MH16tX9.93m单梁半龙门起重机计算书课案

1、MH16t-9.93m+3 m+Om葫芦单梁龙门起重机设计计算书广东顺发起重设备有限公司2013年10月1. 主要技求参数起重量Q: 16t;起升高度H : 7.7m；跨 度L: 9.93m；工作级别：A5起升速度V: 3.5m/min ;有效臂长1:2m;大车运行速度 Vd : 30m/min小车运行速度 Vx : 20m/min ；上横梁间距b1: 1.8m；支腿下间距b2: 3.8m；大车轮距B: 5m；2. 主梁、端梁和支腿截面力学特性主梁、上横梁、下横梁和支腿作刚度计算，强度计算，稳定性计算和强度校 核所用数据列表如下:截面类型截面尺寸AIxWxixiyWyiy主梁500X6-550

2、X6-I30 异-998223. 942665075951 压4843 拉286097526391168610. 32上横梁1446X6-400X6221.5277905.863781.8418551870.1763349. 91下横梁482X6-270X690304871234.3218.381060793961.7311.99支腿 大端36a X1400277.864037344216622178888851支腿小端36a X416159.72669315161542864211618支腿折算截面36a X1150121228461255142929035093503. 主梁刚度起重机跨度

3、9.93米，悬臂3米，悬臂和跨度比为0.350.316悬臂没超长，达 到设计规范的要求。3.1主梁的跨中刚度48EIPl3式中f。- -在P力作用下主梁跨中的下挠度；P -额定起重量和电动葫芦自动的和力;P = Q 亠 Gh其中 Q -额定起重量；Q = 16000kgGh - -电动葫芦重量Gh = 1142kgp =Q +Gh =1 6 0 00 1 421 7 1 4kg)L跨度;L=993cmE-弹性模量；E =2 106kg/cm2I -主梁跨中截面的惯性矩；I = 266507cm4Pl317142 9933于疋f60.656(cm)二 656mm48EI 482x10 x 266

4、507主梁跨中刚度比：f0/l =6.56/9930 = 1/1513乞 1/750符合GB/T3811-2008中有关主梁跨中刚度的要求。3.2主梁悬臂刚度2Plc l3EI式中P、E和I与式（1）同;lg -悬臂的有效长度；l = 300cmlc -支腿至主梁的距离；lc = 200cm于是一 PlJ3EI17142 2002负讪牝卅仙尬3 2 106266507主梁悬悬臂刚度比：fx/lc =1.6/2000 = 1/12501/350由此可见，刚度符合 GB/T3811-2008中有关主梁悬臂刚度的规定，就能满 足使用要求，本起重机的悬臂刚度是合格的。4. 主梁的强度计算4.1主梁的跨

5、中强度计算代号的意义见示图7和图8Tnruj主梁均布载荷夷力图主梁跨中集中戟荷受力團 U74.1.1集中载荷处于跨中时主梁跨中的最大垂直弯矩M max计算代号的意义见示图7式中P计-计算轮压其中；：2 -小车起升动载系数v2 - 2min2vq起升状态级别 HC4取 2min =1.2 匕=0.68Vq -起升速度Vq =3.5m/mi n = 0.058m/s2 =1.2 0.68 0.058 = 1.24；：4 -大车运行冲击系数4 =1.10.058Vy _hVy-大车运行速度 vy =20m/mi n = 0.33m/s -1.1 0.058vy _hh -轨道接头处两轨面的高度差取h

6、 = 3mmI =1.1 0.058 0.333 =1.133P十=1.24 16000 1.133 1142 = 21133(kg)所以 Mj 二空=21 1 彳93? 4 62(6g7cm)44.1.2均布载荷对主梁跨中的弯矩q -均布载荷单位长度密度；GzL 2l空口2.55临心)993 300所以L=2.55993_3004丿21 4丿= 5138 (k.cm)Mq誇4.1.3主梁跨中最大垂直弯矩和最大垂直应力M max 二 M J M q 二 5246267 513856 二 5760123(kg.cm)二 ma1xM m a x-M m a x； -m a2cWx1Wx2式中 Wx

7、1 -主梁上盖板处垂直方向的抗弯模数；Wx 5951cm3Wx2 - -主梁工字钢底部垂筋方抗弯模数WX4843cm3Wx1=57 6 0 1 ?孑6 7kg/cm2)59 5 1-max2max57601234843= 1189(kg/cm2)4.1.4主梁跨中的的水平弯矩和水平应力Ms1.5agmaxS1MsWyx1MsS2Wyx2式中a -大车起动或制动时起重机的加或减速度 大车运行速度Vd = 20m/mim = 0.33m/s查 GB/T3811-2008起重机设计规范中表13加速时间和加速度取a = 0.16(m/s2)g -重力加速度g =9.8(m/s2)Wy1 -主梁上盖板处

8、水平方向的抗弯模数；Wy1 = 5466cm3Wy2-主梁工字钢底部水平方向的抗弯模数；Wy 23686cm31 5 汉 0 16Ms5 7 6 0 1=2134 1 0(6g4cm)9 . 8MsMsWyx53.45( kg/cm )S2141064116862=12(kg/cm )4.1.5主梁跨中的正应力a.主梁盖板处的正应力2 25 = a1x 二 S1 = 967 53.45 二 1119(kg /cm ) =100N / mm所以二=100N/mm2 乞 158N/mm2 符合 GB/T3811-2008 的有关规定。b.主梁工字钢底部的正应力二2 *ma

9、x2 乙=1189 12 = 1201(kg/cm2)4.1.6主梁工字钢底部的局部弯曲应力主梁工字钢底部的局部应力指示图9中的1、2和3点处，在葫芦小车轮压的作用下出现的局部弯曲变形而产生的应力，其表达式如下:-X1；-Z12P2P二 K3 百；2P3工字梁局部应力示意图图9式中Ki、K2、K3、K4、和K5是由轮压作用点位罡i决定的比值:J i系数，见图9；0.5(b -d)i =a c -e其中 a = 0.5(bd) =0.5 (150 -11.5) = 69.25(mm)c-葫芦小车轮缘对工字钢下翼缘的间隙；取c=4mme-葫芦小车对工字钢的轮压作用点至小车轮缘的距离；e = 0.1

10、 4 0R其中R-小车踏面的曲率半径；R二172mme-0.146R =0.146 172 =25.1 1 (2mm)i 二 a c-e =69.25 4 - 25.112 = 48.1 3 (8nm)i48.1380.6950.5(b-d) 69.25根据 =0.695,查铁道出版社起重机设计手册P599中图4-3-7,取 K0.59, =0.075, 3 0.28, K0.92, K 0.82P计ZLS其中ZLS -葫芦小车的轮数；ZLS =8P计ZLS普=2640(kg)t-工字钢受压翼缘板的平均厚度；t = 3cm2P2 26402所以 ”-x1 - -K|亍=-0.592340kg

11、/ cmt32P2 26402t? =0.0753244kg / cm2P2 26402亍=0.2821 6 4kg/cm2t2322Pccc22 64 02丁 = 0.92 乂2= 5 3 9g / cmt2322P226402-x3 = K5 y - 0.824 8 0g / cmt3Z1Z2-K34.1.7主梁工字钢底部的综合应力2 2匚 x1 （匚21）-；（匚2 卞 z1）；二(-340)2 (1071 44)2 -(-340) (1071 44)= 1318kg/cm2 =129N/mm2所以二 h1 =129N/mm2 158N/mm2 符合 GB/T3811-2008 的有关规

12、定。；和2 二-.-x22(匚2 2)2 一二 x2(匕飞 z2)二.1642 - (1071 539)2 -164 (1071 - 539)2 2=1534kg / cm =150N/mm所以二 h2 =150N/mm2 空 158N/mm2 符合 GB/T3811-2008 的有关规定。匚h3 =二2 二x3 =10 7 14 8 01 5 5kg/cm2 = 1 5 N / mm2所以匚h3 =152N/mm2岂158N/mm2符合GB/T3811-2008的有关规定。4.2主梁悬臂的强度计算代号的意义见示图54.2.1主梁悬臂的垂直正应力J xb1Wxi二 xb2Wx2式中-xb1 主

13、梁悬臂上盖板处垂直方向的正应力；二xb2 主梁悬臂工字钢底部垂直方向的正应力;M x -悬臂在计算点的垂直正力矩；M x 二 P计 J 二 4226600kg .cm于是xb1Wx!=710（kg/cm2）= 69.6N/mm2所以二xb1 =69.6N/mm2 岂 158N/mm2 符合 GB/T3811-2008 的有关规定。x2-xb2 - = 8 7 （kg / cm ）Wx24.2.2主梁悬臂工字钢底部的综合应力匚 bzl 二衣；xl2（匚 xb2 ；Z1）2 一匚 x1（匚 xb2 ；Z1）；二 849kg / cm2 二 73N / mm2所以匚bz73N/mm2 158N /

14、mm2 符合 GB/T3811-2008 的有关规定。Sz2 - Cx22-（匚 xb22）2 ix2（；xb22）2 2=1363kg/cm =134N/mm所以匚bz2 =134N/mm2 乞 158N/mm2 符合 GB/T3811-2008 的有关规定。2 26z3 = ；xb2 二 x3 = 955kg / cm 94N / mm所以匚bz3 =94N/mm2岂158N/mm2符合GB/T3811-2008的有关规定。5.支腿稳定性和强度校核5.1支腿的稳定性5.1.1支腿在龙门架平面内的稳定性_ I计扎=imin式中I计-支腿在龙门架平面内的计算长度1计其中J -支承类型的长度系数

15、在龙门架平面内支腿按上端固定下端自由的变截面考虑=2-变截面折算长度系数与支腿小、大端惯性矩比值Imin/lmax有关，I min / Imax = 42864/551870二0.078查起铁道出版社重 机设计手册P712表4-5-13取11.769I-支腿实际长度.I = 890cmI 计=1.769 2 890 =3148(cm) im i -折算截面对门架平面的最小惯性半径.i = 50imin-63兔=65乞120满足GB/T3811 -2008有关受压结构件稳定性的要求。5.1.2支腿在支腿框架平面内的稳定性rl计扎=im in式中I计-支腿在支腿框架平面内的计算长度I计f I其中-

16、支承类型的长度系数.在支腿框架平面内支腿按上端固定下端固定的变截面考虑，取J = 0.8-变截面折算长度系数与支腿小、大端惯性矩比值Imin/lmax有关，Imin/lmax =26693/64037 =0.417查起铁道出版社重机设计手册P712表4-5-13取叫=1.21I计=1.21 0.8 890 = 861(cm)imin -计算截面对支腿框架平面的最小惯性半径.i=18Imin=48支腿在龙门架平面内和在支腿框架平面内的长细比: =48乞120满足GB/T3811 -2008有关受压结构件稳定性 的要求。6.支腿的强度校核6.1支腿大端的强度校核6.1.1集中载荷处于悬臂极限位置时

17、的最大应力HL图10_ _N . Mx . MyA Wx Wy小车运行起动或制动时对支腿的弯拒U116.1.1.1支腿的轴压应力、二z式中N -支腿的支承力Gs-上横梁重量 Gsi = 647kgN =1 3 1 9kg):-轴心受压稳定性系数 在 一 75时查GB3811-2008附录 K=0.72A-计算截面面积A = 277.8(cm2)所以二z =豆66(kg/cm2)WAMpIsPS由运行侧向歪斜载荷Ps引起的支腿内力 图126.1.1.2支腿大端在龙门架平面内的弯曲应力二xMxWx式中Mx -支腿计算点在龙门架方向的弯矩Mx = M M xg M psM -满载葫芦处于极限位置时在

18、龙门架方向产生的水平力对支腿大端的矩M xg -满载葫芦小车运行或制动时的惯性力对支腿大端的矩M ps -满载葫芦处于极限位置时起重机偏斜运行的侧向力对支腿大端的矩M 的计算方法见图10 Mxg的计算方法见图11Mps的计算方法见图12其中M 二HhH2h(2k +3)其中 P = R+ = 2 1 1 3k3)h =887(cm)1c =200(cm)所以 H =2 8 2kg)M -： =0.5Hh = 1251296kg.cm)M xg =0. 5Pxg h式中a-大车起动或制动时起重机的加或减速度 大车运行速度Vd = 30m/mim = 0.5m/s查GB/T3811-2008起重机

19、设计规范 中表13加速时间和加速度取a二0.19(m/s2)2g -重力加速度 9.81m/sPxg =250(kg)M xg = 110875(kg.cm)M Ps = P s hPs-大车偏斜运动时的偏斜力其计算方法见图132Pm axPs =2Pm a -大车最大轮压8654kg-水平侧向载荷系数 由于L/B=993/500=2，查GB/T3811-2008TP11P2C - C起重机偏斜运动的水平侧向力计算示意图13附录D取 =0.05Ps 二 432.7 kgM ps = Psh = 3 8 3 8(0g!cm)Mx =M 一： M xg M Ps =1 7 4 5 9kgiCm)W

20、x-计算截面在支腿平面内的抗弯模数 Wx = 8888cm3Mx2二x197(kg / cm )Wx6.1.1.3支腿大端在支腿框架平面内的弯曲应力ay WyMy -支腿计算点在支腿框架方向的弯矩Wy-支腿计算截面在支腿框架方向的抗弯模数Wy = 1680cm3My = M hb M QB M qB M fBM hb -葫芦载荷和均布载荷作用在支腿方向对支腿大端的矩M QB -大车运行起动或制动时葫芦载荷惯性力作用对支腿大端的矩M qB -大车运行起动或制动时均布载荷惯性力作用对支腿大端的矩iB11C11 /YhI 3I 1AJDV Aaba.VbVABsd P c2MBMe垂直力作用下引起的

21、支腿在支腿平面内的内力图14M fB -风载荷惯作用对支腿大端的矩Mhb的计算方法见图14Mqb MqB MfB的计算方法见图15bPMhb 巧（2 ：卡只3 - ：RR） 甘中p=p计i 其中计.L2-24190kgb = 1800 mm- =- =0.5bd = 900mmR1123k1 2k2 2k1k2 k2k-I * 旦=50h bI2 bMBMCBC二MAMD水平力作用下引起的支腿在支腿平面内的内力 图15R1 -8.35 10*一 ：2(k1 - 2k2) 2 k2 2k2 1B 5002.78b 180R2 =1.7 10R3 =1：2(32 J(3： k2 匕也3k2)伫；(

22、2： k2 ： * k2)二160 =0.89b 180R3 =187R4 二(3k1 2k2) k2(2k1 k2) =1113所以 Mhb 二 b：(2 R2R3 - -R1R4)=763015kg.cmM qbhP(k2 a(k1 2k2)R2 a其中PPq1 5丁(QGh)ad189 kgM QB = 20571kg .cmM qB=hP (k2 a(k1 2k2)R2a1.5a q(L 21)2= 211(kg)M qB = 205764kg.cmhPM fB(k2 a(k1 2k2) R2aP - Pw其中Pw-风力Pw 二 0.5CqII AC-风力系数 主梁长高比l/h=13查

23、 GB/T3811-2008表16 取 C =1.6qH -工作状态计算风压 150 Pa = 15.3kg/m2A-主梁的迎风面积13m2Pw 二 165(kg)M fB = 1666kg.cmMy = M hb M QB M qB M fB=991016kg.cm= 287kg / cm3Wy6.1.1.4集中载荷处于极限位置时支腿大端的综合应力NMx My22550 kg / cm =54N/mm A Wx Wy二-158N / mm2符合GB/T3811-2008起重机设计规范的相关规定6.2支腿小端的强度校核集中载荷处于悬臂限位置作为支腿小端强度校核的的基准点MX mWx Wy6.2

24、.1支腿小端的轴压应力式中N -支腿的支承力r + M GztG z t-一个支腿重量 Gzt 二 1556 kgA-支腿小端截面面积A=160(cm2)1N = P计 1 2 、= 13198kg-IGsiGzt2N2所以二z115(kg/cm )622支腿小端在龙门架平面内的弯曲应力-XMx；-XWx式中 Mx -支腿小端在龙门架方向的弯矩Mx = M H M PsMH -Hcc-大车轨道至支腿小端的距离;M H = He = 372 O(kg.cm)c = 66 cmM ps 二 Re = 5 9 2 Okg.cm)Mx=Mh MPs=431 2(8g.cm)Wy -支腿小端在支腿平面内

25、的抗弯模数2116cm3Mx2二 x204( kg / cm )Wx6.1.3支腿小端在支腿框架平面内的弯曲应力My二 yWyMy -支腿小端在支腿框架方向的弯矩Wy -支腿小端在支腿框架方向的抗弯模数My = M ha M qa M qA M fAM ha -葫芦载荷和均布载荷作用在支腿方向对支腿小端的矩M QA -大车运行起动或制动时葫芦载荷惯性力作用对支腿小端的矩M qA -大车运行起动或制动时均布载荷惯性力作用对支腿小端的矩M fA-风载荷惯作用对支腿小端的矩Mha的计算方法见图14Mqa MqA MfA的计算方法见图15bPMha 2 k2 ( - ：)Ri=7099kg.cmhP

26、jMqa1 2k27+0.5 X27+1 X 58=159.7 cm2) 形心位置：y1 =2* 0.6* 60*3027* 0.6* 59.70.5* 27*17.5 1* 58* 31159.7=32.32 cmy2 =60-32.3=27.7 cmZ1 =3)断面模数Wx =J Xy1=63100.896=32.3=1953.6 cm0.6* 60* 28.9 60* 0.6*1.3 0.6* 27*15.1 0.5* 27*15.1 1* 58* 0.5XA/ Jy520261.57cWy=26817.6 cmZ219.438.3、起重机最大轮压:当电动葫芦移到左端（或右端）极限位置起

27、吊额定起重量时端边 （或右端）主动车轮受最大轮压支承反力如下图：ma x=；n Q Kn G2L1Kn q L4L4其中 Q-额定起重量，Q=16000 Kg ;G-电动葫芦重量，G=1152 Kg ;K n -冲击系数，K n =1 ；n -动力系数，对中级工作类型单梁吊取书n =1.2 ；G端-端梁重, G端=300 Kg ;G轮主-主 动车轮重量， G轮主=162 Kg ；G驱-驱动装 置重，G驱=49 Kg ；q-主梁单位长度的重量，q=325 Kg/m=3.25 Kg/cm ；L-跨度，L=2360 cm;K-轮距，K=350cm;Li-1080 cm;max 20空嗨1*325*

28、2360 g42360421* 1621*49=12023.3 Kg根据轮压选取车轮直径为D=400 mm8.4、最大歪斜侧向力S=入NN-最大 轮压，N=12023.3 Kg ; 入侧压系数，取入0.1;S=0.1 X 12023=1202.3 Kg;8.5、端梁中央断面合成应力CT N K S K+2Wx 2Wy12023.3*350c 2* 1952.38 c =1400 Kg/cm1202.3* 3502* 26817.6=1085.5Kg/cm26、 车轮轴对端梁腹板的挤压应力_ PcN挤=dT2d鳥N 起重机最大轮压，N=12023.3 Kg/cm ;d0端梁腹板轴孔直径，d0=9

29、cm ;S 0端梁支承腹板厚，S 0=1.5cm ;c挤-许用挤压应力，对3号钢取c挤=1150 Kg/cm 2; 所以：(T挤12023.32* 9*1.5=445.3 Kg/cmc 挤=1150 Kg/cm安全9、主、端梁连接计算9.1、主、端梁连接形式及受力分析主、端梁连接是采用螺栓和减载凸缘结构的形式，主梁两 端同端梁之间各用八个M24螺栓（45号钢）连接。9.2、螺栓拉力的计算1） 起重机歪斜侧向力矩的计算M = S K=1202.3 X 3.5=4208 Kg.m2）歪斜侧向力矩对螺栓拉力的计算设歪斜侧向力矩M对螺栓d的拉力为NiNi = 2.5 M s X/ 刀 X2式中系数2.5是考虑螺栓预紧力及载荷分布不均匀性 的影响系数；M -歪斜侧 向力矩，=4208 Kg.m ；X - 螺栓d距离 Y-Y轴的 距离，x=0.69m ;刀Xi2-每个受拉螺栓距离Y-Y轴的距离平方之和（m2）2 2N1 = 2.5 X 4208 X 0.69/（0.03 X 5+0.69 X 5） =3043.5 Kg3）起重机支承反力对螺栓的作用力矩当载荷移到一端极限位置时，取C点为受力平衡点刀MC=0 得 MR=MN=RbI 0式中l 0-力臂，取 l o=0.151mMR-支反力Rb对C点的作用力矩（Kg.m） MN-所以受拉螺栓对C点的力矩之和，（