双梁门式起重机设计计算书400吨360米.docx

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双梁门式起重机设计计算书400吨360米

双梁门式起重机

设计计算书

（40.0吨36.0米）

第一章设计初始参数-------------------------------------1

第一节基本参数--------------------------------------1

第二节选用设计参数----------------------------------1

第三节相关设计参数----------------------------------1

第四节设计许用值参数--------------------------------1

第二章起重机小车设计-----------------------------------3

第一节小车设计参数---------------------------------3

第二节设计计算（详见桥吊计算书）-------------------3

第三章门机钢结构部分设计计算---------------------------4

第一节结构型式、尺寸及计算截面---------------------4

一、门机正面型式及尺寸---------------------------4

二、门机支承架型式及尺寸-------------------------4

三、各截面尺寸及几何特性-------------------------5

第二节载荷及其组合---------------------------------7

一、垂直作用载荷---------------------------------7

二、水平作用载荷---------------------------------8

三、载荷组合－－---------------------------------12

第三节龙门架强度设计计算---------------------------13

一、主梁内力计算---------------------------------13

二、主梁应力校核计算-----------------------------17

三、疲劳强度设计计算-----------------------------19

四、主梁腹板局部稳定校核-------------------------20

五、主梁整体稳定性－－---------------------------22

六、上盖板局部弯曲应力---------------------------22

第四节龙门架刚度设计计算---------------------------25

一、主梁垂直静刚度计算---------------------------25

二、主梁水平静刚度计算---------------------------26

三、门架纵向静刚度计算---------------------------27

四、主梁动刚度计算-------------------------------27

第五节支承架强度设计计算---------------------------29

一、垂直载荷作用下，马鞍横梁跨中截面内力计算-----29

二、水平载荷作用下，马鞍横梁跨中截面内力计算-----35

三、支承架各截面内力及应力-----------------------40

第六节支承架刚度设计计算---------------------------45

一、垂直载荷作用下，支承架的小车轨顶处位移-------45

二、水平载荷作用下，支承架的小车轨顶处位移-------849

第七节支腿整体稳定性计算---------------------------58

第八节连接螺栓强度计算-----------------------------60

一、马鞍立柱下截面或上端梁截面的螺栓强度---------60

二、支腿下截面螺栓强度计算-----------------------62

第四章大车运行机构设计计算-----------------------------65

第一节设计相关参数及运行机构形式--------------------65

一.设计相关参数---------------------------------65

二.运行机构型式---------------------------------65

第二节运行支撑装置计算------------------------------66

一.轮压计算-------------------------------------66

二.车轮踏面疲劳强度校核-------------------------66

三.车轮踏面静强度校核---------------------------67

第三节运行阻力计算----------------------------------67

一.摩擦阻力计算---------------------------------67

二.风阻力计算-----------------------------------68

三.总静阻力计算---------------------------------68

第四节驱动机构计算----------------------------------69

一.初选电动机-----------------------------------69

二.选联轴器-------------------------------------69

三.选减速器-------------------------------------70

四.电机验算-------------------------------------70

第五节安全装置计算----------------------------------71

一.选制动器-------------------------------------71

二.防风抗滑验算---------------------------------72

三.选缓冲器-------------------------------------72

第五章整机性能验算-------------------------------------74

第一节倾翻稳定性计算-------------------------------74

一、稳定力矩-------------------------------------74

二、倾翻力矩-------------------------------------74

三、各工况倾翻稳定性计算-------------------------75

第二节轮压计算-------------------------------------75

一、最大静轮压-----------------------------------75

一、最小静轮压-----------------------------------75

第一章设计初始参数

第一节基本参数：

起重量PQ=40.000（t）

跨度S=36.000（m）

左有效悬臂长ZS1=0.000（m）

左悬臂总长ZS2=0.000（m）

右有效悬臂长YS1=0.000（m）

右悬臂总长YS2=0.000（m）

起升高度H0=35.000（m）

结构工作级别ABJ=4级

主起升工作级别ABZ=0级

副起升工作级别ABF=4级

小车运行工作级别ABX=4级

大车运行工作级别ABD=4级

主起升速度VZQ=5.000（m/min）

副起升速度VFQ=7.000（m/min）

小车运行速度VXY=8.000（m/min）

大车运行速度VDY=8.000（m/min）

第二节选用设计参数

起升动力系数O2=1.10

运行冲击系数O4=1.10

钢材比重R=7.85t/m^3

钢材弹性模量E=2.1*10^5MPa

钢丝绳弹性模量Eg=0.85*10^5MPa

第三节相关设计参数

大车车轮数（个）AH=16

大车驱动车轮数（个）QN=8

大车车轮直径RM=0.800（m）

大车轮距L2=15.000（m）

连接螺栓直径MD=0.0360（m）

工作最大风压q1=0/*250*/（N/m^2）

非工作风压q2=0/*600*/（N/m^2）

第四节设计许用值：

钢结构材料Ｑ２３５─Ａ

许用正应力〔σ〕I＝156Mpa

〔σ〕II＝175Mpa

许用剪应力〔τ〕＝124Mpa

龙门架许用刚度：

主梁垂直许用静刚度：

跨中〔Ｙ〕x~l＝S/600＝60.00mm；

悬臂〔Ｙ〕l＝ZS1/360＝3.68mm；

主梁水平许用静刚度：

跨中〔Ｙ〕y~l＝S/2000＝18.00mm；

悬臂〔Ｙ〕l＝ZS1/600＝2.21mm；

龙门架纵向静刚度：

主梁沿小车轨道方向〔Ｙ〕XG＝H/600＝58.7mm；

许用动刚度〔ｆ〕＝1.1Ｈｚ；

连接螺栓材料8.8级螺栓

许用正应力〔σ〕ls＝210.0Mpa；

疲劳强度及板屈曲强度依ＧＢ３８１１－８３计算许用值选取。

第二章起重机小车设计

第一节小车设计参数

小车质量（t）GX=6.000（t）

小车轮距（m）B=2.500（m）

轨道至主梁内边（m）L5=0.170（m）

小车轨距（m）L6=2.700（m）

小车左外伸（m）L7=0.370（m）

小车右外伸（m）L8=0.360（m）

主梁与马鞍间距（m）L11=0.560（m）

吊钩下探量（m）H6=0.920（m）

小车轨道截面高（m）H7=0.140（m）

小车高（m）H8=1.956（m）

小车顶至马鞍（m）H10=0.250（m）

小车罩沿大车轨道方向

迎风面积（m^2）XDS=8.000（m^2）

小车罩垂直大车轨道方向

迎风面积（m^2）XXS=8.000（m^2）

钢丝绳金属丝截面积（m^2）D0=2.013500e-004（m^2）

滑轮组钢丝绳分支数之半N0=5

小车轨道型号:

P43

小车外罩至导电架距离（m）L9=1.270（m）

小车外罩至栏杆距离（m）L10=1.260（m）

法兰至主梁上盖板距离（m）HD=1.976（m）

第二节设计计算

为工厂便于组织生产，提高标准件的通用性，设计中不进行起重小车设计，而是采用５ｔ－５０ｔ通用桥式起重机小车。

此，起重小车设计计算详见我厂５ｔ－５０ｔ通用桥式起重机小车计算说明书。

第三章门机结构部分设计计算

第一节结构型式、尺寸及计算截面

一、门机正面型式及尺寸

门机正面型式参见图３－１a，正面尺寸见表３－１

表３－１单位：

m

┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐

│S│ZS1│ZS2│YS1│YS2│H│H0│

├───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤

│36.000│1.326│1.726│1.326│1.726│35.236│35.000│

└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘

二、门机支承架型式及尺寸

表３－２单位:

m

┌────┬────┐

│H1│0.250│

│H2│0.345│

│H3│32.163│

│H16│2.081│

│H17│32.195│

│H18│4.124│

│WA1│4.160│

│WA2│0.960│

│A3│32.534│

│WA4│0.396│

│WA5│15.119│

│WA6│0.730│

│L1│15.913│

│L2│15.000│

│WB2│5.480│

│WB3│32.992│

└────┴────┘

三、各截面尺寸及几何特性

门机结构设计中，危险截面为１－１、２－２、３－３、４－４、５－５、６－６、７－７、８－８、（详见图３－１，图３－２），各截面形状及尺寸详见图３－３，表３－３说明：

X

（1）,X

（2）,X（3）,X（4）,X（5）,X（6）为变化变量。

X2,X6,X7,X8,X9,X10,X12,X13为常值变量。

X2---主梁上、下盖板宽；X11---上下盖板宽度差

X7---主梁上盖板厚；X8---主梁下盖板厚；

X9---支承架各盖板厚；X12--主梁主腹板厚度；

X13--主梁付腹板厚度；X10--支承架腹板厚度；

各箱形截面两腹板间距离均为盖板宽减60mm；

表３－３单位:

m

┌──┬───┬──┬───┬──┬───┬──┬───┐

│参数│1--1│参数│3--3│参数│4--4│参数│4--4│

│名称│2--2│名称││名称│（1--1）│名称│（1--1）│

├──┼───┼──┼───┼──┼───┼──┼───┤

│X[1]│1.544│SG│1.544│X[1]│1.544│X[1]│1.544│

│X2│1.800│SB│0.860│X2│1.800│X2│1.800│

│X7│0.022│tf│0.006│X7│0.022│X7│0.022│

│X8│0.022│tg│0.006│X8│0.022│X8│0.022│

│X12│0.012│││X12│0.012│X12│0.012│

│X13│0.012│││X13│0.012│X13│0.012│

│X11│0.000│││││││

├──┼───┼──┼───┼──┼───┼──┼───┤

│参数│5--5│参数│5--5│参数│6--6│参数│7--7│

│名称│刚│名称│柔│名称││名称│8--8│

├──┼───┼──┼───┼──┼───┼──┼───┤

│X[1]│1.544│X[3]││X[4]│0.401│X[5]│0.740│

│WX6│1.730│WX6││X[5]│0.740│X[6]│0.321│

│X9│0.012│X9││X9│0.012│X9│0.012│

│X10│0.010│X10││X10│0.010│X10│0.010│

└──┴───┴──┴───┴──┴───┴──┴───┘

各截面面积用AAi，对X轴惯性矩为IXi，对Y轴惯性矩为IYi，

其中，i代入1,2,3,4,5,6,7,8。

数字表示截面。

如写成IXiA、IXiB

时，A表示刚性件，B表示柔性件。

各值详见表３－４

表３－４

┌──────┬───────┬───────┬───────┐

│截面│AAi（m^2）│IXi（m^4）,In（m^4）│IYi（m^4）│

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│1--1,2--2│1.1626e-001│5.5921e-002│4.9497e-002│

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│3--3│2.8848e-002│1.8628e-002│6.3375e-003│

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│4--4刚││7.0982e-002│7.0982e-002│

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│5--5│7.3096e-002│4.3457e-002│4.4013e-002│

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│6--6│2.5780e-002│8.6501e-004│1.7651e-003│

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│7--7,8--8│2.4180e-002│5.4769e-004│1.5746e-003│

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│10--10刚││││

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│10--10柔││││

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│11--11││1.8961e-002│2.0990e-002│

├──────┼───────┼───────┼───────┤

│12--12│2.8848e-002│1.8628e-002│6.3375e-003│

└──────┴───────┴───────┴───────┘

备注：

10-10为马鞍变截面立柱等效截面。

11-11为变截面支腿等效截面。

12-12为上横梁截面。

图３－３为１－１、２－２、３－３、４－４、５－５、６－６、７－７、８－８的各截面简图示意图

第二节载荷及组合

一、垂直作用载荷憖

⒈自重载荷

门机各结构件均为箱型结构，其质量产生均布自重载荷，各结构质量是采用通用式计算的。

以主梁半桥架质量计算为例，计算如下：

若轨道每米质量为MMGZ，轨道安装质量系数为GDAZ，栏杆、小车导电架质量和之半为0.03（t/m），则轨道安装等质量和FGDZ为：

FGDZ=（MMGZ*GDAZ+0.03）*（ZS2+YS2+S）

=（0.043*1.200+0.03）*（1.726+1.726+36.000）

=3.219（t）=32.193（KN）

单根主梁跨中段质量为FG1，式中：

FGL为主梁施工图的质量，

ZLNDQZH为单根主梁内均布电气质量和

FG1=（FGL+ZLNDQZH）/（S+ZS2+YS2）*S

=（39.892+0.000）/（36.000+1.726+1.726）*36.000

=36.401（t）

FG1=FG1+FGDZ*S/（S+ZS2+YS2）

=36.401+3.219*36.000/（36.000+1.726+1.726）

=39.338（t）=393.4（KN）

同理，主梁半桥架左悬臂段质量ZFG2

ZFG2=（FGL+ZLNDQZH）/（S+ZS2+YS2）*ZS2

=（39.892+0.000）/（36.000+1.726+1.726）*1.726

=1.746（t）

ZFG2=FG1+FGDZ*ZS2/（S+ZS2+YS2）

=1.746+3.219*1.726/（36.000+1.726+1.726）

=1.886（t）=18.9（KN）

主梁半桥架右悬臂段质量YFG2

YFG2=（FGL+ZLNDQZH）/（S+ZS2+YS2）*YS2

=（39.892+0.000）/（36.000+1.726+1.726）*1.726

=1.746（t）

YFG2=FG1+FGDZ*YS2/（S+ZS2+YS2）

=1.746+3.219*1.726/（36.000+1.726+1.726）

=1.886（t）=18.9（KN）

主梁半桥架跨中段质量集度Q1Z为：

Q1Z=FG1/S*O4=39.338/36.0*1.100=1.202（t/m）

构件质量或质量集度与重力加速度（=10.0m/s.s）之积，便为作用门机结构上的集中重力或重力集度。

于是，主梁跨中段重力集度Q1为：

Q1=Q1Z*10.0=1.202*10.0=12.020（KN/m）

其余构件质量（t）、质量集度（t/m）、集中重力（KN）及重力集度（KN/m）计算方法相同，详见表３－５，表中重力及重力集度均考虑了冲击系数O4。

表３－５单位：

t、KN/m、KN

┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┐

││构件质量（t）│构件重力集度（KN/m）│集中重力（KN）│

│结构件名称├───┬─────┼───┬─────┼───┬─────┤

││符号│数值│符号│数值│符号│数值│

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│主梁跨中段│FG

（1）│39.338│Q1│12.020│││

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│主梁悬臂段左│ZFG

（2）│1.886│Q1│12.020│││

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│主梁悬臂段右│YFG

（2）│1.886│││││

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│主梁上横梁│FG（12）│1.557│Q3│4.118│││

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│刚性支腿│FG（5）A│17.210│Q2A│34.548│││

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│柔性支腿│FG（5）B│0.000│Q2B│0.000│││

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│下横梁│FG（6）│4.010│Q6│2.772│││

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│司机房及电气│FG（7）│2.000││││22.000│

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│电气房│FG（8）│1.500││││16.500│

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│梯子平台│FG（9）│1.000││││11.000│

├──────┼───┼─────┼───┼─────┼───┼─────┤

│大车运行机构│FG（10）│31.440││││345.840│

└──────┴───┴─────┴───┴─────┴───┴─────┘

⒉移动载荷

移动载荷由