扒杆吊强度计算书.docx
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扒杆吊强度计算书
扒杆吊强度计算书
为满足广州万利达工程锅炉吊装需求，设计一台25t扒杆吊选用扒杆主臂为φ530×10无缝钢管长度为35米生根在炉前13.2米平台构架上。
选用φ426×14无缝钢管作立杆，长度为20米。
生根在22米平台上，为满足尾部设备吊装，设计一负荷为8t的副臂。
副臂选用∠63×63×5的角钢制成一桁架，高度为400mm，宽度为变截面400－800mm，现对扒杆进行校核计算。
1.扒杆座下底板强度校核
根据BGD－01图σ=F/S
主杆底板按承受30t负荷校核 F＝30000kgs=π（13.652－12.852）cm2 求得σ=450.5kg/cm2 符合[σ]＜1400kg/cm2
②立杆底面强度校核σ＝F/S按承受30t负荷校核 F＝30000kgs=π×（112－10.052）cm2 求得σ=478kg/cm2符合符合[σ]＜1400kg/cm2
2.吊杆铰支处吊耳强度校核
耳板处剪力 σ＝F/S 按承受15t校核 吊耳详图见BGD－03
S＝3×5×4＝60cm2
1σ＝F/S＝15000/60=400kg/cm2符合1400kg/cm2
3.销轴校核：
按30t校核
1剪切校核：
τ=F/S＝30000/π×42=597kg/cm2
2弯矩σ＝M/W=PL/4/π×D3/32=30000×10/4/π×83/32=1492
kg/cm2
4.主杆校核按吊装30t工况校核：
主杆本次设计为φ426×14螺旋管，长度为35米。
因为万利达工程吊装最重工况为右侧Z2－Z3钢架组件上，此时工况为幅度为24.54m，起重量为24.45t。
1简化计算：
吊杆按承受30000kg压应力及在受到30000kgf的弯矩工况计算
σ＝N/A+M/W=30000/π×（D2－d2）/4+30×103/π（D4-d4）/64/D/2=165.6kg/cm2+3000036/1807.2=763.2kg/cm2
2吊杆稳定性计算：
按两端铰支计算吊杆的稳定性
Plj=π2EI/l2
按E＝200×109
对钢管的惯性矩I＝πd4/64
π（D4-d4）/64=0.000385
长度按l＝32m计算得出Plj=62037.5kg
3吊杆按两端铰支进行挠度计算：
计算公式选用νθ=ML2/16EI
弯矩按30000kg×36cm校核，L＝3500cm,E=2.1×106,I=38493cm4
得M＝1.08×106kg.cm
解得νθ=10.23cm
νθ/L＝10.23/3500=0.0029<0.004
5.副臂校核按吊装12t工况校核：
主杆本次设计为角钢规格：
∠63×63×5，框架结构。
两端加钢板δ=20,l=500的箱形结构。
长度为7米。
查角钢截面积为6.143cm2，惯性矩为Iz=23.17cm4。
1简化计算：
吊杆按承受12000kg，力臂为34cm。
压应力及在受到12000kgf的弯矩工况计算
2弯矩工况计算
W=I/B=Iz+A×a2=4×{23.17+6.143×（20-1.7）2}/20=416.1cm3
σ＝N/A+M/W=12000/4×6.143+12000×34/416.1=（488+980）kg/cm2=1468kg/cm2
3吊杆稳定性计算：
按两端铰支计算吊杆的稳定性
Plj=π2EI/l2
按E＝2.1×106
对副臂的惯性矩I＝8321.2
长度按l＝7m计算得出Plj=351972.7kg
4吊杆按两端铰支进行挠度计算：
计算公式选用νθ=ML2/16EI
弯矩按12000kg×34cm校核，L＝700cm,E=2.1×106,I=9321.2cm4
得M＝4.08×105kg.cm
解得νθ=0.72cm
νθ/L＝0.72/700=0.00102<0.004
已知条件φ530×10无缝钢管
Fg=4103kg
Ia=π（534-514）/64=55237.05cm4
Wa=55237.05/26.5=2084.4cm4
φ426×14无缝钢管
Fg=2844kg
Ib=π（42.64-39.84）/64=38493cm4
Wb=38493/21.3=1807.2cm3
副臂惯性矩，截面模量WC=4（I63＋Aa2）=4{27.127.288（20-1.78）2}=9786/20=489cm3
一、主臂800工况校核
φ530×10钢管回转半径r=0.3535×（53-1）=18.382cm
钢管回长细比λ=l/r=3200/18.382=174.1
查表得扒杆应力折算系数ψ=0.218
从图一可知θ=arctg（32×sin800-29）/（1+32cos800）≈arctg2.514/6.557≈210
从图一可知：
F2sin590=F1cos800
F=F2cos590+F1cos100+Fgcos100
已知F1=25t=25000kgf
解得F2=5064.6kgf，F=31270kgf
1.强度计算
σE1＝F/Aψ=31270/π（532-512）/4×0.218=878.4kg/cm2
M=-（F2cos590a-F1cos100a-Fgsin100）
按a=40cm
M=753767.7kg.cm
σE2＝M/Wa=753767.7/2084.4=361kg/cm2
σE=σE1+σE2=1239kg/cm2,<1400kg/cm2
因此扒杆强度符合要求
2.刚度校核
ymax＝ML2/16EIa=753767.7×32002/16×2.1×106×55237.05
4.2cm
4.2cm/3200cm=1.29×10-3<2×10-3
刚度符合要求
二、主臂450度工况校核
从图一可知θ=arctg（29-32×sin450）/（1+32cos450）≈arctg6.373/23.63≈150
从图一可知：
F2’cos300=F1’cos450
已知F1’=25000Fg=4103
解得F2’=20412.4
F’=F2’cos600+F1’cos450+Fgcos450=10206.2+17677.6+2901=30784.2kg/cm2
1.强度计算
σE1＝F/Aψ=30784.2/π（532-512）/4×0.218=864kg/cm2
M=-（F1’cos450a+Fgcos450a-F2’cos450a）
按a=40cm
M=414898.8kg.cm
σE2＝M/Wa＝414898.8/2084.2=199kg/cm2
σE=σE1+σE2=1063kg/cm2,<1400kg/cm2
因此扒杆强度符合要求
2.刚度校核
ymax＝ML2/16EIa=414898.8×32002/16×2.1×106×55237.05=2.3cm
2.3/3200=0.00072<0.001
刚度符合要求
二、立杆校核计算（主臂800度工况）
考虑缆风绳角度为450
φ426×14钢管回转半径r=0.3535×（42.6-1.4）=14.564cm
钢管回长细比λ=l/r=2000/14.564=137.32
查表得扒杆应力折算系数ψ=0.349
从图二可知：
F3cos45=F2cos210F3=6685kgf
F4=F3cos450-F2sin150
已知F2=5064kgf
解得F4==2912kgf
1.强度计算
σE1＝F4/Aψ=29412/π（532-512）/4×0.349=46kg/cm2
M=-（F2cos590a-F1cos100a）
按a=40cm
M=40F3+40F2cos210=456506kg.cm
σE2＝M/Wb=456506/1807.2=298kg/cm2
σE=σE1+σE2=344kg/cm2,<1400kg/cm2
因此扒杆强度符合要求
2.刚度校核
ymax＝ML2/16EIb=456506×20002/16×2.1×106×38493=1.41cm
1.41/2000=0.000705<0.002刚度符合要求
四、立杆校核计算（主臂450度工况）
从图一可知：
F3’cos450=F2cos150
已知F3’=30340kgf
解得F2’=21750kgf
F4’=F2cos150
F=F2cos590+F1cos100
解得F2=5064.6kgf，F=27229kgf
1.强度计算
σE1＝F/Aψ=27229/π（532-512）/4×0.218=765kg/cm2
M=-（F2cos590a-F1cos100a）
按a=40cm
M=kg.cm
σE2＝kg/cm2
σE=σE1+σE2=kg/cm2,<1400kg/cm2
因此扒杆强度符合要求
2.刚度校核
ymax＝ML2/16EI=
刚度符合要求
五、副臂800度工况校核
φ530×10钢管回转半径r=0.3535×（53-1）=18.382cm
钢管回长细比λ=l/r=3200/18.382=174.1
查表得扒杆应力折算系数ψ=0.218
从图一可知θ=arctg（32×sin800-29）/（1+32cos800）≈arctg2.514/6.557≈210
从图一可知：
F2sin590=F1cos800
F=F2cos590+F1cos100
已知F1=25t=25000kgf
解得F2=5064.6kgf，F=27229kgf
1.强度计算
σE1＝F/Aψ=27229/π（532-512）/4×0.218=765kg/cm2
M=-（F2cos590a-F1cos100a）
按a=40cm
M=kg.cm
σE2＝kg/cm2
σE=σE1+σE2=kg/cm2,<1400kg/cm2
因此扒杆强度符合要求
2.刚度校核
ymax＝ML2/16EI=
刚度符合要求
六、副臂450度工况校核
φ530×10钢管回转半径r=0.3535×（53-1）=18.382cm
钢管回长细比λ=l/r=3200/18.382=174.1
查表得扒杆应力折算系数ψ=0.218
从图一可知θ=arctg（32×sin800-29）/（1+32cos800）≈arctg2.514/6.557≈210
从图一可知：
F2sin590=F1cos800
F=F2cos590+F1cos100
已知F1=25t=25000kgf
解得F2=5064.6kgf，F=27229kgf
1.强度计算
σE1＝F/Aψ=27229/π（532-512）/4×0.218=765kg/cm2
M=-（F2cos590a-F1cos100a）
按a=40cm
M=kg.cm
σE2＝kg/cm2
σE=σE1+σE2=kg/cm2,<1400kg/cm2
因此扒杆强度符合要求
2.刚度校核
ymax＝ML2/16EI=
刚度符合要求
七、副臂撑杆校核
φ530×10钢管回转半径r=0.3535×（53-1）=18.382cm
钢管回长细比λ=l/r=3200/18.382=174.1
查表得扒杆应力折算系数ψ=0.218
从图一可知θ=arctg（32×sin800-29）/（1+32cos800）≈arctg2.514/6.557≈210
从图一可知：
F2sin590=F1cos800
F=F2cos590+F1cos100
已知F1=25t=25000kgf
解得F2=5064.6kgf，F=27229kgf
1.强度计算
σE1＝F/Aψ=27229/π（532-512）/4×0.218=765kg/cm2
M=-（F2cos590a-F1cos100a）
按a=40cm
M=kg.cm
σE2＝kg/cm2
σE=σE1+σE2=kg/cm2,<1400kg/cm2
因此扒杆强度符合要求
2.刚度校核
ymax＝ML2/16EI=
刚度符合要求
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