mqe80+80t-38m-14m龙门吊计算书.doc

'南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书MQE80+80/10-38通用门式起重机设计计算书南京南京登峰起重设备制造有限公司2008年10月13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书1、设计依据1.1《钢结构设计规范》（GBJ17-88）1.2《起重机设计规范》（GB3811-83）1.3《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-90）2、总体设计方案：主梁采用单主梁桁架结构；支腿采用无缝钢管焊接；采用两刚性支腿设计；支腿均衡梁设置在离大车轨道高5.2m处，满足运梁炮车从支腿端面运梁；两侧支腿均满足运梁跑车的通过；起重系统采用2台80t吊重小车，每台吊重小车上设置2台卷扬机，卷扬机在主梁两侧下绳；配铁路2201“T”梁专用吊具；每台龙门吊设一台10t电动葫芦副钩，电动葫芦满足单边有效悬臂3.5m的要求，电动葫芦轨道采用法兰与下平联槽钢连接；起重机设置Z字型爬梯上下司机室；设置电动葫芦检修平台。详细方案见图MQE16038-00-00-0003、主要性能参数3.1额定起重量：80t+80t3.1.1当两小车在距跨中各15处，两小车抬吊160t，小车定点起吊，不运行；3.1.2当两小车在距跨中各11处，两小车抬吊120t，小车定点起吊，不运行；3.1.3当两小车在距跨中各9处，两小车抬吊90t，小车定点起吊，不运行；3.1.4当一台小车在跨中处，最大起重量50t，小车可运行；3.2大车走行轨距：38m3.3吊梁起落速度：0.9m/min3.4起升高度：14m3.5吊梁小车运行速度：6.7m/min3.6整机运行速度：0-10m/min（重载）；0-20m/min（空载）；3.7适应坡度：±1%3.8电葫芦额定起重量：10t3.9电葫芦起升高度：18m3.10电葫芦运行速度：20m/min3.11电葫芦起升速度：7m/min3.12整机运行轨道：单轨P504、起重机结构组成4.1吊梁行车总成：2台（四门定滑轮，五门动滑轮）4.2主动台车：4套4.3左侧支腿：1套4.4右侧支腿：1套4.5副支腿托架：1套4.6主支腿托架：2套4.7隅支撑托架：1套4.8主横梁总成：1组4.9电葫芦走行轨：1套4.1010t电动葫芦：1台4.11司机室：1套13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书4.12电葫芦检修平台：1套4.13操作平台：1套4.14扶梯总成：1套4.15电缆卷筒：1套4.16电器系统：1套5、龙门吊结构设计计算5.1吊梁行车5.1.1主要性能参数额定起重量80t运行轨距2.0m轴距1.2m卷扬起落速度0.9m/min运行速度6.7m/min驱动方式2驱动吊梁行车总重（含吊具）G小车=10t吊具重量：W吊具=3t5.1.2起升机构计算已知：起重能力Q静=Q+W吊具=80+3=83t粗选：双卷扬，倍率m=10滚动轴承滑轮组，效率η=0.92。见《起重机设计手册》表3-2-11，P223，则钢丝绳自由端静拉力S：S=QJ静/（η*m）=83/2（0.92*10）=4.5t选择JM5t卷扬机。钢丝绳破断拉力总和∑t：∑t=S*n/k=4.5*4.5/0.82=24.7t，选择钢丝绳：6*19-20-170-特-光-右交，GB1102-74。《起重机设计手册》P1985.1.3运行结构5.1.3.1车轮直径《起重机设计手册》P355已知Q=80t、G小车=10t、2驱动则Pmax=（Q+G小车）/4=22.5t，Pmin=G小车/4=2.5t，Pc=（2Pmax+Pmin）/3=15.8t车轮和轨道线接触，L=70mm，车轮材料ZG40Mn2，则D≥Pc/（K1*L*1C*C2）=15.8*104/（7.2*70*1.17*1.00）=268mm式中：K1——常数7.2N/mm2L——踏面宽C1——转速系数1.17C2——工作级别系数1.00选择φ360mm轮组5.1.3.2运行静阻力（重载运行）摩擦阻力Fm=（Q+G小车）*w=（80+10）*0.015=1.35t坡道阻力Fp=（Q+G小车）*I=（80+10）*0.0015=0.135t（f=1/700）风阻力Fw=C*Kh*q*A=1.6*1.0*（0.6*150）*（32*2.8）/20000=0.65t式中C—风力系数1.6表1-3-11Kh—高度系数1.00表1-3-10Q—计算风压0.6*150N/mm2表1-3-9A—迎风面积32*2.8m232mT梁运行静阻力Fj=Fm+Fp+Fw=1.35+0.135+0.65=2.135t=21350N5.1.3.3电机选择13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书静功率PJ=FJ*VO/（1000*m*η）=21350*6.7/（60*1000*0.9*2）=1.32Kw式中VO—运行速度6.7m/minm—电机个数2个粗选P=K*d*PJ=（1.1~1.3）*1.32=1.5~1.7Kw分散驱动m=2YEZ112S-4-3.0kw/1400rpm《机械零件设计手册》下册冶金P8305.1.3.4摆针减速机选择：（1）牵引电机转速：n=1400rpm（2）大车车轮转速：n0=n轮=VO/（π*D）=6.7/（3.14*0.36）=5.927rpm（3）总传动比：i=1400/5.927=236.2（4）减速机：BLN27-87-3kw5.1.3.5主从动轮传动比：i2=i/87=2.71（Z1=46，Z2=16）5.1.4吊具计算吊具受力示意图如下：吊具截面图如下：吊具性能参数：截面惯性矩：I=72901cm4型心高度：y=20cm截面抗弯模量：W==3645cm3吊具最大计算弯矩：Mmax=PL=1.25*40*0.2=10t.m主横梁整体强度验算：σ上===27Mpa＜[σ]=265Mpa上弦材料Q345B结论：吊具强度通过计算5.2大车走行计算：5.2.1主要性能参数额定起重量80t整机总重量76t适应坡度：±1%13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书整机运行速度：0-10m/min（重载）；0-20m/min（空载）大车走行轮数量：8轮驱动方式：4驱动整机运行轨道：单轨P505.2.2大车车轮轮压计算：Pmax=(Q+G小车)/4+G/8=90/4+66/8=30.75tPmin=74/8=9.3tPc==23.6t5.2.3车轮选择计算：D≥Pc/（K1*L*1C*C2）=23.6*104/7.4*70*1.17*1.12=347.7mm选φ460轮组5.2.4整机牵引力计算：5.2.4.1整机运行静阻力（重载）（1）摩阻：Fm=（Q+G）ω=（80+76）×0.015=2.34t（2）坡阻：Fp=（Q+G）i=（80+76）×1％=1.56t（3）风阻：Fω=CKhQA=1.6×1.23×150×1.0×（1.8×1.6）×2+1.6×1.23×150×0.6×（43.5×3.6）+1.6×1×150×0.4×（3×15÷2）+1.6×1×150×0.4×（32×2.8）=4.0t(4)运行静阻力：Fj=Fm+Fp+Fω=7.9t(5)驱动功率计算Pj=FjV重载/1000ηm==3.66wP=KαPj=（1.1～1.3）×3.66=4.0～4.76kw5.2.4.2整机运行静阻力（空载）（1）摩阻：Fm=Gω=76×0.015=1.14t（2）坡阻：Fp=Gi=76×1％=0.76t（3）风阻：Fω=CKhQA=1.6×1.23×150×1.0×（1.8×1.6）×2+1.6×1.23×150×0.6×（43.5×3.6）+1.6×1×150×0.4×（3×15÷2）=3.2t（4）运行静阻力：Fj=Fm+Fp+Fω=5.1t（5）驱动功率计算Pj=FjV空载/1000ηm==4.7wP=KαPj=（1.1～1.3）×4.7=5.2～6.1kw（6）选驱动电机：YEJ132M-4-5.5kw1400rpm5.2.4.3摆针减速机选择：（1）牵引电机转速：n=1400rpm（2）大车车轮转速：n0=n轮=V空载/（π*D）=20/（3.14*0.46）=13.85rpm（3）总传动比：i总=1400/13.85=101.1（4）大小齿轮传动比：i齿轮=59/17=3.47（Z1=59，Z2=17）（5）减速机传动比：i减=i总/i齿轮=101.1/3.47=29（6）选驱动减速机：BLY27-35-5.5kw（电源重载时为30HZ；空载时为60HZ）5.3主横梁计算：13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书5.3.1对各种工况下吊重对主梁的分析（1）吊32mT梁时工况受力分析如下图：（当两小车在距跨中各15处，两小车抬吊160t）P1=P2=Q+G小车=80t+10t=90tR1=R2=P+G自重/2=90t+76/2=128tMP=（80×1.1+10）×4=392t·mMq=ql2/8=1.1×0.7×382/8=139t·m主梁承受的最大弯距M=MP+Mq=392+139=531t·m主梁支座承受的最大反力Q反=P+G小车+G主梁/2=80+10+30/2=105t（2）吊24mT梁时工况受力分析如下图：（当两小车在距跨中各11处，两小车抬吊120t）P1=P2=Q+G小车=60t+10t=70tR1=R2=P+G自重/2=70t+76/2=108tMP=（60×1.1+10）×8=608t·mMq=ql2/8=1.1×0.7×382/8=139t·m主梁承受的最大弯距M=MP+Mq=608+139=747t·m主梁支座承受的最大反力Q反=P+G小车+G主梁/2=60+10+30/2=85t（3）吊20mT梁时工况受力分析如下图：（当两小车在距跨中各9m处，两小车抬吊90t）P1=P2=Q+G小车=45t+10t=55tR1=R2=P+G自重/2=55t+76/2=93t13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书MP=（45×1.1+10）×10=595t·mMq=ql2/8=1.1×0.7×382/8=139t·m主梁承受的最大弯距M=MP+Mq=595+139=734t·m主梁支座承受的最大反力Q反=P+G小车+G主梁/2=45+10+30/2=70t（4）当一台小车在跨中时，最大起重量为50t；P=Q+G小车=50t+10t=60tR1=R2=P+G自重/2=60t+76/2=98tMP=（50×1.1+10）×38÷4=618t·mMq=ql2/8=1.1×0.7×382/8=139t·m主梁承受的最大弯距M=MP+Mq=618+139=757t·m主梁支座承受的最大反力Q反=P+G小车+G主梁/2=50+10+30/2=75t综合比较上述4种工况：1、龙门吊吊梁在第4种工况主梁承受最大弯距Mmax=757t·m；2、龙门吊支座及小车受力处腹杆按第1种工况时所承受的剪力计算；3、龙门吊支腿及支座在第1种工况时所承载的反力最大Q反=105t；5.3.2结构计算5.3.2.1垂直荷载引起的主梁内力主梁跨中最大弯距Mmax=757t·m支座处剪力Qmax=105t5.3.2.2水平载荷引起的主梁内力(1)大车制动主梁惯性力PH=φ5ma=1.5×210×1000×0.064=20160N=2.02t式中φ5——系数，平均取1.5m——运行部分质量，m=160t+2×10t+30t=210ta——起动（制动）加速度《起重机设计手册》P14（2）风载荷引起的主梁内力Pw=CKhQA=1.6×1.23×150×1.0×（1.8×1.6）×2+1.6×1.23×150×0.6×（43.5×3.6）+1.6×1×150×0.4×（3×15÷2）=3.2t主梁所受水平力P水平=PH+Pw=2.02+3.2=5.22t5.3.2.3选择主横梁截面及桁高根据经验，试选桁高h=2.7m弦杆轴力N=Mmax/h=757/2.7=280.4t5.3.2.3.1上弦杆计算和选取：（压杆）面积A=N/φ[σ]=280.4×103/（0.9×1700）=183cm213 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书初选截面：4[25b+2×70×35方钢+2×8×245材料采用Q235B槽钢与Q235B钢板焊接A=Aj=4x39.91+2×7×3.5+2×0.8x24.5=247.84cm2计算长度：Lx=Ly=1.76m=176cm（1）计算X向性能参数：截面惯性矩：Ix=12236cm4截面抗压抗弯模量：Wx===928.4cm3压杆截面的惯性半径：压杆的柔度（长细比）：λx===17.7压杆的折减系数：φx=0.985查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122（2）计算Y向性能参数：截面惯性矩：Iy=3769cm4截面抗弯模量：Wy===448.7cm3压杆截面的惯性半径：压杆的柔度（长细比）：λy===31.9压杆的折减系数：φy=0.953查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122（3）节间力学计算：（该起重机是工程专用吊梁起重机，起重机共有4种工作工况，前3种都是定点起吊，小车不运行，并且小车在吊梁时车轮均不在节间中间，故节间力学计算按第4种工况计算）已知：Q=50t，G1=10t，m=4，偏载系数ψ=1.1轮压：P轮===16.25t节间弯距：Mj===4.8t.m，Lj=1.76m《起重机设计手册》P650节点弯距：Md===2.4tm（4）上弦杆性能校核计算：13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书N上===140.2t强度校核：σ===113.1+51.7=164.8Mpaσ＜[σ]=170Mpa强度校核通过检算刚度校核：λ===31.9＜[λ]=100刚度校核通过检算稳定性校核:σx===114.8+51.7=166.5MPaσx<[σ]=170Mpa稳定性校核通过检算5.3.2.3.2下弦杆计算和选取：（拉杆）计算轴向力：(单根下弦计算)N上=N下===140.2t计算下弦杆所需最小截面积：面积A≥N/φ[σ]=140.2×103/（0.9×1700）=91.6cm2初选截面：4[25b+2×8×245材料采用Q235B槽钢与Q235B钢板焊接A=Aj=2x39.91+0.8x24.5=99.42cm2计算长度：Lx=Ly=1.76m=176cm（1）计算X向性能参数：截面惯性矩：Ix=8219cm4截面抗拉压弯模量：Wx===657.5cm3压杆截面的惯性半径：rx===9.1cm压杆的柔度（长细比）：λx===19.34压杆的折减系数：φx=0.982查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122（2）计算Y向性能参数：截面惯性矩：Iy=3668cm4截面抗弯模量：Wy===436.7cm3压杆截面的惯性半径：ry===6.1cm13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书压杆的柔度（长细比）：λy===28.9压杆的折减系数：φy=0.961查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122（3）下弦杆性能校核计算：强度校核：σ===141Mpaσ＜[σ]=170Mpa强度校核通过检算刚度校核：λ===28.9＜[λ]=100刚度校核通过检算稳定性校核:σx===146.7MPaσx<[σ]=170Mpa稳定性校核通过检算5.3.2.3.3腹杆计算和选取（以支座处最大剪力计算）主梁在支座处第1种工况时所承载的反力最大，支反力Q反=105t计算腹杆集中载荷：已知：已知：Q反=105tL=38m单侧腹杆所受最大剪力为N=Q反/2=105/2=52.5t计算斜腹杆轴向力:N1===60t13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书计算腹杆所需最小截面积A≥==4412mm2初选腹杆截面：2[14a对扣加6mm补板腹杆面积为：A=2*18.51+2*12*0.6=51.4cm2计算腹杆截面性能参数：节间有效长度：L=282.2cm⑴计算X向性能参数：截面惯性矩：Ix=1262cm4压杆截面的惯性半径：rx===4.955cm压杆的柔度（长细比）：λx===56.95压杆的折减系数：φx=0.823查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122⑵计算Y向性能参数：截面惯性矩：Iy=1300cm4压杆截面的惯性半径：ry===5.03cm压杆的柔度（长细比）：λy===56.1压杆的折减系数：φy=0.828查《机械设计手册》第一卷P1-174表1-1-122腹杆性能校核计算：⑴强度校核：σ===116.7Mpaσ＜[σ]=170Mpa强度通过检算⑵刚度校核：λ===57＜[λ]=100刚度通过检算⑶稳定性校核:σx===141.8MPaσx<[σ]=170Mpa稳定性通过检算σy===141MPaσy<[σ]=170Mpa稳定性通过检算13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书5.3.2.3.4上下平联杆计算和选取该起重机主梁为四桁架单主梁结构，主要受力构件是上下弦杆和腹杆，上下平联杆作为连接构件，起中体稳定性作用，不作主要受力构件计算。该起重机10t副钩采用工字钢轨道悬挂在下平联下，所以下平联只需校核与副钩工字钢连接处的下平联强度。下平联槽钢选用18a槽钢W=141.4cm3下平联杆所受最大拉力P=1.1*G副钩+Q葫芦=1.1*10t+1.2t=12.2t下平联长度L=183.2cm主要承受力点L0=60cm下平联强度按两端固定梁计算下平联杆所受最大弯距：M=t强度校核：σ===153.5Mpaσ＜[σ]=170Mpa强度通过检算13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书5.3.2.3.5主横梁整体性能验算：主横梁截面见图①主横梁截面参数：桁宽H=2.0m，桁高h=2.7m，节间Lj=1.76m跨度L=38m②　主横梁整体截面惯性矩：I=8251960cm4③主横梁整体截面抗弯模量：W上===61293.6cm3W下===50356.7cm3主横梁整体载荷分析计算：主横梁最大计算弯矩：Mmax=757t.m主横梁整体强度验算：σ上===123.5Mpa＜[σ]=170Mpa上弦材料Q235Bσ下===150Mpa＜[σ]=170Mpa下弦材料Q235B①主横梁整体刚度验算：f===3.96=＜[f]=结论：主横梁整体性能参数通过计算13 南京登峰起重设备制造有限公司MQE80t+80/10t-38m-14m型龙门起重机设计计算书5.4支腿性能参数计算：支腿拉压杆强度校核计算：(1)支腿最大载荷分析：见图P斜=53.7t（吊梁行车在第一种工况下支腿承受的最大反力）(1).主支腿选用φ351x10mm钢管(2)支腿截面性能参数计算：截面面积：A=10713mm2许用应力：[σ]=170Mpa计算应力：σ===50.13Mpa验算结果：σ＜[σ]校核通过(4)支腿稳定性计算：截面面积：A=10713mm2截面惯性矩：Ia=15584cm4支腿计算长度：lc=14220mm回转半径：r==120.6mm刚度计算：λ=lc/r=118＜[λ]=120整体稳定：校核计算：λ＜[λ]校核通过结论：支腿的强度和稳定性通过计算5.5龙门吊整机抗倾覆稳定性校核计算：龙门吊受力已知条件：1.横向工况校核计算：横向工况（大车走行方向）ΣM=0.475（G1+G2）B-1.15F1h1G1和G2：主横梁和吊梁行车重力（N）B：为主从动轮组间轴距（m）F1：横向作用于主横梁及吊梁行车上的风力（N）h1：主横梁与吊梁行车横向挡风面积自支腿铰接点量起的形心高度（m）2．条件计算：G1=300000NG2=100000NB=8mF1=CKhQA=1.6×1.23×150×1.0×（1.8×1.6）×2+1.6×1.23×150×0.6×（43.5×3.6）=29437Nh1=16.5m抗倾覆稳定性校核：ΣM=0.475（G1+G2）B-1.15F1h1=0.475×400000×8-1.15×29437×16.5=961432N.m＞0抗倾覆稳定性通过。13'