鑄造起重機(jī)計(jì)算書19米

1、YZ125/32t鑄造起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算書 河南省新科起重機(jī)有限公司 YZ125/32t-19m A7鑄造起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算書編制： 審核： 批準(zhǔn)： 起重機(jī)有限公司二零零八年十月 YZ125/3219m A7鑄造起重機(jī)是玉溪匯溪金屬鑄造制品有限公司的主要設(shè)備之一，安裝于鋼水接收跨，主要用于吊運(yùn)鋼包作業(yè)。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較惡劣，起重機(jī)作業(yè)率較高。通過競(jìng)標(biāo)，玉溪匯溪金屬鑄造制品有限公司委托我公司設(shè)計(jì)、制造該特種設(shè)備，并對(duì)設(shè)備的性能作了具體的規(guī)定。1. 主起升機(jī)構(gòu)采用行星三減速器方案，橋架采用二梁二軌結(jié)構(gòu)。2. 主要性能參數(shù)：a. 額定起重量： 125/32tb. 工作級(jí)別： A7c. 跨度： 19md. 引入電源

2、： 380V 50HZ，三相交流e. 起重機(jī)輪壓： 672KNf. 最大起升高度： 24/28mg. 額定主起升速度： 0.77m/min h. 額定付起升速度： 9.7m/min i. 小車運(yùn)行速度： 34.8m/min j. 大車運(yùn)行速度： 77.5m/min 本計(jì)算書針對(duì)鑄造起重機(jī)最關(guān)鍵部位進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核。主要分主小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算、副小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算、大車運(yùn)行電機(jī)選擇及鋼結(jié)構(gòu)部分強(qiáng)度計(jì)算與校核四大部分。一、小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算已知數(shù)據(jù)：起重量Q=125t,起升高度H=24m.起升速度：V=0.77m/min,付起升速度：V=9.7m/min,小車運(yùn)行速度V=34.8m/min,工作級(jí)別

3、為M7。機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率JC=60%，小車質(zhì)量約為G0=79412kg，吊鉤梁裝配約重G1=13226Kg.1. 確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案,選擇定滑輪組和動(dòng)滑組.按照布置緊湊的原則,決定采用圖1方案,按Q=125t取滑輪組倍率a=6, 承載繩分支數(shù):z=2×2×6，滑輪組采用滾動(dòng)軸承,當(dāng)a=6,得滑輪組效率取n=0.985.圖1小車布置圖2.鋼絲繩型號(hào)的確定及所受最大拉力的計(jì)算Smax=(Q+G1)/Zn=9068kg=88.87kN鋼絲繩破斷拉力Sb.Sb.=n×Smax=7×88.87=622.09KN.特重級(jí)工作類型（工作級(jí)別M7）時(shí)安全系數(shù)n=7.故，

4、選用瓦林吞型鋼芯右交互捻鋼絲繩，NAT6×19W+IWR。鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa,直徑d=36mm，鋼絲繩最小破短拉力（Sb）=761KN.標(biāo)記如下：鋼絲繩28NAT6×19W+IWR1770ZS3.滑輪組主要尺寸的確定 滑輪的最小直徑：Dd(e-1)=28×(25-1)=672mm故平衡滑輪直徑取底槽D1=500，動(dòng)滑輪底槽直徑取D2=580mm，滑輪軸徑取200mm。4.卷筒組規(guī)格型號(hào)的確定 D=1250mm，卷筒繩槽尺寸由鋼絲繩直徑?jīng)Q定取槽距P=30mm 卷筒尺寸L0=2（Ha/D+Z0+4）P+l1+l2=4960mm取L0=5000mm。式中，Z

5、0附加安全圈，取Z0=3L1卷槽不切槽部分長(zhǎng)度。D0卷筒計(jì)算直徑D0=D+d=1306mm鑒于鑄造起重機(jī)特殊要求，卷筒壁厚=0.02D+（25-30）=50-55mm 取=52.5mm。1) 卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算ymax=SMAX/×P=88.87×103/60×30=44MPa 卷筒材質(zhì)選用Q345B，最小抗拉強(qiáng)度b=235MPa,許用壓應(yīng)力y=b/n1=157MPaymax<y,故抗壓強(qiáng)度足夠。2) 卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，由卷筒彎矩如圖示2： 圖 2 卷筒彎矩圖 卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí)：MW=SMAX1=SMAX（L-L2-L1/

6、2）=4.345×108Nmm卷筒斷面系數(shù):W=0.1×(DMAX4-Di4)/D=6.311×107mm3式中：D卷筒外徑，DMAX=1250mmDi卷筒內(nèi)徑，Di=D-2=1145mm 于是L=MW/W=6.88MPa合成應(yīng)力: L=L+LLymax/y =6.88+12.3=14.66 MPa式中許用拉應(yīng)力L=b/n2=69 MPa所以L<L，卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算合格。故選定卷筒直徑D=1250mm,長(zhǎng)度L=5000mm.卷筒槽形的槽底半徑r=15mm,槽距t=30mm,起升高度H=24m,倍率a =6,靠近減速器一端的卷筒槽向?yàn)樽笮硗?1250×

7、5000-15×30-24×6 左ZBJ8007-2-875.主起升電動(dòng)機(jī)的選擇初選電動(dòng)機(jī)YZR355L2-10/110KW n=591r/min.1) 起升速度的確定V=Djsn/ai式中： Djs卷筒直徑+鋼絲繩直徑=1250+28=1278mm=1.278ma滑輪倍率 a=6 i- 減速機(jī)速比 i=56.38n-電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=591r/min代入數(shù)據(jù)得：V=7m/min 該機(jī)構(gòu)為變頻調(diào)速控制方式,調(diào)速比1:10,故V=0.7-7m/min2) 起升電機(jī)靜功率的計(jì)算Nj=(Q+G1)V/6120=206.3kw, 起升機(jī)構(gòu)的效率取=0.9NJ/=NJ/n=103.15k

8、wn-電機(jī)的個(gè)數(shù)，取n=23) 驗(yàn)算電機(jī)發(fā)熱條件按照等效功率法：Ne25Nj/.電機(jī)在25%時(shí)額定功率Ne25與機(jī)構(gòu)在一個(gè)循環(huán)中的工作部分的等效功率Ndx的比值，本機(jī)M7工作制=Ne25/Ndx=1.5啟動(dòng)時(shí)間tq與平均工作時(shí)間tg的比值，tq=2s,tg=3s, 2/3故E25=1.5×2/3×103.1=103.1kw, Ne40=110kw時(shí)，即電動(dòng)機(jī)YZR355L1-10/110KW n=591r/min滿足工作要求。 6運(yùn)行電機(jī)的選擇1) 摩擦阻力pm=(2u+d.f)(Qq+G0G1)×kf/D, 式中Qq-起升載荷，取值為125tG0-起重機(jī)或小車的

9、自重，取值為66tG1-吊鉤等裝配的重量，取值13.2tu-滾動(dòng)摩擦力臂，取u=0.07f-為滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)，取f=0.02D-車輪直徑，取D=70cmd-車輪軸承內(nèi)徑，取d=17cmkf-考慮車輪輪緣與軌道摩擦的系數(shù)，取kf=1.8代入數(shù)據(jù)得pm=1995.3kg.2) 坡度阻力：P坡=(Qq+G0+G1).Kp,Kp自然坡度系數(shù)，取Kp=0.002,Pp=408.4kg.3) 運(yùn)行總阻力：P=Pm+P坡=2403.7kg.4) 滿載運(yùn)行時(shí)的靜功率：Nj=PV/6120m,V=34.8m/min,m-電機(jī)的個(gè)數(shù)，取m=2,機(jī)械效率，=0.9代入數(shù)據(jù) Nj=7.59kw5) 考慮由于起加速度

10、過程慣性力的影響，故電機(jī)功率N=Nj.Kg=7.59×1.1=8.349,其中Kg為慣性力影響系數(shù)，查表取Kg=1.1選電機(jī)YZR200L8/15kw，n=712r/min，（JC=40%,2臺(tái)），滿足使用要求。二、 副起升的設(shè)計(jì)與計(jì)算 以驗(yàn)算32t起升機(jī)構(gòu)為例。取滑輪組倍率a=4，承載繩分支數(shù)：Z=2×4，機(jī)械效率取值為0.985，2.鋼絲繩型號(hào)的確定Smax=Q/Zm=8248.7kg=39.8kN鋼絲繩計(jì)算破斷拉力Sb =n×Smax=6×39.8=238.8KN，工作級(jí)別為M6，安全系數(shù)為n=6預(yù)選用瓦林吞型鋼芯鋼絲繩NAT6×19W+

11、IWR鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa，直徑d=22mm，鋼絲繩最小破斷拉力Sb=304KN.標(biāo)記如下：鋼絲繩22NAT6×19W+IWR17703.卷筒型號(hào)的確定 1)卷筒長(zhǎng)度的確定：選用D=650mm，卷筒槽距P=24mm，卷筒尺寸：L=2Hi/(D0+d)Z0+3P+l1L1卷槽不切槽部分長(zhǎng)度，取L1=250L/=2870mm，圓整得L2900mm。鑒于鑄造起重機(jī)特殊要求， 卷筒壁厚：=0.02D+（2025）=0.02×650+（2025）=3338mm，取=37mm， 2)卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算ymax=Smax /×P=39.8/37×24=25.8

12、2MPa卷筒材質(zhì)選用Q345B，最小抗拉強(qiáng)度b=345MPa，則許用壓應(yīng)力y=b/n1=345/1.5=230MPa，ymaxy，故強(qiáng)度足夠。又因L3D，彎曲和扭轉(zhuǎn)發(fā)合成應(yīng)力不大于壓應(yīng)力，無(wú)需進(jìn)行驗(yàn)算。故32t起升卷筒型號(hào)為650×2800-28×24 4起升電機(jī)的選擇1).起升電機(jī)靜功率的計(jì)算Ng=K×（Q×V）/6120×=61.9kw初選電機(jī)YZR315M-10/75kw 2).驗(yàn)算電機(jī)發(fā)熱條件Ne25Nj，Ne25=61.9kwNj=1.5×2/3×61.9=61.9KW故Ne25Nj，滿足生產(chǎn)要求。 三大車運(yùn)行電機(jī)

13、選擇 起重機(jī)總重為G=186.589t，載荷總重為Q=125+79.412=204.412t，v=715m/min， 1運(yùn)行時(shí)摩擦阻力計(jì)算： Pm=（Q+G）（2u-df）kf/D=608960kg，Pm=184.3kg式中,D=80cm，d=17cm，u=0.05，f=0.02，Kf=1.5， 2坡度阻力：PP=KP（Q+G）=408.8kg，式中KP=0.002， 3總阻力：P總=Pm+P坡=6907.9+1417=593.1kg， 4. 載運(yùn)行時(shí)的靜功率： Nj=P總V/6120m， 式中 m電機(jī)個(gè)數(shù)，m=4，=0.9 Nj=593.1×77.5/6120×0.9&#

14、215;4=13.2kw，電機(jī)型號(hào)的確定：N=KNj，式中K慣性力影響系數(shù)，查設(shè)計(jì)手冊(cè)得K=1.6，故N=1.6×13.2=21.12。選電機(jī)YZR225M-8/22KW，n=715r/min，（JC40%）滿足使用要求。四鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算與校核 主要對(duì)主梁以及端梁強(qiáng)度的計(jì)算與校核1.主梁強(qiáng)度計(jì)算結(jié)構(gòu)形式采用偏軌，寬箱型，材料選用Q345B，由于小車垂直作用在主腹板上，所以該主梁受彎曲和扭轉(zhuǎn)共同作用。主梁在垂直輪壓作用下，使截面產(chǎn)生彎曲應(yīng)力（正應(yīng)力和剪應(yīng)力）在扭轉(zhuǎn)作用下，截面產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)正和約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 主梁截面圖 端梁截面圖 圖 4 初定主主梁和端梁截面如圖4： Ix主=1.09&#

15、215;1011mm4Iy主=5.66×1010mm4Wx主=8.71×107mm3WY主=5.58×107mm4Ix端=7.7×109mm4Iy端=2.9×109mm4Wx端=1.54×107mm3Wy端=1×107mm3主主梁的強(qiáng)度按第II類載荷組合進(jìn)行1).彎曲應(yīng)力主梁的垂直方向的彎曲應(yīng)力按簡(jiǎn)支梁計(jì)算,水平方向的彎曲應(yīng)力按框架計(jì)算,見簡(jiǎn)圖5. a)主主梁垂直受力計(jì)算模型 b) 主主梁水平剛架計(jì)算模型 圖5主梁計(jì)算簡(jiǎn)主主梁垂直方向跨中彎矩為: Mv =0.25iPG小車L+iQl2/8+0.252PQL+0.5iPG司(

16、1-a) 式中:PG小車小車自重載荷,取PG小車=7.78×105NPG司司機(jī)室自重載荷,取PG司=1.5×104PQ起升載荷,取PQ =1.225×106N i運(yùn)行沖擊系數(shù)4 =1.2 2起升載荷動(dòng)系數(shù),取2=1-3q主梁均布自重,取q=13.3N/mma司機(jī)室距端部距離,取a=1100mm 代入數(shù)據(jù)MV=1.165×1010N/mm 由大車水平慣性力P大慣和橋架慣性力q慣引起的跨中水平彎矩: MH=P大慣L/4(1-L/2r)+q慣L2 (3-2L/r) 式中: r=L+2/3(L1-C/B)I1/I2 C大車車輪中心至主梁軌道中心 ,C=100mm

17、 B大車輪距,B=6900mm I1主主梁水平方向慣性矩. I1=Iy主5.66×1010mm4I2端梁水平方向慣性矩. I2=Iy端=2.9×109mm4 r=18306.8mm P大慣=1/20P=2.25×104N q慣=1/20q=0.665N/mm P1一根主主梁小車總輪壓, P1=(PG小車+PQ)/2=1.0×106N MH=3.418×108N/mm 跨中截面最大彎曲正應(yīng)力: w=MV/WX+MH/WY 代入數(shù)據(jù); w=56.9+3.6=60.5MPa2).約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力主主梁在垂直載荷和水平載荷作用下,承受的扭轉(zhuǎn)為:MN= MN

18、V+MNH如圖6,在載重小車作用下的受力簡(jiǎn)圖,O點(diǎn)是主梁截面彎心,將主梁上的偏心外力i, G小車和2PQ轉(zhuǎn)化到截面彎心上,可得扭矩:MNV=iPG小車(B1+e)+ 2PQ(B2+e) 式中: B1小車重心至軌道中心之間距離B1=2850mm B2吊鉤中心至軌道中心之間距離B2=1600mm. e主梁彎心至軌道中心之間距離e=B01/(1+2)=704mm MNV=6.428×109N/mm 圖6主主梁扭距計(jì)算簡(jiǎn)圖在偏水平載荷作用下引起扭距MNH: MNH=P1e=1×106×704=7.04×108N.mMN= MNV+MNH=7.132×1

19、09N.mw=MV/WX+MH/W=73.8+12.6=86.4MPa 3).平均擠壓應(yīng)力:小車輪壓對(duì)主腹板產(chǎn)生的平均擠壓應(yīng)力應(yīng)滿足 bs=PZ/(2hy+50)21.4式中: PZ一個(gè)車輪的輪壓,PZ =0.25P1=2.5×105N hy小車軌道高度上翼緣板厚之和。hy=120+16=136mm2主腹板厚度2 =12mm所以bs=2.5×105/(2×136+50)×12=64.7MPa bs<1.44).應(yīng)力合成: =w+n=60.5+86.4=146.9MPa=235/1.5=157MPa<主主梁強(qiáng)度滿足使用要求. 2.主梁剛度計(jì)算

20、1).垂直靜剛度 主梁垂直靜剛度按簡(jiǎn)支梁計(jì)算,應(yīng)滿足下列條件:f=( PQ+PG小車)l(0.75L2- l2)/12EIXf式中:l=L-b=19000-2315=16685mmf-許用靜剛度,為A7工作級(jí)別f=L/1000=19mmf=8.56mm ，f<f,垂直靜剛度滿足要求。 2).水平靜剛度: 水平靜剛度主要由大車起(制)動(dòng)引起的水平慣性力P大慣 和橋架自重引起的水平慣性力q慣,在主梁跨中引起的水平變位,應(yīng)滿足下列條件:fH=P大慣L3/48EIy(1-3L/4r)+ q慣L4/384EIX(5-4L/r)fHfH=L/2000=9.5mmfH=2.1mmfH<fH水平靜

21、剛度能滿足使用要求.3).動(dòng)剛度的校核: 動(dòng)剛度按鑄造起重機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)f2HZ fd=2×（f0.5G橋+G小車+G運(yùn)）/gQq1/2 fd=2.23所以,fd>2,滿足生產(chǎn)需要.故經(jīng)驗(yàn)算, 主主梁垂直靜剛度、水平靜剛度及動(dòng)剛度均能滿足生產(chǎn)需要.5端梁的計(jì)算 端梁采用鋼板焊接而成箱型結(jié)構(gòu)型，在水平方向內(nèi)與主梁成剛性連接，為運(yùn)輸方便在兩主梁端處斷開，并用通過加強(qiáng)板用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。初選端梁截面如圖4,端梁的強(qiáng)度計(jì)算可按載荷組合，建立計(jì)算模型如圖9及圖10。 在垂直載荷作用下，端梁承受自重載荷Fq1和主梁傳來的最大支撐力Fr以滿載小車位于跨端極限位置來確定FR 圖9 a)主梁支撐力F

22、R b)端梁計(jì)算式中： P1=P2=1×106N C1=1379mm C2=2300mm Fq=13.3N/m b=4630mm B0=6900mm B1=6700mm Fq端=4.94N/m由力矩平衡原理： FrL+ P1(L-C1)+ P2(L- C1-b)+PQ(L- C2)/2+ FqL/2=0 代入數(shù)據(jù)： Fr=1×106N 1. 在Fr及端梁自重的作用下，產(chǎn)生的垂直彎距：MV=iFr(B0- B1)/2+iq端B20/代入相關(guān)數(shù)據(jù)：MV=1.32×108N/mm2. 在小車慣性力作用下產(chǎn)生的水平彎距，圖10 圖10 水平載荷下端梁計(jì)算MH=PGa=1×106×100=1×108N/m =MV/WX端+MH/WY端=26.8MPa 故：端梁強(qiáng)度能滿足使用要求。至此，通過對(duì)主小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算、副小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算、大車運(yùn)行電機(jī)選擇及鋼結(jié)構(gòu)部分強(qiáng)度計(jì)算與校核，設(shè)計(jì)全部合格。并按計(jì)算書的數(shù)據(jù)繪制各零部件的生產(chǎn)用圖。我公司在嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算，合理配置，并在關(guān)鍵部位適當(dāng)采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，盡可能地全面滿足用戶要求，本著對(duì)工程的高度責(zé)任感，針對(duì)該鑄造起重機(jī)的特