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概 述
起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。又称吊车。属于物料搬运机械。起重机的工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。 中国古代灌溉农田用的桔是臂架型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期 ，出现了桥式；起重机的重要磨损件如轴 、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装臵的各种起重机基本形成。主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，它们大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位臵，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装臵和回转支承装臵组成。金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁。
起重机是减轻笨重的体力劳动、提高工作效率、实现安全生产的起重运输设备。在国民经济各部门的物质生产和物资流通中，起重机作为关键的工艺设备或主要的辅助机械，应用十分广泛。
起重机根据结构的不同可以分为：①桥架型起重机。可在长方形场地及其上空作业，多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。②臂架型起重机。可在圆形场地及其上空作业，多用于露天装卸及安装等工作，有门座起重机、浮游起重机、桅杆起重机、壁行起重机和甲板起重机等。另外，起重机也可以根据驱动方式、工作类型、机动性和用途等进行分类。龙门起重机只是其中的一种。随着物流业的迅速发展，起重机的作用也越来越大，在各大料场、钢厂、码头、铁路货场、港口等地方无处不见起重机的身影。目前起重机的制造大都趋向标准化、模块化、大型化、自动化方向发展，目前国外制造大型龙门起重机的厂商主要有美国的Paceco、德国的Noell、英国的Morris、芬兰的Val-met、韩国的三星和现代，以及日本的三菱、三井、住友等。随着国际集装箱运输事业的飞速发展，对龙门起重机的要求越来越高，使得各大厂商在新研制的起
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重机堆码高度、跨度以及速度等主要参数上都有了较大的进展。
长期以来，龙门起重机仅小车运行机构采用交流驱动，近年来，起升机构和大车运行也相继采用了交流驱动技术，这样减少了维护和修理费，降低了营运成本。最近日本三井公司成功地采用了交流变频调速装臵，解决了起升机构位势负载和车轮支承压力变化导致车轮转速变化的关键技术，达到了集装箱堆场作业的使用要求。德国派纳公司将其在自动控制领域所拥有的丰富经验成功地应用在大型轨道吊上,满足了现代化集装箱堆场对自动化控制的需要。如欧洲联合码头公司应用光缆传输技术，可靠地将龙门起重机与港站管理计算机联网，实现了无人装卸作业和堆物全盘自动化。
据统计，欧洲作为传统上的轮胎吊的大订户，1995年订购的龙门起重机多达58台，从一个侧面反映出轨道吊的市场潜力和应用前景。另一方面，从世界上一些著名的港口的发展趋势看，龙门起重机将向大型化、高效化、自动化方向发展。
我国从90年代开始着手研制龙门起重机，主要用于铁路系统的集装箱堆场。由于受各方面条件的限制，与国外同类产品相比，国产龙门起重机还存在不少差距，如技术性能、质量水平、作业效率等相对较低，尤其是海港堆场使用的现代化轨道吊，国内尚属空白，国内市场均被进口产品所占领。随着铁路、高速公路集装箱运输业务的高速发展，我国必将形成以港口、内陆转运站为主的集装箱集疏运系统。就目前集装箱运输的实际情况来说，庞大的铁路运输远远滞后于海运和公路运输。其中的关键因素主要是集装箱堆场装卸机械落伍和严重匾乏，构成了铁路集装箱运输的瓶颈。随着集装箱运输业务的进一步发展、港口吞吐量的增加、新建码头的陆续投入使用和旧码头的技术改造、对大型、高效、性能先进的集装箱堆场起重设备的需求量将逐年增加。
目前我国已能批量生产具有国际90年代先进水平的岸边集装箱起重机和轮胎吊，而龙门起重机的研究与开发能力相对落后，尤其是中转枢纽港堆场使用的龙门起重机，国内目前还是空白。因此，开发大型、高效、性能先进的龙门起重机变得尤为迫切。 龙门起重机主要由起升机构、大车运行机构、小车运行机构、横梁、支腿、地梁等组成，该设计采用的是单梁桁架式，起升机构和小车运行机构采用电动葫芦，横梁为三角形桁架结构，支腿一个采用刚性支腿，另一个采用柔性支腿，支腿用角钢焊接成格构式，地梁采用双槽钢焊接而成。本设计由于小车运行机构电动葫芦为标准件，因此不用设计计算，要对横梁、支腿、地梁等进行强度和刚度设计计算，并且对横梁各杆进行内应力分析。
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第一章 龙门起重机的总体设计
1.1、龙门起重机设计选题的意义及目的
近年来，随着国民经济的飞速发展，物资流通周转的速度明显加快，这就增加了人的体力劳动。正是在这种情况下，起重机为减轻笨重的体力劳动、提高工作效率、实现安全生产等方面贡献了巨大的力量。它的使用，使生产、运输等更加驱于大型化、规模化。龙门起重机是起重机中的一种，主要用于大型料场、码头、钢厂、铁路货场等，它的形式主要有两种，一种是桁架式，一种是箱形结构。桁架式龙门起重机简单、轻巧，主要由型钢焊接而成。箱形笨重，主要由板材焊接而成。
本课题设计参数跨度为35米，悬臂长度为13.5米，起升高度为13.5米，额定起重量为20吨。
本课题设计采用单梁桁架式结构，小车选用电动葫芦，电动葫芦在主梁下面的工字钢上工作，这类起重机构造简单，自重轻，制造与安装容易。
1.2、龙门起重机结构造型及技术参数 1.2.1、结构造型
图1是20吨电动葫芦龙门起重机的外形照片，图2是该起重机的金属结构示意图。
图1
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图2
它的主梁截面采用三角桁架结构，上弦由两根L160?160?10的角钢组成，下弦也采用L160?160?10的角钢，电动葫芦轨道采用I40b工字钢。
支腿是用角钢组成的钢架结构，一侧是刚性支腿，另一侧是柔性支腿。因为这种结构对于轨道的安装误差以及可能发生的沉陷、制造时起重机跨度偏差都能较好的适应，支腿尺寸见图3。
图3
这种龙门起重机结构简单、制造方便，适用于各种堆场装卸和搬运，而且安装容易。
1.2.2、主要技术参数
1、 起重量————————————————————20吨 2、 起升高度———————————————————13.5米 3、 跨度—————————————————————35米 4、 悬臂长度———————————————————13.5米 5、 大车运行速度———————————————————30m/min 6、 大车行走启动或制动时间————————————3秒 7、 电动葫芦最大起升高度—————————————18米 8、 起升速度———————————————————3.5m/min 9、 运行速度———————————————————20m/mnin 10、最大轮压———————————————————78KN
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