搜索
桁架式起重机设计程序程序设计：冶树平计算日期：2009年8月15日80t+80t-L46.5m-H9.3m六四式桁架门式起重机设计计算书中铁十五局集团第五工程有限公司2009年8月15日桁架门式起重机设计程序程序设计：冶树平计算日期：2009年8月15日开始时间：11:27:30t80t+80t-L46.5m-H9.3m六四式桁架门式起重机设计计算书一、起重机基本概况起重机额定起重量：80t+80t起重机设定跨度：46.5m起重机起升高度：9.3m起重机主梁结构：桁架结构起重机支腿结构：桁架结构起重机悬臂形式：无悬臂起重机工作级别：A3二、起重机设计依据1.起重机设计规范GB3811-832.起重机安全规程GB6067-853.起重机吊钩GB1005.1-1884.桥式和门式起重机制造和轨道安装公差GB10183-835.起重机钢丝绳检验和报废实用规范GB5972-866.起重机械制造监督检验规程7.起重机设计手册中国铁道出版社8.六四式军用器材手册三、起重机杆件改造、配件制造标准(一)结构件焊接要求1.主要受力构件，其对接焊缝质量不得低于JB928-67《焊缝射线探伤标准》中二级焊缝的规定。2.焊条、焊丝和焊剂应与被焊接件的材料相适应。3.焊条应符合GB981-76《低碳钢及低合金高强度钢焊条》的规定，焊接应符合GB985-80《手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》和GB986-80《埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》的规定。4.焊接工作必须由考试合格的焊工担任。主要受力构件的焊缝附近必须打上焊工代号钢印。(二)主要零部件1.吊钩应有制造单位的合格证等技术证明文件，方可投入使用。2.钢丝绳(1).应符合GB1102-74《圆股钢丝绳》标准，并必须有产品检验合格证。(2).钢丝绳的安全系数，不应小于下表的要求：机构用钢丝绳安全系数工作级别M1,M2,M3M4M5M6M7M8安全系数44.556783.卷筒(1).卷筒上钢丝绳尾端的固定装置，应有防松或自紧的性能。(2).卷筒凸缘应比最外层钢丝绳高出2倍的钢丝绳直径。(3).卷筒直径与钢丝绳直径的比值h1不应小于下表的数值：卷筒和滑轮h1、h2值工作级别h1h2工作级别h1h2M1,M2,M31416M62022.4M41618M722.425M51820M82528注：采用不旋转钢丝绳时，应按机构工作级别取高一档的数值。4.滑轮(1).滑轮直径与钢丝绳直径的比值h2，不应小于上表的数值。(2).滑轮应有防止钢丝绳跳出轮槽的装置。5.制动器(1).制动器安全系数，不应小于1.75。(2).制动器应有符合操作频度的热容量。(三)电气设备1.起重机的电气设备必须保证传动性能的控制性能准确可靠，在紧急情况下能切断电源，安全停车。2.起重机电气设备的安装，必须符合GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收规范》的有关规定。3.起重机供电及电路应设专用馈电线总断路器、起重机总断路器、总线路接触器、遥控电路及自动控制电路、起重电磁铁电路、电缆卷筒和收放装置及电气配线。4.主要电气元件安全保护，应设自动开关、接触器、过电流继电器和延时继电器、控制器、制动电磁铁、主隔离开关、紧急断电开关、短路保护、失压保护和零位保护、过流保护及接地。(四)安全防护装置起重机应设超载限制报警器、力矩限制报警器、上升极限位置限制报警器、下降极限位置限制器、运行极限位置限制器、联锁保护装置、缓冲器、夹轨钳和锚碇装置、风级风速报警器、扫轨板、轨道端部止挡及喷涂符合GB2893的安全色。四、起重机金属结构设计(一)起重机计算载荷的确定1.自重载荷：Pg=ψ1ψ4Pz=1.05×1.12×1.02=1.2t/m(桁架自重)ψ1—起升冲击系数ψ4—运行冲击系数Pz—桁架净自重2.起升载荷：Pq=ψ2P=1.1×160t=176t(ψ2的取值，限制起升速度在18m/min以内。)P—额定起重量ψ2—动载系数3.起升装置自重：Pc=7t4.水平载荷Ph：大车制动惯性载荷：桁架自重惯性载荷：Phz=Pg/10=1.2/10=0.12t/m起升载荷惯性载荷：Phq=(Pq/2+Pc)/10=（176/2+7）/10=9.5t5.风载荷Pw：Pw=C·Kh·q·AC—风力系数。对于桁架结构C=1.25Kh—风压高度变化系数Kh=(h/10)^0.3h—起升高度。mq—计算风压。工作状态：q=150N/m^2非工作状态：q=600～1000N/m^2A—垂直风向的迎风面积。m^2对于单侧桁架：A=φA'对于整个门机：A=φ(A'+0.57A')φ—结构的充实率0.3～0.6A'—结构的外轮廓面积Pw=C·Kh·q·φA'=1.25×(h/10)^0.3×0.015×φA'=1.25×（9.3/10）^0.3×0.015×0.3×100.8=0.555t(适用于计算桁架)Pw=C·Kh·q·φ(A'+0.57A')=1.25×(h/10)^0.3×0.015×φ(A'+0.57A')=0.87t(适用于整个门机)Pw=C·Kh·q·φ(A'+0.57A')=1.25×(h/10)^0.3×0.08×φ(A'+0.57A')=4.65t(适用于非工作状态)(二)起重机结构设计1.结构强度计算(1)结构钢材许用应力：[σ]=σs/1.33=235/1.33=176MPa(2)桁架杆件许用内力：六四式军用梁主要杆件截面特性和容许承载力构件和杆件名称截面特性杆件容许承载能力（kN）说明截面截面面积（cm2）φ标准三角弦杆2[16B50.30.888-1160按中心受压计斜腹杆2[820.480.867-450焊接度控制中竖杆2∠50×50×59.60.594-150标准弦杆2[16B50.3+1310端弦杆2[16A4.39+1140端构架斜压杆2[820.480.832-440（3）采用截面法、节点法计算桁架主梁内力tttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt00ttttttttttttt46505600tt截面法计算ABDC截面法计算FEHGNMKJQWTRVXYt截面法、节点法计算主梁内力400400400MBXXtMAXXtMCXXMDXXtt截面法、节点法计算桁架内力MEXXMFXtMGXttXXMHXtMMXtMNX=tMJXtXXXXKX=tMRXtMTX=tMVXXtXXXYBcosX左cosX右XBsinX左sinX右X右sinX右X右tX左tYDcoscosX右X右tYCcosX左cosX右XCsinX左sinX右X右sinX右X右tX左tYRcosX右cosX左XRsinX左sinX右X右sinX右X右tX左tXcosX左cosX右XXsinX左sinX右X右sinX右X右tX左tYYcosX左cosX右XYsinX左sinX右X右sinX右X右tX左ttttttttt力法计算支腿内力t取左侧支腿为分离体：tttttttttttttttttFptttttABCDE实际荷载作用下轴力图：AtNt左Nt右Ncos左Ncos右+-(NNcos左右(NNcos左右NNt左右BtNt左Nt右tNcos右Ncos左-cosNN右左Nsin右Nsin左+sin(N左Nsin左+N左N右CtNt左Nt右tNcos左Ncos右-cosNN右左Nsin右Nsin左+sin(N右Nsin右+N右N左tDtNt左Nt右Ncos左Ncos右+cosNN右左Nsin右Nsin左-sin(N右Nsin右-N右N左tsincosEtttNsin右+sinsinN右tNt右N右+sinFxABCDE单位荷载作用下轴力图：BN左N右Ncos右Ncos左-NN右左Nsin右Nsin左+N左Nsin左+N左N右左DN左N右Ncos左Ncos右+coscosNNcos右左Nsin右Nsin左-sinsinNN右左NN左右ENcos右上coscosN右N右上N右上N右N右sinsinsin力法典型方程：XPFLEAN*EA+*EA+*EAEAFFLEAPN+*EA-*EAEANPXP+*EA+*EA*EA*EA-*EA-*EA-*EA-*EA-*EA超定静支腿轴力图：ttttttttttttttttttttttABCDEtBtNt左Nt右tNcos右Ncos左-cosNN右左Nsin右Nsin左+sin(N左Nsin左+N左N右CtNt左Nt右tNcos左Ncos右-cosNN右左Nsin右Nsin左+sin(N右Nsin右+N右N左tDtNt左Nt右Ncos左Ncos右+coscosNN右左Nsin右Nsin左-sinsin(N右Nsin右-N右N左t上弦杆最大内力：t＜N]=100××0.＝t满足要求下弦杆最大内力：t＜N]=100××0.＝t满足要求右腹杆最大内力：t＜N]=42××0.＝t满足要求二号件斜杆内力：t＜N]=41××0.＝t满足要求EttNsin右+sinsinN右Nt右N右+tt六四式桁架各杆件内力检验：左腹杆最大内力：t＜N]=42××0.＝t满足要求sin2.桁架结构刚度计算国标3811—83规定，静刚度许用值[f]：对于工作级别为A5及以下的起重机：[f]=L/700对于工作级别为A7的起重机：[f]=L/800对于工作级别为A8的起重机：[f]=L/1000带悬臂的起重机悬臂静刚度：[f]=L1/350跨中挠度：f=(P1+P2)L^3×C2/48EI=(95000+95000)×4400^3×.33295/（48×2.1×10^6×2829375）=18.8cm[f]=L/400=11.6cm刚度较差！C2—轮压换算合力的换算系数。C2=(1-B/L)/2*(3-(1-B/L)2)=(1-36/46.5)/2*(3-(1-36/46.5)2)=0.33295B—两吊点距离L—跨度P1、P2—吊重及吊具。kgE—钢材弹性模量。2.1×10^6kg/cm^2I—主桁架折算惯性矩。cm^4I=A上×A下×h2/（1.2×（A上+A下））=50.3*6*50.3*6*1502/（1.2*（50.3*6+50.3*6））=2829375cm4五、起重机抗倾覆稳定性校核及防风抗滑安全性(一)起重机抗倾覆稳定性校核1.校核的基本原则1.按照起重机组别的第三组(Ⅲ)进行校核。2.校核方法：采用力矩法进行校核。2.验算工况：1.工况1：起重机静载试验(1.25倍的额定载荷)时的稳定性。2.工况2：起重机的正常作业稳定性校核。3.工况4：非工作状态暴风侵袭稳定性校核。3.载荷系数：1.工况1：起升载荷系数Kp：1.42.工况2：起升载荷系数Kp：1.2水平惯性力系数Ki：1自重系数Kg：0.95风力系数Kf：13.工况4：风力系数Kf：1.154.抗倾覆稳定性校核的力矩表达式ΣM=KgMg+KpMp+KiMi+KfMf≥0Mg、Mp、Mi、Mf—分别为起重机自重、起升载荷、水平惯性力和风力对倾覆线的力矩(t·m)Kg、Kp、Ki、Kf—分别为起重机自重、起升载荷、水平惯性力和风力的载荷系数5.抗倾覆稳定性校核1.非工作状态暴风侵袭稳定性校核：ΣM=KgMg+KpMp+KiMi+KfMf=Kg(0.5(G1+G2)B)-Kf·F·h=0.475(G1+G2)B-1.15·F·h=0.475(108.6+24.5)×6.75-1.15×4.65×9.75=374.6t·m0安全2.起重机静载试验(1.25倍的额定载荷)时的稳定性校核：本计算的门式起重机无悬臂，可不校核静载试验稳定性3.起重机的正常作业稳定性校核：本计算的门式起重机无悬臂，可不校核纵向抗倾覆稳定性(二)起重机防风抗滑安全性起重机必须有足够的防风抗滑安全性，工作状态下的防风抗滑安全性通常用制动装置来保证，非工作状态下的防风抗滑安全性一般用防风夹轨器、锚定装置来保证。1.正常工作状态防风抗滑安全性运行机构制动器制动力：Pzz≥1.1Fz+Pp-W=1.1×.555