簡易吊車設計畢業(yè)論文.doc

南昌航空大學學士學位論文11緒論起重機是在一定范圍內垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械，又稱吊車。它主要用來吊運成件物品，配備適當吊具后也可吊運散狀物料和液態(tài)物料。起重機的工作特點是作間歇性運動，即在一個工作循環(huán)中取料、運移、卸載等動作的相應機構是交替工作的。各機構經常處于起動、制動和正反方向運轉的工作狀態(tài)。起重機通常按結構分為臂架型起重機和橋架型起重機。臂架型起重機包括塔式起重機、門座起重機、浮游起重機、自行式起重機、由桅桿和臂架組成的桅桿起重機、沿墻壁運行的壁行起重機和裝在船舶甲板上的甲板起重機等；橋架型起重機包括橋式起重機、龍門起重機、運載橋和纜索起重機等。隨著我國機械化的發(fā)展，中、大型機械設備越來越多的運用于各行各業(yè)。由于人力資源有限以及人力的局限性，在很多人力無法完成搬運的時候，我們更多的會想起用一種機器代替人力，起重設備就孕育而出。吊車作為起重設備的一種，它具有操作簡單、易于移動、使用靈活方便、適應性強等優(yōu)點，簡易吊車由電動機經常傳動和一對開式齒輪傳動，將運動和動力傳給卷筒，再通過鋼絲繩和滑輪組提升重物。但如何發(fā)展大起重量的起重機、提高電氣設備的可靠性和使用壽命逐步成為研究熱點。1.1吊車的歷史中國古代灌溉農田用的桔槔是臂架型起重機的雛形；14世紀，西歐出現人力和畜力驅動的轉動臂架型起重機；19世紀前期，出現了橋式起重機；起重機的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造，并開始采用水力驅動；到了19世紀后期，蒸汽驅動的起重機逐漸取代了水力驅動的起重機；20世紀20年代開始，由于電氣工業(yè)和內燃機工業(yè)的迅速發(fā)展，以電動機或內燃機為動力裝置的各種起重機基本形成。到如今，吊車的種類、外形和結構越來越多樣化，用途越來越細化，已經形成了一個單獨的產業(yè)。1.2吊車國內外的研究現狀目前，在工程起重機械領域，歐洲、美國和日本處于領先地位。歐洲作為工程起重機的發(fā)源地，輪式起重機生產技術水平最高。該地區(qū)的工程起重機械業(yè)主要生產全地面起重機、履帶式起重機和緊湊型輪胎起重機，也生產少量汽車起重機。其中，全路面起重機、履帶起重機以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機則以小噸位為主；汽車起重機一般為通用底盤組裝全地面上車，即以改裝為主。其產品技術先進、性能高、可靠性高，產品銷往全球。美國工程起重機行業(yè)的技術水平相對落后于歐洲。不過近年來，美國工程起重機械業(yè)通過收購和合并手段，得以蓬勃發(fā)展。目前該地區(qū)主要生產輪胎起重機、履帶式起重機、全路面起重機和汽車起重機。主要生產企業(yè)為馬尼托瓦克公司，特點是技術較先進、南昌航空大學學士學位論文2性能較高、可靠性能高，其中汽車底盤技術和全路面技術領先于歐洲，產品主要銷往美洲地區(qū)和亞太地區(qū)。日本作為二戰(zhàn)后崛起的經濟強國，輪式起重機開發(fā)生產雖然起步較晚（起步于20世紀70年代），但是發(fā)展速度很快，很受亞太市場歡迎。此外，日本還通過收購手段更新生產技術。如日本多田野通過收購德國法恩底盤公司，發(fā)展全路面技術。日本工程起重機械業(yè)主要生產汽車起重機、履帶起重機、越野輪胎起重機和全路面起重機。其中，越野輪胎起重機的產量最大，汽車起重機的產量次之，呈減少趨勢，全路面起重機的產量最少，呈上升趨勢。主要生產企業(yè)包括多田野、加藤、神鋼、日立和小松等。產品特點是技術水平和性能較高，但可靠性落后于歐美。我國隨車起重機行業(yè)從70年代到今天，有了長足的發(fā)展和壯大，取得了令國人為之振奮的成績。但目前在發(fā)展過程中所體現的共性是生產規(guī)模小、生產不規(guī)范，產品中所體現的共性問題是生產規(guī)模小、生產不規(guī)范和產品質量不穩(wěn)定等。同時，由于市場競爭的不規(guī)范又形成了價格大戰(zhàn)，一些企業(yè)為了蠅頭小利，采用低配置的辦法“以小充大，以次充好”，既損害了消費都的權益又擾亂了正常的市場競爭。1.3吊車的發(fā)展趨勢隨著科技化進程的逐步推進，高科技的運用越來越多，大型設備、高精度、高要求的機器的需求量也逐步上升。以前的吊車也已經滿足不了工廠和社會的要求了，為此，吊車業(yè)的改革和技術創(chuàng)新勢在必行。吊車創(chuàng)新設計的理論、方法與工具是基于現代設計理論和方法，應用微電子、信息、管理等現代科學技術，以提高產品質量、用戶滿意的價格和造型、提高產品的功能、縮短產品開發(fā)周期為目的而進行的相應工作。吊車創(chuàng)新理論、方法與技術研究的宗旨是從吊車作為特種設備所要求的安全性和可靠性的工作目標出發(fā)，在特定技術性、經濟性約束條件下，創(chuàng)造性地完成吊車的創(chuàng)新設計，使其在滿足用戶交貨期和性能要求的前提下做到技術性與經濟性最佳搭配。吊車運輸（物料搬運）機械隨著國際市場競爭加劇的驅動，其科技含量明顯提高，近年來主要工業(yè)國家的發(fā)展趨勢如下：（1）采用新理論、新技術和新手段。進一步開展物料搬運機械的載荷變化規(guī)律、動態(tài)特性、疲勞特性和可靠性的試驗研究；推廣采用優(yōu)化設計、可靠性概率設計、極限狀態(tài)設計、虛擬樣機設計、CAD/CAE設計等現代設計方法。（2）向自動、智能和信息化，向成套、系統(tǒng)和規(guī)?；l(fā)展。將各種物料搬運機械單機組合為成套系統(tǒng)，使生產設備與物料搬運機械有機結合，即通過計算機對物料搬運系南昌航空大學學士學位論文3統(tǒng)進行動態(tài)模擬仿真，尋求最佳匹配組合，并將這類自動、智能的設備納入到系統(tǒng)的多級計算機信息控制與管理網絡，并配有自監(jiān)測、自診斷維護裝置。中國的吊車設計的發(fā)展經歷了一個曲折的過程。以前多是以模仿原蘇聯(lián)的設計為主，憑借設計者的經驗，產品設計的局限性很大。從60年代起，開始了新產品、新部件的開發(fā)設計與實驗研究工作，從而使設計從仿制和經驗設計逐漸走向實驗研究和計算分析階段。到了80年代，隨著寶鋼等一些超大型企業(yè)對國外起重機的引進及與國外進行聯(lián)合設計、國內制造等形式的采用，開始在國內引入了一些國際上的先進技術與設計方法。同時將計算機應用技術引入設計領域，對吊車設計工作的發(fā)展起了很大的推動作用。但是，中國吊車設計領域仍存在不少問題，主要是大多中小企業(yè)對設計研究分析不夠，資金投入少，人員培訓工作跟不上發(fā)展的需要，一直沒形成開發(fā)新產品或更新老產品的設計和應變能力，對引進的先進技術和產品，沒有從設計的角度進行消化，更沒有能力進行再創(chuàng)新工作。沒有形成合理的設計人員梯隊，產品仍然是幾十年不變樣，目前仍以照抄照搬為生存方式，沒有自己的知識產權，只是在應付低價拿來的合同。為數不多的幾個大型企業(yè)則在創(chuàng)新設計中快速發(fā)展，使得國內吊車設計能力和水平逐步與國外的先進設計縮短了距離。這些企業(yè)已大量采用新的計算機新技術，二維CAD早已普及，三維設計已推廣。電氣設計采用ED等先進設計手段，引入定子調壓和變頻調速，PLC參與系統(tǒng)控制，采用了大量高新傳感元器件，實現了定位準確，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通過專家系統(tǒng)的應用，極大地推進了創(chuàng)新設計的進程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現代計算機應用技術研究成果，使得吊車的創(chuàng)新設計開始向智能化方向發(fā)展。南昌航空大學學士學位論文42工作機構的設計這里的工作機構是指吊車的起升機構，即包括卷筒、滑輪和鋼絲繩。2.1鋼絲繩的選擇2.1.1鋼絲繩的種類鋼絲繩又叫鋼索，是用優(yōu)質高強度碳素鋼絲制成的。鋼絲繩拉力強度高，耐磨損，是起重工作中最常用的繩索之一。它的種類有很多：（1）按鋼絲繩繩股數量的不同可分為單股和多股。單股鋼絲繩剛性較大，不易撓曲。多股鋼絲繩是先由鋼絲擰成股，再由股擰成繩，隨著股數的增加，股內的鋼絲愈細愈多，加上中間有個柔軟的芯子，撓曲性也就愈好。這種鋼絲繩可以通過直徑較小的滑輪或卷筒工作。在其重機械中，以六股和八股的鋼絲繩應用較多。（2）按鋼絲繩繩芯材料的不同可分為纖維芯（如用劍麻、棉紗等制成）、石棉芯和金屬芯三種。它們各有其優(yōu)缺點：用油浸的纖維芯鋼絲繩，比較柔軟，容易彎曲，繩芯中含油較多，能潤滑鋼絲并能起到防止銹蝕的作用，但不能在較高的溫度下工作，不能承受橫向重壓（如在卷筒上纏繞多層鋼索）。用石棉芯的鋼絲繩，除了比較柔軟，容易彎曲外，還可適應在較高溫度下工作，但是也不能承受橫向重壓。金屬芯鋼絲繩，強度較大，能承受橫向重壓，并可在較高溫度下工作，但是鋼絲繩太硬，不易彎曲。（3）按鋼絲繩的搓捻方向不同可分為右同向捻，左同向捻，右交互捻，左交互捻和混合捻等幾種。在鋼絲繩中，鋼絲搓捻方向和鋼絲股搓捻方向一致的稱為同向捻，不一致的稱為交互捻。相鄰兩股鋼絲的捻向相反，則稱為混合捻。同向捻鋼絲繩表面平整，比較柔軟，易于彎曲。它與滑輪槽接觸面積大，單位面積的壓力小，磨損也小，比交互捻鋼絲繩耐用。但由于繩股與鋼絲都以相同方向扭轉一定角度，使鋼絲繩在受力后具有一個反向回捻的趨勢，吊重物時會使重物旋轉。其次，同向捻鋼絲繩還易于扭結、糾纏，給工作帶來不便，故一般只用于拖拉繩和牽引裝