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龙门起重机设计计算(完整版)

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龙门起重机设计计算

」•设计条件

1. 计算风速

最大工作风速：6级

最大非工作风速：10级（不加锚定）

最大非工作风速：12级（加锚定）

2. 起升载荷

Q=4 0 吨

3. 起升速度

满载：v=1 m/min

空载：v=2 m/min

4•小车运行速度：

满载：v=3 m/min

空载：v=6 m/min

5. 大车运行速度：

满载：v=5 m/min

空载：v=10 m/min

6. 采用双轨双轮支承型式，每侧轨距 2米

7. 跨度44米，净空跨度40米。

8. 起升高度:H上=50米，H下=5米

二.轮压及稳定性计算

（一）载荷计算

1. 起升载荷：Q=40t

2. 自重载荷

小车自重 G

龙门架自重 G

大车运行机构自重 G

司机室 G

电气 G

3. 载荷计算

名称 正面 侧面

风力 系数C 高度 系数

K! 挡风 面积A 计算 结果

CKhA 高度h 风力 系数C 高度 系数

K! 挡风 面积A 计算 结果

CKA 高度h

货物 1.2 1.62 22 42.8 50 1.2 1.62 22 42.8 50

小车 1.1 : 1.71 6 : 11.3 68 : 1.1 1.71 6 : 11.3 68

司机室1 1.1 — 1.51： 4.5 : 7.5 : 40 1.1 n 1.51「 3 5.0「 40

门架 1.6 1.51 188 454.

2 44 1.6 1.51 142 343 44 1=6.7t

2=260t

3=10t

4=0.5t

5=1.5t 大车 1.1 1.0 : 2 2.2 0.5 1.1 1.0 : 2 2.2 0.5

合计

518 44.8

404

工作风压：qi =114 N/m2

2 q n=190 N/m 2

q m=800 N/m 2 （10 级）

q m=1000 N/m 2 （12 级）

正面： Fwi=518x114N=5.91 104 N

Fw U=518x190N=9.86 104N

Fw m=518x800N=41.44 104 N （10

级）

Fw m=518x1000N=51.8 104 N （12

级） 侧面： Fwi =4.61 104 N

Fw n=7.68 104 N

Fw m=32.34 104 N （10 级）

Fw rn =40.43 104 N （12 级）

二)轮压计算

1. 小车位于最外端，U类风垂直于龙门吊正面吹大车 ，运行机构起制

动，并考虑惯性力的方向与风载方向相同。

龙门吊自重： G=G1+ G2+G3+G4+G5=6.7+260+10+2=278.7t 起升载荷：

Q=40t

水平风载荷： FwU=9.86t 水平风载荷对轨道面的力矩： MwU=9.86 X

44.8=441.7 tm 水平惯性力 :F a=(G+Q) X a

=（278.7+40） X 0.2 X 1000 = 6.37 X 10000 N =6.37 t

小车对中心线的力矩： M2=（6.7+40）X 16=747.2tm

最大腿压： P

=0.25 max=0.25 （G+Q） + M 1/2L + M q/2K

318.7 + 722.0/48 + 747.2/84 水平惯性力对轨道面的力矩： 总的水平力力矩： M Ma = 6.37 X 44=280.3tm

1 = Ma+ MwU

=722 tm

=79.675+15.04+8.9

=103.6t 最大工作轮压：Rna= Pmax/4 =25.9t =26t

（三）稳定性计算

工况1:无风、静载，由于起升载荷在倾覆边内侧,故满足刀MB 0 工况 2:有风、动载，刀 M=0.95 （278.7+40） 12-628.3

=3004.9 >0

工况3:突然卸载或吊具脱落，按规范不需验算

工况4: 10级风袭击下的非工作状态：

刀 M=0.95 278.7 12 - 1.15 41.44 44

=3177.2-2668.7

=1080.3>0

飓风袭击下：

刀 M=0.95 278.8 12 - 1.15 51.8 44.8

=508.5>0

为防止龙门吊倾覆或移动，龙门吊设置风缆。

三起升机构设计计算

（一） 设计参数

1 .起重量： Q=40t

2 •起升速度：V吊=1m/s

V 空=2m/s

3 .钢丝绳倍率：q=4

（二） 钢丝绳计算

SnaX=Q/（qa n ）

Q=40t=4000Kg

q—倍率，q=4

a—卷入卷筒根数a=2

n =0.97

Smax=Q/(qa n )=40000/(2 4 0.97)=5.15 103Kg

选择 6w(19)-20-185- I -光

Sp=①刀S=0.85 30.25=25.70t> n Smax=5 5.15=25.75t

(三) 电动机的选择及校核

Nj QV 1000 1 40 10000 60 7.8 KW 1000 0.85 额定功11Kw

额定转矩： 140.1Nm

额定转速： 735r/mi n

转动惯量： 0.285Kgm2

重量： 250Kg

过载系数入 :2.8

过载校核： H QV Pn m 1000 2.8 7.8 5.9Kw 选择变速调速电机 YTSZ180L-8 Pn=11KW>5.9KW满足要求。

四小车机构设计计算

（一）确定车轮直径

小车采用四轮布置，轨距2m,轮距2.5m 小车自重引起的轮压Rt

起升载荷引起的轮压

最大轮压 : R max 13.2 104

最小轮压：Rmin 2.2 104

车轮的等效疲劳计算载荷

2 R max Rmin 1 4 Rc （2 13.2 2.2） 9.53 104 3 3

采用圆柱车轮和铁路轨道，初选车轮直径© 400,铁路轨道P43,车 轮材料为45号刚，踏面硬度HB=30—380,硬度层为15mm,P43ft道是凸形， 曲率半径R=300mm.

车轮的许用轮压为：

C 2----运行机构工作级别系数，1

K 2---与车轮材料有关的电接触应力系数，0.1

R---- 曲率半径，为300mm

m--- 曲率半径的比值所确定的系数，为 0.45

（二）运行阻力计算

1.运行摩擦阻力Ff=wG, w=0.008

G (6.7 40) 46.7 104N

Ff 0.008 46.7 104 3.74 103N

2. 坡度阻力

F Gsi n

sin 0.01

F 46.7 104 0.01 4.67 10‘NRt 1.3 6.7 10000

4 1.1 2.2 104N

RI 1.1 40 10000

4 11 105N

Rc C1C2K2 R2 (N)

1----车轮转速系数，车轮的转数n 3

0.4 2.39r /min

Rc C1C2K2 R2 -3 m 1.17 1 0.1 3002

0.453 4 4 11.6 10 N 9.53 10 N 3.风阻力

3 FW (42.8 11.3) 114 6.17 10 N

F=Ff+Fr+F=(3.74+4.61+6.1) 103=14.58

(三) 电动机的计算

3 3 14.58 103

P —— 严 0.9 KW

1000 10 0.85

四减速器以及链传动计算

总传动比 i=940/2.39=393.3

i=i 1? i 2

初估链传动比i 2=2

输出转速 n=2.39 2=4.78 r/min

选择SEW生产的斜齿轮减速电机

型号：R103DV112M6

输出转速：n°ut=5.5 r/min

则链传动比i 2=5.5/2.39=2.3

乙=17, Z 2=39, i 1=39/17=2.3

五、大车运行计算

(一)确定车轮直径

大车采用4 4轮布置，轨距2m,轮距1.8m 由总体计算，可知大车轮的最大轮压 Rma=26t.

最小轮压:R min=13.9t〜14t

2

等效计算轮压：R=-(2 26 14)=16.5t

3

初选大车车轮直径 600,轨道P43

10 3N

车轮的许用轮压：Rc=GCK R2

m3 (N)

满 5 n= — 2.6526r / min ? D 0.6

n空 = 5.305r / min 0.6

G=1.17

C2=1

K>=0.1

R=300

m=0.3388 G为转速系数,

车轮的转速： 42

17

满足要求。

（二）运行阻力计算 1 •运行摩擦阻力

F f = wG w = 0.007 G 280 t

4 4 Ft 280 10 0.007 1.96 10 N

2 •坡道阻力

F Gsi n sin 0.01

F 280 104 0.01 2.8 104 N

3. 风阻力:FW = 475 111N =5.42 104 N

总阻力:F= (1.96+2.8+5.42) 104N = 10.18 10°N

满载阻力:F' =11.35 104N, F ' /F=1.12

（三）电动机选择

4 10 10.18 104

3 60 20 KW

10 0.85

由于速度低，选二套驱动

Pj = N 10 KW 2

选两台11KW电机

（四）减速器及链传动计算

选择减速电机 R163DV160M4,

输出转速11 r/min，并通过变频调速，使空载时输出速度增加 1.2倍,

即输出转速11 1.2=13.2 r/mi n

13 2

则链传动比为 i2=—一 2.4882 5.305

取小链轮齿数为 乙=17

则乙=i 2乙=42

2.47 R=1.17 0.1 3002

3 0.388 18 104KN>16.5 10 N

总功率N= FV

?1000

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龙门式起重机设计毕业设

龙门式起重机设计毕业设

中国矿业大学2011届本科生毕业设计第1页

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１概述

1.1起重机械的发展简史及发展动向

简单的起重运输装置的诞生，可以追溯到公元前5000～4000年的新石器时代末期，

为埋葬和纪念死者而修筑石棺和石台，我国古代劳动人民已能开凿和搬运巨石。蒸气机的

出现，推动了第一次工业革命，起重机械也因之有了较大发展。1827年，出现了第一台用

蒸气机驱动的固定式回转起重机，从此结束了起重机采用人力驱动的历史。在工业发展中，

电力驱动的出现是起重机械蓬勃发展的转折点。1880年，出现了第一台电力驱动的载客升

降机。1885年，制成了电力驱动的回转起重机，从后制成了电力驱动的桥式起重机和门座

起重机等。二次世界大战期间，新产品、新材料、新工艺不断出现。例如：由于自动焊接

新技术的出现，箱形结构的桥式起重机越来越受到人们的欢迎；由于计算机技术的推广应

用，利用计算机进行辅助设计（CAD）和辅助制造（CAM），使起重机的整机布置更趋优

化，基本零部件更加紧凑耐用；由于自控技术和数显技术的广泛普及，使起重机的控制和

安全保护装置大为改善，保证了操作的安全性和可靠性。

纵观世界各国起重机械发展的现状，对今后的动向，可归纳如下：1、大型化

由于石油、化工、冶炼、造船以及电站等的工程规模越来越大，所以吊车起吊物品

的重量也越来越大。2、重视“三化”，逐步采用国际标准

所谓“三化”，是指起重机械的标准化、系列化和通用化。贯彻“三化”可以缩短

设计周期，保证产品制造质量，便于管理和提高经济效益。3、实现产品的机电一体化

机械产品需要更新换代。在当今计算机技术、数控技术及数显技术大发展的年代里，

中国矿业大学2011届本科生毕业设计第2页更新换代的重要标志是实现产品的机电一体化。在起重机械上应用计算机技术，可以提高

作业性能，增加安全性，以至实现无人自动操作。4、人机工程学的应用

起重机械一般应用在沉重和繁忙的、环境比较恶劣的场合。为减少司机的作业强度，

1303造桥龙门起重机总体设计

1303造桥龙门起重机总体设计

天津滨海职业学院全日制高等职业教育

毕业实践环节毕业设计（典型性项目）

造船龙门起重机总体设计

作者

院系：天津滨海职业学院机电工程系

专业：机电一体化

年级：2013级

学号：20130141324

指导教师：

时间：2016年4月作者：

摘要：本设计题目是200t-65m造船龙门起重机与下小车设计，主要任务就是造船

用龙门起重机的总体方案设计和下小车起升、运行机构的设计计算。本机起重量大、跨度

大、起升高度高，总体方案设计符合《起重机设计规范》（GB3811-83）各项规定。为了确

保结构的合理和安全，本机结构部分用有限元法进行了分析，分析是用ANSYS有限元软件

进行的。ANSYS软件对主梁静刚度、强度、刚性腿和柔性腿强度及稳定性、门架侧向位移、

整机稳定性等进行了计算，计算结果均要《起重机设计规范》（GB3811-83）的各项规定。

本论文详细论述了造船龙门起重机总体布置方案的选型论证，整机载荷计算，以及

大车运行机构的设计计算，下小车主、副起升机构和小车运行机构设计计算。其中包括运

行阻力的计算，各种设备的选型，起动制动时间的验算，过载和发热验算和整机以及下小

车的打滑验算。

关键词：龙门起重机运行机构起升机构电动机目录

第一章绪论................................................................................................................................................................1

1.1起重机的发展现状...........................................................................................................................................1

龙门起重机结构系统的动态优化设计

龙门起重机结构系统的动态优化设计

特什叹备　检验检测　《机电技术》２０１０年第１期　

龙门起重机结构系统的动态优化设计　

．南　、　笙　！　、、　主　：　：　、　孥　『口］　集　善　喜：　胜　銎套　望　量：项要　曼　望　技　纠　耄　蓄　，　以将描　含的内容十分丰富，涉及结构动力学、计算机技　姒　十ｒ口　口　／Ｊ　”　

求一组设计变量ｘ＝［Ｘ　，Ｘ　…Ｘ　］　，使　得ｆ（ｘ）　ｍｉｎ　Ｇｉ（Ｘ）≤０　Ｑｊ（Ｘ）　０　Ｕｋ（Ｘ）　０　Ｘ　≤Ｘ　Ｘ　式中：Ｇ　（ｘ）——静态约束函数；　Ｑｊ（ｘ）——动态约束函数；　ｕ　（ｘ）——其他约束函数；　ｘ　、ｘ　一分别为第ｒ个设计变量ｘ　的　下限和上限。　约束函数Ｇｉ（ｘ）、Ｑ．（ｘ）、Ｕ　（Ｘ）构成的约束　条件可以是不等式约束，也可以是等式约束。　在结构动力学设计研究的早期阶段，设计变　量仅涉及少量的可调参数，后发展为结构的尺寸　和几何外形，近些年延拓为结构的拓扑构形。常　规意义上的结构动力学设计仅包含结构尺寸和外　形的设计　。　１３３　本文采用结构动态优化方法中的“逆问题”　处理方法，以集装箱龙门起重机结构系统的质量　为动态优化设计的目标，运用有限元分析软件　ＡＮＳＹＳ对其结构系统进行动态优化设计，提出一　种重量较轻、静动态性能优良的集装箱龙门起重　机结构设计方案。　１．２．１　目标函数　由前述分析可知，龙门起重机的动刚性是影　响整机动态性能的关键因素。因此，为使龙门起　重机结构系统具有较轻的质量和良好的动态性　能，本文分别以其结构系统的总重量为动态优化　设计的目标。优化目标函数为：　Ｆ（ｘ１＝Ⅵ呵　（１—２）　１．２．２设计变量　设计变量的确定实质上是结构参数化的过　程，本文研究的对象是箱型梁截面龙门起重机门　架结构系统，故主要设计变量为各箱型梁截面尺　寸，初步共确定了１８个设计变量，用于动态优化　设计计算。　一　Ｄ　Ｄ　．，　～　．，　一　２　．，２　＝　ｌ　＝　＝　０

　《机电技术》２０１０年第１期　特种设备及检验检测　１．２．３约束条件（状态变量）　动态优化设计的约束条件为静态分析和动态　分析中提取的状态变量。　１．２．３．１静强度约束条件　静强度的设计准则为：结构中产生的最大应　力ａｍ　不大于结构材料的许用应力［　］。故提取　龙门起重机小车位于跨中时的最大等效应力值　和小车位于有效悬臂处的最大等效应力　并分别给以约束，即ｇ－（ｘ）　一　【洲（卜３）　ｇ２（Ｘ）＝　［　】（１—４）　１．２．３．２静刚性约束条件　根据《起重机设计规范》中对静刚度的规定，　提取龙门起重机以下状态变量并分别给以约束，　即ｇ３（Ｘ）＝Ｙ　（１－－５）　ｇ４（Ｘ）＝Ｙ・≤　（１－６）　ｇ５（Ｘ）＝ｕＬ≤６ｍｍ（卜７）　ｇ６（Ｘ）＝ｕｌ≤６ｍｍ（卜８）　式中：ｙ　一跨中垂直静挠度；Ｙ。一有效悬臂　处垂直静挠度；Ｌ一跨度；Ｉ一有效悬臂长；　ｕ。，　一跨中小车轮压处节点水平位移；ｕ　一有效悬臂　处小车轮压处节点水平位移。　１．２．３．３动位移约束条件　限制龙门起重机不稳定运动状态下的振动幅　度是动态优化的关键约束条件，故应提取瞬态动　力学分析中跨中节点的最大动位移　进行约束。　为有效限制动载荷下的振动幅度，动位移振幅上　限取为静刚性控制值，耳Ｎ　ｇ７（ｘ）＝　而Ｌ（１－９）　１．２．３．４动刚度约束条件　对龙门起重机动态性能影响最大的动态特性　参数通常是其动刚度。因此，以质量为目标函数　进行优化时，要通过模态分析提取小车位于跨中　时的垂直方向满载自振频率ｆ１进行约束，即　２　ｇ８（Ｘ）＝ｆ７＜４（１—１０）　１．２．３．５设计变量上、下限约束　Ｘ：≤Ｘｉ　Ｘ　（ｉ＝１，２，…）（１—１１）　式中ｘ　、ｘ　——设计变量ｘ；的下限与上限。　２基于ＡＮＳＹＳ的龙门起重机结构系统动态　优化设计　通过对龙门起重机整机结构的动力学分析得　到货载离地时的冲击载荷放大系数　＝１．２５７９。　载荷根据这个动载系数放大得到，并以集中力的　方式施加在小车车轮与主梁接触位置。按上述优　化模型，利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ的优化模块，　采用一阶优化方法对龙门起重机结构系统进行动　态优化，得到目标函数的迭代变化曲线如图１所　不。　优化后的设计变量是一组离散的数据，经过　人工修正，获得比较满意的圆整尺寸，龙门起重　机各设计变量优化前后比较见表１。　表１龙门起重机各设计变量优化前后变化值　设计　初　优化　优化圆　变量　值　值　整值　Ｈ　１．９　１．７００２１４３　１．７　Ｂ　Ｏ．８４　Ｏ．８Ｏ１３１５８　Ｏ．８　Ｒ１　１．２　Ｅ－０２　０．７８７２０Ｅ－０２　０．８　Ｅ—Ｏ２　Ｒ２　１．０　Ｅ－０２　０．５０８７３Ｅ－０２　０．５　Ｅ—Ｏ２　Ｒ３　１．５　Ｅ一０２　０．５０９４６Ｅ－０２　０．５　Ｅ—Ｏ２　Ｒ４　１．２　Ｅ－０２　Ｏ．４ｌ０６７Ｅ－０２　Ｏ．４　Ｅ—Ｏ２　Ｒ５　１＿５　Ｅ－０２　０．８７０６９Ｅ一０２　Ｏ．８　Ｅ－０２　Ｒ６　１．２　Ｅ—Ｏ２　Ｏ．７ｌ４８０Ｅ一０２　Ｏ．７　Ｅ－０２　Ｒ７　１．０　Ｅ一０２　０．４６６５２Ｅ－０２　０．５　Ｅ—Ｏ２　Ｒ８　１．０　Ｅ一０２　０．３２５０４Ｅ一０２　Ｏ．４　Ｅ—Ｏ２　Ｒ９　１．２　Ｅ—Ｏ２　０．５７０２　１Ｅ—Ｏ２　０．６　Ｅ—Ｏ２　Ｒ１０　１．Ｏ　Ｅ一０２　Ｏ．３１９２２Ｅ—Ｏ２　０．４　Ｅ—Ｏ２　Ｒ１１　Ｏ．８　Ｅ－０２　０．５８６５４Ｅ—Ｏ２　０．６　Ｅ一０２　Ｒ１２　０．８　Ｅ－０２　Ｏ．３ｌ８８１Ｅ一０２　０．４　Ｅ—Ｏ２　Ｒ１３　０．８　Ｅ—Ｏ２　０．５０９９６Ｅ—Ｏ２　０．５　Ｅ一０２　Ｒ１４　Ｏ．８　Ｅ—Ｏ２　０．４００７１Ｅ－０２　０．４　Ｅ一０２　Ｒ１５　Ｏ．８　Ｅ－０２　０．３２９４９Ｅ一０２　０．４　Ｅ一０２　Ｒ１６　Ｏ．８　Ｅ－０２　０．３４０１６Ｅ－０２　０．４　Ｅ一０２　

龙门起重机的设计方法及使用实例

龙门起重机的设计方法及使用实例

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龙门起重机的设计方法及使用实例

作者：殷世豪 李柏霖

来源：《中国新技术新产品》2015年第16期

摘 要：本文介绍了桥梁施工中常用的龙门吊机的设计思路和设计方法，通过计算对龙门架的稳定性进行验算，介绍吊机的安装及荷载试验以及吊机的使用和安全操作规程。

关键词：龙门架；设计；安装；荷载试验；操作规程

中图分类号：TH213 文献标识码： A

在建筑施工中，物资、构件的转运，设备的安装等离不开起重机，起重机根据使用区域和性能分为很多种类：有固定某点使用的，如房屋建筑施工中常用的塔式起重机、码头用的桅杆吊；有固定于某一区域使用的，如厂里的吊车梁、预制件厂的龙门吊；有自行式的起重机，如汽车起重机、履带式起重机等。龙门吊机（龙门起重机）是一种专用于吊运大型桥梁预制构件的大型起重设备，也适用于港口、货场及仓库等货物吊运作业。本文仅对实例中的桥梁预制件施工中用的龙门吊进行设计说明。

一、工程实例

10天高速公路甘肃段徽县（大石碑）至天水高速公路第ST01合同段位于甘肃省徽县，路线全长5.32km。本合同段共三座桥梁，共长4.13km。桥梁基础为桩基和扩大基础，下构为排架墩。上构为小箱梁，先简支后连续梁结构。小箱梁跨径有20.9m、30m两种，箱梁共1096榀，箱梁重约90t。由于十天高速特殊的地理条件，经过比较将预制场选在路线中点附近，靠近王河洛河特大桥小里程桥头。预制场设60t龙门吊机两台，龙门架采用万能杆件组拼，主要完成箱梁移动及吊装上运梁车。

二、60T龙门吊机主要机构和技术参数

1 实例龙门吊机的主要技术参数

（1）最大起重重量：60t；（2）跨度：30m；（3）小车（天车）轨距：1.5m；（4）小车（天车）运行速度：4m/min；（5）大车轨距：1.5m；（6）大车运行速度：12m/min；（7）最大轮压：大车150kNF，小车225kNF；（8）装机总容量：41kW；（9）输入电源：交流380V，50Hz。