MH16tX993m单梁半龙门起重机计算书课案

1、MH16t-9.93m+3 m+0m 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Pl 348EI(1)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 l: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AI

2、xWxixIyWyiy主梁500X6-550X6-I30 异 -998223 942665075951 压4843 拉28609752639116861032上横梁1446X6-400X6221.5277905.863781.8418551870.176334991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 X11501212284612551429290

3、3509350式中 f0 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 Gh其中 Q 额定起重量； Q 16000kgGh 电 动 葫 芦 重 ；量Gh 1142kgP Q Gh 16 0 0 01 1 4 21 7 1 4(k2g)L 跨度 ;L=993cmE 弹性模量； E 2 106 kg / cm2I 主梁跨中截面的惯性矩； I 266507cm4Pl 3 17142 9933于是 f060.656(cm) 6.56mm0 48EI 48 2 106 266507主梁跨中刚度比： f0 /l 6.56/ 9930 1/1513 1/750符合 GB/T3

4、811-2008 中有关主梁跨中刚度的要求。3.2 主梁悬臂刚度2(2)PlC2l 3EI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PlC2l3EI17142 20602 300 0.16(cm) 1.6mm3 2 106266507主梁悬悬臂刚度比：fx /lC 1.6 / 2000 1/1250 1/350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 主梁的跨中强度计算代号的意义见示图 7和图 84.1.1 集中

5、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 7P计L式中 P计 -计算轮压P计( 2Q 4G h)4其中 2 -小车起升动载系数v2 2min2vq起升状态级别 HC4取 2min 1.2 2 0.68vq -起升速度vq 3.5m / min 0.058m / s2 1.2 0.68 0.058 1.244 - 大车运行冲击系数4 1.1 0.058vy hvy -大车运行速度 vy 20m/ min 0.33m/ s4 1.1 0.058vy hh -轨道接头处两轨面的高度差取 h 3mm4 1.1 0.058 0.33 3 1.133P计 1.24 16000

6、 1.133 1142 21133(kg)所以 MJ P计L 21133993 52 4 6 2(k6g7.cm)44.1.2 均布载荷对主梁跨中的弯矩M q q2L42 l2q- 均布载荷单位长度密度4GzL 2l所以L2 l 22.55 9923 30 204245 1 3 8 (5kg6.cm)1.133 2911 2.55(kg/cm)993 300M q 24.1.3 主梁跨中最大垂直弯矩和最大垂直应力M max M J M q 5246267 513856 5760123(kg.cm)m a1xM m ax Mm a x ；m a2xWx1Wx2式中 Wx1 主梁上盖板处垂直方向的

7、抗弯模数； Wx1 5951cm3Wx2 主 梁 工 字 钢 底 部 垂向直的方抗 弯 模 ；数Wx2 4843cm3m a1xMWm a xWx157 6 01 2936 (7kg / cm2 )5951max2maxWx25760123484321189( kg / cm2 )4.1.4主梁跨中的的水平弯矩和水平应力MS1.5agmaxS1MSWyx1S2MSWyx2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

8、 9.8(m / s2 )Wy1 -主梁上盖板处水平方向的抗弯模数； Wy1 5466cm3Wy 2 -主梁工字钢底部水平方向的抗弯模数； Wy2 23686cm31.5 0.16MS5 7 60 1 21341 0(6kg4.cm)9.8MSMSWyx21410642639253.45( kg/ cm2 )S214106411686212(kg / cm2 )4.1.5 主梁跨中的正应力 a主梁盖板处的正应力221 m a1x S1 967 53.45 1119(kg / cm2 ) 100N /mm2所以 1 100N /mm2 158N / mm2 符合 GB/T3811-2008的有关

9、规定。 b主梁工字钢底部的正应力2 max2 S2 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：x1K1 2t2P ；Z12Pt2x22PK 3 t2 ；Z2 K 42Pt2x3K 5 22P t23工字梁局部应力示意图 图9式中K1、K2、K3、K4、和K5 是由轮压作用点位罡i 决定的比值： i 系数，见图 9 ；0.5(b d)i a c e其中 a 0.5(b d) 0.5 (150 11.5) 69.25(mm)

10、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 0.146R其中 R -小车踏面的曲率半径； R 172mme 0.146R 0.146 172 25.1 1 (2mm)i a c e 69.25 4 25.112 48.1 3 (8mm)i 48.1380.6950.5(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 K1 0.59, K 2 0.075, K 3 0.28, K 4 0.92, K5 0.82P计ZLS其中 ZLS -葫芦小车的轮数； ZLS 8P计ZLS2113

11、3 2640(kg)t- 工字钢受压翼缘板的平均厚度； t 3cm2P 2 2640 2 所以 x1K12 0.59 2 340kg /cmt32P 2 2640 22 0.075 2 44kg /cm2P 2 2640 22 0.28 2164kg/cm2t 2 322P2 264022 0.92 2539kg/cm2t 2 322P2 26402Z1x2Z2K2K3K4x3 K5 2 0.82 2480kg /cmt34.1.7 主梁工字钢底部的综合应力22h1x1 ( 2z1)2x1( 2z1) ；( 340)2 (1071 44)2 ( 340) (1071 44)1318kg / c

12、m2 129N /mm2所以 h1 129N / mm2 158N / mm2 符合 GB/T3811-2008的有关规定。 h2x22 ( 2z2 )2x2( 2 z2)1642 (1071 539)2 164 (1071 539)221534kg / cm2 150N /mm2所以 h2 150N / mm2 158N / mm2 符合 GB/T3811-2008的有关规定。 h3 2 x3 1071480155kg1/cm2 15N2 /mm2所以 h3 152N /mm2 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

13、54.2.1主梁悬臂的垂直正应力xb1Wx1xb2Wx2式中 xb1 -主梁悬臂上盖板处垂直方向的正应力；xb2 -主梁悬臂工字钢底部垂直方向的正应力；Mx -悬臂在计算点的垂直正力矩；M x P计l c 4226600kg.cm于是xb1M x 710(kg / cm2 )Wx1269.6N /mm2所以 xb1 69.6N /mm2 158N / mm2 符合 GB/T3811-2008 的有关规定。x2 xb2 x 8 7 (2kg / cm2 ) xb2 Wx24.2.2 主梁悬臂工字钢底部的综合应力bz1x12 ( xb2z1)2x1( xb2z1) ；849kg / cm2 73N

14、 /mm2所以 bz1 73N / mm2 158N /mm2 符合 GB/T3811-2008 的有关规定。bz2x22 ( xb2z2 ) 2x2( xb2 z2)22 1363kg / cm2 134N/ mm2所以 bz2 134N / mm2 158N / mm2 符合 GB/T3811-2008的有关规定。22bz3 xb2 x3 955kg / cm 94N / mm所以 bz3 94N /mm2 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l计imin式中 l计 -支腿在龙

15、门架平面内的计算长度l计其中- 支承类型的长度系数 . 在龙门架平面内支腿按上端固定下端自由的变截面考虑 21-变截面折算长度系数 . 与支腿小、大端惯性矩比值 I min /Imax 有 关， I min /Imax 42864/ 551870 0.078 查起铁道出版社重 机设计手册 P712 表 4-5-13 取 1 1.769l - 支腿实际长度 . l 890cml 计 1.769 2 890 3148(cm) im i -n-折算截面对门架平面的最小惯性半径 . i 50imin6365 120满足GB / T 3811 2008有关受压结构件稳定性 的要求 。5.1.2 支腿在支

16、腿框架平面内的稳定性l计im i n式中 l计 -支腿在支腿框架平面内的计算长度l 计1 l其中- 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 0.8101-变截面折算长度系数 . 与支腿小、大端惯性矩比值 I min /Imax 有关， I min /Imax 26693/64037 0.417 查起铁道出版社重机设计手册 P712 表 4-5-13 取 1 1.21l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 18imin48支腿在龙门架平面内和在支腿框架平面内的长细比：48 120满足 GB /

17、T 3811 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的最大应力图 10N Mx MyA Wx Wy116.1.1.1 支腿的轴压应力 zN z zA式中 N -支腿的支承力Ll4q(L4 2l) 12 4GslGsl -上横梁重量 Gsl 647kgN 1 3 1 9(kg8)-轴心受压稳定性系数 在75 时查 GB3811-2008 附录 K0.72A - 计算截面面积 A 277.8(cm2 )所以 z N 66(kg / cm2 )A12Ps由运行侧向歪斜载荷 Ps引起的支腿内力 图126.1.1.2 支

18、腿大端在龙门架平面内的弯曲应力 xMxWx式中Mx -支腿计算点在龙门架方向的弯矩13Mx M M xg M PsM - 满载葫芦处于极限位置时在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 M xg 的计算方法见图 11M Ps 的计算方法见图 12 其中 M HhH 3Plc 2h(2k 3)其中 P P计 211 (3k3g)h 887(cm)lc 200(cm)k I 2h 0.4I1L所以 H 2 8 2(k1g)M0.5Hh = 125

19、1296 kg.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起重机设计规范 中表 13 加速时间和加速度 取 a 0.19(m/s2)2g -重力加速度 9.81m / s2Pxg 250(kg)M xg 110875(kg.cm)M Ps P shPs-大车偏斜运动时的偏斜力其计算方法见图 132Pm a xPs2Pm a x-大车最大轮压 8654kg-水平侧向载荷系数 由于 L/B=993/500=2 ，查 GB/T3811-200814P1P2C - C起重机偏斜运动的

20、水平侧向力计算示意图13附录 D 取 0.05Ps 432.7kgM Ps Psh 3 8 3 8(0kg4.cm)Mx M M xg M Ps 1 7 4 5 9(k7g.5cm)Wx -计算截面在支腿平面内的抗弯模数 Wx 8888cm3Mx 2 x197(kg / cm2)Wx6.1.1.3 支腿大端在支腿框架平面内的弯曲应力y Myy 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MQB -大车运行起动或制动时葫芦载荷惯性

21、力作用对支腿大端的矩MqB -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15BChI3I1ADabaVDVABsd P c2MBMC垂直力作用下引起的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M HB 的计算方法见图 14M QB M qB M fB 的计算方法见图 15bPM HB 2 (2 R2R3 R1R4 ) 其中P P计 1 lc q(L 2l) 其中 计 L 2 24190kgb 1800 mmd 0.5 bd 900mmR1k1 I 3 B 501 I1 bI 2 b16MBMCBCMAMD水平力作用下引起的支腿在支腿平面内的内力 图15R1

22、 8.35 10 4R22 (k1 2k2) 2 k2 2k2 1B 5002.78b 180R2 1.7 10 3R32(32 ) (3k2k13k2 )(2k2k1k2)a 160 0.89b 180R3 187R4 (3k1 2k2) k2(2k1 k2)1113所以 M HB b2P (2R2 R3 R1R4)763015kg.cmM QBhP (k2 a(k1 2k2 )R2 a1.5其中 PPQ12.5 (Q Gh )ad 189 kgM QB 20571kg.cm17M qBhP (k2 a(k1 2k2)R2 aP Pq1.5a q(L 2l) g2211(kg)M qB 20

23、5764kg.cmhPM fB(k2 a(k1 2k2)R2aP Pw其中 Pw -风力Pw 0.5CqII AC - 风力系数 主梁长高比 l /h 13 查 GB/T3811-2008 表 16 取 C 1.6qII -工作状态计算风压 150Pa 15.3kg / m2A -主梁的迎风面积 13m2Pw 165(kg)M fB 1666kg.cmMy M HB M QB M qB M fB991016kg.cmy My 287kg/cm3y Wy6.1.1.4 集中载荷处于极限位置时支腿大端的综合应力N Mx My 2 2 550kg /cm2 54N /mm2 A Wx Wy158N

24、/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18N Mx MyA Wx Wy6.2.1 支腿小端的轴压应力式中 N -支腿的支承力N1P计 1 l2计lLc4q(L4 2l) 21 4Gsl G ztG z t-一个支腿重量 Gzt 1556 kgA - 支腿小端截面面积 A 160(cm2)1NP计 12计13198kg1 lc4q(L 2l)L41 4Gsl Gzt2N2 所以 z115(kg /cm2 )A6.2.2支腿小端在龙门架平面内的弯曲应力Mxxx Wx式中 Mx -支腿小端在龙门

25、架方向的弯矩Mx M H M PsM H Hcc-大车轨道至支腿小端的距离；M H Hc 3 7 2 0(8kg8.cm)c 66cmM PsPsc 5 9 2 0(kg0.cm)Mx M H M Ps 4 3 1 2(8kg8.cm)Wy -支腿小端在支腿平面内的抗弯模数 2116cm3Mx 2x204(kg/cm2)x Wx196.1.3支腿小端在支腿框架平面内的弯曲应力My 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 fAMHA -葫芦载荷和均布载荷作用在支腿方向对支腿小端的矩MQA -大车运行起动或制动时葫

26、芦载荷惯性力作用对支腿小端的矩 MqA -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M HA 的计算方法见图 14MQA MqA M fA的计算方法见图 15bPM HA 2 k2 (1 )R17099kg.cmhPM QA 1 2k1 2k2 R2223653kg.cmhPM qA 1 2k1 2k2 R2226130kg.cmM fA 1 2k1 2k2 R2 2113760 kg .cmMy M HA M QA M qA M fA170642y My60(kg /cm2 )y Wy206.2.4 支腿小端截面的综合应力N Mx MyA Wx

27、 Wy 22451kg /cm2 44N /mm2158N / mm2 符合 GB/T3811-2008起重机设计规范的相关规定7. 下横梁的强度校核P Ps支腿最大正压力对下横梁的弯矩和弯曲应力其计算方法见图 14MPWx其中 M P bPP 23524kg b 70cmM P bP 1546680kg.cmWx -下端梁在支腿平面内的抗弯模数 Wx 1234cm32P 1274kg / cm2大车偏斜运行时的侧向力对下端梁的弯矩和应力所以 MPs bPs 7 07 0(k0g.cm)M Ps 2Ps Ps 86( kg / cm2 )Wy7.3 下端梁的综合应力P Ps 1 3 6(k0g

28、/ cm2 ) 1 3322133N /mm2 140N /mm2符合 GB3811-2008起重机设计规范的相关规定。218、端梁计算8.1、 轮 距的确 定K 1 1L5711即 K= ( 1 1 ) L=3.374.72 米 57取 K=3.5 米8.2、 端 梁中央 断面 几何 特性端梁断面尺寸如图：1) 断 面总面 积：F=2600.6+0.6 27+0.5 27+158=159.7 cm2) 形 心 位 置 ：y1=2*0.6* 60*30 27* 0.6* 59.7 0.5* 27*17.5 1* 58* 31159.7=32.32 cmy2 =60-32.3=27.7 cmz1

29、=0.6* 60*28.9 60* 0.6*1.3 0.6*27*15.1 0.5*27*15.1 1* 58*0.5159.7=9.8 cmz2 =29.2-9.8=19.4 cm3 2 3 Jx=20.6 60 3/12+2 600.6 2.32+1583/122 3 2 +1581.3 2+270.6 3 /12+27 0.6 27.4 2 32+270.5 3/12+27 0.5 30.55 24=63100.896 cm 43 2 3Jy=20.6 27 3/12+2 270.6 5.3 2+600.6 3/122 3 2 +600.6 19.1 2+600.6 3/12+60 0.

30、6 8.5 2 32+5813/12+58 193 24=520261.57 cm 43)断面模数Wx=1953.6 cmma x=Q KG (1 2L1)K q L4 (1 L ) 4K G端2K G轮主K G驱Jy520261.57W y=26817.6 cmz219.4JXy1= 63100.896= 32.338.3 、 起 重 机 最 大 轮 压 :当 电 动 葫 芦 移 到 左 端（ 或 右 端 ）极 限 位 置 起 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：其 中 Q 额 定 起 重 量 ， Q=16000 Kg ；G 电动 葫芦 重量 ，

31、 G=1152 Kg ；22K 冲击 系数 ， K=1； 动力系数，对中级工作类型单梁吊取=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;L 11080 cm;max=1*162 1* 4920352 (1 2*1080) 1*3.25* 2360 1*3004 2360 4 2=12023.3 Kg 根据轮压选取车轮直径为D=400 mm8.4

32、、最大歪斜侧向力S=NN 最 大轮 压， N=12023.3 Kg ； 侧 压 系 数 ， 取 0.1;S=0.1 12023=1202.3 Kg;8.5、端梁中央断面合成应力N K S K2Wx2Wy 12023.3 * 350=2 * 1952.38 =1400 Kg/cm1202.3* 3502* 26817.6=1085.5Kg/cm26、 车轮 轴对 端梁 腹板 的挤 压应 力P0N挤= d0 0 2d0 0N 起重 机最 大轮 压， N=12023.3 Kg/cm ；d0 端梁腹板轴孔直径，d0=9cm ； 0 端 梁 支 承 腹 板 厚 ， 0=1.5cm ；挤 许用挤压应力，对 3 号钢取挤=1150 Kg/cm 2； 所以：挤=12023.32* 9*1.5=445.3 Kg/cm2挤 =1150 Kg/cm2；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231） 起重 机歪 斜侧 向力 矩的 计算Ms = S K=1202.3 3.5=4208 Kg.m2） 歪斜侧 向力 矩对 螺栓 拉力 的