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)主梁中的剪力最

2、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(tái)，尚未支撐時(shí)懸臂端根部的最大彎矩（如圖）M=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=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=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/WX=717×104/46812866.6

3、441×10-9=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=477t·m主梁的正應(yīng)力:max=M/WX=477×104/46812866.6441×10-9=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，將銷板放在最不利的位置。設(shè)銷板位于過

4、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=8136x10-6m2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=6600x10-6m2銷板的工作應(yīng)力為銷板下= Nmax

5、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）/（3.14/4×502×10-6）=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）/（3.14/4×502×10-6）=60.5Mpa<=110Mpa45

6、*鋼許用剪應(yīng)力=110Mpa，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(duì)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(duì)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

7、 cm2腹桿的工作應(yīng)力為腹桿=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=32×41003/48×2100×6249466,1818=3.5cm<4100/600=3.83cm主梁的剛度滿足要求。2.1.5結(jié)論經(jīng)上面對(duì)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=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=59.1Mpa<=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=100.5 cm2 銷軸中的工作剪力為Fs= 95t銷軸中的工作剪應(yīng)力為：=94.5Mpa<=110 Mpa從以上

9、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=28.3Mpa<=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=1/4×802×2=10048×10-6 m2工作剪力為Fs= 55t工作剪應(yīng)力：s=54.7Mpa<連接鉸座的耳板選用30的鋼板，受擠壓面積Ac=2×30×80×10-6=4800×10-6 m2工作擠壓應(yīng)力c

10、=114.6Mpa<c=220 Mpa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max=137.7Mpa< =170 Mpa提升小車可安全承載3.結(jié)論經(jīng)過對(duì)架橋機(jī)的主要受力構(gòu)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)

11、×(2%+2)+1×1.6×250×(1.7×2)/104=2.44tP =f×10×(2.3/60)/(0.9×2)×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(hào):ZD122-4/1.5KW;轉(zhuǎn)速:1380轉(zhuǎn)/min減速機(jī)速比的選擇:i=1380×17/59×3.14×.5/2.3=249.7查減速機(jī)型號(hào):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)

12、×(2%+2)+1×1.6×250×(1.7×2)/104=2.644tP =f×10×(4.8/60)/(0.9×2)×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(hào):YEZ112S-4/3.0 KW;轉(zhuǎn)速:1380轉(zhuǎn)/min減速機(jī)速比的選擇:i=1380×17/59×3.14×.5/1.8=119.7查減速機(jī)型號(hào):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16。鋼絲繩所受最大靜拉力Smax=80/1

13、6=5tn繩=4所選鋼絲繩的破斷拉力應(yīng)滿足S繩/Smaxn繩S繩= Smax×n繩/0.82 =5×104×4/0.82 =235294N<329500N查鋼絲繩產(chǎn)品目錄,可選鋼絲繩18×19-22-1700,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+0.4×27)/ 104=2.75t所需單個(gè)

14、電動(dòng)機(jī)功率:P=2.75×10×(4.8/60)/(0.9×4)×2.2=1.34KW注：2.2為放大系數(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(hào)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

15、需單個(gè)電動(dòng)機(jī)功率:P=11.63×10×(2.3/60)/(0.9×4)×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：YEZ112S-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 =1380×17/59×3.14×0.5 /2.3=249.7查減速機(jī)型號(hào)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

16、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=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=83.9Nm 630Nm 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)x0.25 0.393 tm

17、=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)=4.47Nm 16.2Nm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