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文档简介

1、100型双轨龙门吊计算书计算日期复核日期审核日期审定日期2012年 6月 16日1一、计算依据1、(建标 200299 号)建设部工程建设标准强制性文件2、(JTJ021-89)公路桥涵设计通用规范3、(JTJ025-85)公路刚结构桥涵设计规范4、(JTJ041-2000)公路桥涵施工技术规范5、1995 人民交通出版社公路桥涵设计手册 - 基本资料6、1994 高等教育出版社材料力学7、2001.5 北京交通出版社路桥施工手册二、龙门结构参数龙门吊净跨 40 米,净高 30 米,横梁高 4 米、宽 2 米,立柱 10×2m。设计荷载 100T。(结构尺寸见上图)2三、受力检算(

2、一) 、龙门吊检算荷载计算恒载a、横梁重: q1=0.816t/m ×44=35.93tb、起吊小车行走钢轨: q2=0.051514×44×2=4.536tc、立柱重: q3=56.74td、龙门走行小车: q4=8t活载a、起吊小车、滑车重: q5=6tb、设计吊重: q6=100t(移动起吊荷载)q6=50 t ×2(定点起吊)风力计算:工作状态风力按8 级计算,风压为22w=50kg/m=0.05t/mP=k1k2WAK1(迎风面面积折减系数)=1(小车)K1(迎风面面积折减系数)=0.4 (桁架)K2(空气动力系数) =1.5a、小车风力及风力

3、产生的倾覆力矩P1=1×1.5 ×0.05 ×2×1=0.15tM1=P1 H1=0.15 ×35=5.25t.mb、横梁风力及风力产生的倾覆例力矩3P2=0.4 ×1.5 ×0.05 ×44×4=5.28tM2=P2H2=5.28×32=168.96mc、立柱风力及风力产生的倾覆例力矩P3=0.4 ×1.5 ×3×16×4=3.6tM3=P3H3=3.6 ×15=54t.m立柱受力计算:a 立柱处于最不利状态,最大立柱反力为: F 外=119.

4、8tb 风力产生的总力矩 M 总=M1+M2+M3=228.21t.m荷载组合及轮压计算R总=Q恒+Q活 +R风 =116.35t考虑 k0=1.2 的不均匀系数,则每个轮子压力:R轮=k0×R总 /n=1.2 ×113.125/6=22.6t(n 为轮子个数)而走行轮容许压力为32.5t ,因此轮压满足要求。走行轮的计算 ( 走行轮按容许压力32.5 t计算 )轮子直径为 R=300mm,内有直径为 110mm的轴,配套轴承为53522,静荷载为 575KN,一个轮子两个。轮子材料为65Mn,取值为 线=650 Mpa点=2200Mpa,P50钢轨半径为 R1=600 米

5、。最小轮压为 P 小=(77.2+10 )/8=10.9 吨,最大轮压为 P 大=32.5 吨,冲击系数为 K=1.2,工作内型系数,重型 =1.3 ,轮间距L=780mm。43002506-M20200001203531104150271130300350P 当 =2 P大P小=2 32.510.9=25.3t33=190 KP当 =190 1.21.3 25.3 10000 =246.75MpaLR780 300< =600 Mpa=3530×0.493KP当 =3530×0.49 3 1.21.3 25.3 10000R1R1600 600=1783.54 Mp

6、a < = 2200 Mpa轴承:单个走行两个轴承,1 个轴承承重 57.5 吨57.5 ×2=115 吨>32.5 吨(2) 、 轮子内的轴,材料 40Cr,取值=220 Mpa=130Mpa532.5 吨米计算简图如下(跨中为1=110mm,两端为 2=100mm):M=PL = 32.50.265 =2.153 T.M44W=R 3= 3.1415926 113=130.6cm33232=M/W=10000×2.153/130.6=164.8 5 Mpa <=220 Mpa=2P/2= 32.50.510000 =20.70 Mpa < =13

7、0 MpaR3.1450503.14龙门吊纵向稳定性计算为保证龙门吊在纵向力作用下不倾倒,其最不利条件为:空车,即天车不起吊时的稳定力矩最大风力产生的倾覆力矩龙门吊空吊产生的刹车惯性力矩稳定力矩,龙门吊自重M稳=Q恒×5=631.25t.m风力倾覆力矩: 228.21t.m惯性力 P=QV/gt其中 Q为自重V-行车速度取 V=6m/min6g- 重力加速度取 g=9.8m/s2t- 刹车时间取 t=2sa、起重小车产生的惯性力矩q5=6t h 5=35mM车=q5V/gt ×h=6× 35×6/9.8 ×2×60=1.071t.mb

8、、横梁产生的惯性力矩q1=35.93t h1=32mM梁=35.93 ×32×6/9.8 ×2×60=5.76t.mc、立柱产生的惯性力矩q3=56.74t h3=15mM柱=4.26t.mM惯= M 车+M梁 +M柱=11.09t.m总倾覆力矩 M倾=M风 +M惯 =239.3t.m稳定系数: k=M稳 /M 倾=631.25m/239.3t.m=2.63 1.3 (可)龙门吊横梁及立柱检算横梁、强度及刚度检算:a、横梁在定点起吊过程中最不利受力状态如下图,7P=50TP=50T2.5m2.5mq=0.816T/m40mm03定点起吊,按刚架计算按刚架

9、检算时。由软件算得内力如下图1506.451506.451506.451506.45-1375.45由弯矩图,横梁最大弯矩为:M=1506.45KN.m。a 单幅惯性矩84I 。=9481881.6mmB 截面惯性矩104I=7.3 ×10 mmW=I/Y=3.65×107mmC 最大弯矩Mmax=1506.45KN.M= M max =41.27MpaW立柱受力计算(1)移动荷载如下图所示时,立柱受力处于最不利状态:Q 活 =100t2.50.816 t/m40根据计算,最大立柱反力为F 移=119.8t.m 。立柱杆件受力图见下页:由杆件图知:杆件最大压力为:46.02

10、t<54.9t杆件最大拉力为: 23.01t<63.3t故万能杆件采用双拼即可满足要求。立柱整体稳定性计算a、立柱弱轴截面惯性矩2104I=6 (I 0+4560×1000)=2.74 ×10 mmi=sqrt(I/A)= sqrt(2.74104×10 mm9/(6 ×6450)=1000mm =l/i=30 ×1000/1000=30由 =30,按 b 类截面查表得 =0.936 =p× =0.936 ×170=159.12Mpa立柱最大荷载为P=119.8T,则:P/A=43.78<× p=

11、 159.12Mpa满足要求。1073.01-51.91-92.03-20.64-11.2. 858-15.8-15.8854.-84-23.012-16. 696-16.2894.-84-76.63-12519. 7-19.72-12.42.4527.723.-7312.9218.02-12.9251. 47. 44-12.65-7-51.49098. 48.511133-11.6616.0811.666- 3.8-8. 63-5.9-5.963-8.6. 84277-3.4.6.155222-10.4611.5510.46- 6.836.1-6. 181-6. 1-3-6. 331338-

12、68.1.3322-9.7169.88-9.719- 616. 66. 86-6. 8-6-1869. 89. 69-6.6.222222-9.519.549.515- 6602-6.966. 9-66. 80966.6. 9 -0. 8 -0-.6.2.233222-9.219.2-9.25- 6.3-7.7. 35. 515-6. 53-36.6551-6.1.222222-8.66826.67-18.66-5.0-10.7. 215.091-7.20.82-491.200-853.1838-3.1811.- 85. 536-45. 5-66. 78.6. 3 -. 7 -3-.68910

13、0-6.39366.044.406.042. 810.- 1.45.8-9. 5185 -9. 42-8 -5. 8242 -9444-1.1.8.655111-5.88484.47902.93-14.472. 012.1. 710.4.5. 7797-3-4. 370.95 -07 -0 1.8584.199-6.541.241-6.59-10.1.243.3.-1. 36329-6. 77630. 0901 3.10-1. 3-19.661.133-7.95. 771.772.801.77530326309.50 -196.69 0.8.86 2. 8.80 3.6466.444-13.9

14、811.217.8911.240.51-62.12-99.22-56.22-56.22-14.2- 14 1.865.91-106.39328 . 8962.61- 15.885249 . 0082.41-6.5-16.2970743.11-7.95-619.77 5. 50 4.4-13.9873.01-51.91-92.03-20.64-11( 二) 、龙门吊铁滑车计算1 吊带1.1 选用 32 厚的 16Mn钢板做吊带 , 具体见下图。1.2 销轴计算1.2.1动滑车吊带轴采用150 ,40Cr, 长 486mm,受力简图如图P/2P/2A98BC196196设计标准起重能力为100t

15、,考虑冲击系数取1.2 ,则 P=1200kN。经计算有 M max =22kN.MQmax=412.5kN ;支座反力: V=187.5kN,AVB 825kN, VC 187.5kN。抗弯断面系数 Wd 33.141503331.1710 6 m33232M max2210366.4MPa210MPamax331.17 106W12Qd 22915.7kNQmax17671 16541.2.2 下起重滑轮吊带轴采用150 ,40Cr, 长 486mm,受力简图如下P1P2P35129051图中 P1=VA=187.5kN,P2=VB825kN,P3=VC187.5kN。经计算有M max

16、=50.3kN.mQmax =412.5kNM max50.3103152Mpa210Mpamax331.1710 6WQmax . S4Qmax=4412.537.74MPa165MPamax3R230.0752Ib1.3 销孔处计算1.3.1销孔处水平截面2消弱面积为 A=(32+18×2)× 100×2+32×50=15200 mm垂直受力方向销孔直径处的静载截面面积应比杆件计算所需的面积大 40。见钢木结构设计规范P28。所以该处面积折减40%,即2A=15200×60%= 9120mmN825000A912090.5MPa200MPa

17、1.3.2销孔下截面抗剪2A=68×100+32×25=7600mmQ825000A109 MPa 120 MPa7600公路桥涵设计规范第1.3.23条要求“由销孔边至杆端截面积13应不小于杆件的计算面积” ,杆件计算面积为22A=825000/200=4125 mm< A=7600 mm,可1.3.3 销孔下截面抗压由于销直径略小于孔,故接触面积折减计算A=68×2×sin45 ×150/2 =7213 mm2N8250004A114MPa 200MPa72135满足要求°R孔2 分配横梁计算销分配衡梁由两个40a 槽钢加上

18、下盖板组成,详见下图0115004301070013602. 1 截面特性84I=8.66 ×10 mmW=I/y=8.66 ×108/200=4.3363×10 mm2. 2受力计算根据设计要求, P=1200KN, 受力简图如下14P11101110经计算有 M max =666kN.mQmax =600kN ,M666106153MPa 200MPaW0.43310 7fmax 1.5mml5.55mm400结构满足要求3 强板3.1选用 20 厚的 16Mn钢板做强板 , 05 R05具体见右图。50290.53.2销轴计算R1170583.2.1横梁轴采

19、用90,40Cr,90.54710长 472mm,S0h21受力简图如下图R230301403020P/4P/450501905050经计算有: Mmax=6.8kN.mQ max=164.6kN, VBVC 164.4kN,VAVD-63135.4kN, W =72.9 ×10mM6.810393.3 210MPamax72.910 6W15Qmax .S4164.634.5MPa165MPamax30.0452Ib3.2.2中滑轮轴采用结构满足要求90 , 40Cr,长 822mm,受力简图如下图P/16P/16P/169050905090Mmax=14.3kN.mQmax=17

20、4.4kNM14.3103196.2 210MPamaxW72.910 6maxQmax .S 4174.436.6 MPa165MPaIb30.04523.3销孔处计算3.3.1销孔处水平截面2消弱面积为 A=20×75×2=3000 mm2该处面积折减 40%,即 A=3000×60%=1800mmN164400A180091.3MPa200MPa3.2.2销孔下截面抗剪2A=20×75=1500 mmQ164400A109.6MPa 120 MPa1500公路桥涵设计规范第1.3.23条要求“由销孔边至杆端截面积应不小于杆件的计算面积” ,杆件计算

21、面积为22A=164400/200=822 mm< A=1500 mm,可1.2.3 销孔下截面抗压16由于销直径略小于孔,故接触面积折减计算A=20×2×sin45 ×90/2 =1273 mm2N164400A1273满足要求4 滑车组的计算4.1起吊能力129MPa200MPa因为采用 8 轮滑车,所以工作绳数n 17,滑车组绳索穿绕采用花穿法,当采用10t 绞车时,滑车组的提升重量为Q 60t 。考虑摩擦阻力的作用,则pK1 K n 1K t Q1.021 (1.02)16 1.02 60 4.2tK n11.02171式中: p绞车的拉力,即快绳(

22、绳头)拉力;Q 滑车组的起吊重量;n 工作绳数;t 导向滑车个数,如果快绳由定滑车引出,导向滑车数加1,如由动滑车引出,则按实际导向滑车个数计算;K 滑车阻力系数。因为采用滚动轴承,所以取 K1.2 。所以满足要求。4.2轴承式铁滑轮轴承式铁滑轮详图见下图,所用材料为65Mn,起重滑轮的主要尺寸及滑轮绳槽断面尺寸摘自ZBJ180006.187,机械工业出版社,机械设计手册四卷。176-M103×45°3- 121:20图轴承式铁滑轮当滑轮倾斜,滑轮与钢丝绳施力方向不一致时,有可能发生脆断,需要验算其稳定性。假设钢丝绳作用在轮沿最薄弱截面上,F 600/8 75kN如右图所示

23、。作计算简图、 Q、M图(见下图)。轮沿受力示意图图 单位( mm)在下图( b)中AC20tg12CD59018ADCD/cos 12/ cos59 23.3mmBEAE×CD/AD (23.3-12 )× 12/23.35.8mmhAE11.3mm见下图 (a)b2×EC 2× OC 2OE 21652(140 5.8)277.2 mmQS3Q375 103129MPaIb2bh20.07720.01134.3钢丝绳起重机钢丝绳根据不同工作条件,应有一定的安全系数,即:Fmax SFp式中Fp 钢丝绳破断拉力N,FpF0 ,将 Fp 代入上式中则得:

24、Fmax SF0式中Fmax 钢丝绳最大静拉力Fmax42kNF0钢丝破断拉力总和N钢丝绳破断拉力换算系数19S钢丝绳的安全系数,取S 5本滑车组吊梁钢丝绳采用:多层股(不旋转)钢丝绳(18×19)( GB110274),绳 18×19,股( 1+6+12)绳纤维芯,直径 23.0 。查机械工业出版社,机械设计手册第四卷 P31-12 表 31.1-10 得:F0369500N;0.82 ; Fp0.82 ×292000 302990NFmax S42×5210kN<Fp满足要求。202×50 型龙门吊主要技术参数序号名称规格参数1铁路重

25、型起重机2×50 型100 吨(双钩)2 门式起重机净空高、宽40m×30m3大车走行纵坡+1%4工作风力8 级5额定起重量100 吨6有效起升高度3m7吊梁提升速度0.4 0.8m/min8天车梁横移速度2.86m/min9大车纵移速度5.86m/min10最重结构件6t11最长结构件4m12控制方式电动、手动13外形尺寸6×44×34m15起重总功率44KW16架设作业最低气温150C17最大轮压22.6t注:设计参考规范1 起重机设计规范( GB3811-83)2 刚结构设计规范( GBJ17-88)3 起重机安全规程( GB6067-85)4 起重机试验规范和程序( GB5905-85)21型号低速轴允两 级 减主轴输台数备 注许转距 N.

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