40米架桥机计算书.docx
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40米架桥机计算书
40米架桥机计算书
1、架桥机概况
架桥机由主梁总装、前支腿总装、中托总装、后托总装、提升小车总装、后支腿总装、液压系统及电控局部组成，可完成架桥机的过孔，架梁功能，架桥机的高度可由安装于前支腿、后托的液压系统调节，整个架桥机的所有功能可由电控系统控制完成。
2、架桥机的结构计算
2.1、架桥机主梁的承载力计算
计算架桥机主梁承载力，要分别考虑架桥机的三个情况。
a过孔
过孔时计算主梁上、下弦的强度，此工况，梁中的弯矩，可能是主梁所承当的最大弯矩，所以校核此状态时可计算主梁的强度。
b架中梁
此工况时，前提升小车位于主梁41米的跨中，弯矩可能出现最大值
c架边梁
当提升小车偏移架桥机主梁一侧时，此侧主梁中的剪力最大，所以应校核主梁腹杆的强度及稳定性。
2.1.1.1过孔时，当架桥机前支腿到达前桥台，尚未支撑时悬臂端根部的最大弯矩〔如图〕
M
=717t·m
架中梁时，当提升小车位于主梁41米的跨中时，梁中的最大弯矩（如图）
M
=477t·m
此较两处的弯矩可知过孔时的弯矩是主梁承受的最大弯矩，也是控制弯矩，按此弯矩来校核主梁上、下弦的强度
M
=717t·m
主梁截面如图：
上弦是两根工字钢32b，中间加焊10mm芯板。
下弦是四根槽钢25a，中间加焊8mm芯板。
截面几何参数如表所示：
主梁的正应力:
σmax=M
/WX=717×104×10-9
=153MPa＜［σ］=170Mpa
主梁上、下弦采用Q235B钢材其许用应力为170Mpa
所以过孔时主梁是平安的。
2.1.1.2架中梁时，主梁的最不利位置在跨中,
梁中的最大弯矩
M
=477t·m
主梁的正应力:
σmax=M
/WX=477×104×10-9
=102MPa＜［σ］=170Mpa
主梁上、下弦采用Q235B钢材其许用应力为170Mpa
工作应力小于Q235B的许用应力，满足强度条件，所以架中梁时，弦杆是平安的。
2.1.2弦杆的接头销板及销轴的强度计算
2.1.2.1考虑销板及销轴的重要性，将销板放在最不利的位置。
设销板位于过孔时的悬臂端的根部，尺寸如下图，材质Q235。
销板、销轴所承受的最大轴力为
Nmax=285t
销轴材质为45#钢，销轴的工作直径φ50mm，销轴的布置如下图。
上弦单块销板的轴力为：
Nmax上=Nmax/4
上弦单块销板的面积为
A上=8136x10-6m2
销板的工作应力为
σ销板上=Nmax上/A上×104/8136x10-6=87.57Mpa<［σ］=170Mpa
上弦销板满足抗拉强度。
下弦单块销板的轴力为：
Nmax下=Nmax/4
下弦单块销板的面积为
A下=6600x10-6m2
销板的工作应力为
σ销板下=Nmax下/A下×104/6600x10-6=108<［σ］=170Mpa
下弦销板满足抗拉强度。
单根销轴所承当的剪力为
F上=285t/3=95t
销轴中的工作剪力为
τ=〔F上/8×104×502×10-6〕=60.5Mpa<［τ］=110Mpa
45#钢许用剪应力［τ］=110Mpa，上弦销轴满足抗剪强度条件.
单根销轴所承当的剪力为
F上
销轴中的工作剪力为
τ=〔F下/4×104×502×10-6〕=60.5Mpa<［τ］=110Mpa
45#钢许用剪应力［τ］=110Mpa，上弦销轴满足抗剪强度条件.
架边梁时，提升小车不位于架桥机的中心，而是偏移架桥机主梁的一侧，此侧主梁承当的剪力最大，而剪力是由腹杆承当的，设计腹杆时，将它放在最不利位置。
取卷扬小车偏移一侧的主梁为研究对象，由平衡方程可求解，前支及中托处的反力
N中=110t
N前=95t
主梁中的最大剪力发生在中托附近及前支附近，所以腹杆选用12#槽钢对扣，在中托附近及前支附近加强，打花撑旨在增加抗剪面积。
主梁中的最大剪力为N中=110t
腹杆所受的轴力可根据平衡方程求出，
F腹杆=115t
此轴力由八根12#槽钢承当，
腹杆的截面面积为
A腹杆×8cm2
腹杆的工作应力为
σ腹杆=
=
=93.55Mpa<[σ]=170Mpa
腹杆满足强度条件。
fc=pl3/48EIx=32×41003/48×2100×6249466,1818
主梁的刚度满足要求。
经上面对主梁弦杆、销板、销轴及腹杆的强度、刚度及稳定分析，可知，架桥机主梁可平安承载，主梁是平安的。
2.2前支、中托局部的强度计算
计算前支腿的强度时，将前支腿放在其最不利的工作状况，既架设边梁时，提升小车偏移一侧主梁，此时前支腿受力最大，
所受的最大轴向力为：
N前=95t
前支腿立柱选用箱型截面如图：
材质为Q235B，由无缝钢管φ325*12及四周12mm厚钢板焊接而成。
截面几何参数如表所示：
前支腿立柱的工作应力为：
σ前支=
=
=45.3Mpa<[σ]=170Mpa
支腿立柱满足强度条件。
下横梁由钢板组焊而成，W前x3
工作应力σ下横梁=
=
=59.1Mpa<[σ]=170Mpa
前支腿定位销直径φ80，材质为45#钢
销轴的受剪面积为A=100.5cm2
销轴中的工作剪力为Fs=95t
销轴中的工作剪应力为：
τ=
=
=94.5Mpa<[τ]=110Mpa
从以上计算中可知，前支腿各局部满足强度条件，可平安承载。
弯梁截面：
W弯x=5945.213cm3
工作应力σ弯梁=
=
=28.3Mpa<[σ]=170Mpa
中托弯梁满足强度条件。
选用φ80的销轴，材质45#钢
受剪面积为A=1/4π×802×2=10048×10-6m2
工作剪力为Fs=55t
工作剪应力：
τs=
=
=54.7Mpa<[τ]
连接铰座的耳板选用δ30的钢板，受挤压面积
Ac=2×30×80×10-6=4800×10-6m2
工作挤压应力
σc=
=
=114.6Mpa<[σc]=220Mpa
中托连接铰座可平安承载
2.3提升小车横梁的强度计算
架设中梁时，提升小车所承受的弯距最大，其值为
小车横梁截面为箱型双梁如图
截面Wx=14011cm3
工作许用应力σmax=
=
=137.7Mpa<[σ]=170Mpa
提升小车可平安承载
经过对架桥机的主要受力构件的强度进行计算，可知均满足相应的强度条件及稳定条件，所以可按计算中的各截面尺寸设计架桥机。
架桥机在不同的工况下均可平安工作。
4.天车电机、减速机的选择:
4.1横移小车电机、减速机的选择
V=2.3m/min;车轮φ500;大、小齿轮齿数分别为:
59、17;
f=（80+4.8）×（2%+2‰）+1××250××2）/104
P=f×10××2）×
注：
2.2为放大系数。
经综合考虑:
选择电机型号:
ZD122-4/1.5KW;转速:
1380转/min
减速机速比的选择:
i=1380×17/59××
查减速机型号:
BLED2718-253速比
4.2纵移小车电机、减速机的选择
V=4.8m/min;车轮φ500;大、小齿轮齿数分别为:
59、17;
f=（80+14）×（2%+2‰）+1××250××2）/104
P=f×10××2）×
注：
2.2为放大系数。
经综合考虑:
选择电机型号:
YEZ112S-4/3.0KW;转速:
1380转/min
减速机速比的选择:
i=1380×17/59××
查减速机型号:
BLED2718-121速比
根据单个小车起重量80t，选择5t卷扬机，滑轮组倍率16。
钢丝绳所受最大静拉力
Smax=80/16=5t
n绳=4
所选钢丝绳的破断拉力应满足
S绳/Smax≥n绳
S绳=Smax×n绳
=5×104×
=235294N<329500N
查钢丝绳产品目录,可选钢丝绳18×19-22-1700,所以符合全使用要求.
V
×（2%+2‰）+1××250××××2+.42×××27）/104
所需单个电动机功率:
×10××4）×
注：
2.2为放大系数。
综合考虑后,最终选择电动机为：
ZD122-4/1.5KW;转速:
1380转/min
减速机的选择:
电机转速:
n=1380转/min;车轮直径为:
φ500;小齿轮与大齿轮的齿数分别为17,59
故减速机速比:
i=1380×17/59××
查减速机型号为:
BLED2718-121速比
V
×（2%+2‰
所需单个电动机功率:
×10××4）×
注：
2.2为放大系数。
KW;转速:
1380转/min
减速机的选择:
电机转速:
n=1380转/min;车轮直径为:
φ500;小齿轮与大齿轮的齿数分别为17,59
故减速机速比:
i=1380×17/59××
查减速机型号为:
BLED2718-253速比
7.各机构制动力矩校核：
满载时卷筒钢丝绳上的拉力为5t,卷筒直径Φ377mm,
扭矩M=PR=5x0.1885=1.0556tm=10556Nm
取动载系数Φ2
此时最大扭矩Mmax=Φ2≈11664Nm
减速器传动比139,YWZ-300/45制动器制动力距630Nm
实际传到高速轴上的力矩:
M1=11664/139=83.9Nm＜630Nm
平安系数=630/83.9=7.5，平安可靠。
7.2.天车横移制动
ZD1
扭矩M=PR=（104.8x0.015）x0.25≈0.393tm=3930Nm
平安系数=16.2/4.47=3.6，平安可靠。
7.3.天车纵移制动
YEZ112S-4/3.0KW电动机，制动力矩43x2=86Nm
扭矩M=PR=（114x0.015）x0.25≈0.4275tm=4275Nm
实际传到高速轴上的力矩:
M1=4275/（121x3.47）=10.2Nm＜86Nm
平安系数=86/10.2=8.4，平安可靠。
7.3.大车纵移制动
ZD1
扭矩M=PR=（93.5x0.015）x0.25≈0.3506tm=3506Nm
平安系数=32.4/8.4=3.8，平安可靠。
采用YEZ112S-4型3.0kw电动机，制动力矩43x4=172Nm
扭矩M=PR=（358x0.015）x0.25=1.3425tm=13425Nm
实际传到高速轴上的力矩:
M1=13425/（253x3.47）=15.3Nm＜172Nm
平安系数=172/15.3=11.2，平安可靠。
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