160t六四式门式起重机计算书.docx
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160t六四式门式起重机计算书
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:
30t
80t+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GB3811-83
2.起重机安全规程GB6067-85
3.起重机吊钩GB1005.1-188
4.桥式和门式起重机制造和轨道安装公差GB10183-83
5.起重机钢丝绳检验和报废实用规范GB5972-86
6.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,M3
M4
M5
M6
M7
M8
安全系数
4
4.5
5
6
7
8
3.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
h1
h2
工作级别
h1
h2
M1,M2,M3
14
16
M6
20
22.4
M4
16
18
M7
22.4
25
M5
18
20
M8
25
28
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=7t
4.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=9.5t
5.风载荷Pw:
Pw=C·Kh·q·A
C—风力系数。
对于桁架结构C=1.25
Kh—风压高度变化系数Kh=(h/10)^0.3
h—起升高度。
m
q—计算风压。
工作状态:
q=150N/m^2
非工作状态:
q=600~1000N/m^2
A—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0.3~0.6
A'—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[16B
50.3
0.888
-1160
按中心受压计
斜腹杆
2[8
20.48
0.867
-450
焊接度控制
中竖杆
2∠50×50×5
9.6
0.594
-150
标准弦杆
2[16B
50.3
+1310
端弦杆
2[16A
4.39
+1140
端构架
斜压杆
2[8
20.48
0.832
-440
(3)采用截面法、节点法计算桁架主梁内力
超定静支腿轴力图:
2.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)=0.33295
B—两吊点距离
L—跨度
P1、P2—吊重及吊具。
kg
E—钢材弹性模量。
2.1×10^6kg/cm^2
I—主桁架折算惯性矩。
cm^4
I=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:
1.4
<2>.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:
1
<3>.工况4:
风力系数Kf:
1.15
4.抗倾覆稳定性校核的力矩表达式
ΣM=KgMg+KpMp+KiMi+KfMf≥0
Mg、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·m>0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×.555-0.6516
=-0.04t
Fz—工作状态最大风力
Pp—坡度引起的滑行力,本计算为平坡,Pp=0
W—起重机运行摩擦阻力tW=Gω
ω—滑动轴承车轮,ω=0.015;滚动轴承车轮,ω=0.006
2.非工作状态防风抗滑安全性
夹轨器夹持制动力:
Pzf≥1.1Ff+Pp-W
=1.1×4.65-.0.6516
=4.46t
Ff—非工作状态最大风力。
本计算按800N/m^2计算
Pp—坡度引起的滑行力,本计算为平坡Pp=0