型比tm單懸mhm－設(shè)計計算書

1、雙梁門式起重機設(shè)計計算書(32/5噸 35.0米)2008年01月28日 目錄第一章 設(shè)計初始參數(shù)-1 第一節(jié) 基本參數(shù)-1 第二節(jié) 選用設(shè)計參數(shù)-1 第三節(jié) 相關(guān)設(shè)計參數(shù)-1 第四節(jié) 設(shè)計許用值參數(shù)-1第二章 起重機小車設(shè)計-3 第一節(jié) 小車設(shè)計參數(shù)-3 第二節(jié) 設(shè)計計算（詳見橋吊計算書）-3第三章 門機鋼結(jié)構(gòu)部分設(shè)計計算-4 第一節(jié) 結(jié)構(gòu)型式、尺寸及計算截面-4 一、門機正面型式及尺寸-4 二、門機支承架型式及尺寸-4 三、各截面尺寸及幾何特性-5 第二節(jié) 載荷及其組合-7 一、垂直作用載荷-7 二、水平作用載荷-8 三、載荷組合-12 第三節(jié) 龍門架強度設(shè)計計算-13 一、主梁內(nèi)力計算-

2、13 二、主梁應(yīng)力校核計算-17 三、疲勞強度設(shè)計計算-19 四、主梁腹板局部穩(wěn)定校核-20 五、主梁整體穩(wěn)定性-22 六、上蓋板局部彎曲應(yīng)力-22 第四節(jié) 龍門架剛度設(shè)計計算-25 一、主梁垂直靜剛度計算-25 二、主梁水平靜剛度計算-26 三、門架縱向靜剛度計算-27 四、主梁動剛度計算-27 第五節(jié) 支承架強度設(shè)計計算-29 一、垂直載荷作用下，馬鞍橫梁跨中截面內(nèi)力計算-29 二、水平載荷作用下，馬鞍橫梁跨中截面內(nèi)力計算-35 三、支承架各截面內(nèi)力及應(yīng)力-40 第六節(jié) 支承架剛度設(shè)計計算-45 一、垂直載荷作用下，支承架的小車軌頂處位移-45 二、水平載荷作用下，支承架的小車軌頂處位移-

3、849 第七節(jié) 支腿整體穩(wěn)定性計算-58 第八節(jié) 連接螺栓強度計算-60 一、馬鞍立柱下截面或上端梁截面的螺栓強度-60 二、支腿下截面螺栓強度計算-62第四章 大車運行機構(gòu)設(shè)計計算-65 第一節(jié) 設(shè)計相關(guān)參數(shù)及運行機構(gòu)形式-65 一. 設(shè)計相關(guān)參數(shù)-65 二. 運行機構(gòu)型式-65 第二節(jié) 運行支撐裝置計算-66 一. 輪壓計算-66 二. 車輪踏面疲勞強度校核-66 三. 車輪踏面靜強度校核-67 第三節(jié) 運行阻力計算-67 一. 摩擦阻力計算-67 二. 風(fēng)阻力計算-68 三. 總靜阻力計算-68 第四節(jié) 驅(qū)動機構(gòu)計算-69 一. 初選電動機-69 二. 選聯(lián)軸器-69 三. 選減速器-7

4、0 四. 電機驗算-70 第五節(jié) 安全裝置計算-71 一. 選制動器-71 二. 防風(fēng)抗滑驗算-72 三. 選緩沖器-72第五章 整機性能驗算-74 第一節(jié) 傾翻穩(wěn)定性計算-74 一、穩(wěn)定力矩-74 二、傾翻力矩-74 三、各工況穩(wěn)定性計算-75 第二節(jié) 輪壓計算-75 一、最大靜輪壓-75 一、最小靜輪壓-75 第一章 設(shè)計初始參數(shù) 第一節(jié) 基本參數(shù)：起重量 PQ=32.000 (t)跨 度 S=35.000 (m)左有效懸臂長 ZS1=0.000 (m)左懸臂總長 ZS2=1.500 (m)右有效懸臂長 YS1=7.000 (m)右懸臂總長 YS2=9.000 (m)起升高度 H0=24.

5、000 (m)結(jié)構(gòu)工作級別 ABJ=5級主起升工作級別 ABZ=5級副起升工作級別 ABF=5級小車運行工作級別 ABX=5級大車運行工作級別 ABD=5級主起升速度 VZQ=7.500 (m/min)副起升速度 VFQ=13.000 (m/min)小車運行速度 VXY=31.000 (m/min)大車運行速度 VDY=38.000 (m/min) 第二節(jié) 選用設(shè)計參數(shù)起升動力系數(shù) O2=1.20運行沖擊系數(shù) O4=1.10鋼材比重 R=7.85 t/m3鋼材彈性模量 E=2.1*105MPa鋼絲繩彈性模量 Eg=0.85*105MPa 第三節(jié) 相關(guān)設(shè)計參數(shù)大車車輪數(shù)（個） AH=16大車驅(qū)動

6、車輪數(shù)（個）QN=8大車車輪直徑 RM=0.600 (m)大車輪距 L2=15.300 (m)連接螺栓直徑 MD=0.0240 (m)工作最大風(fēng)壓 q1=0/* 250 */ (N/m2)非工作風(fēng)壓 q2=0/* 600 */ (N/m2) 第四節(jié) 設(shè)計許用值：鋼結(jié)構(gòu)材料 許用正應(yīng)力I156Mpa II175Mpa許用剪應(yīng)力124Mpa龍門架許用剛度： 主梁垂直許用靜剛度： 跨 中 xlS/80043.75mm； 懸 臂 lZS1/36019.44mm； 主梁水平許用靜剛度： 跨 中 ylS/200017.50mm； 懸 臂 lZS1/70010.00mm； 龍門架縱向靜剛度： 主梁沿小車軌道

7、方向XGH/80030.7mm； 許 用 動 剛 度 2.0； 連接螺栓材料 8.8級螺栓 許 用 正 應(yīng) 力ls210.0Mpa； 疲勞強度及板屈曲強度依計算許用值選取。 第二章 起重機小車設(shè)計 第一節(jié) 小車設(shè)計參數(shù)小車質(zhì)量(t) GX=12.177 (t)小車輪距(m) B=2.800 (m)軌道至主梁內(nèi)邊(m) L5=0.000 (m)小車軌距 (m) L6=3.500 (m)小車左外伸(m) L7=0.230 (m)小車右外伸(m) L8=0.300 (m)主梁與馬鞍間距(m) L11=0.000 (m)吊鉤下探量(m) H6=1.750 (m)小車軌道截面高(m) H7=0.134

8、(m)小車高(m) H8=2.221 (m)小車頂至馬鞍(m) H10=0.450 (m)小車罩沿大車軌道方向迎風(fēng)面積（m2） XDS=7.800 (m2)小車罩垂直大車軌道方向迎風(fēng)面積（m2） XXS=6.920 (m2)鋼絲繩金屬絲截面積(m2) D0=1.750000e-004 (m2)滑輪組鋼絲繩分支數(shù)之半 N0=4小車軌道型號: P38 第二節(jié) 設(shè)計計算 為工廠便于組織生產(chǎn)，提高標準件的通用性，設(shè)計中不進行起重小車設(shè)計，而是采用通用橋式起重機小車。此，起重小車設(shè)計計算詳見我廠通用橋式起重機小車計算說明書。 第三章 門機結(jié)構(gòu)部分設(shè)計計算第一節(jié) 結(jié)構(gòu)型式、尺寸及計算截面 一、門機正面型式

9、及尺寸 門機正面型式參見圖b，正面尺寸見表表 單位：m S ZS1 ZS2 YS1 YS2 H H0 35.000 1.400 1.500 7.000 9.00024.59824.000 二、門機支承架型式及尺寸表 單位:m H1 0.250 H2 0.916 H3 21.618 H4 2.322 H5 3.294 H16 1.772 H17 21.650 H18 5.664 A3 22.274 L1 16.764 L2 15.300 有馬鞍支承架尺寸 單位:m A1 7.310 A2 5.079 A4 0.614 A5 15.537 A6 1.905 B2 4.113 B3 22.651 無

10、馬鞍支承架尺寸 單位:m WA1 WA2 WA4 WA5 WA6 WB2 WB3 4.850 1.176 0.577 15.609 0.675 5.380 22.914 三、各截面尺寸及幾何特性 門機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，危險截面為、（詳見圖，圖），各截面形狀及尺寸詳見圖，表說明：X(1),X(2),X(3),X(4),X(5),X(6)為變化變量。X2,X6,X7,X8,X9,X10,X12,X13為常值變量。X2-主梁上、下蓋板寬； X11-上下蓋板寬度差；X7-主梁上蓋板厚； X8-主梁下蓋板厚；X9-支承架各蓋板厚； X12-主梁主腹板厚度；X13-主梁付腹板厚度； X10-支承架腹板厚度；各箱

11、形截面兩腹板間距離均為蓋板寬減60mm；表 單位:m 主梁跨中(1-1)與懸臂(2-2)截面參數(shù) X1 X2 X7 X8 X11 X12 X13 2.000 1.350 0.012 0.010 0.000 0.010 0.008 支承架各截面的尺寸參數(shù)參數(shù) 3-3 參數(shù) 3-3 參數(shù) 4-4 參數(shù) 4-4 名稱 (帶馬鞍) 名稱 (無馬鞍) 名稱 (帶馬鞍) 名稱 (無馬鞍) X2 1.154 SG 2.000 X2 1.154 X1 2.000 X3 1.003 SB 0.860 X3 1.003 X2 1.350 X9 0.008 tf 0.006 X9 0.008 X7 0.012 X1

12、0 0.006 tg 0.006 X10 0.006 X8 0.010 X12 0.010 X13 0.008 參數(shù) 5-5 參數(shù) 5-5 參數(shù) 6-6 參數(shù) 7-7 名稱 (帶馬鞍) 名稱 (無馬鞍) 名稱 名稱 8-8 X3 1.003 X1 2.000 X4 1.000 X5 1.003 X6 2.452 WX6 1.290 X5 1.003 X6 0.900 X9 0.008 X9 0.008 X9 0.008 X9 0.008 X10 0.006 X10 0.006 X10 0.006 X10 0.006 有馬鞍和懸臂時拉索吊點高(米): 18.999441有馬鞍和懸臂時拉索水平力(

13、KN): 628.138855 各截面面積用AAi，對X軸慣性矩為IXi，對Y軸慣性矩為IYi，其中，i代入1,2,3,4,5,6,7,8。數(shù)字表示截面。如寫成IXiA、IXiB時，A表示剛性件，B表示柔性件。各值詳見表 表 截 面 AAi (m2) IXi (m4) IYi (m4) 1-1 , 2-2 6.5700e-002 4.1917e-002 1.9596e-002 3-3(有馬鞍) 2.9896e-002 6.9541e-003 4.4633e-003 3-3(無馬鞍) 3.4320e-002 2.1870e-002 4.7460e-003 4-4(有馬鞍) 2.9896e-002

14、 6.9541e-003 4.4633e-003 4-4(無馬鞍) 6.5700e-002 3.9961e-002 3.9961e-002 5-5(有馬鞍) 4.0048e-002 2.4177e-002 6.7490e-003 5-5(無馬鞍) 4.8440e-002 1.6029e-002 2.7229e-002 10-10有馬鞍 6.9541e-003 4.4633e-003 10-10無馬鞍 0.0000e+000 0.0000e+000 0.0000e+000 11-11有馬鞍 4.0048e-002 1.5881e-002 5.8674e-003 11-11無馬鞍 4.8440e-

15、002 1.1558e-002 1.6430e-002 12-12有馬鞍 2.2320e-002 4.4953e-003 2.7970e-003 12-12無馬鞍 3.4320e-002 2.1870e-002 4.7460e-003 6-6 2.8048e-002 5.0765e-003 4.0472e-003 7-7 , 8-8 2.6848e-002 4.0368e-003 3.7770e-003 備注：10-10為馬鞍變截面立柱等效截面。11-11為變截面支腿等效截面。12-12為上橫梁截面。 圖為、的各截面簡圖示意圖第二節(jié) 載荷及組合 當(dāng)門機左側(cè)懸臂小于右側(cè)懸臂時，為計算方便均將左右

16、懸臂值對換，以左側(cè)為準對主梁進行各種計算。 一、垂直作用載荷憖 自重載荷 門機各結(jié)構(gòu)件均為箱型結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量產(chǎn)生均布自重載荷，各結(jié)構(gòu)質(zhì)量是采用通用式計算的。以主梁半橋架質(zhì)量計算為例，計算如下： 若軌道每米質(zhì)量為MMGZ，軌道安裝質(zhì)量系數(shù)為GDAZ，欄桿、小車導(dǎo)電架質(zhì)量和之半為0.03(t/m)，則軌道安裝等質(zhì)量和FGDZ為：FGDZ=(MMGZ*GDAZ+0.03)*(ZS2+YS2+S) =(0.038*1.200+0.03)*(1.800+1.800+35.000) =2.918 (t)=29.182 (KN)單根主梁跨中段質(zhì)量為FG1，式中ZLNDQZH為單根主梁內(nèi)均布電氣質(zhì)量和 FG1=

17、(FGL+ZLNDQZH)/(S+ZS2+YS2)*S =(29.323+0.000)/(35.000+1.800+1.800)*35.000 =26.588(t) FG1=FG1+FGDZ*S/(S+ZS2+YS2) =26.588+2.918*35.000/(35.000+1.800+1.800) =29.234(t)=292.3(KN) 同理，主梁半橋架左懸臂段質(zhì)量ZFG2 ZFG2=(FGL+ZLNDQZH)/(S+ZS2+YS2)*ZS2 =(29.323+0.000)/(35.000+1.800+1.800)*1.800 =1.367(t) ZFG2=FG1+FGDZ*ZS2/(S

18、+ZS2+YS2) =1.367+2.918*1.800/(35.000+1.800+1.800) =1.503(t)=15.0(KN) 主梁半橋架右懸臂段質(zhì)量YFG2 YFG2=(FGL+ZLNDQZH)/(S+ZS2+YS2)*YS2 =(29.323+0.000)/(35.000+1.800+1.800)*1.800 =1.367(t) YFG2=FG1+FGDZ*YS2/(S+ZS2+YS2) =1.367+2.918*1.800/(35.000+1.800+1.800) =1.503(t)=15.0(KN) 主梁半橋架跨中段質(zhì)量集度Q1Z為： Q1Z=FG1/S*O4=29.234/

19、35.0*1.100=0.919(t/m) 構(gòu)件質(zhì)量或質(zhì)量集度與重力加速度(=10.0m/s.s)之積，便為作用門機結(jié)構(gòu)上的集中重力或重力集度。于是，主梁跨中段重力集度Q1為： Q1=Q1Z*10.0=0.919*10.0=9.188 (KN/m) 移動載荷 移動載荷由起重量、小車質(zhì)量及起升、下降、運行的沖擊引起的，如假設(shè)小車的輪壓均勻分布，則作用在一根主梁上兩小車輪壓力和為： P1=(PQ*O2+GX*O4)/2 =(32.000*1.200+12.122*1.100)/2=25.867 (t)=258.671 (KN) 二、水平作用載荷憖 水平作用載荷主要是自重載荷和移動載荷的質(zhì)量，在大車

20、制動時產(chǎn)生的慣性力及風(fēng)載荷引起的。它可分為均布力和集中力作用在結(jié)構(gòu)上。 均布慣性力 結(jié)構(gòu)件慣性力通常為均布力，以主梁跨中段為例，當(dāng)大車制動時，摩擦系數(shù)為0.14，大車驅(qū)動輪數(shù)n驅(qū)=8，全部車輪數(shù)n全=16則慣性力的計算如下： PH1=0.14*n驅(qū)/n全*FG1=0.14*8/16*29.234=2.046 (t)=20.464 (KN) 慣性力通常以力的集度方式或集中力方式作用于結(jié)構(gòu)上，以主梁跨中段為例，慣性力集度計算如下： QH0=PH1/S=2.046/35.000=0.058 (t/m)=0.585 (KN/m) 其余構(gòu)件慣性力計算方法相同，詳見表 表 單位：KN、KN/m 慣 性 力

21、 (KN) 慣性力(KN/m)集中慣性力(KN)結(jié)構(gòu)件名稱 符 號 符 號 數(shù) 值 數(shù) 值 數(shù) 值 主梁跨中段 PH1 20.464 主梁左懸臂段ZPH2 1.052 QH0 0.585 主梁右懸臂段YPH2 1600.000 有馬鞍上橫梁PH3 1.432 P3 0.716 無馬鞍上橫梁PH12 1.204 P12 0.602 馬鞍柔性立柱PH4B 0.766 QH4B 0.196 有馬鞍側(cè)支腿PH5A 6.085 QH5A 0.273 無馬鞍側(cè)支腿PH5B 6.899 QH5B 0.310 下 橫 梁PH6 4.136 P6 2.068 司機房及電氣PH7 1.400 1.400 電 氣

22、房PH8 1.050 1.050 梯 子 平 臺 PH9 0.700 0.700 大車運行機構(gòu)PH10 12.051 12.051 均布風(fēng)力 結(jié)構(gòu)件風(fēng)力也屬于均布力，通常多考慮沿大車軌道方向的風(fēng)力作用。若單位風(fēng)壓為0.025t/m.m，箱型結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)C=1.5，迎風(fēng)面積為SD(i)時，以主梁跨中段為例風(fēng)力為： PW1=0.025*1.5*X1*S; =0.025*1.5*2.000*35.000=2.625 (t)=26.250 (KN) 若主梁中段均布風(fēng)力集度為QW0，則： QW0=PW1/S=2.625/35.000=0.075 (t/m)=0.750 (KN/m) 其余構(gòu)件風(fēng)力及風(fēng)力集

23、度計算方法相同，詳見表表 單位：KN、KN/m 迎 風(fēng) 面 積 風(fēng) 力 (KN)風(fēng)力集度(KN/m)集中風(fēng)力(KN)結(jié)構(gòu)件名稱 符號 數(shù) 值 符號 數(shù) 值 符號 數(shù) 值 數(shù) 值 主梁跨中段 SD1 70.000PW1 26.250 主梁左懸臂段ZSD2 3.600ZPW2 1.350 QW0 0.750 主梁右懸臂段YSD2 3.600YPW2 1.350 有馬鞍上橫梁 PW3 0.000 無馬鞍上橫梁 PW3 0.000 馬鞍柔性立柱SD4B 5.094PW4B 1.468 QW4B 0.376 有馬鞍側(cè)支腿 PW5A 8.378 QW5A 0.376 無馬鞍側(cè)支腿 PW5B 12.792

24、QW5B 0.574 下 橫 梁 PW6 司機房及電氣 4.000 PW7 1.500 1.500 電 氣 房 4.000 PW8 1.500 1.500 梯 子 平 臺 PW9 大車運行機構(gòu) PW10 注：風(fēng)力、風(fēng)力集度及迎風(fēng)面積的含義在這里均為沿大車軌道方向。 慣性力、風(fēng)力的共同作用： 當(dāng)大車制動，產(chǎn)生的慣性力和存在風(fēng)力往往是同時出現(xiàn)的，在強度計算中，應(yīng)考慮其合力作用，詳見表表 單位：KN,KN/m構(gòu) 件 名 稱 符 號均布集度(KN/M)符 號 集中力(KN) 主梁跨中段 Q0 1.335 主梁懸臂段 無馬鞍上橫梁 P12 0.602 有馬鞍上橫梁 P3 0.716 馬鞍柔性立柱 Q4B

25、 0.572 有馬鞍側(cè)支腿 Q5A 0.649 無馬鞍側(cè)支腿 Q5B 0.884 下 橫 梁 P6 2.068 司機房及電氣 PD 2.900 電 氣 房 P8 2.550 梯 子 平 臺 0.700 大車運行機構(gòu) 12.051 小車集中慣性力 當(dāng)大車制動時，起重量及小車質(zhì)量產(chǎn)生集中慣性力，它通過車輪作用于二根主梁上，若摩擦系數(shù)為0.14，大車驅(qū)動輪數(shù)n驅(qū)=8，全部車輪數(shù)n全=16，其比值為0.5，則作用于一根主梁的集中慣性力PH0為： PH0=0.035*(PQ+GX)=0.035*(32.000+12.122)=1.544 (t)=15.443 (KN) 小車集中風(fēng)力 當(dāng)風(fēng)沿著門機軌道方向

26、吹時，小車沿此方向迎風(fēng)面積為XDS，則工作狀態(tài)風(fēng)力為： PW0=0.025*1.5*XDS/2=0.025*1.5*7.800/2=0.146 (t)=1.463 (KN) 水平合力P0為： P0=PH0+PW0=15.443+1.463=16.905 (KN) 小車制動慣性力 PY=0.35*(PQ+GX)*0.039/(0.14*0.5) =0.35*(32.000000+12.122000)*0.039/(0.14*0.5) =0.860379(t) 偏斜側(cè)向力 因側(cè)向力計算值不準確，引起應(yīng)力不大，故本計算中忽略此因素。 三、載荷組合憖 根據(jù)規(guī)范，載荷組合如下表： 門式起重機結(jié)構(gòu)載荷組合

27、 表 部件名稱 主 梁 支 承 架 自 重 載 荷 i i i i i 運行沖擊系數(shù) 4 4 4 起 升 載 荷 起升動載系數(shù) 2 2 2 2 2 水平慣性力 H H H 風(fēng) 力 wi wi wi wi wi 偏斜側(cè)向力 s s s 門架水平推力 由于主梁和支承架均以載荷組合作用時，受力嚴重，故以此工況校核強度和穩(wěn)定性。組合的工況為：大車運行和滿載下降同時制動的工況，此時側(cè)向橫推力減弱了，可忽略不計。第三節(jié) 龍門架強度設(shè)計計算一、主梁內(nèi)力計算 垂直載荷作用產(chǎn)生內(nèi)力 主梁在垂直載荷作用下，取計算簡圖為簡支剛架，作用有均布載荷及集中輪壓，主梁的跨中截面及主梁的懸臂根部為危險計算截面。 小車位于跨中

28、時，計算簡圖如圖 S=35.000(m) P1=25.867(t) Q1=0.919(t/m) 由上圖及結(jié)構(gòu)力學(xué)知識，可得截面垂直彎矩MX1、剪力QX1以兩輪壓合力為P1，計算彎矩時，應(yīng)考慮小車輪距B的影響，設(shè)影響系數(shù)為C1，則： C1=(1-B/(2*S)2 =(1-2.8/(2*35.000)2 =0.922 彎矩計算系數(shù)K1為： K1=(1+GX/PQ*O4/O2)*O2*C1+(FG1/PQ-2*(ZFG2*ZS2+YFG2*YS2)/PQ/S)*O4 =(1+12.1/32.0*1.1/1.2)*1.20*0.9+(29.2/32.0-2*(1.5*1.8+1.5*1.8)/32.00/35.0)*1.1 =2.484 計算彎矩MX1為： M