铸造起重机计算书19米

YZ125/32t-19mA7铸造起重机设计计算书设计计算书编制：审核：批准：起重机有限公司

二零零八年十月YZ125/32—19mA7铸造起重机是玉溪汇溪金属铸造制品有限公司的主要设备之

一，安装于钢水接收跨，主要用于吊运钢包作业。作业现场较恶劣，起重机作业

率较高。通过竞标，玉溪汇溪金属铸造制品有限公司委托我公司设计、制造该特

种设备，并对设备的性能作了具体的规定。主起升机构采用行星三减速器方案，桥架采用二梁二轨结构。主要性能参数：a.额定起重量：125/32tb.工作级别：A7c.跨度：19md.引入电源：380V'50HZ，三相交流e.起重机轮压：〈672KNf.最大起升高度：24/28mg.额定主起升速度0.7〜7m/minh.额定付起升速度9.7m/mini.小车运行速度：34.8m/minj.大车运行速度：77.5m/min本计算书针对铸造起重机最关键部位进行设计、计算和校核。主要分主小车的设计与计算、副小车的设计与计算、大车运行电机选择及钢结构部分强度计算与校核四大部分。一、小车的设计与计算已知数据：起重量Q=1251,起升高度H=24m.起升速度：V=0.7〜7m/min，付起升速度：V=9.7m/min,小车运行速度V=34.8m/min,工作级别为M7。机构接电持续率JC=60%，小车质量约为G=79412kg，吊钩梁装配约重G=13226Kg.01确定起升机构传动方案,选择定滑轮组和动滑组.按照布置紧凑的原则，决定采用图1方案，按Q=125t取滑轮组倍率a=6,承载绳分支数:z=2X2X6，滑轮组采用滚动轴承,当a=6,得滑轮组效率取n=0.985.n图1小车布置图钢丝绳型号的确定及所受最大拉力的计算S=(Q+G)/Zn9068kg=88.87kNmax1n=钢丝绳破断拉力Sb.S=nXS=7X88.87=622.09KN.b.max特重级工作类型(工作级别M7)时安全系数n=7.故，选用瓦林吞型钢芯右交互捻钢丝绳，NAT6X19W+IWR。钢丝公称抗拉强度1770MPa，直径d=36mm，钢丝绳最小破短拉力(S)=761KN.b标记如下：钢丝绳28NAT6X19W+IWR1770ZS滑轮组主要尺寸的确定滑轮的最小直径：D三d(e-l)=28X(25-l)=672mm故平衡滑轮直径取底槽D=©500,动滑轮底槽直径取D=d580mm,滑轮轴径取12©200mm。卷筒组规格型号的确定D=©1250mm，卷筒绳槽尺寸由钢丝绳直径决定取槽距P=30mm卷筒尺寸L=2(Ha/nD+Z+4)P+l+l=4960mm0012取L=5000mm。0式中，Z—附加安全圈，取Z=300

L－卷槽不切槽部分长度。1D－卷筒计算直径D=D+d=1306mm00鉴于铸造起重机特殊要求，卷筒壁厚6=0.02D+(25-30)=50-55mm取5=52.5mm。卷筒壁压应力验算o=S/5XP=88.87X103/60X30=44MPaymaxMAX卷筒材质选用Q345-B,最小抗拉强度。=235MPa，许用压应力b〔5〕=5/n=157MPayb15 ＜〔5〕，故抗压强度足够。ymaxy卷筒拉应力验算弯矩产生的拉应力，由卷筒弯矩如图示2：图2卷筒弯矩图卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：M=S1=S (L-L-L/2)=4.345X108NmmWMAXMAX 2 1卷筒断面系数:W=0.1X(D4-D4)/D=6.311X107mm3MAXi式中：D—卷筒外径，D=1250mmMAXD—卷筒内径，D=D-25=1145mmii于是。二M/W=6.88MPaLW合成应力：o'=o+[o]Lo/[o]LLLymaxy=6.88+12.3=14.66MPa式中许用拉应力[6]=S/n=69MPaL b2所以6'<[6],卷筒强度验算合格。LL故选定卷筒直径D=1250mm,长度L=5000mm.卷筒槽形的槽底半径r=15mm,槽距t=30mm,起升高度H=24m,倍率a=6,靠近减速器一端的卷筒槽向为左旋卷筒:©1250X5000-15X30-24X6左ZBJ8007-2-87主起升电动机的选择初选电动机YZR355L-10/110KWn=591r/min.2起升速度的确定V=nDn/aijs式中：D—卷筒直径+钢丝绳直径=1250+28=1278mm=1.278mjsa—滑轮倍率a=6i-减速机速比i=56.38n-电机转速n=591r/min代入数据得：V=7m/min该机构为变频调速控制方式，调速比1:10,故V=0.7-7m/min起升电机静功率的计算N=(Q+G)V/6120n=206.3kw,j1n—起升机构的效率取n=0.9N/=N/n=103.15kwJJn—电机的个数，取n=2验算电机发热条件按照等效功率法：N25±BYN/.ejB—电机在25%时额定功率N25与机构在一个循环中的工作部分的等效功e率Nd的比值，本机M工作制B=N25/Nd=1.5x 7 e xY—启动时间t与平均工作时间t的比值，t=2s,t=3s,Y=2/3qgqg故25=1.5X2/3X103.1=103.1kw,EN40=110kw时，即电动机YZR355L-10/110KWn=591r/min满足工作要求。e16．运行电机的选择1)摩擦阻力p=(2u+d.f)(Q+G+G)Xk/D,m q0 1 f式中Q—起升载荷，取值为125tqG--起重机或小车的自重，取值为6610G—吊钩等装配的重量，取值13.211u--滚动摩擦力臂，取u=0.07f—为滚动轴承摩擦系数，取f=0.02D—车轮直径，取D=70cmd--车轮轴承内径，取d=17cmk—考虑车轮轮缘与轨道摩擦的系数，取kf=1.8f代入数据得p=1995.3kg.m坡度阻力：P=(Q+G+G).K,坡q0 1pK—自然坡度系数，取K=0.002,ppP=408.4kg.p运行总阻力：P=P+P=2403.7kg.m坡满载运行时的静功率：N=PV/6120nm,jV=34.8m/min,m-电机的个数，取m=2,n—机械效率，n=0.9代入数据N=7.59kwj考虑由于起加速度过程惯性力的影响，故电机功率N二N.K=7.59X1.1=8.349,jg其中K为惯性力影响系数，查表取K=1.1gg选电机YZR200L—8/15kw,n=712r/min，(JC=40%,2台)，满足使用要求。二、副起升的设计与计算以验算321起升机构为例。取滑轮组倍率a=4，承载绳分支数：Z=2X4,机械效率取值为0.985，2.钢丝绳型号的确定S二Q/Zn=8248.7kg=39.8kNmaxm钢丝绳计算破断拉力S=nXS=6X39.8=238.8KN,工作级别为M6，安全系数为n=6bmax预选用瓦林吞型钢芯钢丝绳NAT6X19W+IWR钢丝公称抗拉强度1770MPa,直径d=22mm，钢丝绳最小破断拉力[S]=304KN.b标记如下：钢丝绳22NAT6X19W+IWR1770卷筒型号的确定．卷筒长度的确定：选用D=650mm，卷筒槽距P=24mm,卷筒尺寸：L=2〔H/n(D+d)Z+3〕P+li001L—卷槽不切槽部分长度，取L=25011L/=2870mm，圆整得L=2900mm。鉴于铸造起重机特殊要求，卷筒壁厚：6=0.02D+(20—25)=0.02X650+(20—25)=33-38mm，取o=37mm，．卷筒壁压应力验算5=S/5XP=39.8/37X24=25.82MPaymaxmax卷筒材质选用Q345-B，最小抗拉强度5=345MPa，b则许用压应力〔5〕=5/n=345/1.5=230MPa，y b15 〈〔5〕，故强度足够。ymax y又因L〈3D，弯曲和扭转发合成应力不大于压应力，无需进行验算。故32t起升卷筒型号为巾650X2800-28X244．起升电机的选择.起升电机静功率的计算N=KX(QXV)/6120Xn=61.9kwg初选电机YZR315M-10/75kw.验算电机发热条件N25±ByN，ejN25=61.9kweByN=1.5X2/3X61.9=61.9KWj故N25〉ByN,满足生产要求。ej三．大车运行电机选择起重机总重为G=186.5891,载荷总重为Q=125+79.412=204.4121,v=715m/min,1．运行时摩擦阻力计算：P=（Q+G）（2u-df）k/D=608960kg,P=184.3kgmfm式中，D=80cm,d=17cm,u=0.05,f=0.02,K=1.5,f2．坡度阻力：P=K（Q+G）=408.8kg,式中K=0.002,PP P3．总阻力：P=P+P=6907.9+1417=593.1kg,总m坡载运行时的静功率：N=PV/6120nm,式中m一电机个数，m=4,n=0.9j总N=593.1X77.5/6120X0.9X4=13.2kw,j电机型号的确定：N=KN，式中K—惯性力影响系数，查设计手册得K=1.6,j故N=1.6X13.2=21.12。选电机YZR225M-8/22KW,n=715r/min,（JC40%）满足使用要求。四．钢结构强度计算与校核主要对主梁以及端梁强度的计算与校核主梁强度计算结构形式采用偏轨，宽箱型，材料选用Q345-B,由于小车垂直作用在主腹板上,所以该主梁受弯曲和扭转共同作用。主梁在垂直轮压作用下,使截面产生弯曲应力（正应力和剪应力）在扭转作用下,截面产生约束扭转正和约束扭转应力主梁截面图端梁截面图图4初定主主梁和端梁截面如图4：I=1.09X10iimm4x主I=5.66X1010mm4y主W=8.71X107mm3x主W=5.58X107mm4Y主I=7.7X109mm4X端I=2.9X109mm4y端W=1.54X107mm3X端W=1X107mm3y端主主梁的强度按第II类载荷组合进行.弯曲应力主梁的垂直方向的弯曲应力按简支梁计算,水平方向的弯曲应力按框架计算,见简图5.

a)irrnL/212|a)irrnL/212|b)a)主主梁垂直受力计算模型b)主主梁水平刚架计算模型图5主梁计算简主主梁垂直方向跨中弯矩为:M=0.25血PL+血Q12/8+0.25血PL+0.5血P(1—a)v iG小车 i 2Q iG司式中:P—小车自重载荷，取P=7.78X105NG小车 G小车P—司机室自重载荷，取P=1.5X104G司 G司P—起升载荷，取P=1.225X106NQQ—运行冲击系数V=1.2i4—起升载荷动系数，取V=1-322q—主梁均布自重，取q=13.3N/mma一司机室距端部距离，取a=1100mm代入数据M=1.165X1010N/mmV由大车水平惯性力P和桥架惯性力q引起的跨中水平弯矩：大惯 惯M=PL/4(1-L/2r)+qL2(3-2L/r)H大惯 惯式中：r=L+2/3(L-C/B)I/I112C—大车车轮中心至主梁轨道中心，C=100mmB—大车轮距,B=6900mmI—主主梁水平方向惯性矩.I=1 5.66X1010mm41y主I—端梁水平方向惯性矩.I=I,=2.9X109mm42y端r=18306.8mmP=l/20P=2.25X104N大惯q=1/20q=0.665N/mm惯P—一根主主梁小车总轮压，P=(P+P)/2=1.0X106N1 1G小车QM=3.418X108N/mmH跨中截面最大弯曲正应力:o=M/W+M/WwV/XHY代入数据;o=56.9+3.6=60.5MPaw.约束扭转应力主主梁在垂直载荷和水平载荷作用下，承受的扭转为:M=M+MNNVNH如图6,在载重小车作用下的受力简图,0点是主梁截面弯心,将主梁上的偏心外力V,G小车和VP转化到截面弯心上,可得扭矩：i 2QM=VP(B+e)+VP(B+e)NViG小车1 2Q2式中：B—小车重心至轨道中心之间距离B=2850mm11B—吊钩中心至轨道中心之间距离B=1600mm.22e—主梁弯心至轨道中心之间距离e=B6/(5+5)=704mm0112M=6.428X109N/mmNV6132=0h6132=0hB0=176C图6主主梁扭距计算简图在偏水平载荷作用下引起扭距M:NHM=Pe=1X106X704=7.04XlOsN.mNH1M=M+M=7.132X109N.mNNVNHo=M/W+M/W=73.8+12.6=86.4MPawV/XH.平均挤压应力:小车轮压对主腹板产生的平均挤压应力应满足o二P/(2h+50)5<1.4「o」bsZy2式中:P—一个车轮的轮压,P=0.25P=2.5X105NZZ1h—小车轨道高度5上翼缘板厚之和。h=120+16=136mmyy5—主腹板厚度5=12mm22所以o=2.5X105/(2X136+50)X12=64.7MPabso<1.4「o」bs.应力合成:o=o+o<「o」工 w no=60.5+86.4=146.9MPa「0」=235/1.5=157MPa。<「。」主主梁强度满足使用要求.主梁刚度计算.垂直静刚度主梁垂直静刚度按简支梁计算,应满足下列条件:f=(P+P)l(0.75L2-12)/12EIW[f]QG小车 X式中：l二L-b=19000-2315=16685mm[f]--许用静刚度，为A7工作级别[f]=L/1000=19mmf=8.56mm,f<[f],垂直静刚度满足要求。.水平静刚度：水平静刚度主要由大车起(制)动引起的水平惯性力P和桥架自重大惯引起的水平惯性力q,在主梁跨中引起的水平变位，应满足下列条件：惯f=P L3/48EI(1-3L/4r)+qL4/384EI(5-4L/r)W[f]H大惯 y 惯 X H[f]=L/2000=9.5mmHf=2.1mmHf<[f]水平静刚度能满足使用要求.HH.动刚度的校核：动刚度按铸造起重机设计标准f±2HZf=2nX[(fO.5G+G+G)/gQ]1/2d 桥小车运 qf=2.23d所以,f>2，满足生产需要.d故经验算,主主梁垂直静刚度、水平静刚度及动刚度均能满足生产需要.5．端梁的计算端梁采用钢板焊接而成箱型结构型，在水平方向内与主梁成刚性连接，为运输方便在两主梁端处断开，并用通过加强板用高强度螺栓联接。初选端梁截面如图4,端梁的强度计算可按载荷组合II,建立计算模型如图9及图10。在垂直载荷作用下，端梁承受自重载荷F和主梁传来的最大支撑力F以满载q1 r小车位于跨端极限位置来确定FRa)F FF q端 I RII门川川川川川川川B1B0b)图9a)主梁支撑力Fb)端梁计算R式中：P=P=1X106N12C=1379mm1C=2300mm2F=13.3N/mqb=4630mmB=6900mm0B=6700mm1F=4.94N/mq端由力矩平衡原理：FL+P(L-C)+P(L-C-b)+P(L-C)/2+FL/2=0

r 1 1 2 1 Q 2 q代入数据：F=1X106Nr在F及端梁自重的作用下，产生的垂直弯距：rM=^F[(B-B)/2]+血qB2/5Vir0 1 i端0代入相关数据：M=1.32X108N/mmV在小车惯性力作用下产生的水平弯距，图10PgMH图10水平载荷下端梁计算M=Pa=1X106X100=1XlOsN/mHG。二M/W+M/W=26.8MPaVX端HY端o〈[o]故：端梁强度能满足使用要求。至此，通过对主小车的设计与计算、副小车的设计与计算、大车运行电机选择及钢结