桥式起重机毕业设计方案.doc
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1、摘 要桥式起重机关键应用于大型加工企业,如钢铁、冶金和建材等行业,完成生产过程中起重和吊装等工作。其中用于生产车间桥式起重机,是起重机一个关键类型,因为起重机行驶在高空,作业范围能扫过整个厂房建筑面积,含有很关键和不可替换作用,所以深受用户欢迎,得到了很大发展。桥式起重机关键由机械部分、金属结构和电气三大部分所组成。机械部分是指起升、运行、变幅和旋转等机构,还有起升机构,金属结构是组成起重机械躯体,是安装各机构和支托它们全部重量主体部分。电气是起重机械动作能源,各机构全部是单独驱动。组成桥式起重机关键金属结构部分是桥架,它横架在车间两侧吊车梁轨道上,并沿轨道前后运行。除桥架外,还有小车,小车上
2、装有起升机构和运行机构,能够带着吊起物品沿桥架上轨道运行。于是桥架前后运行和小车沿桥架运行和起升机构升降动作,三者所组成立体空间范围是桥式起重机吊运物品有效空间。通用桥式起重机通常全部含有三个机构:起升机构(起重量稍大有主副两套起升机构)、小车运行机构和大车运行机构。另外还包含栏杆、司机室等。本论文研究是电动双梁桥式起重机,额定起重量75/20t。设计关键内容是小车运行机构和小车起升机构设计计算,大车起升机构关键计算。目 录第一章 背景技术1第二章 文件评定6第三章 起重机技术和说明113.1 主起重小车起升机构计算113.2 主起重小车运行机构计算203.3 副起重小车起升机构计算293.4
3、 副起重小车运行机构计算383.5 大车运行机构计算47致 谢56参考文件57第一章 背景技术起重机作为冶金行业安全、正常生产必不可少关键和关键设备,其工作可靠性、安全性、优异性一直受到大家高度重视,但受传统冶金工艺制约,改革开放前三十年中国冶金起重机基础是在原苏联模式下做部分小型改善和发展。伴随改革开放不停深入,大量国外优异技术引入,现代冶金起重机也发生了较大改变。本文结合中国冶金企业冶金工艺改善及最终用户使用要求,对冶金起重机发展趋势谈部分见解。比如:冶金起重机作为冶金行业安全、正常生产必不可少关键和关键设备,其工作可靠性、安全性、优异性一直受到大家高度重视,但受传统冶金工艺制约,改革开放
4、前三十年中国冶金起重机基础是在原苏联模式下做部分小型改善和发展。伴随改革开放不停深入,大量国外优异技术引入,现代冶金起重机也发生了较大改变。本文结合中国冶金企业冶金工艺改善及最终用户使用要求,对冶金起重机发展趋势谈部分见解。冶金起重机通常大家关键指服务于冶金企业铸造起重机、料箱加料起重机、板坯搬运起重机、钢卷夹钳起重机、磁盘起重机和服务于冶金厂工作等级较高其它桥式起重机。因为冶金企业炼钢、铸坯(铸锭)、轧钢工艺改变,脱锭起重机、均热炉夹钳起重机、刚性料耙起重机、平炉桥式加料起重机、均热炉揭盖起重机等传统冶金起重机已逐步趋于淘汰,这里不做深入分析。仅就前面多个现在冶金企业大量使用起重机其发展趋向
5、做部分初步分析探讨。起重量大型化,工作速度高速化现代冶金起重机发展关键趋势之一,是起重量大型化,工作速度高速化,伴随社会发展对冶金企业要求也在逐步提升,这不仅表现在对冶金产品数量要求上,更关键是表现在对冶金产品质量和品种方面,因为社会需求增加推进和促进了冶金企业技术改造和技术进步,大型转炉、连铸、连轧技术应用,对冶金起重机大型化和高速度提出了更高要求,现就中国关键冶金起重机生产企业铸造起重机发展情况做一简单统计:从上表能够看出,五十年来主钩起升速度和起重量全部有较大幅度提升。起升、运行机构均采取调速系统早在7080年代,伴随交流调速技术发展和成熟,国外各著名起重机制造厂纷纷推出各机构调速承诺。
6、调速范围因采取调速方法不一样而不一样。现设计大量使用是定子调压和变频调速系统,起升机构以定子调压为多,运行机构以变频为多。机构采取调速以后含有以下显著优点:a)机构起、制动平稳当机构起、制动时仅以正常速度110或120微速起动或制动时,被吊物体平稳运行,对起吊钢水包铸造起重机尤其有利; b)可有效降低制动器闸块磨损;c)被吊物体能正确定位;d)降低对金属结构(桥架或小车架)和传动系统冲击,延长使用寿命;e)可有效改善操作工人工作环境;f)降低起动对电网冲击。使用调速系统后也带来以下问题:a)起重机造价提升;b)对维修电工技术水平要求较高。即使采取调速系统后会增加设备成本,加大维修难度,但伴随技
7、术进步,调速系统造价也在逐步降低,而其优越性却越加显著。系统调速以后,其工作情况改变为其发展奠定了坚实基础。监测传感控制技术广泛应用,使用性能和可靠度大大提升伴随科学技术进步,多种监测、传感控制技术在冶金起重机上得到了广泛应用,从而使起重机使用性能得到很大提升,使冶金起重机从以前简单意义上物料搬运工具变成现在物流、信息流综合传送设备。秤量装置:在铸造起重机上设置数字式秤量装置,小显示器放在司机室内,大显示器设在主端梁下,朝向地面,使盛钢桶内钢水重量随时显示,该数据联到计算机房内,首先可累计每日产量,其次可依据连续板坯大小、块数来决定盛钢桶应盛放钢水量,降低浪费。伴随多种大型高精度电子秤应用,冶
8、金起重机在搬运物品同时,还可完成产量统计、超载断电和报警等功效。故障显示、统计、打印装置在连续生产钢铁企业里,时间就是金钱。在起重机出了故障后,期望维修时间减至最短。故障显示装置可将正发生故障部、零件名称在司机室内显示器上显示出来,维修人员立即知道故障发生部位,可大大缩短维修时间。易出故障电气和机械零部件,由业主列出清单,起重机制造厂按业关键求设置故障显示点,一旦被监测零部件出现故障,就会在屏幕上显示出来,避免更大故障发生。该装置除含有显示功效外,还含有统计、打印功效,备查找故障原因,落实查对责任需要。二、三维定位装置吊具在空间位置可经过本装置在司机室内显示器上显示,定位精度可控制在10mm以
9、下,可满足各类自动作业线工艺要求。司机可经过显示器上显示数字直观地确定吊具或物体是否已抵达该物体应抵达位置,大大缩短起吊时间,也避免物体晃动,可有效提升生产效率。防碰撞装置过去为预防二台起重机碰撞,仅安装限位开关和缓冲器,现有激光式或雷达式防碰撞装置。在一台起重机设发射装置,在另一台起重机设接收或反射装置,达成预先设定间距时,就发出报警,避免发生相撞。安全制动器在吊运关键物体,如:核原料、液态金属、大水电站发电机转子等,起重机主起升机构卷筒上设置安全制动器。在该卷筒一侧法兰轮缘上依据制动力矩需要可设置一对、二对甚至三对瓦块,由专设液压站进行控制。起动时,安全制动器先打开,设在高速轴上工作制动器
10、后打开。制动时,工作制动器先制动,安全制动器滞后几秒再制动。安全制动器作用是确保工作制动器和安全制动器之间全部传动链步骤中任一传动件损坏或断裂时,被吊物件均可安全。把多种监测、传感技术合适地应用在起重机上,实现对冶金起重机有线或无线控制,既是现代冶金起重机发展方向,同时也应成为个设计工作者应该努力目标。控制技术程序化,遥控技术在特殊环境中使用伴随计算机软、硬件技术发展和日臻完善,实现程序化控制起重机也已成为可能,且其控制范围变得日益广泛,控制功效变得日益完善,多种冶金起重机根据大家事先约定模式实施一定工作任务已成为现实。为了更正确、即时完成多种工作任务,多种冶金起重机经过有线或无线和主控设备联
11、动。在主控室控制已成为可能,遥控冶金起重机和程控冶金起重机已在部分冶金企业中使用。遥控冶金起重机通常见在部分高粉尘、高污染危险作业区,如武钢一炼钢出渣跨、珠江钢厂、八一钢厂等全部有遥控起重机在用。而程控冶金起重机通常见在部分作业效率较高场所。为提升起重机使用寿命,减小冲击、提升操作正确性、运行效率和改善司机操作环境,宝钢三期工程中1580、干熄焦提升机等全部有一定范围使用,程控起重机和遥控起重机将得到一定发展,并逐步被冶金企业所采取。结构型式标准化、生产模式国际化我们之所以把“结构型式标准化,生产模式国际化”作为现代冶金起重机关键发展趋势提出,关键出于以下两方面考虑:a)市场经济对冶金起重机客
12、观要求因为经济运行体制已由计划转向了市场,这么为设备采购单位在短时间内利用招投标形式选择质优、价低产品提供了有力和有利条件,设备生产厂没有结构型式标准化和生产模式国际化就极难达成用户要求;b)信息、通信技术发展为实现产品结构型式标准化、生产模式国际化提供了充足物质和技术支持。实现结构型式标准化还能够把经过实践检验成熟可靠结构型式应用于新产品中,避免结构型式不合理产生技术质量问题,从而提升产品质量。吊车型式一般化、吊具型式专用化把“吊车型式一般化、吊具型式专用化”作为现代冶金起重机一个发展趋势提出,关键是出于冶金企业铸坯轧制技术更新,即由传统铸锭脱锭钢锭加热初轧热轧,到现在连铸连轧。配合传统工艺
13、时,冶金企业需要有:桥式加料起重机、料箱加料起重机、铸造起重机、脱锭起重机、均热炉钳式起重机、均热炉揭盖起重机、板坯夹钳起重机、刚性料耙起重机、(含磁盘)钢卷夹钳起重机等多个起重机来完成其工艺过程,而采取连铸连轧工艺时,冶金厂只要有料箱加料、铸造、板坯夹钳、钢卷夹钳等多个起重机即可完成全部工艺过程中物料搬运,使吊车型式得到极大简化。因为冶金产品品种需求多样性,多种专用吊具也应用而生,如配合精整跨卧卷吊具、立卷吊具、自对中立卷吊具、揭盖吊具、L型钩钢板吊具、C型钩,和可人控旋转吊钩配合使用,可实现多个操作功效。2.经典结构和传动型式分析和认识2.1铸造起重机主起升机构发展趋势铸造起重机主传动采取
14、星形减速机应成为现代铸造起重机发展趋势。现在在用铸造起重机大部分是采取棘轮棘爪传动,之所以采取棘轮棘爪传动有两个原因,一是棘轮棘爪对确保铸造起重机安全运行确有其优点。二是星形减速机最初在铸造起重机上使用时连续出过几次问题,冶金部专门下文对星形传动给予停用。经过几十年反思,和星形减速机在进口铸造起重机上使用验证良好业绩和控制监测技术发展。我们认为星形传动在铸造起重机上应用将逐步扩大,原因有二,其一星形传动基础含有原棘轮棘爪传动优点,还可实现单电机长时间连续安全运行;其二对以前星形传动造成事故原因认识逐步趋于一致,即结构性问题而非原理性问题,只要经过改善和完善设计就能够避免,加之电气控制监测技术进
15、步,星形传动安全运行已经能够得到有效确保。板坯夹钳起重机夹钳装置重力夹钳、电动开闭重力夹钳、动力夹钳三种夹钳装置中,动力夹钳因其成本较高,扩大推广受到一定影响,但因为其优越工作性能,尤其是钳口可实现正确三维跟踪、可靠夹起梯形坯、较高工作效率和不损失起升高度,为实现冶金企业自动化含有没有可比拟优点。所以我们认为动力式板坯夹钳起重机在现代冶金起重机发展上将占越来越关键作用。桥架、小车架整体加工:桥架、小车架包含部分大型结构件整体加工是确保冶金起重机产品质量一项关键方法和有效路径。因为冶金起重机工作特殊性,对质量提出了较高要求,小车架整体加工指焊在小车架上电动机底座,制动器底座,减速器支承座,卷筒支
16、承座,和小车车轮支承座等机座一次性地划线加工而成,相互间形位、尺寸公差由机床确保,所以装配工作变得尤其简单。只要把电动机、制动器、减速器、卷筒、车轮就位即可,不像旧措施,它们间形位、尺寸误差靠塞垫片来调整。简而言之,这些部件间形位公差由机床精度确保和装配工人技术等级无关,排除了人为原因,所以大大提升了装配精度和使用性能,同时也大大缩短了用户维修时间。基础传动和控制伴随冶金工业连续化生产,要求冶金起重机含有可靠性高,调试及定位性能好,含有故障自诊疗,操作平稳舒适等功效,其控制结构为:工业PC机+PLC+基础传动。基础传动采取变频调速。运行过程由传统人为速度控制将逐步过分到正确PLC位置控制,工作
17、信息将自动传给上位机(工业PC),最终和整个工厂管理和控制系统相联是冶金起重机基础传动和控制发展关键趋势。基础传动基础传动将以全数字式可控硅定子调压调速,变频调速为主导。起升机构将采取调压调速或无逆变失败可逆变式变频调速(比如西门子AFE),运行将以变频调速为主。自动控制:PLC将完成全部自动控制功效,经过现场总线(如Profibus)实现对各机构调速装置速度及定位控制,该方法通讯信息量大,连线简单,可靠性高。对于板坯连铸使用板坯夹钳连续自动堆垛,连轧后钢卷连续自动堆垛,PLC将依据设定,自动完成定时、定位自动夹坯,自动定位堆垛,整个过程将自动完成,反复循环,系统将含有自诊疗功效,以确保运行可
18、靠性。故障时,可切换到司机人工操作,并随时从任一工艺步骤点切入自动过程,这将使效率更高,设备运行更合理。故障监测和控制;装在司机室PC机或触摸屏人机界面,将能够显示各机构运行状态故障信息,并可在PC机上设置工艺要求指令,下载至PLC。开启自动控制功效,实现工艺要求自动控制过程。工业PC机还可经过通讯实现和工厂管理网联网,从而实现生产管理自动化。第二章 文件评定沈阳工业大学 吴芳在大型塔式起重机非接触式力矩保护技术研究一文中分析了塔式起重机是工业和民用建筑施工中完成重物吊装工作关键设备,含有工作效率高,使用范围广,操作轻易,安装拆卸简便等优点。多年来,核电站及建筑业快速发展,为塔式起重机发展发明
19、了前所未有发展机会,但同时也提出了挑战,塔式起重机安全事故伴随起重机数量猛增而频繁发生。降低塔式起重机事故,提升塔式起重机安全性能和作业效率迫在眉睫。力矩限制器是装备在塔式起重机上关键超载保护装置,它为塔式起重机安全工作提供保障。传统力矩保护装置是采取一个机械式力矩传感器,利用机械变形产生电信号,再将这一信号放大,为操作者提供显示或保护信号;但这种接触式力矩保护存在着不可避免误差,为了提升其可靠性和精度,减小误差,本文在对中国外现有力矩限制器进行了深入详尽对比和分析基础上,借鉴和传承了它们成功经验,充足利用现代电子、计算机、传感测控等方面技术结果,提出了非接触式设计思想,进行了新型起重机力矩限
20、制器研制。该系统处理方案含有通用性好、高精度、低成本等优点【1】 。武汉科技大学机械自动化学院 谢建刚, 李尧在新型双粱铸造起重机设计一文中对新型双梁铸造起重机重新进行设计. 使其新设计中有四根钢绳,而且能够利用现有50t起重机桥架及小车架达成原四梁铸造起重机功效和安全指标.铸造起重机工作任务是很危险,因为其起吊钢水包里液态金属温度高达1200C,一旦钢水包脱落,带来是灾难性后果。故铸造起重机设计规则中对可靠性要求很高。国家标准GB11-83起重机设计规范里面对起升机构制动器安全贮备作出了要求。而炼钢操作规程里面要求了起吊钢水包应采取铸造起重机,这一要求也正和其对应工作任务一致。此文优点在于:
21、新设计双梁铸造起重机和四梁起重机一样有四根承载钢绳。其中任何一根钢绳忽然脱落或断裂均不影响吊钩平衡,不会造成钢水包倾覆。运输钢水一类液态金属,必需使用有安全冗余设计铸造起重机,这么能够避免相关事故发生。本文设计双梁铸造起重机在中小钢厂因其价格廉价,改造工作量较小,有一定推广价值【2】。上海西重所重型机械成套 蔡丽娟 孙承波和宝山钢铁股份 戴至前 陈平原在所发表 桥式起重机节能调速技术改造一文中叙述了自己在桥式起重机节能调速方面改造方案,即:在国外进口产品技术基础上,借鉴其它行业应用经验,采取变频调速控制装置改造桥式起重机调压调速装置,并尽可能地保留原有设备配置,实现了低成本高性能改造目标。为同
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