MG10t28m门式起重机设计计算书要点

★设计计算书★双梁通用门式起重机MLH10T28M设计计算书★设计计算书★目录一、产品用途……………………………………………………………二、主要技术参数………………………………………………………三、设计计算校核………………………………………………………1．主梁设计………………………………………………………2．支腿设计校核…………………………………………………3．上下横梁设计校核…………………………………………………4．起重机刚度设计校核………………………………………………5．起重机拱度设计校核………………………………………6．减速电机的选用………………………………………设计计算校核：★设计计算书★一、产品用途一、用途门式起重机是广泛用于工厂、建筑工地、铁路货场、码头仓库等处的重要装卸设备，按其用途不同，分为通用门式起重机，造船门式起重机和集装箱门式起重机。本产品为双梁门式起重机，为应用最广的一种。二、主要技术参数项目名称主要技术参数备注安全起重量10T跨距28m起升高度9m起重机等级A5起升机构等级M4起升速度5/0.83m/min大车速度32m/min变频无级调速小车速度20m/min变频无级调速起重机桥架质量32T起重机控制室内地面操作总功率23KW主梁形式箱形梁焊接表面处理要求抛丸处理小车质量0.7T最大轮压140KN控制电压48V电源380V/50Hz★设计计算书★三．设计计算校核（一）．主梁计算主梁的截面高度取决于强度、刚度条件，一般取h=（121~141）L=2333.3~2000主梁计算的最不利工况为：起重机带载（小车在任意位置）运行起、制动并发生偏斜的情况。主梁承受的载荷有：结构重量，小车载荷，起升或运行冲击力，运行惯性力，偏斜侧向力。1.载荷与内力主梁承受垂直载荷与水平载荷，应分别计算。A，垂直平面主梁在垂直平面内的计算模型应按门式起重机的各种工况分析确定。当门式起重机静止工作时，由于超静定门架的刚性支腿下端有水平约束,而使主梁减载、支腿加载；当门式起重机带载运行工作时，却能明显地减小超静定门架支腿下端的水平约束，甚至降低到零，这时主梁受载最大。因此，应取简支梁计算模型。对门式起重机的静定门架，不管其工况如何，主梁始终为简支梁模型。（1）载荷1）主梁自重载荷——自重载荷可参照相近的结构估算，也可根据预选的主梁截面推算，已知一根主梁质量mG=21070kg，则一根主梁的单位重★设计计算书★量（N/m）Fg=lLgmG2=7101.5N/m小车轨道重量Fg=mgg=24×9.81=235.4N/m主梁的均布载荷Fq=Fq’+Fg=7336.9N/m2）小车集中载荷小车轮压根据提升机构和运行机构的设计布置，近似看成吊钩铅垂线中心通过小车中心O，小车重心也在O点，l1=400mm，l2=400mm计算小车轮压：提升载荷为PQ=（mQ+m0）g=99081N小车重量为PGx=mxg=6867N满载小车的静轮压为Pj1=0.5PQ（1-l1/b）+PGx×l2/2b=26487NPj2=0.5PQl1/b+0.5PGx（1-l2/b）=26487NΣP=Pj1+Pj2=52974N空载小车轮压为P1’=0.5m0g（1-l1/b）+PGx×l2/2b=1717NP2’=0.5m0gl1/b+0.5PGx（1-l2/b）=1717N3）冲击力——自重载荷与小车载荷还应考虑起重机工作时的动力效应。起升冲击系数——φ1=1.1起升动载系数——φ2=1+0.7Vq=1+0.7×5/60=1.0583运行冲击系数——φ4=1.1+0.058vdh=1.1+0.058×32/60=1.130（h=1mm）★设计计算书★统一取较大值φ4=1.13通常根据运行速度可以查表得到φ4的值为1.0综上所述：φ4=1.0（2）内力小车位于跨中央对主梁产生的垂直弯矩Mcv=φ4（842LFPLq）=1089834.2B.水平平面主梁在水平平面内采取一侧与支腿铰接另一侧与支腿刚接的简支梁模型，以便传递偏斜侧向力产生的力偶作用，这种模型计算最简单，（1）载荷主梁在是水平面内承受大车运行起、制动产生的惯性载荷和偏斜侧向力作用。1）大车运行起、制动的惯性力——大车运行起、制动时由结构自重和小车质量产生的水平惯性力，与大车主动轮的轮数及其分布有关，因：主动轮数为全部轮数的一半且分配与下横梁的四角，所以结构或小车的惯性力分别取为各自重量的101一根主梁的惯性力PGg=20669.7N大，小车都是4各车轮，其中主动轮各占一半，按车轮打滑条件确定大，一根主梁上小车的惯性力为Pxg=ΣP/2×7=52974/14=3783.9N大车运行起、制动惯性力为（一根主梁上）PH=ΣP/2×7=52974/14=3783.9NFH=Fq/2×7=524.1N/m★设计计算书★()()主梁跨端设备惯性力影响小，忽略2）偏斜运行侧向力门式起重机偏斜运动时，大车轮的轮缘与轨道侧面接触而产生水平侧向力。通常侧向力仅作用在一侧支腿架底部，一根主梁的重量为PG=mQg=206696.7N一根端梁单位长度的重量为Fq1=kρAg=1.5×7850×0.026×9.81N/m=3003.3N/m一根端梁的重量为PGd=Fq1B=3003.3×5.9N=17761.5N（1）满载小车在主梁跨中央左侧端梁总静轮压按下图计算PR1=0.5（PQ+PGx）+0.5（2PG）+PGd=277432.2N由L/B0的数值可查得λ=0.175侧向力为Ps1=0.5PR1λ=24275.3N（2）满载小车在主梁左端极限位置★设计计算书★左侧端梁总静轮压为PR2=（PQ+PGx）（1-e1/L）+0.5（2PG）+PGd=224458.4N侧向力为Ps2=0.5PR2λ=19640.1N（2）内力1）垂直载荷计算大车传动侧得主梁，在固定载荷与移动载荷作用下，主梁按简支梁计算，如图所示11固定载荷作用下主梁跨中的弯矩为Mq=φ4（FqL2/8+PGjd1/2）=1（8287336.92+8829×265.0）=721885.6N跨端剪切力为Fqc≈φ4（0.5FqL+PGj）=1×(0.5×7336.9×28+8829)=111546N★设计计算书★移动载荷作用下主梁的内力a．满载小车在跨中。跨中E点弯距为Mp＝φ4ΣＰ（Ｌ－b１）２／4L轮压合力ΣＰ与左轮的距离为b1=b/2=0.45m则Mp=52974×（28-0.45）2/4×28=358995N·m跨中E点剪切力为Fp≈0.5φ4ΣＰ（1－b１/L）=26061.39N跨中内扭矩为Tn=0.5（φ4TP+TH）=23176.1·mb。满载小车在跨端极限位置。小车左轮距梁端距离为c1=e1-l1=0.263m跨端剪切力为ＦＰＣ=φ4ΣＰ（L－b１－c１）／Ｌ＝51719.7N跨端内扭矩为Ｔn1＝（φ4Ｔp＋ＴＨ）（１－e１／Ｌ）=46055.9N主梁跨中总弯矩为Ｍx＝Ｍq＋ＭＰ＝1080880.6N·m主梁跨端总剪切力（支承力）为ＦＲ＝ＦＣ＝ＦqＣ＋ＦＰＣ＝163265.7N★设计计算书★1'x1yy2２）水平载荷a.水平惯性载荷。在水平载荷ＰＨ作用下，桥架按刚架计算。因箱形主梁与端梁连接面较宽，应取两主梁轴线间距Ｋ'代替原小车轨距Ｋ构成先的水平刚架，这样比较符合实际，于是Ｋ'＝Ｋ＋２x1=2+2×0.225=2.450000mb=0.5Ｋ'=1.225ma=0.5（B0－K‘）=2.1375m水平刚架计算模型如下图所示：★设计计算书★①小车在跨中。刚度的计算系数为r1=1+2abI1/[3（a+b）LI2]=1.0232跨中水平弯矩与单梁计算相同MH=17670.8N·m跨中水平剪切力为FPH≈0.5PH=3153.5N跨中轴力为NH=（a-b）（FHL2/12+PHL）/abr1=-23681.4／r１②小车在跨端。跨端水平剪切力为Ｆ‘ＣＨ＝ＦＨＬ／２＋PH（１－e1/L）=6334.6N2）偏斜侧向力。在偏斜侧向力作用下，桥架也按水平刚架分析这时，计算系数为rS=1+K‘I1/3LI2=1.0654①小车在跨中。侧向力为PS1=8681.96N超前力为PW1=PS1B0/L=3307.4N端梁中点的轴力为Nd1=0.5PW1=1653.7N★设计计算书★端梁中点的水平剪切力为Fd1=1450.52N主梁跨中的水平弯矩为MS=221.2N·m主梁轴力为NS1=7231.44N主梁跨中总的水平弯矩为My=17892N·m同理小车在跨端时的应力也能计算出来：侧向力Ps2=13246.6N超前力PW2=5046N端梁中点的轴力为Nd2=2523N端梁中点的水平剪切力为Fd2=2213.1N主梁跨端的水平弯矩为Mcs=Ps2a+Fd2b=13583.8N·m主梁跨端的水平剪切力为Fcs=Pw2-Nd2=0.5Pw2=2523N主梁跨端总的水平剪切力为FcH=F’cH+Fcs=8857.6N小车在跨端时，主梁跨中水平弯矩与惯性载荷下的水平弯矩组合值较小，不需计算。★设计计算书★2．强度需计算主梁跨中截面危险点的强度（1）主腹板上边缘点的应力主腹板边至轨顶距离为hy=107+5=112mm主腹板边的局部压力应为σm=32.22Mpa垂直弯矩产生的应力为σ01=Mxy/Ix=58.4MPa水平弯矩产生的应力为σ02=Myx1/Iy=1.58MPa惯性载荷与侧向力对主梁产生的轴向力较小且作用方向相反，应力很小，故不计算主梁上翼缘板的静矩为Sy=1654800mm3主腹板上边的切应力为τ=1.25Mpa该点的折算应力为σ0=σ01+σ02=59.98Mpaσ=σ02+σm2-σ0σm+3τ2=51.96Mpa[σ]II=259Mpa同理校核其他危险点，其应力也都小于许用应力（2）主梁跨端的切应力主梁跨端截面变小，为便与大，端梁连接，取腹板高度等于端梁★设计计算书★z=0.5(L-b1)d1GjFqLEGjd1高度hd=1300mm，跨端只需计算切应力a)主腹板。承受垂直剪力Fc及扭矩Tn1，故主腹板中点切应力为τ=37.13Mpa[τ]II=150Mpa副腹板中两切应力反向，可不计算b)翼缘板。承受水平剪切力FCH及扭矩Tn1τ=8.21MPa[τ]II=150Mpa主梁翼缘焊缝厚度取hf=8mm。采用自动焊接，不需计算。3．主梁疲劳强度桥架工作级别为A5，应按载荷组合I计算主梁跨中的最大弯矩截面的疲劳强度。由于水平惯性载荷产生的应力小，为了计算简明而忽略惯性应力。求截面E的最大弯矩和最小弯矩，满载小车位于跨中，则Mmax=Mx=258663.9N·m空载小车位于右侧跨端时左端支反力为FR1=1/L[P1‘（b+c2）+P2‘c2]=1636NMmin=Mq+φ4FR1z=245844.2N·m★设计计算书★上图主梁跨中最小弯矩计算4．主梁的稳定性（1）整体稳定性主梁宽高比h/b=1300/450=2.93稳定（2）局部稳定性翼缘板b0/δ0=350/16=21.87550翼缘板最大外伸部分be/δ0=42/8=5.2512稳定主，副腹板h0/δ=81300=162.5160除设置横向加劲肋外，还需设置两条纵向加劲肋，第一条设置在距腹板受压边为h1=175mm，h2=745mm，通常只验算最上面的区格I的稳定性。1)中主腹板上区格I的稳定性。区格两边正应力为σ1=σo1+σo2=(101.2+5.9)MPa=107MPaσ2=σo1y1-330+σo2=65.2y1-10ψ=σo1/σ2=65.2/107=0.61＞0＜1(属不均匀压缩板)区格I的欧拉应力为σB=18.6(100δ/b)2=18.6×(100×8/320)2MPa=116.25MPa★设计计算书★(b=h1=320mm)区格分别受σ1、σm和τ用时的临界压应力为σ1cr=XKσσE嵌固系数X=1.2,a=a/b=1600/3205＞1,屈曲系数kσ=8.4/ψ+1.1=4.912,则σ′1cr=1.2×4.912×116.25MPa=685.2MPa＞0.75