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通用桥式起重机计算书

通用桥式起重机计算书

（QD20/5t-17.5m）

编制：

批准：

中国起重机械计算书

2006年9月12日

第一部分主梁设计计算

一、主梁设计计算

1、主要参数：

起重量Q=20/5t工作级别A5

跨度LK=17.5m

小车总重Gxc=7598tρ

2、主梁截面形状尺寸：

上盖板δ=10mm材料Q235-B

下盖板δ=10mm材料Q235-B

腹板δ1=10mm材料Q235-B

腹板δ2=10mm材料Q235-B

腹板间距b=440mm

腹板高h0=1100mm

3、主梁截面性质：

（1）主梁截面面积

S=500*10*2+1100*6*2

=23200mm2

（2）半个桥架的质量：

设加筋肋系数K=1.1

Gqj=K*ρ*S*Lk

=1.1*7.85*10-6*23200*17500

=3506kg

（3）主梁均布载荷集度

q=3506/17500

=0.2.kg/mm

（4）主梁形心位置的确定

X0=226mm

Y0=560mm

Xmax=560mm

Ymax=226mm

（5）主梁截面惯性矩的确定

对于X轴

Ix=（500*103/12+500*10*5052）*2+（6*10003/12）*2

=0.44×1010mm4

对于Y轴

Iy=（10*5003/12）*2+（1000*63/12+1000*6*2232）*2

=8.04×108mm4

（6）主梁截面对X轴Y轴的抗弯模数

对于X轴

Wxmin=Ix/Xmax

=0.44×1010/560

=7.86×106mm3

对于Y轴

Wymin=Iy/Ymax

=8.04×108/226

=3.56×106mm3

4、作用于主梁上的载荷及内力计算

Ⅰ:

按载荷组合IIa计算

桥架重量Gqj=1.0×Gqj=3506kg

小车重量Gxc=1.0×Gxc=7598kg

起升载荷Qq=ΨII×Qq=1.25×（20000+468）=25585kgΨII取1.2

（水平惯性载荷Pgy不考虑）

（1）小车轮压的计算

Bx=2600mmb1=1231mmb2=1329mm

P1=Qq/2×b2/Bx+Gxc/4（代入相应数值）

=8438kg

P2Qq/2×b1/Bx+Gxc/4（代入相应数值）

=7956kg

（2）当四轮小车作用于桥架时，主梁最大的弯距截面处距A点的距离：

X=[p1+p2（1-Bx/Lk）+qLk]/[2×（p1+p2）/Lk+q]（代入相应数值）

（3）由垂直载荷在主梁上产生的最大弯矩为：

Mcmax=[p1+p2（1-Bx/Lk）+qLk]2/[2×（p1+p2）/Lk+q]+Mg（代入相应数值）

=1.004×108kg.mm

Mg=RaX----有固定集中静载荷（操纵室Gc、运行机构Gy、电气设备Gd）

在主梁应力最大截面处产生的弯距：

Mg=RaX=3.1×107kg.mm

Ra-----由操纵室、运行机构、电气设备的重量产生的支反力

Gc=1500kgL1=2100mm

Gc=1204kgL1=800mm

Gc=1771kgL1=5000mm

Ra=[Gc×（Lk-L1）+Gy×Lk+Gd×Lk/2]/Lk（代入相应数值）

=3789kg

（4）当p1作用于A点处时，A端最大切力：

Vamax=p1+p2（1-Bx/Lk）+Ra（代入相应数值）

=22506.97kg

Ⅱ:

按载荷组合IIb计算

桥架重量Gqj=KII×Gqj=3856.6kg

小车重量Gxc=KII×Gxc=8358kg

起升载荷Qq=KII×Qq=22515kgKII取1.1

（水平惯性载荷Pgy按Pgymax考虑）

（1）小车轮压的计算

Bx=2600mmb1=1231mmb2=1329mm

P1=Qq/2×b2/Bx+Gxc/4（代入相应数值）

=7844kg

P2Qq/2×b1/Bx+Gxc/4（代入相应数值）

=7419kg

（2）当四轮小车作用于桥架时，主梁的最大弯距截面处距A点的距离：

X=[p1+p2（1-Bx/Lk）+qLk]/[2×（p1+p2）/Lk+q]（代入相应数值）

=8275mm

（3）由垂直载荷在主梁上产生的最大弯矩为：

Mcmax=[p1+p2（1-Bx/Lk）+qLk]2/[2×（p1+p2）/Lk+q]+Mg（代入相应数值）

=1.01×108kg.mm

Mg=RaX----有固定集中静载荷（操纵室Gc、运行机构Gy、电气设备Gd）

在主梁应力最大截面处产生的弯距：

Mg=RaX=3.45×107kg.mm

Ra-----由操纵室、运行机构、电气设备的重量产生的支反力

Gc=1500kgL1=2100mm

Gc=1204kgL1=800mm

Gc=1771kgL1=5000mm

Ra=[Gc×（Lk-L1）+Gy×Lk+Gd×Lk/2]/Lk（代入相应数值）

=3789kg

考虑冲击系数影响Ra=KII×Ra=1.1×3789=4167.9kg

（3）桥架运行产生的水平惯性载荷在两主梁上平均分布，当正常制动时

作用在每根主梁上的弯距为；

Ms=0.8×Mcmax×aqj/g（代入相应数值）

=0.8×1.01×108×0.2/9.8

=1.65×106kg.mm

当猛烈制动时Ms将增加一倍

Msmax=2*Ms

=3.3×106kg.mm

5、主梁强度效核

对本起重机主梁均按Ⅱ类载荷进行强度计算.

Q235-B设计许用应力[a]II=1600kg/cm2

剪切许用应力[r]II=900kg/cm2

挤压许用应力[ajy]II=1700kg/cm2

（1）按载荷组合IIa计算

IIaamax=Mcmax/Wxmin（代入相应数值）

=1.004×108/7.861×106

=12.77kg/mm2

=1378kg/cm2<[a]

当p1作用于A点处时跨端腹板剪应力r0最大

r0=Vmax/0.7hlf

=22506.97/0.7×6×（650-20）×2

=4.253kg/mm2

=425.3kg/mm2<[r]

强度校核通过.

6、主梁的刚度校核

（1）主梁静刚度计算

Fmax=p1×Lk3[1+a（1-6β2）]÷48Eix≤[f]

其中a=p2/p1<1

=6745/7131

=0.946

Bx=2600mmb1=1231mmb2=1329mm

P1=Qq/2×b2/Bx+Gxc/4（代入相应数值）Qq=20468kgGxc=7598kg

=7131kg

P2Qq/2×b1/Bx+Gxc/4（代入相应数值）

=6745kg

β=Bx/Lk=2600/17500=0.1486

Bx----小车轮距

[f]=1/1000Lk=17.5mm

f=7131×175003×[1+0.946×（1-6×0.14862）]÷[48×2.1×104×0.44×1010]

=15.69mm<[f]

主梁静刚度通过

二、起升机构计算

1、主起升机构计算

（1）主要参数

工作级别M5

起升载荷Qq=20000+468=20468kg（吊钩重量q=468kg）

滑轮倍率a=4

起升速度V=9.12m/min

（2）选用钢丝绳型号

钢丝绳所受拉力S=Qq/2a*Л

=20468/2*4*0.97

=2637.6kg

Л=0.97

钢丝绳破断拉力Sp

Sp≥ns×s

=6×2637.6

=15825.6kg

Ns=6

Sp=0.85*so

So=18618.4kg

结果：

选钢丝绳型号6W（19）-17.5-155-Ⅰ

钢丝绳破断拉力So=19850Kg

钢丝绳直径ds=17.5mm

卷筒计算直径Dj=el*ds

=25×17.5

=437.5mm

el=25

取标准卷筒系列Dj=500mmDjs=500+17.5=517.5mm

起升速度

（3）电动机的选择

按静功率初选电动机

Nj=Qq*v/6120*Л

=20468×9.12/6120×0.9

=33.89kw

Л=0.9

电动机额定功率Ne≥kg*Nj（考虑惯性力的影响kg=0.7）

=0.7×33.89

=23.72kw

选用电机型号：

YZR225M-8（25%）

电机额定功率：

Ne=26kw

电机转速：

nz=708rpm

（4）减速机的选择

计算减速机速比：

i=3.14*nz*Djs/a*v

=40.17

取标准速比i=40.17

v1=nz*3.14*Djs/a*i

=9.13

△=[（v1-v）/v]*100%

=0.1%<10%

起升速度验算在误差范围内

按疲劳计算减速机

Nhs=Ψhs*Ne25

=1.05×26

=27.3kw

Ψhs=1.05

强度校核

按输出扭矩Tmax=S×Djs

=2637.6×0.5175

=1318.8kg.m（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）

（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）

Tmax=1912.3kg.m

最大径向力校核强度

Rmax=（2s+Njt）/2

=3202.5kg

（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）

Rmax=4644kg

减速机型号：

ZQ650速比：

40.17

（I=40.17时减速机容许输入功率29kw输出轴容许最大扭矩5950kgm最大径向载荷9250kg）验算合格

（5）制动器的选择

支持载荷所需的制动力矩Mz

Mz=ns*Qq*Djs*Л/2a*i

=1.75×20468×0.5175×0.9/（2×4×31.5）

=66.2kg.m

=662N.m≤Mez（Mez取1600N.m）

Ns=1.75Л=0.9

Mez----制动器额定制动力矩

制动器型号：

YWZ-400制动力矩：

1×1600N.m

（6）卷筒计算

Dj=500mm=0.5m

Djs=517.5mm=0.5175m

查取绳槽节距P=20mm

Dn=456mm

δ=（Dj-Dn）/2=22mm

起升高度H=16m

安全圈数L1=n*P=40mm（安全圈数n不小于2，取2）

固定钢丝绳2L2=2*3*P=120mm

光滑面L光滑=120mm

螺旋槽部分2L0=2a*H*P/3.14*Djs

=1575

卷筒长度L=2L0+L1+2L2+L光滑

=1575+40+120+120

=1855mm

考虑两端留有一定的退刀余量取L=2000mm

卷筒压应力验算

σy=ξ*ΨII*S/δ*P（1-δ/Dj）

=1.0×1.45×2637.6/22×20×（1-10/500）

=9.05kg/mm2<[σy]

ξ=1.0

Ψ=1.45

σy=75kg/mm2

[σy]=σy/5=15kg/mm2

卷筒壁抗压强度验算合格

L=2000>3D=1500

故需验算弯曲的影响

σ1=Mw/W+{[σy]/[σy]}*σy1

=ΨII*S*[（L-L光滑）/2]/[0.1（Dj4-Dn4）/Dj]

+[（σb/5）/（σb/5）]*[ξ*ΨII*S/δ*P*（1-δ/Dj）]

=3.95kg/mm2<[σ1]

σb=25kg/mm2

[σ1]=σb/5=5kg/mm2

卷筒受合成拉应力验算合格

2、参照主起升的计算过程副起升机构计算

副起升机构

（1）主要参数

工作级别M5

起升载荷Qq=5000+102=5102kg（吊钩重量q=102kg）

滑轮倍率a=2

起升速度V=19.7m/min

（2）选用钢丝绳型号

钢丝绳所受拉力S=Qq/2a*Л

=5102/2*2*0.99

=1288.4kg

Л=0.99

钢丝绳破断拉力Sp

Sp≥ns×s

=5.5×1288.4

=7086kg

Ns=5.5

Sp=0.85*so

So=8336.7.4kg

结果：

选钢丝绳型号6W（19）-13.5-155-Ⅰ

钢丝绳破断拉力So=11500Kg

钢丝绳直径ds=13.5mm

卷筒计算直径Dj=el*ds

=25×13.5

=337.5mm

el=25

取标准卷筒系列Dj=400mmDjs=400+13.5=413.5mm

（3）电动机的选择

按静功率初选电动机

Nj=Qq*v/6120*Л

=5102×19.7/6120×0.9

=18.24kw

Л=0.9

电动机额定功率Ne≥kg*Nj（考虑惯性力的影响kg=0.8）

=0.8×18.24

=14.6kw

选用电机型号：

YZR180L-6（25%）

电机额定功率：

Ne=17kw

电机转速：

nz=946rpm

（4）减速机的选择

计算减速机速比：

i=3.14*nz*Djs/a*v

=31.53

取标准速比i=31.5

v1=nz*3.14*Djs/a*i

=9.13

△=[（v1-v）/v]*100%

=0.1%<10%

起升速度验算在误差范围内

按疲劳计算减速机

Nhs=Ψhs*Ne25

=1.05×26

=27.3kw

Ψhs=1.05

强度校核

按输出扭矩Tmax=S×Djs

=2637.6×0.5175

=1318.8kg.m（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）

（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）

Tmax=1912.3kg.m

最大径向力校核强度

Rmax=（2s+Njt）/2

=3202.5kg

（考虑动力系数的影响ΨII=1.45）

Rmax=4644kg

减速机型号：

ZQ500速比：

31.5

（I=31.5时减速机容许输入功率29kw输出轴容许最大扭矩5950kgm最大径向载荷9250kg）

验算合格

（5）制动器的选择

支持载荷所需的制动力矩Mz

Mz=ns*Qq*Djs*Л/2a*i

=1.75×5102×0.5175×0.9/（2×4×31.5）

=21.2kg.m

=212N.m≤Mez（Mez取800N.m）

Ns=1.75Л=0.9

Mez----制动器额定制动力矩

制动器型号：

YWZ-200制动力矩：

1×800N.m

三、小车运行机构计算

（1）主要参数

起升载荷Qq=20468kg

小车自重G=7598kg

车轮直径D=35cm

轴承直径d=10cm

电机数目m=1

运行速度V=44.2m/min

（2）阻力的计算

摩擦阻力

Pmmax=（Qq+G）×（2u+df）/D×Kf（代入相应数值）

=384.9kg

Kf=1.6Kp=0.002u=0.05f=0.02d=10D=35

Pmmax=（2u+df）/D=240.6kg

坡度阻力

Pp=（Qq+G）×Kp（代入相应数值）

=56.1kg

Kp=0.002

Pj=Pmmax+Pp

=441kg

（3）满载运行时电机静功率

Nj=Pj*v/6120*Л

=441×44.2/6120×0.9

=3.54kw

由于起动加速过程惯性力的影响，电动机的应选功率为：

N=Kg*Nj

=1.1×3.54

=3.89kw

（Kg=1.1）

选用电动机型号：

YZR132M2-6（25%）

电机额定功率Ne=4kw

电机转速nz=900ypm

（4）减速机的计算

速比计算：

i=3.14*nz*D/v

=22.38

取标准速比i=22.4

v1=nz*3.14*D/i

=44.16rpm

△=[（v1-v）/v]*100%

=0.1%<10%

运行速度验算在误差范围内

按疲劳计算减速机

Nhs=Ψhs*Ne25

=1.4ξ×4

=5.26kw

G/（G+Qq）=7598/（7598+20648）

=0.27<0.3

查取修正系数ξ=0.94

按强度计算减速机输出轴上的最大扭矩

Mmax=Ψhs*Me25*i*Л

=2.3×975×4/900×22.4×0.9

=200.9kgm

选用减速机型号：

ZSC-400速比：

22.4

（i=22.4时减速机容许输入功率2.8kw）验算合格

（5）制动器的选择

所选制动器应使起重机在满载、下坡情况下停车

所需制动力矩

Mz=Ms+1/tz[1.2*GD*n*m/375+0.975（Qq+G）v2/n]

Ms=pjs*D*Л/2i

=-184.5×0.35×0.9/（2×22.4）

=-1.297kg

Pjs=Pp-Pmmin

=-184.5kg

GD2=0.28kgm2v=0.74m/secn=900tz取5sec

Mz=-1.297+3.13

=1.84kgm

=18.4n.m

选用一台制动器

选用制动器型号：

YWZ-200/25制动力矩：

200N.m

三、大车运行机构计算

机构按跨度分为两种，跨度≤22.5m为第一种，≥22.5m为第二种.

参数按≥22.5m时取

（1）主要参数

起升载荷Qq=20468kg

小车自重G=40329kg

车轮直径D=60cm

轴承直径d=10cm

电机数目m=2

运行速度V=75.27m/min

（2）阻力的计算

摩擦阻力

Pmmax=（Qq+G）×（2u+df）/D×Kf（代入相应数值）

=547.2kg

Kf=1.5u=0.08f=0.02

Pmmax=（2u+df）/D=364.8kg

坡度阻力

Pp=（Qq+G）×Kp（代入相应数值）

=60.8kg

Kp=0.001

Pj=Pmmax+Pp

=608kg

（3）满载运行时一个电机静功率

Nj=Pj*v/6120*Л

=4.15kw

由于起动加速过程惯性力的影响，一个电动机的应选功率为：

N=Kg*Nj

=1.5×4.15

=6.23kw（Kg=1.5）

选用电动机型号：

YZR160M1-6（25%）

电机额定功率Ne=6.3kw

电机转速nz=921ypm

（4）减速机的计算

速比计算：

i=3.14*nz*D/v

=23.05

v1=nz*3.14*D/i

=75.28rpm

△=[（v1-v）/v]*100%

=0.1%<10%

运行速度验算在误差范围内

按疲劳计算减速机

Nhs=Ψhs*Ne25

=1.4ξ×6.3

=10.32kw

G/（G+Qq）=40329/（40329+20648）

=0.66

查取修正系数ξ=1.17

按强度计算减速机输出轴上的最大扭矩

Mmax=Ψhs*Me25*i*Л

=2.3×975×6.3/921×23.05×0.9

=318.2kgm

选用减速机型号：

ZQ-350速比：

23.05

（i=23.05时减速机容许输入功率7.2kw）验算合格

（5）制动器的选择

所选制动器应使起重机在满载、下坡情况下停车

所需制动力矩

Mz=Ms+1/tz[1.2*GD*n*m/375+0.975（Qq+G）v2/n]

Ms=pjs*D*Л/2i

=-304×0.6/（2×23.05）

=-3.56kg

Pjs=Pp-Pmmin

=-304kg

GD2=0.48kgm2v=1.25m/secn=921tz取5sec

Mz=-3.56+18.8

=15.2kgm

=152n.m

选用一台制动器

选用制动器型号：

YWZ-200制动力矩：

2×200N.m