电动葫芦提升机构综合设计-毕业论文开题报告.doc

1、文 献 综 述1.本课题的研究背景，目的和意义3T 移动电动葫芦起重机属于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括：取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。通常，起重机械由起重机构（使物品上下运动） 、运行机构（使起重机械移动） 、变幅机构和回转机构（使物品做水平移动） ，再加上金属机构，动力装置，操纵控制及必要的辅助装置组合而成。在工程中所用的起重机械，根据其构造和性能的不同，一般可分为轻小型起重设备、桥式类型起重机械和臂架类型起重机三大类 1。轻小型起重设备如：千斤顶、葫芦、卷扬机等。桥架类

2、型起重机械如：梁式起重机、龙门起重机等。臂架类型起重机如：固定式回转起重机、塔式起重机、汽车起重机、轮胎和履带起重机等。中国古代灌溉农田用的就是臂架起重机的雏形。14 世纪，西欧出现了人力和蓄力驱动的转动臂架起型重机。19 世纪前期，出现了桥式起重机；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置的各种起重机基本形成。起重机主要包括起升机构、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，大

3、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置，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 2。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支撑装置组成。金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱型结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支撑梁。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，可分为梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。电葫芦和电葫芦起重机是国民经济各部

4、门广泛采用的简单起重设备。我国生产这种设备已有多余年的历史。起重机械广泛应用于各种物料的起重、运输、装卸等作业中，可以减轻劳动强度，提高生产效率，如在工厂、矿山、车站等生产部门中得到应用。作为起重设备中的电动葫芦有自重轻、构造紧凑、体积小、维修方便、经久耐用等特点。随着我国制造行业的崛起，不同起吊速度的起重设备应用越来越广。目前起重设备较多，如单、双梁桥式起重机、门式起重机等，但结构体积庞大，一次性投资与运行成本较高，不能良好的满足生产现场的要求，急需技术、经济性能和价格良好的起重设备，电动葫芦在此方面具有优势，但目前电动葫芦多以单速、双速为主，多速电动葫芦极少，特别是四速电动葫芦 3。在起重

5、机械领域，研究开发四速电动葫芦，是很有前景的。钢丝绳电动葫芦是我国电动葫芦行业的主导产品，目前生产批量之大，品种规格之多是其它形式的电动葫芦还无法替代的。近年来，国内钢丝绳电动葫芦发展也较快，不断有新的品种规格问世，以适应市场发展的需求。所以，新型电动葫芦的开发研究对于我国制造业的发展具有相当大的促进作用，在起重业研究领域具有很重要的实际意义 4。2.国内外发展现状及发展趋势2.1 国内外发展现状随着电动葫芦结构形式的更新，特别是电动葫芦运行小车出现了多种形式的支撑和悬挂方式，大大促进了葫芦式起重机的品种类型的增多与应用范围的扩大。发达国家在起重机智能控制方面的研究起步较早,无论在理论研究还是

6、在技术应用方面都取得了丰硕的成果,所研制的先进起重机在安全监控和节能降耗方面都具有较高的水平。国外的钢丝绳电动葫芦技术水平发展很快 5。 摇摆控制方法上,许多专家为解决这个问题,运用了各种控制理论经典控制理论、现代控制理论、模糊控制理论和模糊-神经网络控制理论等。比较有代表性的研究是:Sakawa Y 根据前苏联人 LS Pon-tryagin 和美国人 R Bellmana 提出的最优控制理论对集装箱起重机控制系统进行了试验研究。随后 Auering J W 和Troger H 在 1987 发表的论文当中将最优化控制理论应用到了龙门起重机控制系统中 6.7。近年来，电动葫芦的更新和发展，在

7、很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、液压技术用到机械的驱动和控制系统，实现电动葫芦的自动化和智能化。在结构方面，国外的钢丝绳电动葫芦多为方形结构设计，既美观便于安装、运输，还能很好地进行模块化设计，便于基型的组合和变换，大大拓宽了电动葫芦的使用范围 8。西德 Demag 公司的 P 型电动葫芦以电葫芦双梁起重机的形式已经发展到起重量达 63 吨,电葫芦的具体结构也有一些局部改进。比较显著的改进是它的运行装置。它可以避免只驱动一侧造成的运行扭摆现象。同时它的走轮大板是用薄钢板压制成的,比过去采用的铸钢件既减轻重量又便于加

8、工。1972 年该公司推广一种 PL80 型新型电葫芦,起重量为 5001600公斤。日本明电公司以 F 型电动葫芦为基础,设计成一种 A 型电葫芦。A 型电葫芦的改进表现在几方面,第一是它的按钮外壳是用耐油性和抗老化性好的氯丁二烯橡胶制成的,绝缘性能好,第二是它的运行机构有制动器,并且可以通过改变制动器弹簧压力的方式调节制动力炬,第三是它采用双重限位开关,第一级可以切断起升控制回路,第二级用来切断下降主回路,因此即便是反向运转也能切断上下主回路 9。国外电动葫芦滑轮组结构及倍率组合方式多样，安装方式除悬挂与固定式外，还有低净空安装、双吊点形式及其他特殊用途的钢丝绳电动葫芦。葫芦式起重机品种和

9、规格的不断扩展及在起重运输设备中所占比例的增加，将使各种类型的葫芦式起重机形成一种非常完善的起重运输设备体系 10。国内钢丝绳电动葫芦近几年的发展比较缓慢，钢丝绳电动葫芦是我国电动葫芦行业的主导产品,目前生产批量之大,品种规格之多是其它形式的电动葫芦还无法替代的产品。近年来,国内钢丝绳电动葫芦发展也较快,不断有新的品种规格问世,以适应市场发展的需求。多功能钢丝绳电动葫芦相对常规钢丝绳电葫芦而言,功能上有多种特殊要求。DHC 型电动葫芦,目前在某种程度上来讲填补了国产多功能电动葫芦这一空白,可以充分发挥它的社会和经济效益 11。由于企业生产、制造水平及配套的机械基础较低，国内经济体制由计划经济转

10、向市场经济，许多国营企业在转制初期不愿将大量的资金投入到产品开发上，国内低价、低档次的产品，已不再有广泛的市场，用户对产品的性价比越来越重视。在结构设计方面，国内电动葫芦结构美观性较差，圆形结构也不便于安装和运输；在电机的选用方面，配套电动机单一，制造成本相对较大。所以，国内钢丝绳电动葫芦如不很快地适应国内、国际市场的要求进行产品更新换代，将很快被淘汰 12。在如此激烈的竞争环境下我国的 CD1 型钢丝绳电动葫芦作为一种轻小型的起重设备目前仍有一定的市场占有率。CD,型电动葫芦是一种升降或移动重物的设备,由减速器、锥形电机、电动小车、卷筒、钢丝绳等部件构成,具有结构简单、作业面积大、使用场合多

11、等特点,可有效改善劳动条件,提高劳动生产率,在工矿企业得到广泛应用。其操作是通过控制按钮来完成的 13。CD1 型钢丝绳电动葫芦在国内市场使用已达 30 多年，期间，曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术，但均未获得广泛的推广应用。我国各起重机厂家在国外先进产品的冲击下也纷纷走技术革新之路，在电动葫芦控制技术方面有了很大的进步，但与国外的电动葫芦控制技术相比还有一定的技术差距。2.2 发展趋势 /待解决问题，引出课题本身内容及意义我国目前生产、使用的电动葫芦绝大多数是 1963 年设计的 CD/MD 型及对其进行不同改进的电动葫芦,就其产品设计质量的综合评价是不尽人意的。产品的设计、生产应满足

12、用户的需求,而设计更会全面影响产品的性能,设计中的失误将造成严重的损失。产品使用不当、制造中的质量问题,具有局部性和偶然性,通常通过一定措施补救、修复或避免。而设计本身存在问题将是根本性的、全面性的。在使用一段时间发现后,已经造成了相当损失。补救的措施也很少或不可能,最后只好重新设计新产品 14。随着科技的不断发展与进步，新一代电动葫芦有着更多的发展趋势：向大型化、高效化、无保养化和节能化发展；向智能化、集成化和信息化发展；向成套化、系统化、综合化和规模化发展；向模块化、组合化、系列化和通用化发展；向小型化、轻型化、简易化和多样化发展 15。参考文献：1 程志红.机械设计M.南京：东南大学出版

13、社，2006.2 张质文.起重机设计手册M.北京：中国铁道出版社，1997.3 赵定元. 国内钢丝绳电动葫芦的技术现状及发展方向J.起重运输机械，2004，(07) ：30-32.4 叶振良.浅析钢丝绳电动葫芦的技术现状及前景J.工业设计， 2011，(11) ：108-110.5 李伟，李瑞华.起重机智能控制的发展现状与思考J，煤矿机械,20066 Richard C.Dorf,Robert H.Bishop.Modern Control SystemsM.HigherEducation Press,2001(1).7 Corriga G.,Giua A.An ImplicitGain-sc

14、heduling Controller forCranesJ.IEEE Transaction on Control systems Technology,1998(1).8 张策.机械动力学M.北京：高等教育出版社, 2000.9 天津起重设备厂情报组.电葫芦和电葫芦起重机J.起重运输机械，1975.（03）：116-11810 卢长瑞. 国外钢丝绳电动葫芦的概况及发展趋势J.起重运输机械， 1982， (07) ：5-1011 赵定元.多功能钢丝绳电动葫芦J. 起重运输机械，2000(05) :1712 宫本智.国外葫芦起重机发展近况J.起重运输机械，1996， （1）：3-6.13 袁春

15、杭、林存旗.安全使用 CD1 型电葫芦七要点J.北京：中国设备管理，2000，（11）：16-17.14 陈等云.电动葫芦的换代设计J.起重运输机械，2009. 15 刘鸿文.材料力学（第四版）M.北京：高等教育出版社，2004.2.1 本课题研究的具体内容电动葫芦结构形式应该能满足低净空、双吊点等多种安装固定方式，可遥控操纵。外形设计遵循合理化、模块化设计原则，增加零部件的通用性，提高运行的平稳性和可靠性。电动葫芦的提升机构要有机械制动装置。主要研究内容有：（1）电动葫芦提升机构的总体设计；（2）电动葫芦电动机的选取，钢丝绳的选用及强度验算以及减速器的设计；（3）卷筒的参数计算及验算，再计算

16、齿轮的传动比，定各个齿轮的参数，进行强度计算, 选择合理的 轴承、键、轴套等各种零部件。（4）绘制电动葫芦的总装三维模型及总装工程图及各零件图。2.2 整体方案设计电动葫芦是起重机的关键部件，其组成包括减速机，运行机构，卷筒装置，吊钩装置，联轴器，限位器和电动机组成。首 先 根 据 工 况 选 取 满 足 强 度 要 求 的 电 动 机 ， 接 下 来 对 减 速 系 统 的 组 成 和作 用 进 行 分 析 ， 根 据 工 况 及 其 工 作 环 境 的 特 点 选 择 合 理 的 减 速 系 统 并 制 定 出设 计 原 理 图 ， 然 后 对 各 部 分 零 件 进 行 设 计 、 计 算 和 校 核 ， 掌握电动葫芦设计计算方法，熟练掌握 SolidWorks 三维设计方法， 最 后 完 成 电动葫芦的整体设计。3.进度安排等等。 。 。 。 。 。选择适配电机分析减速系统，并对其进行制定，出原理图。对各零部件进行设计、计算和校核。熟练使用 SolidWorks，完成总装三维模型及总装工程图及各零件图。完成设计