PPY多層平面移動計算書

1、PPY多層平面移動立體車庫設(shè)計計算書設(shè)計計算 電氣設(shè)計校 核杭州福瑞科技有限公司1 4年2月16目 錄第一部分 機(jī)構(gòu)設(shè)計計算一、提升速度及電機(jī)選型設(shè)計計算二、鏈條的選用及校核三、主軸的設(shè)計計算四、行走速度及行走電機(jī)選型五、行走傳動軸的設(shè)計計算六、橫移速度及橫移電機(jī)選型第二部分 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算一、計算荷載分析二、立柱設(shè)計計算三、橫梁（軌道梁）設(shè)計計算四、立柱與橫梁螺栓連接設(shè)計計算五、焊縫連接設(shè)計第三部分 電氣設(shè)計說明PPY多層平面移動立體車庫設(shè)計計算書多層平面移動立體車庫為平面移動類停車設(shè)備。工作原理為多層車臺使用提升電機(jī)工作，升降載車板及車輛至停車層,經(jīng)行走電機(jī)行走臺車，通過橫移動作橫移至停車位

2、。通過電控程序的合理設(shè)定，達(dá)到自動存取車的目的，使有限的停車空間可倍數(shù)停放車輛。第一部分 機(jī)構(gòu)設(shè)計計算一、提升速度及電機(jī)選型設(shè)計計算1、提升載荷條件說明（1）載車板自重G1：1800 kg 載車重G2：2300 kg 配重G3 ：3000 kg 提升鏈條重G4：600 kg（2）空載時：W空=3000-1800+600=1800 kg 重載時：W重=2300+1800-3000+600=1700 kg（3）在空載時提升承受最大載荷，按空載時設(shè)計計算提升電機(jī)2、選用傳動系統(tǒng)說明3、提升電機(jī)采用SEW減速電機(jī) 擬選用行走電機(jī)型號：K97DV160M4 規(guī)格：AC380V，50Hz，11kW； 輸出

3、軸轉(zhuǎn)速(n)：52r/min； 輸出軸額定扭距：2040 Nm；4、電機(jī)、傳動鏈輪: 直徑f152.71mm 齒數(shù)Z=15 節(jié)距P=31.75 mm5、主軸上提升鏈輪：直徑f152.71mm 齒數(shù)Z=15 節(jié)距P=31.75 mm 提升速度:V=ZNP/60/1000 =15*65×31.75/60/10000.516 m/s=31.16 m/min 提升電機(jī)扭力及功率校核提升重量 W =1900Kg（1）提升電機(jī)扭距校核：主軸所承受的扭距M=Fr=1900×9.8*(152.71/2/1000)/21422.6NmM小于電機(jī)的額定扭距為2040Nm，所以符合要求。（2）提

4、升電機(jī)功率校核：提升所需要功率為:P靜=FV=1900×9.8*0.413÷10007.6 kw傳動系統(tǒng)效率=0.85P計算= P靜/9.02 kw 因為電機(jī)的額定功率為11kw，大于P計算，所以符合要求。二、鏈條的選用及校核選用雙排鏈20A GB/T 1243-2006 ；查機(jī)械設(shè)計手冊：雙排鏈20A抗拉強(qiáng)度：Fu=174kN車載板自重：G1=1800kg；車重：G2=2300kg；配重 ：G3=3000 kg提升速度:V=0.413 m/s車載板吊掛方式：采用四點(diǎn)吊掛，倍率1 每一吊點(diǎn)采用一根雙排鏈吊；每一吊點(diǎn)有一根20A雙排鏈吊掛，汽車重量采用6：4分配；則，每根雙排

5、鏈所受的靜載為： F靜= G1/4+0.6*G2/2+ G3/4=1890*9.8= 18.522kN根據(jù)GB/T17907，鏈條安全系數(shù)為: S6（V1 m/s 時)；鏈條實際安全系數(shù)為：S=F u/ F靜 =174/18.5229.39S符合準(zhǔn)無人式停車設(shè)備6倍系數(shù)。三、主軸的設(shè)計計算1、主軸軸徑計算 已知主軸所需傳遞扭矩：T=1422.6Nm=1422600Nmm 查機(jī)械設(shè)計手冊實心軸直徑按轉(zhuǎn)矩計算公式為：d(5T/)1/3 主軸材料45鋼調(diào)質(zhì)：為3040 N/mm2 取=40代入公式d(5T/)1/3=（5*1422600/40）1/3=55.1mm截面有一鍵槽增大4%5% d55.1

6、*（100+4）%=57.3mm 整零后d=60mm2、主軸強(qiáng)度安全系數(shù)校核查機(jī)械設(shè)計手冊第5版S=SS/( S2+S2) 1/2 S S=-1/K/)+m S=-1/K/)+m經(jīng)受力分析：=M/W m=0 =m=T/2WpM=FL=5238*0.0863=452.04Nm受力分析圖如下86.3mm960mmF=5238NTM查機(jī)械設(shè)計手冊第5版并代入公式=M/W=452.04/18.26=24.76 MPa=m=T/2Wp=1496.56/39.47=18.96 MPa S=270*106/1.97/0.92/0.81)*24.76*106+0=4.125 S=155*106/1.51/0.

7、92/0.76)*18.96*106+0.21*18.96*106=3.45S=SS/( S2+S2) 1/2=4.125*3.45/( 4.1252+3.452) 1/2=2.646查機(jī)械設(shè)計手冊: S=1.32.5 SS, 主軸強(qiáng)度安全系數(shù)滿足要求四、行走速度及行走電機(jī)選型1、臺車自重：1200 kg 載車重：2300 kg行走滾輪：f130mm2、擬選用行走電機(jī)型號：S57DT80N4 規(guī)格：AC380V，50Hz，2.2kW； 輸出軸轉(zhuǎn)速(n)：154r/min；輸出軸額定扭距：123 Nm；3、（1）行走速度: V=154*130/100062.86 m/min （2）行走所需扭矩:

8、 行走時滾輪和導(dǎo)軌間的滾動摩擦扭矩M1（摩擦副材料為尼龍和鋼）M1=NK =(1200+2300)*9.8*2=68600 Nmm=68.6 Nm滑動軸承(軸徑f50)mm的摩擦轉(zhuǎn)矩T，摩擦因數(shù)u=0.02T=FQd/2*u/(1+ u2)1/2=(1200+2300)*9.8*0.05/2*0.02/(1+ 0.022)1/217.15 Nm 行走所需扭矩 M=（M1+T）/0.85100.88 Nm輸出軸額定扭距124 Nm大于所需扭矩100.88 Nm, 滿足要求 （3）行走所需功率：行走滾動摩擦所需電機(jī)功率：P1=FV= M1/R*V=68.6/0.065*62.86/60/10001

9、.105 KW滑動軸承(軸徑f50)mm的摩擦損耗所需功率：P2= FQdn*u/(1+ u2)1/2=3.5*9.8*3.14*0.05*154/60*0.02/(1+ 0.022)1/20.276 KW行走所需電機(jī)功率 P=(P1+ P2）/0.851.626 KW選用電機(jī)功率2.2 KW大于行走所需功率1.626 KW，滿足要求五、行走傳動軸的設(shè)計計算1、傳動軸軸徑計算 已知主軸所需傳遞扭矩：T=100.88 Nm=100880Nmm 查機(jī)械設(shè)計手冊實心軸直徑按轉(zhuǎn)矩計算公式為：d(5T/)1/3 主軸材料45鋼：為3040 N/mm2 取=30代入公式d(5T/)1/3=（5*10088

10、0/30）1/3=25.62 mm截面有一鍵槽增大4%5% d25.62*（100+5）%=26.9mm 取d1=30mm（無鍵槽） d2=35mm d3=40mm（無鍵槽）2、主軸強(qiáng)度安全系數(shù)校核查機(jī)械設(shè)計手冊第5版S=SS/( S2+S2) 1/2 S S=-1/K/)+m S=-1/K/)+m經(jīng)受力分析，危險截面在d3=40mm處；且=M/W m=0 =m=T/2Wp M=FL=5716.67*0.08=457.33 Nm受力分析圖如下 80mm 398mmF=5716.67NTM查機(jī)械設(shè)計手冊第5版并代入公式=M/W=457.33/6.283=72.79 MPa=m=T/2Wp=100

11、.88/25.123=4.02 MPa S=270*106/1.92/0.92/0.88)*72.79*106+0=1.56 S=155*106/1.58/0.92/0.81)*4.02*106+0.21*4.02*106=16.55S=SS/( S2+S2) 1/2=1.56*16.55/( 1.562+16.552) 1/2=1.55查機(jī)械設(shè)計手冊: S=1.32.5 SS, 主軸強(qiáng)度安全系數(shù)滿足要求六、橫移速度及橫移電機(jī)選型擬橫移電機(jī)選用型號：JNAP-22DX 1HP規(guī)格：AC380V，50Hz，0.75kW；輸出軸轉(zhuǎn)速n：95 r/min；輸出軸額定扭距：67 Nm；橫移主動鏈輪：直

12、徑f45.08mm 齒數(shù)Z=11 節(jié)距P=12.7 mm橫移被動鏈輪：直徑f45.08mm 齒數(shù)Z=11 節(jié)距P=12.7 mm橫移滾筒：f48mm載車重G2：2300 kg（1）橫移框橫移速度V=95 xx0.04814.3 m/min（2）橫移框所需扭矩(車載重量按6:4)滑動軸承(軸徑f24)mm的摩擦轉(zhuǎn)矩T，摩擦因數(shù)取u=0.15T摩=FQd/2*u/(1+ u2)1/2=2300*9.8*0.024/2*0.15/(1+ 0.152)1/240.12 Nm 查機(jī)械設(shè)計手冊：滾子鏈傳動效率1=0.96，聯(lián)軸器效率2=0.995，輸送滾筒效率3=0.96;經(jīng)受力分析，橫移時在T1、T2、

13、T3、T4位置所需扭矩為最大T1=T摩*0.6/2/(123)= 40.12*0.6/2/(0.96*0.995*0.96)=13.13NmT2=T摩*0.6/2/(11523)= 40.12*0.6/2/(0.9615*0.995*0.96)=22.7NmT3=T摩*0.4/2/(123)= 40.12*0.4/2/(0.96*0.995*0.96)=8.75 NmT4=T摩*0.4/2/(11523)= 53*0.4/2/(0.9615*0.995*0.96)=15.5 Nm 橫移所需扭矩 Tmax=T1+T2+T3+T460.1 Nm輸出軸額定扭距67 Nm大于所需扭矩60.1 Nm,

14、滿足要求（3）橫移框所需電機(jī)功率P=TN/9550=60.1*95/95500.6 kW已知選用電機(jī)功率為0.75 kW大于所需功率0.6 kW符合要求。第二部分 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算一、計算荷載分析1、結(jié)構(gòu)及載車機(jī)構(gòu)自重一組結(jié)構(gòu)停車設(shè)備的重量約36噸。2、載車重量每輛車重2300kg3、風(fēng)載荷計算與分配根據(jù)GB3811，風(fēng)載荷PW的計算公式為：PW=CKhqAC風(fēng)力系數(shù)；Kh風(fēng)壓高度變化系數(shù)；q計算風(fēng)壓， N/M2A起重機(jī)或物品垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積 ，M2對型鋼制成的平面桁架（充實率0.30.6）其風(fēng)力系數(shù)C：C=1.6風(fēng)壓高度變化系數(shù)Kh：考慮當(dāng)?shù)貫閮?nèi)陸地區(qū)，則和高度變化的對應(yīng)關(guān)系為: Kh=（h

15、/10）0.3=1.25計算風(fēng)壓q，按照GB3811非工作狀態(tài)計算風(fēng)壓（沿海）qN/M2 取qN/M2工作狀態(tài)計算風(fēng)壓qN/M2 說明：風(fēng)載計算中，考慮上部車輛的擋風(fēng)面積，最大擋風(fēng)高度按21290mm取值。起重機(jī)或物品垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積按垂直面算（見上圖）對二片并列等高的型式相同的結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面積+. 取.*16.2*5.6492 m2兩片相鄰桁架結(jié)構(gòu)前片對后片的擋風(fēng)折減系數(shù)根據(jù)間隔比a/h=3.03，查表得.1則迎風(fēng)面積+（.+.1*.）*9260.72 m2下面計算風(fēng)載荷PW非工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷PW.*1.25*60.72119.4*103 工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷PW.*.25*60.7229.

16、6*103 4、動載荷影響分析車庫運(yùn)行中存在以下動載：（1）橫向平移起、制動慣性載荷，在結(jié)構(gòu)上部為桁架支撐,此項動載遠(yuǎn)小于由風(fēng)載荷引起的水平橫向載荷,故忽略不再計算.（2）橫向平移因軌道間隙引起的沖擊動載，影響甚微，忽略（3）由突然起升或下降制動引起的沖擊動載，動載系數(shù)1.1。由于此項動載是一輛車及載車臺的動負(fù)荷，主要影響活動車架及橫梁的載荷，對于立柱受力可忽略。二、立柱設(shè)計計算、立柱受力分析本設(shè)備的立柱總共有四支，左、右各二支，由力學(xué)分析可知：中間的二支立柱受力最大，由于各立柱截面及外形尺寸相同，故只計算中間立柱底板的強(qiáng)度。中間2根立柱承受設(shè)備自重和載車重量的1/2，也承受風(fēng)載的1/2。工作

17、狀態(tài)下，中間單立柱承受的最大軸力N=N自重/4+ N載車/2+（PW2*5.5/2）/5.55/2 N = 36000/4*9.8 + 2300*9/2*9.8+29.6*103*5.5/(2*2*5.55) = 254791 N = 25101.1 kgf 在非工作狀態(tài)下，中間單立柱承受的最大軸力 N = 36000/4*9.8 + 158.4*103*5.5/(2*2*5.55) =127443 N =13004.4 kgf 按工作狀態(tài)下進(jìn)行校核。2、立柱底板之強(qiáng)度：立柱底板采用厚度30毫米的Q235熱軋鋼板焊接而成，外形尺寸為500mm*500 mm*30mm，可近似認(rèn)為立柱底板為受等分

18、布負(fù)荷之平面板，根據(jù)GB381183，對Q235鋼材，其s=235Mpa，b=390MPas/b = 235/390 = 0.6 0.7對立柱底板，主要承受壓應(yīng)力，因此這里僅計算其端面承壓許用應(yīng)力cdI：cdI =1.5I=s=235MPa =2350 KG/CM2現(xiàn)在計算立柱底的實際承壓應(yīng)力=F/S中間單只底板承重F=24351.1 kgf。底板面積S為：S=50*50=2500 CM2那么=F/S=26101.1 /2500=10.44 KG/CM2=1.04 MPa cdI，立柱底板的實際承壓應(yīng)力符合規(guī)范要求。對底板再進(jìn)行局部壓應(yīng)力計算，設(shè)載荷偏向全部作用在240*240的單翼上m= F

19、/( t*c)t板厚，t=30MMc集中負(fù)荷分布長度c=240MMm= F/( t*c) =26101.1*9.8/（30*240） =35.14 Mpam cdI 立柱底板局部壓應(yīng)力m，也符合規(guī)范要求3、立柱強(qiáng)度計算：選用立柱為200*200*8方管（見下圖）截面為200*200*8，其截面積S為：S=61.44cm2 W=378.14 cm3立柱所受最大力F與立柱底板相同，F(xiàn)=255791 N。立柱受壓強(qiáng)度：N=F/S=255791 /61.44*102 41.63 MpaM風(fēng)載 = PW/2×H/8 =39.6*103 ×19.5/1648.3×103 Nm

20、M車載 = Mmax ×2=7210.8*2 Nm 14.42 ×103 Nm車載= M車載 /W=（14.42 ×103)/378.1438.1 Mpa 取N立柱受壓受彎的強(qiáng)度和= M風(fēng)載 /W+ N = (48.3×103)/378.14+ 41.6 127.73 + 41.6 =169.3 Mpa對Q235 200*200*8方管，其s=235 Mpa，根據(jù)GB3811，拉伸、壓縮、彎曲許用應(yīng)力I為：I=s/1.3=180.8 MPa立柱實際承受應(yīng)力在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的許用應(yīng)力內(nèi)，故設(shè)計符合要求。三、橫梁（軌道梁）設(shè)計計算1、橫梁（軌道梁）強(qiáng)度校核軌道梁選

21、用125*125*6.5*9型鋼，根據(jù)受力分析，其最大彎曲力矩在單跨中點(diǎn)處，由于各跨受力相等，故僅對一處進(jìn)行彎曲強(qiáng)度設(shè)計和校核?，F(xiàn)在計算A處的實際最大彎曲應(yīng)力：=Mmax/W對125*125*6.5*9型鋼的截面系數(shù)計算為 W131.14 cm3橫梁選用200*100*5.5*8號H鋼，截面系數(shù)為 W323.63 cm3，經(jīng)分析受力最大處、跨度最大處與軌道梁相同，并且截面系數(shù)比軌道梁大，故只設(shè)計和校核軌道梁；最大彎矩 Mmax 在單跨中點(diǎn)處，承載1輛車，動載系數(shù)1.1。F =（1.1*2.3+0.5+1.2)*1000 /2 *9.8+210*9.8 =22785 N 經(jīng)受力分析：承載最大時F

22、S=12258 NL= 5640 mm =5.64 m L1=L2= 1545 mm =1.545 m L3= 2550 mm =2.55 mMmax = Fs*L/4= 12258*5.64/417283.8 NM計算其實際最大彎曲應(yīng)力：=Mmax/Wz=17283.8/131.14 131.8 MPa此處=s/1.3 =180.8 Mpa，顯然故橫梁強(qiáng)度符合要求。2、橫梁（軌道梁）剛度校核根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)滿載小車位于跨中時，主橫梁垂直靜撓度YL應(yīng)滿足下述要求： YL L/700，其中L為起重機(jī)跨度。這里水平橫梁為YL最大處 其跨度L=5640 mm則許用撓度為5640/700=8.05 mm下

23、面計算實際度撓度YL 實際撓度YL=-（F*X3*X3）/（3*E*IZ L3）E材料的彈性模量，Q235為E=206*103 MPaIZ -材料的截面慣性矩對125*125*6.5*9型鋼的梁 慣性矩Iz= 824.77*104 mm4實際撓度YL= -(12258*28203*28203)/（3*206*103* 824.8*104*56403）= -8 mm由于實際撓度YL 許用撓度YL=8.05 mm所以結(jié)構(gòu)件剛性校核合乎要求。四、立柱與橫梁螺栓連接設(shè)計計算立柱與橫梁連接為：螺栓GB/T5782-2000 M12*45， 性能等級8.8級。多層平面移動立柱與橫梁的連接在重載時載荷相同，

24、載荷分別有受軸向載荷緊螺栓連接8顆，受橫向載荷緊螺栓連接4顆，且每組螺栓的每顆螺栓可視為所受力均勻分布。受軸向載荷緊螺栓連接8顆為：螺栓GB/T5780-2000 M12*45， 性能等級4.8級。受橫向載荷緊螺栓連接4顆為：螺栓GB/T5780-2000 M12*45， 性能等級8.8級。重載時12顆螺栓所受總載荷F總=6860+544=7404N 經(jīng)連接板所能承受載荷分析：受軸向載荷受1178N和橫向載荷6226N分布，受軸向載荷的平均每顆螺栓載荷為：F軸=1178/8=147.25N；受橫向載荷的平均每顆螺栓載荷為：F橫=6226/4=1556.5 N1、受軸向載荷緊螺栓連接計算公式為：

25、=1.3 F軸/（/4*d12）=1.3*147.25/（/4*10.1062）=2.39 MPa查機(jī)械設(shè)計手冊第五板 = S/SS=320/3=106.67 MPaM12螺栓 故符合要求。2、受橫向載荷緊螺栓連接計算公式為：=1.3 FP/（/4*d12） 其中FP=Kf F橫/（mf）=1.2*1556.5/（1*0.16）=11673.75 N=1.3*11673.75/（/4*10.1062）=189.2 MPa查機(jī)械設(shè)計手冊第五板 = S/SS=640/3=213.33 MPaM12螺栓 故符合要求五、焊接連接計算 當(dāng)焊縫承受復(fù)合應(yīng)力時，對接焊縫的強(qiáng)度H按下式計算：H=（2+22）1

26、/2H H- 焊縫的許用應(yīng)力（見下表）焊縫的許用應(yīng)力焊縫種類應(yīng)力種類符號用普通方法檢查的手工焊自動焊、精確方法檢查的手工焊對接拉伸、壓縮應(yīng)力H0.8對接及貼角焊縫剪切應(yīng)力H0.8/ /表中為結(jié)構(gòu)件材料的基本許用應(yīng)力。這里Q235鋼板s/b 0.7，則：拉伸、壓縮、彎曲許用應(yīng)力I為：I=s/1.5剪切許用應(yīng)力I為：I=I/端面承壓許用應(yīng)力cdI為：cdI=1.5I下面計算焊接應(yīng)力，中間立柱的固定架受力最大，其筋板處為雙面連續(xù)焊（見下圖），承受縱向剪力，根據(jù)前面（二）的計算，剪應(yīng)力 =F/A剪力大小F為：F= 鋼構(gòu)分?jǐn)傊亓?車輛分?jǐn)傊亓?（29000/4+2300*9/4）/2=6987.5*9.

27、8=68477.5 N 受剪面的面積A為：A=B*H*2B焊縫長度 B=200+110=330MMH焊縫高度 查表得對10MM厚鋼板焊縫高度H=46MM，取H=4MMA=2*330*4 =2640MM2 剪應(yīng)力=F/A =68477.5/2640=25.94 Mpa剪切基本許用應(yīng)力I為：I=I/31/2 =s/1.5/31/2 =235/1.5/31/2 =90.5 Mpa焊縫的許用剪切應(yīng)力H = 0.8I / 21/2= 0.8*90.5/1.414 = 51.2 Mpa焊縫的剪應(yīng)力小于焊縫的許用剪切應(yīng)力H且倍率為51.2/25.94=1.97故焊縫校核合乎要求。第三部分 電氣設(shè)計說明一、電氣概述為保障PSH升降橫移立體停車設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本產(chǎn)品電氣設(shè)計遵循的規(guī)范如下：通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范GB5005593爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計