TLC型运梁车设计计算书queren

1、tlc900型运梁车设计计算书1 总体参数计算1.1 运行阻力（f）运行阻力由滚动阻力、坡度阻力、加速阻力和风阻力等组成。已知条件：整车自重：gz=280 t载重量：gl=900 t爬坡度：=5%(2.86°) 1.1.1 滚动阻力（ff）滚动阻力是车辆行走时轮胎与地面摩擦所产生的阻力，它与车辆的重量及路面土壤的性质有关。根据高速铁路施工场地的情况，滚动阻力系数取f=0.025，那么运行阻力为：ff =gfcos×1000×9.8 (n) (1-1)空载时滚动阻力ff1ff 1=gzfcos×1000×9.8 ff1 =280×0.0

2、25×cos2.86×1000×9.8ff1 =68514.6 (n)重载时滚动阻力ff2ff 2=(gz+gl)fcos×1000×9.8 ff2 =(280+900)×0.025×cos2.86×1000×9.8ff2 =288739.9 (n)1.1.2 坡度阻力（fi）坡度阻力是车辆行走过程中克服道路坡度所产生的提升力。根据设计任务书的要求，车辆重载爬坡度为5%。fi= gsin×1000×9.8 (n) (1-2)空载时坡度阻力fi1fi1= gzsin×1000&

3、#215;9.8fi1= 280sin2.86×1000×9.8fi1=136913.8 (n)重载时坡度阻力fi2fi2=( gz+gl)sin×1000×9.8fi2= (280+900)sin2.86×1000×9.8fi2=576993.8 (n)1.1.3 加速阻力（fj）加速阻力是车辆在启动时需要克服的车辆惯性力。车辆的加速度为：a=0.15m/s2，取回转质量系数为：d=1.04；（解释）fj= g*a*d×1000 (n)(1-3)空载时加速阻力fj1fj1= gz*a*d×1000fj1= 280

4、×0.15*1.04×1000fj1= 43680 (n)重载时加速阻力fj2fj2=( gz+gl)*a*d×1000fj2=( 280+900)×0.15×1.04×1000fj2= 184080 (n)1.1.4 风阻力（fw）由于车辆行驶速度慢，重载时最快5km/h，迎风面积也小，所以风阻力可忽略不计1.1.5 总运行阻力（f）f= ff+ fi + fj (1-4)空载时总运行阻力f1f1= ff1+ fi1 + fj1f1=68514.6 +136913.8+43680f1 =249108.4 (n)重载时总运行阻力f2f

5、2= ff2+ fi2 + fj2f2 =288739.9+576993.8+ 184080f2=1049813.7 (n)1.2 转向阻力计算1.2.1 转向轮轮胎尺寸900吨运梁车采用上海双钱生产的26.5r25子午线轮胎，轮胎自由直径d=1734mm，承载半径rx=752mm，断面宽度为b=714mm。（解释）1.2.2 转向阻力矩计算根据设计任务书要求，轮胎转向时可实现静止转动，所以最大转向阻力滑动摩擦，取轮胎与路面的滑动系数=0.6，轮胎气压p=8.5(bar)。则转向阻力矩为： (1-5)（解释）1.2.3 每个转向油缸的转向扭矩m1=m/32(1-6)m1=4058368.16/

6、32=126824.01 (n-m)1.2.4 油缸转向力油缸的最小转向力臂l=0.65m油缸拉力为：p=m1/l(n)(1-7)p=126824.01 /0.65=195113.85 (n)1.2.5 液压油缸的缸径及压力取液压系统的压力为280(bar)，那么液压油缸的受力面积为：s=p/(gp) (cm2) （如何计算） (1-8)s=195113.85/（9.8×280） =71.11 (cm2)取大腔缸径为d=14(cm)、活塞杆直径为d=10(cm)s有=(d2-d2)/4 （如何计算） (cm2) (1-9)s有=(142-102)/4=75.40 (cm2)液压油缸缸

7、径及压力选择合理。1.3 驱动力计算1.3.1 附着力计算驱动轮布置：5.5轴驱动，每轴线4个驱动轮驱动轮数nq5.5×422最大牵引力时单台驱动轮牵引力fx牵（最大牵引力f牵最大运行阻力f21049813.7 n）fx牵f牵/nq fx牵1049813.7/22fx牵47718.8 （n）地面附着力根据高速铁路施工场地的情况，碎石路面，粘着系数：0.50平均每轮载荷gxg/ngx（gzgl）1000/64gx(280+900)×1000/64gx18437.5 （kg）轮胎附着力fx附gx*9.8*fx附gx*9.8*fx附18437.5*9.8*0.5fx附90343.

8、75 （n）附着力大于最大牵引力（这样可行吗）1.3.2 减速器计算轮胎驱动力矩txfx牵*rx （fx牵47718.8 n，rx752mm轮胎承载半径）txfx牵*rxtx47718.8×0.752tx35884.5 （nm）选取减速器：力士乐gft60t3，最大输出扭矩60000nm：传动比105.5：1.3.3 液压马达计算1.3.3.1 选取液压马达：力士乐a6ve80，最大允许转数nmax=3750；当排量vg<51时，允许转数n=6150，最低稳定转速50rpm。马达额定排量vgmax=80cm31.3.3.2 最大牵引力时马达扭矩tmax=tx/i (nm)tma

9、x=tx/itmax=35884.5/105.5tmax=340.14 （nm）1.3.3.3 马达油压计算公式： 式中t力矩（nm）；vg排量（cm3）；p进出油口压差（bar）最大牵引力马达最大排量时油压p=tmax×20/vgmaxp=340.14×20/80p=267 (bar)1.4 功率计算1.4.1发动机功率根据设计任务书，满载最大载重行使速度5km/h，即vmax=1.4m/s满载平地运行功率p=f牵×vmaxp=404.2 （kw）取机械液压总效率0.5需要发动机功率p总p/808.4 （kw）采用双发驱动，每台发动机功率p404.2（kw）选用

10、柴油机：华北柴油机厂bf8m1015cp，按间隙使用工况功率p400kw，转速n2100rpm，最大扭矩2200nm/1250rpm1.4.2 液压泵计算1.4.2.1 选取液压泵a4vg250，每个发动机驱动1个油泵。液压泵最大排量vgmax250cm3；辅助泵排量52.5cm3，最高转数2400rpm，最低转速500rpm。1.4.2.2 液压泵最大输入扭矩 tmax=vgmaxpmax/(20)(nm) tmax=vgmaxpmax/(20) （pmax压差400bar）tmax=1592 （nm）小于发动机最大扭矩液压泵最大输入功率pmaxvgmaxnpmax/（1000×6

11、00） （kw）pmaxvgmaxnpmax/（1000×600） （ n发动机转速2100rpm）pmax350 （kw）小于发动机功率（400kw）1.5 行车速度计算1.5.1 最低稳定车速1.5.1.1 当马达转速为最低稳定转速nmin50rpm最低稳定车速vmin （km/h）vminvminvmin0.1343 （km/h）1.5.1.2 此时液压泵排量 vgminvgmaxnmin*6/n 式中：vgmax马达额定排量vgminvgmaxnmin*6/nvgmin80×50×6/2100vgmin11.43 （ cm3）1.5.2 车速5km/h时，

12、满载平地运行1.5.2.1 马达转速n05n05n051861.6 （rpm）1.5.2.2 马达排量vg05=vgmaxn/（6n05） 式中vgmax液压泵最大排量vg05=vgmaxn/（6n05）vg05=vg05=47.00 (cm3)1.5.2.3 牵引力f05=100×1000×vg05×9.8/ vgmax 式中100×1000100吨牵引力f05=100×1000×47×9.8/ 80f05=5.7575 ×105 （n）1.5.3车速10km/h时，空载平地运行1.5.3.1马达转速n10n10

13、n103723.3 （rpm）1.5.3.2 马达排量vg10=vgmaxn/（8n10） vg10= vg10=17.63 cm31.5.3.3 牵引力f10=100×1000×vg10×9.8/ vgmax式中100×1000100吨牵引力f10=100×1000×17.63×9.8/ 80f10=2.16×105 （n）1.5.4 满载爬坡5%，最高运行车速1.5.4.1 马达排量vg5%= vgmaxp100f2/（9.8×100×1000p）式中：vgmax马达额定排量（cm3）；p1

14、00100吨牵引力时油压(bar)；p最大工作油压(bar)；f2满载5%坡度运行时牵引力(kg)；100×1000100吨牵引力(kg)vg5%= vgmaxp100f2/（9.8×100×1000p） vg5%=67.8 （ cm3）1.5.4.2满载爬坡5%时最高运行车速v5%=60*(2*rx)vgmax*n/（6ivg5%×1000×1000 ） (km/h)式中： vgmax液压泵最大排量（cm3）； n发动机转速(rpm)；vg5%马达排量（cm3）；i减速器传动比；rx车轮承载半径（mm）v5%3.47 (km/h)1.5.4.

15、3 马达转速n5= 1000×1000i× v5%/60×2×rx (rpm)式中：v5%满载爬坡5%时最高运行车速(km/h)；rx车轮承载半径（mm）；i减速器传动比n51292.0 (rpm)2零部件计算2.1主梁计算2.1.1总则2.1.1.1设计引用标准1） 起重机设计规范（gb3811-83）2） 钢结构设计规范（gb50017-2003）2.1.1.2安全系数和冲击系数取值：1） 安全系数：1.52） 冲击系数：1.32.1.1.3材料及基本许用应力1）材料：q345c 3.45/1.52.3t/cm2 =230mpa（<=16) 3

16、.25/1.52.17t/cm2 =217 mpa (16<<=35) 2.95/1.51.97t/cm2 =197 mpa （35<<=50) /1.7322） 焊接材料 自动焊、半自动焊焊丝h08mna，焊剂hj431；手工焊条e50。其许用应力： h= , h3）螺栓连接 采用精致螺栓连接，10.9级，其基本许用应力6.0t/cm2=600 mpa。2.1.2主梁结构总体计算2.1.2.1 截面几何性质 图1 说明：每根钢轨两侧为连续坡口焊缝，进入强度计算。其他纵筋不进入强度计算。 箱梁（一）和箱梁（三）截面形心计算：y0=1113 mm 箱梁（一）和箱梁（三）惯

17、性矩计算： i=2.054×107 cm4 箱梁（二）在此基础上，上盖板贴板-16x1220,下盖板贴板-16x1660. 箱梁（二）截面形心计算： y0=1080 mm 箱梁（二）惯性矩计算： i=2.623×107 cm42.1.2.2主梁在运梁工况的弯矩图和应力计算图2在箱梁（一）处最大正应力 x1.1x1.3=2.06t/cm2此处切应力为 x1.1x1.3=0.49t/cm2复合应力为 复=2.23t/cm2<2.3×1.12.53 t/cm2（可）在箱梁（二）处最大正应力 x1.1x1.31.86t/cm2此处切应力为 x1.1x1.3=0.04

18、3t/cm2复合应力为 复= 1.86t/cm2<2.3×1.12.53 t/cm2（可）2.1.3对腹板上缘的轮压应力验算小车单轮承载重量 p=56.25t（解释）挤x1.11.4t/cm2<2.3 t/cm2（可）2.1.4 加劲肋设置2.1.4.1 腹板加强肋由于h0/213.3/1.4152.4<200,在梁全长内应设置横向加强肋，横向加强肋间距0.5h0<a<2h0,a=2100mm，并同时在受压区设置一道纵向加强肋，尺寸为10×150，纵肋位置：距下盖板550mm高度上，上盖板之下550mm，见图1。纵肋的惯性矩需同时满足：iz=1

19、.0×15×7.52+1.0×10×132iz=2533.8cm4 满足要求2.1.4.2 上下盖板加强肋b/=190/3.2=59.4>50,故需设纵肋一道，尺寸14×180此纵肋惯性矩应满足：满足要求2.2从动悬挂设计计算2.2.1回转支承选型设计设计依据：机械设计手册：第四版：第二卷：7-4567-470成大先主编2.2.1.1型号：单排四点接触球式(01)回转支承010.40.8002.2.1.2设计计算：（对驱动轮进行计算即可）a移梁工况4轴线受力总轴向力 （解释）总径向力 （>5.1t）总倾翻力矩 （>10.7 x

20、104nm）b运梁工况总轴向力 总径向力 （>5.2t）总倾翻力矩 （>10.9 x104nm）2.2.1.3选型静态计算a移梁工况4轴线受力方法() ()方法 () ()010.40.800满足选型设计b运梁工况方法() ()方法 () ()010.40.800满足选型设计2.2.1.4 校核寿命动态工况(运梁工况)a移梁工况4轴线受力方法() ()方法 () ()010.40.800满足寿命要求b运梁工况方法() ()方法 () ()010.40.800满足寿命要求2.2.2回转支承连接螺栓选型设计及计算设计依据：机械设计手册：第四版：第二卷：5-545-70成大先主编2.2.

21、2.1型号：螺栓：gb/t5782-2000m20-10.9s (page:5-79) m20-10.9螺栓的保证载荷(不发生永久变形的载荷)为203000n(page:5-66) 螺栓公称直径d20mmr36130-m202.2.2.2螺栓计算回转支承螺栓主要承受预紧力，97.2kn轴向压载荷，倾翻力，同时204kn.m保证结合面间的摩擦力。按照回转支承得要求，预紧力为螺栓材料屈服强度的0.7倍。已知：回转支撑总轴向力 -551kn 径向力fr 97.2kn 倾翻力矩m 204kn*m 螺栓分布半径r 361mma) 螺栓公称应力截面积计算直径dc1/2*（d1d2-h/6）式中d117.2

22、94mm螺栓小径，d218.376mm螺栓中径 h2.165mm牙形高度dc17.655mm as=*dc2/4=244.796mm2b)预紧力f0=0.7*保证载荷按保证载荷（203000n）计算f0142.1knc)轴向载荷作用力 fn=-551/30= -18.37(kn)d)顷翻力矩作用力 fm=37.67(kn)e)轴向载荷fmin=f0+kc(fn-fm) kc=0.2fmin131.1(kn)fmax=f0+kc*(fn+fm)fmax145.96(kn)<保证载荷f)结合面最小摩擦力fminfmin*m*/kn式中：m1，0.14，kn1.2fmin15.292>实

23、际摩擦力（3.24kn）g）较核预紧力（1）结合面无缝隙f0式中：a（d2d2）*/4 d801mm，d580mma239704mm2ww=36584142mm3=44.55kn<f0（2）结合面不被压溃f0pp 结合面许用挤压应力pp2160.725kn>f0h)拧紧力矩 t=k*f0*d k=0.12 t=341.04n.m2.2.3轮毂轮辋联结螺栓选型设计及计算设计依据：机械设计手册：第四版：第二卷：5-545-70成大先主编说明：图示为运梁工况受力图；移梁工况受力由工况分析中得出2.2.3.1型号：螺栓：gb/t1228-199124-m24x2-10.9s (page:5

24、-84) m24 x2-10.9s螺栓得保证载荷(不发生永久变形得载荷)为319000n(page:5-66)2.2.3.2螺栓计算轮毂轮辋联结螺栓主要承受剪切载荷、倾翻力、扭转载荷。预紧力为螺栓材料屈服强度得0.7倍。a)螺栓公称应力截面积 as=pi*(d2+d3)/22/d=384mm2b)预紧力 f0=0.7*as*=269(kn)按保证载荷（319000n）计算 c)顷翻力矩作用力运梁工况 fm=m1*l1/=66694*212.5/540880=26(kn)d)轴向载荷运梁工况 frmin=269-26-1.83*9.8/2/24242.7(kn) frmax=269+26+1.8

25、3*9.8/2/24295.4(kn)<保证载荷=319(kn)e)可承受最大剪力运梁工况 famax=frmax*m*u/kn=129.2*1*0.14/1.2=28.8(kn)e)可承受最大剪力移梁工况 famax=frmax*m*u/kn=269*1*0.14/1.2=31.4(kn)f)扭转力矩作用剪力运梁工况 fm=m2/l1/20=33810/212.5/24=6.6(kn)g)径向载荷剪力运梁工况 fa=8(kn)>实际剪力g)径向载荷剪力移梁工况 fa=11.6(kn)>实际剪力h)安全系数运梁工况n=famax/(6.6+8)=2.5h)安全系数移梁工况n=

26、famax/(6.6+11.6)=1.72.2.4销轴继续设计设计依据：机械设计手册：第四版：第二卷：5-1835-184成大先主编2.2.4.1销轴计算公式抗压：或抗剪：抗弯：100120mpa(静连接轻微冲击)=40 mpa（动连接轻微冲击）90 mpa2.2.4.2销轴1、销轴3销轴材料40cr =490 mpa () 540 mpa()参数a(mm)b(mm)d(mm)f (kn)(,)()（）运梁动载荷移梁静载荷动载静载动载静载动载静载初始值77.5755024735665.894.962.890.6568818修订值67.5951002473562637.515.722.77110

27、2抗弯设计7580702473564463.63246.3206297根据油缸可以改变b的值，最小702.2.4.3销轴2参数a(mm)b(mm)d(mm)f (kn)(b=235)(b=275)运梁动载荷移梁静载荷动载静载动载静载动载静载a25275(235)8018520441.920.3161b25275(235)801852049.810.818.420.3146161a(修订)25275(235)10018520433.51382.4b(修订)25275(235)1001852047.88.611.81374.882.4其中a相关连接为静连接；b相关连接在移梁工况为静连接2.2.5悬

28、挂桥校核设计依据：机械设计手册：第四版：第二卷：第6篇：第一章：1.3强度计算；成大先主编2.2.5.1从动悬挂轴a)从动桥轴的结构及受力图工况nx1nx2fy1fy2fz1(max)fz2tx1tx2my2mz1mz2单位运梁8.817.6188.2376.354.627.4102065.36.913.7力.kn移梁7.815.5275.7551.311.322.58.51705.911.8力矩.knmb)强度计算材料力学常用计算公式(p117,125)ix=iy=pi*d4/64ip=pi*d4/32w=i/e扭最大切应力mt/wt弯曲最大正应力mby/ix计算点nxfyfztxmymzi

29、x(iy)(mm4)ip-(mm4)a-(mm2)a(运梁)8.8188.254.6107311.15e82.3e82.27e4b(运梁)8.8188.254.61011.4462.79e85.58e82.48e4c(运梁)8.8188.254.61032.8119.83.06e86.11e82.78e4a(移梁)7.8275.711.38.5241.21.15e82.3e82.27e4b(移梁)7.8275.711.38.52.463.22.79e85.58e82.48e4c(移梁)7.8275.711.38.57171.33.06e86.11e82.78e4计算结果(计算选择上表中红色数据计算，其他数据对计算结果影响较小)计算点h(正应力)h(切应力)j(正应力)j(切应力)k(正应力)k(切应力)a(运梁)5.18.619.58.622.58.6b(运梁)6.57.923.17.926.27.9c(运梁)