轮式起重机转台设计计算.docx
《轮式起重机转台设计计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轮式起重机转台设计计算.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
轮式起重机转台设计计算
第24卷 第21期
2008年11月
甘肃科技
GansuScienceandTechnology
Vol.24 No.21
Nov. 2008
轮式起重机转台设计计算
李 刚1,曹 茹1,王晓东2
（1.兰州交通大学机电学院,甘肃兰州730000;2.兰州机车工厂产品开发部,甘肃兰州730000
摘 要:
介绍了轮式起重机转台的主要的二种结构形式,受力分析及材料的选择,并结合20T铁路轮式起重机的板式结构转台进行了受力分析及强度计算。
通过转台的模型简化,对其最大应力处前、后铰点进行了强度校核,所得结果完全满足的要求。
关键词:
转台;受力分析;强度计算
中图分类号:
TH213.6
1 转台概述
1.1 轮式起重机金属结构转台之作用
轮式起重机金属结构主要由三部分构成:
吊臂、
转台、车架（或底架。
起重机转台是用于安装吊臂、起升机构、变幅机
构、旋转机构、配重、发动机和司机室的机架结构。
它通过旋转支撑装置装在起重机的车架上。
为了保
证起重机的正常作业,转台应具有足够的强度和刚
度。
1.2 转台的结构形式
轮式起重机转台通常采用焊接结构。
目前转台
的主要结构形式有二种:
a.平面框架式;b.板式结
构。
平面框架式转台由两根以转台纵向轴成对称布
置的纵梁和若干联系横梁构成。
纵梁是转台的主要
受力构件,起重机上车的主要受力部件应直接支撑
在纵梁上。
或通过相应的横梁将力传递到纵梁上
去,如图1所示。
图1 转台纵、横梁示意图
1.横梁,
2.纵梁,
3.回转支承.
板式结构转台是根据转台上的机构和设备布置
要求,由钢板焊成的承弯构件。
高强度的板式结构
转台常用于大吨位的轮式起重机中。
20T轮式起重机属中小吨位起重机,考虑到铁
路应用的特点,材料用量最少（结构最轻并不就等
于最经济或最优,再加上配重的设置,客观上不要求
在转台上最省料,因此,在考虑20T轮式起重机转台
方案设计时,仍采用板式结构转台,如图2所示。
图2 计算图解
20T起重机转台平面为长×宽=4800mm×
3100mm。
采用厚30mm的16Mn低合金结构钢板
制成,下平面焊有回转支承垫板,上平面布置有前后
铰点座、卷扬支承安装架等主要受力结构及其它机
构、设备等。
1.3 转台的材料
除前铰点座外,转台其余主要受力结构均采用
16Mn低合金结构钢板,屈服极限为:
σs=315N/mm2
。
前铰点座材料为ZG230-450。
与碳素钢相比,低合金结构钢具有更高的屈服极限与抗拉强度,更好的低温冷脆性和耐磨性,可用于-40℃以下寒冷地区的各种钢结构件。
另还有较好的可焊性,但应力集中系数较高。
如果结构的强度由最大载荷控制,不决定于受变载荷作用的疲劳寿命,在这种情况下采用16Mn低合金结构钢效果最好。
16Mn低合金结构钢通常应用于起重机的臂架、转台等及承受动载荷的焊接结构。
2 转台的受力分析与计算
2.1 板式结构转台的结构简化及受力分析
转台可用结构力学方法进行分析,可近似地简化为简支外伸梁进行计算。
采用油缸变幅的转台受力简图,如图3所示
。
图3 受力简图
当起重机起吊载荷Q时,作用于转台上的载荷有:
（1由吊臂根部铰支座传来的拉力P;（2由变幅油缸传来的压力N;（3起升绳拉力S起;
（4转台及上车机构重力G1和配重G2。
转台以两支点支承于起重机的底架上。
2.2 板式结构转台的主要受力计算
设计计算时,以吊臂位于最小幅度,起吊额定起重量作为计算工况来确定转台上的作用载荷,选择转台截面尺寸。
转台的刚度对于保证起重机的正常工作具有重要意义,设计时应充分考虑。
转台变形过大,对起重机的安全及可靠性指标均不利。
已知计算工况为:
360°全回转,20t×6m,使用支腿6m×6m,基本臂长L=9.9m（参考20T有关技术资料,设吊臂仰角（计算工况为u,根据图1所示关系则有:
Lcosu-1=6 代入L
解得:
u=45°
设Q为超额定起重量,是额定值的1.25倍则Q=20t×1.25=25t（1变幅油缸传来的压力N
根据起重臂受力分析,可列出平衡方程式并解出:
N=[（Q+G0/2Lcosu+（W1+W2H1-S起×r]/H
其中:
G0为吊臂重量,按6t计算;（W1+W2H1
为风载力矩,此处不予考虑;S起×r为卷扬钢丝绳产生的力矩,S起=Q/6,r=920mm;H为吊臂后铰点到变幅缸轴心线的垂直距离,H=2260mm。
将以上数据代入式中解得:
N=[（25+6/2×7-25/6×0.92]/2.26=85t
将N分解为水平及垂直两个方向的分力:
Ny=Nsin
α=85sin75=82tNx=Ncos
α=85cos75=22t其中:
α为变幅缸轴仰角
（2吊臂根部铰支座传来的拉力P
由平衡方程式还可解出:
Py=Q+G0-Nsinα+S起sin
βPx=W1+W2-Ncosα-S起cosβ其中:
β为起升绳仰角,β=50°将相应参数代入式中解得:
Py=25+6-82+25/6×sin50°=-47.8tPx=0-22-25/6×cos50°=-24.7tP=
PX2
+PY2
=53.8t
转台所受的各种力及力矩均已在图3中示意出,并对主要受力作出计算,其余力及力矩的计算此处不再赘述。
2.3 转台弯矩图分析
根据图
3,可以作出转台的弯矩图,如图4所示。
图4 弯矩图
从图中,可以看出20T轮式起重机转台承受最
1
21第21期 李 刚等:
轮式起重机转台设计计算
大弯矩处,为转台平面后铰点处,最大弯矩是21t.m。
前铰点由于结构所限,也是容易产生应力大的
地方。
因此应对前后铰点处进行强度校核。
3
转台的强度校核
图5 后铰点抗弯模量计算图
3.1 后铰点处转台强度校核
抗弯模量W:
W后=∑bh2
/6=3100×302/6+30×7002/6×2=5365000mm
3弯曲正应力σs后:
σs后=MP/W后=21×1000×1000×9.8/5365000=38.4N/mm
2
σs后<
σs=315N/mm2
∴强度校核通过计算3.2 前铰点处转台强度校核
抗弯模量W此处只考虑转台平面截面抗弯模量（未计算前铰点座。
W前=bh2
/6=3100×302/6=465000mm
3
弯曲正应力σs前:
σs前=MN/W前=4.69×1000×1000×9.8/465000=98.8N/mm
2
σs前<σs=315N/mm2强度校核通过计算
计算表明,前后铰点处转台强度足以满足20T起重机转台的要求。
前后铰点之间的地方,由于均在回转支承范围之内,通过高强度螺栓与回转支承连接成一体。
故强度远远好于前后铰点处,因此未作强度校核,此处只给予说明。
4 结论
通过实际检验,用上述分析计算所得结果校验转台强度完全满足20T轮式起重机的要求。
参考文献:
[1] 张质文.起重机设计手册[M].北京:
中国铁道出版
社,2001,7.
[2] 陈心爽.材料力学[M].上海:
同济大学出版社,1996,
3.
（上接第142页
表2 放炮前后瓦斯浓度、负压和流量变化情况
钻孔号
放炮前
浓度/%
负压/kPa
流量m3
/min放炮后浓度/%
负压/kPa
流量m3
/min592.797434.0310.17923.702327.4990.9851602.899834.6880.08843.854828.0980.8228612.977334.9720.00013.757427.9990.9109622.332434.7190.
4692
4.082227.2970.
6623
631.777435.1990.05543.924727.5980.749764
1.7849
35.528
0.0001
3.9922
27.909
0.8037
3深孔松动爆破后,每层之间的裂隙增大,试验爆破钻孔的封孔长度12m;煤体完整时封孔长度也必须在10m以上。
4针对煤二层硬度较大,突出危险较小的情
况,应进一步开展深孔预裂爆破增透技术,增加煤层透气性,提高长钻孔的抽采效果;并应开展研究下向顺层长钻孔排除钻孔积水技术,提高钻孔的使用效率,加快煤层瓦斯抽采速度。
参考文献:
[1] 甘肃省煤田地质勘探149队[R].甘肃省兰州市窑街
矿区海石湾井田煤炭勘探报告,1988.
[2] 海石湾矿有限责任公司,煤炭科学研究总院重庆分
院.海石湾矿有限责任公司瓦斯、油气灾害综合防治方案设计（内部资料[Z],2001.
[3] 于不凡,王佑安.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册
[M].煤炭工业出版社,2000.
221 甘 肃 科 技 第24卷
升级会员 