门式起重机设计计算书Word文档下载推荐.docx
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起重机等级
A5
起升机构等级
M4
起升速度
5/0.83m/min
大车速度
32m/min变频无级调速
小车速度
20m/min变频无级调速
起重机桥架质量
32T
起重机控制
室内地面操作
总功率
23KW
主梁形式
箱形梁焊接
表面处理要求
抛丸处理
小车质量
0.7T
最大轮压
140KN
控制电压
48V
电源
380V/50Hz
三．设计计算校核
（一）．主梁计算
主梁的截面高度取决于强度、刚度条件，一般取h=（1~1）L=2333.3~
1214
2000主梁计算的最不利工况为：
起重机带载（小车在任意位置）运行起、制动并发生偏斜的情况。
主梁承受的载荷有：
结构重量，小车载荷，起升或运行冲击力，运行
惯性力，偏斜侧向力。
1.载荷与内力
主梁承受垂直载荷与水平载荷，应分别计算。
A，垂直平面主梁在垂直平面内的计算模型应按门式起重机的各种工况分析确定。
当门式起重机静止工作时，由于超静定门架的刚性支腿下端有水平约束,而
使主梁减载、支腿加载；
当门式起重机带载运行工作时，却能明显地减小超静定门架支腿下端的水平约束，甚至降低到零，这时主梁受载最大。
因此，应取简支梁计算模型。
对门式起重机的静定门架，不管其工况如何，主梁始终为简支梁模型。
（1）载荷
1）主梁自重载荷——自重载荷可参照相近的结构估算，也可根据预选的主梁截面推算，已知一根主梁质量mG=21070kg，则一根主梁的单位重
量（N/m）
Fg=mGg=7101.5N/m
L2l
小车轨道重量Fg=mgg=24×
9.81=235.4N/m
主梁的均布载荷Fq=Fq'
+Fg=7336.9N/m
2）小车集中载荷小车轮压
根据提升机构和运行机构的设计布置，近似看成吊钩铅垂线中心通过小车中心O，小车重心也在O点，l1=400mm，l2=400mm
计算小车轮压：
提升载荷为PQ=（mQ+m0）g=99081N
小车重量为PGx=mxg=6867N
满载小车的静轮压为
Pj1=0.5PQ（1-l1/b）+PGx×
l2/2b=26487N
Pj2=0.5PQl1/b+0.5PGx（1-l2/b）=26487N
ΣP=Pj1+Pj2=52974N
空载小车轮压为
P1'
=0.5m0g（1-l1/b）+PGx×
l2/2b=1717N
P2'
=0.5m0gl1/b+0.5PGx（1-l2/b）=1717N
3）冲击力——自重载荷与小车载荷还应考虑起重机工作时的动力效应。
起升冲击系数——φ1=1.1
起升动载系数——φ2=1+0.7Vq=1+0.7×
5/60=1.0583
运行冲击系数——φ4=1.1+0.058vdh=1.1+0.058×
32/60=1.130
h=1mm）
统一取较大值φ4=1.13
通常根据运行速度可以查表得到φ4的值为1.0综上所述：
φ4=1.0
2）内力小车位于跨中央对主梁产生的垂直弯矩
Mcv=φ4（
PL
4
FqL2
）=1089834.2
B.水平平面
主梁在水平平面内采取一侧与支腿铰接另一侧与支腿刚接的简支梁模型，以便传递偏斜侧向力产生的力偶作用，这种模型计算最简单，
（1）载荷主梁在是水平面内承受大车运行起、制动产生的惯性载荷和偏斜侧向力作用。
1）大车运行起、制动的惯性力——大车运行起、制动时由结构自重
和小车质量产生的水平惯性力，与大车主动轮的轮数及其分布有关，因：
主动轮数为全部轮数的一半且分配与下横梁的四角，所以结构或小车的惯性力分别取为各自重量的110
一根主梁的惯性力PGg=20669.7N
大，小车都是4各车轮，其中主动轮各占一半，按车轮打滑条件确
定大，
一根主梁上小车的惯性力为
Pxg=ΣP/2×
7=52974/14=3783.9N
大车运行起、制动惯性力为（一根主梁上）
PH=ΣP/2×
FH=Fq/2×
7=524.1N/m主梁跨端设备惯性力影响小，忽略
2）偏斜运行侧向力门式起重机偏斜运动时，大车轮的轮缘与轨
道侧面接触而产生水平侧向力。
通常侧向力仅作用在一侧支腿架底部，一根主梁的重量为
PG=mQg=206696.7N一根端梁单位长度的重量为
Fq1=kρAg=1.5×
7850×
0.026×
9.81N/m=3003.3N/m一根端梁的重量为
PGd=Fq1B=3003.3×
5.9N=17761.5N
（1）满载小车在主梁跨中央左侧端梁总静轮压按下图计算
（）
（
）
PR1=0.5（PQ+PGx）+0.5（2PG）+PGd=277432.2N
由L/B0的数值可查得λ=0.175侧向力为
Ps1=0.5PR1λ=24275.3N
（2）满载小车在主梁左端极限位置
左侧端梁总静轮压为
PR2=（PQ+PGx）（1-e1/L）+0.5（2PG）+PGd=224458.4N
侧向力为
Ps2=0.5PR2λ=19640.1N
（2）内力
1）垂直载荷
计算大车传动侧得主梁，在固定载荷与移动载荷作用下，主梁按简支梁计算，如图所示
1
固定载荷作用下主梁跨中的弯矩为
Mq=φ4（FqL2/8+PGjd1/2）
=1（7336.9282+8829×
0.65）
82
=721885.6N
跨端剪切力为
Fqc≈φ4（0.5FqL+PGj）=1×
（0.5×
7336.9×
28+8829）
=111546N移动载荷作用下主梁的内力a．满载小车在跨中。
跨中E点弯距为
２
Mp＝φ4ΣＰ（Ｌ－b１）２／4L
轮压合力ΣＰ与左轮的距离为
b1=b/2=0.45m
则Mp=52974×
（28-0.45）2/4×
28
=358995N·
m
跨中E点剪切力为
Fp≈0.5φ4ΣＰ（1－b１/L）=26061.39N跨中内扭矩为
Tn=0.5（φ4TP+TH）=23176.1·
mb。
满载小车在跨端极限位置。
小车左轮距梁端距离为c1=e1-l1=0.263m跨端剪切力为
ＦＰＣ=φ4ΣＰ（L－b１－c１）／Ｌ＝51719.7N
跨端内扭矩为
Ｔn1＝（φ4Ｔp＋ＴＨ）（１－e１／Ｌ）
=46055.9N
主梁跨中总弯矩为
Ｍx＝Ｍq＋ＭＰ＝1080880.6N·
m主梁跨端总剪切力（支承力）为
ＦＲ＝ＦＣ＝ＦqＣ＋ＦＰＣ＝163265.7N
x1
２）水平载荷
a.水平惯性载荷。
在水平载荷ＰＨ作用下，桥架按刚架计算。
因箱形主梁与端梁连接面较宽，应取两主梁轴线间距Ｋ'
代替原小车轨距Ｋ构成先的水平刚架，这样比较符合实际，于是
Ｋ'
＝Ｋ＋２x1=2+2×
0.225=2.450000m
b=0.5Ｋ'
=1.225ma=0.5（B0－K‘）=2.1375m
水平刚架计算模型如下图所示：
①小车在跨中。
刚度的计算系数为
r1=1+2abI1/[3（a+b）LI2]=1.0232
跨中水平弯矩与单梁计算相同
MH=17670.8N·
m
跨中水平剪切力为
FPH≈0.5PH=3153.5N
跨中轴力为
NH=（a-b）（FHL2/12+PHL）/abr1=-23681.4／r１
②小车在跨端。
跨端水平剪切力为
Ｆ‘ＣＨ＝ＦＨＬ／２＋PH（１－e1/L）
=6334.6N
2）偏斜侧向力。
在偏斜侧向力作用下，桥架也按水平刚架分析这时，计算系数为
rS=1+K‘I1/3LI2=1.0654
PS1=8681.96N
超前力为
PW1=PS1B0/L=3307.4N
端梁中点的轴力为
Nd1=0.5PW1=1653.7N
端梁中点的水平剪切力为
Fd1=1450.52N
主梁跨中的水平弯矩为
MS=221.2N·
主梁轴力为
NS1=7231.44N主梁跨中总的水平弯矩为
My=17892N·
m同理小车在跨端时的应力也能计算出来：
侧向力Ps2=13246.6N
超前力PW2=5046N端梁中点的轴力为Nd2=2523N端梁中点的水平剪切力为
Fd2=2213.1N主梁跨端的水平弯矩为
Mcs=Ps2a+Fd2b=13583.8N·
m主梁跨端的水平剪切力为Fcs=Pw2-Nd2=0.5Pw2=2523N主梁跨端总的水平剪切力为
FcH=F'
cH+Fcs=8857.6N
小车在跨端时，主梁跨中水平弯矩与惯性载荷下的水平弯矩组合值较
小，不需计算
2．强度
需计算主梁跨中截面危险点的强度
（1）主腹板上边缘点的应力
主腹板边至轨顶距离为
hy=107+5=112mm主腹板边的局部压力应为
σm=32.22Mpa
垂直弯矩产生的应力为
σ01=Mxy/Ix=58.4MPa
水平弯矩产生的应力为
σ02=Myx1/Iy=1.58MPa惯性载荷与侧向力对主梁产生的轴向力较小且作用方向相反，应力很小，故不计算
主梁上翼缘板的静矩为Sy=1654800mm3
主腹板上边的切应力为
τ=1.25Mpa
该点的折算应力为
σ0=σ01+σ02=59.98Mpa
σ=σ0+σm-σ0σm+3τ=51.96Mpa<
[σ]II=259Mpa同理校核其他危险点，其应力也都小于许用应力
（2）主梁跨端的切应力
主梁跨端截面变小，为便与大，端梁连接，取腹板高度等于端梁
高度hd=1300mm，跨端只需计算切应力
a）主腹板。
承受垂直剪力Fc及扭矩Tn1，故主腹板中点切应力为
τ=37.13Mpa<
[τ]II=150Mpa副腹板中两切应力反向，可不计算
b）翼缘板。
承受水平剪切力FCH及扭矩Tn1τ=8.21MPa<
[τ]II=150Mpa
主梁翼缘焊缝厚度取hf=8mm。
采用自动焊接，不需计算。
3．主梁疲劳强度桥架工作级别为A5，应按载荷组合I计算主梁跨中的最大弯矩截面的疲劳强度。
由于水平惯性载荷产生的应力小，为了计算简明而忽略惯性应力。
求截面E的最大弯矩和最小弯矩，满载小车位于跨中，则
Mmax=Mx=258663.9N·
空载小车位于右侧跨端时左端支反力为
FR1=1
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