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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
畢
業(yè)
實
習(xí)
報
告
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班 級：08機制3班
學(xué) 號：0828070061
姓 名： 段亞斌
指導(dǎo)老師： 秦 歌
前言
畢業(yè)實習(xí)是機械專業(yè)學(xué)生在完成課程之后進(jìn)行最后的綜合實習(xí)，是貫徹理論聯(lián)系實際的原則，實現(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)了解機械工程及自動化類企業(yè)常規(guī)操作模式，熟悉一般的機械操作手段和方法；了解機械行業(yè)現(xiàn)狀，應(yīng)用所學(xué)理論知識，提出改進(jìn)建議；在真實的工作環(huán)境下，認(rèn)識自我，磨煉意志，鍛煉心態(tài)，考慮就業(yè)方向的選擇。實習(xí)生應(yīng)端正態(tài)度，克服實習(xí)過程中出現(xiàn)的困難和挫折，真正做到理論與實際相結(jié)合。
短期的實習(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)和那種生機蓬勃的工作氛圍。走進(jìn)這樣的一個集體中，你的心會不由自主地年輕起來，你的腳步會不由自主地跟著大家快起來，而你的工作態(tài)度更會變得努力、認(rèn)真，再認(rèn)真一些，再努力一點。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)和自強不息的學(xué)習(xí)。也許，這就是一個集體的凝聚力，一個企業(yè)寫在書面之外的“特殊文化”吧。
通過實習(xí)，不僅讓我獲得了裝配的基礎(chǔ)知識,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)，而且加強了理論聯(lián)系實際的鍛煉,提高了實踐能力,培養(yǎng)了向工人及現(xiàn)場技術(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，并為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計作了必要的知識準(zhǔn)備；通過實習(xí)，學(xué)習(xí)本專業(yè)的實際生產(chǎn)操作技能，了解更多的專業(yè)技術(shù)知識及應(yīng)用狀況，拓寬專業(yè)知識面;培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的工作作風(fēng)，樹立安全第一的生產(chǎn)觀念，提高分析問題、解決問題的獨立工作能力。
二、實習(xí)內(nèi)容
門式起重機的介紹
門式起重機也是在固定跨間內(nèi)搬運和裝卸物料的機械設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于車間、倉庫、或者露天場地。其與橋式起重機的區(qū)別在橋架部分，它在主梁的兩端有兩個高大的支撐腿，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、門式起重機的類型
門式起重機一般根據(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：主梁無懸伸，小車在主跨度內(nèi)進(jìn)行。
b、半門式起重機：支腿有高低差，可根據(jù)使用場地的土建要求而定。
c、雙懸臂門式起重機：最常見的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)的受力和場地面積的有效利用都是合理的。
d、單懸臂門式起重機：這種結(jié)構(gòu)形式往往是因場地的限制而被選用。
⑵按主梁結(jié)構(gòu)形式分
單主梁門式起重機：
單主梁門式起重機結(jié)構(gòu)簡單，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相比，整體剛度要弱一些。因此，當(dāng)起重量Q≤50t、跨度S≤35m時,可采用這種形式。單主梁門式起重機門腿有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，吊運貨物通過支腿處的空間相對小一些。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。
雙梁起重機的表示方法：
雙梁橋式起重機承載能力強、跨度大、整體穩(wěn)定性好，但自身質(zhì)量與相同起重機的單主梁門式起重機相比要大些，造價也較高，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、門式起重機的表示方法
用代號、額定起重量、跨度。工作級別4個主要素特征表示門式起重機的型號。
⑴代號含義
M：表示門式類型，M后一個符號為雙梁門式起重機。共符號有：MG、ME、MZ、MC、MP、MS，加兩個符號為單主梁門式起重機，其符號有：MDG、MDZ、MDN、MDP、MDS。
MG—雙梁單小車吊鉤門式起重機；
ME—雙梁雙小車吊鉤門式起重機；
MDN—單主梁單小車抓斗吊鉤門式起重機；
MDS—單主梁小車三用門式起重機。
3、門式起重機的應(yīng)用
⑴單主梁和雙主梁門式起重機的選用
一般情況下，起重機在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)常吊運重件、長大件，則宜選雙梁門式起重機。
⑵跨度和懸臂長度
門式起重機的跨度是影響起重機自身質(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：
1. 單主梁門式起重機：
單主梁門式起重機結(jié)構(gòu)簡單，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相比，整體剛度要弱一些。因此，當(dāng)起重量Q≤50t、跨度S≤35m時,可采用這種形式。單主梁門式起重機門腿有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,吊運貨物通過支腿處的空間相對小一些.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：
雙梁橋式起重機承載能力強，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相比要大些，造價也較高。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：
1.普通龍門起重機：
這種起重機多采用箱型式和桁架式結(jié)構(gòu)，用途最廣泛。可以搬運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工作級別較高。普通門式起重機主要是指吊鉤、抓斗、電磁、葫蘆門式起重機，同時也包括半門式起重機。
2.水電站龍門起重機：
主要用來吊運和啟閉閘門，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。這種起重機雖然不是經(jīng)常吊運，但一旦使用工作卻十分繁重，因此要適當(dāng)提高工作級別。
3.造船龍門起重機：
用于船臺拼裝船體，常備有兩臺起重小車：一臺有兩個主鉤，在橋架上翼緣的軌道上運行；另一臺有一個主鉤和一個副鉤，在橋架下翼緣的軌道上運行，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／分的微動速度。
4.集裝箱龍門起重機：
用于集裝箱碼頭。拖掛車將岸壁集裝箱運載橋從船上卸下的集裝箱運到堆場或后方后，由集裝箱龍門起重機堆碼起來或直接裝車運走，可加快集裝箱運載橋或其他起重機的周轉(zhuǎn)?？啥逊鸥?～4層、寬6排的集裝箱的堆場，一般用輪胎式，也有用有軌式的。集裝箱龍門起重機與集裝箱跨車相比，它的跨度和門架兩側(cè)的高度都較大。
為適應(yīng)港口碼頭的運輸需要，這種起重機的工作級別較高。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。
造船門式起重機的介紹
實習(xí)過程中，主要了解了造船門式起重機。造船門式起重機是工作在造船廠的船塢或船臺上的專用起重設(shè)備，造船門式起重機在英語中有時被稱作Goliath crane，Goliath 是《圣經(jīng)》中一個巨人的名字，后被引申為“移動式巨型起重機”，其特點就是跨度大、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，造船門式起重機一般設(shè)有上、下2 個小車，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)有兩個起重量相同的起升機構(gòu)， 吊點分別跨于主梁外側(cè)，兩起升機構(gòu)可以分別動作也可聯(lián)合動作，可完成船體分段的雙鉤抬吊和轉(zhuǎn)動。兩鉤設(shè)有橫移機構(gòu)，可分別橫移，一般橫移距離為1.5 m 或2 m，以完成工件的微動和微量旋轉(zhuǎn)，在合攏時可準(zhǔn)確對位。下小車上設(shè)有主鉤和副鉤，兩鉤置于主梁中心位置，主鉤可以單獨起吊，也可與上小車的兩鉤聯(lián)合動作完成三鉤抬吊。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、下小車運行機構(gòu)的協(xié)同動作，可完成船體分段空中翻身動作。
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動，使整個分段都由上小車來承受（圖1-a）。這時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），這時通過上小車吊具的下降和上下小車的平移運動，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200 t 造船門式起重機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，鋼絲繩會出現(xiàn)斜拉的狀況（在允許的角度內(nèi)），這時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)等強度設(shè)計的原則，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?。腿?nèi)還設(shè)有三層電氣室和自上而下的走梯平臺,同時在剛腿內(nèi)還設(shè)有一臺吊重為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：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，剛性腿中的梯子、欄桿、走臺有充足的空間，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：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)是因為其風(fēng)阻力小。
4、上小車
上小車由于其吊點分別跨于主梁外側(cè)，所以通常有兩種形式： 一種為機構(gòu)所有的部件都在小車軌距的外側(cè)，橫移時所有部件一起橫移。另一種為機構(gòu)的電機、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，橫移時滑輪組橫移。置將集塵罩與除塵干管相連通。上部件機構(gòu)位于三層平臺鋼結(jié)構(gòu)上面，檢修方便。爐前煙通過大功率的風(fēng)機強制吸煙。頭尾焦裝置將開門時從爐膛散落的焦炭和清框時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，在取門機和導(dǎo)焦柵未移動之前，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推焦過程6 m 焦罐車的要求。采用電機和減速機外掛的安裝方式，為設(shè)備檢修提供方便。熄焦車配合電機車和除塵攔焦車設(shè)計，滿足定點接熄焦的要求；采用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向架運行機構(gòu)，對耐熱板、鋼結(jié)構(gòu)和車門加強設(shè)計，解決長期使用中的破損、變形問題。搖動給料機采用往復(fù)式給料、單臺獨立驅(qū)動、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)）。液壓交換機用于驅(qū)動交換拉條，以完成煤氣、空氣、廢氣定時換向。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， 接到信號可實現(xiàn)自動切斷煤氣，焦?fàn)t停止加熱。交換機由PLC 控制， 完成煤氣、廢氣全程循環(huán)自動交換。油泵故障或停電時可以實現(xiàn)手動操作，手動操作交換時間10 min。
計算分析
1、荷載
作用在起重機結(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)常作用在起重機結(jié)構(gòu)上的荷載,包括自重荷載PG 、起升荷載PQ 及由于機構(gòu)的起(制) 動所引起的水平荷載PH 。自重荷載由于起升荷載在不穩(wěn)定運動時對結(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)定運動時對結(jié)構(gòu)所引起的垂直附加運動荷載,用起升荷載動載系數(shù)φ2考慮。附加荷載是起重機在正常工作狀態(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)荷載作用時對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平荷載PHW、起重機偏斜運行引起的側(cè)向力PS ,及根據(jù)實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。特殊荷載是起重機處于非工作狀態(tài)時結(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 、試驗荷載及根據(jù)實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、計算模型與工況
對該起重機采用ANSYS 軟件進(jìn)行仿真分析[3 ,4 ] ,各板件均采用殼單元SHELL63 模擬,起重小車運行軌道采用BEAM188 模擬。主梁跨度方向為y 軸,與其垂直方向為x 軸,豎向為z 軸。為驗證該起重機設(shè)計的可靠性和合理性,按照起重機設(shè)計規(guī)范[ 1 ](以下簡稱規(guī)范) 要求的三類荷載組合對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載計算。組合Ⅰ,只考慮基本荷載組合, 即在該機上施加荷載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)計算,x 向風(fēng)荷載較y 向風(fēng)荷載對結(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)計算, x 向風(fēng)荷載較y 向風(fēng)荷載對結(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 起升工況理論計算
2. 1. 1
離地起升啟動工況計算分析整個起升過程,在起升機構(gòu)剛起動的瞬間,繩索系統(tǒng)是松弛的,因此起升機構(gòu)運動的第1階段是在空轉(zhuǎn),這時松弛的繩索被收緊;當(dāng)繩索開始受力時,這一階段結(jié)束,這時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,這是運動的第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,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 ] 。它的計算模型簡化為圖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 為電動機轉(zhuǎn)子和機構(gòu)中所有運動部分的推算質(zhì)量; m2 為吊重的質(zhì)量; k為鋼絲繩的剛度系數(shù); P為電動機的驅(qū)動力; s0、s1、s2 分別表示質(zhì)量m0、m1、m2 的位移。
圖（起升機構(gòu)的計算模型）
由拉格朗日方程[ 4 ]可以得到m0、m1、m2 的3個運動微分方程:
求解該方程組可以計算出該三質(zhì)量二自由度的完整解。但考慮到m0 的動變形與靜變形相差很少,故不考慮m0 的運動方程,系統(tǒng)簡化為二質(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 )為離地之前的時間; s ( t)為離地之前鋼絲繩隨時間的伸長量; [ t1 , t2 )為從離地開始到平穩(wěn)上升之間的時間; [ t2 , t3 )為平穩(wěn)上升的時間; [ t3 ,t4 )為從制動開始到靜止的時間。該方程組的曲線形式見圖。
2. 1. 2 起升制動工況計算
下面討論起升機構(gòu)在上升平穩(wěn)后制動工況時系統(tǒng)的動載荷計算。起重機在這種工況時,受到起升機構(gòu)中電動機的制動力Pz 的作用。同樣可解得鋼絲繩(包括傳動系統(tǒng))的力為:
2. 2 起升工況的仿真分析[ 5 ]
對于門式起重機的離地起升工況,在ADAMS所建虛擬樣機中實現(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,然后拉動起升鋼絲繩上端將其提起,平穩(wěn)上升后,對其制動。根據(jù)實際情況給鋼絲繩上端施加描述起升運動的函數(shù)。
2. 2. 1 模型的相關(guān)參數(shù)設(shè)置
根據(jù)電機選型后的起制動時間驗算,得到啟動過程為0. 98 s,制動過程為1.01s。起升運動函數(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算得到。
2. 2. 2 起升工況仿真結(jié)果
在仿真起始時首先做靜平衡分析。然后模擬起升運動的運動副拉動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、大車運行機構(gòu)動力學(xué)仿真
大車運行機構(gòu)在啟動和制動時,懸吊著的吊重將會擺動。吊重擺動時,將會對起重機產(chǎn)生附加的水平力。
3. 1 大車運行工況計算理論
3. 1. 1 大車運行啟動工況計算
圖為大車運行機構(gòu)運行時的示意圖和所示的三質(zhì)量二自由度的彈性系統(tǒng)為大車運行機構(gòu)的簡化系統(tǒng)。
計算模型中的參數(shù)說明如下: m0 為起重機大車的推算質(zhì)量; m1 為大車傳動系統(tǒng)的推算質(zhì)量; m2 為吊重的質(zhì)量; k01為大車運行機構(gòu)高速部分的剛度系數(shù); l為吊重起升時鋼絲繩的長度; k20為吊重擺動的剛度系數(shù)，；P為大車運行機構(gòu)的電動機的驅(qū)動力;W 為大車的運行靜阻力; 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比吊重擺動的剛性系數(shù)k20大得多。因此可以用一個二質(zhì)量一自由度的系統(tǒng)來解決吊重的擺動問題,見圖。
由拉格朗日方程得到運動微分方程組:
已知s0 - s2 為吊重與大車之間的相對擺幅,因此可以解得擺動的水平力為:
式中,
3. 1. 2 大車運行制動工況計算
門式起重機在大車運行制動時,受到運行機構(gòu)中電動機的制動力Pz的作用。此處亦將系統(tǒng)簡化為二質(zhì)量一自由度系統(tǒng),見圖。
同樣,解得擺動的水平力為:
大車運行工況中的水平動載荷,可以用以下方程組表示:
其中, [0, t1 )為大車運行起動的時間; [ t1 ,t2 )為大車平穩(wěn)運行的時間; [ t2 ,t3 ]為大車運行制動的時間。該方程組的曲線形式見圖。
4、計算結(jié)論
通過對門式起重機的起升工況和大車運行工況進(jìn)行動力學(xué)仿真,得到了整機的動位移、動應(yīng)力以及各連接件之間的作用力等,較真實地反映了門式起重機的動態(tài)特性。通過對比,小車運行工況的水平動載荷仿真曲線和理論曲線基本相似,表明運用虛擬樣機方法模擬門式起重機的實際操作是可行的。根據(jù)仿真獲得的各構(gòu)件及各連接副的實時位移、速度、加速度和應(yīng)力狀況,可對起重機的動態(tài)性能進(jìn)行評價和改進(jìn)。同時該方法還可以對門式起閉機進(jìn)行虛擬實驗,解決現(xiàn)場因砝碼問題無法實驗的問題。
造船門式起重機三維模型
實習(xí)體會
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模的擴大以及自動化程度的提高，作為無聊搬運重要設(shè)備的起重機械在現(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，對起重機的要求也越來越高，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展推動了現(xiàn)代設(shè)計和制造能力的提高，激烈的國際市場競爭也越來越依賴于技術(shù)的競爭，這些都促使國內(nèi)外各種起重機制造企業(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)計周期，增強市場競爭力。
因此，通過這次的畢業(yè)設(shè)計實習(xí)，我學(xué)到了許許多多課本上學(xué)不到的知識，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構(gòu)，我們在課本上都從沒接觸過，讓我打開眼界，拓展了我的知識面。并不是否定了課本上的知識，我們還是應(yīng)該注重專業(yè)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，只有學(xué)好了基礎(chǔ)知識才有可能進(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)系實際，設(shè)計出更好更新的工業(yè)產(chǎn)品。
新世紀(jì)機械制造業(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。一種機器設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)已經(jīng)不是單一的實驗?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扎實地學(xué)習(xí)專業(yè)知識，提升自己，武裝自己，還要時刻更新自己的思想，與時俱進(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，通過這次實習(xí)，我看到了我國機械加工水平與發(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)。由此說明我國機械加工對西方國家的依賴性太高。所以我們要學(xué)好專業(yè)知識，同時參與一些生產(chǎn)實習(xí)，理論結(jié)合實際，設(shè)計出更具創(chuàng)新意義的機械工業(yè)產(chǎn)品。