180t-61m造船用龍門起重機及其下小車設計含開題【含6張CAD圖紙+文檔全套】
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2008屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書
系(部)： 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化
指導教師
職稱
學生姓名
課題名稱
180t61m造船用龍門起重機及其下小車設計
內
容
及
任
務
設計180t-61m造船龍門起重機與小車起升、運行機構。
橋架結構采用偏軌箱形截面梁，這種形式具有能夠克服中軌箱型梁上翼板局部彎曲的問題，且具有較強的抗扭剛度，受扭后扭轉角一般不超過1度，從而不致影響小車的正常工作，而且具有制造工藝較型鋼簡單，組裝方便等優(yōu)點。
驅動裝置采用交流電機驅動，造船用門式起重機在拼裝分段時，由于分段對接要求精確對位，因此對起重機調速性能要求較高。
通過本次設計，了解中國造船業(yè)的現狀、造船中起重機的應用及有關龍門起重機的設計、改進知識，完成所要求的起重機整機方案有關設計計算及小車起升機構的設計，從而掌握和加深有關對專業(yè)知識的學習和鞏固。學習有關的計算機知識，并進一步掌握有關辦公軟件、畫圖軟件和分析軟件。
擬
達
到
的
要
求
或
技
術
指
標
1.造船龍門起重機的總體布置方案選型論證，總體設計計算，繪制造船龍門起重機總圖1張；
2.下小車主、副起升機構和小車運行機構設計計算，繪制下小車總圖1張、主起升機構裝配圖1張、卷筒裝配圖1張、運行機構圖1張、下小車車輪圖1張。
3.設計（論文）工作量：
（1）撰寫畢業(yè)設計（論文）中英文摘要和畢業(yè)設計（論文）開題報告。
（2）撰寫畢業(yè)設計報告書（設計計算書）一份，其字數1萬字以上。
（3）完成設計圖紙折合A0圖紙3張以上。
（4）專業(yè)外文翻譯3000漢字以上。需交外文資料原文和翻譯稿。
（5）專業(yè)文獻資料檢索12篇，其中外文資料2篇，每篇摘要為200~300個中文字。論文格式和內容符合長沙學院的統(tǒng)一格式和規(guī)范要求。
進
度
安
排
起止日期
工作內容
4.1以前
熟悉課題、調研、收集資料、翻譯文獻
4.1 – 4.17
系統(tǒng)方案的設計
4.18 – 5.31
編寫設計說明書，繪制圖紙，翻譯稿
檢查圖紙和論文的格式、規(guī)范等是否符合統(tǒng)一要求
6.1 – 6.9
準備答辯
主
要
參
考
資
料
[1] 張質文, 王金諾. 起重機設計手冊. 北京：中國鐵道出版社. 1998
[2] 陳瑋璋, 顧迪民. 起重機械金屬結構. 北京：人民交通出版社. 1986
[3] 蔣國仁, 畢華林. 港口起重機械. 大連：大連海事大學出版社. 1995
[4] GB3811-83起重機設計規(guī)范. 北京：中國標準出版社. 1984
[5] TJ17-74鋼結構設計規(guī)范. 北京：中國建筑工業(yè)出版社. 1975
[6] GB6067-85起重機安全規(guī)程. 北京：中國標準出版社. 1986
[7]何慶生. 300t大型造船門式起重機的設計.《造船設備》. 2000.3
[8]張浩星, 胡桂軍. 480t門式起重機.《機械設備》. 2001.12
[9]徐兆君. 中小型造船龍門起重機和橋式起重機. 《造船技術》. 1995年第8期
[10] 劉鴻文主編. 材料力學. 北京：高等教育出版社. 2004
[11] 潘淑清主編. 幾何精度規(guī)范學. 北京：北京理工大學出版社. 2003
[12] 彭文生主編. 機械設計. 武漢：華中理工大學出版社，1999
[13] 倪慶紅主編. 起重機械. 上海：上海交通大學出版社，1990
[14] 楊叔子主編. 機械工程控制基礎. 武漢：華中科技大學出版社，2002
[15] F.A.A. Crane and J.A. Charles. Selection and use of engineering materials。Butterworths,1984
[16] Higgins R A.．The Properties of Engineer Materials．Hooder and Stonghton，1977 D.H. Campbell. Mobile crane manual。Butterworths，1985
[17] Rangwala S C．Enginneering Materials．Charotor Book stoll，1980
[18] complied by D.E.Dickie,Douglas Short. Crane handbook。Butterworths, c1981
教研室
意見
簽名：
年 月 日
系(部)主管領導意見
簽名：
年 月 日
注：本任務書一式三份，由指導教師填寫，經教研室審批后一份下達給學生，一份由指導教師保留，一份交系部存檔。
本科畢業(yè)設計（論文）開題報告
（2008屆）
系 部：
機電工程系
專 業(yè)：
機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名：
班 級：
學號
指導教師姓名：
職稱
職稱
2008年 3 月 1 日
XI
題目：180t61m造船龍門起重機及其下小車設計
1. 結合課題任務情況，查閱文獻資料，撰寫1000字以上的文獻綜述。
起重機最有特點的就是那長長的臂架，在裝卸和安裝大型物品及設備的時候，臂架起著重要的作用。起重機也叫吊車。它在運作中發(fā)揮著怎樣的作用呢？比如一件大型的設備要從甲地運到乙地，運輸工具有了，但怎么把它裝到運輸工具上呢？靠我們人力肯定是不行的，這就用到了起重機。在起重機的操作過程中除了有司機操縱外，信號員的作用也是不容忽視的。信號員主要負責在吊運過程中，給操作人員適當的指示信號，使吊運工作順利進行。
起重機是現代化生產必不可少的重要機械設備，它對于減輕繁重的體力勞動、提高勞動生產率和實現生產過程的機械化、自動化以及改善人民的物質、文化生活需要都具有重大的意義。
起重機廣泛用于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站倉庫、建筑工地、海洋開發(fā)、宇宙航行等各個工業(yè)部門，可以說陸地、海洋、空中、民用、軍用各個方面都有起重機在進行著有效的工作。
起重機不僅可以作為輔助的生產設備，完成原料、半成品、產品的裝卸、搬運，進行機電設備的安裝、維修，而且它是一些生產過程工藝操作中的必須設備。據統(tǒng)計，在我國冶金、煤炭部門的機械設備總臺數或總重中，起重運輸機械約占25%-65%。
起重機的主要發(fā)展趨勢是：研制更合理的金屬結構、機構和零部件，以減少金屬消耗量；發(fā)展大起重量的起重機；提高工作速度、擴大調速范圍；研究結構振動問題；提高金屬結構、機構和電氣設備的可靠性和使用壽命；改善司機操作的條件，保證作業(yè)安全提高自動化控制程度和擴大遠距離控制系統(tǒng)的使用范圍尤其是把它們應用到作業(yè)頻繁的倉庫堆垛起重機和環(huán)境惡劣的冶金起重機上。
起重機械與運輸機械發(fā)展到現在，已成為合理組織成批大量生產和機械化流水作業(yè)的基礎，是現代化生產的重要標志之一。
隨著我國造船工業(yè)的不斷發(fā)展，各中小型船廠都在進行技術改造和擴建。但是，市場競爭日趨激烈，如何縮短造船周期，主要是縮短船塢(臺)的使用周期，已成為國內造船業(yè)的主要課題。目前，各船廠采用的方法主要是采用大分段建造方式，即分段在船體分廠預制，通過平移設備移至分段堆場，然后利用大型的起重設備或在分段堆場上拼裝成更大的分段或直接吊入船塢(臺)進行總體拼裝，這就要求與之相應的起重機的起吊能力越來越大。隨著我國造船工業(yè)的不斷發(fā)展，各中小型船廠都在進行技術改造和擴建。由于造船工藝的完善，先進工藝路線的推廣應用，中小型船廠紛紛在船臺區(qū)和分段建造區(qū)增建較大跨度的造船龍門起重機，以滿足分段建造、拼裝、吊運和翻身等焊制工藝的要求，以提高生產效率，縮短造船周期，減輕勞動強度，保證產品質量。?
由于造船工藝的完善，先進工藝路線的推廣應用，中小型船廠紛紛在船臺區(qū)和分段建造區(qū)增建較大跨度的造船龍門起重機，以滿足分段建造、拼裝、吊運和翻身等焊制工藝的要求，以提高生產效率，縮短造船周期，減輕勞動強度，保證產品質量。為了滿足了中小型船廠及其船體車間生產發(fā)展的需要，我們設計了這臺180t—61m具有結構型式實用，使用操作方便，制造價格較低，維護保養(yǎng)簡便等特點的造船用龍門起重機。
2.選題依據、主要研究內容、研究思路及方案。
根據課題所給定的180t—61m造船龍門起重機與下小車起升機構的技術要求和原始數據，本人主要的任務是造船龍門起重機總體設計，即：
1）造船龍門起重機的總體布置方案選型論證，總體設計計算，繪制造船龍門起重機總圖；
2）下小車主、副起升機構和小車運行機構設計計算，繪制、主起升機構裝置裝配圖、卷筒裝配圖、主要零件圖；
3）設計說明書。
3.工作進度及具體安排。
07年10月： 熟悉課題，查閱相關資料；
07年12月： 集整理資料，完成開題報告；
08年3月： 畢業(yè)實習；
08年4月1日—17日： 明確設計過程和制定設計進度表；
08年4月18日—30日： 180t61m造船龍門起重機與下小車起升機構的設計和計算；
08年5月1日—31日： 繪制總圖和零件圖，完成說明書、論文、翻譯；
08年6月1日—9日： 準備答辯。
4.指導教師意見。
該學生畢業(yè)設計方案設計具有可行性，課題具有一定得深度和廣度，工作量較飽滿。雖然其中的設計內容還有待完善，但可以看出設計者對這方面的興趣和努力，相信通過本次設計能較好的考察設計者查閱資料，計算，繪圖的能力，同時對所學知識也是一個很好的復習、總結和提高。
指導教師：
年 月 日
教研室意見
教研室主任：
年 月 日
說明：開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一，此報告應在導師指導下，由學生填寫，將作為畢業(yè)設計（論文）成績考查的重要依據，經導師審查后簽署意見生效。
畢業(yè)設計（論文）中期報告
系(部)
機電工程系
班級
機本5班
學生姓名
賀禮慧
指導教師
朱宗銘
課題名稱：180t61m造船用龍門起重機及其下小車機構設計
課題主要任務：
1. 龍門起重機整體設計。
2. 下小車機構設計。
1、簡述開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果
（1）潛心研究，查閱了很多的資料，積累了一定的資料。進行了可行性方案的分析，有了基本的設計方案！
（2）用cad設計了總裝配圖。
2、下一步的主要研究任務，具體設想與安排
（1）設計下小車的裝配圖和其他主要機構圖；
（2）對說明書進行修改、整理、排版、打印及裝訂；
（3）檢查全部設計資料，熟悉全部資料以準備答辯。
3、存在的具體問題
任務重，畫圖較慢，有些東西要在畫圖的過程中進行修改。
4、指導教師對該生前期研究工作的評價
指導教師簽名：
日 期：
200 屆畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表
系（部）：
學生姓名
學 號
班 級
專 業(yè)
指導教師姓名
課題名稱
評語：（包括以下方面，①學習態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；②檢索和利用文獻能力、計算機應用能力；③學術水平或設計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；）
選題與文獻綜述（20分）
分值：
創(chuàng)新性(15分)
分值：
基礎理論和專門知識(35分)
分值：
作者寫作、表達能力(30分)
分值：
合 計
分值：
是否同意參加答辯：
是□ 否□
指導教師評定成績
分值：
指導教師簽字： 年 月 日
說明：各項成績的百分比由各系部自己確定，但應控制在給定標準的20％左右。
00 屆畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱表
系（部）：
學生姓名
學 號
班 級
專 業(yè)
評閱教師姓名
課 題
評語：（對論文學術評語。包括選題意義；文獻利用能力；所用資料可靠性；創(chuàng)新成果及寫作規(guī)范化和邏輯性）
選題與文獻綜述（20分）
分值：
創(chuàng)新性(15分)
分值：
基礎理論和專門知識(35分)
分值：
作者寫作、表達能力(30分)
分值：
合 計
分值：
是否同意參加答辯
是□ 否□
評閱人（簽名）： 年 月 日
說明：各項成績的百分比由各系部自己確定，但應控制在給定標準的20％左右。
畢業(yè)設計（論文）答辯評審表
學生姓名
學號
班級
答辯日期
課題名稱
指導教師
地點
答
辯
小
組
成
員
姓 名
職務（職稱）
姓 名
職務（職稱）
姓 名
職務（職稱）
答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄：
會議主持人：
記 錄 人：
年 月 日
畢業(yè)設計（論文）答辯評審表
成績評定
評定內容
分值
評 定
小計
教師1
教師2
教師3
教師4
教師5
報告內容
思路清新：語言表達準確，概念清楚，論點正確；實驗方法科學，分析歸納合理；結論嚴謹，論文（設計）有應用價值。
40
報告過程
準備工作充分，具備必要的報告影象資料；報告在規(guī)定的時間內作完報告。
10
答 辯
回答問題有理論依據，基本概念清楚。主要問題回答簡明準確
50
合 計
100
答辯評分
分值（平均分）：
答辯小組長簽名：
答辯成績：a:
×35％＝
指導教師評分
分值：
指導教師評定成績b：
×50％＝
評閱教師評分
分值：
評閱教師評定成績c：
×15％＝
最終評定成績
分數： 等級：
教學系主任簽名：
年 月 日
學校意見
負責人（簽名）：
年 月 日
說明：最終評定成績＝a+b+c，三個成績的百分比由各系部自己確定，但應控制在給定標準的20％左右。
摘 要
隨著我國經濟的發(fā)展，對龍門起重機的性能要求越來越高，為了滿足了中小型船廠及其船體車間生產發(fā)展的需要，我們設計了這臺180t61m的造船用龍門起重機，并通過合理選型設計，使其具有結構型式簡單實用，使用操作方便，制造價格低廉，維護保養(yǎng)簡便等特點。按照國家標準，參照以前龍門起重機的設計，本計算說明書詳細記錄了造船龍門起重機總體布置方案的選型論證，整機載荷計算。其中包括運行阻力的計算，各種設備的選型，起動制動時間的驗算，過載和發(fā)熱驗算和整機以及下小車的打滑驗算。
關鍵詞：龍門起重機 運行機構 起升機構
ABSTRACT
With the development of China's economic, we hope Gantry cranes have morne high performance requirements, In order to meet the hull of the small and medium-sized shipyards and development of the workshop production, we design the 180t61m of shipbuilding gantry crane and the under trolley. and through rational design Selection. To have a structure of simple and practical, easy to operate , low-cost to manufacture, easy to maintenance, and to have other good characteristics. According to national standards, in the light of the design before gantry cranes, the calculation sheet detailed records of shipbuilding gantry cranes general layout verification program selection, whole load calculation, and traveling mechanism design, under trolley’s the main and deputy lifting mechanism, traveling mechanism design. Including the calculation of running resistance, selection of equipment, checking of starting and braking time, overload and fever, under trolley’s slipping.
Keywords: gantry crane, traveling mechanism, lifting mechanism
目 錄
緒 論 1
第1章 設計技術參數
1.1 設計參數 2
1.2 設計標準 2
第2章 整機總體方案的選型 3
2.1 起升機構方案 3
2.2 運行機構方案 4
2.3 門架結構形式的選擇 5
2.4 司機室 6
2.5 梯子 欄桿 電器設備 6
2.6 起重機安全與輔助裝置 7
2.6.1 電氣保護設備 7
2.6.2 門架結構形式的選擇 7
2.7 總體設計方案 8
第3章 龍門起重機總體設計計算 9
3.1 載荷計算 9
3.1.1 龍門起重機重量及重心位置估算表 9
3.1.2 迎風面積及風力矩 10
3.1.3 基本參數 11
3.1.4 相關系數 11
3.1.5 運行慣性力 11
3.1.6 制動時的慣性力 12
3.1.7 風載荷 13
3.1.8 貨物偏擺載荷 14
3.1.9 貨物載荷 14
3.1.10 碰撞載荷 14
3.1.11 輪壓計算 14
3.2 起重機穩(wěn)定性校核 15
3.3 緩沖器的選型 17
3.3.1 大車運行機構的緩沖器型號的選擇 17
3.4 抗滑力的計算 17
第4章 下小車的設計計算 19
4.1 運行機構計算 19
4.1.1 設計參數 19
4.1.2 運行阻力計算 19
4.1.3 三合一電機選型計算 20
4.1.4 起制動時間驗算 20
4.1.4.1 起動時間驗算 20
4.1.4.2 起動加速度 21
4.1.4.3 制動時間驗算 21
4.1.4.4 制動加速度 21
4.1.4.5 制動時間驗算 21
4.1.5 電機過載與發(fā)熱校核 22
4.1.5.1 電機過載能力校核 22
4.1.5.2 電機發(fā)熱校核 22
4.1.5.3 制動加速度 22
4.1.5.4 制動時間驗算 22
4.1.6 打滑驗算 22
4.1.6.1 起動時的打滑驗算 22
4.1.6.2 制動時的打滑驗算 23
4.2 主起升機構計算 24
4.2.1 計算參數 24
4.2.2 鋼絲繩選型計算 24
4.2.3 滑輪選型計算 25
4.2.4 卷筒幾何尺寸計算 25
4.2.5 起升電機選型計算 26
4.2.6 減速器選型計算 26
4.2.7 制動器選型計算 26
4.2.8 聯軸器選型 26
4.2.9 起升速度校核 26
4.2.10 起制動時間驗算 27
4.2.11 電機過載與發(fā)熱校核 28
4.3 副起升機構 29
4.3.1 計算參數 29
4.3.2 鋼絲繩選型計算 29
4.3.3 滑輪選型計算 30
4.3.4 卷筒幾何尺寸計算 30
4.3.5 起升電機選型計算 30
4.3.6 減速器選型計算 31
4.3.7 制動器選型計算 31
4.3.8 聯軸器選型 31
4.3.9 起升速度校核 31
4.3.10 起制動時間驗算 31
4.3.11 電機過載與發(fā)熱校核 33
結論 34
參考文獻 35
致謝 36
附錄1 37
附錄2 42
文獻綜述
1、 起重機簡述：
起重機最有特點的就是那長長的臂架，在裝卸和安裝大型物品及設備的時候，臂架起著重要的作用。起重機也叫吊車。它在運作中發(fā)揮著怎樣的作用呢？比如一件大型的設備要從甲地運到乙地，運輸工具有了，但怎么把它裝到運輸工具上呢？靠我們人力肯定是不行的，這就用到了起重機。在起重機的操作過程中除了有司機操縱外，信號員的作用也是不容忽視的。信號員主要負責在吊運過程中，給操作人員適當的指示信號，使吊運工作順利進行。
起重機是現代化生產必不可少的重要機械設備，它對于減輕繁重的體力勞動、提高勞動生產率和實現生產過程的機械化、自動化以及改善人民的物質、文化生活需要都具有重大的意義。
起重機廣泛用于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站倉庫、建筑工地、海洋開發(fā)、宇宙航行等各個工業(yè)部門，可以說陸地、海洋、空中、民用、軍用各個方面都有起重機在進行著有效的工作。
起重機不僅可以作為輔助的生產設備，完成原料、半成品、產品的裝卸、搬運，進行機電設備的安裝、維修，而且它是一些生產過程工藝操作中的必須設備。據統(tǒng)計，在我國冶金、煤炭部門的機械設備總臺數或總重中，起重運輸機械約占25%-65%。
2、 起重機的主要發(fā)展趨勢：
起重機的主要發(fā)展趨勢是：研制更合理的金屬結構、機構和零部件，以減少金屬消耗量；發(fā)展大起重量的起重機；提高工作速度、擴大調速范圍；研究結構振動問題；提高金屬結構、機構和電氣設備的可靠性和使用壽命；改善司機操作的條件，保證作業(yè)安全提高自動化控制程度和擴大遠距離控制系統(tǒng)的使用范圍尤其是把它們應用到作業(yè)頻繁的倉庫堆垛起重機和環(huán)境惡劣的冶金起重機上。
起重機械與運輸機械發(fā)展到現在，已成為合理組織成批大量生產和機械化流水作業(yè)的基礎，是現代化生產的重要標志之一。
隨著我國造船工業(yè)的不斷發(fā)展，各中小型船廠都在進行技術改造和擴建。但是，市場競爭日趨激烈，如何縮短造船周期，主要是縮短船塢(臺)的使用周期，已成為國內造船業(yè)的主要課題。目前，各船廠采用的方法主要是采用大分段建造方式，即分段在船體分廠預制，通過平移設備移至分段堆場，然后利用大型的起重設備或在分段堆場上拼裝成更大的分段或直接吊入船塢(臺)進行總體拼裝，這就要求與之相應的起重機的起吊能力越來越大。隨著我國造船工業(yè)的不斷發(fā)展，各中小型船廠都在進行技術改造和擴建。由于造船工藝的完善，先進工藝路線的推廣應用，中小型船廠紛紛在船臺區(qū)和分段建造區(qū)增建較大跨度的造船龍門起重機，以滿足分段建造、拼裝、吊運和翻身等焊制工藝的要求，以提高生產效率，縮短造船周期，減輕勞動強度，保證產品質量。?
3、 設計任務：
由于造船工藝的完善，先進工藝路線的推廣應用，中小型船廠紛紛在船臺區(qū)和分段建造區(qū)增建較大跨度的造船龍門起重機，以滿足分段建造、拼裝、吊運和翻身等焊制工藝的要求，以提高生產效率，縮短造船周期，減輕勞動強度，保證產品質量。為了滿足了中小型船廠及其船體車間生產發(fā)展的需要，我們準備設計這臺180t—61m具有結構型式實用，使用操作方便，制造價格較低，維護保養(yǎng)簡便等特點的造船用龍門起重機。
4、 設計選型：
我們對比決定橋架結構采用偏軌箱形截面梁，這種形式具有能夠克服中軌箱型梁上翼板局部彎曲的問題，且具有較強的抗扭剛度，受扭后扭轉角一般不超過1度，從而不致影響小車的正常工作，而且具有制造工藝較型鋼簡單，組裝方便等優(yōu)點。
驅動裝置采用交流電機驅動，造船用門式起重機在拼裝分段時，由于分段對接要求精確對位，因此對起重機調速性能要求較高。
通過本次設計，了解中國造船業(yè)的現狀、造船中起重機的應用及有關龍門起重機的設計、改進知識，完成所要求的起重機整機方案有關設計計算及小車起升機構的設計，從而掌握和加深有關對專業(yè)知識的學習和鞏固。學習有關的計算機知識，并進一步掌握有關辦公軟件、畫圖軟件和分析軟件。
參考文獻：
[1] 張質文, 王金諾. 起重機設計手冊. 北京：中國鐵道出版社. 1998
[2] 陳瑋璋, 顧迪民. 起重機械金屬結構. 北京：人民交通出版社. 1986
[3] 蔣國仁, 畢華林. 港口起重機械. 大連：大連海事大學出版社. 1995
[4] GB3811-83起重機設計規(guī)范. 北京：中國標準出版社. 1984
[5] TJ17-74鋼結構設計規(guī)范. 北京：中國建筑工業(yè)出版社. 1975
[6] GB6067-85起重機安全規(guī)程. 北京：中國標準出版社. 1986
[7]何慶生. 300t大型造船門式起重機的設計.《造船設備》. 2000.3
[8]張浩星, 胡桂軍. 480t門式起重機.《機械設備》. 2001.12
[9]徐兆君. 中小型造船龍門起重機和橋式起重機. 《造船技術》. 1995年第8期
[10] 劉鴻文主編. 材料力學. 北京：高等教育出版社. 2004
[11] 潘淑清主編. 幾何精度規(guī)范學. 北京：北京理工大學出版社. 2003
[12] 彭文生主編. 機械設計. 武漢：華中理工大學出版社，1999
[13] 倪慶紅主編. 起重機械. 上海：上海交通大學出版社，1990
[14] 楊叔子主編. 機械工程控制基礎. 武漢：華中科技大學出版社，2002
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[18] complied by D.E.Dickie,Douglas Short. Crane handbook。Butterworths, c1981
3
緒 論
目前，我們正面臨著世界造船業(yè)正加速向我國轉移的良好態(tài)勢。2005年我國造船總量已經達到了1200萬噸，占世界造船總量的18%，穩(wěn)居世界造船第三大國。中國造船能力平均以年40%以上的速度遞增，不僅引起世界造船業(yè)同行的關注，同樣也引起國內關心造船業(yè)發(fā)展人士的注意。日韓等造船大國紛紛把資金投向山東、江浙這些最適合造船的地區(qū)，建造分段加工廠。國內民營資本和國有資本也看中這利好的市場機遇，加大了投資力度，不僅對現有造船企業(yè)加快技術改造的步伐，加大技術創(chuàng)新資金的投入，提高內涵擴大再生產的能力。而且注重投資新建造船設施，提高外延擴大再生產的能力。提高整體中國造船業(yè)正處于群雄逐鹿的春秋戰(zhàn)國時期。特別是國家提出有能力建設自己的航母以來, 造船業(yè)的整體提升迫在眉睫,因此如何提高競爭力縮短造船周期已成為國內造船業(yè)研究的主要課題。
目前，各船廠采用的方法主要是采用大分段建造方式，即分段在船體分廠預制，通過平移設備移至分段堆場，然后利用大型的起重設備或在分段堆場上拼裝成更大的分段或直接吊入船塢(臺)進行總體拼裝，這就要求與之相應的起重機的起吊能力越來越大。由于造船工藝的完善，先進工藝路線的推廣應用，中小型船廠紛紛在船臺區(qū)和分段建造區(qū)增建較大跨度的造船龍門起重機，以滿足分段建造、拼裝、吊運和翻身等焊制工藝的要求，以提高生產效率，縮短造船周期，減輕勞動強度，保證產品質量。為了滿足了中小型船廠及其船體車間生產發(fā)展的需要，我們設計了這臺180t61m的造船用龍門起重機，并通過合理選型設計，使其具有結構型式簡單實用，使用操作方便，制造價格低廉，維護保養(yǎng)簡便等特點。
這則計算說明書結合此次設計任務，從造船龍門起重機的總體布置方案選型論證、總體設計計算出發(fā)，詳細闡述了下小車的設計計算，并結合相關圖紙進行了詳細的說明。
第1章 設計技術參數
1.1設計參數
(1)起重量：上小車2×60t，下小車60t/15t，上下小車共同起重180t；
(2)跨度：61m；
(3)起升高度：上小車45m /下小車45m；
(4)工作級別：A5；
(5)工作速度：
1)上小車起升機構：0.7～4.8 m/min；
下小車主鉤：0.7～4.8 m/min；
副鉤：2～15.5m/min。
2)上下小車運行機構：3.5～25 m/min；
大車運行機構：2.5～23 m/min。
1.2設計標準
(1)GB3811-83 《起重機設計規(guī)范》
(2)GB6067-85 《起重機安全規(guī)范》
(3)GB/T14406-93 《通用龍門起重機》
(4)GB10183-88 《橋式和龍門起重機制造及軌道公差》
圖1.1 工作中的龍門起重機
第2章 整機總體方案的選型
2.1起升機構方案
任何起重機械都必須有使物品獲得升降運動的起升機構。因此，起升機構是起重機械中最主要和最基本的機構，是起重機不可缺少的組成部分。它的工作好壞對整臺起重機的性能有著最直接的影響。
圖2.1 起升機構傳動簡圖
起升機構主要由下列部分組成：驅動裝置、傳動裝置、卷筒、制動裝置、卷繞系統(tǒng)、取物裝置以及安全輔助裝置等組成。
起升機構的總體布置方案在很大程度上取決于驅動裝置的型式，驅動裝置由電動機，連軸器，制動器，卷筒，減速器等部件組成。驅動型式有兩種：集中驅動和分別驅動。目前其中集中驅動通常用于以內燃機為原動機的流動起重機，它的缺點是傳動裝置復雜，操縱機構也復雜。在使用電源方便的地方，起重機的每個機構宜采用這種驅動型式，故本方案決定采用電力驅動。直流電動機的機械特性適合起升機構工作要求，調整性能好，但獲得直流電源較困難，常采用內燃機和直流發(fā)電機實現直流傳動，交流電動機驅動能直接從電網取得電能，操作簡單，維修方便，機組重量輕，在電動起升機構中被廣泛采用。且具有內燃機驅動所不能達到的優(yōu)點，因此本機采用交流電動機驅動的方式。造船用門式起重機在拼裝分段時，由于分段對接要求精確對位，因此對起重機的調速性能要求較高?，F在國內正在使用中的幾臺大型門式起重機有兩種調速方式，一種是直流調速，一種是變頻調速，這兩種調速方式效果較好，但相應造價較高。由于本機的最大起升速度不大(4.8m/ min)，為了降低造價，我們采用了調速比達1：10 ,即最小速度可達到0.4m/ min，已能滿足實際使用要求的閉環(huán)渦流調速方式，且該方式在閉環(huán)情況下，具有較硬的機械特性，系統(tǒng)的速度變化率小于5%的優(yōu)良特性。
鋼絲繩卷繞系統(tǒng)由鋼絲繩，卷筒，滑輪組成。取物裝置有吊鉤，吊環(huán)，抓斗，吊具，掛梁等多種形式。安全保護裝置有超負荷限制器，起升高度限位器，超速保護開關等，根據實際需要配用。
2.2運行機構方案
運行機構的任務是使起重機和小車作水平運動。有時用于搬遠物品；有時用于調整起重機的工作位置。運行機構通常由支撐裝置、運行驅動裝置、運行安全裝置三部分組成。根據需要，本設計選擇自行式有軌運行的方案。又由于起重量比較大，可以通過采用增加車輪數的方法來降低輪壓，同時為使每個車輪的輪壓均勻，采用均衡臺的支承裝置。安全裝置是為了保證起重機和起重小車安全運行而設，應包含行程限位開關、緩沖器、防風裝置、偏軌裝置、偏斜指示器和軌道清掃器。
在運行驅動裝置的設計中，自動輪的布置方式選擇為半數驅動對面布置。主動輪的驅動方式有兩種，集中驅動和分別驅動。集中驅動是由一臺電機帶動，其特點是可以減少電機減速和傳動裝置懂得數量，但是需要復雜而笨重的傳動軸系統(tǒng)，安裝和維修不便，成本較高，此外承載結構發(fā)生變形時，這種結構對傳動裝置的工作性能也會帶來不利影響，故在本方案中不予采用。分別驅動是在每個支腿上的一個或一組主動輪由單獨的驅動裝置驅動，其特點是結構簡單，自重輕分組性好，安全維修方便金屬受載變形后對運行性能影響較小，因此在本方案中選擇分別驅動的方式。
但在分別驅動中，由于兩邊主動輪車輪直徑的加工和車輪組裝配誤差，及軌道安裝誤差，兩邊驅動電機不同步等原因，會產生車輪跑偏啃軌現象，產生一系列不利影響。因此如何保持雙腿同步運行是一個關鍵問題，為了確保安全，提高可靠性本機設置了兩套糾偏裝置。第一套設在大車二邊行走機構上，用標準的防偏斜滾輪，引入光電編碼器測量大車運行機構走過的路程，光電編碼器采集p位置信號后，交由PLC進行數據處理，最后由變頻器來進行糾偏，以保持雙腿同步運行。一般而言，偏斜與門吊跨度之比1/1000時，起重機就開始自動糾偏。另一套放在柔性鉸處，用主梁與柔性腿之間相對轉角反映大車二邊的偏斜，當偏斜度達3/1000時，使起重機停止運行，并發(fā)出報警信號．第一套糾偏是主要的，第二套備用。
小車運行機構采用自行式，其起升機構和小車運行機構都裝設在小車架上采用一套驅動裝置集中驅動小車兩側的一個行走輪。對于起重小車的運行驅動裝置，電機減速器安裝在小車架上，為補償小車架變形和裝配等造成的誤差，電機和減速器之間用用一個全齒連軸器相連，車輪和減速器之間用兩個半齒聯軸器和一根軸相連，主動輪選為總輪數一半。
圖2.2 大車運行機構簡圖
2.3門架結構形式的選擇
橋架主要由主梁和端梁組成，根據結構形式分為單梁式橋架、雙梁式橋架和四桁架式橋架，本結構采用雙梁式橋架結構形式。雙梁式橋架結構有箱形雙梁橋架、桁架式雙梁橋架及板梁桁架混合式雙梁橋架。梁分為型鋼梁和組合梁，型鋼梁由單根軋鋼制型鋼——槽鋼，普通工字鋼和輕工字鋼等制成，結構簡單，制造方便，成本低廉。但由于型鋼受扎制條件有限制，其截面尺寸的大小和面積的分布均有一定的局限性。最大型鋼的截面尺寸有限，有時不能滿足構件的強度和剛度要求。為了克服型鋼梁強度、剛度不能滿足要求的缺點，我們選用組合梁，組合梁中最常用的有工字型截面和箱型截面梁。箱型梁具有側向剛性和扭轉剛性高的特點，故本結構選選擇這種截面形式的梁。
箱形結構分為中軌箱形結構和偏軌箱形結構，中軌箱形結構又稱普通箱形結構，其特點是軌道布置在箱形梁上翼板的中心線上，它具有零件部件數量少，便于自動焊等優(yōu)點。但由于翼板在集中輪壓作用下產生局部彎曲，為減少局部彎曲應力，必需在上翼板下側布置比較密集的短隔板或承軌梁。偏軌箱型梁能夠克服中軌箱型梁上翼板局部彎曲的問題，且具有較強的抗扭剛度，受扭后扭轉角一般不超過1度，不致影響小車的正常工作，而且其制造工藝較型鋼簡單，組裝方便等優(yōu)點，因此本方案采用偏軌箱型結構。
從設計、制造、安裝、使用、維護方面考慮，主梁與門腿之間不采用焊接聯接，而采用螺栓連接，這樣便于在工廠制造，在現場安裝，從長遠來看，在某一部件損壞后，也便于更換，同時，為了保障工人的安全，在需要維修的地方要設置護欄。
2.4司機室
軌道式造船龍門起重機的司機室一般是固定在剛性支腿上，為了使起重機發(fā)揮更大的作用，對司機室設計提出以下一系列要求：
(1)司機室的安裝位置應該使司機能夠最方便的看到作業(yè)情況，同時又處于當的高度上。
(2)司機室對待裝的船體的了望必須有良好的視野，窗戶框階梯都要有合理的布置，不影響視野，司機的視野應盡可能的變廣。
(3)司機室內的各種開關，按鈕，操縱臺，手柄等應配置在司機最適宜操作的地方，使司機能輕松的操作。
(4)司機室的安裝應牢固可靠，有減震措施，良好的工作環(huán)境。
圖2.3 司機室簡圖 （a）敞開式 （b）封閉式
2.5 梯子 欄桿 電器設備
(1)通往司機室、電氣設備室、走臺及機械和電氣部件安裝平臺的梯子必須通行方便，安全可靠。梯子的最小通行（寬度）尺寸不宜小于。
(2)走臺和作業(yè)平臺的鋪板應采用具有防滑性能的鋼板制成。在用戶同意時，亦可采用穿孔鋼板或格子板，但孔(格)的面積不得超過。
(3)梯子的最大斜度一般不超過60°，走臺和作業(yè)平臺都必須設置牢固的欄桿。欄桿離鋪板的垂直高度不得小于，離鋪板約處應有中間扶桿，欄桿的尺寸同走臺上的欄桿布置方式相同，底部有不低于的擋板。
(4)工作梯超過時，應分段轉接，各轉接處必須設置休息平臺。
(5)當司機室和電氣設備室的布置影響到起重機的運輸、安裝和拆卸時，司機室和電氣設備室與支承構件的連接必須是可拆的，此時連接螺栓應按受剪設計。
(6)起重機常用電器屬于低壓電器，按產品種類分為：
(7)電器傳動控制
起重機對電器傳動的要求有：調速，平穩(wěn)，和快速起制動。大車運行和電器同步，吊重的止擺的感，其中調速要求最為重要。隨著科學技術的日新月異，起重機現在已多采用交流變頻調速，交流變頻調速存在著低速時轉差損耗大，工作電流較大的缺點，起重機幾種機構的負載都接近恒轉速（不隨速度而變化），因此低速的持續(xù)時間較短（或接電持續(xù)率較?。?，這樣可減免交流調速所存在的缺點，保留交流調速的優(yōu)點，交流電動機結構簡單，運行可靠，維護方便，價格便宜，慣量小。
2.6 起重機安全與輔助裝置
2.6.1電氣保護設備
(1)電機過熱和短路保護
交流繞線式電機采用過電流繼電器保護，切實用反對時限特性的過流繼電器，使其既能具有短路保護，又有過載保護的功能。
(2)失壓保護
對于主令控制器操縱的機構，在控制站加零點壓繼電器做失壓保護，對于凸輪控制器操作的機構，用保護箱中做失壓保護的線路接觸器兼作該機構失壓保護。
(3)控制器零位連鎖
為了避免送上電源后由于手動復位的主令或凸輪控制器等不處于零位，而使起重機發(fā)生危險的動作，控制器應有零位連鎖。一般采用主零或凸輪控制器僅在零位閉合的觸頭和對該機構起失壓保護的零點繼電器串聯，并由該繼電器（接觸器）常開觸頭與控制器零位觸頭并聯起保護作用，來實現零位連鎖。
2.6.2 安全裝置
(1)設置預警裝置
(2)防碰預警裝置和緩沖裝置
(3)上升高度限位器，行程限位器，安全開關
(4)偏斜調整和指示裝置和超載限制器
2.7 總體設計方案
經過考察，決定選用如下圖造船龍門起重機方案總圖而設計，因為此種結構，省力抗風，性能穩(wěn)定，造價較便宜，顧客反映良好
圖2.4 180t造船龍門起重機方案總圖
1—上小車；2—下小車；3—司機室；4—主梁； 5—橋架梯子欄桿；
6—電纜卷筒供電裝置；7—錨定裝置；8—大車行走機構
第3章 龍門起重機總體設計計算
3.1 載荷計算
3.1.1龍門起重機重量及重心位置估算表
表1 重量及重心位置估算表
名稱
重量(t)
重心位置(m)
X
Y
Z
固
定
部
分
主梁
240
0
0
38
行走機構
106
0
0
2
剛性支腿
110
32
0
24
柔性支腿
50
-30.5
0
24
扶欄扶梯
5
33
5.5
18
駕駛室
1
29
0
24
錨定裝置
2.4
0
0
2
電氣控制
5
31
0
42
小計
519.4
+4.51
0
+25.90
活
動
部
分
上小車
76.998
0
0
43
下小車
48
0
0
41
小計
124.9
0
0
42.2
整機
723.8
3.24
0
25.9
貨物
180
0
0
0
圖3.1示重心估意圖
3.1.2迎風面積及風力矩
表2 迎風面積及風力矩
(m2)
(m2)
形心位置(m)
風力矩(N)
門架
454.02
233.45
32.4
24.5
14710.25
5719.53
扶梯
6
20
18
18
108
360
電纜卷筒
23
6
2.5
2.5
7.5
15
大車
10
60
2
2
20
120
電氣設備
6
3
42
42
252
126
固定部分小計
479.02
322.45
31.52
19.66
15098.71
6339.37
上小車
8.15
24.14
43
43
350.45
1038.02
下小車
7.94
6.47
41
41
325.54
265.27
活動部分小計
16.09
30.61
42
42.58
675.99
1303.29
貨物
39
39
25
25
975
975
整機
534.11
392.06
31.36
21.98
16749.7
8617.66
3.1.3 基本參數
(1)跨度 61m 起重量 180t
(2)自重
(3)起升載荷 鋼絲繩繩重不計
3.1.4 相關系數
(1)起升沖擊系數
v=4.8m/min=0.03m/s
所以
(2)起升載荷運載系數
(3)起升質量突然卸載時的運載系數(起重機設計手冊 14頁 1—3—11式)
式中:
——從起升載荷卸除或墜落的部分(kg)；
m——起升質量(kg)；
——0.5用于使用抓斗或類似慢速卸載裝置的起重機；
——1用于使用電磁鐵或類似快速卸載裝置的起重機。
(4)運行沖擊系數(起重機設計手冊 14頁 1—3—12式)
式中：
v——運行速度(m/s)；
h——軌道接頭處的軌面高差(mm)
m/s
m/s
3.1.5 運行慣性力
(起重機設計手冊 14頁 1—3—14式)
式中：
m——運行部分質量
a——起（制）動加速度
——驅動車輪與鋼軌的粘著力
——系數，取=1.5
(1)上小車運行慣性力
N
(2)下小車運行慣性力
N
(3)大車運行慣性力
N
(4)起升慣性力
1)貨物突然離地起升（或下降制動）時起重機自重產生的沖擊載荷
N
2)貨物突然離地提升（或下降制動）時產生的附加動載荷
N
3)起升質量突然卸載時的動載荷
N
3.1.6制動時的慣性力
(1)大車制動時引起的水平慣性力
式中：
——主梁自重，（kN）；
——主梁重心至從動輪的水平距離，（m）；
——車輪與軌道之間的摩擦系數，=1/7；
——主梁重心至大車軌道面的垂直距離，（m）。
1)大車制動時引起的橋架水平慣性力
N
2)大車制動時引起的貨物水平運行慣性力
N
3)大車制動時引起的上小車的水平慣性力
N
4)大車制動時引起的下小車的水平慣性力
N
(2)小車制動時引起的水平慣性力
1)小車制動時引起的貨物的水平慣性力
N
2)上小車制動時引起的水平慣性力
N
3)下小車制動時引起的水平慣性力
N
3.1.7 風載荷
(起重機設計手冊 15頁 1—3—16式)
式中：
c——風力系數，用以考慮受風結構物體型、尺寸等因素對風壓的影響；
——風力高度變化系數；
q——計算風壓(N/)；
A——起重機或起吊物品垂直于風向的迎風面積()。
迎風面積=392.06 m2 m2
(1)工作狀態(tài)：
N
N
(2)非工作狀態(tài)：
N
N
3.1.8 貨物偏擺載荷
貨物偏擺角度按考慮
N
3.1.9 貨物載荷
3.1.10 碰撞載荷
(1)上小車的碰撞動能
上小車的碰撞速度 m/min
(2)下小車的碰撞動能
下小車的碰撞速度 m/min
(3)大車的碰撞動能
大車的碰撞速度 m/min
3.1.11輪壓計算
(1)起重機支承反力的計算（港口起重機械 278頁 11—7式）
式中：
；
；
——作用在橋架和小車上的工作狀態(tài)最大風力；
——作用在貨物上的工作狀態(tài)最大風力；
——大車制動時引起的橋架水平慣性力；
——大車制動時引起的貨物水平慣性力；
——大車制動時引起的小車水平慣性力；
——橋架和小車擋風面的形心高度；
——起升機構上部定滑輪組至軌頂的高度；
——小車重心高度；
——橋架重心高度；
——小車制動時引起的貨物水平慣性力；
——小車制動時引起的小車水平慣性力；
——小車重心至相鄰起重機支點的距離；
——起重機（除小車重量外）的總重量；
——小車重量。
N
N
可計算出：
由以上可知大車車輪受壓最大側的輪壓之和
N
即 N
(1)大車輪壓的計算
式中 ：
V——支承反力；
m——車輪數。
由目前可知
初步定下每個支承點下的車輪數
大車許用輪壓
因此輪壓滿足要求
3.2 起重機穩(wěn)定性校核
根據“起重機設計規(guī)范”的規(guī)定，對于無懸臂的門式起重機，只須驗算非工作狀態(tài)暴風侵襲下起重機的橫向（軌道方向）穩(wěn)定性。（港口起重機械 284頁 12—8式）
非工作狀態(tài)暴風侵襲工況下的橫向穩(wěn)定性，起重機抗傾覆穩(wěn)定性的計算公式為
式中：
——沿軌道方向作用在起重機上的非工作狀態(tài)最大風力（N）
其余符號與計算風載荷時含義相同
計算得：
因此滿足穩(wěn)定性要求。
圖3.2 橫向抗傾覆穩(wěn)定性
3.3 緩沖器的選型
3.3.1大車運行機構的緩沖器型號的選擇
選用橡膠緩沖器。因大車運行機構無自動減速裝置或限位開關。碰撞速度按85%的額定運行速度取植。（起重機設計手冊 366頁）
緩沖行程：
最大沖撞力：
kg=736kg
由上式可得方程：
解得
D=l=100mm
故，大車行走機構的緩沖器選用的是圓柱橡膠式，直徑和長度均為100mm。
3.4抗滑力的計算（起重機設計手冊 485頁 3—14—4式）
式中：
——非工作狀態(tài)下沿軌道方向作用在起重機上的最大風力(N)，按該地區(qū)可能出現的最大非工作風壓計算，對裝有錨定裝置的起重機夾軌鉗，可按600＼800計算；
——在軌道最大坡度時，由起置機自重產生的下滑力(N)，由 計算；
其中：
——最大坡度，
G——起重機自重(N)；
——起重機的運行摩擦阻力(N)，由公式計算，對滑動軸承，運行摩擦
阻力系數＝0.015； 對滾動軸承，＝0.006。
KN
第4章 下小車的設計計算
4.1 運行機構計算
4.1.1 設計參數
(1)運行重量： Q =600KN 運行速度：v= 25m/min
(2)工作制： M5 迎風面積： 17.3m2
(3)小車重量： = 480kN
4.1.2 運行阻力計算
(1)摩擦阻力Fm ：
運行重量： Q = 600kN 小車重量： G =480kN
附加摩擦阻力系數： k = 1.5 滾動摩擦系數： f = 0.8
車輪直徑 =600mm 車輪軸承摩擦系數： = 0.015
車輪軸徑： d =115mm
= N
(2)坡度阻力：
N
(3)風阻力 ：
3394N
(4)總阻力：
N
4.1.3 三合一電機選型計算
(1)電機靜功率：
kW
式中：
v =23m/min = 0.92
(2)輸出軸轉速：
(3)克服扭矩
Nm
選兩個電機： FA107 DV 132S4 BMG8-HF/TF P = 5.5kW
圖4.1 小車運行機構驅動型式
4.1.4起制動時間驗算
4.1.4.1 起動時間驗算
(s)
n=1440 r/min
Nm
Nm
=0.03496+0.91405
=0.94901kgm2
s
通過電氣控制起動時間為3s。
4.1.4.2 起動加速度
m/s2
4.1.4.3制動時間驗算
(s)
NNm
kgm2
將制動力矩調到45 Nm使用
s
4.1.4.4制動加速度
m/s2
4.1.5 電機過載與發(fā)熱校核
4.1.5.1 電機過載能力校核
其中：=1.7 kgm2
tq=2.48s N
=8.2kW
Ps＝8.2kW=7.5=9.625kW
4.1.5.2電機發(fā)熱校核
其中：G=0.8 ω=0.015 N t
kW=7.5=9.625kW
滿足要求。
4.1.6 打滑驗算
4.1.6.1 起動時的打滑驗算
＝0.12 K = 1.1 = 0.015
d = 115mm D = 600mm i = 117.99
= 0.92 J1 = 0.0146 kgm2 J2=0.0158 kgm2 k=1.1 aq=0.168 m/s2
N
N<30500N
4.1.6.2制動時的打滑驗算
N
=N
N>N
故，驗算合格。
4.2主起升機構計算
4.2.1計算參數
(1)起重量： 靜載 Q=60 t 吊鉤組自重：Q0=2 t
(2)起升高度： H=45 m 起升速度： v=4.8 m/min
(3)工作級別： M5
4.2.2鋼絲繩選型計算
(1)鋼絲繩靜拉力計算：
kN
其中，倍率 m=6
滑輪組效率：（港口起重機械 70頁 4-9式）
==0.9513
kN
(3)鋼絲繩因素載荷計算：
作業(yè)系數：
φ1= 1.0, φ2=1.0213
kN
(3)鋼絲繩的選型：
安全系數： n=5
破斷拉力：（起重機設計手冊 195頁 3—1—3式）
n
式中： ——所選鋼絲繩的整繩破斷拉力（N）；
S——鋼絲繩最大工作靜拉力（N）；
n——安全系數。
=5×55.5＝277.5 kN
鋼絲繩型號：6W(19) -20-1700--光-右交（GB1102-74） kN
4.2.3 滑輪選型計算
滑輪直徑:
mm
取滑輪直徑:
D滑=500mm
滑輪代號：
LGS11.0×500-215-100
4.2.4 卷筒幾何尺寸計算
(1)卷筒形式：單層雙聯卷筒(卷筒簡圖如下圖)
(2)卷筒槽底直徑D: D=780 mm ； ＝800mm
每聯繞繩圈數 （起重機設計手冊 228頁 表3—3—1）
n=；
式中：H——起升高度（m）；
m——起升倍率；
——卷筒直徑（m）。
(3)卷筒長度Ld : （起重機設計手冊 228頁 表3—3—1）
繩槽節(jié)距t=24 mm
L0=mm;
L1=50mm ;Lg=100mm
Ld =2×（L0+L1）+Lg
Ld =2×(2114.4 +50)+100=4428.8mm
取Ld＝4450mm ，
4.2.5 起升電機選型計算
電動機靜功率：（起重機設計手冊 95頁 2—2—4式）
kW
電機型號： 上海電機廠 YZR315S-8 75kW 750r/min
4.2.6 減速器選型計算
(1)傳動比計算：（起重機設計手冊 96頁 2—2—7式）=800mm
(2)減速器選型： 型號：M3PL60-71 i=71
4.2.7 制動器選型計算
每套驅動裝置所需要制動力矩為：
按電機能力選制動器型號： YP31-1250-500×30-B-RL.H 380V/50Hz
4.2.8 聯軸器選型（帶制動盤）
Nm
聯軸器型號：MLPK9
4.2.9 起升速度校核
實際起升速度： m/min
4.2.10 起制動時間驗算
(1)起動時間驗算：（起重機設計手冊 97頁 2—2—14式）
(s)
式中 n——電動機額定轉速（r/min）；
——電動機平均起動轉矩(Nm)；
——電動機靜阻力矩，按下式計算：
——機構運動質量換算到電動機軸上的總轉動慣量，按下式計算：
其中 ——電動機轉子的轉動慣量，
——制動輪和聯軸器的轉動慣量。
n=750 r/min
Nm
Nm
kgm2
s
(2)起動加速度
m/s2
(3)制動時間驗算：
(s)
r/min
Nm
kgm2
s
(4)制動加速度
m/s2
4.2.11 電機過載與發(fā)熱校核
(1)電機過載能力校核：（起重機設計手冊 96頁 2—2—6式）
式中 ——在基準接電持續(xù)率時的電動機額定功率(kW)；
——電動機臺數；
——電動機轉矩的允許過載倍數；
——考慮電壓降及轉矩允差以及靜載試驗超載(試驗載荷為額定載荷的1.25倍)的系數，繞線異步電動機取2.1；籠型異步電動機取2.2；直流電動機取1.4。
kW<75kW
(2)電機發(fā)熱校核：（起重機設計手冊 846頁 5—1—7式）
式中 ——穩(wěn)態(tài)平均功率（kW）；
——穩(wěn)態(tài)負載平均系數；
——起升載荷（N）。
kW<75kW
4.3副起升機構
4.3.1計算參數
(1)起重量： 靜載 Q=15 t 吊鉤組自重：Q0=0.8 t
(2)起升高度： H=45 m 起升速度： v=15.5 m/min
(3)工作級別： M5
4.3.2鋼絲繩選型計算
(1)鋼絲繩靜拉力計算：
kN
其中，m=3
==0.98
kN
(2) 鋼絲繩因素載荷計算：
作業(yè)系數：φ1= 1.0, φ2=1.0213
kN
(3) 鋼絲繩的選型：
安全系數： n=5
破斷拉力：
n=5×27.44＝137.2kN
鋼絲繩型號：6W(19) -14.5-1550--光-右交（GB1102-74） kN
4.3.3滑輪選型計算
滑輪直徑:mm
取滑輪直徑: D滑=355mm
滑輪代號：WX2202（355-415-85-96）
4.3.4卷筒幾何尺寸計算
(1) 卷筒形式：單層雙聯卷筒(卷筒簡圖如下圖)
卷筒槽底直徑D:
D=500 mm；
＝514.5mm
每聯繞繩圈數
n=；
(2) 卷筒長度Ls :
繩槽節(jié)距t=16 mm
L0=mm ;
L1=100mm ;Lg=300mm
Ld =2×（L0+L1）+Lg=2×(1040 +100)+300=2580mm
取Ld＝2500mm
4.3.5 起升電機選型計算
kW
電機型號： YZB280M-8 55 kW 700.3Nm 750r/min
4.3.6減速器選型計算
(1) 傳動比計算：
(2)減速器選型：型號：M3PLHT-50-31.5
4.3.7制動器選型計算
每套驅動裝置所需要制動力矩為：
=1.75223.84=391.72
其中，
按電機能力選制動器型號： YP1-800-500×30-IA-RL.H 380V/50Hz
4.3.8聯軸器選型（帶制動盤）
Nm
聯軸器型號：MLPK9
4.3.9起升速度校核
實際起升速度：
m/min
4.3.10起制動時間驗算
(1)起動時間驗算：
(s)
n=750 r/min
Nm
kgm2
s
(2)起動加速度
m/s2
(3)制動時間驗算：
(s)
r/min
Nm
kgm2
s
(4)制動加速度
m/s2
4.3.11電機過載與發(fā)熱校核
(1)電機過載能力校核：
kW<55kW
(2)電機發(fā)熱校核：
kW<55kW
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結 論
經過半年多的時間，我查閱了大量的書籍和資料，其中包括《起重機設計規(guī)范》（GB3811-83）、《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）、《通用門式起重機》（GB/T14406-93）、《起重機金屬結構》、《港口起重機械》等，完成了整機方案選型，各大機構和金屬結構的設計計算， 繪制了相關的圖紙，整理出設計計算說明書一份，順利完成畢業(yè)設計任務書規(guī)定的各項任務。
通過這次畢業(yè)設計，我對所學的專業(yè)知識有了更深的認識，使自己獨立應用設計手冊和CAD制圖、pro/e等軟件解決起重機設計計算問題的能力得到加強。主要體現在能夠根據設計手冊完成各大機構的選型計算、主梁和支腿等金屬結構件的截面尺寸、強度、剛度等設計計算。同時使自己的計算機基礎知識有所提高，通過對計算說明書的整理，基本掌握了Windows Word 軟件的文檔排版、公式編輯等，一定程度上提高了自己的業(yè)務工作能力。
在畢業(yè)設計中，我們組還充分體現了分工合作的精神。任務重，難度大，我們就求助于老師和同學們，他們都非常熱心的幫助了我們，我們就在合作的基礎上獨立完成畢業(yè)設計任務書規(guī)定的任務。我在這次畢業(yè)設計中學到了很多東西，包括知識方面的，更重要的是培養(yǎng)了我們團隊協(xié)作的精神、勤奮工作的習慣和認真負責的態(tài)度，對我們將來的工作和學習帶來很大的益處。
參考文獻
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[10] 劉鴻文主編. 材料力學. 北京：高等教育出版社. 2004
[11] 潘淑清主編. 幾何精度規(guī)范學. 北京：北京理工大學出版社. 2003
[12] 彭文生主編. 機械設計. 武漢：華中理工大學出版社，1999
[13] 倪慶紅主編. 起重機械. 上海：上海交通大學出版社，1990
[14] 楊叔子主編. 機械工程控制基礎. 武漢：華中科技大學出版社，2002
[15] F.A.A. Crane and J.A. Charles. Selection and use of engineering materials。Butterworths,1984
[16] Higgins R A.．The Properties of Engineer Materials．Hooder and Stonghton，1977 D.H. Campbell. Mobile crane manual。Butterworths，1985
[17] Rangwala S C．Enginneering Materials．Charotor Book stoll，1980
[18] complied by D.E.Dickie,Douglas Short. Crane handbook。Butterworths, c1981
致 謝
最后，感謝各位評委老師審閱我的設計，并提出寶貴意見。
在畢業(yè)設計過程中，我遇到了很多的問題，朱老師給了我很多具體的指導和幫助。甚至幫我們查閱了一些資料，像我們需要的《起重機設計手冊》就是朱老師給我們找來的。朱老師的指導才使我們的畢業(yè)設計如此順利的按時按質完成。感謝朱老師！
同時感謝幾年以來辛苦言傳身教給我的老師們，你們給予的不僅僅是知識，還有很多的做人道理，這些都是我一生用之不竭的財富。感謝各位老師！
在學習的幾年中，很多同學也給了我無私的幫助，在今天這個即將離別的日子，我衷心感謝師兄弟、師姐妹的幫助、支持和啟發(fā)，他們令我度過了一個美好而充實的學習生活。感謝同學們！
謝謝！
學生簽名：賀禮慧
日 期：2008.6
附 錄 1
（1）.轉運龍門起重機走行系統(tǒng)設計 建筑機械化 2003/6
【論文題名】轉運龍門起重機走行系統(tǒng)設計
【論文作者】何建華
【中圖分類號】 TH2022； TH213.5
【 標識碼 】 B
【 關鍵詞 】 起重機； 轉運龍門起重機； 走行系統(tǒng)； 設計
【文章編號 】 1000－1366（2003）06－0034－02
【文摘語種】 中文文摘
【 文 摘 】行走系統(tǒng)的設計是確保轉運龍門起重機轉運軌枕能力的關鍵，本文介紹PC-NTC型無縫線路鋪軌機組的轉運龍門起重機走行系統(tǒng)的設計,提出一種滿足轉運龍門起重機內凈空及機車車輛運輸限界等要求、在狹窄空間內走行系統(tǒng)的布置方式。本走行系統(tǒng)的設計滿足轉運龍門起重機的內凈空及機車車輛的運輸限界等空間要求,其門型布置方式解決了在狹窄空間的布置難題;采用雙向變量油泵、定量液壓馬達、減速器傳動可無級調速,且傳遞效率較高;同時操作簡便、成本較低。
（2）.門式起重機小車架計算方法的探討
【論文題名】門式起重機小車架計算方法的探討
【論文作者】張建明
【中圖分類號】U294.27
【 標識碼 】A
【 關鍵詞 】 小車架； 剛度； 剛度； 門式起重機；
【文章編號 】 1004－2024（2000）05－0019－04
【文摘語種】 中文文摘
【 文 摘 】傳統(tǒng)的起重機小車架剛度的計算方法是用降低許用應力的方法來滿足的，但這種計算方法存在著材料浪費，小車自重過大，也嚴重影響小車的承載能力。小車結構的設計主要受剛度的影響，但是強度與剛度之間不存在因果和轉化關系，因此，沒有必要人為的將許用應力降低。安裝在小車架上的起升機構和運行機構是靠齒輪聯軸器來傳遞動力的，兩聯軸器的偏角不能太大，這是小車剛度的主要要求所在，因此將小車架的角位移作為剛度的設計和檢驗依據要比中間擾度作為依據更加合理。本文給出了結合實踐和計算給出了，給出了的推薦值，并針對應用列舉了算例。
（3）．軌道龍門起重機小車改造 港口裝卸 2003年第1期
【論文題名】軌道龍門起重機小車改造
【論文作者】龔賢 馬福霖
【文摘語種】 中文文摘
【 文 摘 】在鐵路車站工作的龍門起重機，受到自身結構的限制，要求起重小車在底盤車上吊起集裝箱后能回轉90度，為解決這一問題，我們將原小車分成兩部分,即上小車和下小車。上小車上設置吊具回轉機構,下小車上設置小車運行機構。這樣就能完成從底盤車上起吊到裝入鐵路車箱內的一個工作循環(huán),從而解決目前軌道龍門起重機不能裝運集裝箱的難題。本文重點介紹了小車的改造方法，并指出了改造的效果，并通過指出改造后的龍門起重機裝卸集裝箱的臺時效率有了很大的提高。同時指出如果是新設計的軌道式龍門起重機,臺時效率還有提高可能性。
（4）．300t大型造船門式起重機的設計
【論文題名】300t大型造船門式起重機的設計
【論文作者】何慶生；
【中圖分類號】JS2000－3－06
【 標識碼 】B
【 關鍵詞 】 起重機； 設備； 有限元分析；
【文摘語種】 中文文摘
【 文 摘 】隨著造船業(yè)中對造船周期縮短的要求越來越高，造船的方法有了極大的改進，起重機在縮小造船的生產周期上的作用越來越明顯，因此應用的越來越廣泛，本文主要介紹300t×112×70m門式起重機的概況、參數，注重介紹了該起重機的特點，包括起重機材料選用，結構形式，起升機構、大車運行機構的特點，本文還介紹結構的有限元分析，并對美國EDS公司的UGⅡ-GFEM有限元軟件進行簡單的介紹。并對結果進行了分析，指出了該起重機設計的合理性。
（5）門起重機金屬結構動力學分析
【論文題名】 龍門起重機金屬結構動力學分析
【論文作者】 沈健
【專業(yè)名稱】 機械設計及理論
【導師姓名】 董達善
【授予學位】 碩士
【授予單位】 上海海運學院
【授予時間】 20030201
【 分類號 】 TH213.5
【 關鍵詞 】 起重機 動力學 ANSYS軟件 龍門起重機 動態(tài)特性 起重機結構
【論文頁數】 54頁
【文摘語種】 中文文摘
【 文 摘 】 該文針對溫州港一臺軌道式集裝箱龍門起重機進行分析.該龍門起重機經過設計方多次加固,雖然它的的強度有所加強,可以滿足企業(yè)的基本生產要求,但在大車或小車運行時,整機水平晃動比較厲害,水平剛度比較差,小車和大車經常啃軌和產生其它一些故障,導致企業(yè)經常被迫停產維修,影響了企業(yè)的生產,生產效率比較低下,并且增加了運行的維護成本.所以必須對龍門起重機的動態(tài)特性作進行進一步的故障分析,使得龍門起重機能夠正常生產.上海海運學院測試實驗室于是對該龍門起重機進行了綜合的測試分析.該文結合動力學修正的一些最新理論,在測試分析的基礎上,主要對龍門起重機的基頻、模態(tài)以及龍門起重機的水平剛度進行分析,并且結合大型有限元軟件——ANSYS對之進行仿真。
（６）．大跨距雙小車軌道式龍門起重機振動模態(tài)分析 機械制造44卷第500期
【論文題名】大跨距雙小車軌道式龍門起重機振動模態(tài)分析
【論文作者】鄭軍 姚振強 杜春林
【中圖分類號】 TH213.5
【 標識碼 】 A
【 關鍵詞 】 軌道式龍門起重機 有限元 Ansys 模態(tài)分析
【文章編號 】 1000－4998（2006）04－0032－03
【文摘語種】 中文文摘
【 文 摘 】動態(tài)特性對起重機的工作效率有很大影響，采用有限元軟件 ansys 對一種新型的大跨距雙小車軌道式龍門起重機（Rail Mounted Gantry Crane,RMG）進行了振動模態(tài)分析，并對分析的結果進行了討論，得到了前十階振型和頻率，發(fā)現起重機支腿與大梁的連接處是整體的薄弱環(huán)節(jié)有助于RMG龍門起重機結構的改進和運行工藝的制訂.在設計這種大跨距起重機時，應該保證支腿與大梁的連接有足夠大的動剛度。另外，對大跨距雙小車軌道式集裝箱龍門起重機的動特性進行了模態(tài)分析，對于起重機大車小車和吊具的起動制動等動特性的分析還需進一步完善。
(7)．700 kN/52 m型龍門起重機故障分析計算 起重運輸機械
【論文題名】700 kN/52 m型龍門起重機故障分析計算
【論文作者】國電鄭州機械設計研究所 郝紅兵 鄭州大學物理工程學院 趙元黎
山西電建總公司 陳家佐 劉玉新 山西電建二公司 武繼業(yè)
北京華電萬方管理體系認證中心 劉春林
【文摘語種】 中文文摘
【 文 摘】本文從一個事例出發(fā)引出問題，，指出起重機的性能參數并結合實際工況進行討論，并建立了模型，對計算結果進行了分析，得出了結論，并提出幾點建議，建立了起重機在龍門起重機跨度較大的情況下,應采用剛性腿+柔性腿的門架結構形式。在龍門起重機跨度較大、且采用雙剛性腿的門架結構形式時,必須嚴格對軌道及基礎提出相應的載荷要求(特別是橫向載荷)。經常對大車運行機構進行維護,使其軌道2側性能一致,避免起重機大車帶故障運行。對于跨度較大的龍門起重機,應設置2側大車運行同步裝置,以提高起重機的安全性。
(8).水平推力對龍門起重機靜剛度的影響
【論文題名】水平推力對龍門起重機靜剛度的影響
【論文作者】母先敏； 秦春浩；
指出，水平推力對主梁靜剛度的影響很大，因此對于質檢部門來說，應當綜合考慮多方面的因素，采用合理的檢驗程序和方法。
（9）Crane scheduling in container yards with inter-crane interference
Ng, W.C. (Department of Industrial Engineering, University of Hong Kong) Source: European Journal of Operational Research, v 164, n 1, Jul 1, 2005, p 64-78
ISSN: 0377-2217 CODEN: EJORDT
Publisher: Elsevier
Abstract: This paper examines the problem of scheduling multiple yard cranes to perform a given set of jobs with different ready times in a yard zone with only one bi-directional travelling lane. Due to sharing of the travelling lane among two or more yard cranes, inter-crane interference, a planned move of a yard crane blocked by the other yard cranes, may happen. The scheduling problem is formulated as an integer program. It is noted that the scheduling problem is NP-complete. This research develops a dynamic programming-based heuristic to solve the scheduling problem and an algorithm to find lower bounds for benchmarking the schedules found by the heuristic. Computational experiments are carried out to evaluate the performance of the heuristic and the results show that the heuristic can indeed find effective solutions for the scheduling problem, with the heuristic solutions on average 7.3% above their lower bounds. ? 2004 Elsevier B.V. All rights reserved. (12 refs.)
（10）Model experiment and influence on quay for rocking type of vibration isolation system of container crane
Murano, Kenichi (Grad. Sch. of Science and Technol., Keio University); Yoshida, Kazuo; Shiozaki, Yoshio; Sugano, Takahiro Source: Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu, C Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part C, v 70, n 1, January, 2004, p 23-29 Language: Japanese
ISSN: 0387-5024 CODEN: NKCHDB
Publisher: Japan Society of Mechanical Engineers
Abstract: The container crane of the harbor received the enormous damage in the Hyogo-ken Nanbu earthquake disaster. After that, the container crane with seismic vibration isolation system has been developed and operated in practical use. In this study, a rocking type of vibration isolation system (RVIS) was proposed for the container crane. And the experiment of the scale model was performed to verify the analytical model. From the results of the experiment and the analysis for the scale model, the validity of the model was demonstrated. The
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