40米架橋機(jī)計(jì)算書

1、40 米架橋機(jī)計(jì)算書1、架橋機(jī)概況架橋機(jī)由主梁總裝、前支腿總裝、中托總裝、后托總裝、提升小車總裝、后支腿總裝、液壓系統(tǒng)及電控部分組成，可完成架橋機(jī)的過孔，架梁功能， 架橋機(jī)的高度可由安裝于前支腿、后托的液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)，整個(gè)架橋機(jī)的所有功能可由電控系統(tǒng)控制完成。2、架橋機(jī)的結(jié)構(gòu)計(jì)算2.1、架橋機(jī)主梁的承載力計(jì)算計(jì)算架橋機(jī)主梁承載力，要分別考慮架橋機(jī)的三個(gè)情況。a 過孔過孔時(shí)計(jì)算主梁上、下弦的強(qiáng)度，此工況，梁中的彎矩，可能是主梁所承擔(dān)的最大彎矩，所以校核此狀態(tài)時(shí)可計(jì)算主梁的強(qiáng)度。b 架中梁此工況時(shí)，前提升小車位于主梁41 米的跨中，彎矩可能出現(xiàn)最大值c 架邊梁當(dāng)提升小車偏移架橋機(jī)主梁一側(cè)時(shí)，此側(cè)主梁

2、中的剪力最大，所以應(yīng)校核主梁腹桿的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。2.1.1 主梁上下弦桿的強(qiáng)度計(jì)算2.1.1.1 過孔時(shí)，當(dāng)架橋機(jī)前支腿達(dá)到前橋臺，尚未支撐時(shí)懸臂端根部的最大彎矩（如圖）M max =717t m架中梁時(shí)，當(dāng)提升小車位于主梁41 米的跨中時(shí)， 梁中的最大彎矩(如圖 )M max =477t m此較兩處的彎矩可知過孔時(shí)的彎矩是主梁承受的最大彎矩，也是控制彎矩，按此彎矩來校核主梁上、下弦的強(qiáng)度M max =717t m主梁截面如圖：上弦是兩根工字鋼32b，中間加焊10mm芯板。下弦是四根槽鋼25a，中間加焊 8mm芯板。截面幾何參數(shù)如表所示：主梁的正應(yīng)力 : max=M max /WX =7171

3、04/46812866.6441 10-9 =153MPa =170Mpa主梁上、下弦采用Q235B 鋼材其許用應(yīng)力為170Mpa所以過孔時(shí)主梁是安全的。2.1.1.2 架中梁時(shí)，主梁的最不利位置在跨中,梁中的最大彎矩M max =477t m主梁的正應(yīng)力 : max=M max /WX =477104/46812866.6441 10-9=102MPa =170Mpa主梁上、下弦采用Q235B 鋼材其許用應(yīng)力為170Mpa工作應(yīng)力小于 Q235B 的許用應(yīng)力，滿足強(qiáng)度條件，所以架中梁時(shí)，弦桿是安全的。2.1.2弦桿的接頭銷板及銷軸的強(qiáng)度計(jì)算2.1.2.1 考慮銷板及銷軸的重要性，將銷板放在最

4、不利的位置。設(shè)銷板位于過孔時(shí)的懸臂端的根部，尺寸如圖所示，材質(zhì)Q235。銷板、銷軸所承受的最大軸力為Nmax=285t銷軸材質(zhì)為45#鋼，銷軸的工作直徑 50mm，銷軸的布置如圖所示。2.1.2.2 上弦單塊銷板的軸力為：Nmax上= Nmax /4=71.25t上弦單塊銷板的面積為A 上 =8136x10-6 m2銷板的工作應(yīng)力為銷板上 = Nmax上 /A 上=71.25 104/ 8136x10-6 =87.57Mpa=170Mpa上弦銷板滿足抗拉強(qiáng)度。2.1.2.3 下弦單塊銷板的軸力為：Nmax下= Nmax/4=71.25t下弦單塊銷板的面積為A 下 =6600x10-6 m2銷板

5、的工作應(yīng)力為銷板下 = Nmax 下/A 下 =71.25 104/ 6600x10-6 =108=170Mpa下弦銷板滿足抗拉強(qiáng)度。2.1.2.4 上弦單根銷軸所承擔(dān)的剪力為F 上=285t/3=95t銷軸中的工作剪力為= （F 上 /8 104）/ （3.14/4 50210-6 ）=60.5Mpa=110Mpa45#鋼許用剪應(yīng)力 =110Mpa，上弦銷軸滿足抗剪強(qiáng)度條件.2.1.2.5 下弦單根銷軸所承擔(dān)的剪力為F 上=285t/6=47.5t銷軸中的工作剪力為=（F 下/4 104）/ （3.14/4 50210-6 ）=60.5Mpa=110Mpa45#鋼許用剪應(yīng)力 =110Mpa，

6、上弦銷軸滿足抗剪強(qiáng)度條件.2.1.3 腹桿的強(qiáng)度計(jì)算架邊梁時(shí)，提升小車不位于架橋機(jī)的中心，而是偏移架橋機(jī)主梁的一側(cè)，此側(cè)主梁承擔(dān)的剪力最大，而剪力是由腹桿承擔(dān)的，設(shè)計(jì)腹桿時(shí)，將它放在最不利位置。取卷揚(yáng)小車偏移一側(cè)的主梁為研究對象，由平衡方程可求解，前支及中托處的反力N中 =110tN前 =95t主梁中的最大剪力發(fā)生在中托附近及前支附近，所以腹桿選用 12#槽鋼對扣，在中托附近及前支附近加強(qiáng)，打花撐旨在增加抗剪面積。主梁中的最大剪力為N中 =110t腹桿所受的軸力可根據(jù)平衡方程求出，F(xiàn) 腹桿 =115t此軸力由八根 12#槽鋼承擔(dān)，腹桿的截面面積為A腹桿 =15.366 8 cm2腹桿的工作應(yīng)力

7、為腹桿 = F腹桿=115104A腹桿15.366810 4 =93.55Mpa=170 Mpa腹桿滿足強(qiáng)度條件。2.1.4 主梁的剛度計(jì)算fc=pl3/48EIx=3241003/48 21006249466,1818=3.5cm4100/600=3.83cm主梁的剛度滿足要求。2.1.5 結(jié)論經(jīng)上面對主梁弦桿、 銷板、銷軸及腹桿的強(qiáng)度、 剛度及穩(wěn)定分析，可知，架橋機(jī)主梁可安全承載，主梁是安全的 。2.2 前支、中托部分的強(qiáng)度計(jì)算2.2.1 前支腿的強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算前支腿的強(qiáng)度時(shí)，將前支腿放在其最不利的工作狀況，既架設(shè)邊梁時(shí)，提升小車偏移一側(cè)主梁，此時(shí)前支腿受力最大，所受的最大軸向力為：N前 =

8、95t2.2.1.1 前支腿立柱強(qiáng)度計(jì)算前支腿立柱選用箱型截面如圖：材質(zhì)為 Q235B，由無縫鋼管 325*12 及四周 12mm 厚鋼板焊接而成。截面幾何參數(shù)如表所示：前支腿立柱的工作應(yīng)力為：前支 = N 前=95 104A前209.538 10 4 =45.3Mpa=170 Mpa支腿立柱滿足強(qiáng)度條件。2.2.1.2 前支腿下橫梁強(qiáng)度計(jì)算如圖下橫梁由鋼板組焊而成，W 前 x=4821.6cm3工作應(yīng)力 下橫梁 = M 前=9510 40.3=59.1MpaW前 X4821.6106=170 Mpa2.2.1.3 前支腿定位銷軸計(jì)算前支腿定位銷直徑80，材質(zhì)為 45#鋼銷軸的受剪面積為A=1

9、00.5 cm2銷軸中的工作剪力為Fs= 95t銷軸中的工作剪應(yīng)力為： Fs =95104=94.5Mpa=110 Mpa= As100.510 4從以上計(jì)算中可知，前支腿各部分滿足強(qiáng)度條件，可安全承載。2.2.2 中托部分的強(qiáng)度計(jì)算2.2.2.1 中托彎梁強(qiáng)度計(jì)算如圖彎梁截面： W 彎 x=5945.213cm3工作應(yīng)力 彎梁 = M 彎=55 1040.3=28.3MpaW彎 X5836.26610 6=170 Mpa中托彎梁滿足強(qiáng)度條件。2.2.2.2 中托反托輪箱的連接鉸座銷軸計(jì)算選用 80 的銷軸，材質(zhì) 45#鋼受剪面積為 A=1/4 8022=1004810-6 m2工作剪力為 F

10、s= 55t工作剪應(yīng)力： Fs =5510 4=54.7Mpas= As1004810 6連接鉸座的耳板選用30 的鋼板，受擠壓面積Ac=2 308010-6=480010-6 m2工作擠壓應(yīng)力4c= Fc =55106 =114.6Mpac=220 MpaAc480010中托連接鉸座可安全承載2.3 提升小車橫梁的強(qiáng)度計(jì)算架設(shè)中梁時(shí)，提升小車所承受的彎距最大，其值為Mmax=193t.m小車橫梁截面為箱型雙梁如圖截面 Wx=14011cm3工作許用應(yīng)力 M max=1931046 =137.7Mpa =170 Mpamax=WX1401110提升小車可安全承載3.結(jié)論經(jīng)過對架橋機(jī)的主要受力構(gòu)

11、件的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，可知均滿足相應(yīng)的強(qiáng)度條件及穩(wěn)定條件，所以可按計(jì)算中的各截面尺寸設(shè)計(jì)架橋機(jī)。架橋機(jī)在不同的工況下均可安全工作。4.天車電機(jī)、減速機(jī)的選擇:4.1 橫移小車電機(jī)、減速機(jī)的選擇V=2.3m/min; 車輪 500;大、小齒輪齒數(shù)分別為 :59、17;f=(80+4.8)(2%+2)+11.6250(1.72)/104=2.44tP=f10(2.3/60)/(0.92)2.2=1.14KW注： 2.2 為放大系數(shù)。經(jīng)綜合考慮 :選擇電機(jī)型號 :ZD122-4/1.5KW; 轉(zhuǎn)速 :1380 轉(zhuǎn)/min減速機(jī)速比的選擇 :i=138017/593.14.5/2.3=249.7查減速機(jī)型

12、號 :BLED2718-253 速比4.2 縱移小車電機(jī)、減速機(jī)的選擇V=4.8m/min; 車輪 500;大、小齒輪齒數(shù)分別為 :59、17;f=(80+14)(2%+2)+11.6250(1.72)/104=2.644tP =f10(4.8/60)/(0.92)2.2 =2.58KW注： 2.2 為放大系數(shù)。經(jīng)綜合考慮 :選擇電機(jī)型號 :YEZ112S-4/3.0 KW;轉(zhuǎn)速 :1380 轉(zhuǎn)/min減速機(jī)速比的選擇 :i=138017/593.14.5/1.8=119.7查減速機(jī)型號 :BLED2718-121 速比5.鋼絲繩的選擇根據(jù)單個(gè)小車起重量80t，選擇 5t 卷揚(yáng)機(jī)，滑輪組倍率1

13、6。鋼絲繩所受最大靜拉力Smax=80/16=5tn 繩=4所選鋼絲繩的破斷拉力應(yīng)滿足S 繩/Smaxn 繩S 繩= Smaxn 繩 /0.82=51044/0.82=235294N329500N查鋼絲繩產(chǎn)品目錄 ,可選鋼絲繩 1819-22-1700, 所以符合全使用要求 .6.大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驗(yàn)算6.1.縱移機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇V=4.8m/minf=93.5 (2%+2 )+1 1.6 250(1.264 2.17+3.2 0.5 2+.42 1.1 2+0.427)/104=2.75t所需單個(gè)電動(dòng)機(jī)功率 :P=2.7510(4.8/60)/(0.9 4) 2.2=1.34KW注： 2.2 為放

14、大系數(shù)。綜合考慮后 ,最終選擇電動(dòng)機(jī)為： ZD122-4/1.5KW; 轉(zhuǎn)速 :1380 轉(zhuǎn)/min減速機(jī)的選擇 :電機(jī)轉(zhuǎn)速 :n=1380 轉(zhuǎn)/min; 車輪直徑為 : 500;小齒輪與大齒輪的齒數(shù)分別為 17,59故減速機(jī)速比 :i =1380 17/59 3.14 0.5 /4.8 =119.6查減速機(jī)型號為 :BLED2718-121速比6.2.橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇V=2.3m/minf=355.8 (2%+2)+3.8=11.63t所需單個(gè)電動(dòng)機(jī)功率 :P=11.6310(2.3/60)/(0.94) 2.2=2.72KW注： 2.2 為放大系數(shù)。綜合考慮后 ,最終選擇電動(dòng)機(jī)為： YE

15、Z112S-4/3.0KW;轉(zhuǎn)速 :1380 轉(zhuǎn)/min減速機(jī)的選擇 :電機(jī)轉(zhuǎn)速 :n=1380 轉(zhuǎn)/min; 車輪直徑為 : 500;小齒輪與大齒輪的齒數(shù)分別為 17,59故減速機(jī)速比:i =138017/59 3.14 0.5 /2.3=249.7查減速機(jī)型號為:BLED2718-253速比7.各機(jī)構(gòu)制動(dòng)力矩校核：7.1.提升機(jī)構(gòu)滿載時(shí)卷筒鋼絲繩上的拉力為5t,卷筒直徑 377mm,扭矩M=PR=5x0.1885 =1.0556tm=10556Nm卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩平均繩速v=9m/min=0.15m/s取動(dòng)載系數(shù) 2=1+0.7v=1+0.7x0.15=1.105此時(shí)最大扭矩Mmax= 2M=

16、1.105x1055611664Nm減速器傳動(dòng)比139 , YWZ-300/45制動(dòng)器制動(dòng)力距630Nm實(shí)際傳到高速軸上的力矩:M1=11664/139=83.9Nm630Nm安全系數(shù)=630/83.9=7.5，安全可靠。7.2. 天車橫移制動(dòng)ZD122-4/1.5KW電動(dòng)機(jī)，制動(dòng)力矩8.1x2=16.2Nm扭矩 M=PR=(104.8x0.015)x0.250.393 tm=3930Nm減速器速比 253，大小齒輪數(shù)比59/17=3.47實(shí)際傳到高速軸上的力矩:M1=3930/(253x3.47)=4.47Nm16.2Nm安全系數(shù)=16.2/4.47=3.6，安全可靠。7.3. 天車縱移制動(dòng)YEZ112S-4/3.0KW 電動(dòng)機(jī)，制動(dòng)力矩43x2=86Nm扭矩 M=PR=(114x0.015)x0.25 0.4275tm=4275Nm減速器速比 121，大小齒輪數(shù)比59/17=3.47實(shí)際傳到高速軸上的力矩:M1=4275/(121x3.47)=10.2 Nm 86Nm安全系數(shù) =86/10.2=8.4 ，安全可靠。7.3. 大車縱移制動(dòng)ZD122-4/1.5KW 電動(dòng)機(jī)，制動(dòng)力矩8.1x4=32.4Nm扭矩 M=PR=(93.5x0.015)x0.25 0.3506tm=3506Nm減速器速比 121，大小齒輪數(shù)比59/17=3.4