的布置以及制造安装与维修等方面的要求，不仅是设计大车的基本要求，也是设计其它机械的基本要求。至于轮压分布要求均匀，则是设计起重机大车的特殊要求，应予以充分注意。

起升机构驱动装置的布置方案

1.平行轴线布置

电动机轴与卷筒轴平行布置的方式应用最广泛。在高速轴上，电动机同减速器通过弹性柱销联轴器或齿轮联轴器相联接。带制动轮的联轴器常用半齿联轴器，出于安全的原因，其制动轮必须装在与传动机构刚性联结的轴上。

制动器一般都装在高速轴上，高速轴转矩小，制动器的尺寸可以小一些。目前也有将盘式制动器装在电动机尾部壳体内的，制成一个组合部件(带制动器的电动机)，从而使机构外形紧凑、美观，组装方便。根据起重机械安全规程的要求，起升机构的制动器应是常闭式的。

在机构传动系统中，联轴器是其中一个重要的部件。要求它体积小，转动惯量小，并且最好有弹性，有调位补偿性能。它对机构的尺寸、传动性能和维修装拆工艺性都有-一定的影响。

平行轴线布置的起升机构的两种方案。卷筒一端通过齿接手和饺支承与减速器的输出轴直接联接，可使构造紧凑，制造和安装时分组性良好，卷筒轴的受力静定。选用减速器时，应照顾到电动机和卷筒的平面布置尺寸，务必使它们不致因减速器中心距不够而互相干涉。当卷筒较长时，为使支承底架布置合理和部件装拆固定方便，常在减速器与电动机之间加装一根浮动轴。

图4.1起升机样式

驱动装置的变速方案

生产实践常要求起升机构有一定的调速范围。例如在装配车间从事装拆不同对象的工作时，要求有不同的工作速度。对于某些安装精度要求较高的重要部件，要求有微速升降和准确定位的档位。铸造工序要求能微动合箱。大起升高度的装卸、安装用起重机常要求空钩能快速下降，以提高工作效率。热处理车间的淬火工序要求能快速地把加热过的工件投入油池等等。上述各种工作场合都对起重机起升机构的驱动装置提出变速要求。

常用的变速方法分电气调速和机械调速两大类。电气调速是目前应用最广泛的调速方式，它又分为交流调速和直流调速两种。交流调速主要有变频、变极和变转差率三种方式。其中有低频电源调速，直流能耗制动低速下降，变极鼠笼型电机调速，可控硅串级调速，滑差调速电动机调速，改变转子外串电阻，定子调压，推杆制动器调速和涡汽制动器调速等。直流调速主要分固定电压供电和可控硅电压供电调速两种。其中有改变外串电阻和接法的直流串激电动机，直流发电机-电动机系统，可控硅供电-直流电动机系统等。

交流调速系统简单，价格便宜，调速特性能符合起重机作业要求。直流调速系统相对来说比较复杂，需要有直流电源及其它附加设备，价格较贵，但调速性能良好，是理想的调速方式。

图4.2双电机-行星齿轮减速器传动

起升机构的计算

1.钢丝绳计算

起升额定载荷时卷上单联卷筒的钢丝绳拉力为

起升额定载荷时卷上双联卷筒的钢丝绳拉力为

式中:----与起重量Q对应的起升载荷(N);

m----升降滑轮组倍率;

----导向滑轮效率,表3-17；

-----升降滑轮组效率。

抓斗起重机中，支持绳和开闭绳上的载荷分配有如下规定:

如所使用的系统能短期地和自动地使开闭绳和支持绳中的载荷平均分配，则开闭绳和支持绳各取总载荷的66%。

如所使用的系统不能使开闭绳和支持绳在提升过程中平均分配载荷，则开闭绳取总载荷的100%，支持绳取总载荷的66%。

然后，根据钢丝绳的破断拉力F纯来选用钢丝绳，被选取的钢丝绳破断拉力应满足：

式中符号详见公式(3-1)。这样，钢丝绳直径d及有关规格可初步确定下来。

2. 卷筒基本尺寸及转速

卷简的直径和长度按系3-3所述方法计算。卷筒的转速为

式中: v-----起升速度(m/min);

----卷筒的卷绕直径(m)。

3. 电动机的选择

机构的原动机要根据所需功率去选择。除了取决于力和速度的因素外，实际的功率还得考虑具体机构的传动效率。

起升机构静功率

式中：----起升机构总机械效率

式4.5

----导向滑轮效率；

起升机构采用封闭式齿轮传动时，机构总效率约为0.85左右。每吨载荷的单位静功率约为P。=0.2v(kW)。

由于不同的起升机构的工作情况不同，工作的繁重程度各不相同，各种电动机的过载能力不全相同。初选电动机时为了满足电动机起动时间与不过热的要求，电动机选用功率为

式4.6

大多数起重机的工作循环周期小于10分钟。而起升机构每次运转时间又往往在1~～2min内。在这种工况下使用的起升机构电动机，按(3-22)式求出静功率后，即可按重复短暂工作制选择电动机型号。

4. 联轴器

起重机上使用的联轴器，常用的有齿轮联轴器、弹性柱销联轴器和万向联轴器等。表3-21列出了这些联轴器的使用特性。

起重机用联轴器，首先根据工作条件确定选用的型式，再按其所承受的转矩、被连接轴的轴颈尺寸和转速,从系列表中选定具体型号,使之满足

式中：----联轴器传递的计算轴距；

[T]----联轴器的需用轴距；

对于柱销联轴器,主要受强度控制,其计算转矩按下式确定:

式4.7

对于齿轮联轴器，主要受疲劳、磨损等控制，其计算转矩按下式确定:

式4.8

式中：----第Ⅱ类载荷的动力系数；

----电动机额定转矩；

----联轴器传递的等效转矩；

6.电动机的校核验算（1）电动机的过载校核验算运行机构的电动机初选后，为保证有足够大的起动力矩，电动机必须进行过载能力校验。即

式4.9

：平均起动转矩标幺值； ：

：电动机个数；

：整机或起重大车运行静阻力（N)；

：JC值时的额定转速(r/min)

7.制动系统的设计

（1）制动转矩的确定，制动时间 确定后，可以得到最小制动转矩 。即

式4.10

式中：风载荷（N)，按工作状态最大计算风压 计算；

：满载运行时的最小摩擦阻力（N)，不考虑轮缘与轨道侧面附加摩擦；

：制动平均减速度（m/s#178;)；

：制动时的总转动惯量（kg#8226;m#178;)

(2)制动时间的校核，最不利条件下的最大制动时间需要满足

式4.11

在空载、无风、无坡条件下，制动时间不宜太短，最小制动时间要合适。即

式4.12

如果太小（列如小于1s），则应采用双级制动器，使第二级制动在停车减速一段时间后再上闸

5. 工作计划

第1周开学第一天提交英文翻译终审稿，并上传至“毕设管理系统”。

周末提交开题报告初稿。（参观、调研寒假完成）；

第2周周末提交开题报告终审稿，并上传至“毕业设计管理系统”。