QD50T設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、QD50/5T吊鉤橋式起重機(jī)設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 書一、主梁校核計(jì)算本臺(tái)起重機(jī)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法初定主梁截面，然后根據(jù)最終整機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)主梁強(qiáng)度、剛度及疲勞進(jìn)行校核計(jì)算。一、主梁截面慣性距1、確定主梁的截面特性：主梁截面及受力情況如圖示：經(jīng)計(jì)算主梁特性如下：慣性距：IX=2.5857×1010mm4； Iy=4.828×109mm4；hX=866mm； hy=375mmb=4000mm； 當(dāng)小車位于左端位置時(shí)： x=2725mm二、根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，已知參數(shù)有：1、型式：QD型吊鉤橋式起重機(jī)2、額定起重量：Gn主=50t 3、跨度：S=10.5m4、起升高度： H主=12m 5、起升速度：

2、Vn主=1.8m/min5、起重機(jī)（大車）運(yùn)行速度：Vk=25 m/min6、小車運(yùn)行速度：Vt=18m/min7、小車重量：G小=10.5t8、小車輪距：b=4m9、工作級(jí)別：中級(jí)（A5）10、材料的選擇及其力學(xué)性能根據(jù)本臺(tái)起重機(jī)的用戶要求，主要承載件選用Q235B鋼，選用板厚16mm的板材，其屈服極限：s=235×106N/m2；強(qiáng)度極限為：b=（375640）×106N/m2（計(jì)算時(shí)取為b=550×106N/m2）；彈性模量E=2.1×1011N/m2。三、載荷系數(shù)的確定1、動(dòng)載系數(shù)2的計(jì)算 計(jì)算公式：2=1+bvv起升速度（m/s），根據(jù)已知條件

3、，主起升最大起升速度為：V=5.0m/min；b操作系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，因本臺(tái)起重機(jī)起重量較高，因此取b=0.8；g重力加速度（9.81m/s2）y1起升載荷引起的靜變位（m），y1=Q起重量（N）L跨度（m）E材料彈性模量，為；2.1×1011N/m2I截面慣性矩（mm4），已知I=2.5857×1010mm4代入已知參數(shù)，可得y1=140mm=0.14m；0靜變位，0=繩×繩鋼絲繩截面應(yīng)力，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，取240MPaH起升高度，12mE繩鋼絲繩彈性模量，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，取1×105N/mm2代入已知參數(shù)，得0=繩×=240×=38

4、.4mm=0.0384m將以上相關(guān)參數(shù)代入，則2=1+bv=1+0.8×（5.0/60）× =1.052、運(yùn)行沖擊系數(shù)4的確定：因大車最大運(yùn)行速度V=25m/min=25/60=0.4m/s，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，可確定4=1.3、起升沖擊系數(shù)1的確定：根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，1可在0.911.1 范圍選取，考慮到本臺(tái)起重機(jī)實(shí)際使用情況，取高值，可取為1=1.1。 四、計(jì)算載荷的確定主梁由于橋架（半個(gè)橋架，不包括端梁）自重引起的均布載荷： = =0.773×104 （N/m）主梁的計(jì)算載荷：=1.1×0.773×104=0.85×104 （N/m）作用

5、在一根主梁上的小車兩個(gè)車輪的輪壓值：P1=3.243×105 () P2=3.636×105()考慮動(dòng)力系數(shù)的小車車輪的計(jì)算輪壓值為=1.05×3.234×105=3.3957×105=1.05×3.636×105=3.8178×105 五、強(qiáng)度校核計(jì)算1、正應(yīng)力校核1）計(jì)算主梁垂直最大彎矩 （Nm）該起重機(jī)為閉式司機(jī)室操縱，其重量（包括司機(jī)室連接架）為G0=0.926×104N，重心距支點(diǎn)的距離為=2.3m；一套運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量為G1=4.92×104N，重心距支點(diǎn)的距離為=2.4m。將各已知數(shù)

6、值代入上式計(jì)算可得： =3.317×106（Nm）2）計(jì)算主梁水平最大彎矩 （Nm）式中 g=9.81m/s2大車起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的平均加速度，根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)和起重機(jī)使用情況=8s，則 =0.14 m/s2；在垂直載荷作用下的跨中最大彎矩，但不計(jì)算和，由下式計(jì)算得 （Nm） =3.17×106（Nm）因此得主梁水平最大彎矩：=0.025×106 （Nm）3）由于垂直和水平方向最大彎矩同時(shí)作用，在主梁跨中截面的蓋板中引起的最大正應(yīng)力根據(jù)下式計(jì)算：式中 主梁中間截面對(duì)水平重心軸線xx的抗彎截面模數(shù)，其近似計(jì)算如下： = =0.031 （m3） = =0.014 （m3

7、）由此可得：=108.8（N/m2）=108.8MPa= 176.7Mpa注：許用應(yīng)力，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，按第二類載荷組合計(jì)算， = =176.7Mpa。n為安全系數(shù)。故 4）計(jì)算主梁支承截面的最大剪力主梁跨端在最大剪力作用下引起腹板中最大剪應(yīng)力為：式中 Ix0主梁端部支承截面對(duì)水平重心軸線xx的慣性矩，Ix0=2.5857×1010mm4=2.5857×10-2m4 S主梁端部支承截面半面積對(duì)水平重心軸線xx的靜矩，=8.596×10-3 （m3）主梁支承截面所受的最大剪力，其計(jì)算為=6.507×105 （N）因此可得：=10.82×106 （N

8、/m2）=10.82MPa注：許用剪應(yīng)力，Q235B鋼的許用剪應(yīng)力為 = =102Mpa。故 max由上面的計(jì)算可知，主梁強(qiáng)度足夠。5）主梁截面合成應(yīng)力的計(jì)算在主梁同時(shí)受有彎矩和剪力作用的任意截面中，由彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力產(chǎn)生的合成應(yīng)力為：=125MPa因此，復(fù)合應(yīng)力滿足要求。2、局部壓應(yīng)力校核校核公式：m=P集中載荷，取小車最大輪壓，為363.6KN；板厚，即腹板度厚，為10mm；c=a+2hy=382mm（a為集中載荷長度，對(duì)車輪取a=50mm；hy為軌頂至計(jì)算點(diǎn)的距離，為150+16=166mm）代入已知參數(shù)，可得m=95.18Mpa=180Mpa因此，局部壓應(yīng)力滿足要求。六、剛度校核計(jì)算

9、1、主梁靜剛度校核主梁的靜剛度校核計(jì)算公式為：f=f=P1、P2分別為小車在額定靜載荷下的實(shí)際輪壓，由已知計(jì)算P1=3.243×108N，P2=3.636×105N；L跨度，19.4m；l小車位于跨中時(shí)，小車車輪至跨端的距離，l=（19.44）/2=7.7m f=許用靜剛度， f= ，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)于A5級(jí)的起重機(jī)，=700，則f=19400/700=27.7mm。將已知參數(shù)代入，可得：f=18.126mmf=27.7mm因此，靜剛度滿足要求。二、電動(dòng)機(jī)校核計(jì)算一、起升機(jī)構(gòu)1、吊鉤橋式起重機(jī)最大起升載荷G=50（t）2、 吊鉤橋式起重機(jī)起升速度V=1.8m/min=0.0

10、3m/s3、 初選電動(dòng)機(jī)P靜=（kW）=17.65（kW）根據(jù)起重機(jī)的使用環(huán)境及工作要求，起升機(jī)構(gòu)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，初選電動(dòng)機(jī)YZR200L8Z（Pe=18.5kW、n=750r/min）4、 電動(dòng)機(jī)校核 發(fā)熱校驗(yàn)： Ps=G·（KW）=0.8×=17.5（KW） 將機(jī)構(gòu)的滿載靜功率P靜換算成一個(gè)循環(huán)周期中發(fā)熱等效功率P= P靜 =0.85×17.65=15（KW） （選取=0.85） 根據(jù)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)條件：PPs 又 Ps=18.5P=15 該電動(dòng)機(jī)通過發(fā)熱校驗(yàn)。 過載校驗(yàn)： 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過載功率Pn·（KW）=· =13.12（KW）電動(dòng)機(jī)過

11、載利用率Pn/Pe=13.12/18.5=86%，一般不超過105%可以認(rèn)為該電機(jī)通過過載校驗(yàn)。 該起升電機(jī)通過過載校驗(yàn)。二、運(yùn)行機(jī)構(gòu)1、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)1.1、 小車運(yùn)行速度V=32.97m/min=0.5495m/s1.2、 初選電動(dòng)機(jī)、運(yùn)行阻力的計(jì)算摩擦阻力Fm小車滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力：Fm=（Q+G） （N） Q=100（t） G=33.158（t） Fm=（100+33.158）×104××1.5=1.205×104（N） 道阻力FPFP=（Q+G）i（N）=（100+33.158）×104×0.002=0.266×

12、;104（N） 風(fēng)阻力Fw由于該起重機(jī)在室內(nèi)工作，所以在計(jì)算電機(jī)運(yùn)行阻力時(shí)忽略該阻力，即 Fw=0 運(yùn)行阻力FjFj=Fm+FP+Fw =1.205×104+0.266×104+0=1.471×104（N）、電動(dòng)機(jī)的靜功率Pj=（kW）=8.98（KW）根據(jù)起重機(jī)的使用環(huán)境及工作要求，初選電動(dòng)機(jī)YZR160L6（Pe=13 kW）1.3、 動(dòng)機(jī)校核發(fā)熱校驗(yàn)： Ps=GPG(+mc)+PWI·（KW）=0.8×(100+33.158)×104×(0.015+0.002)+0×=11.06（KW）根據(jù)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)條件

13、：PPs 又 Ps=11.06Pe=13 該電動(dòng)機(jī)通過發(fā)熱校驗(yàn)。 過載校驗(yàn)： 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過載功率Pd=PG(+mc)+PW·+（KW）= (100+33.158)×104×(0.015+0.002)+0·+=8.37（KW）電動(dòng)機(jī)過載利用率Pd/Pe=8.37/13=64%，一般不超過105%可以認(rèn)為該電機(jī)通過過載校驗(yàn)。 該起升電機(jī)通過過載校驗(yàn)。2、起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)2.1、起重機(jī)運(yùn)行速度V=66.52m/min=1.1m/s2.2、 選電動(dòng)機(jī)、運(yùn)行阻力的計(jì)算摩擦阻力Fm起重機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力：Fm=（Q+G） （N） Q=100（t） G=79（t

14、） Fm=（100+79）×104××1.5=1.588×104（N）坡道阻力FPFP=（Q+G）i（N）=（100+79）×104×0.001=0.179×104（N）風(fēng)阻力Fw由于該起重機(jī)在室內(nèi)工作，所以在計(jì)算電機(jī)運(yùn)行阻力時(shí)忽略該阻力，即 Fw=0運(yùn)行阻力FjFj=Fm+FP+Fw =1.588×104+0.179×104+0=1.767×104（N）、電動(dòng)機(jī)的靜功率Pj=（kW）=10.8 （KW）根據(jù)起重機(jī)的使用環(huán)境及工作要求，初選電動(dòng)機(jī)YZR225M8（P=26Kw）2.3、 電動(dòng)機(jī)校

15、核發(fā)熱校驗(yàn)： Ps=GPG(+mc)+PWI· （KW）=0.8×(100+79)×104×(0.015+0.001)+0×=14 （KW） 根據(jù)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)條件： PPs 又 Ps=14P=26 該電動(dòng)機(jī)通過發(fā)熱校驗(yàn)。過載校驗(yàn)： 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過載功率Pd=PG(+mc)+PW·+ （KW）=(100+79)×104×(0.015+0.001)+0·+ =10.95 （KW）電動(dòng)機(jī)過載利用率Pd/P=10.95/26=42%，一般不超過105%可以認(rèn)為該電機(jī)通過過載校驗(yàn)。 該起升電機(jī)通過過載校驗(yàn)。三、起重

16、機(jī)輪壓最大計(jì)算 根據(jù)起重機(jī)大車最大輪壓的計(jì)算準(zhǔn)則，大車最大輪壓主要由小車自重對(duì)大車車輪引起的輪壓、橋架自重對(duì)大車車輪引起的輪壓、額定吊重對(duì)大車車輪引起的輪壓三部分組成，當(dāng)三部分輪壓組合處于最不利的位置時(shí)計(jì)算出的輪壓為大車最大輪壓。根據(jù)該臺(tái)起重機(jī)總圖分析，當(dāng)小車在額定載荷下處于司機(jī)室對(duì)側(cè)時(shí)，大車車輪的輪壓最大。下面計(jì)算小車在額定載荷下處于司機(jī)室對(duì)側(cè)時(shí)，大車車輪的最大輪壓值：一、小車自重對(duì)大車車輪引起的輪壓計(jì)算1） 確定小車重心根據(jù)本起重機(jī)小車的結(jié)構(gòu)布局，根據(jù)小車中心的估計(jì)原則，因此本起重機(jī)小車的自身中心估計(jì)在輪距中心線上。（小車重心均采用估算法）2）計(jì)算小車處于司機(jī)室對(duì)側(cè)時(shí)，小車重心到大車車輪中

17、心線的距離。參見總圖可計(jì)算小車重心到大車車輪中心線的距離為：2685mm，小車自重33.158t。3）小車自重對(duì)司機(jī)室對(duì)側(cè)大車車輪引起的輪壓計(jì)算根據(jù)力矩平衡，小車自重對(duì)司機(jī)室側(cè)大車車輪引起的輪壓（t）為：P1=33.158×÷4=7.142t（大車為八輪機(jī)構(gòu)）二、橋架自重對(duì)大車車輪引起的輪壓1）計(jì)算橋架（起重機(jī)總重小車重量）自身重量7933.158=45.842t2）橋架自重對(duì)司機(jī)室對(duì)側(cè)大車車輪引起的輪壓計(jì)算根據(jù)本起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及橋架自重對(duì)大車車輪引起的輪壓計(jì)算原則，橋架主動(dòng)側(cè)略重,主、副跨輪壓值可按5.5:4.5計(jì)算，則橋架自重對(duì)主動(dòng)側(cè)(司機(jī)室對(duì)側(cè))大車車輪引起的輪壓（t）

18、為：P2=45.842×÷4=6.303t。三、額定吊重對(duì)大車車輪引起的輪壓計(jì)算1）確定吊鉤中心到大車車輪中心線的距離參見總圖可計(jì)算吊鉤到大車車輪中心線的距離為：2535mm，吊重100t。2）額定吊重對(duì)司機(jī)室對(duì)側(cè)大車車輪引起的輪壓計(jì)算根據(jù)力矩平衡，額定吊重對(duì)司機(jī)室側(cè)大車車輪引起的輪壓（t）為：P3=100×÷4=21.73t（大車為八輪機(jī)構(gòu)）四、計(jì)算總輪壓由以上計(jì)算可知：司機(jī)室對(duì)側(cè)(主動(dòng)側(cè))的大車車輪的最大輪壓（t）為：P0=P1+P2+P3=7.142+6.303+21.73=35.175t換算成KN，則P= P0×g=35.175

19、5;9.81=345.07KN因此，該起重機(jī)的大車最大輪壓為345.07KN。五、有關(guān)說明：1）起重機(jī)的最大輪壓均采用估算法，特別是確定小車的重心及橋架對(duì)大車的輪壓分布，因此得出的數(shù)據(jù)是指輪壓的理論數(shù)據(jù)。四、電氣部分設(shè)計(jì)計(jì)算己知電機(jī)參數(shù)名 稱型 號(hào)功 率定子電流轉(zhuǎn)子電流數(shù)量主起升電機(jī)YZR315M-1085KWI1=179AI2=171A1副起升電機(jī)YZR280M-1055KWI1=127I2=207A1小車電機(jī)YZR160L-613KWI1=29AI2=32A1大車電機(jī)YZR225M-826KWI1=55AI2=71A2一、配電保護(hù)1、線路工作電流計(jì)算按可能同時(shí)三個(gè)電機(jī)同時(shí)工作的額定電流，其

20、中一個(gè)機(jī)構(gòu)是所有機(jī)構(gòu)中功率最大的，計(jì)算電流公式為：Ig=Ie1+Ie2+Ie3根據(jù)實(shí)際情況選取，主起升機(jī)構(gòu)、大運(yùn)機(jī)構(gòu)、主小運(yùn)機(jī)構(gòu)。Ig=179A+55A×2+29A=318A2、尖峰電流計(jì)算按三個(gè)機(jī)構(gòu)同時(shí)工作，其中兩個(gè)功率較小的機(jī)構(gòu)在運(yùn)行，功率最大的機(jī)構(gòu)正在起動(dòng)。I2d=KIe1+Ie2+Ie3K的系數(shù)取7。I2d=7×179A+55A×2+29A =1392A3、線路中電線截面積的選取根據(jù)要求選取穿管電線型號(hào)，BXR-450；電纜滑線選為YC-750。根據(jù)電線電纜在某種情況下允許載流量公式：Ix=Kf·Kj·Kt·Iq可知Iq= I

21、x/ Kf·Kj·Kt注：Kf穿鋼管電線取0.9，對(duì)電纜在空氣中多根并列敷設(shè)取0.8；Kj反復(fù)短時(shí)負(fù)荷的接電持續(xù)率修正系數(shù)查表可知為1.78；Kt工作環(huán)境溫度不同于+450C的溫度修正系數(shù)查表可知為1.1。4、主電源回路穿管電線截面積選取Iq= Ix/ Kf·Kj·Kt =318A/0.8×1.78×1.10 =203(A)由查表可知：在溫度為+45度、工作制為25%時(shí)， 70 mm2單芯BXR-450電線的載流量為252A,因此主回路電線截面積選為70mm2。二、主起升機(jī)構(gòu)根據(jù)實(shí)際情況選取，主起升機(jī)構(gòu)各電機(jī)電流Ig=179A主起升各

22、回路穿管電線、電纜截面積選取Iq= Ix/ Kf·Kj·Kt=179A/0.8×1.78×1.10=114(A)由查表可知：在溫度為+45度、工作制為25%時(shí)，35mm2單芯電線的載流量為155A，因此主起升電機(jī)定子回路電線截面積選為35mm2；轉(zhuǎn)子回路短路電流為171A，故也可選用35mm2。三、副起升機(jī)構(gòu)副起升定子回路穿管電線、電纜截面積選取Iq= Ix/ Kf·Kj·Kt =127A/0.8×1.78×1.10 =81 (A)由查表可知：在溫度為+45度、工作制為25%時(shí)，25 mm2單芯電線的載流量為120A，因此副起升電機(jī)定子回路電線截面積選為25mm2；電線截面積選取Iq= Ix/ Kf·Kj·Kt =207A/0.8×1.78×1.10 =132 (A)由查表可知：在溫度為+45度、工作制為25%時(shí)，25 mm2單芯電線的載流量為120A，因此副起升電機(jī)轉(zhuǎn)子回路電線截面積選為25mm2； 四、小車小運(yùn)機(jī)構(gòu)小車小運(yùn)電機(jī)定子回路穿管電線、電纜截面積選取Iq= Ix/ K