通用桥式起重机计算书

'通用桥式起重机计算书（QD20/5t-17.5m）编制：批准：中国起重机械计算书2006年9月12日 第一部分主梁设计计算一、主梁设计计算1、主要参数：起重量Q=20/5t工作级别A5跨度LK=17.5m小车总重Gxc=7598tρ2、主梁截面形状尺寸：上盖板δ=10mm材料Q235-B下盖板δ=10mm材料Q235-B腹板δ1=10mm材料Q235-B腹板δ2=10mm材料Q235-B腹板间距b=440mm腹板高h0=1100mm3、主梁截面性质：（1）主梁截面面积S=500*10*2+1100*6*2=23200mm2（2）半个桥架的质量：设加筋肋系数K=1.1Gqj=K*ρ*S*Lk=1.1*7.85*10-6*23200*17500=3506kg（3）主梁均布载荷集度q=3506/17500=0.2.kg/mm（4）主梁形心位置的确定X0=226mmY0=560mmXmax=560mmYmax=226mm（5）主梁截面惯性矩的确定对于X轴Ix=(500*103/12+500*10*5052)*2+(6*10003/12)*2=0.44×1010mm4对于Y轴Iy=(10*5003/12)*2+(1000*63/12+1000*6*2232)*2=8.04×108mm4(6)主梁截面对X轴Y轴的抗弯模数对于X轴Wxmin=Ix/Xmax=0.44×1010/560=7.86×106mm3 对于Y轴Wymin=Iy/Ymax=8.04×108/226=3.56×106mm31、作用于主梁上的载荷及内力计算Ⅰ:按载荷组合IIa计算桥架重量Gqj=1.0×Gqj=3506kg小车重量Gxc=1.0×Gxc=7598kg起升载荷Qq=ΨII×Qq=1.25×(20000+468)=25585kgΨII取1.2（水平惯性载荷Pgy不考虑）（1）小车轮压的计算Bx=2600mmb1=1231mmb2=1329mmP1=Qq/2×b2/Bx+Gxc/4（代入相应数值）=8438kgP2Qq/2×b1/Bx+Gxc/4（代入相应数值）=7956kg（2）当四轮小车作用于桥架时，主梁最大的弯距截面处距A点的距离：X=[p1+p2(1-Bx/Lk)+qLk]/[2×(p1+p2)/Lk+q]（代入相应数值）（3）由垂直载荷在主梁上产生的最大弯矩为：Mcmax=[p1+p2(1-Bx/Lk)+qLk]2/[2×(p1+p2)/Lk+q]+Mg（代入相应数值）=1.004×108kg.mmMg=RaX----有固定集中静载荷（操纵室Gc、运行机构Gy、电气设备Gd）在主梁应力最大截面处产生的弯距：Mg=RaX=3.1×107kg.mmRa-----由操纵室、运行机构、电气设备的重量产生的支反力Gc=1500kgL1=2100mmGc=1204kgL1=800mmGc=1771kgL1=5000mmRa=[Gc×(Lk-L1)+Gy×Lk+Gd×Lk/2]/Lk(代入相应数值)=3789kg（4）当p1作用于A点处时，A端最大切力：Vamax=p1+p2(1-Bx/Lk)+Ra(代入相应数值)=22506.97kgⅡ:按载荷组合IIb计算桥架重量Gqj=KII×Gqj=3856.6kg小车重量Gxc=KII×Gxc=8358kg起升载荷Qq=KII×Qq=22515kgKII取1.1（水平惯性载荷Pgy按Pgymax考虑）(1)小车轮压的计算Bx=2600mmb1=1231mmb2=1329mm P1=Qq/2×b2/Bx+Gxc/4（代入相应数值）=7844kgP2Qq/2×b1/Bx+Gxc/4（代入相应数值）=7419kg(1)当四轮小车作用于桥架时，主梁的最大弯距截面处距A点的距离：X=[p1+p2(1-Bx/Lk)+qLk]/[2×(p1+p2)/Lk+q]（代入相应数值）=8275mm(3)由垂直载荷在主梁上产生的最大弯矩为：Mcmax=[p1+p2(1-Bx/Lk)+qLk]2/[2×(p1+p2)/Lk+q]+Mg（代入相应数值）=1.01×108kg.mmMg=RaX----有固定集中静载荷（操纵室Gc、运行机构Gy、电气设备Gd）在主梁应力最大截面处产生的弯距：Mg=RaX=3.45×107kg.mmRa-----由操纵室、运行机构、电气设备的重量产生的支反力Gc=1500kgL1=2100mmGc=1204kgL1=800mmGc=1771kgL1=5000mmRa=[Gc×(Lk-L1)+Gy×Lk+Gd×Lk/2]/Lk(代入相应数值)=3789kg考虑冲击系数影响Ra=KII×Ra=1.1×3789=4167.9kg(2)桥架运行产生的水平惯性载荷在两主梁上平均分布，当正常制动时作用在每根主梁上的弯距为；Ms=0.8×Mcmax×aqj/g(代入相应数值)=0.8×1.01×108×0.2/9.8=1.65×106kg.mm当猛烈制动时Ms将增加一倍Msmax=2*Ms=3.3×106kg.mm5、主梁强度效核对本起重机主梁均按Ⅱ类载荷进行强度计算.Q235-B设计许用应力[a]II=1600kg/cm2剪切许用应力[r]II=900kg/cm2挤压许用应力[ajy]II=1700kg/cm2(1)按载荷组合IIa计算IIaamax=Mcmax/Wxmin(代入相应数值)=1.004×108/7.861×106=12.77kg/mm2=1378kg/cm2<[a]当p1作用于A点处时跨端腹板剪应力r0最大r0=Vmax/0.7hlf=22506.97/0.7×6×(650-20)×2=4.253kg/mm2 =425.3kg/mm2<[r]强度校核通过.6、主梁的刚度校核(1)主梁静刚度计算Fmax=p1×Lk3[1+a(1-6β2)]÷48Eix≤[f]其中a=p2/p1<1=6745/7131=0.946Bx=2600mmb1=1231mmb2=1329mmP1=Qq/2×b2/Bx+Gxc/4（代入相应数值）Qq=20468kgGxc=7598kg=7131kgP2Qq/2×b1/Bx+Gxc/4（代入相应数值）=6745kgβ=Bx/Lk=2600/17500=0.1486Bx----小车轮距[f]=1/1000Lk=17.5mmf=7131×175003×[1+0.946×(1-6×0.14862)]÷[48×2.1×104×0.44×1010]=15.69mm<[f]主梁静刚度通过 一、起升机构计算1、主起升机构计算(1)主要参数工作级别M5起升载荷Qq=20000+468=20468kg(吊钩重量q=468kg)滑轮倍率a=4起升速度V=9.12m/min(2)选用钢丝绳型号钢丝绳所受拉力S=Qq/2a*Л=20468/2*4*0.97=2637.6kgЛ=0.97钢丝绳破断拉力SpSp≥ns×s=6×2637.6=15825.6kgNs=6Sp=0.85*soSo=18618.4kg结果：选钢丝绳型号6W(19)-17.5-155-Ⅰ钢丝绳破断拉力So=19850Kg钢丝绳直径ds=17.5mm卷筒计算直径Dj=el*ds=25×17.5=437.5mmel=25取标准卷筒系列Dj=500mmDjs=500+17.5=517.5mm起升速度(3)电动机的选择按静功率初选电动机Nj=Qq*v/6120*Л=20468×9.12/6120×0.9=33.89kwЛ=0.9电动机额定功率Ne≥kg*Nj（考虑惯性力的影响kg=0.7）=0.7×33.89=23.72kw选用电机型号：YZR225M-8（25%） 电机额定功率：Ne=26kw电机转速：nz=708rpm(1)减速机的选择计算减速机速比：i=3.14*nz*Djs/a*v=40.17取标准速比i=40.17v1=nz*3.14*Djs/a*i=9.13△=[(v1-v)/v]*100%=0.1%<10%起升速度验算在误差范围内按疲劳计算减速机Nhs=Ψhs*Ne25=1.05×26=27.3kwΨhs=1.05强度校核按输出扭矩Tmax=S×Djs=2637.6×0.5175=1318.8kg.m（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）Tmax=1912.3kg.m最大径向力校核强度Rmax=(2s+Njt)/2=3202.5kg（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）Rmax=4644kg减速机型号：ZQ650速比：40.17（I=40.17时减速机容许输入功率29kw输出轴容许最大扭矩5950kgm最大径向载荷9250kg）验算合格(2)制动器的选择支持载荷所需的制动力矩MzMz=ns*Qq*Djs*Л/2a*i=1.75×20468×0.5175×0.9/(2×4×31.5)=66.2kg.m=662N.m≤Mez(Mez取1600N.m)Ns=1.75Л=0.9Mez----制动器额定制动力矩制动器型号：YWZ-400制动力矩：1×1600N.m (1)卷筒计算Dj=500mm=0.5mDjs=517.5mm=0.5175m查取绳槽节距P=20mmDn=456mmδ=(Dj-Dn)/2=22mm起升高度H=16m安全圈数L1=n*P=40mm（安全圈数n不小于2，取2）固定钢丝绳2L2=2*3*P=120mm光滑面L光滑=120mm螺旋槽部分2L0=2a*H*P/3.14*Djs=1575卷筒长度L=2L0+L1+2L2+L光滑=1575+40+120+120=1855mm考虑两端留有一定的退刀余量取L=2000mm卷筒压应力验算σy=ξ*ΨII*S/δ*P(1-δ/Dj)=1.0×1.45×2637.6/22×20×(1-10/500)=9.05kg/mm2<[σy]ξ=1.0Ψ=1.45σy=75kg/mm2[σy]=σy/5=15kg/mm2卷筒壁抗压强度验算合格L=2000>3D=1500故需验算弯曲的影响σ1=Mw/W+{[σy]/[σy]}*σy1=ΨII*S*[(L-L光滑)/2]/[0.1(Dj4-Dn4)/Dj]+[(σb/5)/(σb/5)]*[ξ*ΨII*S/δ*P*(1-δ/Dj)]=3.95kg/mm2<[σ1]σb=25kg/mm2[σ1]=σb/5=5kg/mm2卷筒受合成拉应力验算合格1、参照主起升的计算过程副起升机构计算副起升机构(1)主要参数工作级别M5起升载荷Qq=5000+102=5102kg(吊钩重量q=102kg)滑轮倍率a=2起升速度V=19.7m/min(2)选用钢丝绳型号 钢丝绳所受拉力S=Qq/2a*Л=5102/2*2*0.99=1288.4kgЛ=0.99钢丝绳破断拉力SpSp≥ns×s=5.5×1288.4=7086kgNs=5.5Sp=0.85*soSo=8336.7.4kg结果：选钢丝绳型号6W(19)-13.5-155-Ⅰ钢丝绳破断拉力So=11500Kg钢丝绳直径ds=13.5mm卷筒计算直径Dj=el*ds=25×13.5=337.5mmel=25取标准卷筒系列Dj=400mmDjs=400+13.5=413.5mm(3)电动机的选择按静功率初选电动机Nj=Qq*v/6120*Л=5102×19.7/6120×0.9=18.24kwЛ=0.9电动机额定功率Ne≥kg*Nj（考虑惯性力的影响kg=0.8）=0.8×18.24=14.6kw选用电机型号：YZR180L-6（25%）电机额定功率：Ne=17kw电机转速：nz=946rpm(4)减速机的选择计算减速机速比：i=3.14*nz*Djs/a*v=31.53取标准速比i=31.5v1=nz*3.14*Djs/a*i=9.13 △=[(v1-v)/v]*100%=0.1%<10%起升速度验算在误差范围内按疲劳计算减速机Nhs=Ψhs*Ne25=1.05×26=27.3kwΨhs=1.05强度校核按输出扭矩Tmax=S×Djs=2637.6×0.5175=1318.8kg.m（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）Tmax=1912.3kg.m最大径向力校核强度Rmax=(2s+Njt)/2=3202.5kg（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）Rmax=4644kg减速机型号：ZQ500速比：31.5（I=31.5时减速机容许输入功率29kw输出轴容许最大扭矩5950kgm最大径向载荷9250kg）验算合格(5)制动器的选择支持载荷所需的制动力矩MzMz=ns*Qq*Djs*Л/2a*i=1.75×5102×0.5175×0.9/(2×4×31.5)=21.2kg.m=212N.m≤Mez(Mez取800N.m)Ns=1.75Л=0.9Mez----制动器额定制动力矩制动器型号：YWZ-200制动力矩：1×800N.m二、小车运行机构计算(1)主要参数起升载荷Qq=20468kg小车自重G=7598kg车轮直径D=35cm轴承直径d=10cm电机数目m=1运行速度V=44.2m/min(2)阻力的计算 摩擦阻力Pmmax=(Qq+G)×(2u+df)/D×Kf（代入相应数值）=384.9kgKf=1.6Kp=0.002u=0.05f=0.02d=10D=35Pmmax=(2u+df)/D=240.6kg坡度阻力Pp=(Qq+G)×Kp（代入相应数值）=56.1kgKp=0.002Pj=Pmmax+Pp=441kg(1)满载运行时电机静功率Nj=Pj*v/6120*Л=441×44.2/6120×0.9=3.54kw由于起动加速过程惯性力的影响，电动机的应选功率为：N=Kg*Nj=1.1×3.54=3.89kw(Kg=1.1)选用电动机型号：YZR132M2-6（25%）电机额定功率Ne=4kw电机转速nz=900ypm(2)减速机的计算速比计算：i=3.14*nz*D/v=22.38取标准速比i=22.4v1=nz*3.14*D/i=44.16rpm△=[(v1-v)/v]*100%=0.1%<10%运行速度验算在误差范围内按疲劳计算减速机Nhs=Ψhs*Ne25=1.4ξ×4=5.26kwG/(G+Qq)=7598/(7598+20648)=0.27<0.3查取修正系数ξ=0.94按强度计算减速机输出轴上的最大扭矩Mmax=Ψhs*Me25*i*Л=2.3×975×4/900×22.4×0.9=200.9kgm 选用减速机型号：ZSC-400速比：22.4（i=22.4时减速机容许输入功率2.8kw）验算合格(1)制动器的选择所选制动器应使起重机在满载、下坡情况下停车所需制动力矩Mz=Ms+1/tz[1.2*GD*n*m/375+0.975(Qq+G)v2/n]Ms=pjs*D*Л/2i=-184.5×0.35×0.9/(2×22.4)=-1.297kgPjs=Pp-Pmmin=-184.5kgGD2=0.28kgm2v=0.74m/secn=900tz取5secMz=-1.297+3.13=1.84kgm=18.4n.m选用一台制动器选用制动器型号：YWZ-200/25制动力矩：200N.m三、大车运行机构计算机构按跨度分为两种，跨度≤22.5m为第一种，≥22.5m为第二种.参数按≥22.5m时取(1)主要参数起升载荷Qq=20468kg小车自重G=40329kg车轮直径D=60cm轴承直径d=10cm电机数目m=2运行速度V=75.27m/min(2)阻力的计算摩擦阻力Pmmax=(Qq+G)×(2u+df)/D×Kf（代入相应数值）=547.2kgKf=1.5u=0.08f=0.02Pmmax=(2u+df)/D=364.8kg坡度阻力Pp=(Qq+G)×Kp（代入相应数值）=60.8kgKp=0.001Pj=Pmmax+Pp=608kg(3)满载运行时一个电机静功率Nj=Pj*v/6120*Л=4.15kw由于起动加速过程惯性力的影响，一个电动机的应选功率为：N=Kg*Nj =1.5×4.15=6.23kw(Kg=1.5)选用电动机型号：YZR160M1-6（25%）电机额定功率Ne=6.3kw电机转速nz=921ypm(4)减速机的计算速比计算：i=3.14*nz*D/v=23.05v1=nz*3.14*D/i=75.28rpm△=[(v1-v)/v]*100%=0.1%<10%运行速度验算在误差范围内按疲劳计算减速机Nhs=Ψhs*Ne25=1.4ξ×6.3=10.32kwG/(G+Qq)=40329/(40329+20648)=0.66查取修正系数ξ=1.17按强度计算减速机输出轴上的最大扭矩Mmax=Ψhs*Me25*i*Л=2.3×975×6.3/921×23.05×0.9=318.2kgm选用减速机型号：ZQ-350速比：23.05（i=23.05时减速机容许输入功率7.2kw）验算合格(5)制动器的选择所选制动器应使起重机在满载、下坡情况下停车所需制动力矩Mz=Ms+1/tz[1.2*GD*n*m/375+0.975(Qq+G)v2/n]Ms=pjs*D*Л/2i=-304×0.6/(2×23.05)=-3.56kgPjs=Pp-Pmmin=-304kgGD2=0.48kgm2v=1.25m/secn=921tz取5secMz=-3.56+18.8=15.2kgm=152n.m选用一台制动器选用制动器型号：YWZ-200制动力矩：2×200N.m '