葫蘆單梁龍門起重機(jī)計(jì)算書課案

1、MH16t-9.93m+3m+0m葫蘆單梁龍門起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算書廣東順發(fā)起重設(shè)備有限公司.主要技求參數(shù)起重量Q:16t;起升高度H:7.7m；跨度L:9.93m；工作級別：A5起升速度V:3.5m/min；有效臂長l:2m;大車運(yùn)彳T速度Vd:30m/min小車運(yùn)行速度Vx:20m/min；上橫梁間距bl:1.8m；支腿下間距b2:3.8m；大車輪距B:5m；.主梁、端梁和支腿截面力學(xué)特性主梁、上橫梁、下橫梁和支腿作剛度計(jì)算，強(qiáng)度計(jì)算，穩(wěn)定性計(jì)算和強(qiáng)度校核所用數(shù)據(jù)列表如下:截面類型截面尺寸AIxWxixIyWyiy主梁500X6-550X6-I30異-998223.942665075951壓48

2、43拉286097526391168610.32上橫梁1446X6-400X6221.5277905.863781.8418551870.1763349.91下橫梁482X6-270X690304871234.3218.381060793961.7311.99支腿大端36aX1400277.864037344216622178888851支腿小端36aX416159.72669315161542864211618支腿折算截面36aX115012122846125514292903509350.主梁剛度起重機(jī)跨度9.93米，懸臂3米，懸臂和跨度比為0.350.316,懸臂沒超長，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的要

3、求。主梁的跨中剛度Pl348EI式中力-在P力作用下主梁跨中的下?lián)隙?P額定起重量和電動萌產(chǎn)自動的和力;P=QGh其中Q額定起重量；Q=16000kgGh-電動葫嚴(yán)重厚Gh=1142kgP=Q+Gh=1600014217140)L-跨度;L=993cmE-彈性模量；E=2M106kg/cm2I-主梁跨中截面的慣性矩；I=266507cm4于是Pl48EI17142 993348 2 106 266507= 0.656(cm) = 6.56mm主梁跨中剛度比：f0/l=6.56/9930=1/1513三1/750符合GB/T3811-2008中有關(guān)主梁跨中剛度的要求。主梁懸臂剛度2PIcl3EI

4、式中P、E和I與式(1)同;lg-懸臂的有效長度；l=300cmlC-支腿至主梁的距離；lc=200cmPlC2l171422002300干是fx=0.16(cm)=1.6mm3EI32106266507主梁懸懸臂剛度比：fx/lC=1.6/2000=1/1250三1/350由此可見，剛度符合GB/T3811-2008中有關(guān)主梁懸臂剛度的規(guī)定，就能滿足使用要求，本起重機(jī)的懸臂剛度是合格的。.主梁的強(qiáng)度計(jì)算主梁的跨中強(qiáng)度計(jì)算代號的意義見示圖7和圖8ytbr.TTtt-t一 q主梁跨中集中載荷受力圖 U7主梁均布載荷受力圖圖84.1.1集中載荷處于跨中時(shí)主梁跨中的最大垂直彎矩M max計(jì)算代號的意

5、義見示圖7式中P計(jì)-計(jì)算輪壓其中92-小車起升動載系數(shù)；2 = 2min . ： 2Vq起升狀態(tài)級別 HC4取 2min =1.2 ： 2 =068Vq -起升速度va = 3.5m/min = 0.058m/s q94-大車運(yùn)行沖擊系數(shù)4=1.10.058vy.hvy-大車運(yùn)行速度vy=20m/min=0.33m/s：4=1.10.058vy.hh-軌道接頭處兩軌面的高度差取h=3mmZ=1.10.0580.333=1.133P十=1.24160001.1331142=21133(kg)P計(jì)L211393：所以MJ=52462(6g7Cm)44均布載荷對主梁跨中的彎矩Mq=2q-均布載荷單位

6、長度密度4GzL2l1.1332911=2.55(kg/cm)993300所以MqL2 l24255x f9-9-3-3 0 0=5 1 3 8(k6.cm)214 J主梁跨中最大垂直彎矩和最大垂直應(yīng)力Mmax=MJMq=5246267513856=5760123(kg.cm)二 ma1xMmaxMmaxWx1Mmax m a x :-m a1x 二Wx1式中Wx1-主梁上蓋板處垂直方向的抗彎模數(shù)；Wx1=5951cm3Wx2-主梁工字鋼底部垂加防抗彎模數(shù)Wx2=4843cm357601232、967kg/cm)5951、-max2maxWx2576012348432二1189(kg/cm2)

7、主梁跨中的的水平彎矩和水平應(yīng)力Ms1.5a .M m aS1S S2Ms一西2式中a-大車起動或制動時(shí)起重機(jī)的加或減速度大車運(yùn)行速度Vd=20m/mim=0.33m/s查GB/T3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范中表13加速時(shí)間和加速度取a=0.16(m/s2)g-重力加速度g=9.8(m/s2)Wy1-主梁上蓋板處水平方向的抗彎模數(shù)；Wy1=5466cm3Wy2-主梁工字鋼底部水平方向的抗彎模數(shù)；Wy2=23686cm31.50.16Ms=57601=213410(kg4cm)9.8二 S1MS 141064SWy126392= 53.45(kg/cm2) TOC o 1-5 h z Ms14

8、10642、；飛2-12(kg/cm)Wyx211686yxu主梁跨中的正應(yīng)力a主梁蓋板處的正應(yīng)力2、2、=；ma僅二S1=96753.45=1119(kg/cm2)=100N/mm2所以巴=100N/mm2158N/mm2符合GB/T3811-2008的有關(guān)規(guī)定。b.主梁工字鋼底部的正應(yīng)力二2二；max2%2=118912=1201(kg/cm2)主梁工字鋼底部的局部彎曲應(yīng)力主梁工字鋼底部的局部應(yīng)力指示圖9中的1、2和3點(diǎn)處，在萌產(chǎn)小車輪壓的作用下出現(xiàn)的局部彎曲變形而產(chǎn)生的應(yīng)力，其表達(dá)式如下:二 X1-K12P二 Z1 = K 22Pt22P二 x2=K3；2Pt2二 x3=K52Pt2b工

9、字梁局部應(yīng)力示意圖圖9式中Ki、K2、K3、K4、和K5是由輪壓作用點(diǎn)位罡i決定的比值:i系數(shù)，見圖9;0.5(b-d)i=ac-e其中a=0.5(b-d)=0.5(150-11.5)=69.25(mm)c-萌產(chǎn)小車輪緣對工字鋼下翼緣的間隙；取c=4mme-萌產(chǎn)小車對工字鋼的輪壓作用點(diǎn)至小車輪緣的距離；e=0.14農(nóng)其中R-小車踏面的曲率半徑；R=172mmeU0.146R=0.146172=25.112mm)i=ac-e=69.254-25.112=48.13(mm)0.5(b -d)48.1380.69569.25根據(jù)0=0.695,查鐵道出版社起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊P599中圖4-3-7,取K0

10、.59,K2=0.075,K3=0.28,K4=0.92,K5=0.82ZLS其中ZLS-葫蘆小車的輪數(shù)；ZLS=8211338= 2640(kg)t-工字鋼受壓翼緣板的平均厚度；t=3cm2P226402所以cx1=-K1*=-0.592=-340kg/cmt3Z1=K2二 x2二 x3 = K5 *2P2 26402t2 =0.0752 = 44kg/cm2P2 26402r = 0.28 2 =1 6 4g/cm2 t2322P 2 264 02p- = 0.92 = 5 3 kg / cm2P c cc 2 2640 , cc ,2p- = 0.82 -2 =4 8 kg / cm主梁

11、工字鋼底部的綜合應(yīng)力V2,、2,、1+(仃2+bz1)仃x1(仃2+仃工)；=(-340)2(107144)2-(-340)(107144)-1318kg/cm2=129N/mm2所以oh1=129N/mm2158N/mm2符合GB/T3811-2008的有關(guān)規(guī)定。二h2=22，(二2，二z2)2-二x2(；2-z2)二.1642(1071539)2-164(1071-539),22二1534kg/cm=150N/mm所以部2=150N/mm2158N/mm2符合GB/T3811-2008的有關(guān)規(guī)定。oh3=仃2+ax3=1074480155k1/cm2=15N/mm2x所以仃h3=152N/

12、mm2158N/mm2符合GB/T3811-2008的有關(guān)規(guī)定。4.2主梁懸臂的強(qiáng)度計(jì)算代號的意義見示圖54.2.1主梁懸臂的垂直正應(yīng)力二 xb2、-xb1MxWx1式中6如-主梁懸臂上蓋板處垂直方向的正應(yīng)力；仃xb2-主梁懸臂工字鋼底部垂直方向的正應(yīng)力；Mx-懸臂在計(jì)算點(diǎn)的垂直正力矩；Mx=PMc=4226600kg.cm一一Mv22于是xb1=0-=710(kg/cm)=69.6N/mm所以。加=69.6N/mm2158N/mm2符合GB/T3811-2008的有關(guān)規(guī)定。Mx2、二xb2W-=87(kg/cm)4.2.2主梁懸臂工字鋼底部的綜合應(yīng)力仃bz1=12+(axb2+仃zi)2-0

13、rx1(0rxb2+仃zi)；=849kg/cm2=73N/mm2所以0bzi=73N/mm2158N/mm2符合GB/T3811-2008的有關(guān)規(guī)定。二-二-2-(C二)2-c(0二)bz2x2(xb2z2)x2(xb2z2)22=1363kg/cm=134N/mm所以仃bz2=134N/mm2158N/mm2符合GB/T3811-2008的有關(guān)規(guī)定。22bz3=；xb2-x3=955kg/cm=94N/mm所以仃bz3=94N/mm2158N/mm2符合GB/T3811-2008的有關(guān)規(guī)定。bZ35.支腿穩(wěn)定性和強(qiáng)度校核支腿的穩(wěn)定性支腿在龍門架平面內(nèi)的穩(wěn)定性.1計(jì)丸=i1min式中1計(jì)-支

14、腿在龍門架平面內(nèi)的計(jì)算長度1計(jì)=廿1其中N-支承類型的長度系數(shù).在龍門架平面內(nèi)支腿按上端固定下端自由的變截面考慮=2也-變截面折算長度系數(shù).與支腿小、大端慣性矩比值Imin/Imax有關(guān)，Imin/Imax=42864/551870=0.078查起鐵道出版社重機(jī)設(shè)計(jì)手冊P712表4-5-13取=1.7691-支腿實(shí)際長度.1=890cm1計(jì)=1.7693890=3148(5)imi-折算截面對門架平面的最小慣性半徑.i=50n1計(jì)八門,二二63irmin6=65W120滿足GB/T3811-2008有關(guān)受壓結(jié)構(gòu)件穩(wěn)定性的要求。5.1.2支腿在支腿框架平面內(nèi)的穩(wěn)定性-1計(jì)九=imin式中1計(jì)-支

15、腿在支腿框架平面內(nèi)的計(jì)算長度1計(jì)=W1其中N-支承類型的長度系數(shù).在支腿框架平面內(nèi)支腿按上端固定下端固定的變截面考慮，取000.8也-變截面折算長度系數(shù).與支腿小、大端慣性矩比值Imin/Imax有關(guān)，Imin/Imax=26693/64037=0.417查起鐵道出版社重機(jī)設(shè)計(jì)手冊P712表4-5-13取為=1.21l計(jì)=1.2198x890=861(5)imin-計(jì)算截面對支腿框架平面的最小慣性半徑.i=18工=48irmin支腿在龍門架平面內(nèi)和在支腿框架平面內(nèi)的長細(xì)比:九=48120滿足GB/T3811-2008有關(guān)受壓結(jié)構(gòu)件穩(wěn)定性的要求。6.支腿的強(qiáng)度校核支腿大端的強(qiáng)度校核集中載荷處于懸

16、臂極限位置時(shí)的最大應(yīng)力圖10NMxMy-r-rAWxWy小車運(yùn)行起動或制動時(shí)對支腿的彎矩U11支腿的軸壓應(yīng)力3式中N-支腿的支承力lq（L2l）1；L424GslGs上橫梁重量Gsi=647kgna319k8)平軸心受壓穩(wěn)定性系數(shù)在九=75時(shí)查GB3811-2008附錄K=0.72A-計(jì)算截面面積A=277.8(cm2)所以-z=-=66(kg/cm2)MpIsPS由運(yùn)行側(cè)向歪斜載荷Ps引起的支腿內(nèi)力 圖126.1.1.2支腿大端在龍門架平面內(nèi)的彎曲應(yīng)力氣式中Mx；x 二WxMx -支腿計(jì)算點(diǎn)在龍門架方向的彎矩Mx = M M xg M psM ,-滿載葫蘆處于極限位置時(shí)在龍門架方向產(chǎn)生的水平

17、力對支腿大端的矩M刈-滿載葫蘆小車運(yùn)行或制動時(shí)的慣性力對支腿大端的矩 xgM ps -滿載葫蘆處于極限位置時(shí)起重機(jī)偏斜運(yùn)行的側(cè)向力對支腿大端的矩Mg的計(jì)算方法見圖10 Mxg的計(jì)算方法見圖11Mps的計(jì)算方法見圖12其中H _ 3Plc 2h(2k 3)其中P = P計(jì)=2 1 1 3kg)h=887(cm)1c=200(cm)I2hk=0.4IiL所以H=282；kg)M=0.5Hh=1251296kg.cm)Mxg=0.5Pxgh式中a-大車起動或制動時(shí)起重機(jī)的加或減速度大車運(yùn)行速度Vd=30m/mim=0.5m/s查GB/T3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范中表13加速時(shí)間和加速度取a=0

18、.19(m/s2)2g-重力加速度9.81m/sPxg=250(kg)Mxg=110875(kg.cm)1Mps=PshPs-大車偏斜運(yùn)動時(shí)的偏斜力其計(jì)算方法見圖13D2PmaxPs二2Pma-大車最大輪壓8654kg九-水平側(cè)向載荷系數(shù)由于L/B=993/500=2,查GB/T3811-2008C - CL起重機(jī)偏斜運(yùn)動的水平側(cè)向力計(jì)算示意圖13附錄D取九=0.05Ps=432.7kgMps=Psh=3838(kg!cm)Mx=M日+Mxg+MPs=17459kg色m)Wx-計(jì)算截面在支腿平面內(nèi)的抗彎模數(shù)Wx=8888cm3Mx2二x197(kg/cm2)Wx6.1.1.3支腿大端在支腿框架

19、平面內(nèi)的彎曲應(yīng)力二二MyyWyMy-支腿計(jì)算點(diǎn)在支腿框架方向的彎矩Wy-支腿計(jì)算截面在支腿框架方向的抗彎模數(shù)W=1680cm3My=MhbMqbMqBMfBMhb-葫蘆載荷和均布載荷作用在支腿方向?qū)χ却蠖说木豈QB-大車運(yùn)行起動或制動時(shí)葫蘆載荷慣性力作用對支腿大端的矩MqB-大車運(yùn)行起動或制動時(shí)均布載荷慣性力作用對支腿大端的矩qsaVDDI2垂直力作用下引起的支腿在支腿平面內(nèi)的內(nèi)力圖14MfB-風(fēng)載荷慣作用對支腿大端的矩Mhb的計(jì)算方法見圖14MqBMqBMfB的計(jì)算方法見圖15bPMhb=0（2R2R3-：RR）P=P計(jì)1lc眼2l）其中IL，2=24190kgb = 1800 mm:=0

20、.5bd = 900mmRi =123kl 2k2 2k1k2 k2I3 Bk1 = =50I1 bI3 s 一二9.4I2 bMBMCBCPsADbVDB二MAMD水平力作用下引起的支腿在支腿平面內(nèi)的內(nèi)力圖15_4R2 =Ri=8.35102_:(k12k2)2：k22k21B 500 c -=2.78b 180R2=1.710，R3=B2(3_2：(3；k2M：/3k2)+，(2：k2：*1k2)b 180160=0.89R3-187R4=：(3kl2k2)k2(2klk2)二1113所以MHBbP(2-：-R2R3-:R1R4)=763015kg.cmM QBhP_(k2a(k12k2)

21、R2a其中PPq1.5(QGh)ad189kgMqb=20571kg.cmMqBhP(k2a(k12k2)R2a1.5aq(L2l)2=211(kg)MqB-205764kg.cm一hP八，、一MfB(k2a(k12k2)R2aP=Pw其中Pw-風(fēng)力Pw=0.5CqIIAC-風(fēng)力系數(shù)主梁長高比l/h=13查GB/T3811-2008表16取C=1.6qu-工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓150Pa=15.3kg/m2A-主梁的迎風(fēng)面積13m2Pw=165(kg)MfB=1666kg.cmMy=MhbMqbMqBMfB二991016kg.cm；：-=My=287kg/cm3Wy6.1.1.4集中載荷處于極限位置

22、時(shí)支腿大端的綜合應(yīng)力NMxMy22550kg/cm=54N/mmAWxWy仃=158N/mm2符合GB/T3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定6.2支腿小端的強(qiáng)度校核集中載荷處于懸臂限位置作為支腿小端強(qiáng)度校核的的基準(zhǔn)點(diǎn)NMxMyT=十+-AWxWy支腿小端的軸壓應(yīng)力N；z=A式中N-支腿的支承力1 _ l LN =P計(jì)1+ 2 I”T4Gsl -GztG z t-一個(gè)支腿重量 Gzt = 1556 kgA-支腿小端截面面積A = 160(cm2)n=_p/E+212 L J1 .ZGsiGzt2=13198kgN2所以二z 115(kg/cm )A6.2.2支腿小端在龍門架平面內(nèi)的彎曲應(yīng)

23、力Mx；-xWx式中 Mx -支腿小端在龍門架方向的彎矩Mx = M H MPsMH =Hcc-大車軌道至支腿小端的距離;c = 66 cmMH = Hc = 3 7 2 0(kg.cm)Mps = Rc = 5 9 2 0k0.cm)Mx - MH MPs -4 3 1 2(kg8cm)Wy -支腿小端在支腿平面內(nèi)的抗彎模數(shù)2116cm3Mx2二x 二 =204(kg/cm )Wx6.1.3支腿小端在支腿框架平面內(nèi)的彎曲應(yīng)力MyVWyMy-支腿小端在支腿框架方向的彎矩Wy-支腿小端在支腿框架方向的抗彎模數(shù)My=MHAMqaMqAMfAMha-葫蘆載荷和均布載荷作用在支腿方向?qū)χ刃《说木豈Q

24、A-大車運(yùn)行起動或制動時(shí)葫蘆載荷慣性力作用對支腿小端的矩MqA-大車運(yùn)行起動或制動時(shí)均布載荷慣性力作用對支腿小端的矩MfA-風(fēng)載荷慣作用對支腿小端的矩Mha的計(jì)算方法見圖14MqaMqAMfA的計(jì)算方法見圖15bPMha-2k2-(1-)R1=7099kg.cmhP_Mqa12k2k2R22=23653kg.cmhP_MqA12k12k2R22=26130kgemhPMfA12kl2k2R22=113760kg.cmMy=MHAMQAMqAMfA二170642=Wy=60(kg/cm2)6.2.4支腿小端截面的綜合應(yīng)力NMxMyCT=+AWxWy_八2.2二451kg/cm=44N/mmr=6

25、03/12+2 X60X0.6 2.3 2+1 X583/12 +1X58X1.3 2+27X0.6 3/12+27 X0.6 X27.4 2 +27X0.5 3/12+27 X0.5 X30.55 24=63100.896 cm一 一一 一 3_ 一 一一 _ 2 一 一一 3 一Jy=2X0.6 273/12+2 X27X0.6 5.32+60X0.6 3/12 +60X0.6 X19.1 2+60X0.6 3/12+60 X0.6 X8.5 2 +58X13/12+58 X1 X932 _4 =520261.57 cm斷面模數(shù) JXVx 二y163100.8963=1953.6 cm32

26、.3JyWy= 一Z2520261.573=26817.6 cm19.4起重機(jī)最大輪壓：當(dāng)電動萌產(chǎn)移到左端（或右端）極限位置起吊額定起重量時(shí)端邊 （或右端）主動車輪受最大輪壓N ma x=WnQ+KnG2L1)+Kn q L4L 4+ Kn+ K n G輪主+ K n G驅(qū)其中Q-額定起重量，Q=16000Kg;電動葫產(chǎn)重量，G=1152KgKn-沖擊系數(shù)，Kn=1；巾n-動力系數(shù)，對中級工作類型單梁吊取巾n=1.2；G端-端梁重，G端=300Kg;G輪主-主動車輪重量，G輪主=162Kg;G驅(qū)-驅(qū)動裝置重，G驅(qū)=49Kg;q-主梁單位長度的重量，q=325Kg/m=3.25Kg/cm;L-跨

27、度,L=2360cm;K-輪距，K=350cm;Li-1080cm;N max =1* 162 1*49203522*1080、1*3.25*23601*300(1)4236042=12023.3Kg根據(jù)輪壓選取車輪直徑為D=400mm最大歪斜側(cè)向力S=入NN-最大輪壓，N=12023.3Kg;入側(cè)壓系數(shù)，取入=0.1;S=0.1X12023=1202.3Kg;端梁中央斷面合成應(yīng)力 (TNKSK十 TOC o 1-5 h z 2Wx2Wyxy12023.3*350 (T =2* 1952.38 o- =1400 Kg/cm1202.3*3502=1085.5Kg/cm2*26817.626、車

28、輪軸對端梁腹板的擠壓應(yīng)力(T 擠_P0N0擠=d0,，02d0,，0N起重機(jī)最大輪壓，N=12023.3Kg/cm;do端梁腹板軸孔直徑，d0=9cm;60端梁支承腹板厚，60=1.5cm;擠所用擠壓應(yīng)力，對3號鋼取擠=1150Kg/cm2;所以：12023322。擠=445.3Kg/cmo擠=1150Kg/cm;2*9*1.5安全。9、主、端梁連接計(jì)算主、端梁連接形式及受力分析主、端梁連接是采用螺栓和減載凸緣結(jié)構(gòu)的形式，主梁兩端同端梁之間各用八個(gè)M24螺栓（45號鋼）連接。螺栓拉力的計(jì)算起重機(jī)歪斜側(cè)向力矩的計(jì)算MS=SK=1202.3X3.5=4208Kg.m歪斜側(cè)向力矩對螺栓拉力的計(jì)算設(shè)歪

29、斜側(cè)向力矩M對螺栓d的拉力為NiNi=2.5MsX/EX2式中系數(shù)2.5是考慮螺栓預(yù)緊力及載荷分布不均勻性的影響系數(shù)；MS-歪斜側(cè)向力矩，=4208Kg.m;X-螺栓d距離Y-Y軸的距離，x=0.69m;EXi2-每個(gè)受拉螺栓距離Y-Y軸的距離平方之和（m2）N1=2.5X4208X0.69/（0.032X5+0.692X5）=3043.5Kg起重機(jī)支承反力對螺栓的作用力矩當(dāng)載荷移到一端極限位置時(shí)，取C點(diǎn)為受力平衡點(diǎn)工MC=0得MR=MN=Rb10式中l(wèi)0-力臂，取l0=0.151mMR-支反力Rb對C點(diǎn)的作用力矩（Kg.m）MN-所以受拉螺栓對C點(diǎn)的力矩之和，（Kg.m）Rb起重機(jī)左端支反力，