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QTZ40塔式起重機總體及起升系統(tǒng)的設(shè)計開題報告

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1、 畢業(yè)設(shè)計開題報告 課題 名稱 QTZ40塔式起重機總體及起升系統(tǒng)的設(shè)計 系 別: 機械工程系 專 業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級: 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 課題來源 導(dǎo)師課題 課題類別 工程設(shè)計 一、 論文資料的準(zhǔn)備 1、 現(xiàn)狀 從塔機的技術(shù)發(fā)展方面來看,雖然新的產(chǎn)品層出不窮,新產(chǎn)品在生產(chǎn)效能、操作簡便、保養(yǎng)容易和運行可靠方面均有提高,但是塔機的技術(shù)

2、并無根本性的改變。塔機的研究正向著組合式發(fā)展。所謂的組合式,就是以塔身結(jié)構(gòu)為核心,按結(jié)構(gòu)和功能特點,將塔身分解成若干部分,并依據(jù)系列化和通用化要求,遵循模數(shù)制原理再將各部分劃分成若干模塊。根據(jù)參數(shù)要求,選用適當(dāng)模塊分別組成具有不同技術(shù)性能特征的塔機,以滿足施工的具體需求。推行組合式的塔機有助于加快塔機產(chǎn)品開發(fā)進度,節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)費用,并能更好的為客戶服務(wù)。    塔機分為上回轉(zhuǎn)塔機和下回轉(zhuǎn)塔機兩大類。其中前者的承載力要高于后者,在許多的施工現(xiàn)場我們所見到的就是上回轉(zhuǎn)式上頂升加節(jié)接高的塔機。按能否移動又分為:走行式和固定式。固定式塔機塔身固定不轉(zhuǎn),安裝在整塊混凝土基礎(chǔ)上,或裝設(shè)在條形式X形混

3、凝土基礎(chǔ)上。在房屋的施工中一般采用的是固定式的。 起重機起升機構(gòu)制動系統(tǒng),主要包括:機械傳動鏈中減速器的高速軸上裝工作制動器,卷筒法蘭盤上安裝的液壓式安全制動器;由工業(yè)控制計算機或可編程序控制器PLC與控制電路組成的電氣控制系統(tǒng);在正常情況下只要起重機主電源接通,安全制動器始終處于通電打開狀態(tài);在起重機供電系統(tǒng)故障及起升機構(gòu)故障情況下安全制動器閉合;其特點是在起升機構(gòu)發(fā)生故障,檢測元件檢測出的信號送入工業(yè)控制計算機或可編程序控制器PLC,經(jīng)計算及邏輯判斷,再輸出信號控制工作制動器先閉合,并經(jīng)過延時后,安全制動器再閉合;或者在緊急停電情況下利用安全制動器節(jié)流閥作用,使安全制動器滯后閉合。減小安

4、全制動器閉合時對機械傳動鏈造成的沖擊載荷,避免了零部件損壞,確保了設(shè)備和工作人員安全。 塔式起重機上的起升系統(tǒng),操作人員只需攜帶輕巧的發(fā)射系統(tǒng),自由走動并選擇最佳(安全)視覺位置實行操作,消除了以往由于視線不清、環(huán)境惡劣或指揮配合不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐傻氖鹿孰[患,保證了安全操作;操作、系纜、掛鉤可由一人單獨承擔(dān),無需他人指揮,節(jié)省了人力資源;操作人員獨立判斷,操作的準(zhǔn)確性、連貫性比以往得以顯著提高,從而大幅度提高了生產(chǎn)效率。 2、發(fā)展趨勢 ①重點產(chǎn)品大型化,高速化和專用化 由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大,生產(chǎn)效率日益提高,以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加,促使大型或高速起重機的

5、需求量不斷增長,起重量越來越大,工作速度越來越高,并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機不但要容易操作,容易維護,而且安全性要好,可靠性要高,要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟性。工業(yè)生產(chǎn)方式和用戶需求的多樣性,使專用起重機的市場不斷擴大,品種也不斷更新,以特有的功能滿足特殊的需要,發(fā)揮出最佳的效用。 ②系列產(chǎn)品模塊化、組合化合標(biāo)準(zhǔn)化 用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設(shè)計方法,將起重機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,通過不同模塊的相互組合,形成不同類型和規(guī)格的起重機。對起重機進行改進,只需針對

6、某幾個模塊。設(shè)計新型起重機,只需選用不同模塊重新進行組合??墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn),實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn),企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達到改善整機性能,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 ③通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化 有相當(dāng)批量的起重機是在通用的場合使用,工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣,考慮綜合效益,要求起重機盡量降低外形高度,簡化結(jié)構(gòu),減小自重和輪壓,也可命名整個建筑物高度下降,建筑結(jié)構(gòu)輕型化,降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展,并將大部分取代

7、中小噸位的一般用途橋式起重機。 ④產(chǎn)品性能自動化、智能化和數(shù)字化 起重機的更新和發(fā)展,在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合,將先進的計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng),實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。大型高效起重機新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找 起吊物重心、近場感應(yīng)防碰撞技術(shù)、現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維

8、條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。使起重機具有更高的柔性,以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式,提高單機綜合自動化水平。重點開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置,使起重機具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動特性,可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄,起重機運行的自動保護與自動檢測,特殊場合的遠距離遙控等,以適應(yīng)自動化生產(chǎn)的需要。 二、本課題的目的(重點及擬解決的關(guān)鍵問題) 起重機是指能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機械,具有動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性,多用于人力不能完成的任務(wù)。 塔式起重機:動臂裝在高聳塔身上部的旋轉(zhuǎn)起重機。作業(yè)空間大,主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構(gòu)件的安裝。由金屬結(jié)構(gòu)、

9、工作機構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動臂和底座等。工作機構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走四部分。電氣系統(tǒng)包括電動機、控制器、配電柜、連接線路、信號及照明裝置等。 隨著科學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)的進一步發(fā)展,現(xiàn)代工程技術(shù)正向著實用、可靠、安全、經(jīng)濟以及規(guī)范的方向發(fā)展。在這樣的發(fā)展背景下,對塔式起重機起升機構(gòu)的設(shè)計也提出了新的要求,實現(xiàn)塔式起重機起升機構(gòu)在安全可靠的基礎(chǔ)上的經(jīng)濟性受到了人們越來越多的重視。同時,在塔式起重機起升機構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計過程中,設(shè)計人員更多的依靠經(jīng)驗、試湊、靜態(tài)定性分析和手工勞動,導(dǎo)致了設(shè)計產(chǎn)品的設(shè)計周期長,設(shè)計質(zhì)量差,設(shè)計費用高,產(chǎn)品缺乏競爭力。因此,研究塔式起重機起升機構(gòu)

10、的優(yōu)化設(shè)計方法,對于提高塔式起重機起升機構(gòu)設(shè)計的效率和質(zhì)量具有重要的作用。 論文主要在分析了塔式起重機在工程實際中的應(yīng)用情況、主要形式及其作用,提出了對塔式起重機,特別是對塔式起重機的咽喉設(shè)備——起升機構(gòu)進行研究,使其使用更加方便,成本更加低廉,具有重要現(xiàn)實意義的思想。本論文在理論和實踐中的主要成果與特色如下: (1)應(yīng)用設(shè)計方法學(xué)對塔式起重機起升機構(gòu)的總體方案進行了優(yōu)化決策,采用基于數(shù)學(xué)規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計方法對塔式起重機起升機構(gòu)的減速器進行了參數(shù)優(yōu)化設(shè)計,提出使用基于有限元法的優(yōu)化設(shè)計方法對起升卷筒進行目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計。 (2)論述了設(shè)計方法學(xué),包括功能分析法和層次分析法的基本原理和設(shè)計思想。其

11、中,運用功能分析法對門式起重機起升機構(gòu)總體方案進行定性的分析,而運用層次分析法對塔式起重機起升機構(gòu)總體方案進行定性和定量相結(jié)合的方法。 重點:塔式起重機總體及其起升系統(tǒng)的設(shè)計,以及各個部件的設(shè)計。 需要解決的問題: 1、在塔式起重機總體設(shè)計中,要考慮到起重機每個部件的的合理及其安全性能。 1)吊鉤是橋式起重機用得最多的取物裝置,它承擔(dān)著吊運的全部載荷,在使用過程中,吊鉤一旦損壞斷裂易造成重大事故。吊鉤一旦發(fā)現(xiàn)裂紋要按照GB10051-88給予報廢,堅決不要對吊鉤進行焊補。 2)減速器是橋式起重機的重要傳動部件,通過齒輪嚙合對扭矩進行傳遞,把電動機的高速運轉(zhuǎn)調(diào)到需要的轉(zhuǎn)速,在傳遞扭矩過

12、程中齒輪會出現(xiàn)輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠和、齒面磨損等機械故障。 3)制動器是橋式起重機重要的安全部件,具備阻止懸吊物件下落、實現(xiàn)停車等功能,只有完好的制動器對起重機運行的準(zhǔn)確性和安全生產(chǎn)才能有保證,在起重機作業(yè)中制動器會出現(xiàn)制動力不足、制動器突然失靈,制動輪溫度過高與制動墊片冒煙、制動臂張不開等機械故障。根據(jù)以上常見問題,來考慮各個部件的基本設(shè)計和技術(shù)要求。 4)在安全方面采用多種措施,能保證當(dāng)同一軸線上的電動機發(fā)生故障時,另一軸線上 的兩個電動機仍可以繼續(xù)工作;機構(gòu)中在高速軸上裝置有塊式制動器,在卷筒上再設(shè)置夾鉗盤式緊急制動器;在卷筒及電機軸上安裝有脈沖發(fā)生器,根據(jù)脈沖信號的變化判斷系

13、統(tǒng)是否發(fā)生故障,并采用相應(yīng)得緊急措施;采用手動操作對非常事故進行處理。 三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路 1、主要內(nèi)容 (1)設(shè)計任務(wù): ① 總體總體參數(shù)的選擇(QTZ40級別) ② 結(jié)構(gòu)形式 (2) 總體設(shè)計 ① 主要技術(shù)參數(shù)性能 ② 設(shè)計原則 ③ 平衡重的計算 ④ 塔機的風(fēng)力計算 ⑤ 整機傾翻穩(wěn)定性的計算 (3) 起升機構(gòu)的設(shè)計和計算 ① 起升機構(gòu)的形式 ② 確定起升機構(gòu)滑輪組倍率 ③ 確定卷筒尺寸 ④ 選擇電動機、減速器、制動器、聯(lián)軸器 ⑤ 驗算實際起升速度 ⑥ 驗算起、制動時間 ⑦ 電動機發(fā)熱驗算 ⑧ 卷筒強度的計算 (4) 吊鉤組的設(shè)

14、計 ① 吊鉤組的形式 ② 吊鉤組橫梁的強度計算 2、研究方法及思路 (1)資料的準(zhǔn)備 通過上網(wǎng)和畢業(yè)實習(xí),搜集同類已研發(fā)產(chǎn)品相關(guān)資料,了解國內(nèi)外塔式起重機總體設(shè)計和起升系統(tǒng)的設(shè)計的已研發(fā)的產(chǎn)品,借鑒這些產(chǎn)品的設(shè)計思路為自己的設(shè)計做準(zhǔn)備。了解所做設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)部件的相關(guān)信息,為以后設(shè)計做好準(zhǔn)備。 (2)參數(shù)確定 根據(jù)所查資料,了解到起重機的相關(guān)參數(shù),和對標(biāo)準(zhǔn)部件的了解,選擇能免租條件的相關(guān)零件。根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計方法并結(jié)合相似的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行具體的設(shè)計,在設(shè)計中確定個關(guān)節(jié)的合理尺寸和形狀。整體和各個部件的形狀和尺寸確定后,用二維作圖工具(autoCAD等)繪制出個主要部件的圖形圖和

15、總裝圖。明確產(chǎn)品的具體具體設(shè)計尺寸和形狀。 四、總體安排和進度(包括階段性工作內(nèi)容及完成日期) 2013.3.25-2013.3.28 熟悉設(shè)計內(nèi)容并收集資料 2013.3.29-2013.4.13 總體參數(shù)確定及總體設(shè)計 2013.4.14-2013.4.20 繪制總圖 2013.4.21-2013.5.15 起升機構(gòu)、吊鉤組的設(shè)計 2013.5.16-2013.6.5 繪制起升機構(gòu)、吊鉤組裝配圖 2013.6.6-2013.6.17 繪制零件圖紙 2013.6.18-2013.6.21 準(zhǔn)備論文及答辯 五、主要參

16、考文獻 [1] 哈爾濱建筑工程學(xué)院主編.工程起重機.北京:中國建筑工業(yè)出版社 [2] 董剛、李建功主編.機械設(shè)計.機械工業(yè)出版社 [3] 機械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社(5冊) [4] GB/T9462—1999 塔式起重機技術(shù)條件 [5] GB/T13752—1992 塔式起重機設(shè)計規(guī)范 [6] GB5144—1994 塔式起重機安全規(guī)程 指導(dǎo)教師意見: 指導(dǎo)教師簽名: 日期: 教研室意見: 教研室主任簽名: 日期:

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