LD32t电动单梁起重机计算书要点.docx
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LD32t电动单梁起重机计算书要点
LD132—16.4A3电动单梁起重机
校核计算书
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日期:
审核:
日期:
批准:
日期:
XXXXXX起重机械有限公司
第一节设备概述、型式及主要技术参数
一、设备概述、型式及结构特点
LD1型电动单梁起重机是按照GB/T3811-2008、JB/T1306-2008及TSGQ0002-2008《起重机械安全技术监察规程---桥式起重机》的有关条款研制出来的产品,突出特点为电动葫芦运行轨道采用异型工字钢,使起重机主梁结构更趋合理,是单梁起重机发展的一个方向。
其外形简图见图1.
图1LD1型电动单梁起重机简图
二、主要技术参数
起重量Gn=32t;跨度L=16.4m;大车运行速度V运=20m/min;
工作制度A3;小车采用32吨电动葫芦;葫芦最大轮压Pmax=3140kg;葫芦起升高度=9m;葫芦运行速度V小车=20m/min;操纵型式:
地面手电门。
32吨电动单梁起重机基本技术参数
序号
名称
型号/单位
参数值
备注
1
起重量
吨
32
2
操纵形式
地操
3
大车运行
运行速度V运
米/分
20
摆线针轮减速机
BLY27-25(水平安装)
i=25
电机法兰与减速机法兰相配
4
电机型号
YSE100L2-4
软启动
5
功率N
千瓦
2×3kw
宁波新大通软启动
6
转速n
转/分
1200
7
电动葫芦
电动葫芦型号
HC32-9M3
32t
8
起升速度V起
米/分
3.5
9
起升高度H
米
9
10
运行速度V运
米/分
20
11
电机型号
ZDY121-4
12
功率N
千瓦
4×0.8
13
转速n
转/分
1200
14
小车最大轮压
t
~3.14
15
工作级别
M3
16
重量
kg
2500
17
整机工作级别
A3
18
电源
380V50HZ
19
车轮踏面直径
mm
460
小齿轮与齿圈17/59(齿数)i=3.47
20
主动轮数
套
2
21
轮槽宽
mm
70
22
跨度L
m
16.4
23
起重机最大轮压
t
21
起重机总重
kg
9860
含电动葫芦
第二节主梁计算
一、主梁断面几何特性
主梁及主要参数如下图3、图4
图3
图4
主梁断面尺寸及截面几何特性CAD计算机自动计算结果,如图5。
采用定轧的异型工字钢I30#(特种型号),尺寸为;h=300mm,b=128mm,d=11mm,t1=20mm,t2=14.68mm,Fj=73.66cm2,g1=57.82kg/m,Ix=10462.53cm4,Iy=529.84cm4
图5
主梁断面尺寸及截面CAD计算机自动计算结果(单位:
mm)
通过AoTuCAD2000以上版本1:
1画出主梁截面图,然后面域,再使用面域质量特性得出结论。
由上图可得:
1.主梁横截面面积;
F=319.11cm2
2.梁断面水平形心轴X`-X`位置
Z=76.34(cm)
3.主梁断面惯性矩;
jX=875218.8cm4
jy=132319.02cm4
二、主梁强度的计算
根据这种结构形式起重机的特点,不考虑水平惯性力对主梁造成的应力,及其水平平面内载荷对主梁的扭转作用也可忽略不计。
主梁强度的计算按第Ⅱ类载荷进行组合。
对活动载荷,由于小车轮距很小,可以近似按集中载荷计算。
验算主梁跨中断面弯曲正应力和跨端断面剪应力。
跨中断面弯曲正应力包括梁的整体弯曲应力和由小车轮压在工字钢下翼缘引起的局部弯曲应力两部分,合成后进行强度校核。
本起重机用于一般用途,所以金属结构采用许用应力设计法设计计算,载荷组合按B类算,安全系数n=1.34,故:
许用应力
梁的整体弯曲在垂直平面内按简支计算。
在水平平面内按刚接的框架计算。
见图6
图6
1.垂直载荷在下翼缘引起的弯曲正应力
式中;
其中Gn—额定起重量Gn=32000kg
G葫—电动葫芦自重G葫=2500kg
--动载系数按GB/T3811-2008计算得
=(查GB/T3811-2008标准P19页)
--冲击系数按GB/T3811-2008计算得
=
(查GB/T3811-2008标准P21页)
S—跨度,S=16.4m=1640cm
Z—主梁下表面距断面形心轴X-X的距离Z=76.34cm
jx--主梁跨中断面对轴X-X的惯性矩;jx=875218.8cm4
c--操纵室重心支点的距离c=0cm(地操无此值)
G室--操纵室重量G室=0kg(地操无此值)
q—桥架单位长度重量(均布载荷)(kg/m)
q=1000·F·γ+q'式中F--主梁断面的总面积;F=319.11cm2=0.031911m2
γ—材料比重γ=7.85t/m3
q'--主梁隔板、纵向加劲肋重量所产生的均布载荷,查图纸得q'=52.44kg/m
q=1000×0.031911×7.85+52.44=302.94kg/m=3.03kg/cm
kg/cm2
∵1538<1754kg/cm2∴符合要求
2.主梁工字钢下翼缘局部弯曲计算见图7
图7
(1)计算轮压作用点位置i及系数ξ
i=a+c-e
式中;i--轮压作用点与腹板表面的距离(cm)
c--轮缘同工字钢翼缘边缘之间的间隙;取c=0.4cm
e=0.164R对普通工字钢,翼缘表面斜度为1/6
R--电动葫芦走轮踏面曲率半径;可从电动葫芦图纸查得;R=17.2cm
e=0.164×17.2=2.82
∴i=5.85+0.4-2.82=3.43
ξ=i/a=3.43÷5.85=0.58
图8
(2)工字钢下翼缘局部弯曲应力计算;见图8
图8中1点横向(xy平面内)局部弯曲应力σ1由下式计算
∵1点受拉,故
式中;a1--翼缘结构形式系数;贴补强板时取a1=0.9
K1--局部弯曲系数;查图9得K1=1.8
P轮—电动葫芦轮压P轮=3140kg
t0=t+δ;t--工字钢翼缘平均厚度,t=2.0cm
δ--补强板厚度δ=1.2cm
t02=(2+1.2)2=10.24cm2
图9局部弯曲曲线图
图8中1点纵向(yz平面内)局部弯曲应力σ2由下式计算
式中;a1--翼缘结构形式系数;贴补强板时取a1=0.9
K2--局部弯曲系数;查图9得K2=0.6
P轮—电动葫芦轮压P轮=3140kg
t0=t+δ;t--工字钢翼缘平均厚度,t=2.0cm
δ--补强板厚度δ=1.2cm
t02=(2+1.2)2=10.24cm2
图8中2’点纵向(yz平面内)局部弯曲应力σ3由下式计算
式中;K3-局部弯曲系数;查图9得K3=0.4;
a2--翼缘结构形式系数;贴补强板时取a2=1.5
3.主梁跨中断面当量应力计算
图8中1点当量应力σ当1由下式计算
∵1517kg/cm2<σ许=<1754kg/cm2∴符合要求
图8中2’点当量应力σ当2’由下式计算
σ当2’=σx+σ3
=1538+183.9
=1721.9kg/cm2<σ许=1754kg/cm2∴符合要求
三、刚度计算
LD1型电动单梁桥式起重机应对主梁的垂直静刚度和水平静刚度进行验算,并必须符合要求。
而对动刚度一般可不验算,只有在使用上提出特殊要求时,如高速运行或精确安装的起重机,尚需验算动刚度。
1.垂直静刚度计算
式中;f--主梁垂直静挠度(cm)
P--静载荷P=Gn+G葫=32000+2500=34500(kg)
S—跨度S=1640cm
E—材料弹性横量,Q235钢的E=2.1×106kg/cm2
jx--主梁跨中断面垂直惯性矩(cm4)jX=875218.8cm4
[f]--许用垂直静挠度(cm);按GB/T3811-2008中等定位精度特性起重机取[f]=S/750=1640/750=2.19cm
∵1.72cm≤2.19cm∴符合要求
2.水平静刚度计算
f水=
式中;f水--主梁水平静挠度(cm)
P′--水平惯性力(kg)
P′=P/20=34500/20=1725kg
jy--主梁跨中断面水平惯性矩(cm4)jy=132319.02cm4
[f水]---许用水平静挠度(cm);取[f水]=S/2000=1640/2000=0.82cm
f水=
∵0.57cm<0.82cm∴符合要求
注:
系数的选取是按p惯=
p惯—水平惯性力(kg)
g —重力加速度g=9.8米/秒2
a平—起重机运行的平均加速度,当驱动轮为,总轮数的1/2
时,一般取a平=0.5米/秒2左右
3.动刚度计算
在垂直方向上的自振周期
秒
式中:
T—自振周期(秒)
M—起重机和葫芦的换算质量(单位:
公斤.秒2/厘米)
M=
g—重力加速度(g=9.8米/秒2=980cm/秒2)
q—主梁均布载荷(kg/m),q=3.03kg/cm
K—桥梁在垂直平面内的刚度,
E—弹性模量E=2.1×106(kg/cm2)
jx—主梁跨中断面垂直惯性矩(cm4)jX=875218.8cm4
S—跨度S=1640cm
∵0.071秒≤[T]=0.3秒∴符合要求
四、稳定性计算
稳定性计算包括两部分,即主梁“整体稳定性计算和主梁腹板受压翼缘板的局部稳定性计算。
1、起重机整体稳定性
当主梁具有足够的水平刚度时,就能明显的阻止主梁断面的扭转。
当主梁水平挠度,即水平刚度得以保证,一般可以不计算主梁的整体稳定性。
本产品均能保证水平刚度,所以以下将不再计算主梁的整体稳定性。
2、主梁腹板的局部稳定性
一般当主梁腹板受拉区直接作用有集中轮压时可以不考虑集中轮压对腹板稳定性的影响。
本产品正符合这一特征,即葫芦小车的轮压是作用在主梁的受拉区,所以以下也将对主梁腹板局部稳定性不予以计算。
3、受压翼缘板局部稳定性
本产品主梁是由钢板拼接成的Π型槽通过每隔一间距的横向加劲板及斜侧板同异型工字钢组焊成一体,Π形槽的两直角都将大大减小翼缘板(上盖板)的局部不稳定性,有关这方面的计算,此处暂不计算。
第三节端梁计算
本产品的端梁结构采用钢板拼焊成Π型槽,再组焊成箱形端梁。
见图10。
端梁通过车轮将主梁支承在轨道上。
端梁同车轮的连接形式是将车轮通过心轴安装在端梁腹板上。
端梁应验算中央断面(支承主梁处断面)的弯曲应力和支承在车轮处断面的剪应力;还应验算车轮轴对腹板的挤压应力。
图10
一、轮距的确定
K=(1/7~1/5)S=(1/7~1/5)·16.4=2.34-3.28m
取K=2.5m.
二、端梁中央断面几何特性
根据系列产品设计资料,初步给出端梁断面尺寸,断面尺寸及截面几何特性CAD计算机自动计算结果如图11。
图11
端梁中央断面尺寸及截面特性CAD计算机自动计算结果(单位:
mm)
通过AoTuCAD2000以上版本1:
1画出主梁截面图,然后面域,再使用面域质量特性得出
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