計算書-10t-30m浮式起重機

1、1.1整機性能參數(shù)利用等級 U6 載荷級別 Q3 工作級別 A7船型：長×寬×型深×吃水：65×16×2.8×1.2電制：380V 50HZ尾部半徑（回轉(zhuǎn)半徑）：7m整機自重：129.1.t總裝機重量：209kW1.2機構(gòu)性能參數(shù)起重量： 10t（帶抓斗）起升高度： 水面上：17m（吊鉤） 12m（抓斗） 水面下： 6m工作幅度： 最小幅度9m 最大幅度30m工作速度： 起升48m/min 變幅42.6m/min 旋轉(zhuǎn)1.5r/min工作級別： 起升：M7 變幅：M6 旋轉(zhuǎn)：M6回轉(zhuǎn)大軸承： 132.45.28001.3不水平位移及不

2、平衡力矩通過上機選點計算，不水平位移及平平衡力矩如下：N R(m) Y(m) M(t.m)1 30.000 0.000 15.9672 28.785 0.083 10.6563 27.447 0.134 5.8094 25.996 0.157 1.5485 24.438 0.155 -2.0176 22.778 0.133 -4.7877 21.025 0.097 -6.6848 19.187 0.052 -7.6539 17.270 -0.003 -7.66610 15.284 -0.042 -6.73211 13.238 -0.079 -4.87912 11.139 -0.102 -2.2

3、4513 9.000 -0.105 1.099不水平位移及不平衡力矩滿足要求，同時其走勢較好。1.4整機重量重心分別，附表1整機風載荷， qI =100kN/m2 q=150kN/m2 q=600N/m2風垂直臂架吹（高度方向），附表二風順臂架吹（旋轉(zhuǎn)方向），附表三空載時最大幅度整機傾覆力矩M1=-63.66t.m 空載時最小幅度整機傾覆力矩M2=-216.42t.m空載時，最大幅度旋轉(zhuǎn)力矩阻力T=5.9t.m1.5動載系數(shù)及偏擺角起升動載系數(shù)2=1+0.53V=1+0.53×=1.424貨物偏擺角=artg=artg=11.59°工作狀態(tài)下對船體最大載荷M、N、T取=12

4、° I=0.35=4.2°3.6 齒條傳動計算根據(jù)起重機設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，對本變幅機構(gòu)中的齒輪齒條傳動進行彎曲疲勞強度校核與彎曲靜強度校核。開式齒條傳動的有關(guān)設(shè)計參數(shù)初步確定為：模數(shù) m16mm，齒輪的齒數(shù) z116，傳動精度為 9級，小齒輪材料采用40Cr 調(diào)質(zhì)，齒條材料采用45鋼調(diào)質(zhì)。3.6.1齒輪的彎曲疲勞確定計算齒輪的等效切向力 Fte=knkmFtmax式中：kn為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)系數(shù)，按T6及nz計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=7.56×105，從而得kn0.80km為載荷系數(shù)，查取km0.85Ftmax為齒條上的基本切向力，考慮剛性動載系數(shù)的影響，按類載荷的1.5倍計

5、算： Ftmax1.5×3.7×104=5.55×104N則： Fte0.8×0.85×5.55×1043.77×104 N齒輪的計算切向力 Ftc=kvkkFFte式中：kv為動載系數(shù)，查取kv1.02；k為齒向載荷分布系數(shù)，查取k1.15；kF為彎曲疲勞計算的齒間載荷分配系數(shù)，查取kF1.2則： Ftc1.02×1.15×1.2×5.55×104=7.81×104 N齒根彎曲應(yīng)力 FYFYSaYYYLwFtc / bm式中：YF為齒型系數(shù)，查取YF2.6；YSa為應(yīng)力修正

6、系數(shù)，查取YSa1.63；Y為重合度系數(shù)，查取Y0.7；Y為螺旋角系數(shù)，取Y1；YLw為磨損系數(shù)，查取YLw1.4;b為齒寬值， b180mm.則： F2.6×1.63×0.7×1.4×7.81×104 / (180×16) 112.63N/mm2許用彎曲疲勞應(yīng)力 FPYSTYxFlim式中：YST為試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，查取YST2；Yx為尺寸系數(shù)，查取Yx0.62；Flim為試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力， Flim240N/mm2則： FP2×0.62×240297.6N/mm2彎曲疲勞強度安全系數(shù)對雙向載

7、荷考慮0.8的折減系數(shù)： SF0.8FP /F0.8×297.6 /112.632.11 SF1.0齒輪彎曲疲勞強度滿足要求。3.6.2 齒根彎曲靜強度計算最大計算切向力 Ftcmax=kkFFz 1.15×1.2×13.3×1041.835×105 N齒根彎曲最大計算應(yīng)力 FmaxYFYSaYYYLwFtcmax / bm 2.6×1.63×0.7×1.4×1.835×105 / (180×16) 264.6N/mm2齒根彎曲靜強度安全系數(shù)： SFsYYSTFlim / Fmax式中

8、：Y為齒輪齒彎曲靜強度極限應(yīng)力計算系數(shù)，取Y2.5則： SFs2.5×2×240 /264.64.54 SFs1.0齒根彎曲靜強度滿足要求。4、10t-30m回轉(zhuǎn)計算參數(shù)： 工作級別：M6回轉(zhuǎn)速度：n=1.50r/min起重量： Q10t 最大幅度Rmax=30m 最小幅度Rmin=9m旋轉(zhuǎn)部分重量重心(帶載)：Rmax：G112tx=1.69m Rmin：G112tx=-0.19m旋轉(zhuǎn)部最大幅度時，迎風面積（含貨物）： 順臂架方向：CA=88 形心高： Z=4.72m 形心到回轉(zhuǎn)中心： x=1.69m各類風壓：q=250N/ q=385N/ q=1850N/4.1回轉(zhuǎn)支承

9、裝置計算：考慮最大傾覆力矩工況 幅度30m 起重量10ta. 計類風的最大工作載荷：回轉(zhuǎn)部分總重(滿載)：Fa=G+Q=122×104N傾覆力矩：M=QRmax+GL+C×q×A×h =202×104 N·mb. 不計風力考慮，125%試驗載荷時最大工作載荷：回轉(zhuǎn)部分總量：Fa=G+1.25Q=125×104N傾覆力矩：M=1.25QRmax+GL=277×104 N·m以工況(一)作為動態(tài)工況計算載荷，工況(二)作為靜態(tài)工況計算載荷，回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)型式采用三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承(13系列)。對抓斗起重機，fs

10、=1.45,fd=1.7動態(tài)：Fa=1.7×Fa=207×104NM=1.7×M=343×104 N·m靜態(tài)：Fa=1.45×Fa=181×104NM=1.45×M=401×104 N·m螺栓計算載荷：Fa=125×104NM=277×104 N·m根據(jù)上述結(jié)果，對照承載能力曲線，可確定選用132、45、2800型回轉(zhuǎn)支承，螺栓采用8.8級強度螺栓。4.2 驅(qū)動機構(gòu)的計算：4.2.1電動機的選擇根據(jù)機構(gòu)穩(wěn)定運行時的等效靜阻力矩、回轉(zhuǎn)速度和機構(gòu)效率，計算機構(gòu)的等效功率

11、：Pe=a.回轉(zhuǎn)等效靜阻力矩：T=Tm+Tp+Tw+T Tm=DN 取0.012，D=2800mm,T=202×104 N·mN=(1-)+=arccos= arcos =67.9°Fr=CqA=1.4×250×116=4.06×104NN=（1-）+ + =29.95×104+191.5×104+5.2×104=226.7×104NTm=1/2×0.012×2.8×226.7×104=3.8×104 N·mb.坡道阻力矩Tp =G2B

12、2/(2)(1/(J1-Vh)- 1/(J2-Vh)=13.8×104 N·mc.風阻力矩Tw Tw max=FwQR+Fw Gl類風載荷 Twmax= FwQR+FwGL=C(qA貨R+qA迎L)=3.9×104 N·m類風載荷 Twmax= FwQR+FwGL=C(qA貨R+qA迎L)=6.3×104 N·md. 偏擺阻力矩T 有風起動時間10秒,得F=V/t=4712 N, 得 =2.69°T=PH Q R=PQ R tg=10×104×30×tan2.69°=14×1

13、04 N·m4.2.2 計算功率，選擇電機：Pe=(3.8+19.7709+3.9+0.8769) ×104 ×1.5/9550/0.85/1.4=37 Kw本機采用兩套回轉(zhuǎn)驅(qū)動，選用兩臺YTSZ立式電動機，每臺容量：Pd=Pe/2 ,則Pd= Pe/218.5Kw選用YZSZ225S-8型立式電機兩臺，參數(shù)如下：S3=40% Pd=22Kw ne=735r/min m=2.8 G=360kg校核電動機過載能力：Pn=× =41.2Kw4.2.3減速器選型：采用硬齒面立式行星齒輪減速器， 開式齒輪傳動 ik=153/19=8.052傳動的扭矩為：T減=T

14、/2ik=2.13×104 N·m總體要求回轉(zhuǎn)速度為：n=1.5r/min減速器傳動比：ij=60.85選用減速型號：M710202B參數(shù)如下：許用 17300 N·m ij=59.14實際回轉(zhuǎn)速度：n=1.54r/min4.3制動力矩計算：本機采用腳控式液壓制動器，其最大制動力矩應(yīng)能在順風順坡條件下，將機構(gòu)在一定時間內(nèi)58秒制動停止。N=T/2i =344000/476.195/2=361 N·m選用TYWZ-400型腳踏式液壓制動器，最大制動力矩為784 N·m8、轉(zhuǎn)盤計算8.1 概述本轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)根據(jù)規(guī)格書要求，全部都采用箱型結(jié)構(gòu)，工藝簡單，

15、制作方便。本結(jié)構(gòu)計算采用Ansys計算分析軟件計算，采用其Shell 63單元有限元分析其計算結(jié)果，滿足本設(shè)計的強度、剛度、精度的分析要求。8.2建模采用Ansys自帶建模方式建立模型，為了更加直觀地表現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的受力情況，特將人字架的鉸座加入其中，見圖一。 圖一 轉(zhuǎn)盤模型8.3模型力加載a臂架下鉸點：臂架下鉸點的受力大小由臂架系統(tǒng)計算得出；b人字架鉸點力：人字架鉸點受力由人字架結(jié)構(gòu)計算提供；c起升卷筒拉力：d起升機構(gòu)重量載荷：兩套起升機構(gòu)重量載荷分別在起升軸線上取點加載。e配重載荷：配重采用平均加載，受力點為各角點。f自重：采用慣性負荷方式，由程序自動加入。加速度g10 m/s2。.工況工況一：

16、臂架位于最大幅度30m、額定起重量10.5t、風沿X方向、外擺10°與船外擺5°結(jié)合的工況下，分析轉(zhuǎn)盤得受力與變形。工況二：臂架位于最大幅度30m、額定起重量10.5t、風沿Y方向、側(cè)擺12°與船外擺3.5°結(jié)合的工況下，分析轉(zhuǎn)盤得受力與變形。工況三：臂架位于最大幅度30m、額定起重量10.5t、外擺10.6°與側(cè)擺11°結(jié)合的工況下，分析轉(zhuǎn)盤得受力與變形。工況四：臂架位于最小幅度9m、額定起重量10.5t、風沿-X方向、內(nèi)擺6°與船內(nèi)擺3°結(jié)合的工況下，分析轉(zhuǎn)盤得受力與變形。工況五：臂架位于最小幅度9m、額定起重

17、量10.5t、風沿Y方向、側(cè)擺7.2°與船側(cè)擺1.5°結(jié)合的工況下，分析轉(zhuǎn)盤得受力與變形。工況六：臂架位于最小幅度9m、額定起重量10.5t、外擺7.8°與側(cè)擺6.15°結(jié)合的工況下，分析轉(zhuǎn)盤得受力與變形。各點的載荷如下：單位(N)工況一：序號名 稱節(jié)點號FxFyFz備注1臂架下鉸點（左）610-111579.83121.4-41571.0（左）620-136434.2-1931.5-117975（右）579-164760.41932.7-71279.7（右）580-113676.0-3122.6-38350.62人字架前鉸點（左）60726248-31

18、99.5-0.47462E+06（左）615306154000.8-0.46282E+06（右）58230610-4008.7-0.46299E+06（右）581262523227.9-0.47431E+063人字架后鉸點（左）593942562411.50.36041E+06（左）59693381-2774.10.35469E+06（右）533930582762.80.35487E+06（右）53194531-2420.70.36010E+06工況二：序號名 稱節(jié)點號FxFyFz備注1臂架下鉸點（左）610-244167.015196-132868.8（左）620-300772.64311.

19、6-161900.7（右）579-11355.8805011329.4（右）58035826.29173.241605.12人字架前鉸點（左）60722681-4041.3-0.41466E+06（左）615252502580.1-0.44739E+06（右）58225390-4293.6-0.41449E+06（右）581225242409.6-0.45352E+063人字架后鉸點（左）593890481683.10.34472E+06（左）59682775-3110.90.31655E+06（右）533870582046.90.33739E+06（右）53183970-2721.20.32

20、055E+06工況三：序號名 稱節(jié)點號FxFyFz備注1臂架下鉸點（左）610-232556.314246-126861.2（左）620-288606.03838.2-155690.5（右）579-22411.97610.23279.4（右）58025080.28250.834036.32人字架前鉸點（左）60722521-4229.8-0.39909E+06（左）615250142213.9-0.43975E+06（右）58225164-3926.8-0.40685E+06（右）581223542597.4-0.43795E+063人字架后鉸點（左）593899551576.6034747E

21、+06（左）59682264-3234.40.31604E+06（右）533865472169.40.33688E+06（右）53184877-2613.50.32331E+06工況四：序號名 稱節(jié)點號FxFyFz備注1臂架下鉸點（左）610-12700.83006.9-92852.2（左）620-24946.3-944.7-139464（右）579-22142.2953.9-139900.4（右）580-15599.7-3016.1-92811.62人字架前鉸點（左）6079322.3-2193.7-0.19806E+06（左）6159347.4986.18-0.21525E+06（右）58

22、29374.5-990.53-0.21531E+06（右）5819294.32207.8-0.19793E+063人字架后鉸點（左）59338497717.360.14634E+06（左）59635484-1338.30.13739E+06（右）533353591330.90.13747E+06（右）53138600-719.750.14620E+06工況五：序號名 稱節(jié)點號FxFyFz備注1臂架下鉸點（左）610-69231.515536-266207.6（左）620-87112.64831.3-324697.7（右）5797909.17553.93813.5（右）5803047.68883

23、.756414.72人字架前鉸點（左）60715336-2854.4-0.26174E+06（左）615180651419.3-0.29406E+06（右）58218202-3129.1-0.26108E+06（右）581151821213.0-0.30069E+063人字架后鉸點（左）59353816659.840.20406E+06（左）59647749-2098.40.17573E+06（右）533521521038.00.19651E+06（右）53148633-1695.50.18000E+06工況六：序號名 稱節(jié)點號FxFyFz備注1臂架下鉸點（左）610-52385.810011

24、190967.8（左）620-69882.02141.3-245738.4（右）579-26696.74832-74652.5（右）580-15643.233316.119020.32人字架前鉸點（左）607449.39-113.07-21853（左）615419.53221.94-20294（右）582416.99-222.88-20292（右）581451.88114.10-218503人字架后鉸點（左）593-1548.0-32.357-8887.7（左）596-1152.392.144-8044.0（右）533-1147.8-91.858-8045.1（右）531-1552.431.9

25、76-8885.2.約束轉(zhuǎn)盤下法蘭與大軸承連接，因此將圓筒下法蘭面進行全約束方式計算，見如下模型圖：.計算結(jié)果分析:工況一應(yīng)力云圖:工況一應(yīng)變云圖:工況二應(yīng)力云圖：工況二應(yīng)變云圖：工況三應(yīng)力云圖：工況三應(yīng)變云圖：工況四應(yīng)力云圖：工況四應(yīng)變云圖：工況五應(yīng)力云圖：工況五應(yīng)變云圖：工況六應(yīng)力云圖：工況六應(yīng)變云圖：總結(jié)：轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)采用的是Q345-B材料，Q345-B材料的許用應(yīng)力為259Mpa，轉(zhuǎn)盤的最大應(yīng)力出現(xiàn)在工況一中，為144Mpa，小于結(jié)構(gòu)許用應(yīng)力；轉(zhuǎn)盤起升卷筒的許用變形量為4400(起升卷筒離回轉(zhuǎn)中心距離)的1/500，即為8mm，而工況中實際變形最大變形量為4.07mm在許可范圍內(nèi)所以結(jié)構(gòu)

26、的強度和撓度能夠滿足設(shè)計要求。 10t-32m回轉(zhuǎn)計算書參數(shù)：1、工作級別：M62、回轉(zhuǎn)速度：n=1.50r/min3、起重量： Q10t 最大幅度Rmax=30m 最小幅度Rmin=9m4、旋轉(zhuǎn)部分重量重心(帶載)：Rmax：G112tx=1.69m Rmin：G112tx=-0.19m5、旋轉(zhuǎn)部最大幅度時，迎風面積（含貨物）： 順臂架方向：CA=88 形心高： Z=4.72m 形心到回轉(zhuǎn)中心： x=1.69m6、各類風壓：q=250N/ q=385N/ q=1850N/一、 回轉(zhuǎn)支承裝置計算：考慮最大傾覆力矩工況 幅度30m 起重量10t1)、計類風的最大工作載荷：回轉(zhuǎn)部分總重(滿載)：F

27、a=G+Q=122×104N傾覆力矩：M=QRmax+GL+C×q×A×h =202×104 N·m2）、不計風力考慮，125%試驗載荷時最大工作載荷：回轉(zhuǎn)部分總量：Fa=G+1.25Q=125×104N傾覆力矩：M=1.25QRmax+GL=277×104 N·m以工況(一)作為動態(tài)工況計算載荷，工況(二)作為靜態(tài)工況計算載荷，回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)型式采用三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承(13系列)。對抓斗起重機，fs=1.45,fd=1.7動態(tài)：Fa=1.7×Fa=207×104NM=1.7×

28、M=343×104 N·m靜態(tài)：Fa=1.45×Fa=181×104NM=1.45×M=401×104 N·m螺栓計算載荷：Fa=125×104NM=277×104 N·m根據(jù)上述結(jié)果，對照承載能力曲線，可確定選用132、45、2800型回轉(zhuǎn)支承，螺栓采用10.9級強度螺栓。二、 驅(qū)動機構(gòu)的計算：(一)電動機的選擇根據(jù)機構(gòu)穩(wěn)定運行時的等效靜阻力矩、回轉(zhuǎn)速度和機構(gòu)效率，計算機構(gòu)的等效功率：Pe=1) 回轉(zhuǎn)等效靜阻力矩：T=Tm+Tp+Tw+T Tm=DN 取0.012，D=2800mm,T=202×104 N·mN=(1-)+=arccos= arcos =67.9°Fr=CqA=1.4×250×116=4.06×104NN=（1-）+ + =29.95×104+191.5×104+5.2×104=226.7