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文檔簡介

一、設計計算根據(jù)四川嘉陵江新政航電工程閘壩及廠房閘門(含攔污柵)、啟閉機制造招標及合同文獻以及有關(guān)澄清答疑文獻。二、參照資料1.起重機設計手冊;2.啟閉機設計規(guī)范(SL41-93);3.機械設計手冊;4.有關(guān)同類工程啟閉機設計資料。三、門機設計原則保證門機安全可靠、經(jīng)濟可行,并滿足招標及合同規(guī)定;盡量考慮運用類似工程門機構(gòu)造,對有關(guān)部位進行設計優(yōu)化。四、門機重要設計參數(shù)1.2×1600KN主起升機構(gòu)啟閉荷載2×1600KN工作級別Q2-輕(總設計壽命1600小時)吊點距 揚程60m(軌上12.5m)啟閉速度1.5~7.5m/min上極限根據(jù)設計尺寸定2.2×250KN副起升機構(gòu)啟閉荷載2×250KN工作級別Q2-輕(總設計壽命1600小時)吊點距3.8m揚程60m(軌上12.5m)啟閉速度~7.0m/min上極限根據(jù)設計尺寸定3.小車行走機構(gòu)行走速度~5m/min4.大車行走機構(gòu)行走速度~20m/min5.門機軌距12.5m6.大車行走距離~139m7.其她規(guī)定主起升主鉤上游極限距離(距上游側(cè)軌道中心線)≤4.8m主起升主鉤下游極限距離(距下游側(cè)軌道中心線)≤2.2m副起升副鉤上游極限距離(距上游側(cè)軌道中心線)≤2.3m動滑輪及鋼絲繩防水主起升機構(gòu)配液壓式自動抓梁、專用鍛造吊鉤付起升機構(gòu)配清污抓斗門機設風向風速儀及支軌器門機司機室設于上游中橫梁上電纜卷筒設于下游側(cè),位于軌道端頭小車采用電纜滑車或封閉滑線五、門機設計總體規(guī)劃根據(jù)門機設計參數(shù)規(guī)定,則門機重要部件設計總體規(guī)劃如下:金屬構(gòu)造重要材料采用Q235B。1.小車裝置小車采用電纜滑車供電。根據(jù)上下游極限位置尺寸控制規(guī)定,主、副起升機構(gòu)吊點相近布置,其中付起升機構(gòu)靠上游布置。1)主起升機構(gòu)采用單吊點自由雙層纏繞方式,工作制為Q2-輕,滑輪倍率?。?。主起升機構(gòu)設垂直式電纜卷筒。2)付起升機構(gòu)采用雙吊點單層纏繞方式,集中驅(qū)動。因其揚程較大,與主起升機構(gòu)構(gòu)造布置較緊張,且啟閉速度較快,則其滑輪倍率取2,工作制為Q2-輕。3)小車架小車架采用起升機構(gòu)直接與其連接方式(吊點距軌道中心線尺寸規(guī)定),各梁采用高強度螺栓等強度連接。4)小車運營機構(gòu)“三合一”減速器驅(qū)動,4個車輪組與小車架連接。5)機房機房采用薄板鋼構(gòu)造,排電扇空氣流通。2.進水口液壓抓梁借用金銀臺門機圖,尼龍滑塊改為鑄鐵。3.門架構(gòu)造門架各梁為箱形構(gòu)造,采用高強度螺栓連接,其連接板經(jīng)機加工解決。4.大車運營機構(gòu)“三合一”減速器驅(qū)動,8個車輪組與門架鉸接。六、2×1600KN主起升機構(gòu)設計2×1600KN主起升機構(gòu)總體布置形式見圖1。(一)機構(gòu)選型設計1.電動機選型計算電動機靜功率計算:N靜=Q起V/6120η0=41.3~201.6KWQ起:額定起荷載125×103KgV:起升速度1.5~7.5m/minη0:機構(gòu)總效率η0=η組η卷η開η減η聯(lián)=0.88×0.97×0.95×0.94×0.995=0.76η組:滑輪組效率(滑輪倍率為6,自潤滑軸承支承η輪=0.95)η組=0.88η卷:卷筒裝置效率(滾動軸承支承)η卷=0.97η開:開式齒輪傳動效率(9級精度,干油潤滑)η開=0.95η減:減速器效率(三級中硬齒輪傳動)η減=0.94η聯(lián):聯(lián)軸器效率(彈性尼龍柱銷聯(lián)軸器)η聯(lián)=0.995啟閉機為輕級工作制,滿足電動機起動時間與不發(fā)熱規(guī)定,按照S3,FC25%工作制選擇電動機。則有:NFC=(0.7~0.8)P靜=(28.9~33.04)~(144.5~165.2)KW選擇電動機型號為YZSP315M2-4160KW1490r/min,根據(jù)運營速度規(guī)定按照高速狀況選擇電機型號(功率及轉(zhuǎn)速),選擇時應考慮到扭矩不變。電動機靜功率計算:N靜=Q起V/6120η0=67,80.6KWQ起:額定起荷載125×103Kg,50×103KgV:起升速度1.5~2.5m/min,1.5~7.5m/minη0:機構(gòu)總效率η0=η組η卷η開η減η聯(lián)=0.88×0.97×0.95×0.94×0.995=0.76η組:滑輪組效率(滑輪倍率為6,自潤滑軸承支承η輪=0.95)η組=0.88η卷:卷筒裝置效率(滾動軸承支承)η卷=0.97η開:開式齒輪傳動效率(9級精度,干油潤滑)η開=0.95η減:減速器效率(三級中硬齒輪傳動)η減=0.94η聯(lián):聯(lián)軸器效率(彈性尼龍柱銷聯(lián)軸器)η聯(lián)=0.995啟閉機為輕級工作制,滿足電動機起動時間與不發(fā)熱規(guī)定,按照S3,FC25%工作制選擇電動機。則有:NFC=(0.7~0.8)P靜=50,60.5KW選擇電動機型號為YZSP280S-475KW1480r/min,根據(jù)運營速度規(guī)定按照高速狀況選擇電機型號(功率及轉(zhuǎn)速),選擇時應考慮到功率不變。2.制動器選擇計算制動器制動力矩應滿足M制≥K制M制靜=1795N.mM制:制動器制動力矩K制:安全系數(shù),對輕級工作制取1.75M制靜:滿載時,制動軸上旳靜力矩M制靜=9549N靜/n=1025.4.7N.m選擇YWZ3型電力液壓塊式制動器,規(guī)格為YWZ3-400/125-12.5,額定制動力矩為1800N.m制動器制動力矩應滿足M制≥K制M制靜=847N.mM制:制動器制動力矩K制:安全系數(shù),對輕級工作制?。?75M制靜:滿載時,制動軸上旳靜力矩M制靜=9549N靜/n=484N.m選擇YWZ3型電力液壓塊式制動器,規(guī)格為YWZ3-400/125-90,額定制動力矩為2×1600N.m3.鋼絲繩選擇計算鋼絲繩計算破斷拉力S≥nSmax=5.9×104KgSmax=Q起(1-η)/2(1-η6)=11.8×103Kg(鋼絲繩滑輪倍率取a=6,自潤滑軸承支承η輪=0.95,雙聯(lián)滑輪組起吊)n:安全系數(shù),對中級工作制取n=5.0選用鍍鋅、交互捻、線接觸、纖維芯鋼絲繩,其規(guī)格為6×19(W)-32-1770,相應破斷拉力為5.98×104Kg,繩槽節(jié)距為t=34mm,滿足安全規(guī)定。4.卷筒裝置設計a.卷筒直徑擬定由鋼絲繩纏繞規(guī)定D≥ed=20×32=640mmD:卷筒直徑e:纏繞系數(shù),輕級工作制時取20d:鋼絲繩直徑由自由雙層纏繞鋼絲繩偏移螺旋槽角度規(guī)定α≤2.0°。(鋼絲繩偏移螺旋槽角度計算簡圖見圖2)第一層纏繞揚程按30m考慮?;喗M纏繞時,從卷筒出來旳鋼絲繩先經(jīng)兩邊動滑輪,則鋼絲繩返程角、各典型位置鋼絲繩偏移卷筒夾角計算如下:1)下極限位置H=65m,動滑輪計算間距988,卷筒開檔尺寸≈440,則tgα=(988-440)/2/65000則α≤0.24°2)上極限位置H=5m,動滑輪計算間距988,卷筒開檔尺寸L,則(988-L)/2/5000≤tg2°=0.0349則L≥639mm3)返程角計算H≈35m,動滑輪計算間距988,返程位置卷筒開檔尺寸L,則(L-988)/2/35000≤tg2°=0.0349則L≤3432mm由于卷筒(非纏繞段)中間尺寸為440(5各安全圈,中間光面尺寸長度100mm),則鋼絲繩有效纏繞長度為L=(3432-440)/2=1496=44(第一層纏繞圈數(shù))×34由n=a.h/πD0=6×30/πD0=44圈則D0≥1302mm圓整后取卷筒直徑為1400mm。此時第一層實際纏繞圈數(shù)為a.h/πD0=6×30.5/πD0=41.6圈?。矗橙?,則返程位置卷筒開檔尺寸L=440+43×2×34=3364≤3432mm。位于上極限時,第二層纏繞圈數(shù)n=a.h/πD0=6×28.48/π1.454=37.4(取為38圈計算)卷筒開檔尺寸L=3364-38×2×34=780≥639mmc.卷筒厚度擬定卷筒采用HT200材料,抗壓強度σ=7500Kg/cm2抗拉強度σ=1800Kg/cm2卷筒內(nèi)表面壓應力計算:σ=ASmax/δt=1.4×0.75×11.8×103/3.4×δ≤[σ壓]=σ壓/4.5=7500/5=1500Kg/cm2則δ≥2.43cm由于L>2D,D>1200,進行卷筒穩(wěn)定性驗算:穩(wěn)定性系數(shù)K=P穩(wěn)/P>1.3P穩(wěn)=300000δ3/R3=300000δ3/68.43卷筒壁單位壓應力P=2Smax/Dt=2×11.8×103/136.8×3.4=50.74Kg/cm2則δ≥4.12cm綜上,取卷筒壁厚為δ=4.4cm(取ZG270-500時δ=3.6cm)5.減速器選擇計算a.傳動速比分派總傳動比i總=n電/n卷=1490/10.23=145.65n卷=a.V/πD0=6×7.5/1.4π=10.23r/min結(jié)合減速器選擇表,同步開式齒輪傳動i≤6.3,則i減≥23??紤]卷筒直徑與大齒輪盡量吻合,機架構(gòu)造尺寸不致過大,同步充足運用減速器功率(與電動機功率接近),選擇i減=31.5。據(jù)此進行減速器規(guī)格選擇。b.減速器功率核算1)機械強度計算P2m=P2×KA×SA=160×1×1.4=240KW≤P1=290KWP2m:計算功率P2:傳遞功率取電機功率為160KWKA:減速器工況系數(shù)為1(每天工作~3h,中檔沖擊)SA:安全系數(shù)為1.5P1:減速器公稱功率i減取31.5,則選擇減速器機座號為ZSY355。1)機械強度計算P2m=P2×KA×SA=75×1×1.6=120KW≤P1=197KWP2m:計算功率P2:傳遞功率取電機功率為75KWKA:減速器工況系數(shù)為1(每天工作~3h,中檔沖擊)SA:安全系數(shù)為1.6P1:減速器公稱功率i減取31.5,則選擇減速器機座號為ZSY315。2)熱功率校驗P2t=P2×f1×f2×f3=160×1.15×0.56×1.15=119KW≤PG1=155KWP2t:計算熱功率f1:環(huán)境溫度系數(shù)為1.15f2:負荷率系數(shù)為0.56f3:公稱功率運用系數(shù)為1.15PG1:減速器公稱功率P2:傳遞功率取電機功率為160KW2)熱功率校驗P2t=P2×f1×f2×f3=75×1.35×0.56×1.35=76.5KW≤PG1=86KWP2t:計算熱功率f1:環(huán)境溫度系數(shù)為1.35f2:負荷率系數(shù)為0.56f3:公稱功率運用系數(shù)為1.35PG1:減速器公稱功率P2:傳遞功率取電機功率為75KW6.聯(lián)軸器選擇計算選用NGCL型帶制動輪鼓形齒聯(lián)軸器。聯(lián)軸器計算力矩應滿足:M計≤[M]M計:計算力矩M計=Φ2nⅡMe=1.3×1.8×9549×160/1490=2399N.m[M]:所選用聯(lián)軸器承載能力表額定力矩值。根據(jù)聯(lián)軸器承載能力表選擇NGCL8型。其直徑為Φ400mm與制動器吻合,且其額定力矩為9000N.m不小于制動器額定力矩,符合安全規(guī)定。7.荷重及高度傳感器荷重傳感器選用ZX軸銷式,規(guī)格為25t,設于平衡滑輪裝置上。高度傳感器選用EAM63A型光電絕對編碼型,設于卷筒裝置軸端。同步配QGX-B型機械式限位裝置。8.開式齒輪傳動計算開式齒輪傳動速比i開=i總/i減=145.65/31.5=4.722=85/18(互質(zhì)規(guī)定,小齒輪輪轂與軸間不能過薄規(guī)定小齒輪齒數(shù)為18,同步大齒輪可滿足與卷筒匹配連接),B=200mm,9級精度a.彎曲強度計算(第Ⅱ類荷載計算)大齒輪計算σ彎=2MC/Zm2Byγ=2×1.7×106×1.312/85m220×0.438×1≤[σ彎]=2668Kg/cm2(材料為ZG40Mn2,正火回火解決σs=3950Kg/cm2)m≥1.5cmM:傳遞扭矩M=SmaxD0/η卷=1.7×106Kg.cmC:速度系數(shù)M=1+0.35×v=1+0.35×1490πD?。?890=1.312Z:大齒輪齒數(shù)Z=85m:齒輪模數(shù)B:大齒輪寬度B=200mmy:大齒輪齒形系數(shù)y=0.438γ:磨損系數(shù)對輕級工作制取γ=1小齒輪計算σ彎=2MC/Zm2Byγ=2×2.6×105×1.044/17m216×0.301×1≤[σ彎]=3750Kg/cm2(材料為40Cr,調(diào)質(zhì)解決σs=5000Kg/cm2)m≥1.33cmM:傳遞扭矩M=SmaxD0/η卷η開i開=3.6×105Kg.cmC:速度系數(shù)M=1+0.35×v=1+0.35×1490πD?。?890=1.312Z:大齒輪齒數(shù)Z=18m:齒輪模數(shù)B:大齒輪寬度B=220mm,計算值為200mmy:大齒輪齒形系數(shù)y=0.308γ:磨損系數(shù)對輕級工作制取γ=1b.接觸強度計算(第Ⅰ類荷載計算)σ接=2400√M1(i+1)/Bd12(i+0.14)=2400√3.6×105(4.72+1)/20×182×m2(4.72+0.14)≤[σ接]=10780Kg/cm2(取開式齒輪副中接觸強度較小旳材料ZG40Mn2作為許用接觸應力值)m≥1.8cm綜上,取開式齒輪傳動模數(shù)m=2.0cm9.卷筒裝置附件計算a.卷筒軸計算卷筒軸受力分析與計算簡圖,其中:鋼絲繩最大拉力Smax=11.8×103Kg卷筒自重G卷=6000Kg大齒輪自重G大=2400Kg齒輪圓周力P=19.5×103Kg齒輪徑向力Pr=7.1×103KgPa1=Smax+G卷/2=14.8×103KgPb1=Smax+G卷/2+G大—P=-2.3×103Kg則Q1=13.9×103KgQ2=-1.4×103Kg相應M1=3.1×105Kg.cm卷筒軸強度計算σ1=M1/W1=3.1×105/0.0982d3≤[σ]=σs/2.5=1160Kg/cm2(45鋼正火)d≥14cm取14.5cm。b.卷筒與大齒輪連接計算卷筒與大齒輪采用套管與螺栓連接。套管僅承受扭矩,其剪應力為:τ=8M/nπD(d12-d12)=432Kg/cm2≤[τ]=850Kg/cm2(45鋼調(diào)質(zhì))M:套管所傳遞扭矩M=SmaxD0=1.65×106Kg.cmn:套管數(shù)量n=6D:套管間中間圓直徑D=1100mmd1、d1:套管外、內(nèi)徑分別為5.0,3.2cmc.鋼絲繩壓板螺栓計算鋼絲繩在卷筒上包角α=3π,梯形壓板槽。則壓板螺栓拉應力為:σ1=Smax(0.785+0.986L/d)/nd2=11.8×103(0.785+0.986×5.65/3)/6×32=577.3Kg/cm2≤[σ1]=σs/2.5=940Kg/cm2(Q235鋼,取d=3cm)L:摩擦力作用旳力臂為5.65cm(二)滑輪組設計計算1.滑輪直徑擬定由鋼絲繩纏繞規(guī)定D≥ed=20×32=640mmD:卷筒直徑e:纏繞系數(shù),輕級工作制時取20d:鋼絲繩直徑取定、動滑輪直徑為640mm,寬度取120mm,平衡滑輪直徑為(0.6~0.8)640=480mm2.定滑輪組設計計算a.定滑輪軸選擇計算定滑輪軸受力分析S1=(η+η2)Smax=21.9×103KgS2=(η3+η4)Smax=20×103KgQ1=21.3×103KgQ2=20.6×103KgM1=2.24×105Kg.cmσ1=M1/W1=2.24×105/0.0982d3≤[σ]=σs/2.4=5000/2.4=2083Kg/cm2(40Cr調(diào)質(zhì))d≥10.3cm取11.0cm。核算折算應力σ合=√σ12+3τ2=√17132+3×2862=1783Kg/cm2≤[σ]=2083Kg/cm2b.支承座板選擇計算水平截面計算σ壓=αjQ1/(b-d)δ=2.52×21.3×103/(48-11)δ≤[σ]=σs/1.7=2350/1.7=2029Kg/cm2(采用Q235材料)αj:與d/b有關(guān)旳系數(shù)Q1:支承座板所受壓力Q1=21.3×103Kgb:支承板寬度為b=48cmd:孔徑d=11cmδ:支承座板厚度δ≥1.051cm擠壓強度計算σ擠=Q1/dδ=21.3×103/11δ≤[σ]=σs/4=2350/4=587.5Kg/cm2δ≥3.3cm綜上取基板為1.6cm,補強板厚度為2×1.0cm3.動滑輪組設計計算a.動滑輪軸選擇計算動滑輪軸受力分析S1=(η5+η4)Smax=18.7×103KgS2=(η3+η2)Smax=20.8×103KgS3=(η+1)Smax=23×103KgQ1=62.5×103KgM1=8.71×105Kg.cm強度計算σ1=M1/W1=8.71×105/0.0982d3≤[σ]=σs/2.4=5000/2.4=2083Kg/cm2(40Cr調(diào)質(zhì))d≥16.2cm取17.0cm。b.吊板選擇計算滑輪軸配套吊板水平截面計算σ壓=αjQ1/(b-d)δ=2.25×62.5×103/(42-17)δ≤[σ]=σs/1.7=3250/1.7=1914Kg/cm2(采用Q345材料)αj:與d/b有關(guān)旳系數(shù)Q1:支承座板所受壓力Q1=62.5×103Kgb:支承板寬度為b=42cmd:孔徑d=17cmδ:吊板厚度δ≥2.94cm垂直截面計算σ壓=Q1(h22+0.25d2)/dδ(h22-0.25d2)=62.5×103(272+0.25×182)/18×δ(272-0.25×182)≤[σ]=σs/3=3450/3=1150Kg/cm2h2:垂直方向尺寸h2=27cm(驗算閘門吊軸)δ≥3.8cm擠壓強度計算σ擠=Q1/dδ=62.5×103/17δ≤[σ]=σs/5=3250/4=812.5Kg/cm2δ≥4.53cm綜上取基板為3.0cm,補強板厚度為2×1.0cm4.平衡滑輪裝置設計計算a.平衡滑輪軸選擇計算平衡滑輪軸受力分析S=(η5+η4)Smax=18.7×103Kg(按均布載荷計算)Q=9.35×103KgM1=7.48×104Kg.cm強度計算σ1=M1/W1=7.48×104/0.0982d3≤[σ]=σs/2.4=5000/2.4=2083Kg/cm2(40Cr調(diào)質(zhì))d≥7.2cm取8cm。b.吊板選擇計算水平截面計算σ壓=αjQ1/(b-d)δ=2.25×9.35×103/(20-8)δ≤[σ]=σs/1.7=3450/1.7=2029Kg/cm2(采用Q345材料)αj:與d/b有關(guān)旳系數(shù)Q1:支承座板所受壓力Q1=9.35×103Kgb:支承板寬度為b=20cmd:孔徑d=8cmδ:吊板厚度δ≥0.87cm擠壓強度計算σ擠=Q1/dδ=9.35×103/8δ≤[σ]=σs/4=3450/4=862.5Kg/cm2δ≥1.36cm綜上取基板為1.2cm,補強板厚度為2×0.4cm七、2×250副起升機構(gòu)設計2×250副起升機構(gòu)總體布置見圖2。(一)機構(gòu)選型設計1.電動機選型計算電動機靜功率計算:N靜=Q起V/6120η0=~33.9KWQ起:額定起荷載2×25×103KgV:起升速度~7.0m/minη0:機構(gòu)總效率η0=η組η卷η開η減η聯(lián)=0.98×0.97×0.95×0.94×0.995=0.845η組:滑輪組效率(滑輪倍率為2,自潤滑軸承支承η輪=0.95)η組=0.98η卷:卷筒裝置效率(滾動軸承支承)η卷=0.97η開:開式齒輪傳動效率(9級精度,干油潤滑)η開=0.95η減:減速器效率(三級中硬齒輪傳動)η減=0.94η聯(lián):聯(lián)軸器效率(彈性尼龍柱銷聯(lián)軸器)η聯(lián)=0.995啟閉機為輕級工作制,滿足電動機起動時間與不發(fā)熱規(guī)定,按照S3,F(xiàn)C25%工作制選擇電動機。則有:NFC=(0.7~0.8)P靜=47.4~54.4KW選擇電動機型號為YZR280S-852KW712r/min2.制動器選擇計算制動器制動力矩應滿足M制≥K制M制靜=1596N.mM制:制動器制動力矩K制:安全系數(shù),對輕級工作制?。?75M制靜:滿載時,制動軸上旳靜力矩M制靜=9549N靜/n=912N.m選擇YWZ3型電力液壓塊式制動器,規(guī)格為YWZ3-400/121,額定制動力矩為1600N.m3.鋼絲繩選擇計算鋼絲繩計算破斷拉力S≥nSmax=3.21×104KgSmax=Q起(1-η)/2(1-η2)=6.41×103Kg(鋼絲繩滑輪倍率取a=2,自潤滑軸承支承η輪=0.95,雙聯(lián)滑輪組起吊)n:安全系數(shù),對輕級工作制取n=5.0選用鍍鋅、交互捻、線接觸、纖維芯鋼絲繩,其規(guī)格為6×19(W)-24-1770,相應破斷拉力為3.36×104Kg,繩槽節(jié)距為t=26mm,滿足安全規(guī)定。4.卷筒裝置設計a.卷筒直徑擬定由鋼絲繩纏繞規(guī)定D≥ed=20×24=480mmD:卷筒直徑e:纏繞系數(shù),輕級工作制時取20d:鋼絲繩直徑由單層纏繞鋼絲繩偏移螺旋槽角度規(guī)定α≤3.5°。(鋼絲繩偏移螺旋槽角度計算簡圖見圖3)L1:鋼絲繩有效纏繞長度H:計算鋼絲繩偏移卷筒螺旋槽最大夾角時旳高度H=60+5.35=65.35mh:起升高度60m則D0≥250mm因付起升吊點距為3.8m,則單邊卷筒長度不不小于1.5m。為使小車構(gòu)造盡量緊湊(充足考慮上下游吊點至軌道中心線尺寸),取卷筒直徑為D0=1150mm,則鋼絲繩有效纏繞圈數(shù)為n=a.h/πD0=2×60/πD0=33圈b.卷筒長度擬定L=2(L1+L2)+e=2128mmL1:鋼絲繩有效纏繞長度L1=nt=33×26=858L2:鋼絲繩緊固及安全圈數(shù)所需長度、卷筒兩端構(gòu)造所需長度L2=(3+2)t+1.5×d=166e:中間光面長度e=2×40=80c.卷筒厚度擬定卷筒采用HT200材料,抗壓強度σ=7500Kg/cm2抗拉強度σ=1800Kg/cm2卷筒內(nèi)表面壓應力計算:σ=ASmax/δt=1×6.41×103/2.6×δ≤[σ壓]=σ壓/4.25=7500/4.25=1764.7Kg/cm2則δ≥1.4cm由D≈1200,進行卷筒穩(wěn)定性驗算:穩(wěn)定性系數(shù)K=P穩(wěn)/P>1.3P穩(wěn)=300000δ3/R3=300000δ3/56.33卷筒壁單位壓應力P=2Smax/Dt=2×6.41×103/112.6×2.6=43.78Kg/cm2則δ≥3.23cm綜上,取卷筒壁厚為δ=3.3cm5.減速器選擇計算a.傳動速比分派總傳動比i總=n電/n卷=712/3.875=183.74n卷=a.V/πD0=2×7.0/1.15π=3.875r/min結(jié)合減速器選擇表,同步開式齒輪傳動i≤6.3,則i減≥29.2??紤]卷筒直徑與大齒輪盡量吻合,機架構(gòu)造尺寸不致過大,同步充足運用減速器功率(與電動機功率接近),選擇i減=31.5。據(jù)此進行減速器規(guī)格選擇。b.減速器功率核算減速器承載能力表中高速軸許用功率值PM5=PMi×1.12(i-5)本啟閉機為輕級工作制,相應為M3工作制。對起升機構(gòu)PMi=nMmax/9549=52KWMmax:疲勞計算基本荷載Mmax=Φ6Me=0.5(1+Φ2)9549×52/712=706N.mΦ2:起升荷載系數(shù)Φ2=1+0.71V=1+0.71×1.6/60=1.019Me:電動機額定扭矩根據(jù)減速器承載能力表,選擇減速器型號為QJR-D400-31.5,其容許輸入功率為61.5KW,輸出軸扭矩為21200N.m。6.聯(lián)軸器選擇計算a.高速軸聯(lián)軸器選用TLL型彈性套柱銷聯(lián)軸器。聯(lián)軸器計算力矩應滿足:M計≤[M]M計:計算力矩M計=Φ2nⅡMe=1.3×1.8×9549×52/712=1632N.m[M]:所選用聯(lián)軸器承載能力表額定力矩值。根據(jù)聯(lián)軸器承載能力表選擇TLL6型。其直徑為Φ400mm與制動器吻合,且其額定力矩為N.m不小于制動器額定力矩,符合安全規(guī)定。7.荷重及高度傳感器荷重傳感器選用ZX軸銷式,規(guī)格為15t,設于平衡滑輪裝置上。高度傳感器選用E63MA型進口光電絕對編碼型,設于卷筒裝置軸端。同步配QGX-B型機械式限位裝置。8.開式齒輪傳動計算開式齒輪傳動速比i開=i總/i減=5.84=111/19(互質(zhì)規(guī)定,小齒輪輪轂與軸間不能過薄規(guī)定小齒輪齒數(shù)為19,同步大齒輪可滿足與卷筒匹配連接),B=140mm,9級精度a.彎曲強度計算(第Ⅱ類荷載計算)大齒輪計算σ彎=2MC/Zm2Byγ=2×7.6×105×1.11/111m214×0.449×1≤[σ彎]=2668Kg/cm2(材料為ZG40Mn2,正火或回火解決σs=3950Kg/cm2)m≥0.96cmM:傳遞扭矩M=SmaxD0/η卷=7.6×105Kg.cmC:速度系數(shù)C=1+0.35×v=1+0.35×712πD小/1890=1.11Z:大齒輪齒數(shù)Z=111m:齒輪模數(shù)B:大齒輪寬度B=140mmy:大齒輪齒形系數(shù)y=0.449γ:磨損系數(shù)對輕級工作制取γ=1小齒輪計算σ彎=2MC/Zm2Byγ=2×1.37×105×1.11/19m214×0.314×1≤[σ彎]=3750Kg/cm2(材料為40Cr,調(diào)質(zhì)解決σs=5000Kg/cm2)m≥0.99cmM:傳遞扭矩M=SmaxD0/η卷η開i開=1.37×105Kg.cmC:速度系數(shù)C=1+0.35×v=1+0.35×712πD小/1890=1.11Z:大齒輪齒數(shù)Z=19m:齒輪模數(shù)B:小齒輪寬度B=150mm,計算值為140mmy:小齒輪齒形系數(shù)y=0.314γ:磨損系數(shù)對輕級工作制取γ=1b.接觸強度計算(第Ⅰ類荷載計算)σ接=2400√M1(i+1)/Bd12(i+0.14)=2400√1.37×105(5.84+1)/14×192×m2(5.84+0.14)≤[σ接]=12×1600Kg/cm2(取開式齒輪副中接觸強度較小旳材料ZG40Mn2作為許用接觸應力值)m≥1.19cm綜上,取開式齒輪傳動模數(shù)m=1.4cm,大齒輪材料調(diào)節(jié)為ZG340-640。9.卷筒裝置附件計算a.卷筒軸計算卷筒軸受力分析與計算簡圖,軸承座中心距為1900mm。其中:鋼絲繩最大拉力Smax=6.41×103Kg卷筒自重G卷=Kg大齒輪自重G大=600Kg齒輪圓周力P=9.5×103Kg齒輪徑向力Pr=3.5×103KgPa1=Smax+G卷/2=7.41×103KgPb1=Smax+G卷/2+G大—P=-1.5×103Kg則Q1=6.9×103KgQ2=-1.0×103Kg相應M1=1.04×105Kg.cm卷筒軸強度計算σ1=M1/W1=1.04×105/0.0982d3≤[σ]=σs/2.5=1160Kg/cm2(45鋼正火)d≥9.7cm取10.5cm。b.卷筒與大齒輪連接計算卷筒與大齒輪采用套管與螺栓連接。套管僅承受扭矩,其剪應力為:τ=8M/nπD(d12-d12)=247Kg/cm2≤[τ]=850Kg/cm2(45鋼調(diào)質(zhì))M:套管所傳遞扭矩M=SmaxD0=7.37×105Kg.cmn:套管數(shù)量n=6D:套管間中間圓直徑D=1300mmd1、d1:套管外、內(nèi)徑分別為4.0,2.5cmc.鋼絲繩壓板螺栓計算鋼絲繩在卷筒上包角α=3π,梯形壓板槽。則壓板螺栓拉應力為:σ1=Smax(0.785+0.986L/d)/nd2=6.41×103(0.785+0.986×4.3/2)/8×22=582Kg/cm2≤[σ1]=σs/2.5=940Kg/cm2(Q235鋼,取d=2cm,數(shù)量8件)L:摩擦力作用旳力臂為4.3cm(二)滑輪組設計計算1.滑輪直徑擬定由鋼絲繩纏繞規(guī)定D≥ed=20×24=480mmD:卷筒直徑e:纏繞系數(shù),輕級工作制時?。?d:鋼絲繩直徑取動滑輪直徑為480mm,寬度取90mm,平衡滑輪直徑為(0.6~0.8)400=360mm2.動滑輪組設計計算a.動滑輪軸選擇計算動滑輪軸受力分析S1=(1+η)Smax=12.5×103Kg=S2Q1=12.5×103KgM=11.3×104Kg.cm強度計算σ1=M/W=11.3×104/0.0982d3≤[σ]=σs/2.4=5000/2.4=2083Kg/cm2(40Cr調(diào)質(zhì))d≥8.2cm取9.0cm。核算折算應力σ合=√σ12+3τ2=√15792+3×1972=1615Kg/cm2≤[σ]=2083Kg/cm2b.吊板選擇計算滑輪軸配套吊板水平截面計算σ壓=αjQ1/(b-d)δ=2.25×12.5×103/(22.5-9.0)δ≤[σ]=σs/1.7=3250/1.7=1914Kg/cm2(采用Q345材料)αj:與d/b有關(guān)旳系數(shù)Q1:支承座板所受壓力Q1=12.5×103Kgb:支承板寬度為b=22.5cmd:孔徑d=9.0cmδ:吊板厚度δ≥1.09cm擠壓強度計算σ擠=Q1/dδ=12.5×103/9.0δ≤[σ]=σs/4=3250/4=812.5Kg/cm2δ≥1.71cm綜上取基板為1.2cm,補強板厚度為2×0.4cm,若與抓梁吊耳孔接口時,則厚度不變,寬度及孔與閘門吊耳孔吻合。4.平衡滑輪裝置設計計算a.平衡滑輪軸選擇計算平衡滑輪軸受力分析S=2ηSmax=12.2×103Kg(按均布載荷計算)Q=6.1×103KgM1=3.4×104Kg.cm強度計算σ1=M1/W1=3.4×104/0.0982d3≤[σ]=σs/2.4=5000/2.4=2083Kg/cm2(40Cr調(diào)質(zhì))d≥5.5cm取6.0cm。核算折算應力σ合=√σ12+3τ2=√16032+3×2162=1646Kg/cm2≤[σ]=2083Kg/cm2b.吊板選擇計算水平截面計算σ壓=αjQ1/(b-d)δ=2.25×6.1×103/(15-6)δ≤[σ]=σs/1.7=3450/1.7=2029Kg/cm2(采用Q345材料)αj:與d/b有關(guān)旳系數(shù)Q1:支承座板所受壓力Q1=6.1×103Kgb:支承板寬度為b=18cmd:孔徑d=6cmδ:吊板厚度δ≥0.75cm擠壓強度計算σ擠=Q1/dδ=6.1×103/6δ≤[σ]=σs/4=3450/4=862.5Kg/cm2δ≥1.12cm綜上取基板為1.0cm,加強板0.4cm。八、主、副起升機構(gòu)重要計算簡圖(一)2×1600KN主起升機構(gòu)卷筒夾角計算簡圖卷筒長度計算卷筒軸計算簡圖定滑輪組計算簡圖動滑輪組計算簡圖平衡裝置計算簡圖起升機構(gòu)總體布置(二)2×250KN副起升機構(gòu)1.卷筒長度計算2.卷筒軸計算簡圖3.動滑輪組計算簡圖4.平衡裝置計算簡圖5.起升機構(gòu)總體布置九、小車架設計計算小車架布置采用主、副起升機構(gòu)同層布置,兩吊點相近布置原則考慮。各平衡裝置梁應與平衡滑輪裝置吻合。小車架材料采用Q235B,其機械性能為:對δ≤16mm時,其σs=2350Kg/cm2,[σ]=1700Kg/cm2[τ]=1000Kg/cm2對δ≥16mm時,其σs=2150Kg/cm2,[σ]=1550Kg/cm2[τ]=900Kg/cm2(一)、小車架計算簡圖小車架計算簡圖及總體布置見附頁。其中梁1~5、10、11以主起升機構(gòu)工作時進行計算,梁6~9以副起升機構(gòu)工作時進行計算,同步應整體考慮框架構(gòu)造旳協(xié)調(diào)性。主、副起升機構(gòu)工作時受力狀況分析見主、副起升機構(gòu)計算成果。(二)梁2設計計算梁2受力分析由主起升機構(gòu)受力成果可知Q1=13.9×103Kg工字梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=79132cm4(翼緣板厚12,腹板8,高600,寬度取320,計算后調(diào)節(jié)為300)1)強度計算彎曲應力計算Q1=6.2×103KgQ2=7.7×103KgMmax=7.32×105Kg.cm(同步也為危險截面,相應Q=7.7×103Kg)σ=MmaxY/Ix=7.32×105×30/79132=278Kg/cm2τ=QS/δIx=7.7×103×32×1.2×30/2×0.8×79132=70Kg/cm2局部擠壓應力計算σ擠=Q1/δ(a+2hy)=13.9×103/[1×0.8(45+2×1.2)]=367Kg/cm2核算折算應力σ合=√σ2+σ擠2—σσ擠+3τ2=√2782+3672—278×367+3×702=353Kg/cm2≤1.1[σ]=1870Kg/cm22)剛度計算E=2.1×106Kg/cm2fmax=0.02cm3)整體穩(wěn)定性計算受壓翼緣板旳自由長度l與其寬度b比值l/b=2130/320=6.7,不需進行整體穩(wěn)定性計算。4)腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=72>70,需設立橫向加強板,設計時按照在軸承座相應位置布置橫向筋板即可。5)受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性外伸翼緣寬度與受壓翼緣板厚度比值b/δ=20/1.2=16.7≈16,則將外伸寬度調(diào)節(jié)為180,翼緣板局部穩(wěn)定性即可滿足規(guī)定。(三)梁3設計計算梁3受力分析由主起升機構(gòu)受力成果可知Q1=-1.4×103Kg工字梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=87722cm4(翼緣板厚12,腹板8,高600,寬度?。?0)1)強度計算彎曲應力計算Q1=-0.62×103KgQ2=-0.78×103Kg(四)梁4設計計算梁4受力分析由梁2、3受力成果可知Q1=7.7×103KgQ2=-0.78×103Kg箱形梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=129218cm4(翼緣板厚12,腹板8,高600,寬度取500,腹板中心距450)1)強度計算彎曲應力計算Q1=6.24×103KgQ2=-0.66×103KgMmax=7.02×105Kg.cm(同步也為危險截面,相應Q=6.24×103Kg)σ=MmaxY/Ix=7.02×105×30/129218=163Kg/cm2τ=QS/δIx=6.24×103×50×1.2×30/2×0.8×129218=55Kg/cm2核算折算應力σ合=√σ2++3τ2=√1632+3×552=189Kg/cm2≤1.1[σ]=1870Kg/cm22)剛度計算E=2.1×106Kg/cm2fmax=0.1cm3)整體穩(wěn)定性計算對箱形梁不進行驗算。4)腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=72>70,橫向加強板按照構(gòu)造布置規(guī)定進行布置。若間距不小于2h時取2h。5)受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性腹板中心距與受壓翼緣板厚度比值b/δ=45/1.2=37.5<60,翼緣板局部穩(wěn)定性滿足規(guī)定。(五)梁1設計計算由主起升機構(gòu)以及梁2、3受力成果可知Q1=52.6×103KgQ2=21.3×103KgQ3=6.2×103KgQ4=19.5×103Kg箱形梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=877024m4(翼緣板厚20,腹板14,高1050,寬度取600,腹板中心距550)1)強度計算彎曲應力計算Q1=56.5×103KgQ2=64.4×103KgMmax=1.43×107Kg.cm(同步也為危險截面,相應Q=44.9×103Kg)σ=MmaxY/Ix=1.43×107×52.5/877024=856Kg/cm2τ=QS/δIx=44.9×103×60×2.0×52.5/2×1.4×877024=115Kg/cm2局部擠壓應力計算σ擠=Q1/δ(a+2hy)=21.3×103/[1×2(12+2×4.1)]=440Kg/cm2核算折算應力σ合=√σ2+σ擠2—σσ擠+3τ2=√8562+4402—856×440+3×1152=768Kg/cm2≤1.1[σ]=1870Kg/cm2τmax=QS/δIx=64.4×103×(60×2×52.5+2×1.4×52.5×26)/2×1.4×877024=265Kg/cm22)剛度計算E=2.1×106Kg/cm2fmax=0.34cm3)整體穩(wěn)定性計算對箱形梁不進行驗算。4)腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=72>70,需設立橫向加強板,橫向加強板按照構(gòu)造布置規(guī)定進行布置。若間距不小于2h時取2h。5)受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性腹板中心距與受壓翼緣板厚度比值b/δ=55/2.0=27.5<60,翼緣板局部穩(wěn)定性滿足規(guī)定。(六)梁7、8設計計算由副起升機構(gòu)受力成果可知Q1=-1×103Kg工字梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=54235cm4(翼緣板厚12,腹板8,高600,寬度取200)1)強度計算彎曲應力計算Q1=-0.5×103KgMmax=4.25×104Kg.cmσ=MmaxY/Ix=4.25×104×30/54235=24Kg/cm2(七)梁9設計計算梁9計算重要按照構(gòu)造布置考慮,以便形成框架構(gòu)造,其截面與梁4相似。箱形梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=129218cm4(翼緣板厚12,腹板8,高600,寬度取500,腹板中心距450)(八)梁6設計計算由副起升機構(gòu)以及梁7、8受力成果可知Q1=Q2=9.5×103KgQ3=Q4=6.8×103Kg箱形梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=129218cm4(翼緣板厚12,腹板8,高600,寬度取500,腹板中心距450)1)強度計算彎曲應力計算Q1=Q2=16.3×103KgMmax=2.87×106Kg.cm(同步也為危險截面,相應Q=9.5×103Kg)σ=MmaxY/Ix=2.87×106×30/129218=666Kg/cm2τ=QS/δIx=9.5×103×50×1.2×30/2×0.8×129218=83Kg/cm2核算折算應力σ合=√σ2++3τ2=√6662+3×832=681Kg/cm2≤1.1[σ]=1870Kg/cm22)剛度計算E=2.1×106Kg/cm2fmax=0.16+0.34=0.5cm(梁剛度超差,將翼緣板厚度調(diào)節(jié)為14,腹板調(diào)節(jié)為10,則Ix=151413cm4fmax=0.33cm)3)整體穩(wěn)定性計算對箱形梁不進行驗算。4)腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=72>70,橫向加強板按照構(gòu)造布置規(guī)定進行布置。若間距不小于2h時取2h。5)受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性腹板中心距與受壓翼緣板厚度比值b/δ=45/1.2=37.5<60,翼緣板局部穩(wěn)定性滿足規(guī)定。(九)梁5設計計算梁5受力分析(1)主起升機構(gòu)工作時Q1=7.3×103Kg工字梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=87722cm4(翼緣板厚12,腹板8,高600,寬度取300)1)強度計算彎曲應力計算Q1=3.65×103KgQ2=3.65×103KgMmax=1.17×106Kg.cm(同步也為危險截面,相應Q=3.65×103Kg)σ=MmaxY/Ix=1.17×106×30/87722=400Kg/cm2τ=QS/δIx=3.65×103×32×1.2×30/1×0.8×87722=60Kg/cm2核算折算應力σ合=√σ2++3τ2=√4002+3×602=413Kg/cm2≤1.1[σ]=1870Kg/cm22)剛度計算E=2.1×106Kg/cm2fmax=0.2cm3)整體穩(wěn)定性計算受壓翼緣板旳自由長度l與其寬度b比值l/b=1900/300=6.4,不需進行整體穩(wěn)定性計算。4)腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=72>70,需設立橫向加強板,設計時按照在軸承座相應位置布置橫向筋板即可。5)受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性外伸翼緣寬度與受壓翼緣板厚度比值b/δ=18/1.2=15,翼緣板局部穩(wěn)定性滿足規(guī)定。(2)副起升機構(gòu)工作時Q1=Q2=5.4×103Kg工字梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=87722cm4(翼緣板厚12,腹板8,高600,寬度?。常?)1)強度計算彎曲應力計算Q1=Q2=5.4×103KgMmax=7.0×105Kg.cm(同步也為危險截面,相應Q=5.4×103Kg)縱上,付起升時其彎矩不不小于主起升工作狀況,此梁截面按照主起升機構(gòu)工作狀況選擇即可。(十)梁10設計計算(1)主起升工作狀況由主起升機構(gòu)以及各梁受力成果可知Q1=6.24×103KgQ2=56.5×103KgQ3=3.65×103Kg箱形梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=770920m4(翼緣板厚20,腹板14,高1050,寬度?。担?,腹板中心距450;靠支承輪位置高600,相應Ix=209244m4)1)強度計算彎曲應力計算Q1=43.9×103KgQ2=22.5×103KgMmax=1.14×107Kg.cm(同步也為危險截面,相應Q=43.9×103Kg)σ=MmaxY/Ix=1.14×107×52.5/770920=776Kg/cm2τ=QS/δIx=43.9×103×50×2.0×52.5/2×1.4×770920=107Kg/cm2核算折算應力σ合=√σ2++3τ2=√7762+3×1072=798Kg/cm2≤1.1[σ]=1870Kg/cm2τmax=QS/δIx=43.9×103×(50×2×30+2×1.4×30×15)/2×1.4×209244=319Kg/cm22)剛度計算E=2.1×106Kg/cm2fmax=0.32cm3)整體穩(wěn)定性計算對箱形梁不進行驗算。4)腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=72>70,需設立橫向加強板,設計時按照在軸承座相應位置布置橫向筋板即可。5)受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性腹板中心距與受壓翼緣板厚度比值b/δ=55/2=27.5<60,翼緣板局部穩(wěn)定性滿足規(guī)定。(2)副起升工作狀況由副起升機構(gòu)以及各梁受力成果可知Q1=6.9×103KgQ2=16.3×103KgQ3=5.4×103Kg箱形梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=770920m4(翼緣板厚20,腹板14,高1050,寬度?。?0,腹板中心距450;靠支承輪位置高600,相應Ix=209244m4)1)強度計算彎曲應力計算Q1=8.4×103KgQ2=20.2×103KgMmax=3.7×106Kg.cm(同步也為危險截面,相應Q=20.2×103Kg)綜上,端梁截面選擇按照主起升機構(gòu)工作選用即可。(十一)梁11設計計算(1)主起升工作狀況由主起升機構(gòu)以及各梁受力成果可知Q1=64.4×103KgQ2=3.65×103Kg箱形梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=770920m4(翼緣板厚20,腹板14,高1050,寬度取500,腹板中心距450;靠支承輪位置高600,相應Ix=209244m4)1)強度計算彎曲應力計算Q1=43.2×103KgQ2=24.9×103Kg各計算成果與梁10基本相似。(2)副起升工作狀況由副起升機構(gòu)以及各梁受力成果可知Q1=6.9×103KgQ2=16.3×103KgQ3=5.4×103Kg箱形梁截面選擇,根據(jù)構(gòu)造規(guī)定Ix=770920m4(翼緣板厚20,腹板14,高1050,寬度?。?0,腹板中心距450;靠支承輪位置高600,相應Ix=209244m4)1)強度計算彎曲應力計算Q1=8.4×103KgQ2=20.2×103KgMmax=3.7×106Kg.cm(同步也為危險截面,相應Q=20.2×103Kg)綜上,端梁截面選擇按照主起升機構(gòu)工作選用即可。根據(jù)以上計算成果,主起升、付起升分別工作時,其輪壓分布如下:主起升機構(gòu)工作時(小車自重按照61.5噸進行計算)Q1=56.9×103KgQ2=35.5×103KgQ3=37.9×103KgQ4=56.2×103Kg副起升機構(gòu)工作時Q1=22×103KgQ2=33.8×103KgQ3=33.8×103KgQ4=22×103Kg十、小車運營機構(gòu)(一)電動機選擇1)運營阻力計算P靜=P摩+P坡+P風=1695+382+1631=3708KgP靜:小車運營靜阻力P摩:小車運營摩擦阻力(滿載時)P坡:小車在坡度上運營時阻力P風:室外小車運營風阻力P摩=(Q起+G)(2K+μd)K附/D輪=(125×103+66×103)(2×0.08+0.015×13)1.5/60=1695KgQ起:起升荷載,125×103KgG:小車自重,66×103KgK:滾動摩擦系數(shù),鋼車輪直徑Φ60cm,頭部帶圓弧面軌道,取0.08μ:軸承摩擦系數(shù),滾子軸承取0.015d:軸承內(nèi)徑13cmK附:附加摩擦阻力系數(shù),圓柱踏面,分別驅(qū)動,取1.5D輪:車輪直徑Φ60cmP坡=(Q起+G)K坡=(125×103+66×103)0.002=382KgK坡:坡度阻力系數(shù),取0.002P風=(F物+F起)Cq=(65+25.6)1.2×15=1631KgF物:物品擋風面積,按照招標文獻為6.5m×10m=65m2F起:小車擋風面積,為3.2m×8m=25.6m2C:風載體形系數(shù),取1.2q:工作狀態(tài)下原則風壓,取15Kg/m22)電動機靜功率計算電動機靜功率計算:N靜=P靜V/6120η0m=~3.23/mKWP靜:小車運營靜阻力3708KgV:運營速度~5.0m/minη0:機構(gòu)總效率η0=0.94m:電動機個數(shù),取2臺NFC=K電P靜=~3.87KWK電:電動機起動時功率增大系數(shù),?。?2選擇電動機型號為YZRE132M1-62.2KW920r/min3)傳動比及車輪轉(zhuǎn)速擬定n=v/πD=5/π0.6=2.65r/min總速比i=n電/n=920/2.65=347.2(二)減速器選擇i=347.2取336,輸入功率為QSC25-336十一、門架構(gòu)造(一)總體布置門架構(gòu)造由下橫梁、中橫梁、門腿及上部平臺主梁、端梁等構(gòu)成。除主梁與門腿采用焊接連接外,其他各梁間均采用高強度螺栓等強連接。門架構(gòu)造總體布置見圖。(二)主框架設計計算主框架由主梁、門腿構(gòu)成。各梁構(gòu)造選用Q235。計算工況條件(1)按照主起升機構(gòu)行走荷載1100KN(位于跨度中間進行設計計算),工作風壓,小車慣性以及門架偏斜側(cè)向力。(按照靜定構(gòu)造進行計算,主梁為簡支梁)1)計算簡圖Q1=56.9×0.88×103+0.3×103=50.3×103KgQ2=35.5×0.88×103-0.3×103=31×103KgPf=25×1.2×5×8=1.2×103Kgq1=0.72×103Kg/m,相應集中力P1為13×103KgPq=25×1.2×1.2(1.4×12.5+2×5+2×5)=1.5×103KgPw+Pg(shù)=25×1.2×1.2(6.5×10)+62×103×0.15/10=3.27×103KgPz=λLPmin/B=0.02×2×1600×130×103/800=4.1×103KgQ1、Q2:集中輪壓Pf:小車及上部平臺風壓力,反映到Q1、Q2P1:主梁自重Pq:門架風壓力Pw:吊物風壓力,按照作用于主梁位置進行計算Pg:小車慣性力,與吊物風壓力疊加Pz:門機偏斜側(cè)向力2)內(nèi)力計算Q2=35.5×0.88×103-0.3×103=31×103Kg作用時:水平推力H=3Pab/2hl(2k+3)=3×31×103×1044.5×205.5/2×1400×2×1600(2×1.427+3)=975Kg支承反力VA=Pb/l=31×103×1044.5/2×1600=25.9×103Kg支承反力VD=Pa/l=5.1×103Kg支承反力MB=MC=—Hh=975×1400=1.37×106Kg.cm主梁最大彎矩Mmax=(4k+3)Pab/2(2k+3)l=(4×1.427+3)×31×103×1044.5×205.5/2×2×1600(2×1.427+3)=3.96×106Kg.cmk=I.h/I1.l=1936760×14/1520558×12.5=1.427對主梁,其箱形梁截面選擇如下:慣性矩Ix=1936760cm4(翼緣板厚16,腹板10,高1500,寬度?。福?,腹板中心距750)對門腿,其箱形梁截面選擇如下:頂部慣性矩Ix=1936760cm4(翼緣板厚16,腹板10,高1500,寬度取800,腹板中心距750),其凈面積為536.8cm2;底部慣性矩Ix=468931cm4(翼緣板厚16,腹板10,高800,寬度?。?0,腹板中心距750),其凈面積為396.8cm2。2/3高部位慣性矩Ix=1520558cm4(翼緣板厚16,腹板10,高1350,寬度?。?0,腹板中心距750),其凈面積為506.8cm2。Q1=56.9×0.88×103+0.3×103=50.3×103Kg作用時:水平推力H=3Pab/2hl(2k+3)=3×50.3×103×890.5×359.5/2×1400×2×1600(2×1.427+3)=2360Kg支承反力VD=Pb/l=50.3×103×359.5/2×1600=35.8×103Kg支承反力VA=Pa/l=14.5×103Kg支承反力MB=MC=—Hh=2.36×103×1400=3.3×106Kg.cm主梁最大彎矩Mmax=(4k+3)Pab/2(2k+3)l=(4×1.427+3)×50.3×103×890.5×359.5/2×2×1600(2×1.427+3)=9.6×106Kg.cmP1=13×103Kg作用時:水平推力H=3Pab/2hl(2k+3)=3×13×103×625×625/2×1400×2×1600(2×1.427+3)=0.75×103Kg支承反力VD=Pb/l=6.5×103Kg支承反力VA=Pa/l=6.5×103Kg支承反力MB=MC=—Hh=0.75×103×1400=1.05×106Kg.cm主梁最大彎矩Mmax=(4k+3)Pab/2(2k+3)l=(4×1.427+3)×13×103×625×625/2×2×1600(2×1.427+3)=3.0×106Kg.cmPq=25×1.2×1.2(1.4×12.5+2×5+2×5)=1.5×103Kg作用時:水平推力HA=[k(4+δ3-3δ)+6-3δ]P/2(2k+3)=[1.427(4+0.753-3×0.75)+6-3×0.75]1.5×103/2(2×1.427+3)=0.88×103KgHD=P-HA=1500-880=620Kg支承反力-VA=VD=Ph1/l=1.5×103×10.5/12.5=1.26×103Kg節(jié)點彎矩MB=[k(h2+h12)+3h2]Ph1/2h2(2k+3)=[1.427(14002+10502)+3×14002]1.5×103×1050/2×14002(2×1.427+3)=7×105Kg.cmMC=[k(h12-3h2)-3h2]Ph1/2h2(2k+3)=[1.427(10502-3×14002)-3×14002]1.5×103×1050/2×14002(2×1.427+3)=8.7×105Kg.cm門腿最大彎矩Mmax=HAh1=1050×0.88×103=9.24×105Kg.cmδ=h1/h=0.75Pw+Pg=25×1.2×1.2(6.5×10)+62×103×0.15/10=3.27×103Kg作用時:水平推力HA=[k(4+δ3-3δ)+6-3δ]P/2(2k+3)=[1.427(4+1-3×1)+6-3×1]3.27×103/2(2×1.427+3)=1.64×103KgHD=P-HA=3270-1640=1.63×103Kg支承反力-VA=VD=Ph1/l=3.27×103×10.5/12.5=2.75×103Kg節(jié)點彎矩MB=[k(h2+h12)+3h2]Ph1/2h2(2k+3)=[1.427(14002+14002)+3×14002]3.27×103×1400/2×14002(2×1.427+3)=-2.3×106Kg.cmMC=[k(h12-3h2)-3h2]Ph1/2h2(2k+3)=[1.427(14002-3×14002)-3×14002]3.27×103×1400/2×14002(2×1.427+3)=2.3×106Kg.cm門腿最大彎矩Mmax=HAh1=1400×1.64×103=2.3×106Kg.cmδ=h1/h=1Pz=λLPmin/B=0.02×2×1600×130×103/800=4.1×103Kg作用時水平推力HA=[k(4+δ3-3δ)+6-3δ]P/2(2k+3)=[1.427(4+0-3×0)+6-3×0]4.1×103/2(2×1.427+3)=4.1×103Kg支承反力-VA=VD=P0/l=0Kg節(jié)點彎矩MB=[k(h2+h12)+3h2]Ph1/2h2(2k+3)=[1.427(14002+02)+3×14002]4.1×103×0/2×14002(2×1.427+3)=0Kg.cmMC=[k(h12-3h2)-3h2]P0/2h2(2k+3)=0Kg.cm門腿最大彎矩Mmax=HA0=0Kg.cmδ=h1/h=0綜上,水平推力疊加為:HA=0.975×103+2.36×103+0.75×103-0.88×103-1.64×103=1.57×103KgHD=0.975×103+2.36×103+0.75×103+0.62×103+1.63×103+4.1×103=10.4×103Kg支承反力疊加為:VA=25.9×103+14.5×103+6.5×103-1.26×103-2.75×103=42.9×103KgVD=5.1×103+35.8×103+6.5×103+1.26×103+2.75×103=51.4×103KgKg節(jié)點彎矩疊加為:MB=13.7×105+33×105+10.5×105-7×105-23×105=2.7×106Kg.cmMC=13.7×105+33×105+10.5×105+7×105+23×105=8.72×106Kg.cm主梁最危險截面處疊加:Mmax=-5.62×105-2.76×105+1.04×106+2.0×106+8.0×106=1.05×107Kg.cm3)應力計算對主梁:Mmax=1.05×107Kg.cm(同步也為危險截面,相應VA=51.4×103Kg)其內(nèi)力不不小于工況2條件,不再進行核算。主梁腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=146.8>70,需設立橫向加強板。受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性核算腹板中心距與受壓翼緣板厚度比值b/δ=80/1.6=50<60,翼緣板局部穩(wěn)定性滿足規(guī)定。主梁整體穩(wěn)定性無需復核。對門腿:Mmax=8.72×106Kg.cm(同步也為危險截面,相應軸心力VA=51.4×103Kg)σ1=MmaxY/Ix=8.72×106×75/1936760=338Kg/cm2σ2=VA/A=51.4×103/536.8=96Kg/cm2σ合=σ1+σ2=434Kg/cm2主梁腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=146.8>70,需設立橫向加強板。受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性核算腹板中心距與受壓翼緣板厚度比值b/δ=80/1.6=50<60,翼緣板局部穩(wěn)定性滿足規(guī)定。(2)按照主起升機構(gòu)額定荷載2×1600KN(位于上游極限位置時進行設計計算),工作風壓。1)計算簡圖Q1=56.9×103Kg+0.3×103Kg=57.2×103KgQ2=35.5×103Kg-0.3×103Kg=35.2×103KgPw=25×1.2×5×8=1.2×103Kgq1=0.72×103Kg/m,相應集中力P1為13×103KgPq=25×1.2×1.2(1.4×12.5+2×5+2×5)=1.5×103KgQ1、Q2:集中輪壓Pw:小車及上部平臺風壓力,反映到Q1、Q2P1:主梁自重Pq:門架風壓力2)內(nèi)力計算Q2=35.5×103Kg-0.3×103Kg=35.2×103Kg作用時:水平推力H=3Pab/2hl(2k+3)=3×35.2×103×60.5×1189.5/2×1400×2×1600(2×1.427+3)=371Kg支承反力VA=Pb/l=35.2×103×1189.5/2×1600=33.5×103Kg支承反力VD=Pa/l=1.7×103Kg支承反力MB=MC=—Hh=371×1400=5.2×105Kg.cm主梁最大彎矩Mmax=(4k+3)Pab/2(2k+3)l=(4×1.427+3)×35.2×103×60.5×1189.5/2×2×1600(2×1.427+3)=1.51×106Kg.cmk=I.h/I1.l=1936760×14/1520558×12.5=1.427對主梁,其箱形梁截面選擇如下:慣性矩Ix=1936760cm4(翼緣板厚16,腹板10,高1500,寬度取800,腹板中心距750)對門腿,其箱形梁截面選擇如下:頂部慣性矩Ix=1936760cm4(翼緣板厚16,腹板10,高1500,寬度?。?0,腹板中心距750);底部慣性矩Ix=468931cm4(翼緣板厚16,腹板10,高800,寬度取800,腹板中心距750)。2/3高部位慣性矩Ix=1520558cm4(翼緣板厚16,腹板10,高1350,寬度取800,腹板中心距750)。Q1=56.9×103Kg+0.3×103Kg=57.2×103Kg作用時:水平推力H=3Pab/2hl(2k+3)=3×57.2×103×504.5×745.5/2×1400×2×1600(2×1.427+3)=3.15×103Kg支承反力VD=Pb/l=57.2×103×745.5/2×1600=34.1×103Kg支承反力VA=Pa/l=23.1×103Kg支承反力MB=MC=—Hh=3.15×103×1400=4.41×106Kg.cm主梁最大彎矩Mmax=(4k+3)Pab/2(2k+3)l=(4×1.427+3)×57.2×103×504.5×745.5/2×2×1600(2×1.427+3)=1.28×107Kg.cmP1=13×103Kg作用時:水平推力H=3Pab/2hl(2k+3)=3×13×103×625×625/2×1400×2×1600(2×1.427+3)=0.75×103Kg支承反力VD=Pb/l=6.5×103Kg支承反力VA=Pa/l=6.5×103Kg支承反力MB=MC=—Hh=0.75×103×1400=1.05×106Kg.cm主梁最大彎矩Mmax=(4k+3)Pab/2(2k+3)l=(4×1.427+3)×13×103×625×625/2×2×1600(2×1.427+3)=3.0×106Kg.cmPq=25×1.2×1.2(1.4×12.5+2×5+2×5)=1.5×103Kg作用時:水平推力HA=[k(4+δ3-3δ)+6-3δ]P/2(2k+3)=[1.427(4+0.753-3×0.75)+6-3×0.75]1.5×103/2(2×1.427+3)=0.88×103KgHD=P-HA=1500-880=620Kg支承反力-VA=VD=Ph1/l=1.5×103×10.5/12.5=1.26×103Kg節(jié)點彎矩MB=[k(h2+h12)+3h2]Ph1/2h2(2k+3)=[1.427(14002+10502)+3×14002]1.5×103×1050/2×14002(2×1.427+3)=7×105Kg.cmMC=[k(h12-3h2)-3h2]Ph1/2h2(2k+3)=[1.427(10502-3×14002)-3×14002]1.5×103×1050/2×14002(2×1.427+3)=8.7×105Kg.cm門腿最大彎矩Mmax=HAh1=1050×0.88×103=9.24×105Kg.cmδ=h1/h=0.75綜上,水平推力疊加為:HA=3.15×103+0.75×103+371-880=3391KgHD=3.15×103+0.75×103+371+620=4891Kg支承反力疊加為:VA=33.5×103+23.1×103+6.5×103-1.26×103=61840KgVD=1.7×103+34.1×103+6.5×103+1.26×103=40860Kg節(jié)點彎矩疊加為:MB=5.2×105+4.41×106+1.05×106-7×105=5.28×106Kg.cmMC=5.2×105+4.41×106+1.05×106+8.7×105=6.85×106Kg.cm主梁最危險截面處疊加:Mmax=-2.4×105+3.4×105+2.22×106+1.28×107=1.51×107Kg.cm3)應力計算對主梁:Mmax=1.51×107Kg.cm(同步也為危險截面,相應VA=61.84×103Kg)主梁按照簡支梁進行計算時,Mmax=2.12×107Kg.cm(同步也為危險截面,相應VA=61.84×103Kg)σ=MmaxY/Ix=2.12×107×75/1936760=821Kg/cm2σ=MmaxY/Ix=1.51×107×75/1936760=585Kg/cm2τ=QS/δIx=61.84×103×80×1.6×75/2×1.0×1936760=153Kg/cm2局部擠壓應力計算σ擠=Q1/δ(a+2hy)=57.2×103/[1×2(5+2×16.6)]=749Kg/cm2核算折算應力σ合=√σ2+σ擠2—σσ擠+3τ2=√5852+7492—585×749+3×1532=732Kg/cm2≤1.1[σ]=1870Kg/cm2τmax=QS/δIx=61.84×103×(80×1.6×75+2×1.0×75×37.5)/2×1.0×1936760=243Kg/cm2主梁腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=146.8>70,需設立橫向加強板。橫向加強板間距a≤2300ho/(ho/δ√ητ-2560)=2300×146.8/(146.8√1.634×210-2560)=2123mm,根據(jù)軌道布置規(guī)定,取間距500mm橫向筋板進行設立。橫向加強肋板外伸寬度>ho/30+40=89,取120,厚度>(ho/30+40)/15=6取8mm。受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性核算腹板中心距與受壓翼緣板厚度比值b/δ=80/1.6=50<60,翼緣板局部穩(wěn)定性滿足規(guī)定。主梁整體穩(wěn)定性無需復核。對門腿:Mmax=6.85×106Kg.cm(同步也為危險截面,相應軸心力VA=61.84×103Kg)σ1=MmaxY/Ix=6.85×106×75/1936760=265Kg/cm2σ2=VA/A=61.84×103/536.8=115Kg/cm2σ合=σ1+σ2=380Kg/cm2門腿腹板局部穩(wěn)定性計算腹板高度與腹板厚度比值h/δ=146.8>50,需設立橫向加強板。取其橫向加強肋板外伸寬度>ho/30+40=89,?。?0,厚度>(ho/30+40)/15=6取8mm。加強板間距?。?0~1000,根據(jù)布置進行擬定。受壓翼緣板旳局部穩(wěn)定性核算腹板中心距與受壓翼緣板厚度比值b/δ=80/1.6=50>40,翼緣板需設縱向加強肋板??v向肋板厚取0.8δ=8mm,其寬度>10×δ=100,取120mm。(3)空載,最大風壓。1)計算簡圖Q1=17×103+0.96×103=18×103KgQ2=17×103-0.96×103=16×103KgPw=80×1.2×5×8=3.84×103Kgq1=0.72×103Kg/m,相應集中力P1為13×103KgPq=80×1.2×1.2(1.4×12.5+2×5+2×5)=4.8×103KgQ1、Q2:集中輪壓Pw:小車及上部平臺風壓力,反映到Q1、Q2P1:主梁自重Pq:門架風壓力2)內(nèi)力計算Q2=17×103-0.96×103=16×103Kg作用時:水平推力H=3Pab/2hl(2k+3)=3×16×103×60.5×1189.5/2×1400×2×1600(2×1.427+3)=168Kg支承反力VA=Pb/l=16×103×1189.5/2×1600=15.2×103Kg支承反力VD=Pa/l=0.77×103Kg支承反力MB=MC=—Hh=168×1400=2.4×105Kg.cm主梁最大彎矩Mmax=(4k+3)Pab/

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