塔吊设计计算书(更新)

'塔式起重机设计计算书一：总体设计----------------------------------------------------------------------------（2-13）1．主要技术性能---------------------------------------------------------------------------（2-3）2．计算原则--------------------------------------------------------------------------------（4-5）3．平衡重的计算--------------------------------------------------------------------------（5-8）4．塔机的风力计算-----------------------------------------------------------------------（8-12）5．整机倾翻稳定性计算---------------------------------------------------------------（12-13）二：结构设计--------------------------------------------------------------------------（14-39）1．塔身的计算---------------------------------------------------------------------------（14-21）2．塔顶的计算--------------------------------------------------------------------------（21-22）3．爬升架的计算-----------------------------------------------------------------------（22-25）4．起重臂的计算-----------------------------------------------------------------------（26-33）5．起重臂拉杆的计算-----------------------------------------------------------------（33）6．回转支承的计算--------------------------------------------------------------------（33）7．回转塔身的计算-------------------------------------------------------------------（34-35）8．平衡臂的计算---------------------------------------------------------------------（35-38）9．平衡臂拉杆的计算---------------------------------------------------------------（38-39）10．行走机构的计算-----------------------------------------------------------------（39-43）43 （一）：总体设计一．主要技术性能参数1.额定起重力矩:97t.m2.最大起重力矩:116t.m3.最大起重量:6t4.起升高度:固定式45m附着式200m5.工作幅度:max60mmin2.5m6.小车牵引速度:20/40m/min7.空载回转速度:0~0.62r/min8.最大起升速度:80m/min(α=2时)40m/min(α=4时)平均工作速度:40m/min20m/min最低稳定速度:10m/min5m/min9.顶升速度:0.5m/min(功率11kw)10.起升电机功率30kw回转电机功率2×3.7kw牵引电机功率3/4.5kw11.起重性能曲线α=4时,依据总体要求R=60m时,Q=1.0tR=51m时,Q=1.7tQ=95.75/(R-0.89)-0.62Q=116.2/(R-0.89)-0.6243 R=56m时,Q=1.3tR=46m时,Q=2.1tQ=105.8/(R-0.89)-0.62Q=122.7/(R-0.89)-0.62附表（设计依据参数表）R=60mR2.5～15.3161820222426283032343638mα＝465.714.974.393.923.523.192.912.662.452.272.11.96tα＝232.732.522.342.172.03tR4042444648505254565860mα＝41.831.711.61.51.411.331.251.181.111.051.0tα＝21.901.781.671.571.481.401.321.251.181.121.07tR=56mR2.5～16.818202224262830323436mα＝465.564.914.393.953.293.283.012.782.572.39tα＝232.852.642.46tR38404244464850525456mα＝42.232.281.951.831.721.621.531.451.371.3tα＝22.302.152.021.901.791.691.601.521.441.37tR=51mR2.5～18.419212325272931333537mα＝465.85.154.634.23.833.513.243.02.782.6tα＝232.852.67tR39414345474951mα＝42.422.272.142.011.91.791.7tα＝22.492.342.212.081.971.861.77tR=46mR2.5～19.421232527293133mα＝465.484.934.474.083.743.453.2tα＝23tR35373941434546mα＝42.972.772.62.442.292.162.1tα＝232.852.672.512.362.232.17t43 二计算原则1.起重机的工作级别根据GB/T13752-92《塔式起重机设计规范》取定TC6010塔式起重机。工作级别:A5利用级别:U5载荷状态:Q2(中)载荷谱系数:列产品KP=0.252.工作机构级别项目机构起升机构回转机构牵引机构利用等级T5T4T4载荷状态L2L3L2工作级别M5M5M4Kp0.250.150.253.载荷a.起升载荷(含吊钩、钢丝绳)动载系数为1.25;b.风载荷q1=150N/m2用于机构计算及结构疲劳强度计算q2=250N/m2用于总体计算及结构疲劳计算q3.1=800N/m20~20mq3.2=1100N/m220~100m用于非工作状态的总体及结构计算c.惯性载荷各机构的起、制动时间回转机构t=8S（0.2→0r.P.m）牵引机构t=2S（19.5→0r.P.m）d.基础倾斜载荷坡度按0.01计算e.其实载荷动载按1.15[额定载荷静载按1.25额定载荷43 1.安全系数n的确定结构工作状态n=1.34结构非工作状态n=1.22起升钢丝绳n≥5牵引钢丝绳n≥5工作状态整体稳定性n≥1.15非工作状态整体稳定性n≥1.12.主要材料的许应用力〔σ〕=2350/1.34=1700kg/cm2a.Q235-C〔τ〕=1700/=980kg/cm2〔σjy〕=1700×=2940kg/cm2〔σ〕=3450/1.34=570kg/cm2b.16Mn〔τ〕=2570/=1480kg/cm2〔σjy〕=2570×=4400kg/cm2〔σ〕=2480/1.34=1800kg/cm2c.20＃〔τ〕=1800==1000kg/cm2〔σjy〕=1800×=3200kg/cm2〔σ〕=3480/1.34=2600kg/cm2d.45＃〔τ〕=2600/=1500kg/cm2〔σjy〕=2600×=4500kg/cm2〔σ〕=7200/1.34=4000kg/cm2e.40Cr〔τ〕=5400/=2300kg/cm2〔σjy〕=5400×=7000kg/cm2f.Q235-C非工作状态〔σ〕=2350/1.22=1920kg/cm2三.平衡重的计算（注：表二中各部件重量为初步估算的重量，待各部件全部设计完成后，最终调整平衡重的重量）。各部件重重心表二序号子顶目名称Gi（t）Xi（m）Gi×Xi1平衡臂4.088-7.11-29.062起升机构1.8-8.88-15.983平衡臂拉杆0.4-5.85-2.344塔顶1.410.20.285力矩限制器0.010043 6司机室0.3410.347牵引机构0.358.22.878起重臂拉杆1.918.535.199起重臂5.5627.5152.910载重小车0.25560/2.515.3/0.6411吊钩0.460/2.524/112回转机构2x0.30013回转塔身1.0790014上支座1.9960015下支座1.620016套架4.10017塔身18.090018底架1.050019回转支承0.60020平衡重G平-12.3-12.3G平∑61.6(含平衡重)表二中各值均按60m臂架列出，其他臂长平衡重各不相同，须分别进行计算。1.臂长60m时:M空=145.84–12.3G平M满=231.5–12.3G平令–M空=M满G平=231.5+145.842×12.3G平=15.33（t）取G平=15.3t2.臂长55m臂长时:M空=121.4–12.3G平M满=217.7–12.3G平43 令–M空=M满G平=121.4+217.72×12.3G平=13.78t取G平=13.7t2.臂长50m时M空=93.9–12.3G平M满=194.4–12.3G平令–M空=M满G平=93.9+194.42×12.3G平=11.72t取G平=11.7t3.臂长45m时M空=63.6–12.3G平M满=173.6–12.3G平令–M空=M满G平=63.6+173.62×12.3G平=9.64t取G平=9.6t综合上述结果60m、臂长时,平衡重15.3t60m臂变56m臂长时,取掉1.5t×1的配重块。55m臂长时,平衡重13.7t50m臂长时,取掉1×1.5和1x2.1t的配重块。50m臂长时,平衡重11.7t45m臂长时取掉1x1.5和2×2.1t的配重块。45m臂长时，平衡重9.6t配重块的配置如下:43 总数量7块其中4块2.4t×4、2块2.1t×2、一块1.5t×1；四.塔身的风力计算1.工作工况Ia.平衡臂q2=250N/m2CW=1.2A实=12.44×0.32=3.98m2PW=1.2×250×3.98=1194NXC=7.11mYC=47mb.起升机构A=1m2PW=1.2×250×1=300NXC=–9.22mYC=47mc.平衡重A≥2m2PW=1.2×250×2=600NXC=–12.3mYC=47m平衡臂部份综合:∑A=6.98∑PW=2094.6N∑MXW=∑PW×Xi=16150.2N.m∑MYW=∑PW×Yi=98446N.mXC=–=–7.71mYC==47md.起重臂C=1.3A实=29.67m2PW=1.3×250×29.67=9643N　XC=26.5mYC=47me.牵引机构A=0.32m2PW=1.2×250.×0.32=96NXC=8.2mYC=47m起重臂部份综合ΣPW=9936N43 ΣMXW=2.56×105N.mΣMYW=4.67×105N.mXC==26mYC==47mf.塔顶A轮=×1.48×6.5=4.81m2ω=0.38η=0.43C=1.3A实=1.43×0.38×4.81=2.61m2PW=1.3×250×2.61=850NX=0YC=47.5mg.回转塔身A轮=1.48×1.91=2.812m2ω=0.21η=0.69CW=1.6A实=1.69×0.21×2.812=1m2PW=1.6×250×1=400NXC=0YC=45mh.上、下支座ΣA=1.29m2PW=1.2×250×1.29=387NXC=0YC=45mi.塔身A轮=44.8×1.8=80.64m2ω=0.357η=0.57C=1.6(15节标准节,1节底节)A实=1.57×0.357×80.64=45.22m2PW=1.6×250×45.22=18088NXC=0YC=22.5mj.司机室A=3m2PW=1.2×250×3=900N2.工作工况Ⅱ43 a.平衡臂A=2m2PW=1.2×250×2=600NXC=0YC=47mb.起升机构A=1m2PW=300NXC=0YC=47m平衡臂部份综合ΣA=3m2ΣPW=900Nc.起重臂A轮=×1.2×1.38=0.828m2ω=0.235η=0.65A实=1.65×0.235×0.828=0.321m2PW=1.3×250×0.321×1.333=139NXC=0YC=47md.牵引机构A=0.32m2PW=96NXC=0YC=47me.塔顶(同工况I)f.司机室(同工况I)g.回转塔身(同工况I)h.上、下支座(同工况I)i.塔身A轮=1.2×80.64=96.77m2A实=1.57×0.357×96.77=54.23m2PW=1.6×250×54.23=21695NXC=0YC=22.5m43 3.非工作工况a.平衡臂部份:PW=900×4.4=3960Nb.起重臂部份:PW=235×4.4=1034Nc.塔顶:PW=850×4.4=3740Nd.司机室:PW=900×4.4=3960Ne.回转塔身:PW=400×4.4=1760Nf.上、下支座:PW=387×4.4=1703Ng.塔身:20m以下,PW=3.2×21695×(20÷45)=30855N20~45m,PW=4.4×21695×(25÷45)=53032N风载荷综合表表(三)60m臂长时(单位:N.m)序号部件CqⅡAPWXiMXWYiMYW1平衡臂部份1.22506.982094-7.71-16150.24798446.22起重臂部份1.325029.99993626256000474669923塔顶1.32502.648500047.5403754司机室1.22503.09000047423005回转塔身1.625014000045180006上、下支座1.22501.293870045174157塔身1.625045.22180880022.540698043 Σ326551090508表(四)序号部件CqⅡAPWXiMXWYiMYW1平衡臂部份1.225039000047423002起重臂部份1.32501.1482350047110453塔顶1.32502.68500047.5403754司机室1.22503.09000047423005回转塔身1.625014000045180006上、下支座1.22501.293870045174157塔身1.625054.23216950022.5488137Σ25367659572表(五)序号部件CqⅡAPWXiMXWYiMYW1平衡臂部份1.211003396000471861202起重臂部份1.311001.14810340047485963塔顶1.311002.637400047.51776504司机室1.211003396000471861205回转塔身1.61100117600045792006上、下支座1.211001.291703004576635720-45m塔身1.61100530320032.517235400-20m塔身800308550010308550Σ103345278641143 五.整机倾翻稳定性计算1.固定式底架a.工作工况Fh=2..54tFV=74.4tM满=42t.mMW=66t.mM坡=30.5t.me=≤Mhx=45.3t.m2.54×1.4+183.8　　　　　　e=___________________=0.8≤=2.374.4+2.3×7×7×1.4b.非工作工况Fh=10.3tFv=61.6tΣM=315.7t.me=≤10.3×1.4+315.7　　　　　e=___________________=1.5≤=2.361.6+2.3×7×7×1.4故整机稳定。43 （二）：结构设计一．塔身的结构计算1.塔身上部的载荷起重臂位于塔身对角线上，且风沿塔身吹，此时塔身受力最为恶劣。①工作状态的载荷M=1838KN.mFV=744KNPH1=4KNq风=0.33KN/mq重=4KN/mMn=320KN.mPH2=14.5KN（计算腹杆时用）②非工作状态M=-1187KN.mPH=19.2KNq风1=1.06KN/mq风2=1.45KN/m其中：M——作用在塔身顶面的弯矩Mn——作用在塔身顶面的扭矩（用于计算腹杆）FV——作用在塔身顶面的压力PH1、PH——风平行于起重臂，作用在塔身顶面的水平力PH2——风垂直于起重臂，作用在塔身顶面的水平力（用于计算腹杆）43 q风——作用在塔身上的线风压q重——塔身自重线重力2.塔身的几何特性计算1—1、2—2截面截面方钢管□1352×12单肢几何特性AII=55.33cm2III=1345cm4WII=199.2cm3rII=4.93cm整体结构的几何特性AI=221.3cm2II=1539165.6cm4WI=18488cm3RI=83.4cm斜腹杆的几何特性方钢管□702×5A腹=13cm2I腹=92cm4W腹=26.2cm3r腹=2.66cm其中：A——结构的截面积I——结构的惯性矩W——结构的抗弯模量r——结构的惯性半径3.材料单肢：Q235-C43 整个塔身看作Q235—C腹杆：Q235-C钢4.强度计算选塔身底截面C为计算的危险截面。4.1整个结构的强度计算工作状态C截面NCMC　744×1031838×103σC=——+——=—————+——————=133MPa＜[σ]=170MPaAⅡWⅡ221.3×10-418488×10-6非工作状态（只须计算C截面）NCMC　616×1032350×103σC=——+——=—————+——————=155MPa＜[σ]=170MPaAⅡWⅡ221.3×10-418488×10-6综上计算，整体强度足够。4.2腹杆的强度计算斜腹杆N=153.2KNφ=0.75σ=(12.2×103)/(0.75×13)=125MPa＜[σ]=170MPa直腹杆N=320/（2×1.665）=96KNσ=N/φA=(9.6×103)/(0.75×10)=128MPa＜[σ]=170MPa综合以上计算可知塔身强度足够。5.塔身稳定性计算5.1塔身整体稳定性计算结构的欧拉临界载荷FE43 π2×EIπ2×2.1×103×1539165FE=—————=————————————=3934KN(μl)2(2×45)2结构要稳定须满足下列两式FN1　COMO+CHMH———+——————（—————）≤[σ]AⅡφψ1-FN/（0.9FE）φwWFN———≤[σ]AⅡφ其中：FE——结构的欧拉临界载荷FN——计算轴力CO——端部弯矩不等折减系数CH——横向载荷引起的最大弯矩系数MO——端部弯矩MH——由横向载荷引起的最大弯矩φ——轴压稳定修正系数ψ——受弯结构件侧向屈曲稳定系数工作状态FN=744KNMO=1178KN.mMH=668KN.m其中CO=1CH=1ψ=1.602φw=1而λh=111.54→φ=0.529FN1　COMO+CHMHσ=———+——————（————）AⅡφψ1-FN/（0.9FE）ψ.W43 744×1071031178+668=————————+———————————（————————）1.602×0.529×221.31-744/(0.9×3934)18488×10-6=166MPa＜[σ]B=170MPaFN又：σ=——ΦA744×103∴σ=——————————=73.8MPa＜[σ]B0.529×221.3×10-4工作状态塔身稳定5.2非工作状态载荷FN=616KNMO=-434KN.mMH=2350KN.m因2MO＜MH则取MO=0616×1032350×103∴σ=——————+————————————=1867MPa＜[σ]C=1920MPa221.3×10-40.80×18488×10-6FN又：σ=——不必计算φA∴在非工作状态塔身整体稳定。43 5.3单肢稳定性计算因单肢为压力构件，其稳定性公式为：σ=FN/（φA）l140λ=——=—————=28.4r4.93→φ=0.96工作状态单肢稳定性计算FNB1=NB1=740KNFNB1740×103σ=————=————————=139MPa＜[σ]BφIIAII0.96×55.33×10-4非工作状态FNC1=NC1=859KNFNC1859×103σ=————=————————=161MPa＜[σ]BφIIIAIII0.96×55.33×10-4综合以上计算单肢稳定5.4腹杆稳定性计算1.9λ=————=722.66×10-2→φ=0.778F腹153×103σ腹=————=——————————————φ腹A腹2×0.778×13×10-4=75MPa＜[σ]B43 其中：[σ]B=250/1.34=186.6MPa综合以上计算塔身安全。6．塔身接头计算6.1螺栓计算螺栓工作拉力P=368KNPo=14KNP外=381KNM36螺栓强度级别10.9As=865mm2螺栓强度有F1+KCFNσL=————≤[σL]AdLF1=K1.FNK1=1.45FN=381KC=0.25（1.45×381+0.25×381）×103∴σL=—————————————————=662MPa＜[σL]=750MPa865×10-66.2接头处焊缝计算P=381KNl=20cmδ=4cmM=381×0.11=41.9KN.m6Mσ=———=142MPa[σL]=750MPa　l2δ7.顶升踏步计算P=245KN6M6×8.5×245×10343 σ=———=——————————l2δ2.5×282=63.7MPa8.顶升时塔身主弦局部强度PMσ=——+——FW24.5×10324.5×103×15.2=—————+————————55.332×199.2=137.7MPa（二）塔顶计算1．几何参数塔帽高：h=6355mm底部销孔连接处中心尺寸：a×b=1380×1380前后主弦皆选用两L1002×10角钢拼焊成□1082×10主弦杆单肢断面特性a、断面尺寸：108×108b、壁厚：t=10mmc、截面积：A=39.2cm2d、回转半径：i=（I/A）1/2=4.02e、长细比：λ=200/4.02=49.75f、单肢最大长度L0=200cmg、折减系数：φ=0.89材料：Q235-C斜腹杆选用□702×4Q235钢管43 斜腹杆断面特性a、断面尺寸：□702×4b、截面积：A=10.56cm2c、回转半径：i=（I/A）1/2=2.69cmd、单肢最大长度L0=147cme、长细比：λ=L0/i=54.4f、折减系数：φ=0.872．内力主弦杆单肢最大轴压力N=492KN斜腹杆最大轴向力（压）N1=86KN3．稳定性校核因整体结构长细比小，不需进行整体稳定性校核σ=N/φA=492×10/(0.89×39.2)=141MPa＜[σ]=170MPa主弦杆单肢稳定性足够σ=N/φA=86×10/(0.87×10.56)=93.6MPa＜[σ]=180MPa斜腹杆单肢稳定性足够所以塔顶安全三．爬升架的计算1.爬升架的载荷FN=490KNMK=62KNmQ=8KNMy=24KNmq=0.4KN/m其中：FN——作用在爬升架上的顶升载荷MK——作用在爬升架上的扭矩My——作用在爬升架上的弯矩Q——作用在爬升架上的水平力43 q——作用在爬升架上的线风压2.爬升架的几何特性计算主弦杆单肢几何特性AI=49.2cm2II=1248cm4WI=187cm3rI=5.03cm整个爬升架的几何特性A=196.8cm2Ix=Iy=2430229.6cm4Wx=Wy=22093cm3rI=111cm腹杆的几何特性腹杆I：A腹I=15cm2I腹I=141.25cm4W腹I=35.3cm3r腹I=3.07cm腹杆Ⅱ：A腹Ⅱ=10.56cm2I腹Ⅱ=76.9cm4W腹Ⅱ=21.9cm3r腹Ⅱ=2.69cm3.爬升架的强度计算3.1整体强度计算NM490×103（24+1/2×0.4×6.42）×103σ=——+——=——————+———————————=26.4MPa＜[σ]BAW196.8×10-422093强度足够3.2单肢强度43 NMNI=——+—————=250.4KN22×2.2NI250.4×103σ=——=———————=51MPa＜[σ]BAI49.2×10-4强度足够3.3斜腹杆强度计算设横梁为钢性体，与横梁无联系的腹杆不受力，求得:NI=145KN(压)NⅡ=220.8KN（拉）腹杆I：NI145×103σ腹I=——=———————=96MPa＜[σ]BA腹I15×10-4腹杆I：NⅡ220.8×103σ腹Ⅱ=——=———————=147MPa＜[σ]BA腹I15×10-4强度足够4.稳定性计算4.1整体稳定性计算π2EIπ2×210×109×2.439×10-2FEX=FEY=————=—————————————=122×104KNL26.42FN1（COMO+CHMH）43 σ=———+——————[—————]Aφψ1-FN/（0.9FE）W其中：CO=1CH=1φ×ψ=1490×103124×103+62×103σ=———————+———————————[—————————]196.8×10-41-490/（0.9×1220000）22093×10-6=28.8MPa＜[σ]B∴整体稳定4.2单肢稳定性计算FNI=NNI=250.2KNλI=L/rI=310/5.03=61.6→φ=0.83FNI250.2×103σ=——=—————————=61.2MPa≤[σ]BφAI0.83×49.2×10-4∴单肢稳定4.3腹杆稳定性只有承压的情况下才需计算稳定性130λ=————=42.3→φ=0.923.07NI145×103又：σ=——=—————————=105MPa≤[σ]BφA腹0.92×15×10-4综合以上计算，爬升架稳定。43 四．起重臂计算1.计算工况及计算公式说明起重臂受力最恶劣的工况是起吊额定载荷时，风垂直于吊臂回转，起重臂产生惯性冲击力，三种情况组合在一起。冲击系数：φ1=1.1——载重小车冲击系数φ2=1.2——中高档速度起吊时，吊重（包括吊具）冲击系数φ3=1.1——低档速度起吊时，吊重（包括吊具）冲击系数材料及安全系数上弦杆Q235-C，安全系数n=1.34，许用应力[σ]=180MPa下弦杆16Mn，安全系数n=1.34，许用应力[σ]=240MPa斜腹杆20#无缝钢管，安全系数n=1.34，许用应力[σ]=175MPa稳定性验算公式：FN1（COXMOX+CHXMHX）———+[———————]——————ARφψ1-FN/（0.9FEX）WX1（COZMOZ+CHZMHZ）+[———————]——————≤[σ]1-FN/（0.9FEZ）WZ公式中参数说明FN——轴压力φ、ψ——轴压稳定系数AR——上、下弦杆（主肢不包括缀条）正截面面积之和COX、COZ——端部弯矩不等的折减系数。验算压杆失稳时，如果取两端中最大弯矩计算显得过于安全，最大弯矩必须经过适当折算后才可以用于整体稳定计算。COX、COZ=0.6+0.4×Mmin/Mmax≥0.4MOX、MOZ——端弯矩。计算时必须扣除掉所验算段横向载荷在两端引起的43 弯矩。此处计算是在内力表中弯矩减横向载荷引起的弯矩（用三弯矩方程可得）MHX、MHZ——验算段横向载荷引起弯矩折算端弯矩的系数。FEX、FEZ——欧拉临界力。WX、WZ——结构件抗弯模量。W=I/h[σ]——结构件许用应力。[σ]=σS/n起重臂稳定性验算分段说明（参考稳定性计算）在起升平面内是从铰点分段的。在回转平面内实际是整体悬臂梁，利用结构力学中位移法求解具有轴向力的转角位移法方程，可求得分段后系数μ3（包括变截面和双轴向力作用影响μ2=μ4=1强度验算条件：σ=N/AR+MX/WX+MZ/WZ＜[σ]式中：MX、MZ分别为内力表中危险工况弯矩单肢稳定性验算公式：σ=N/φA＜[σ]式中：N——单肢压力φ——稳定性系数A——截面积当所有的计算应力σ＜[σ]，整个起重臂是安全的。注：起重臂验算是以最长臂60m验算的。2.主要参数43 牵引机构G1=3.5KN载重小车G2=2.5KN，吊钩G3=2.65KN，钢丝绳G4=1KNⅠ节臂自重q1=1.12KN/mⅡ、Ⅲ节臂自重q2=1.12KN/mⅣ、Ⅴ节臂自重q3=1.03KN/mⅥ、Ⅶ节臂自重q4=0.9KN/mⅧ、Ⅸ节臂自重q5=0.7KN/m长拉杆ZP2=15KN短拉杆ZP1=4KN夹角α1=21.15°，α2=7.15°3.几何特性3.1节Ⅰ、节Ⅱ、节Ⅲ截面上弦L802×8→□862×8A=24.96cm2下弦L1002×8→□1062×8A=31.36cm2W上X=3009.8cm3W下X=7563cm3Wy=4346cm3B=1380h=12003.2节Ⅳ、节Ⅴ上弦L802×8→□862×8A=24.96cm2下弦L802×8→□862×8A=24.96cm2W上X=3004.8cm3W下X=6009.6cm3Wy=3455cm3B=1380h=12003.3节Ⅵ、节Ⅶ上弦L802×8→□862×8A=24.96cm2下弦L752×6→□802×6A=17.76cm2W上X=3000.8cm343 W下X=4270cm3Wy=2461cm3B=1380h=12003.4节Ⅷ、节Ⅸ、节Ⅹ、节Ⅺ上弦L802×8→□862×8A=24.96cm2下弦L752×6→□802×6A=17.76cm2W上X=3142cm3W下X=4472.5cm3Wy=2756.7cm3B=1380h=12004.内力及校核4.1工况ⅠR=60mQ=18.77KN整体强度截面9-9截面1-1上弦处σ=141MPa下弦处σ=121MPa单肢稳定截面9-9N上=267KNσ=150MPaN下=201KNσ=113MPa4.2工况ⅡR=36mQ=32KN整体强度截面7-7截面1-1上弦处σ=85MPa下弦处σ=136.7MPa单肢稳定截面7-7截面1-1N上=212KNN下=241KNσ=98MPaσ=156MPa43 4.3工况ⅢR=24mQ=49KN整体强度截面5-5截面1-1上弦处σ=100.6MPa下弦处σ=113.2MPa单肢稳定截面5-5截面1-1N上=249KNN下=282KNσ=115MPaσ=125MPa4.4工况ⅣR=15.3mQ=75.6KN整体强度截面4-4截面1-1上弦处σ=106MPa下弦处σ=96MPa单肢稳定截面4-4截面1-1N上=264KNN下=239KNσ=117MPaσ=110MPa4.5工况ⅤR=12mQ=75.6KN整体强度截面3-3截面1-1上弦处σ=53.4MPa下弦处σ=104MPa单肢稳定截面3-3截面1-1N上=133KNN下=326KNσ=66MPaσ=119MPa4.6工况ⅥR=6mQ=75.6KN43 整体强度截面2-2截面1-1上弦处σ=87MPa下弦处σ=85MPa单肢稳定截面2-2截面1-1N上=217KNN下=266KNσ=108MPaσ=106MPa4.7工况ⅦR=2mQ=75.6KN整体强度截面4-4截面1-1上弦处σ=50MPa下弦处σ=89MPa单肢稳定截面4-4截面1-1N上=124.8KNN下=279KNσ=62MPaσ=98MPa起重臂整体稳定校核lC=60mr=（I/A）1/2=59.5cmlc60×102λ1=——=——————=101r59.5λ=[(λ1)2+42A/A1(1.5-cos2θ)]1/2θ为构件截面内斜腹杆与X-X轴的夹角R=60mQ=31KN时N=470KNMX=112KNMy=215KN43 σ=148MPa4.8腹杆验算4.8.1斜腹杆①截面1-1，2-2，3-3，4-4φ60×4无缝管材质20#A=7.03cm2λ=80ψ=0.73Qmax=78KNN=64KNσ=124.7MPa②截面5-5，6-6，7-7，8-8φ50×4钢管材质20#A=5.78cm2λ=90ψ=0.67Qmax=51KNN=36KNσ=93MPa③截面9-9φ38×420#A=4.2cm2Qmax=36KNN=27.8KNσ=110MPa4.8.2水平桁架均采用φ45×4A=5.15cm2λ=12643 ψ=0.426Qmax=7.5KNN=10KNσ=45MPa五．起重臂拉杆1.主要参数P拉=441KN2.2强度计算拉杆φ60A=28.26cm220#441×103σ=————=156MPa＜[σ]28.263.销轴d=60mm40Crτ=78MPa＜[τ]六．回转支承选择Cp=P+（4.37M/D0）+3.44HC0=f0.d02.Z.Sinαd0=40Z=134α=50°f0=38N/mm2P=499KNH=14.5KNM=910KN.mC0=3319KNCp=6241KNfS=C0/Cp=6241/3319=1.88＞[fS]=1.15选HSW1435.40型单排球式回转支承是可行的。七．回转塔身的计算1.几何参数1.1长×宽×高=1380×1380×194043 主弦杆选用方钢管□1352×12主弦杆单肢断面特性a、断面尺寸135×135b、壁厚t=12c、截面积A=55.33cm2d、回转半径i=(I/A)1/2=4.93cme、长细比λ=l/i=194/4.93=39.3f、折减系数φ=0.931.2斜腹杆选用□702×5钢管a、断面尺寸702×5b、截面积A=13cm2c、回转半径i=2.66cmd、长细比λ=56.4e、折减系数φ=0.862.2工况：R=60mQ=1t（α=4）工作风压WP=250MPa回转速度n=0.6r/min3.主要载荷（如上图所示）4.内力4.1主弦杆单肢最大轴向力（压）N1=660×103N4.2斜腹杆最大轴向力（压）N2=140×103N5.强度及稳定性5.1主弦杆单肢稳定σ=N1/φA=（660×103）/(0.93×55.33)=1282kg/cm2=128.2MPa5.2斜腹杆单肢稳定σ=N2/φA=（140×103）/(0.86×13)=125.2MPa6.重要零件校核6.1支板（δ20/16Mn）吊臂单肢最大作用力P=53t塔帽单肢最大作用力P′=49.2t43 6.2销轴φ50/40CrA=2×(π/4)×52=39.25cm2τ=P/A=（53×108）÷39.25=1350kg/cm＜[τ]=2100kg/cm2焊缝剪切面积A=4×16×1.5×0.7=67.2cm2焊缝剪应力：τ=（53+49）×108/67.2=1520kg/cm2＜[τ]综上计算，回转塔身安全。八．平衡臂的计算1.主要参数和载荷在起升平面内的受力简图回转速度n=0.62r/minP1=18KN（起升机构）43 q1=1.9KN/m(自重)q2=80KN/m(平衡重)在回转平面内的受力简图2.几何特性的计算①A1=57.5cm2WX1=510.2cm2Wy1=49.157cm2rX1=12.15cmry1=2.47cm②组合截面的几何特性A=115cm2WX=1020cm2Wy=7800cm2rX=12.15cmry=52.3cmλX=88λy=24.3λhy=89其中λ——长细比λh——计算长细比其中符号与4.2的符号含义一样。3.内力计算①平面内（即对X-X轴）S=400KNN=355KNMxmax=110KN.m②平面外（即对y-y轴）在A处Qymax=8.75KNMymax=98KN.m43 其中S——平衡臂拉杆力N——轴力M——弯矩4.强度计算4.1整体强度计算NMxmaxMymaxσ=————+————+—————AWxWy355×103110×10398×103=———————+————————+———————110.2×10-41020×10-67613×10-6=152Mpa.在平衡重处加封板δ10单肢强度计算N1Mx1maxσ1=————+————A1Wx1NMy1maxN1=————+————=248KN21.48N1Mx1max→σ1=————+————A1Wx1248×103110×103=———————+————————=151MPa＜[σ]B57.5×10-42×510×10-6综合以上计算，平衡臂强度足够。4.2整体稳定性计算在起升平面内，其力学模型如“在起升平面内的受力简图”所示，其结构的临界压力：π2EARπ2×210×109×115×10-4FEX=————=——————————————=3006KNλX2892在回转平面内，将其看作悬臂梁其结构的临界压力π2EARπ2×210×109×115×10-4FEY=————=——————————————=4089KNλy224.32其稳定性验算的公式为FN1COXMOX+CHXMHX1COyM0y+CHyMHy———+[————————]—————+[————————]43 —————≤[σ]ARφψ1-FN/（0.9FEX）WX1-FN/（0.9FEy）WyFN————≤[σ]ARφψ其中：COX=0.6CHX=1φψ=1MHXCOy=0.6CHy=1FN=355KNMOX=0MHX=110KN.mM0y=80.57KN.mMHy=0FN1MHX1MHy→σ=———+[————————]——+[—————————]———AR1-FN/（0.9FEX）WX1-FN/（0.9FEy）Wy355×1031110×103=——————+[———————————]———————115×10-41-355/（0.9×3006）1020×10-6180.57×103+[————————————]———————=165MPa＜[σ]B=175MPa1-355/（0.9×4089）7800×10-6FN355×103又：σ=———=——————————=46MPa＜[σ]BφA0.676×115×10-4综合以上计算，平衡臂稳定。九．平衡臂拉杆及销轴计算1．平衡臂拉杆计算：主要参数N=200KNA=19.625cm2(φ50圆钢)材料Q235强度计算最弱处：N200×103σ拉=———=——————=125MPa＜[σ]B=240MPa43 A116×10-4销孔处：N200×103σ压=———=——————=222MPa＜1.5[σ]B=360MPadδ4.5×2×10-4平衡臂拉杆强度足够2．销轴计算主要参数N=200KNφ45的销轴材料40Cr钢强度计算销轴主要承受剪力NN200×103τ=———=——————=——————=62MPa＜[τ]=240MPa2A2×π×d2/4π×0.0452/2所以销轴的抗剪强度足够。十．行走机构的计算1.运行阻力的计算起重机在直线轨道上稳定运行的静阻力由摩擦阻力，坡道阻力和风阻力三项组成。1.1摩擦阻力起重机满载运行时的最大摩擦阻力：式中，G——起重机的自重载荷；f——滚动摩擦系数；——车轮轴承摩擦系数；d——与轴承相配合处车轮轴的直径（mm）；D——车轮踏面直径（mm）；——附加摩擦阻力系数；——摩擦阻力系数。满载运行时最小摩擦阻力：43 空载运行时最小摩擦阻力：1.2坡道阻力式中，a——坡度角。1.3风阻力在露天工作的起重机要考虑起重机和起吊物品所受的风阻力，计算同上。2.电动机的选择2.1电动机的静功率（kW）式中，——初选运行速度（）；——机构传动效率；m——电动机的个数。2.2电动机初选可根据电动机的静功率和机构的接电持续率选择，运行机构的静载荷变化较小，动载荷较大，因此所选电动机的额定功率应比静功率大。2.3电动机的过载校验式中，——在基准接电持续率时的电动机额定功率（kW）；m——电动机台数；——平均起动转矩标么值；——运行静阻力；v——运行速度；43 ——机构总转动惯量；（）——电动机转子转动惯量（）；——电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量（）；k——计其他传动件飞轮矩影响系数；n——电动机额定转速（r/min）；——机构初选起动时间（s）。2.4起动时间与起动平均加速度验算1．满载、上坡、迎风时的起动时间（s）式中，——电动机的平均起动转矩（）；——满载、上坡、迎风时作用于电动机轴上的静阻力矩，按下式计算：其中，——运行静阻力（N）；其他同上。2．起动平均加速度式中，a——起动平均加速度（）；v——稳定运行速度（）；t——起动时间（s）。3.减速机的选择3.1减速器的传动比43 机构的计算传动比：3.2标准减速器的选用减速器的计算输入功率：（kW）式中，m——减速器的个数；——运行起动时的惯性力（N）；其中，=1.1-1.3，考虑机构中旋转质量的惯性力增大系数；其他同上。4.制动器的选择运行机构的制动器根据起重机满载、顺风和下坡运行制动工况选择，制动器应使起重机在规定的时间内停车，制动转矩按下式计算：式中，——制动器的个数；m——电动机的个数；——制动时间（s），其他同上。5.联轴器的选择高速轴联轴器的计算扭矩应满足：式中，——联轴器安全系数；——刚性动载系数；43 ——电动机额定扭矩（）；——联轴器许用扭矩（）。低速轴联轴器的计算扭矩应满足：6.运行打滑验算1起动时按下式验算：2制动时按下式验算：式中，——粘着系数；K——粘着安全系数；——轴承摩擦系数；d——轴承内径（mm）；——驱动轮最小轮压（N）；——打滑一侧电动机的平均起动力矩（）；——打滑一侧电动机的平均制动力矩（）；其他同上。43'