5010tA门吊计算书.docx
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5010tA门吊计算书
A门式起重机
50/10t×30m×12m
计
算
书
计算:
审核:
批准:
溧阳市起重机厂有限公司
2009-2-18
目录
一、主要技术参数
二、小车Ⅰ计算
三、小车Ⅱ计算
四、大车运行机构与轮压计算
五、主梁计算
(一)重量及载荷数据
(二)截面外形尺寸及相关数据
(三)主梁强度刚度计算
A强度计算
B刚度计算
六、刚性腿计算
七、门架(马鞍)计算
八、柔性腿计算
九、刚性腿下横梁计算
一十、稳定性计算
一十一、计算小结
参考文献
1、《起重机设计规范》GB3811-83中国标准出版社1983
2、《起重机设计手册》中国铁道出版社2001北京
3、《通用门式起重机》GB/T14406-93
一、起重机基本参数:
最大起重量:
Q=50t
跨度:
LK=30m
悬臂长度:
L=7m
基距:
L=8.5m
起升高度:
H=12m
工作级别:
A5级
起重量:
50/10t
起升速度:
6.2m/min
12.5m/min
小车行走速度:
38.5m/min
大车行走速度:
32.2m/min
门机总重:
146t
小车总重:
13.5t
二、小车计算:
、起升机构
A主起升
1、钢丝绳的先择
(1)钢丝绳所受最大静拉力
Smax=53195N
(2)钢丝绳最小直径
dmin=CSmax=0.085×53195=19.6mm
选钢丝绳:
30NAT6×19W+FC1770,d=24mm
钢丝绳破断拉力总和Σt=525000N(GB/T8918-2006)
(3)钢丝绳实际安全系数
n=5.39>[n]5(安全)
2、卷筒的选择
(1)卷筒直径:
D卷≥ed20×30=600mm取D卷=650mm
(2)卷筒长度:
L0=891mm
L=2×891+260+38=2080mm
取L双=2080mm,所以选择卷筒:
D卷×L=φ650×2000mm
(3)卷筒转速:
n卷=14.64转/分
(4)卷筒壁厚:
σc=≤[σc]
卷筒材料取Q345-B=,δ=21.2
δ>=21.2+11.5=32.7,取有效板厚δ=40
L≤3D
实际压应力:
σc===128.2N/mm2≤172.5
卷筒合格.
3、电动机的选择
N静=58KW
NJC=G·N静=0.9×58=52.2KW
选电动机:
YZR280S-8N计=52KW,(S425%,n=712r/min)
N名=75KW,n=585r/min(S340%,防护等级IP44)
4、减速器选择
(1)起升机构总传动比
i=n/n=712/14.64=48.63
(2)选择减速器:
ZQ850-25-3CAi=48.57[N]减=47.5KW
(3)实际速度
V起=6.2m/min
5、制动器选择
Tz≥Kz·=608.6N·m
选择制动器:
YWZ400/90,额定制动力矩[T]=1600N·m
B付起升
1、钢丝绳的先择
(1)钢丝绳所受最大静拉力
Smax=35482N
(2)钢丝绳最小直径
dmin=C=0.095×=17mm
选钢丝绳:
18NAT6×19W+FC1770,d=18mm
钢丝绳破断拉力总和Σt=126000N(GB/T8918-2006)
(3)钢丝绳实际安全系数
n=6.47>[n]5(安全)
2、卷筒的选择
选择卷筒:
D卷×L=φ380×1500mm
卷筒转速:
n卷=30.4转/分
3、电动机的选择
(1)电动机功率的计算
N静=23.3KW
NJC=G·N静=0.8×23.3=18.64KW
选电动机:
YZR200L-6
N名=26KW,n=958r/min(S340%,防护等级IP44)
4、减速器选择
(1)起升机构总传动比:
i=31.5
(2)选择减速器:
ZQ500--3CAi=31.5[N]减=18.1KW
(3)实际速度
V起=12.5m/min
5、制动器选择
Tz≥Kz·374N·m
选择制动器:
YWZ300/45,额定制动力矩[T]=630N·m
Ⅱ、小车运行机构计算
已知:
起升载荷:
50×104N
小车自重:
13.5×104N
车轮直径:
D=φ500mm
轴承内径:
dz=110mm
运行速度:
V小运=38.5/min
1、运行阻力计算
(1)小车满载时:
Fm=(Q+G)ω
ω—摩擦阻力系数—ω=0.01【《手册》P110表2-3-5】
Fm=(50+13.5)×104×0.01=6350N
(2)坡度阻力:
Fp=(Q+G).i=(50+13.5)×104×0.002=1270N
(3)风阻力:
Fw=CKhqA=1.2×1×90×25=2700N
(4)小车运行总阻力:
Fj=Fm+Fp+Fw=6350+1270+2700=10320N
2、电动机计算
(1)电动机的静功率
Pj==7.3KW
(2)选择电动机:
P=Kd·Pj=1.1×7.3=8.03KW
选择电动机:
YZR160M2-6N=8.5KWn=930r/min
3、减速器选择:
i=37.94
选择减速器:
ZSC600i=37.9[N]减=14KW
4、实际运行速度:
V小运=38.5m/min
5、制动器选择:
电动机高速轴上额定转矩Mg=9550×N/n=9550×8.5/930=87.3N·m
选择YWZ-200/25制动力矩[T]=200N·m
安全系数K=200/87.3=2.3>1.25通过
四、大车运行机构与轮压计算
(一)主要部件的参数
1、主梁:
(包括轨道及走台栏杆)73.8t
2、刚性支腿:
(扶梯、平台、司机室)26.5t
3、马鞍:
6.2t
5、50/10t小车:
13.5t
6、大车运行机构:
14.1t
7、下横梁:
5.9t
8、其他:
6.3t
9、总重:
46.3t
10、车轮8只。
(二)风载荷计算(平行于大车轨道)
A、正常工作状态q=150N/m2
1、小车风阻力FW1=C·Kh·q·A=1.2×1×150×(4X2.5)=1800N
(高H=15m)
2、大梁风阻力FW2=1.5×1×150×(1.828X50)=20565N
(H=13.1m)
3、刚性腿风阻力FW3=1.38×1×150×(×10)×4=13628.88N
(H=9m)
4、吊重风阻力FW5=1.5×1×150×25=5625N
(H=9m)
B、工作状态最大风压q=250N/m2
1、小车风阻力FW1=C·Kh·q·A=1.2×1×250×(4×2.5)=3000N
(高H=15m)
2、大梁风阻力FW2=1.5×1×250×(1.828×50)=34275N(H=13.1m)
3、刚性腿风阻力FW3=1.5×1×250×(×10)×4=24690N
(H=9m)
4、吊重风阻力FW5=1.5×1×250×(35×2)=26250N(H=35m)
C、非工作状态q=800N/m2
1、小车风阻力FW1=C·Kh·q·A=1.2×1.6×800×(5.8X3.3)=58800N
(高H=47m)
2、大梁风阻力FW2=1.5×1.51×800×(4.35X75)=591165N
(H=43.2m)
3、刚性腿风阻力FW3=1.5×1.36×800×(3.506×34.6)X2=395948N
(H=28m)
4、柔性腿风阻力FW4=1.5×1.3×800×(10.795+94.875)=164845N
(H=24m)
(三)惯性载荷计算大车起制动加速度α=0.1m/s2)
1、小车惯性力P小车惯=1.5×m×α=1.5×35700×0.1×2=10710N(H=47m)
2、大车运行机构惯性力P大车惯=1.5×100300×0.1=15045N(H=2m)
3、刚性腿惯性力P钢惯=1.5×135.6×103×0.1=20340N(H=28m)
4、柔性腿惯性力P柔惯=1.5×64.8×103×0.1=9720N(H=24m)
5、除大车、小车、刚绕腿外整机自重引起惯性力
P主梁等=1.5×(809-71.4-100.3-135.6)×103×0.1=75255N(H=42m)
(四)大车车轮轮压
1、刚性腿侧轮压的计算:
(1)刚性腿、马鞍自重引起的轮压P1==6.24t
(2)除小车、刚性腿、马鞍、柔性腿,整机自重引起的轮压
P2==10.89t
(3)吊重与小车自重引起的轮压(两满载小车在有效悬臂处)
P3=12.27t
(4)风载荷引起的轮压(工作状态)
P4=
==2.14t
(5)惯性载荷引起的轮压
P5===0.78t
刚性腿侧轮压P轮=P1+P2+P3+P4+P5=6.24+10.89+12.27+2.14+0.78=32.32t
最大轮压P轮=1.06×32.32=34.3t,车轮直径φ630.
2、柔性腿侧轮压的计算:
(1)柔性腿自重引起的轮压P1==2.7t
(2)除小车、刚性腿、马鞍、柔性腿,整机自重引起的轮压
P2==10.89t
(3)吊重引起的轮压(两满载小车在柔腿极限位置处)
P3=10.26t
(4)风载荷引起的轮压(工作状态)
P4=
==2.14t
(5)惯性载荷引起的轮压
P5===0.78t
柔性腿侧轮压P轮=P1+P2+P3+P4+P5=2.7+10.89+10.26+2.14+0.78=26.77t
最大轮压P轮=1.06×26.77=28.38t,车轮直径φ630.
(五)、运行机构计算
1、满载时摩擦阻力
Fm=(Q+Gω
=(200+809)×104×0.015151350N
2、坡度阻力
Fp=(Q+G)=(200+809)×104×30270N
3风阻力:
(1)双小车风阻力Fw1=CKhqA=1.2×1×150×(19.14+19.14)=6890N
(2)大梁风阻力Fw2=CKhqA=1.5×1×150×327.75=73744N
(3)刚性腿风阻力Fw3=CKhqA=1.38×1×150×121.3×2=50218N
(4)柔性腿风阻力Fw4=CKhqA=1.38×1×105.7=21880N
(5)大车运行机构Fw5=CKhqA=1×1×150×3=450N
Fw=6890+73744+50218+21880+450=153182
总阻力:
Fj=Fm+Fp+Fw=151350+30270+153182=334802N
4、电动机的选择
(1)电动机的静功率
Pj=9.87KW
(2)选择电动机:
P=Kd·Pj=1.1×9.87=10.86KW
选择电动机:
YZP160L-6N=11KWn=970r/min
5、减速器选择:
i=100.46
选i=45/18×40.17=100.425
选择减速器:
ZQ500-40-3/4[N]减=15KW
实际运行速度:
V大运=19.1m/min
6、制动器选择:
电动机高速轴上额定转矩Mg=9550×=9550×=108.3N·m
选择YWZ-200/25制动力矩[T]=200N·m
安全系数K==1.847>1.25选YWZ-200/25×12台通过
五、主梁计算
(一)重量及载荷数据:
1、单根大梁自重365400/2kg(含轨道、栏杆等),大梁总长75031mm。
因此大梁自重均布载荷:
q==24.33kg/cm
2、起升动载系数:
起升速度V≤0.2m/s时,查的φ2=φ2min=1.05【《手册》P13表1-3-5】;自重载荷系数φ1=1.1,小车总重71400kg(100/20t小车自重35700kg,两小车相同),因此单个主梁所受的集中载荷:
P==144270kg。
(二)截面外形尺寸及相关数据:
1、主梁:
F=204260mm2
Ix=54167359cm4,Wx=250587cm3;
Iy=13796239cm4,Wy=124937cm3;
此为危险截面,在大梁跨中
(三)主梁强度刚度计算
A、强度计算:
1、垂直平面内跨中(集中载荷及大梁自重)引起的强度计算:
1)、集中载荷P引起的跨中弯矩Mp=144270×=200174625kgcm
集中载荷P引起的跨中应力σp==798.8kg/cm2
2)、大梁自重引起的跨中弯矩Mq=
==109326855kgcm
大梁自重引起的跨中应力σq==436.3kg/cm2
垂直平面内σ=σp+σq=798.8+436.3=1235.1kg/cm
2、水平平面内(大车制动惯性力及风力)引起的强度计算:
1)、大车制动时,小车在跨中起吊额定负载时小车轮压引起的惯性力P惯=φ5ma【《手册》P14式1-3-14】
φ5=1.5
a——加速度a=0.1【《手册》P14表1-3-7】
P惯=1.5×144270×0.1=21640.5N=2164kg
引起的跨中弯矩Mp惯=2164×3002550kgcm
引起的跨中应力σp惯=24kg/cm2
2)、大车制动时,大梁自重引起的惯性力:
q惯=φ5qa=1.5×24.33×0.1=3.65N/cm=0.37kg/cm
引起的跨中弯矩Mq惯=1777850kgcm
引起的跨中应力σq惯=14.2kg/cm2
3)、大梁风载荷引起的强度计算
风压q=250N/m2=25kg/m2=0.0025kg/cm2,大梁高4370mm(含轨道)
均布风力q风=CKhqh=1.6×1×0.0025×437=1.75kg/cm
引起的跨中弯矩Mq风=8408750kgcm
引起的跨中应力σq风=67.3kg/cm2
4)、小车及重物风载荷引起的强度计算:
小车1迎风面积A=5.8×3.3=19.1m2(小车外形尺寸:
宽×高)
小车2迎风面积A=5.8×3.3=19.1m2(小车外形尺寸:
宽×高)
200t重物迎风面积A=55m2【《手册》P17表1-3-17】
风力P风=CKhqA=1.2×1×25×(19.1+19.1+55)=2796kg
通过小车轮压作用到大梁的P风=
引起的跨中弯矩MP风=1398×
引起的跨中应力σP风=
水平平面内σ=24+14.2+67.3+17.3=122.8
3、集中轮压对轨道下腹板的局部挤压应力:
σm=≤【《手册》P711式4-5-50】
P——小车轮压P=(200000+71400)÷8=33925kg,最大为两小车抬吊200t和小车自重
hy——轨面至腹板高度hy=130+20=150mm
——主腹板厚度=16mm
σm==6.06kg/mm2=606kg/cm2
≤1.4[σ]I=1.4×=2415kg/cm2
4、在跨中时腹板的切应力
τ=
Q——小车在跨中时主梁截面计算剪力Q=144270kg
S——重心以上截面的静矩S=149460cm3
δ—-腹板厚度和,δ=14+14=28mm
τ==142.2kg/cm2≤[τ]=/=1328kg/cm2
大梁所有拉应力Σσ=1.15(1235.1+122.8)=1562kg/cm2≤[σ]
(其中:
1.15为偏轨梁约束、扭转系数)=-=2300kg/cm2
大梁所有合成应力:
σΣ==
=1386kg/cm2≤[σ]=2300kg/cm2结论:
强度合格
B、刚度计算:
1、主梁跨中静绕度:
载荷P==135700kg
y===5.9cm≤[y]==7.75cm
2、主梁悬臂端静绕度:
y=-=-
=0.41cm≤[y]==1.5cm
其中:
k===0.877
结论:
绕度合格
六、刚性支腿计算:
1、刚性支腿上端:
Ix=79498917cm4,Wx=302162cm3;
Iy=36636141cm4,Wy=234246cm3;F=2007.84cm2
此为危险截面,离地高度:
40720mm
2、刚性支腿下端:
Ix=2491436cm4,Wx=33219cm3;
Iy=2588319cm4,Wy=34789cm3;F=711.36cm2
此为危险截面,离地高度:
6145mm
3、刚性支腿离下端0.72h:
Ix=49863357cm4,Wx=227947cm3;
Iy=28519288cm4,Wy=190701cm3;
4、刚性支腿离下端0.45h:
Ix=22262927cm4,Wx=135050cm3;
Iy=14325606cm4,Wy=118003cm3;
A、门架平面内计算:
由于采用一刚一柔的门架结构,因此最不利的工况为2台小车起吊200t在刚性腿端。
1、上端支反力:
1)由主粱自重引起的支反力:
V1=φ1L1)=1.1×24.3312)
=115081Kg
2)小车在跨端制动时,小车及重物(集中载荷144270kg)引起的支反力:
V2=1442705.25)/62=156486Kg
3)由马鞍自重引起的支反力:
V3=φ1=1.1Kg
V上=V1+V2+V3=115081+156486+8085=279652Kg
2、门架平面内轨道对支腿水平推力:
1)、作用在支腿上的风载荷引起的水平推力P风:
刚性腿迎风面积:
A=(3.128+1.488)/2×41×2=189.3m2
P风=CKhqA=1.5×1×25×189.3=7099kg,
2)、小车制动引起的支腿下端水平惯性力
PHX=(Q+PGX)=(200000+71400)=19386Kg
门架平面内轨道对支腿水平推力之和(单腿):
=(P风+PHX)=(7099+19386)=13243Kg
门架平面内支腿上端弯矩:
M门上=HA·h=13243×4072=53925496Kg·cm
门架平面内支腿下端弯矩:
M门下=HA·h=13243×614.5=8137800Kg·cm
B、支腿平面内计算:
(一)、下端支反力:
1、由主粱自重引起的支反力:
V1=φ4L1)=1.1×24.3312)
=115081Kg
2、小车在跨端制动时,小车及重物(集中载荷144270kg)引起的支反力:
V2=1442705.25)/62=156486Kg
3、由马鞍自重引起的支反力:
V3=φ1=1.1Kg
4、由支腿自重:
V4=φ1=1.1Kg
5、大车制动时水平惯性力对支腿引起的支反力:
:
V5=PH=φ5ma
φ5=1.5,a——加速度a=0.098【《手册》P14表1-3-7】
1)移动载荷=1.5200000+71400)0.098/9.8=9160kg
2)主粱=1.50.098/9.8=5906kg
3)支腿=1.50.098/9.8=2644kg
4)马鞍架=1.50.098/9.8=518kg
V5=9160+5906+2644+518=18228kg
6、支腿平面内水平风力对支腿引起的支反力:
1)、大梁风力引起的支腿平面受力的一半:
大梁迎风面积:
A=4.27×(62/2+12)=183.61m2
P风=CKhqA=1.5×1×25×183.61=6885kg,离地高度:
43.2m
2)、支腿、司机室风力引起的支腿平面受力:
刚性支腿迎风面积:
A=3.381×34.6×2=234m2
司机室等迎风面积:
A=4m2
支腿平面受力P风=CKhqA=1.5×1×25×(234+4)=8925kg,离地高度:
28m
3)、小车及重物风力引起的支腿平面受力:
小车1迎风面积:
A=5.8×3.3=19.14m2(小车外形尺寸:
宽×高)
小车2迎风面积:
A=5.8×3.3=19.14m2(小车外形尺寸:
宽×高)
200t重物迎风面积:
A=55m2【《手册》P17表1-3-17】
风力P风=CKhqA=1.2×1×25×(19.14+19.14+55)=2798kg,离地高度:
43m
V6=(6885×43.2+8925×28+2798×43)/20=33382kg
V下=V1+V2+V3+V4+V5+V6=115081+156486+8085+74580+18228+33382
=405842Kg
(二)、静不定力H的计算
⑴支腿平面换算惯性矩
P.17已算出I1换=Iy=2852×104cm4
⑵静不定水平推力
见手册P.702表4-5-9
M1=NA·a-H·h1
M3=NA(a+c)-H·h1
M4=NA(a+c)-H(h1+h2)
H=,N1=N2=NA=405842Kg=406×104N
δ11={[2(1+)+()2(1+)+
(1+)2]}
式中:
h1=34.6×103,h2=4.112×103,bk=4×103,a=8×103,
B=20×103,E=2.1×105,l==35.5×103
C=2.21×103,b=8.42×103,I1=2852×108mm4,I3=294×108mm4
δ11=×{×[2(1+
)+()2(1+)+×(1+)2]}
=0.00453
1P={×[()2++
={××
[×()2+××
(1)]}=4945
H==109.16×104N
⑶支腿上载面的弯矩(I-I断面)
MI=NA·a-H·h1=406×104×8×103-109.16×104×34.6×103
=-529×107N·mm
⑷支腿下截面的弯矩(Ⅱ-Ⅱ断面)
a、支腿侧∑PG引起的水平推力
HD=0.098×
=0.098×3.6×104N
b、下截面弯矩(Ⅱ-Ⅱ断面)
MⅡ=H×0.524+HD×6.145=109.16×104×0.524+3.6×104×6.145
=79.32×107N·mm
C、支腿强度计算
1、强度校核
σI=
=
=543.6
σⅡ=
=
=1044Kg/cm2<[σ]
2、考虑支腿受压和受弯构件,支腿总体稳定性验算
σ=
1门架平面内稳定性
N=VA=VB=406×104N
受压稳定系数的计算
λ=
式中:
μ1为变截面支腿的折算长度系数,由手册表4-5-13查得
当η=0.0313查得μ12.04
支腿在龙门架平面内的支承情况可视为上端固定,下端铰支,则:
μ=0.7见手册712页,支腿高度h=34.6m,求距小端0.45h的最小惯性半径
前面(18页)已算出Imin=2226×108mm4
γmin=1219mm
λ=40.5
b类截面查《手册》表4-1-24得0.835算得Mx,My
Mx0.45h=
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