塔式起重機設計計算說明書

1、 目 錄第一部分： 總體設計1主要技術(shù)參數(shù)性能2計算原則3平衡重的計算4塔機的風力計算5整機傾翻穩(wěn)定性計算第二部份： 結(jié)構(gòu)設計計算1塔身的計算2臂架的主要參數(shù)選擇計算3平衡臂的計算4塔頂?shù)挠嬎?主要接頭的計算6塔身腹桿的計算7起重臂拉桿的計算8平衡臂的計算 第一部份：總體設計一 主要技術(shù)性能參數(shù)1. 額定起重力矩： 65t.m2. 最大起重力矩： 75t.m3. 最大起重量： 6t4. 起升高度： 固定式39.5m 附著式140m5. 工作幅度： 最大幅度56m 最小幅度2.0m6. 小車牽引速度： 20/40m/min7. 空載回轉(zhuǎn)速度： 0.61r/min8. 起升速度：倍 率=4=4起重

2、量（t）31.90.9763.81.9速度m/min32.751.810016.32650 9. 頂升速度： 0.5m/min 10.起重特性曲線（見表一） 41179= =1416 kg/cm2 OK！0.828×35.119R（m）12.741314151617181920212223Q（t）6.005.875.404.994.644.334.063.813.593.403.223.06R（m）242526272829303132333435Q（t）2.912.772.652.532.432.332.232.152.071.991.921.85R（m）36373839404142

3、4344454647Q（t）1.791.731.671.621.571.521.471.431.381.341.311.27R（m）484950515253545556Q（t）1.231.201.171.141.111.081.051.031.00=4 Q = M/（R-0.75）-0.387二 計算原則1. 起重機的工作級別根據(jù)GB/T13752-92塔式起重機設計規(guī)范取定TC5610塔式起重機。工作級別: A5 利用級別: U5 載荷狀態(tài): Q2 (中) 載荷譜系數(shù):列產(chǎn)品KP = 0.252. 工作機構(gòu)級別項目 機構(gòu)起升機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu)牽引機構(gòu)利用等級T5T4T4載荷狀態(tài)L2L3L2工作級別

4、M5M5M4Kp0.250.150.253. 載荷a. 起重載荷 (含吊鉤、鋼絲繩) 1.1=1.3 1.2=1.1 1.3=1.05b. 風載荷 q1=150N/m2用于機構(gòu)計算及結(jié)構(gòu)疲勞強度計算q2=250N/m2用于總體計算及結(jié)構(gòu)疲勞計算q3.1= 800N/m2 020mq3.2=1100N/m2 20100m 用于非工作狀態(tài)的總體及結(jié)構(gòu)計算c. 慣性載荷各機構(gòu)的起、制動時間回轉(zhuǎn)機構(gòu) t = 4S牽引機構(gòu) t = 3Sd. 基礎傾斜載荷坡度按0.01計算e. 其實載荷動載按1.15倍的額定載荷 靜載1.25倍的額定載荷4. 安全系數(shù)n的確定結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)n=1.34 工作狀態(tài)整體穩(wěn)定性

5、n1.15 結(jié)構(gòu)非工作狀態(tài)n=1.22 非工作狀態(tài)整體穩(wěn)定性n1.1起升鋼絲繩n5 牽引鋼絲繩n55 .主要材料的許應用力 = 1700kg / cm2a. Q235-C = 1000kg / cm2jy= 3000kg / cm2=2570kg / cm2b. 16Mn = 2000kg / cm2jy= 4400kg / cm2= 1800kg / cm2 c. 20 =1070kg / cm2jy=3200kg / cm2 = 2600kg /cm2d. 45 = 2010kg / cm2jy= 4500kg / cm2= 5800kg / cm2e. 40Cr = 3300kg / c

6、m2jy=10000kg / cm2Q235-C 非工作狀態(tài) = 1920kg / cm2 = 1100kg / cm2 jy=3300kg / cm2f. 主要焊縫許用應力Q235-C h= 0.8 x 1700= 1360kg / cm2 h= 0.8 x 1700 / = 960kg / cm2說明：計算上桿件形心相互匯交于節(jié)點中心，忽略其不能滿足理想狀態(tài)而產(chǎn)生的局部應力。三. 平衡重的計算 各 部 件 重 重 心 表二序號頂目名 稱Gi（t）Xi（m）Gi XiYi（m）Gi Xi1平衡臂1.35-6.405-8.64741.49456.022起升機構(gòu)2.27-9.07-20.5941

7、.8104.53平衡臂拉桿0.275-5.44-1.4954512.374塔頂1.27004557.155司機室0.40.750.342.617.046牽引機構(gòu)0.3247.4252.40641.513.4467起重臂拉桿1.24516.07204556.0258起重臂4.38726.05114.2841.55182.289載重小車0.187285.236397.29310吊鉤0.145284.06395.65511回轉(zhuǎn)機構(gòu)0.40041.816.7212上支座0.840041.49434.8513下支座1.2080040.5849.0214套架3.110037115.0715塔身12.306

8、0020246.1216回轉(zhuǎn)支承0.60017平衡重13-11.036-143.46841533181930.197-39.6（不含小車、吊鉤）1526<表三>內(nèi) 容載 荷內(nèi) 容載 荷平衡臂部分總重（t）4.095起重臂部分總重（不含小車吊鉤）(t)5.956平衡臂后傾力矩（不含配重）-30.732起重臂前傾力矩(t.m)136.686平衡臂重心位置-7.68起重臂重心位置(m)22.949空載時整機重量（不含配重）30.197空載時整機重量1. 臂長R = 56m 滿載狀態(tài)Ri = 12.74m Q = 6tM后 = -30.732 11.036 G平 M前 = 136.686t

9、.mM空 = 105.945 11.036G平M吊 = 6.387 x 12.74 = 81.370 t.mM滿 = M吊 + M空 = 81.370 + 105.945 11.036G平 = 187.315 11.036G平令M空 = M滿 -105.945 + 11.036 G平 = 187.315 11.036G平 G平 = 13.48t 取 G平 = 13.5t M滿 =42.506t.m M空 =37.523t.m若M吊 =5.387 x 14.72 = 79.3 t.mM滿 =187.315 11.036G平-105.945 + 11.036 G平 = 187.315 11.036

10、G平G平 =13.45（t） 仍取G平 = 13.5t M滿 =42t.m M空 =37.5t.m2. R = 50m、R = 45m時，仍按原TC5013設計執(zhí)行。四. 塔身的風力計算 計算公式 Pw = CKhqA1. 工作工況I1.1 平衡臂 PW = 848N XC = -6.405m YC = 41.494m1.2. 起升機構(gòu) PW = 240 N XC = 9.07m YC = 41.8m1.3. 平衡重 PW = 1140 N XC = 11.036m YC = 41m 以上合計： PW = 2228NMXW =PW×Xi = 20189N.mMYW =PW×

11、Yi =98446N.mXC = = 9.06m 1.4 起重臂 PW = 8284N qw = Pw/55.5 = 149.27N/M XC = 26.5m YC = 47m1.5 牽引機構(gòu) PW = 100N XC = 7.425m YC = 41.55m 起重臂部份綜合 PW = 8384N MkW = 236836.5N.m XC =28.25m 1.6 塔頂PW =781NX = 0 YC = 45m1.7 司機室PW =914NXC = 0 YC = 42.6m1.8上、下支座PW = 653NXC = 0 YC =41.2m1.9塔身A = 26.9568m2 PW = 1078

12、2NXC = 0 YC = 20m2. 工作工況 2.1 平衡臂 PW =98N 2.2 起升機構(gòu) PW = 240N2.3平衡重 PW = 669N 合計 Pwi = 1007N XC = 0 YC = 41m2.4起重臂 PW = 127N XC = 0 YC = 41.55m2.5牽引機構(gòu) PW = 100N XC = 0 YC = 41.55m合計 Pw = 227N YC = 41.55m2.6塔頂 PW = 781N XC = 0 YC = 45m2.7司機室 PW = 914N YC = 42.6m2.8 上、下支座 PW = 653N YC = 41.2mI2.9塔身PW =

13、12939NYC =20m qw = Pw/= 323N/M3. 非工作工況 020m K1 = 3.220100 m K2 = 4.4a. 平衡臂部份: PW =1007×4.4 = 4431N b. 起重臂部份: PW = 999Nc. 塔 頂: PW =3436Nd. 司 機 室: PW = 4022N e. 上、下支座: PW = 653×4.4 = 2875Nf. 塔 身: 020m PW1 = 3.2×323×20=20672N 20100m PW2 = 4.4×323×20= 28424NPwi = PW1 + PW1

14、= 49096N風載荷綜合表 表(四)56m臂長時 (單位:N.m) 序號部 件CqPWXiMXWYiMYW1平衡臂部份1.22502228-9.06-2018941.27919592起重臂部份1.3250838428.2523684841.553483553塔頂1.32507810045351454司機室1.22509140042.6389366上、下支座1.22506530041.2269207塔身1.625010782002021564023742216659756955 表五 序號部 件CqPWXiMXWYiMYW1平衡臂部份1.225010070041.27415592起重臂部份1.

15、32502270041.5594323塔頂1.32509810045351454司機室1.22509140042.6389365上、下支座1.22506530041.2269206塔身1.625012939002025878016521410772 表(六) 序號部 件CqPWXiMXWYiMYW1平衡臂部份1.2110044310041.271828672起重臂部份1.311009990041.55415083塔頂1.31100343600451546204司機室1.2110040220042.61713375上、下支座1.2110028750041.2118450620-40塔身11002

16、8424003085272070-20m塔身1.6800206270010206720648591728222五 整機傾翻穩(wěn)定性計算 1. 坡度載荷Mp = 0.01*(1526+6.387*39.5) = 17.78t.m2. 斜度30 Mhx = Phx*39.5 = 6.387 * tg30*39.5 = 13.22t.m 3. 工作工況 Fh = 49t FV = 4tMh = (42+41+31)*1.1 = 125.4t.m Fg= 52*h*2.2 e = 4h+125.4_ (49+25h*2.2)×0.9 h0.66mb. 非工作工況Fh = 49t Fv = 8t

17、 Fg= 52*h*2.2M = 172.8-37.5+18315.7 = 153t.me = h1.41m基礎總重為Fg = 1.41*5*5*2.2 = 77.55t第二部份 結(jié)構(gòu)設計計算1 塔身的結(jié)構(gòu)計算 1.1 塔身計算載荷的確定 工作狀態(tài)的載荷M后 = - 42 t.m Mw = 41 t.m M吊 = （6*1.25+0.387）*12.53M吊 = 98.8 t.m Mnx = 13.22 t.m Mp = 17.78 t.m對A-A截面 MAX = 129 t.m 對B-B截面 MBX = 110 t.m對C-C截面 MCX = 84 t.m=1.7t PA =49t=1.5t

18、 PB =46t=0.4t PC=46t b 非工作工況MXA=161.58t.m =6.5t P=43t MXB=121t.m =6t P=40tMXC=121t.m =1.6t P=31.5t下標1-4節(jié) 主弦單肢面積 F=60.367cm2加強上標5-12節(jié) 主弦單肢面積 F=49.87cm2下標13-16節(jié) 主弦單肢面積 F=37.567cm22.截面特性計算A-A截面 I0 =4·(I單1+bx12F1)+( I單2+bx22F)=1338363 cm4I45 =1338087 cm4B-B截面 I0 =1131800 cm4 I45 =1131000cm4C-C截面 I0

19、 =869960 cm4 I45 =871022cm4AC 取 IA/IB =1.1825 l/L=0.333查表AB =1.02IAC =IA/AB 2=1260785 cm4 I=72.289cm =4000/72.259=55 查表=0.8663.塔身弦桿整體穩(wěn)定性應力計算 Ni= 1 工作工況a. A-A截面 NA =A-A = =1443kg/cm2 OK!b.B-B截面 NB=B-B = kg/cm2 OK!c.C-C截面 NC=C-C = kg/cm2 OK!非工作工況a. A-A =1720 kg/cm2 920 kg/cm2 OK!b. B-B = 1604 kg/cm2 O

20、K!c. C-C = 1161 kg/cm2 OK!根據(jù)上述計算結(jié)果，單肢穩(wěn)定性校核只校核A-A截面I單肢 =86.84+284.06=370.9 cm4 F=60.367 cm2 I=2.48cm =l/i=1250/2.48=50.43查表=0.888A =1408 kg/cm2 OK!3連接套的計算有效焊縫面積 ×2=F連 =3.328 cm2有效焊縫長度 l=14.5cmW連 =bh2/6=N=()/2=25477kgM連=Fe=25477×3.2=81527kg.cmm =M/W=699kg/cm2 m =527.955 kg/cm2=1151 kg/cm2=13

21、60 kg/cm2 OK!4. 高強螺栓選擇計算 A-A截面 螺栓緊力F1=R1·FN 取R1 =1.45 FN =25477kg F1=369416.5N=36941.65kg 對高強螺栓 s=7400 kg/cm2 (選10.9級，降級定s)1=7400/1.3=5692 kg/cm2Ad1(36941.65+0.2×25477)/5692d3.07cm實際=10250 kg/cm21=10250/1.5=6833 kg/cm2 則 Ad1(36941.65+0.2×25477)/6833Ad1 6.152 d= 2.799cm選高強度連接螺栓M33×

22、;3 10.9級 每個角二根較為安全。二、臂架的主要參數(shù)選擇計算臂節(jié)H（cm）B(cm)e(cm)一、二11030.26三、四109.5123.632.763五、六、七、八、九109.15124.341.24<一>原始參數(shù) =8.99°Gb=4390kg Gg=145kg Gc=187kg GQ=324kgGs=55kg b=Gb/L=0.791kg/cm= 79.1 kg/m<二>臂架截面力學特性計算1 單肢上弦 =95×8I=208.624cm4 W=43.92cm3F=21.86cm2 i=3.09cm2 單肢下弦a.1-2節(jié) 2-L902 &

23、#215;8回 982 ×8Ix=Iy= Wx=Wy=79.6cm3 F=B2b2 =28.8cm2 i=3.68cmb. 3-4節(jié)節(jié)勝利 2-L802 ×8回 882 ×8Ix=Iy= Wx=Wy=62.7cm3 F=25.6cm2 ix=iy =3.27cmc.5-9節(jié) 2-L752 ×6回 812 ×6Ix=Iy= Wx=Wy=41.48cm3 F= 18cm2 ix=iy =3.06cm3.組合截面的幾何特性 組合截面的形心位置 = =0a.1-2節(jié) =30.26cmIx=I上+（He2）×F上+2（I下+e2×F下

24、）=192727cm4Iy=2（I下+(2×F下）+ I上=217432cm4Wx上 = 217432cm4Wx下 = 6369cm3 Wy = 3547cm3 F總=F上+2F下=79.46cm2 = 49.25cm =52.31cmb.3-4節(jié) =32.763cmIx= 184439 cm4 Iy=193150 cm4Wx上 =2404 cm3 Wx下 =5629 cm3 Wy=3125 cm3 F總=73.06 cm2 ix= 50.24 cm iy=51.42 cm c.5-9節(jié) =41.24cmIx=162584 cm4 Iy=139262 cm4Wx上 =2394cm3

25、Wx下 =3942 cm3 Wy=2241 cm3 F總=57.86cm2 ix= 53 cm iy=49.1cm <三>臂架內(nèi)力及拉桿內(nèi)力計算M0=(T1cos+ T2cos)=27.48T1 +29.89 T2 M1= T1cose1 R1 = T1sin=0.42 T1 M1=72.42 T1M2= T2cose2 R2 = T2sin=0.156 T2 M2=75.8T2 柔度系數(shù) Ci= C1=407.87/E C2=7865/E 設臂架為彈性體，拉桿為剛性體，支座1處的變形在M0的作用下fm0 =（123 T1 +133 T2）/E在M1的作用下fm1 =-124 T1

26、/E在M2的作用下fm2 =273.4 T2在R2的作用下fR1 =-889T1/E在P的作用下fp910183/E在Q的作用下(=1.3)fQ =-在q的作用下(=1.1)fq=設臂架為剛性體，拉桿為彈性體；支座1處位移=418T2/Ef1=C1R1=407.87×0.42T1/E=171.3 T1/Ef1=+558.4T2-2306T1=4794606 1>由0有 632.67T1+686.1T2=22768873 2> 求解1>、2>可得T1 =4689kg T2=28696kg (臂端起吊)跨內(nèi)起吊時由0有 632.67T1+686.1T2=13616

27、898+在OB內(nèi)= 0= l1代入各截面的值，求出不同的值整理有： T1 =6532+ T2=14408+ caseR(m)F2(t)F2xF2yF1F1xF1yH0R01551.0028.69628.3434.4864.8694.4222.03833.865-0.318237.2051.6324.34024.0413.8039.1918.3473.84833.488-0.2793351.7023.74523.4533.7109.9048.9944.14633.547-0.407432.51.9522.94022.6583.58510.8709.8724.55133.630-0.4125302

28、.1021.89221.6233.42111.06810.0514.63432.774-0.166627.52.3721.13620.8763.30313.03211.8355.45633.811-0.573724.9452.620.17319.9253.15214.18712.8845.94033.909-0.653822.52.9819.05218.8182.97715.53014.1036.50234.021-0.6229203.3018.38518.1592.87316.33014.8306.83734.089-0.5011017.53.9817.06616.8562.66717.72

29、316.0957.4234.051-0.34911154.5516.22816.0292.53618.91617.1787.91934.307-0.1181212.6855.4014.68514.5052.29521.07019.1358.82134.7400.11313106.0013.86513.6952.16718.90517.1687.91531.9631.777146.346.0013.59013.4232.12414.94513.5725.68228.0954.373152.56.0013.97913.8072.1849.9769.0604.17723.9675.498上表數(shù)據(jù)中沒

30、有考慮起升鋼絲S1 及牽引鋼絲繩S2 對臂架軸力的影響在對臂架進行穩(wěn)定性計算時必須加以考慮<四>回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的載荷計算1> 吊臂側(cè)向受的風載Pw=838.4kg Mxn=2368480kg.cm Myw=3483520kg.cmQbf=0.151kg/cm Xc=28.25m Yc=41.55m2> 吊車在及吊具風載2.1吊車通風面積AQ=m2/t =起吊載荷（t） 2.2 小車及吊鉤的迎風面積Agb=0.5m2 2.3 風力計算n=0.6r/min 制動時間 t=4sPw=Cwq(A+ Agb) Cw=1.2 q=250N/ m2 <五>吊點參數(shù)及危險吊車工

31、況截面OABCDEli (m)06.3412.68524.94537.20554.25lE=li (m)54.2547.9141.56529.30517.0450I (t)665.42.61.631.00<六>橫向載荷內(nèi)力計算1 吊臂風載qb=0.151kg/cm Pw=0.151 li MgbFi 2. 吊臂回轉(zhuǎn)慣性力 由F=maag=V/t=2nRi/t qbg =0.124Ri Mybgi= qbg ×()計算結(jié)果如下表：截面項目OABCDli (m)06.3412.68524.94537.205Mgbf (kg.cm)23255891733003130437564

32、8381219352Mgbg (kg.cm)471073390705312383174867683453> 吊車及吊具風載Pw=Cwq2(A+ AGb)=30(A+ AGb)MyFi = Pw(l 4> 吊車及吊具回轉(zhuǎn)慣性力截面OABCDli (m)06.3412.68524.94537.205PwE = 45kg =23.6kg24412521559518704313187376703吊車在臂端128030113068980936916040226Pwc=93kg =48.67kg23198917302711401800吊車在跨中121407905515966900PwA =19

33、5kg =102kg1236300000吊車在A截面6466800005> 吊臂橫向內(nèi)力綜合 =+(見下表)截面彎矩目吊車在臂端吊車在跨中吊車在A面Myo (kg.cm)316881731500852984960MyA245237123872862123708MyB190189417904451479242MyC1024281823248823248MyD404626287697287697<七>吊臂縱向彎矩的計算1> 吊車在臂端(稱) P2xi e P2xi e P2xi e P2xi e+ P1xi e2.吊車在C截面 計算公式同前,只是將且吊車只對其左面截面產(chǎn)生彎

34、矩3.吊車在A截面 同理:將 臂架縱向彎矩計算結(jié)果見下表吊車所在截面CD(kg.cm)-4331638-1456126-1456126-2382753-86083-533160-15591202805812-534626-2254174-2904437-1843903-1901564-1877077-761672-1162742-7347821649553000 臂架各截面內(nèi)力綜合組截面DCBAO吊車在臂端Mx(kg.cm)-4331618右-2382753左-1559120-2254174右-1901564左-11627420My(kg.cm)404626102428119018942452

35、3713168817N(kg)115029493294933501535015吊車在跨中Mx-1456126右-86083左2805812-1877077左-2904437右-7347820My-287697823248179044523872863150085N162321545215453552935529吊車在A面Mx-1456126右-533160左-534626-1843903右-761672左16495530My287697823248147924221237082984960N179215215152152988729887八、臂架各截面應力校核1吊車在臂端，臂根的校核 Mox=

36、0 My=3168817kg.cm N=35015kgWy=3547 cm3 Wx上=2417 cm3 Wx下=6369cm3 F=79.46 cm2N Mxo= - = -1334kg/cm2A Wy2.A-A截面 MxA=-1162742kg.cm MyA=2452371kg.cm N=35015kg -35015 1162742下= =-1315kg/cm2 79.46 6369 35015 1162742上= - =-25.8kg/cm279.46 63693.B-B 截面 MxB = -2254174kg.cm MyB = 1901894kg.cm N=29493kg N Mx My

37、 下= - =-1261kg/cm2 A Wx下 Wx N Mx 上= - + =-17kg/cm2 A Wx上 4.D-D截面 Wy=2241 cm3 Wx上=2394 cm3 Wx下=3942cm3 F=57.86cm2MD= -4331618kg.cm My=404626kg.cm N=1150kg 1150 4331618 404626下= - = -1299kg/cm2 57.86 3942 2241 1150 4331618 上= - + = 1789kg/cm2 須加強 57.86 2394 將上弦桿(外吊點處加封502×角鋼一根L=3m )如圖所示:2.單吊在C截面

38、a.臂根的校核 Mxo=0 Myo=3150085kg.cm N=35529kg 35529 Moyo= - = -1335kg/cm2A WyC-C截面的校核Mxc=2805812kg.cm Myc=823248kg.cm N=21545kgF=73.06cm2 Wx上=2402cm3 Wx下=5629cm3 Wy=3125cm3 B-B截面的校核MXB = -2904437kg.cm MYB = -1790445kg.cm N=21545kg N Mx My 下= + + =1057kg/cm2 A Wx上 Wy N Mx 上= - + =931kg/cm2 A Wx上 3.吊車在A截面

39、A-A截面的校核 MxA=1649553kg.cm MyA=2123708kg.cm N=29887kg N Mx My 下= + + + = +1234kg/cm2 A Wx下 Wy N MxA 上= + =1059kg/cm2 A Wx上 <九> 吊臂整體穩(wěn)定性校核計算 1>吊車在臂端 2>吊車在跨中 3>吊車在跨內(nèi)F2X F2X F2X =0.81 =0.56 =0.45F2X+ F1X F2X+ F1X F1X + F2X 取B為計算長度(起升平面內(nèi))LOB =1268.5cm l計=Ui×lOB 2y2 2x2U1=1 U2=1 l1/l2 =

40、0.517 =0.957 =0.888 2y1 2x1查表U3.1=1.4 U3.2=1.21 U3.3=1.05l計1 =1776cm l計2 =1535cm l計3 =1332cm回轉(zhuǎn)平面內(nèi) U1=2 U2=1 U3.1=1.4 U3.2=1.21 U3.3=1.05 U4.1=1.51 U4.2=1.2 U4.3=1.04 Ly1=4228cm Ly2=2904cm Ly3=2184cmx1=36 x2=31.17 x3=27 y1=80.8 y2=55.52 y3=41.751hxi = hyi =hx1 =44.6 hx2 =40.8 hx3=37.8hy1 =85 hy2 =62

41、hy3=50Cox=0.93 Coy=1 CHx=1 CHy=1Mox=0 Moy=3168817kg.cm N=35015kgA=79.46cm2 Wy =3547 cm3 hx=44.6 hy =852×AE 2×79.46×2.1×104 FEy = = = 227945kg hy2 852 N hy2a= × =0.15 查表=0.701 =1.21 A 2 E-N My 1o= + × = -1597kg/cm2 OK！.A Wy N1 0.9×FEy2>吊車在跨中：Mox=2805814kg.cm Moy=823248kg.cm N=21545kgA=73.06cm2 W x上=2404