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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
畢
業(yè)
實(shí)
習(xí)
報(bào)
告
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：08機(jī)制3班
學(xué) 號(hào)：0828070061
姓 名： 段亞斌
指導(dǎo)老師： 秦 歌
前言
畢業(yè)實(shí)習(xí)是機(jī)械專業(yè)學(xué)生在完成課程之后進(jìn)行最后的綜合實(shí)習(xí)，是貫徹理論聯(lián)系實(shí)際的原則，實(shí)現(xiàn)院校培養(yǎng)目標(biāo)不可缺少的教學(xué)模塊，其目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)了解機(jī)械工程及自動(dòng)化類企業(yè)常規(guī)操作模式，熟悉一般的機(jī)械操作手段和方法；了解機(jī)械行業(yè)現(xiàn)狀，應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，提出改進(jìn)建議；在真實(shí)的工作環(huán)境下，認(rèn)識(shí)自我，磨煉意志，鍛煉心態(tài)，考慮就業(yè)方向的選擇。實(shí)習(xí)生應(yīng)端正態(tài)度，克服實(shí)習(xí)過程中出現(xiàn)的困難和挫折，真正做到理論與實(shí)際相結(jié)合。
短期的實(shí)習(xí)，讓我學(xué)到了不少東西，除了淺層次地學(xué)習(xí)了有關(guān)專業(yè)的技能外，我還感受和體會(huì)到了很多技能之外的東西。首先是公司里同事的敬業(yè)和那種生機(jī)蓬勃的工作氛圍。走進(jìn)這樣的一個(gè)集體中，你的心會(huì)不由自主地年輕起來，你的腳步會(huì)不由自主地跟著大家快起來，而你的工作態(tài)度更會(huì)變得努力、認(rèn)真，再認(rèn)真一些，再努力一點(diǎn)。但當(dāng)你深入了解后，才發(fā)覺，他們大多都只是初中畢業(yè)，沒有大學(xué)文憑?，F(xiàn)在他們的能力，完全源于公司的培訓(xùn)和自強(qiáng)不息的學(xué)習(xí)。也許，這就是一個(gè)集體的凝聚力，一個(gè)企業(yè)寫在書面之外的“特殊文化”吧。
通過實(shí)習(xí)，不僅讓我獲得了裝配的基礎(chǔ)知識(shí),了解裝配一般操作過程、生產(chǎn)方式和工藝過程,熟悉了主要機(jī)械加工方法及其所用主要設(shè)備的工作原理和典型結(jié)構(gòu)、安全操作技術(shù)，而且加強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的鍛煉,提高了實(shí)踐能力,培養(yǎng)了向工人及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員學(xué)習(xí)的工程素質(zhì)。在專業(yè)方面：鞏固已學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課程的有關(guān)知識(shí)，并為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)作了必要的知識(shí)準(zhǔn)備；通過實(shí)習(xí)，學(xué)習(xí)本專業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)操作技能，了解更多的專業(yè)技術(shù)知識(shí)及應(yīng)用狀況，拓寬專業(yè)知識(shí)面;培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，樹立安全第一的生產(chǎn)觀念，提高分析問題、解決問題的獨(dú)立工作能力。
二、實(shí)習(xí)內(nèi)容
門式起重機(jī)的介紹
門式起重機(jī)也是在固定跨間內(nèi)搬運(yùn)和裝卸物料的機(jī)械設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于車間、倉庫、或者露天場(chǎng)地。其與橋式起重機(jī)的區(qū)別在橋架部分，它在主梁的兩端有兩個(gè)高大的支撐腿，大車行走車輪就裝載支撐腿的底梁上，沿著鋪設(shè)在地面上的軌道做縱向運(yùn)行，分為：通用、電站、造船門式、岸邊集裝箱裝卸橋、形架裝卸橋等。
1、門式起重機(jī)的類型
門式起重機(jī)一般根據(jù)門架結(jié)構(gòu)形式、主梁形式、吊具形式來進(jìn)行分類。
⑴按門框結(jié)構(gòu)形式分
a、全門式起重機(jī)：主梁無懸伸，小車在主跨度內(nèi)進(jìn)行。
b、半門式起重機(jī)：支腿有高低差，可根據(jù)使用場(chǎng)地的土建要求而定。
c、雙懸臂門式起重機(jī)：最常見的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)的受力和場(chǎng)地面積的有效利用都是合理的。
d、單懸臂門式起重機(jī)：這種結(jié)構(gòu)形式往往是因場(chǎng)地的限制而被選用。
⑵按主梁結(jié)構(gòu)形式分
單主梁門式起重機(jī)：
單主梁門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，自身質(zhì)量小，主梁多為偏軌箱形架結(jié)構(gòu)。與雙主梁門式起重機(jī)相比，整體剛度要弱一些。因此，當(dāng)起重量Q≤50t、跨度S≤35m時(shí),可采用這種形式。單主梁門式起重機(jī)門腿有L型和C型兩種形式。L型的制造安裝方便，受力情況好,自身質(zhì)量較小，但是，吊運(yùn)貨物通過支腿處的空間相對(duì)小一些。C型的支腳做成傾斜或彎曲形，目的在于有較大的橫向空間，以使貨物順利通過支腳。
雙梁起重機(jī)的表示方法：
雙梁橋式起重機(jī)承載能力強(qiáng)、跨度大、整體穩(wěn)定性好，但自身質(zhì)量與相同起重機(jī)的單主梁門式起重機(jī)相比要大些，造價(jià)也較高，根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)不同，又可分為箱型梁和形架兩種形式，目前一般采用箱型結(jié)構(gòu)。
2、門式起重機(jī)的表示方法
用代號(hào)、額定起重量、跨度。工作級(jí)別4個(gè)主要素特征表示門式起重機(jī)的型號(hào)。
⑴代號(hào)含義
M：表示門式類型，M后一個(gè)符號(hào)為雙梁門式起重機(jī)。共符號(hào)有：MG、ME、MZ、MC、MP、MS，加兩個(gè)符號(hào)為單主梁門式起重機(jī)，其符號(hào)有：MDG、MDZ、MDN、MDP、MDS。
MG—雙梁?jiǎn)涡≤嚨蹉^門式起重機(jī)；
ME—雙梁雙小車吊鉤門式起重機(jī)；
MDN—單主梁?jiǎn)涡≤囎ザ返蹉^門式起重機(jī)；
MDS—單主梁小車三用門式起重機(jī)。
3、門式起重機(jī)的應(yīng)用
⑴單主梁和雙主梁門式起重機(jī)的選用
一般情況下，起重機(jī)在50t以下，跨度在35m以內(nèi)，無特殊使用要求，宜選用單主梁式。如果要求門腿寬度大，工作速度較高，或者經(jīng)常吊運(yùn)重件、長(zhǎng)大件，則宜選雙梁門式起重機(jī)。
⑵跨度和懸臂長(zhǎng)度
門式起重機(jī)的跨度是影響起重機(jī)自身質(zhì)量的重要因素。選擇中，在滿足設(shè)備使用條件和符合跨度系列標(biāo)準(zhǔn)的前提下，應(yīng)該盡量減少跨度。
⑶輪距的確定原則
a、能滿足門架沿起重機(jī)軌道方向的穩(wěn)定性要求；
b、貨物的外形尺寸要能順利通過支腿平面鋼架；
c、注意使輪距B與跨度S成一定比例，一般取輪距B=（1/4-1/6）S。
按主梁結(jié)構(gòu)形式分類，有如下幾種類型的起重機(jī)：
1. 單主梁門式起重機(jī)：
單主梁門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，自身質(zhì)量小，主梁多為偏軌箱形架結(jié)構(gòu)。與雙主梁門式起重機(jī)相比，整體剛度要弱一些。因此，當(dāng)起重量Q≤50t、跨度S≤35m時(shí),可采用這種形式。單主梁門式起重機(jī)門腿有L型和C型兩種形式。L型的制造安裝方便，受力情況好,自身質(zhì)量較小，但是,吊運(yùn)貨物通過支腿處的空間相對(duì)小一些.C型的支腳做成傾斜或彎曲形，目的在于有較大的橫向空間,以使貨物順利通過支腳。
2. 雙梁橋式起重機(jī)：
雙梁橋式起重機(jī)承載能力強(qiáng)，跨度大、整體穩(wěn)定性好，品種多，但自身質(zhì)量與相同起重量的單主梁門式起重機(jī)相比要大些，造價(jià)也較高。根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)不同，又可分為箱形梁和桁架兩種形式。目前一般多采用箱形結(jié)構(gòu)。
按用途形式匪類，有如下幾種起重機(jī)：
1.普通龍門起重機(jī)：
這種起重機(jī)多采用箱型式和桁架式結(jié)構(gòu)，用途最廣泛?？梢园徇\(yùn)各種成件物品和散狀物料，起重量在100噸以下，跨度為4～39米。用抓斗的普通門式起重機(jī)工作級(jí)別較高。普通門式起重機(jī)主要是指吊鉤、抓斗、電磁、葫蘆門式起重機(jī)，同時(shí)也包括半門式起重機(jī)。
2.水電站龍門起重機(jī)：
主要用來吊運(yùn)和啟閉閘門，也可進(jìn)行安裝作業(yè)。起重量達(dá)80～500噸，跨度較小，為8～16米；起升速度較低，為1～5米／分。這種起重機(jī)雖然不是經(jīng)常吊運(yùn)，但一旦使用工作卻十分繁重，因此要適當(dāng)提高工作級(jí)別。
3.造船龍門起重機(jī)：
用于船臺(tái)拼裝船體，常備有兩臺(tái)起重小車：一臺(tái)有兩個(gè)主鉤，在橋架上翼緣的軌道上運(yùn)行；另一臺(tái)有一個(gè)主鉤和一個(gè)副鉤，在橋架下翼緣的軌道上運(yùn)行，以便翻轉(zhuǎn)和吊裝大型的船體分段。起重量一般為100～1500噸；跨度達(dá)185米；起升速度為2～15米／分，還有0.1～0.5米／分的微動(dòng)速度。
4.集裝箱龍門起重機(jī)：
用于集裝箱碼頭。拖掛車將岸壁集裝箱運(yùn)載橋從船上卸下的集裝箱運(yùn)到堆場(chǎng)或后方后，由集裝箱龍門起重機(jī)堆碼起來或直接裝車運(yùn)走，可加快集裝箱運(yùn)載橋或其他起重機(jī)的周轉(zhuǎn)?？啥逊鸥?～4層、寬6排的集裝箱的堆場(chǎng)，一般用輪胎式，也有用有軌式的。集裝箱龍門起重機(jī)與集裝箱跨車相比，它的跨度和門架兩側(cè)的高度都較大。
為適應(yīng)港口碼頭的運(yùn)輸需要，這種起重機(jī)的工作級(jí)別較高。起升速度為8～10米／分；跨度根據(jù)需要跨越的集裝箱排數(shù)來決定，最大為60米左右相應(yīng)于20英尺、30英尺、40英尺長(zhǎng)集裝箱的起重量分別約為20噸、25噸和30噸。
造船門式起重機(jī)的介紹
實(shí)習(xí)過程中，主要了解了造船門式起重機(jī)。造船門式起重機(jī)是工作在造船廠的船塢或船臺(tái)上的專用起重設(shè)備，造船門式起重機(jī)在英語中有時(shí)被稱作Goliath crane，Goliath 是《圣經(jīng)》中一個(gè)巨人的名字，后被引申為“移動(dòng)式巨型起重機(jī)”，其特點(diǎn)就是跨度大、高度高， 跨度一般大于40 m，最大可達(dá)到約200 m，主梁底面的高度在40～80 m 之間。由于跨度大，門架采用一側(cè)剛性腿一側(cè)柔性腿的型式，即一側(cè)剛性腿與主梁固接，另一側(cè)柔性腿通過柔性鉸與主梁連接[1]。
根據(jù)造船工藝要求，造船門式起重機(jī)應(yīng)具有單吊、雙鉤抬吊、三鉤抬吊、船體分段空中翻身和空中微量旋轉(zhuǎn)等多種功能，特別應(yīng)滿足船體分段的翻身和合攏作業(yè)要求。為完成上述功能，造船門式起重機(jī)一般設(shè)有上、下2 個(gè)小車，上、下小車分別在各自的軌道上行駛，下小車可在上小車下穿行。上小車設(shè)有兩個(gè)起重量相同的起升機(jī)構(gòu)， 吊點(diǎn)分別跨于主梁外側(cè)，兩起升機(jī)構(gòu)可以分別動(dòng)作也可聯(lián)合動(dòng)作，可完成船體分段的雙鉤抬吊和轉(zhuǎn)動(dòng)。兩鉤設(shè)有橫移機(jī)構(gòu)，可分別橫移，一般橫移距離為1.5 m 或2 m，以完成工件的微動(dòng)和微量旋轉(zhuǎn)，在合攏時(shí)可準(zhǔn)確對(duì)位。下小車上設(shè)有主鉤和副鉤，兩鉤置于主梁中心位置，主鉤可以單獨(dú)起吊，也可與上小車的兩鉤聯(lián)合動(dòng)作完成三鉤抬吊。副鉤一般起重量很小而起升速度很快，進(jìn)行一些小件的起吊工作。通過上小車兩鉤和下小車主鉤及上、下小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的協(xié)同動(dòng)作，可完成船體分段空中翻身動(dòng)作。
具體翻身過程見圖1，首先是三鉤吊起船體分段，通過三鉤升降調(diào)整和上下小車的平移運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)分段都由上小車來承受（圖1-a）。這時(shí)空載的下小車由上小車的下面穿過去并重新吊起分段的另一側(cè)（圖1-b），這時(shí)通過上小車吊具的下降和上下小車的平移運(yùn)動(dòng)，從而完成分段的180°翻身作業(yè)（圖1-c）。
1、主梁
造船門式起重機(jī)主梁常用的有三種形式[1]，見圖2，圖2-a 與圖2-b 為單梁形式，圖2-c為雙梁形式，圖2-a 所示形式由于下小車占用了一部分主梁的空間，一般用于起重量小的情況，如20世紀(jì)70 年代太重集團(tuán)為天津新港造船廠生產(chǎn)的國內(nèi)第一臺(tái)200 t 造船門式起重機(jī)就采用這種形式的主梁。后兩種形式的主梁都采用了梯形截面，是由于船體分段形狀不規(guī)則，鋼絲繩會(huì)出現(xiàn)斜拉的狀況（在允許的角度內(nèi)），這時(shí)梯形形狀能夠避免鋼絲繩與下翼緣板的摩擦現(xiàn)象。另外各種形式的主梁由于跨度很大，依據(jù)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)的原則，根據(jù)彎矩的需要來改變翼緣板及腹板的厚度，能夠使材料得到充分利用，降低自重。
2、剛性腿
剛性腿采用箱型結(jié)構(gòu),同樣為了節(jié)省材料,整根剛腿也是變截面的,沿著高度方向,其鋼板厚度不斷變化,越往下其截面越小,選取的板厚則越大。根據(jù)結(jié)構(gòu)有限元分析的結(jié)果,在剛性腿下部圓弧過渡處的應(yīng)力最大,故在此處進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)。腿內(nèi)還設(shè)有三層電氣室和自上而下的走梯平臺(tái),同時(shí)在剛腿內(nèi)還設(shè)有一臺(tái)吊重為300kg 的電梯,以供門吊操作人員上、下之用。造船門式起重機(jī)剛性腿常用的有兩種種形式，整體“Ⅰ”字形箱型結(jié)構(gòu)和“人”字形箱型雙柱結(jié)構(gòu)，剛性腿采用整體“Ⅰ”字形箱型結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：電梯可像通常標(biāo)準(zhǔn)的電梯一樣垂直升降而“人”字形結(jié)構(gòu)中傾斜升降的電梯需要特殊設(shè)計(jì)，剛性腿中的梯子、欄桿、走臺(tái)有充足的空間，而且可以有充足的空間在剛性腿的上部放置電氣設(shè)備。“人”字形箱型雙柱結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：避免了整體“Ⅰ”字形結(jié)構(gòu)剛性腿根部非常大的受力，另外單根腿自重減輕，降低制作難度。
3、柔性腿
柔性腿從美觀和節(jié)省材料角度出發(fā),采用了管狀三角形鋼架結(jié)構(gòu),其鋼管外徑、管內(nèi)每隔一段設(shè)有一加強(qiáng)環(huán),以防鋼管局部失穩(wěn),柔性腿通過柔性鉸與主梁連接。造船門式起重機(jī)柔性腿通常采用焊接圓管結(jié)構(gòu)，呈“人”字布置，其頂部通過柔性鉸與主梁連接，選用圓管結(jié)構(gòu)是因?yàn)槠滹L(fēng)阻力小。
4、上小車
上小車由于其吊點(diǎn)分別跨于主梁外側(cè)，所以通常有兩種形式： 一種為機(jī)構(gòu)所有的部件都在小車軌距的外側(cè)，橫移時(shí)所有部件一起橫移。另一種為機(jī)構(gòu)的電機(jī)、減速器、卷筒裝置放在小車軌距以內(nèi)，只有滑輪組放在軌距外側(cè)，鋼絲繩通過導(dǎo)向滑輪纏繞到滑輪組上，橫移時(shí)滑輪組橫移。置將集塵罩與除塵干管相連通。上部件機(jī)構(gòu)位于三層平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)上面，檢修方便。爐前煙通過大功率的風(fēng)機(jī)強(qiáng)制吸煙。頭尾焦裝置將開門時(shí)從爐膛散落的焦炭和清框時(shí)散落的余料收集并倒入導(dǎo)焦柵內(nèi)。位于焦?fàn)t前部，導(dǎo)焦柵下部。非工作狀態(tài)時(shí)焦斗收起，翻轉(zhuǎn)90°，使焦斗豎起并靠近導(dǎo)焦柵前部。工作時(shí)，在取門機(jī)和導(dǎo)焦柵未移動(dòng)之前，焦斗翻轉(zhuǎn)90°，焦斗處于水平，前進(jìn)至爐柱淌焦板下等待接料。在取門、導(dǎo)焦、清框完成后，導(dǎo)焦柵退到后限，焦斗才后退、翻轉(zhuǎn)、倒余料。焦斗采用不銹鋼材質(zhì)。倒入導(dǎo)焦柵里的頭尾焦將在下一個(gè)推焦過程6 m 焦罐車的要求。采用電機(jī)和減速機(jī)外掛的安裝方式，為設(shè)備檢修提供方便。熄焦車配合電機(jī)車和除塵攔焦車設(shè)計(jì)，滿足定點(diǎn)接熄焦的要求；采用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向架運(yùn)行機(jī)構(gòu)，對(duì)耐熱板、鋼結(jié)構(gòu)和車門加強(qiáng)設(shè)計(jì)，解決長(zhǎng)期使用中的破損、變形問題。搖動(dòng)給料機(jī)采用往復(fù)式給料、單臺(tái)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、且能集中操縱控制。給料行程：80 mm，100 mm，120 mm，140 mm，160 mm。給料量0.3～1.0 t/min（可調(diào)）。液壓交換機(jī)用于驅(qū)動(dòng)交換拉條，以完成煤氣、空氣、廢氣定時(shí)換向。焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)油缸額定拉力70 kN，拉條行程460 mm；廢氣系統(tǒng)油缸額定拉力90 kN，拉條行程700 mm。當(dāng)煤氣壓力≤500 Pa 時(shí)， 接到信號(hào)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷煤氣，焦?fàn)t停止加熱。交換機(jī)由PLC 控制， 完成煤氣、廢氣全程循環(huán)自動(dòng)交換。油泵故障或停電時(shí)可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作，手動(dòng)操作交換時(shí)間10 min。
計(jì)算分析
1、荷載
作用在起重機(jī)結(jié)構(gòu)上的荷載分為三類[1 ,2 ] ,即基本荷載、附加荷載與特殊荷載?；竞奢d是始終和經(jīng)常作用在起重機(jī)結(jié)構(gòu)上的荷載,包括自重荷載PG 、起升荷載PQ 及由于機(jī)構(gòu)的起(制) 動(dòng)所引起的水平荷載PH 。自重荷載由于起升荷載在不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊作用, 用起升沖擊系數(shù)φ1考慮。起升荷載在不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)所引起的垂直附加運(yùn)動(dòng)荷載,用起升荷載動(dòng)載系數(shù)φ2考慮。附加荷載是起重機(jī)在正常工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)所受到的非經(jīng)常性作用的荷載, 包括作用在結(jié)構(gòu)上的最大風(fēng)荷載PWi,懸吊物品受風(fēng)荷載作用時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平荷載PHW、起重機(jī)偏斜運(yùn)行引起的側(cè)向力PS ,及根據(jù)實(shí)際情況決定而考慮的溫度荷載、冰雪荷載及某些工藝性荷載。特殊荷載是起重機(jī)處于非工作狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)可能受到的最大荷載或者在工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)偶然受到的不利荷載。前者如結(jié)構(gòu)受到的非工作狀態(tài)的風(fēng)荷載PWo 、試驗(yàn)荷載及根據(jù)實(shí)際情況而考慮的安裝荷載、地震荷載和某些工藝性荷載; 后者如起重機(jī)在工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)受到的碰撞荷載及帶剛性起升導(dǎo)架的起重小車的傾翻水平力。
2、計(jì)算模型與工況
對(duì)該起重機(jī)采用ANSYS 軟件進(jìn)行仿真分析[3 ,4 ] ,各板件均采用殼單元SHELL63 模擬,起重小車運(yùn)行軌道采用BEAM188 模擬。主梁跨度方向?yàn)閥 軸,與其垂直方向?yàn)閤 軸,豎向?yàn)閦 軸。為驗(yàn)證該起重機(jī)設(shè)計(jì)的可靠性和合理性,按照起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[ 1 ](以下簡(jiǎn)稱規(guī)范) 要求的三類荷載組合對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載計(jì)算。組合Ⅰ,只考慮基本荷載組合, 即在該機(jī)上施加荷載φ1 PG +φ2 PQ + PH 。其中,PG 作用位置為最不利加載位置,即起重小車1 中心距主梁端部10. 55m ,起重小車2 中心距同側(cè)梁端16.15 m; PQ 為最大吊重11 000 kN;φ1 及φ2 按照規(guī)范取值為1.1 。組合Ⅱ,考慮基本荷載與附加荷載組合, 即施加荷載φ1 PG +φ2 PQ + PH + PWi 。經(jīng)計(jì)算,x 向風(fēng)荷載較y 向風(fēng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響更為不利, 因此取x 向風(fēng)荷載為結(jié)構(gòu)風(fēng)載工況; 其余荷載取值與組合Ⅰ相同。組合Ⅲ, 考慮基本荷載與特殊荷載組合, 即施加荷載PG + PWo 經(jīng)計(jì)算, x 向風(fēng)荷載較y 向風(fēng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)更為不利, 因此也取x 向風(fēng)荷載為結(jié)構(gòu)風(fēng)載工況。
2. 1 起升工況理論計(jì)算
2. 1. 1
離地起升啟動(dòng)工況計(jì)算分析整個(gè)起升過程,在起升機(jī)構(gòu)剛起動(dòng)的瞬間,繩索系統(tǒng)是松弛的,因此起升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的第1階段是在空轉(zhuǎn),這時(shí)松弛的繩索被收緊;當(dāng)繩索開始受力時(shí),這一階段結(jié)束,這時(shí)m1 具有一定的速度,而m0、m2 還處于靜止?fàn)顟B(tài)。從繩索受力開始直至滑輪組的彈性張力等于荷載重力Q 為止,這是運(yùn)動(dòng)的第2階段。在這一階段中,m2還處于靜止?fàn)顟B(tài),而m1和m0 則在滑輪組彈性力和門架主梁彈性力的作用下產(chǎn)生振動(dòng),這一階段鋼絲繩的彈性力將從零增大Q[ 1 ] 。第3階段從吊重離地瞬間開始[ 2、3 ] 。它的計(jì)算模型簡(jiǎn)化為圖4。圖4中m0 為小車系統(tǒng)的推算質(zhì)量; k0 為主梁的剛度系數(shù); m1 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和機(jī)構(gòu)中所有運(yùn)動(dòng)部分的推算質(zhì)量; m2 為吊重的質(zhì)量; k為鋼絲繩的剛度系數(shù); P為電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力; s0、s1、s2 分別表示質(zhì)量m0、m1、m2 的位移。
圖（起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算模型）
由拉格朗日方程[ 4 ]可以得到m0、m1、m2 的3個(gè)運(yùn)動(dòng)微分方程:
求解該方程組可以計(jì)算出該三質(zhì)量二自由度的完整解。但考慮到m0 的動(dòng)變形與靜變形相差很少,故不考慮m0 的運(yùn)動(dòng)方程,系統(tǒng)簡(jiǎn)化為二質(zhì)量一自由度系統(tǒng)。在吊重離地的瞬間,m1的速度為v,
m2 的速度為零,可解得鋼絲繩(及傳動(dòng)系統(tǒng))的力F為:
其中:
離地起升工況中鋼絲繩的受力情況可以用以下方程組表示:
其中, [0, t1 )為離地之前的時(shí)間; s ( t)為離地之前鋼絲繩隨時(shí)間的伸長(zhǎng)量; [ t1 , t2 )為從離地開始到平穩(wěn)上升之間的時(shí)間; [ t2 , t3 )為平穩(wěn)上升的時(shí)間; [ t3 ,t4 )為從制動(dòng)開始到靜止的時(shí)間。該方程組的曲線形式見圖。
2. 1. 2 起升制動(dòng)工況計(jì)算
下面討論起升機(jī)構(gòu)在上升平穩(wěn)后制動(dòng)工況時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)載荷計(jì)算。起重機(jī)在這種工況時(shí),受到起升機(jī)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力Pz 的作用。同樣可解得鋼絲繩(包括傳動(dòng)系統(tǒng))的力為:
2. 2 起升工況的仿真分析[ 5 ]
對(duì)于門式起重機(jī)的離地起升工況,在ADAMS所建虛擬樣機(jī)中實(shí)現(xiàn)方法是,首先吊重靜止放在地面上,地面與吊重之間施加接觸力,初始接觸力等于吊重重力,即鋼絲繩尚未提供拉力,然后拉動(dòng)起升鋼絲繩上端將其提起,平穩(wěn)上升后,對(duì)其制動(dòng)。根據(jù)實(shí)際情況給鋼絲繩上端施加描述起升運(yùn)動(dòng)的函數(shù)。
2. 2. 1 模型的相關(guān)參數(shù)設(shè)置
根據(jù)電機(jī)選型后的起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算,得到啟動(dòng)過程為0. 98 s,制動(dòng)過程為1.01s。起升運(yùn)動(dòng)函數(shù)的加速度曲線見圖
鋼絲繩的剛度則可以通過虎克定律計(jì)算得到。
2. 2. 2 起升工況仿真結(jié)果
在仿真起始時(shí)首先做靜平衡分析。然后模擬起升運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副拉動(dòng)鋼絲繩上端將吊重拉離地面,得到平穩(wěn)上升中的變形云圖和應(yīng)力云圖,可知起升工況中門架的最大應(yīng)力為129.06MPa。門架的變形曲線圖和應(yīng)力曲線圖見圖。
3、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真
大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí),懸吊著的吊重將會(huì)擺動(dòng)。吊重?cái)[動(dòng)時(shí),將會(huì)對(duì)起重機(jī)產(chǎn)生附加的水平力。
3. 1 大車運(yùn)行工況計(jì)算理論
3. 1. 1 大車運(yùn)行啟動(dòng)工況計(jì)算
圖為大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)的示意圖和所示的三質(zhì)量二自由度的彈性系統(tǒng)為大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化系統(tǒng)。
計(jì)算模型中的參數(shù)說明如下: m0 為起重機(jī)大車的推算質(zhì)量; m1 為大車傳動(dòng)系統(tǒng)的推算質(zhì)量; m2 為吊重的質(zhì)量; k01為大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)高速部分的剛度系數(shù); l為吊重起升時(shí)鋼絲繩的長(zhǎng)度; k20為吊重?cái)[動(dòng)的剛度系數(shù)，；P為大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力;W 為大車的運(yùn)行靜阻力; s0、s1、s2 分別為質(zhì)量m0、m1、m2 的位移。由于高速部分的剛性系數(shù)k01比吊重?cái)[動(dòng)的剛性系數(shù)k20大得多。因此可以用一個(gè)二質(zhì)量一自由度的系統(tǒng)來解決吊重的擺動(dòng)問題,見圖。
由拉格朗日方程得到運(yùn)動(dòng)微分方程組:
已知s0 - s2 為吊重與大車之間的相對(duì)擺幅,因此可以解得擺動(dòng)的水平力為:
式中,
3. 1. 2 大車運(yùn)行制動(dòng)工況計(jì)算
門式起重機(jī)在大車運(yùn)行制動(dòng)時(shí),受到運(yùn)行機(jī)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力Pz的作用。此處亦將系統(tǒng)簡(jiǎn)化為二質(zhì)量一自由度系統(tǒng),見圖。
同樣,解得擺動(dòng)的水平力為:
大車運(yùn)行工況中的水平動(dòng)載荷,可以用以下方程組表示:
其中, [0, t1 )為大車運(yùn)行起動(dòng)的時(shí)間; [ t1 ,t2 )為大車平穩(wěn)運(yùn)行的時(shí)間; [ t2 ,t3 ]為大車運(yùn)行制動(dòng)的時(shí)間。該方程組的曲線形式見圖。
4、計(jì)算結(jié)論
通過對(duì)門式起重機(jī)的起升工況和大車運(yùn)行工況進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真,得到了整機(jī)的動(dòng)位移、動(dòng)應(yīng)力以及各連接件之間的作用力等,較真實(shí)地反映了門式起重機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。通過對(duì)比,小車運(yùn)行工況的水平動(dòng)載荷仿真曲線和理論曲線基本相似,表明運(yùn)用虛擬樣機(jī)方法模擬門式起重機(jī)的實(shí)際操作是可行的。根據(jù)仿真獲得的各構(gòu)件及各連接副的實(shí)時(shí)位移、速度、加速度和應(yīng)力狀況,可對(duì)起重機(jī)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)。同時(shí)該方法還可以對(duì)門式起閉機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn),解決現(xiàn)場(chǎng)因砝碼問題無法實(shí)驗(yàn)的問題。
造船門式起重機(jī)三維模型
實(shí)習(xí)體會(huì)
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大以及自動(dòng)化程度的提高，作為無聊搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)械在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中的作用越來越大，應(yīng)用越來越廣，需求量不斷增加，對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了現(xiàn)代設(shè)計(jì)和制造能力的提高，激烈的國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來越依賴于技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，這些都促使國內(nèi)外各種起重機(jī)制造企業(yè)在生產(chǎn)中更多的采用各種先進(jìn)幾聲以縮短生產(chǎn)和設(shè)計(jì)周期，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
因此，通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，我學(xué)到了許許多多課本上學(xué)不到的知識(shí)，尤其在工廠里，我看到了國產(chǎn)、進(jìn)口的諸多先進(jìn)的設(shè)備，諸多設(shè)備所采用的原理和機(jī)構(gòu)，我們?cè)谡n本上都從沒接觸過，讓我打開眼界，拓展了我的知識(shí)面。并不是否定了課本上的知識(shí)，我們還是應(yīng)該注重專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，只有學(xué)好了基礎(chǔ)知識(shí)才有可能進(jìn)一步的去接受新的先進(jìn)的理論和方法，通過理論，來聯(lián)系實(shí)際，設(shè)計(jì)出更好更新的工業(yè)產(chǎn)品。
新世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在他的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。一種機(jī)器設(shè)備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)已經(jīng)不是單一的實(shí)驗(yàn)?zāi)骋环N功能，而是要兼顧他的各方面效益與特性，當(dāng)然這就更要要求我們?cè)鷮?shí)地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，提升自己，武裝自己，還要時(shí)刻更新自己的思想，與時(shí)俱進(jìn)，努力地使自己跟上世界先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的步伐。
另外，通過這次實(shí)習(xí)，我看到了我國機(jī)械加工水平與發(fā)達(dá)國家的差距。在車間里，我看到的大多數(shù)先進(jìn)設(shè)備都是從外國進(jìn)口的，而且去多還是在西方國家?guī)缀跆蕴募夹g(shù)。由此說明我國機(jī)械加工對(duì)西方國家的依賴性太高。所以我們要學(xué)好專業(yè)知識(shí)，同時(shí)參與一些生產(chǎn)實(shí)習(xí)，理論結(jié)合實(shí)際，設(shè)計(jì)出更具創(chuàng)新意義的機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品。