计算书-10t-30m浮式起重机

1、1.1整机性能参数利用等级 U6 载荷级别 Q3 工作级别 A7船型：长×宽×型深×吃水：65×16×2.8×1.2电制：380V 50HZ尾部半径（回转半径）：7m整机自重：129.1.t总装机重量：209kW1.2机构性能参数起重量： 10t（带抓斗）起升高度： 水面上：17m（吊钩） 12m（抓斗） 水面下： 6m工作幅度： 最小幅度9m 最大幅度30m工作速度： 起升48m/min 变幅42.6m/min 旋转1.5r/min工作级别： 起升：M7 变幅：M6 旋转：M6回转大轴承： 132.45.28001.3不水平位移及不

2、平衡力矩通过上机选点计算，不水平位移及平平衡力矩如下：N R(m) Y(m) M(t.m)1 30.000 0.000 15.9672 28.785 0.083 10.6563 27.447 0.134 5.8094 25.996 0.157 1.5485 24.438 0.155 -2.0176 22.778 0.133 -4.7877 21.025 0.097 -6.6848 19.187 0.052 -7.6539 17.270 -0.003 -7.66610 15.284 -0.042 -6.73211 13.238 -0.079 -4.87912 11.139 -0.102 -2.2

3、4513 9.000 -0.105 1.099不水平位移及不平衡力矩满足要求，同时其走势较好。1.4整机重量重心分别，附表1整机风载荷， qI =100kN/m2 q=150kN/m2 q=600N/m2风垂直臂架吹（高度方向），附表二风顺臂架吹（旋转方向），附表三空载时最大幅度整机倾覆力矩M1=-63.66t.m 空载时最小幅度整机倾覆力矩M2=-216.42t.m空载时，最大幅度旋转力矩阻力T=5.9t.m1.5动载系数及偏摆角起升动载系数2=1+0.53V=1+0.53×=1.424货物偏摆角=artg=artg=11.59°工作状态下对船体最大载荷M、N、T取=12

4、° I=0.35=4.2°3.6 齿条传动计算根据起重机设计规范的规定，对本变幅机构中的齿轮齿条传动进行弯曲疲劳强度校核与弯曲静强度校核。开式齿条传动的有关设计参数初步确定为：模数 m16mm，齿轮的齿数 z116，传动精度为 9级，小齿轮材料采用40Cr 调质，齿条材料采用45钢调质。3.6.1齿轮的弯曲疲劳确定计算齿轮的等效切向力 Fte=knkmFtmax式中：kn为应力循环次数系数，按T6及nz计算应力循环次数N=7.56×105，从而得kn0.80km为载荷系数，查取km0.85Ftmax为齿条上的基本切向力，考虑刚性动载系数的影响，按类载荷的1.5倍计

5、算： Ftmax1.5×3.7×104=5.55×104N则： Fte0.8×0.85×5.55×1043.77×104 N齿轮的计算切向力 Ftc=kvkkFFte式中：kv为动载系数，查取kv1.02；k为齿向载荷分布系数，查取k1.15；kF为弯曲疲劳计算的齿间载荷分配系数，查取kF1.2则： Ftc1.02×1.15×1.2×5.55×104=7.81×104 N齿根弯曲应力 FYFYSaYYYLwFtc / bm式中：YF为齿型系数，查取YF2.6；YSa为应力修正

6、系数，查取YSa1.63；Y为重合度系数，查取Y0.7；Y为螺旋角系数，取Y1；YLw为磨损系数，查取YLw1.4;b为齿宽值， b180mm.则： F2.6×1.63×0.7×1.4×7.81×104 / (180×16) 112.63N/mm2许用弯曲疲劳应力 FPYSTYxFlim式中：YST为试验齿轮的应力修正系数，查取YST2；Yx为尺寸系数，查取Yx0.62；Flim为试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限应力， Flim240N/mm2则： FP2×0.62×240297.6N/mm2弯曲疲劳强度安全系数对双向载

7、荷考虑0.8的折减系数： SF0.8FP /F0.8×297.6 /112.632.11 SF1.0齿轮弯曲疲劳强度满足要求。3.6.2 齿根弯曲静强度计算最大计算切向力 Ftcmax=kkFFz 1.15×1.2×13.3×1041.835×105 N齿根弯曲最大计算应力 FmaxYFYSaYYYLwFtcmax / bm 2.6×1.63×0.7×1.4×1.835×105 / (180×16) 264.6N/mm2齿根弯曲静强度安全系数： SFsYYSTFlim / Fmax式中

8、：Y为齿轮齿弯曲静强度极限应力计算系数，取Y2.5则： SFs2.5×2×240 /264.64.54 SFs1.0齿根弯曲静强度满足要求。4、10t-30m回转计算参数： 工作级别：M6回转速度：n=1.50r/min起重量： Q10t 最大幅度Rmax=30m 最小幅度Rmin=9m旋转部分重量重心(带载)：Rmax：G112tx=1.69m Rmin：G112tx=-0.19m旋转部最大幅度时，迎风面积（含货物）： 顺臂架方向：CA=88 形心高： Z=4.72m 形心到回转中心： x=1.69m各类风压：q=250N/ q=385N/ q=1850N/4.1回转支承

9、装置计算：考虑最大倾覆力矩工况 幅度30m 起重量10ta. 计类风的最大工作载荷：回转部分总重(满载)：Fa=G+Q=122×104N倾覆力矩：M=QRmax+GL+C×q×A×h =202×104 N·mb. 不计风力考虑，125%试验载荷时最大工作载荷：回转部分总量：Fa=G+1.25Q=125×104N倾覆力矩：M=1.25QRmax+GL=277×104 N·m以工况(一)作为动态工况计算载荷，工况(二)作为静态工况计算载荷，回转支承结构型式采用三排滚柱式回转支承(13系列)。对抓斗起重机，fs

10、=1.45,fd=1.7动态：Fa=1.7×Fa=207×104NM=1.7×M=343×104 N·m静态：Fa=1.45×Fa=181×104NM=1.45×M=401×104 N·m螺栓计算载荷：Fa=125×104NM=277×104 N·m根据上述结果，对照承载能力曲线，可确定选用132、45、2800型回转支承，螺栓采用8.8级强度螺栓。4.2 驱动机构的计算：4.2.1电动机的选择根据机构稳定运行时的等效静阻力矩、回转速度和机构效率，计算机构的等效功率

11、：Pe=a.回转等效静阻力矩：T=Tm+Tp+Tw+T Tm=DN 取0.012，D=2800mm,T=202×104 N·mN=(1-)+=arccos= arcos =67.9°Fr=CqA=1.4×250×116=4.06×104NN=（1-）+ + =29.95×104+191.5×104+5.2×104=226.7×104NTm=1/2×0.012×2.8×226.7×104=3.8×104 N·mb.坡道阻力矩Tp =G2B

12、2/(2)(1/(J1-Vh)- 1/(J2-Vh)=13.8×104 N·mc.风阻力矩Tw Tw max=FwQR+Fw Gl类风载荷 Twmax= FwQR+FwGL=C(qA货R+qA迎L)=3.9×104 N·m类风载荷 Twmax= FwQR+FwGL=C(qA货R+qA迎L)=6.3×104 N·md. 偏摆阻力矩T 有风起动时间10秒,得F=V/t=4712 N, 得 =2.69°T=PH Q R=PQ R tg=10×104×30×tan2.69°=14×1

13、04 N·m4.2.2 计算功率，选择电机：Pe=(3.8+19.7709+3.9+0.8769) ×104 ×1.5/9550/0.85/1.4=37 Kw本机采用两套回转驱动，选用两台YTSZ立式电动机，每台容量：Pd=Pe/2 ,则Pd= Pe/218.5Kw选用YZSZ225S-8型立式电机两台，参数如下：S3=40% Pd=22Kw ne=735r/min m=2.8 G=360kg校核电动机过载能力：Pn=× =41.2Kw4.2.3减速器选型：采用硬齿面立式行星齿轮减速器， 开式齿轮传动 ik=153/19=8.052传动的扭矩为：T减=T

14、/2ik=2.13×104 N·m总体要求回转速度为：n=1.5r/min减速器传动比：ij=60.85选用减速型号：M710202B参数如下：许用 17300 N·m ij=59.14实际回转速度：n=1.54r/min4.3制动力矩计算：本机采用脚控式液压制动器，其最大制动力矩应能在顺风顺坡条件下，将机构在一定时间内58秒制动停止。N=T/2i =344000/476.195/2=361 N·m选用TYWZ-400型脚踏式液压制动器，最大制动力矩为784 N·m8、转盘计算8.1 概述本转盘结构根据规格书要求，全部都采用箱型结构，工艺简单，

15、制作方便。本结构计算采用Ansys计算分析软件计算，采用其Shell 63单元有限元分析其计算结果，满足本设计的强度、刚度、精度的分析要求。8.2建模采用Ansys自带建模方式建立模型，为了更加直观地表现转盘的受力情况，特将人字架的铰座加入其中，见图一。 图一 转盘模型8.3模型力加载a臂架下铰点：臂架下铰点的受力大小由臂架系统计算得出；b人字架铰点力：人字架铰点受力由人字架结构计算提供；c起升卷筒拉力：d起升机构重量载荷：两套起升机构重量载荷分别在起升轴线上取点加载。e配重载荷：配重采用平均加载，受力点为各角点。f自重：采用惯性负荷方式，由程序自动加入。加速度g10 m/s2。.工况工况一：

16、臂架位于最大幅度30m、额定起重量10.5t、风沿X方向、外摆10°与船外摆5°结合的工况下，分析转盘得受力与变形。工况二：臂架位于最大幅度30m、额定起重量10.5t、风沿Y方向、侧摆12°与船外摆3.5°结合的工况下，分析转盘得受力与变形。工况三：臂架位于最大幅度30m、额定起重量10.5t、外摆10.6°与侧摆11°结合的工况下，分析转盘得受力与变形。工况四：臂架位于最小幅度9m、额定起重量10.5t、风沿-X方向、内摆6°与船内摆3°结合的工况下，分析转盘得受力与变形。工况五：臂架位于最小幅度9m、额定起重

17、量10.5t、风沿Y方向、侧摆7.2°与船侧摆1.5°结合的工况下，分析转盘得受力与变形。工况六：臂架位于最小幅度9m、额定起重量10.5t、外摆7.8°与侧摆6.15°结合的工况下，分析转盘得受力与变形。各点的载荷如下：单位(N)工况一：序号名 称节点号FxFyFz备注1臂架下铰点（左）610-111579.83121.4-41571.0（左）620-136434.2-1931.5-117975（右）579-164760.41932.7-71279.7（右）580-113676.0-3122.6-38350.62人字架前铰点（左）60726248-31

18、99.5-0.47462E+06（左）615306154000.8-0.46282E+06（右）58230610-4008.7-0.46299E+06（右）581262523227.9-0.47431E+063人字架后铰点（左）593942562411.50.36041E+06（左）59693381-2774.10.35469E+06（右）533930582762.80.35487E+06（右）53194531-2420.70.36010E+06工况二：序号名 称节点号FxFyFz备注1臂架下铰点（左）610-244167.015196-132868.8（左）620-300772.64311.

19、6-161900.7（右）579-11355.8805011329.4（右）58035826.29173.241605.12人字架前铰点（左）60722681-4041.3-0.41466E+06（左）615252502580.1-0.44739E+06（右）58225390-4293.6-0.41449E+06（右）581225242409.6-0.45352E+063人字架后铰点（左）593890481683.10.34472E+06（左）59682775-3110.90.31655E+06（右）533870582046.90.33739E+06（右）53183970-2721.20.32

20、055E+06工况三：序号名 称节点号FxFyFz备注1臂架下铰点（左）610-232556.314246-126861.2（左）620-288606.03838.2-155690.5（右）579-22411.97610.23279.4（右）58025080.28250.834036.32人字架前铰点（左）60722521-4229.8-0.39909E+06（左）615250142213.9-0.43975E+06（右）58225164-3926.8-0.40685E+06（右）581223542597.4-0.43795E+063人字架后铰点（左）593899551576.6034747E

21、+06（左）59682264-3234.40.31604E+06（右）533865472169.40.33688E+06（右）53184877-2613.50.32331E+06工况四：序号名 称节点号FxFyFz备注1臂架下铰点（左）610-12700.83006.9-92852.2（左）620-24946.3-944.7-139464（右）579-22142.2953.9-139900.4（右）580-15599.7-3016.1-92811.62人字架前铰点（左）6079322.3-2193.7-0.19806E+06（左）6159347.4986.18-0.21525E+06（右）58

22、29374.5-990.53-0.21531E+06（右）5819294.32207.8-0.19793E+063人字架后铰点（左）59338497717.360.14634E+06（左）59635484-1338.30.13739E+06（右）533353591330.90.13747E+06（右）53138600-719.750.14620E+06工况五：序号名 称节点号FxFyFz备注1臂架下铰点（左）610-69231.515536-266207.6（左）620-87112.64831.3-324697.7（右）5797909.17553.93813.5（右）5803047.68883

23、.756414.72人字架前铰点（左）60715336-2854.4-0.26174E+06（左）615180651419.3-0.29406E+06（右）58218202-3129.1-0.26108E+06（右）581151821213.0-0.30069E+063人字架后铰点（左）59353816659.840.20406E+06（左）59647749-2098.40.17573E+06（右）533521521038.00.19651E+06（右）53148633-1695.50.18000E+06工况六：序号名 称节点号FxFyFz备注1臂架下铰点（左）610-52385.810011

24、190967.8（左）620-69882.02141.3-245738.4（右）579-26696.74832-74652.5（右）580-15643.233316.119020.32人字架前铰点（左）607449.39-113.07-21853（左）615419.53221.94-20294（右）582416.99-222.88-20292（右）581451.88114.10-218503人字架后铰点（左）593-1548.0-32.357-8887.7（左）596-1152.392.144-8044.0（右）533-1147.8-91.858-8045.1（右）531-1552.431.9

25、76-8885.2.约束转盘下法兰与大轴承连接，因此将圆筒下法兰面进行全约束方式计算，见如下模型图：.计算结果分析:工况一应力云图:工况一应变云图:工况二应力云图：工况二应变云图：工况三应力云图：工况三应变云图：工况四应力云图：工况四应变云图：工况五应力云图：工况五应变云图：工况六应力云图：工况六应变云图：总结：转盘结构采用的是Q345-B材料，Q345-B材料的许用应力为259Mpa，转盘的最大应力出现在工况一中，为144Mpa，小于结构许用应力；转盘起升卷筒的许用变形量为4400(起升卷筒离回转中心距离)的1/500，即为8mm，而工况中实际变形最大变形量为4.07mm在许可范围内所以结构

26、的强度和挠度能够满足设计要求。 10t-32m回转计算书参数：1、工作级别：M62、回转速度：n=1.50r/min3、起重量： Q10t 最大幅度Rmax=30m 最小幅度Rmin=9m4、旋转部分重量重心(带载)：Rmax：G112tx=1.69m Rmin：G112tx=-0.19m5、旋转部最大幅度时，迎风面积（含货物）： 顺臂架方向：CA=88 形心高： Z=4.72m 形心到回转中心： x=1.69m6、各类风压：q=250N/ q=385N/ q=1850N/一、 回转支承装置计算：考虑最大倾覆力矩工况 幅度30m 起重量10t1)、计类风的最大工作载荷：回转部分总重(满载)：F

27、a=G+Q=122×104N倾覆力矩：M=QRmax+GL+C×q×A×h =202×104 N·m2）、不计风力考虑，125%试验载荷时最大工作载荷：回转部分总量：Fa=G+1.25Q=125×104N倾覆力矩：M=1.25QRmax+GL=277×104 N·m以工况(一)作为动态工况计算载荷，工况(二)作为静态工况计算载荷，回转支承结构型式采用三排滚柱式回转支承(13系列)。对抓斗起重机，fs=1.45,fd=1.7动态：Fa=1.7×Fa=207×104NM=1.7×

28、M=343×104 N·m静态：Fa=1.45×Fa=181×104NM=1.45×M=401×104 N·m螺栓计算载荷：Fa=125×104NM=277×104 N·m根据上述结果，对照承载能力曲线，可确定选用132、45、2800型回转支承，螺栓采用10.9级强度螺栓。二、 驱动机构的计算：(一)电动机的选择根据机构稳定运行时的等效静阻力矩、回转速度和机构效率，计算机构的等效功率：Pe=1) 回转等效静阻力矩：T=Tm+Tp+Tw+T Tm=DN 取0.012，D=2800mm,T=202×104 N·mN=(1-)+=arccos= arcos =67.9°Fr=CqA=1.4×250×116=4.06×104NN=（1-）+ + =29.95×104+191.5×104+5.2×104=226.7