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
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