施工升降機設(shè)計計算書

1、SC200/200型 施工升降機設(shè) 計 計 算 書1 導(dǎo)軌架（標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）的設(shè)計與校核1.1 主要性能參數(shù)及幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)重量：140 kg；吊籠重：1500kg；最大吊桿起重量：q=200kg；每個吊籠的額定載重量為:2000kg；提升高度：144m;最大附著間距：L= 6m；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高：h=1.508m；起升速度：v=33m/min導(dǎo)軌架最大架設(shè)高度：H=150m；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿尺寸：76mm×4.5mm；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿中心距：a×b=650×650mm；吊籠空間尺寸：3.0×1.5×2.27m；工作吊籠數(shù)：N=2； 主電機額定功率：P = 3

2、15;11kW。1.2 計算載荷結(jié)構(gòu)自重載荷圖1-1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)結(jié)構(gòu)圖表1-1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)自重明細表序號材料規(guī)格名稱數(shù)量材料單重（kg）總重（kg）176×4.5主弦桿42010.642.4275×50×5前（后）角鋼4Q235A2.7511326.8×2.75斜腹桿4Q235A1.265.044短角鋼4Q235A0.31.2563×40×5前后角鋼2Q235A2.174.346齒條2Q235A23.847.67齒條連接塊6Q235A0.20.128連接彎板8Q235A0.342.27975×50×5角鋼4Q235A2.8

3、211.281026.8×2.75斜腹桿2Q235A1.372.741163×40×5角鋼2Q235A2.34.61226.8×2.75斜腹桿2Q235A1.432.8613接頭4Q235A0.210.8414M16×70螺釘6Q235A0.110.6615M16螺母6Q235A0.020.12總計137.1考慮到焊縫及安裝用緊固件的重量，取每個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的計算自重為140kg。1.2.2結(jié)構(gòu)（自重）線載荷1.2.3風(fēng)載荷由實際結(jié)構(gòu)計算得出（一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）實際迎風(fēng)面積為：（應(yīng)為As=2(1.508×0.076+0.587×0.07

4、5+0.775×0.0268)+0.587×0.063+1.508×0.06=0.486m2）桁架輪廓面積：結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面充實率；(需改)型鋼桁架結(jié)構(gòu)充實系數(shù)0.30.6，取 ；（與應(yīng)一致）根據(jù)安裝高度與結(jié)構(gòu)形式確定風(fēng)載體形系數(shù)C ；型鋼構(gòu)成平面桁架風(fēng)力系數(shù)C=1.61.7，取C = 1.6；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)為兩桁架并列的等高結(jié)構(gòu)，則總迎風(fēng)面積為：A=式中，（前片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積）（后片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積）1=12：按前片結(jié)構(gòu)的1=0.5和間隔比a/b=1確定折減系數(shù)2=0.5代入上式，則總迎風(fēng)面積為：1.2.3.1 工作狀態(tài)最大風(fēng)力線載荷：最大風(fēng)力線載荷按下式求得（ ？）式中：；工

5、作風(fēng)壓系數(shù)風(fēng)載荷的計算依據(jù)GB3811-2008；由GB3811-2008表15得，按照在沿海等地方選取。工作狀態(tài)風(fēng)力線載荷（ ？）1.2.3.2 非工作狀態(tài)風(fēng)力線載荷：根據(jù)GB3811-2008表18得，計算取 ，由表19得Kh=1，則：（ ？） 根據(jù)GB3811-2008表19確定的風(fēng)壓高度變化系數(shù)Kh,計算得到導(dǎo)軌架各風(fēng)壓段的計算風(fēng)壓線載荷值。表1-2 計算風(fēng)壓線載荷隨導(dǎo)軌高度變化參數(shù)表導(dǎo)軌架安裝高度（m）風(fēng)壓高度變化系數(shù)Kh計算風(fēng)壓線載荷（kg/m）101.062.39201.1370.50301.3282.35401.4691.09501.5797.95601.67104.19701

6、.75109.18801.83114.17901.90118.541001.96122.281102.02126.031202.08129.771302.13132.891402.18136.011502.23139.13 本計算書取導(dǎo)軌架頂部的計算風(fēng)壓作為整機全高的定值風(fēng)壓。1.2.4 結(jié)構(gòu)的起升沖擊載荷結(jié)構(gòu)起升沖擊系數(shù)的確定：由GB/T10054-2005得載荷沖擊系數(shù)為1.1+0.264v，式中v為額定提升速度（m/s）。（應(yīng)為1.1+0.264v=1.245）結(jié)構(gòu)線載荷形成的沖擊載荷：1.2.5吊籠滾輪在導(dǎo)軌架（主弦桿）上的摩擦力:正常狀態(tài)下，由于吊籠重心偏離滾輪，所以滾輪與導(dǎo)軌主弦桿

7、間存在摩擦力；當(dāng)起升重物向外偏離吊籠中心線，達到外偏位置時，摩擦力最大。在下圖中：:吊籠自重（kg）；:額定載重量（kg）圖1-2 受力簡圖對A或B點取矩求出摩擦力:（0.04改為0.075）式中：f:滾輪與主弦桿間摩擦系數(shù)，取0.075;:軸承摩擦系數(shù)，取0.015;d:滾輪軸徑 d=30mm;D:滾輪直徑 D=88mm；:附加阻力系數(shù)，取=1.2.因摩擦力F=27.17kg與導(dǎo)軌架整體受力相比較是很小的，故忽略。（不應(yīng)忽略）1.3標(biāo)準(zhǔn)節(jié)截面幾何特性及許用應(yīng)力1.3.1單肢桿特性引用材料力學(xué)12公式計算1.3.1.1 主弦桿截面積：慣性矩：慣性半徑：長細比：查表得穩(wěn)定系數(shù)：=0.9681.3

8、.1.2 腹桿截面積：（2.23應(yīng)為2.13）慣性矩：慣性半徑：長細比查表得穩(wěn)定系數(shù)：=0.6301.3.2整體特性截面積：A=4=4×8.51=34.04；慣性矩：；慣性半徑：；抗彎模量：1.3.3許用應(yīng)力 Q235材料的許用應(yīng)力為2350，取安全系數(shù)（應(yīng)按GB3811 P35 表22中的B、C兩種組合分別取值），按公式計算可得到：1.4工況確定1.4.1可能存在的工況考慮到施工升降機的各種工作狀況，共列出12種工況。加入動載系數(shù)，分別計算各工況的軸向極限載荷N值（均取滿載值）。工況：雙籠同時滿載啟動上升；=（3700+3700）×1.145+106.3×150

9、=24418kg（應(yīng)為1.245）工況：雙籠同時滿載下降制動；=（3700+3700）（2-1.45）+106.3×150=22272kg工況：一籠滿載上升，一籠滿載下降制動；=3700×1.145+3700×（2-1.145）+106.3×150=23345kg（應(yīng)為1.245）工況：一側(cè)吊籠滿載上升，另一側(cè)停止； =3700×（1+1.145）+106.3×150=24251.5kg（應(yīng)為1.245）工況：一側(cè)吊籠滿載下降，另一側(cè)停止（空中）；（2-）+=3700(2-1.145)+3700+150×106.3=2280

10、8.5kg（應(yīng)為1.245）工況：一側(cè)吊籠滿載下降，另一側(cè)靜止于地面；=（2-）=3700(2-1.145)+106.3×150=19108.5kg（-？）工況：一側(cè)吊籠滿載上升，另一側(cè)靜止于地面；=+=3700×1.145+106.3×150=20181.5kg（應(yīng)為1.245）工況： 兩側(cè)吊籠滿載停于空中；=+=3700+3700+106.3×150=23345kg工況：兩側(cè)吊籠停于地面；=15945kg工況：安裝時，雙籠同時動作，其中上升時受力大；=（+）+=1700×2×1.145+106.3×150=19838kg

11、（應(yīng)為1.245）工況：安裝時，一側(cè)吊籠動作，另一側(cè)停于地面；=+ =1700×1.145+106.3×150=17891.5kg（應(yīng)為1.245）工況：安裝時，一側(cè)吊籠動作，另一側(cè)停于空中=+=1700×1.145+1700+106.3×150=19591.5kg（應(yīng)為1.245）1.4.2確定計算工況在以上工況軸向力計算中，假定的都是可能出現(xiàn)的各種工況。綜合計算結(jié)果相比較，工況受力最大，需校核強度和剛度；工況受傾翻力矩較大，即所受彎矩較大；工況的非工態(tài)承受最大風(fēng)載荷，也需校核。所以選上述三種典型工況作為本機的計算工況，校核整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度，并將其

12、分別定義為工況1、工況2和工況3。1.4.3計算典型工況下結(jié)構(gòu)承受的彎矩工況1：結(jié)構(gòu)端部彎矩；橫向載荷引起的彎矩； 0；工況2：0.325=1202.5kg.m0.88=0.88×3700=3256 kg.m= 0；= 0工況3：；0；1.5導(dǎo)軌架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性校核1.5.1確定最大自由工作高度(第一附著支撐點的位置)設(shè)最大自由工作高度為h=12m，自重作用于結(jié)構(gòu)頂部。1.5.1.1 導(dǎo)軌架長細比：（查結(jié)構(gòu)力學(xué)5計算得）查表得穩(wěn)定系數(shù)為 = 0.8791.5.1.2 風(fēng)載荷對導(dǎo)軌架根部彎矩及應(yīng)力校核公式： = =1/2×19.50×12×12 =1404

13、kg.m本結(jié)構(gòu)為雙向壓彎結(jié)構(gòu)，采用下面的（鋼結(jié)構(gòu)）計算公式進行校核：在本結(jié)構(gòu)中：取： =1；=1；CY=1; ；; 1.5.1.3 計算工況1條件下的結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性：又；將上述數(shù)據(jù)帶入公式中得：（=？）（=？）即在工況1條件下，是安全的。1.5.1.4 計算工況2下的結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性：；1202.5kg·m；3256kg·m；。（=？）（=？）所以，本結(jié)構(gòu)在條件2下也是安全的 。1.5.1.5 計算工況3下，結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性：；（62.39應(yīng)為139.13）= ·h =92.84×12=1114.08kgkg/所以，本結(jié)構(gòu)在工況3條件下是安全的（非工作狀

14、態(tài)）結(jié)論：導(dǎo)軌架自由工作高度在12m以下時，不加附著支撐是安全的。本升降機規(guī)定自由工作高度7.5m，是偏安全的。1.5.2確定第一附著支撐后的最大工作高度（第二附著位置）1.5.2.1 設(shè)定長細比，確定二附著支撐之間的間距為保證導(dǎo)軌架整體結(jié)構(gòu)在工作時，其受力狀態(tài)差異不太大，應(yīng)使整體結(jié)構(gòu)具有的長細比相差不大。取由=60可得式中帶中間支承的等截面壓桿的計算長度系數(shù)。經(jīng)驗計算：時，所以，取，因最大自由高度為12m，則附著支撐之間的間距為9m。本升降機規(guī)定附著支撐之間的間距為6m左右，是偏安全的。結(jié)構(gòu)長細比：=可取查表得1.5.2.2 風(fēng)載荷對導(dǎo)軌架的彎矩a) 工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷對第一支承點處產(chǎn)生的彎

15、矩：b) 工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷對導(dǎo)軌架根部產(chǎn)生的彎矩：c) 非工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷對第一支承點處產(chǎn)生的彎矩（取20m高處風(fēng)載）：（62.39應(yīng)為139.13）d) 非工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷對導(dǎo)軌架根部產(chǎn)生的彎矩（取20m高處風(fēng)載）：（62.39應(yīng)為139.13）1.5.2.3 在計算工況1條件下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性所受最大軸向載荷：；將上述數(shù)據(jù)代入公式可得：( ? )所以，本結(jié)構(gòu)在工況1條件下是安全的。1.5.2.4 在計算工況2條件下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；;帶入公式得:所以，本結(jié)構(gòu)在工況2條件下也是安全的。1.5.2.5 計算工況3下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：；= ·h =92.84×9= 835.56kg

16、所以，本結(jié)構(gòu)在工況3條件下是安全的（非工作狀態(tài)）。結(jié)論：本結(jié)構(gòu)在工作高度不超過21m時，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可以保證，若超過21m時，需在21m處加第二附著支撐。1.5.3確定第二附著支撐后的最大工作高度（第三附著位置）1.5.3.1 確定附著支撐之間的間距，計算長細比為保證結(jié)構(gòu)的附著支撐具有一定的規(guī)律性，各附著支撐之間的間距相等，均為9m。圖1-3附著支撐結(jié)構(gòu)簡圖取所以若不考慮結(jié)構(gòu)的受載過程中橫向載荷的影響，其第一附著點A恰為結(jié)構(gòu)彎曲中心反彎點，故可把圖a簡化為圖b?，F(xiàn)在簡化條件下考核該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)因橫向載荷僅為風(fēng)載荷，故失真性不大。簡化后結(jié)構(gòu)高度，由GB3811-2008中表J.1查得：計算長度

17、：長細比:查表得：1.5.3.2 風(fēng)載核對第二附著支撐處的彎矩工作狀態(tài)：非工作狀態(tài)：（62.39應(yīng)為139.13）1.5.3.3 計算工況1條件下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及強度：；將上述數(shù)據(jù)代入公式可得：所以，本結(jié)構(gòu)在工況1條件下也是安全的 。1.5.3.4 計算工況2條件下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及強度：；帶入公式得：所以，本結(jié)構(gòu)在工況2下也是安全的 。1.5.3.5 計算工況3條件下的整體穩(wěn)定性（非工作狀態(tài)）（62.39應(yīng)為139.13）所以在工況3條件下結(jié)構(gòu)也是安全的。結(jié)論：結(jié)構(gòu)在工作高度超過30米時，須在30米處加第三附著支撐。由于結(jié)構(gòu)受力的一致性，在30米基礎(chǔ)上每增加9米，增加一個附著支撐。其計算與第三附著

18、支承相同，不另證明。需要說明的是，在以上穩(wěn)定性校核中，結(jié)構(gòu)所受的豎向力均按最大高度H=150m工況的軸力進行計算的，雖有些保守，但對校核結(jié)果偏安全。1.6結(jié)構(gòu)的單肢桿件受力計算1.6.1主弦桿計算1.6.1.1 工作狀態(tài)：=2538.02Kg·m則 ，工作狀態(tài)，安全1.6.1.2 非工作狀態(tài)則非工作狀態(tài)，安全綜上所述，主弦桿滿足強度要求。1.6.2 腹桿計算因工作狀態(tài)只有風(fēng)載產(chǎn)生橫向力，但其值很小。故只檢驗非工作狀態(tài)風(fēng)載產(chǎn)生的內(nèi)力。由對標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的分析知腹桿與框架連接處最危險；斜腹桿與框架的夾角；風(fēng)載產(chǎn)生的橫向力；腹桿軸向力；腹桿的應(yīng)力；所以，腹桿滿足強度要求。1.6.3主弦桿厚度的校核

19、主弦桿選用.5的無縫鋼管制造，接頭部位管內(nèi)徑為6.85mm。主弦桿截面積：最底一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)受力為：則有：所以壁厚為4.5mm的鋼管滿足強度條件。1.7標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接螺栓強度計算選用M24的8.8級六角螺栓，考慮到工作時的偏心受載，螺栓在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)兩側(cè)受拉。因此，按工況2計算：；實際受力狀況：螺釘?shù)拿娣e；（按M24計算）8.8級螺栓、螺栓的屈服極限；（是屈服極限，不是許用應(yīng)力）所以該螺栓連接是安全的。2 吊籠籠架強度校核2.1籠架承受的總載荷其中a=1.5,b=2.2（？）（1.145應(yīng)為1.245）籠架承受的總載荷由4根主梁分擔(dān)P=0.25×2790kg×10N/kg=6975N2.

20、2 籠架受力分析吊籠內(nèi)裝載額定載重量，載荷重心位置沿吊籠寬度方向，向遠離導(dǎo)軌架方向偏離六分之一寬度處設(shè)置。(參見圖1-2)（？）由于籠架中主槽鋼、頂槽鋼和斜槽鋼均采用12#槽鋼制成，由機械設(shè)計手冊查得槽鋼彎曲的強度條件為：滿足彎曲強度條件，選用的型鋼符合要求2.3 關(guān)鍵連接焊縫強度校核吊籠連驅(qū)動耳板處焊縫校核圖2-1吊籠連驅(qū)動耳板處焊縫示意圖 焊縫一：如圖所示，外力與焊縫長度方向平行，其中：；焊縫的計算長度= (100-10)mm，即焊縫的實際長度減10mm，將數(shù)值代入公式得：（1.145應(yīng)為1.245）所以焊縫一滿足強度要求。焊縫二：如圖所示，外力與焊縫長度方向垂直，其中：；焊縫的計算長度= (135-10)mm，即焊縫的實際長度減10mm；正面直角角焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù)，對承受動力載荷的結(jié)構(gòu)，將數(shù)值代入公式得：（應(yīng)為1.245）所以焊縫二滿足強度要求。2.3.2驅(qū)動架連接耳板處焊縫校核圖2-2驅(qū)動架連接耳板處焊縫示意圖如圖所示：外力與焊縫長度方向平行，其中：；焊縫的計算長度= (120-10)mm，即焊縫的實際長度減10mm；將數(shù)值代入公式得：所以焊縫滿足強度要求。 安全鉤板處焊縫校核外力與焊縫長度方向垂直，其中：；焊縫的計算長度= (100-10)mm，即焊縫的實際長度減10mm；正面