LD32t电动单梁起重机计算书要点.doc

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1、LD13216.4 A3电动单梁起重机校核计算书编 写: 日期：审 核: 日期：批 准: 日期：XXXXXX起重机械有限公司目 录第一节 设备概述、型式及主要技术参数3一、设备概述、型式及结构特点3二、主要技术参数4第二节 主梁计算5一、主梁断面几何特性5二、主梁强度的计算8三、刚度计算13四、稳定性计算16第三节 端梁计算17一、轮距的确定17二、 端梁中央断面几何特性18三、起重机最大轮压20四、最大歪斜侧向力23五、端梁中央断面合成应力24六、车轮轮轴对端梁腹板的挤压应力挤25第四节 主、端梁连接计算26一、主、端梁连接形式及受力分析26二、螺栓拉力的计算27第五节、运行机构计算31一、

2、运行机构电动机及减速机的选择32第一节 设备概述、型式及主要技术参数一、设备概述、型式及结构特点LD1型电动单梁起重机是按照GB/T3811-2008、JB/T1306-2008及TSGQ0002-2008起重机械安全技术监察规程-桥式起重机的有关条款研制出来的产品，突出特点为电动葫芦运行轨道采用异型工字钢，使起重机主梁结构更趋合理，是单梁起重机发展的一个方向。其外形简图见图1.图1 LD1型电动单梁起重机简图二、主要技术参数起重量Gn=32t； 跨度L=16.4m； 大车运行速度V运= 20 m/min；工作制度A3； 小车采用32吨电动葫芦； 葫芦最大轮压Pmax=3140kg ； 葫芦起

3、升高度=9m；葫芦运行速度V小车 =20 m/min； 操纵型式：地面手电门。32吨电动单梁起重机基本技术参数序号名 称型号/单位参数值备注1起重量吨322操纵形式地操3大车运行运行速度V运米/分20摆线针轮减速机BLY27-25(水平安装)i=25电机法兰与减速机法兰相配4电机型号YSE100L2-4软启动5功率N千瓦23kw宁波新大通软启动6转速n转/分12007电动葫芦电动葫芦型号HC32-9M332t8起升速度V起米/分3.59起升高度H米910运行速度V运米/分2011电机型号ZDY121-412功率N千瓦40.813转速n转/分120014小车最大轮压t3.1415工作级别M316

4、重量kg250017整机工作级别A318电源380V50HZ19车轮踏面直径mm460小齿轮与齿圈17/59（齿数）i=3.4720主动轮数套221轮槽宽mm7022跨度 Lm16.423起重机最大轮压t21起重机总重kg9860含电动葫芦第二节 主梁计算一、主梁断面几何特性主梁及主要参数如下图3、图4图3图4主梁断面尺寸及截面几何特性CAD计算机自动计算结果，如图5。采用定轧的异型工字钢I30#（特种型号），尺寸为;h=300mm,b=128mm,d=11mm, t1=20mm, t2=14.68mm, Fj=73.66cm2, g1=57.82kg/m, Ix=10462.53cm4, I

5、y=529.84cm4图5主梁断面尺寸及截面CAD计算机自动计算结果（单位：mm）通过AoTu CAD2000以上版本1:1画出主梁截面图，然后面域，再使用面域质量特性得出结论。由上图可得：1 主梁横截面面积；F=319.11cm22 梁断面水平形心轴X-X位置Z=76.34(cm)3 主梁断面惯性矩；jX =875218.8cm4jy=132319.02cm4二、主梁强度的计算根据这种结构形式起重机的特点，不考虑水平惯性力对主梁造成的应力，及其水平平面内载荷对主梁的扭转作用也可忽略不计。主梁强度的计算按第类载荷进行组合。对活动载荷，由于小车轮距很小，可以近似按集中载荷计算。验算主梁跨中断面弯

6、曲正应力和跨端断面剪应力。跨中断面弯曲正应力包括梁的整体弯曲应力和由小车轮压在工字钢下翼缘引起的局部弯曲应力两部分，合成后进行强度校核。本起重机用于一般用途，所以金属结构采用许用应力设计法设计计算，载荷组合按B类算，安全系数n=1.34，故： 许用应力梁的整体弯曲在垂直平面内按简支计算。在水平平面内按刚接的框架计算。见图6图61.垂直载荷在下翼缘引起的弯曲正应力 式中；其中 Gn额定起重量 Gn =32000kgG葫电动葫芦自重 G葫=2500kg-动载系数 按GB/T3811-2008计算得=（查GB/T3811-2008标准P19页）-冲击系数 按GB/T3811-2008计算得=（查GB

7、/T3811-2008标准P21页）S跨度，S=16.4m=1640cmZ主梁下表面距断面形心轴X-X的距离 Z=76.34cmjx-主梁跨中断面对轴X-X的惯性矩；jx=875218.8cm4c-操纵室重心支点的距离 c=0 cm(地操无此值)G室-操纵室重量 G室=0kg(地操无此值)q桥架单位长度重量（均布载荷） （kg/m）q=1000F+q 式中F-主梁断面的总面积；F=319.11cm2=0.031911m2材料比重 =7.85t/m3q-主梁隔板、纵向加劲肋重量所产生的均布载荷，查图纸得 q=52.44 kg/ mq=10000.0319117.85+52.44=302.94kg

8、/ m=3.03kg/cmkg/cm2 15381754 kg/cm2 符合要求2.主梁工字钢下翼缘局部弯曲计算 见图7图7(1) 计算轮压作用点位置i及系数i=a+c-e式中；i -轮压作用点与腹板表面的距离 （cm）c-轮缘同工字钢翼缘边缘之间的间隙；取c=0.4 cm e=0.164R 对普通工字钢，翼缘表面斜度为1/6R-电动葫芦走轮踏面曲率半径；可从电动葫芦图纸查得；R=17.2cme=0.16417.2=2.82 i =5.85+0.4-2.82=3.43 = i/ a= 3.43 5.85=0.58图8(2) 工字钢下翼缘局部弯曲应力计算；见图8图8中1点横向（xy平面内）局部弯

9、曲应力1由下式计算 1点受拉，故式中；a1-翼缘结构形式系数；贴补强板时取a1=0.9K1-局部弯曲系数；查图9得K1=1.8P轮电动葫芦轮压 P轮=3140kgt0= t +； t-工字钢翼缘平均厚度，t=2.0cm-补强板厚度 =1.2cmt02=(2+1.2)2=10.24cm2 图9局部弯曲曲线图图8中1点纵向（yz平面内）局部弯曲应力2由下式计算 式中；a1-翼缘结构形式系数；贴补强板时取a1=0.9K2-局部弯曲系数；查图9得K2=0.6P轮电动葫芦轮压 P轮=3140kgt0= t +； t-工字钢翼缘平均厚度，t=2.0cm-补强板厚度 =1.2cmt02=(2+1.2)2=1

10、0.24cm2图8中2点纵向（yz平面内）局部弯曲应力3由下式计算 式中；K3-局部弯曲系数；查图9得K3=0.4; a2-翼缘结构形式系数；贴补强板时取a2=1.5 3.主梁跨中断面当量应力计算图8中1点当量应力当1由下式计算 1517kg/cm2许 =1754 kg/cm2 符合要求图8中2点当量应力当2由下式计算当2=x+3 =1538+183.9 =1721.9 kg/cm2许 =1754 kg/cm2 符合要求三、刚度计算LD1型电动单梁桥式起重机应对主梁的垂直静刚度和水平静刚度进行验算，并必须符合要求。而对动刚度一般可不验算，只有在使用上提出特殊要求时，如高速运行或精确安装的起重机

11、，尚需验算动刚度。1.垂直静刚度计算 式中；f-主梁垂直静挠度 （cm） P-静载荷 P=Gn+G葫=32000+2500=34500（kg）S跨度 S=1640cm E材料弹性横量，Q235钢的E=2.1106 kg/cm2jx-主梁跨中断面垂直惯性矩 (cm4) jX =875218.8cm4f- 许用垂直静挠度（cm）；按GB/T3811-2008中等定位精度特性起重机取f= S/750=1640/750=2.19 cm 1.72cm2.19cm 符合要求 2.水平静刚度计算f水= 式中；f水-主梁水平静挠度 （cm）P- 水平惯性力（kg）P= P/20=34500/20=1725kg

12、jy-主梁跨中断面水平惯性矩 (cm4) jy=132319.02cm4f水- 许用水平静挠度（cm）；取f水= S/2000=1640/2000=0.82cmf水= 0.57cm 0.82cm 符合要求 注：系数的选取是按p惯=p惯水平惯性力（kg）g重力加速度g=9.8米/秒2 a平起重机运行的平均加速度，当驱动轮为，总轮数的1/2 时，一般取a平=0.5米/秒2左右3. 动刚度计算在垂直方向上的自振周期 秒式中：T自振周期（秒）M起重机和葫芦的换算质量（单位：公斤.秒2/厘米）M= g重力加速度（g=9.8米/秒2=980cm/秒2）q主梁均布载荷（kg/m），q=3.03kg/cmK桥

13、梁在垂直平面内的刚度，E弹性模量 E=2.1106（kg/cm2）jx主梁跨中断面垂直惯性矩 (cm4) jX =875218.8cm4S跨度 S=1640cm0.071秒T=0.3秒 符合要求 四、稳定性计算稳定性计算包括两部分，即主梁“整体稳定性计算和主梁腹板受压翼缘板的局部稳定性计算。1、 起重机整体稳定性 当主梁具有足够的水平刚度时，就能明显的阻止主梁断面的扭转。当主梁水平挠度，即水平刚度得以保证，一般可以不计算主梁的整体稳定性。本产品均能保证水平刚度，所以以下将不再计算主梁的整体稳定性。2、主梁腹板的局部稳定性 一般当主梁腹板受拉区直接作用有集中轮压时可以不考虑集中轮压对腹板稳定性的

14、影响。本产品正符合这一特征，即葫芦小车的轮压是作用在主梁的受拉区，所以以下也将对主梁腹板局部稳定性不予以计算。3、受压翼缘板局部稳定性 本产品主梁是由钢板拼接成的型槽通过每隔一间距的横向加劲板及斜侧板同异型工字钢组焊成一体，形槽的两直角都将大大减小翼缘板（上盖板）的局部不稳定性，有关这方面的计算，此处暂不计算。 第三节 端梁计算 本产品的端梁结构采用钢板拼焊成型槽，再组焊成箱形端梁。见图10。端梁通过车轮将主梁支承在轨道上。端梁同车轮的连接形式是将车轮通过心轴安装在端梁腹板上。 端梁应验算中央断面（支承主梁处断面）的弯曲应力和支承在车轮处断面的剪应力；还应验算车轮轴对腹板的挤压应力。图10一、

15、轮距的确定K=（1/71/5）S=（1/71/5）16.4=2.34-3.28m 取K=2.5m. 二、 端梁中央断面几何特性 根据系列产品设计资料，初步给出端梁断面尺寸，断面尺寸及截面几何特性CAD计算机自动计算结果如图11。 图11端梁中央断面尺寸及截面特性CAD计算机自动计算结果（单位：mm）通过AoTu CAD2000以上版本1:1画出主梁截面图，然后面域，再使用面域质量特性得出结论。由上图可得：1.截面总面积 F=240.66cm22.形心位置Y=31.05cmX=3.65cm3.截面惯性矩 JX=90726.32cm4 Jy=38891.71cm44断面模量三、起重机最大轮压此冶金

16、单梁起重机是由四个车轮支承的，起重机的载荷通过这些支承点传到轨道上。 1起重机支承反力作用见图12。图122起重机最大轮压的计算带额定载荷小车分别移动到左、右两端极限位置时，按第II类载荷计算最大轮压。(1)地面操纵，载荷移到左端时，各车轮轮压： 式中：-动载系数 按GB/T3811-2008计算得 =1.17-冲击系数 按GB/T3811-2008计算得 =1.12G端端梁重 G端=511（kg）G轮主主动车轮装置重（kg）G驱驱动装置重（kg），近似以为G驱完全由主动车轮承受。S跨度（cm）。L1跨中至载荷的极限位置之距离（cm）。式中; Gn-额定起重量. Gn =32000 KgG葫-

17、电葫芦重量. G葫=2500KgG端端梁重量. 查图纸得G端=511KgG轮主主动车轮装置重量.查图纸得 G轮主=293KgG轮从-从动车轮装置重量 查图纸得 G轮从=227 KgG驱-驱动装置重量 查样本得 G驱=189 KgG操-操纵室重量 G操=0Kgq-主梁单位长度重量 q =3.03Kg/cmL-跨度 L=1640cmK-轮距K=250cmL1主梁重心到小车左极限位置距离 查图纸得L1=655cmL2主梁重心到小车右极限位置距离 查图纸得L2=595cm(2)地面操纵，载荷移到右端时，各车轮轮压： 地操电动单梁起重机，它的最大轮压是在当载荷移动到左端极限位置时的驱动轮A上，即NA为最

18、大轮压。Nmax= 20313 Kg四、最大歪斜侧向力 起重机运行时，由于各种原因会出现跑偏歪斜现象，此时车轮轮缘与轨道侧面的接触并产生与运动方向垂直的侧向力S1。如图13。图13由图13知，当载荷移动到左端极限位置时，地面操纵时，最大轮压NA=20313 Kg，并认为NA=ND ，这时最大侧向力SD=N式中N-最大轮压 N= 20313 Kg 侧压系数。对于轮距K同跨度L比例关系在K/L=1/51/7之间时，可取0.1。 SD=0.120313 2031 Kg 当载荷移动到右端极限位置时，地面操纵时，最大轮压为NB=19577Kg并认为NC=NB ，这时最大侧向力SB=NB=0.119577

19、1958 Kg五、端梁中央断面合成应力 由于是地面操纵，所以最大侧向力考虑当载荷移动到左端极限位置时，最大侧向力在轮A上，即SA=SD=2031Kg 式中K-轮距 K=250cmSA-最大侧向力 SA=2031KgN-最大轮压 N= 20313 KgWX， WY-端面模数 WX=2921.9 cm3 WY=1796.4cm3 -许用应力，本起重机金属结构许用应力载荷组合按II类算，强度安全系数n=1.34，故： 许用应力六、车轮轮轴对端梁腹板的挤压应力挤图10的B-B截面如图14。图14车轮轴对端梁支承腹板的挤压应力为挤 挤许用挤压应力（kg/cm2），本产品对Q235材料的挤取挤=1150k

20、g/cm2式中N-最大轮压 N=20313 Kg0-端梁支承板厚度 0=2 cm d0- 端梁腹板轴孔直径 d0=14 cm挤许用挤压应力 挤=1150 Kg/cm2 挤=1150 Kg/cm2符合要求. 第四节 主、端梁连接计算 一、主、端梁连接形式及受力分析 （一）、主、端梁连接形式本产品主、端梁连接是采用螺栓+减载凸缘结构的形式，如图15所示。主梁两端同横梁之间各用16个M24的螺栓（高强螺栓）连接。（二）、受力分析这种结构的连接形式，经分析可以认为在主、横梁之间，垂直载荷由主梁鞍座承受，鞍座将承受剪力及挤压力。这种情况下的螺栓主要承受拉力，其拉力主要是由起重机运行时的歪斜侧向力S1和起

21、重机支承反力所造成的。一般水平惯性对螺栓的影响可忽略而不计。图15中，经受力分析，设螺栓d受拉力最大，以下将从螺栓d为计算对象。这里仅验算最大轮压一侧的主. 端梁连接强度。图15 二、螺栓拉力的计算 已知参数：起重量Gn=32000 Kg，跨度L=1640 cm，起重机运行速度V=20米/分。1 起重机歪斜侧向力矩的计算；如图13 起重机歪斜侧向力矩为 MS=S1KS1-歪斜侧向力；由前节计算得S1=SB=1958KgK-轨矩 K=2.5米MS=2.51958 = 4895 Kgm2 歪斜侧向力矩对螺栓拉力的计算；见图15(b)；对螺栓d拉力N1; N1=2.5 MSX/Xi2 式中：系数2.

22、5是考虑螺栓预紧力及载荷不均性的影响; MS-歪斜侧向力矩; MS=4895Kgm; X-螺栓d距离图15(b) YY轴的距离X=0.72m X2-每个受拉螺栓距离图15(b) YY轴的距离平方之和（m2）。 N1=2.54895 0.72（80.722+80.032）=88114.1544= 2120Kg3. 起重机支反力对螺栓的作用力矩当载荷移动到非最大轮压一侧的极限位置时，取端梁作为受力分离体，其受力图如图16。图16取C点为受力平衡点；MC=0 得MR=MN=RB0式中0-如图取0=0.18mMR支反力RB对C点作用力矩( Kgm )MN所有受拉螺栓对C点作用力矩( Kgm )RB-起

23、重机右端(图12) 支反力可以认为是RB=NB+NC=19577+19290 = 38867 Kg MN= MR= RB0=388670.18 = 6996Kgm4.支反力矩对螺栓的拉力设支反力矩MR对螺栓的拉力为N2(Kg)N2=2.5MNY/YI2式中MN各螺栓力矩之和 MN=6996KgmY-距离z轴最远的螺栓中心线至图16中zz轴的距离(m) Y=0.45mYI2每个螺栓中心线至图16中zz轴的距离平方之和2.5-考虑螺栓预紧力及载荷不均性的影响;N2=2.5MN0.45(20.452+20.352+20.252+20.152+20.052) =2.569960.450.83=9483

24、 Kg5. 螺栓承受的总拉力N0N0=N1+N2=2120+9483=11603Kg6.验算螺栓强度 受力螺栓强度 式中N0-螺栓总拉力 N0=11603 KgF0-螺栓净断面面积；cm2d0-螺栓小径，对高强螺栓M24，d0=2.1 cm - 螺栓的许用应力（Kg/cm2） =（0.50.6）S其中S材料的屈服极限；对材料高强M24螺栓，0.2=6600 Kg/cm2=0.556600=3630 Kg/cm2 7.凸缘垂直剪切应力计算剪应力c截面形状系数，受剪截面为矩形截面时取RB-起重机右端(图12) 支反力，RB=NB+NC=19577+19290 = 38867 Kg图17受剪面积(c

25、m2) 见图17 =238cm2许用剪切应力(kg/cm2)对于Q235-B材料, s=2350kg/cm2,1.34系数，得 =245kg/cm2=1013kg/cm2 符合要求.8.支承连接处，对凸缘的挤压应力挤压应力支反力(kg), RB =38867 Kg Kg承压端面面积(cm2) 见图15(b)、（c）, =33.575=2513cm端面承压时，对于Q235-B材料, s=2350kg/cm2,1.34系数=2350/1.34=1754kg/cm2=1754 kg/cm2符合要求。第五节、运行机构计算运行机构主要是用来作水平运移物品的，根据电动单梁桥式起重机的使用，操作特点，其运行

26、速度将随着操纵形式而不同。一般地面操纵的起重机运行速度必须小于操作者的步行速度（v步=50米/分），本产品确定地面操纵运行速度20米/分。运行机构由驱动装置（电动机），制动装置（制动器）传动装置（减速器），车轮装置四部分组成，LD1型电动单梁桥式起重机运行机构如图18所示，驱动同制动装置是由一台实心转子软启动制动电动机加上传动装置构成，传动装置是由一闭一开式齿轮加摆线针减速器所构成，车轮装置是由一固定心轴（车轮轴）安装在横梁上。本产品起重机运行机构的驱动形式是采用分别驱动，即由两套独立，完全无机械联系的运行机构组成。在改善起重机跑偏，啃道现象中，分别驱动将优越于集中驱动。图17一、运行机构电动

27、机及减速机的选择1）运行摩擦阻力式中：Go起重机自重（包括葫芦重）（kg） Go=9860kgGn额定起重量（kg） Gn=32000kgK滚动摩擦系数（cm）（见表1）因车轮直径460mm，故取k=0.05 d车轮轴承内径（cm） 查图纸得 d=12cm轴承磨擦系数（见表2） =0.02K附附加磨擦阻力系数，对于分别驱动的园柱车轮踏面，支承车轮的轴承为圆锥轴承时，取K附=1.5D轮车轮直径（cm） D轮=46cm单位磨擦阻力系数滚动磨擦系数 表1钢轨型号车轮直径(mm)250300350400500轻重钢轨或方钢钢质车轮0.0300.0350.0400.0450.050轴承磨擦系数表 表2轴

28、承形式滚动轴承轴承结构滚珠式或滚柱式锥形滚子式0.0150.022满载运行时最大坡度阻力式中：k坡起重机轨道允许有一定的倾斜，但对在钢筋混凝土基础和金属梁上的轨道取轨道坡度阻力系数k坡=0.0013满载运行时最大风阻力可以不考虑风载荷，因为该起重机主要是用在室内工作.4、满载运行时总静阻力 464+41.86=505.86kg5、 满载运行时电动机的静功率式中：V起重机运行速度（米/分） V=20m/min运行机构传动效率，本产品取=0.9m电动机个数 m=2初选电动机 式中：k电电动机起动时，克服惯性的功率增大系数，k电=1.2 由计算功率，选择标准（或专用）电动机。LD1型电动单梁桥式起重

29、机运行机构的电动机是实心转子制动电动机。现将本系列产品起重机运行机构所选用的电动机列于表3中。 LD1型运行制动电动机 表3运行速度（m/min）20电动机电动机型号YSE100L2-4功率N(km)3.0转速n电(rpm)1200额定力矩M额(kg.m)23.9(Tn=9550*p/n=9550*3.0/1200)最大转矩/额定转矩2.5制动制动的形式平面制动器制动力矩(kg.m)3207、按选定电动机转速；计算减速机速比式中：n轮车轮转速（rpm）v起重机运行速度（m/min） v=20 m/minD轮车轮直径（m） D轮=0.46 m减速机速比i计:i计=式中，n电电动机的额定转速（rpm）n电=1200 rpm8、按计算的速比i计选定减速机。LD1型起重机，考虑产品的通用化，而选用了尽量符合标准减速机的速比。本产品所选定的减速机为一开一闭传动的减速机，选用见表4。表4起重机运行速度v(米/分)一级闭式传动二级开式传动总速比20（摆线针减速器）Z5=17；Z6=5986.765