门机开题报告

毕业设计（论文）

开题报告

题目 水电站坝顶门式起重机设计

学生姓名 金强刚 学号 2009105231 专业 机械设计制造及其自动化 班级 20101056 指导教师 朱大林 评阅教师 朱大林

完成日期 2014 年 1月15日

水电站坝顶门式起重机设计

学生：金强刚 指导老师：朱大林 三峡大学机械与材料学院

1课题来源

本课题为自选课题，属于工程设计类。

2研究目的和意义

水电站坝顶门式起重机是水电站坝面的主要起重设备，在水利枢纽工程中具有重要作用，其主要用途是启闭平面闸门和起吊栏污栅，其构造特点是梁、柱均为箱型断面结构，结构复杂，计算工况繁多，计算载荷变化大。

随着起重机的使用频率的增高、起重量的增大，起重机的安全性能、经济性能、效率及耐久性等问题，也越来越引起人们的重视，人们对起重机的设计理念、方法及手段的探讨也日趋深入。起升机构、小车机构、大车机构作为坝顶门式起重机的关键组成部分，其设计是否合理，直接关系到门机的运行安全和正常的运行。起升机构的起重钩和起重钢绳，假如刚度不够，在起重重物的时候可能断裂，导致工作人员的伤亡以及设备的损坏。小车机构、大车机构设计上出了差错，在运行期间就会不稳定，导致无法正常运行，从而使得工程延期。

我们应该采用一些起重机现代设计方法，设计出更有效率，运行更稳定、更安全的起重机。设计的过程也是学习的过程，在设计门机的过程中，我们同样可以学到和起重机的一些有关知识，以及学会起重机的设计方法，给大学四年一个圆满的结局，也为以后的工作奠定一定的基础。

3国内外研究现状和发展趋势

目前，国内专业生产大型起重机的厂家很多。其中以中联重科、三一重工、抚挖等公司产品系列较全，市场占有率较高。中联重科在2007年12月宣布实行品牌统一战略后。现已成功开发了50t~600t履带式起重机产品系列。作为中国起重机行业的领跑者，徐州重型机械有限公司现在已经形成了以汽车起重机为主导，履带式起重机和全路面起

重机为侧翼强势推进的庞大型谱群。国内最具历史的履带式起重机生产企业抚挖现已拥有35t~350t的履带式起重机产品系列。QUY350是抚挖2007年推出的国产首台350t履带式起重机，填补了国内350t履带式起重机的产品型谱空白。 目前，国外专业生产大型起重机厂家很多。其中利勃海尔、特雷克斯-德马格、马尼托瓦克与神钢等公司产品系列较全，市场占有率较高。利勃海尔公司的产品技术先进、工作可靠，其生产的LR系列履带起重机最大起重量已达1200t。其桁架臂履带式起重机系列在2007年又喜添新品LR1600/2，使其产品型谱更加完善。未来的一段时间内，起重机的发展趋势包括以下几个方面：

（1）起重机的大型化。近年来，火电发电机组的功率不断增大，由以前的30万KW为主转为60万KW乃至100万KW 为主，对起重机的吨位需求增大。由于美国核电技术的推广应用，使大件吊装量大幅增加催生了大型起重机市场的需求。大型石化项目，同样需求大吨位的大型起重机特别是履带式起重机。

（2）创新设计。开展对起重机传动型式创新、结构构造创新和功能原理创新等方面理论及技术基础研究，为此着重研究新材料、新工艺、新的传动装置，从而通过对不同设计方案的优选、分解和组合来产生新的设计方案，不断推出创新设计成果。

（3）核心技术化。各大知名企业均具有其独特的核心技术，并不断创新，努力保持在同行业内的领先地位。现在各大公司均大力研究开发自己的核心技术，以不断提升自己的产品档次和竞争能力。

（4）模块化和组合化。极短交货期的市场需求要求开展基于网络的协同异地设计技术、并行工程技术研究，这样可以缩短产品的开发周期。用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。

（5）大吨位的自拆装系统。履带起重机体太笨重在公路上无法自由行走，必须拆卸才可运输，到达工作地点后再进行组装，需要辅助吊车。为减少或不用辅助吊车，节省施工费用，因此研制自拆装系统势在必行。

（6）混合型起重机。履带起重机和轮式起重机各有利弊，将两者取长补短后，混合型起重机应运而生，这也是起重机新型式的大胆尝试与突破。它集履带起重机桁架臂大起重量、大作业空间的优势和轮式起重机的机动灵活优势于一体，主要用于大型起重机。

3.1水电站坝顶门式起重机简介

水电站坝顶门式起重机是水电站重要的水工设备，主要用途是起吊栏污栅和启

闭各种闸门，报货机组进水口检修闸门、溢洪道事故闸门、泄洪道事故闸门、高坝的放空洞事故闸门和冲沙闸门。其构造特点是梁、柱均为箱型断面结构，个梁、柱、腿、之间通过连接板或法兰连接。属于多层次超静定空间钢架，结构复杂，计算工况和载荷繁多。

坝顶门式起重机（以下简称门机）的承载结构为门架，门式起重机的结构常采用板梁结构。桁架式门机的金属结构。数目不同，分为单梁式和双梁式两类。板梁结构有箱型结构和三角形板梁结构。箱型结构门机按门架结构特点，分为悬臂式和无悬臂式等；按支腿与主梁的连接方由于具有自重较轻、安装方便、迎风面小等优点。桁架式门机结构按其上部主梁的式，可分为两个刚性支腿、一个刚性支腿和一个柔性支腿；按主梁数目，可分为单梁和双梁门机；按支腿平面内的支腿形状，又可以分为L型、C型、O型、U型、A型；以及轨道在主梁的位置，可分为正轨、偏轨、小偏轨三类。在水电工程中，箱型门机应用很是广泛。

3.2目前国内外工程中采取的设计及分析方法

长期以来，起重机的设计方法多采用以古典力学和数学为基础的半理论、半经验的设计法和类比法、直觉法等传统设计方法，设计过程反复多、周期长，设计精确度差。近年来随着电子计算机技术的广泛应用和系统工程、优化工程、价值工程、人机工程等现代设计理论的不断发展，促使许多跨学科的现代设计方法出现，使起重机的设计进入创新、高质量、高效率的新阶段。一下是几种国内外的起重机设计方法的简要概述：

（1）极限状态设计法

由于载荷不能准确确定,起重机设计难免冒一定风险,所以应把这种风险(或失效概率)限制到人的经验能接受的程度。为了明确允许风险程度,国外在80年代初把概率论、数理统计、可靠性理论等学科引进到起重机的设计中,出现了以概率统计法为基础的起重机极限状态设计法。把载荷、材料性质、构件实际尺寸等均看作基于某种概率分布的统计量,通过大量实测与调查得到各基本变量的分布概型及参数,然后应用概率论可靠性知识,计算失效的概率(风险大小)来估计起重机钢结构的安全度。起重机的设计从定值许用应力法发展到概率极限状态设计法是设计理论的重大发展。

（2）优化设计

长期以来,起重机设计一直沿用着经验类比设计方法,不仅需要花费较多的设计时间,设计周期也长,而且只限于在少数几个候选方案中进行比较分析,同时选择的方案也没有十分精确的评价标准来衡量其优劣,一般很难得到近乎最优的设计方案。随着电子计算机技术的发展与应用,可以建立设计过程能自动择取最优方案的一种迅速有效的方法,即优