3t起重机计算书

3t起重机设计计算书1. 计算依据：1.1依据起重机设计规范GB3811-2008,依据电动葫芦门式起重机技术条件 JB/T5663-2008 设计。1.2主要技术参数 主结构：桁架结构支腿结构：桁架结构额定起重量：3t实验负荷静载起重量：3.75t实验负荷动载荷起重量：3t吊钩起升速度：7m/min吊钩行走速度：20m/min吊钩有效起升高度：24m, 4m （桥上）+20m （桥下） 大车行走速度：0-60m/min 大车设计轮压：8t以下供电方式：自带发电机（低噪音环保型）工作电源：380v/5Hz 工作状态风压：W6级（即：250N/m2） 非工作状态风压：W11级（即：800N/m2）龙门吊工作级别：A3 起升机构工作级别：M3 大车走行机构工作级别：M4跨度：9.65m 悬臂：两侧有效悬臂各4米适应坡度：2% 走行方式：轮胎式2. 计算说明：载荷组合计算2.1载荷计算 2.1.1结构自重载荷龙门吊大车结构自重约12000kg.2.1.2起升载荷P =30kN 起升冲击系数 因为 0.9忙1.1,取 =1.05 轮胎式起重机运行冲击系数4=1.34 2.1.5起升载荷动载系数2 =1+0. 71*V=1+0. 71*0. 117=1. 082式中：V起升速度，V=7m/min=0.117m/s2.1.6运行加速度a 按行程很长的低速与中速的起重设备,根据葫芦的运行速度V=20m/min=0.33m/s，加减速时间按 4.5s考虑。a =0.07m/s2大车运行速度 V=60m/min=1m/s,加减速时间按 4.5s 考虑，a=0.22m/s2.2.1.7水平惯性力 水平惯性力下式计算：F= m* a * 1.5葫芦(小车)运行情况Fx = ( mx +P ) *a*1.5 = (410+3000)*0.07*1.5=0.4 (kN) 式中： mx 小车质量， mx =410kgP 起重质量， P =3000kg2. 1. 7. 2大车运行情况 葫芦及重物惯性力Fy =( mx +P ) *a*1.5 = (410+3000)*0.22*1.5=1.1(kN)主梁惯性力：Fzg=2496kg*0.22*1.5=0.8kN 大车惯性力大车结构惯性力 惯性力 F= m* a *1.5 =12000*0.22*1.5 =4kN式中：m整机质量12000kg,大车主梁惯性力在计算时以上弦杆单元线载荷方式加入， 惯性力 F= m* a *1.5 =2496*0.22*1.5 =824(N) 主梁每米上弦杆惯性力口= F / 2L =824/ 2* 17.6=24N/mz主梁每米下弦杆惯性力q二F / L =824/17.6=47N/mz式中：m主梁质量2496kg, m =2496kgL主梁长度，L=17.6m支腿惯性力 支腿惯性力在计算时以内侧单元线载荷方式加入，惯性力中考虑支撑梁质 量。支腿每米惯性力 q= m*a*1.5/(4L)= 1024*0.22*1.5/(4*4.7)=18(N/m)t 式中：m支腿质量，m=1024kgL支腿长度，L=4.7m2. 1. 8工作状态风载荷计算P = C * k * q * AWi h式中： C风力系数k 风压高度变化系数(工作状态不考虑高度变化)，kh =1q计算风压，q二250 N/m2A迎风面积2 . 1 . 8 . 1葫芦及重物工作状态纵向(大车运行方向)风载 葫芦及重物风力系数C=1.1 1.2,取。=1.2,迎风面积按1 m2P = 1.2 * 1 * 250 * 1 = 300(N)WWH2 . 1 . 8 . 2工作平台工作状态纵向(大车运行方向)风载 工作平台风力系数C=1.1 1.2取。=1.2，迎风面积按6血，工作平台工作状态纵向风载在计算时以2个节点载荷方式加入。P = 1.2 * 1 * 250 * 6 /2= 900 (N)WWH2.1.8.3主梁和栏杆工作状态风载大车为桁架结构，风力系数C=1.6,大车工作状态风载在计算时以主梁弦 杆单元线载荷方式加入，每米主梁外轮廓面积Al A=1m2L2.1.8.4工作状态风载主梁：A 二 * A =1.25* 0.4 *1 二 0.5 m2A主梁迎风面积& 1三角形结构系数， 1=1.25-结构的充实率=0.30.6，取=0.4 每米上弦杆工作状态风载： q = 0.5 * 1 * 250 *0.5/ 2 =31.25 N/m W1每米下弦杆工作状态风载：q = 0.5 * 1 * 250 *0.5/ 2 / 2 =15.6 N/mW1 结论： 每米上弦杆工作状态风载：31.25 N/m 每米下弦杆工作状态风载：15.6 N/m2. 1. 8. 5支腿工作状态风载因为支腿为型钢制成平面桁架，所以风力系数C=1.6。A 每米支腿迎风面积。0. 12m2结构的充实率=0.4q =1 .6* 250 *0.12*0.4=19.2N/m W1式中：q计算风压，q二250 N/m22.2载荷组合根据载荷与载荷组合表，通过对各种载荷与载荷组合的分析，作如下考虑：2.2.1、因为突然卸载对主梁结构有利，所以不考虑I和II的载荷组合dc情况。2.2.2、本龙门吊工作级别为A3，根据起重机设计规范（GB 3811-83 ） 第3.7条的规定，可不进行结构的疲劳强度验算。2.2.3、计算水平载荷（惯性力）时，不考虑风对起（制）动时间的影响。 2.3载荷组合II工况的计算b载荷组合II工况是指大车运行制动、小车满载运行在跨中，风向顺着大车 b轨道。2.3.1结构自重载荷结构自重载荷考虑运行冲击载荷 P，其中 = 1.3。考虑运行冲击载荷 4 G4后的自重附加系数为 k=1.068*1.3=1.3942.3.2 主梁纵向风载及惯性力由主梁纵向风载及惯性力计算可知每米上弦杆工作状态风载：31.25 N/m每米下弦杆工作状态风载：15.6 N/m主梁每米上弦杆惯性力q二F / 2L =24N/mz主梁每米下弦杆惯性力q二F / L =47N/mz所以主梁Y方向线载荷为： 每米上弦杆工作状态风载及惯性力：31.25+24=55.25 N/m 每米下弦杆工作状态风载及惯性力：15.6+47 =62.6N/m2.3.3支腿纵向风载及惯性力 由支腿纵向风载及惯性力计算可知：支腿每米工作状态风载： 19.2N/m 支腿每米惯性力：18 N/m所以支腿Y方向线载荷为：支腿外侧每米工作状态风载及惯性力：19.2+18=37.2N/m 2.3.4葫芦车轮对轨道的作用力小车车轮对轨道的轮压FzFz 二 P = ( mx +P )*g= 1.3*(410+3000)* 10 = 44.3KN小车车轮对轨道的水平作用力Fy大车运行制动引起Fyl二1100(N)小车及重物纵向风载Fy2 =300(N)Fy = (Fyl + Fy2) =l400(N)小车运行制动引起的小车车轮对轨道的水平作用力FxFx =400(N)2. 4计算全系数确定组合II对应的安全系数为1.3323. 主梁计算 主梁为桁架结构选取截面如图所示：3.1主梁结构形式为倒三角形。上弦用料为L75X8等边角钢，下弦为I28a；腹杆为等边角钢L63X6。3.1.2计算原则，偏于安全计算，主梁的自身分布载落按作用于主梁中部的集中 荷载考虑。3.1.3主梁自重Pd=2.51,葫芦0.41,最大起重量3t, P1=0.4+3=3.41,计算按组 合II计算.则 P1 = 3.4X1.33 = 4.51 主梁按简支梁计算横型为R1二R2=(2.5+4.5)/2=3.513.1.4主梁内力计算 因为受力对受，主梁载取一半作图。按截面法Ey=0Ri+N腹 sinGORi-sin03.5tsin42.66=5.2t因腹杆在同一截面为双，则 单根腹杆受力为5.2/2 = 2.6t 以6点为基点，刀M6=0 则 N h-R1L=O上h=698mm L=3629mm R1=3.5t_ 3.5t x 3629 上-618.2t上弦杆为双，单肢受压力为18.2 / 2_9.lt 以f点为基点求N下N h-R L=O L=3629mmi下18.2t3.5 x 36296983.1.5当葫芦行止1-3点之间时，受力计算 主梁计算简图为1 1Ey=ON 腹sin42.66+R + R =0腹1 15.8N =8.6t腹 sin 42.66腹杆在同一位置为双则单肢受力为4. 3t 以3为基点 EM=03N h-RL=0上 1 13R=R =2.9t L=1.4m1113h=0.698mNT 5.8 X 1.4 “N =12t上 0.698单肢受力为6t 以c点为基点EM =0cN h-RL=O下 1 1cR L5.8 X1.4N= 12t下 h 0.698经过上面分析计算，主梁下弦受拉最大力在中部为18.2t肢杆受拉压力最大处在两端第三斜腹杆，单肢为4.3t 上弦杆承最大压力在主梁中部单肢为9.1t2.1.6上弦为受压杆件稳定性计算为AI=59.96cm4A=11.5cm2r=2.28cm _ W _ 75.7Y 2.28- 33.2Na 申A查表得：申0.95N - 9.1X 103kgA - 11.5cm 29.1 x 1030.95 x 11.5=1767kg/cm 2上弦满足稳性要求3.1.7下弦受拉，其最大拉力为18.2tA=55.4N18.2 x 103o =亠=-=329 o = 1767kg / cm 2A 55.4下弦满足稳定性要求。3.1.8整体刚度分析计算，（采用）近似法主梁断面形式图所示I 折= 0.9X 109mm4葫芦位于梁中间时：主梁自重与起升重量按集中载荷：FMAX二PL3/48E I折仝7 x 104 x 9.653fmax = 7.1mm48 x 206 x 109 x 0.9 x 109 x 10-12刚度：7.1V9.65.刚度满足设计要求葫芦位于主梁悬臂端时:L为跨度，m为悬臂长度“45x 103 x42 x9.65(1 + 4/9.65) ofd = 3mm3 X 206 X 109 X 0.9 X 109 X 10-12自重载荷：Fd二PmL3(-l+6 入 2+3 入 2)/24EI仝1.33x 103 x4x9.653(1 + 6x0.42 + 3x0.42)fmax = 0.7 mm24 x 206 x 109 x 0.9 x 109 x 10-12二者叠加刚度：3.1+0.7=3.8V4000/350=11.4mm 综上，主梁刚度满足要求。4. 支腿计算4.1门吊平面内按一次静定计算abB =h主梁 I 折=1.40X 1010mm4 支腿折算贯性矩 折= 7.87 X 105cm4iAA水平力pab (l + b)zhl 2(k + 1)LP=32 X 103kga=1m b=25.5m l=26.5m h=10.78mHL32 xl03 xlx 25.5(26.5 + 25.5)“门2 xl0.78 x 26.52(5 +1)=巧阴M二Hh=456X 1078cm=4.916X 105kg.cmla m 4.916 x 105=51.7 kg / cm 2 w9.5 x 103W=9.5X103在平面内是安全稳定的4. 2在支腿平面内受力情况 a=2111mm图中各参数值为c=1309mmd=2356mmh=10779mmL=10964mmB0=6022mmb=1800mmR按最大计R=20X 103kgI3=Il=3.56X 103cm4I2=1.34X104cm4则横状力h L Cd 2 + dc - a 2)+ 2 abk 311H = B h2 b ()亠 +.3 + 2 k 丿A 3 I13I l 6 3.= 6.1I b1代入上入数值H = 2.8 X 103M3二Me二Hh=1078=3.01X106kg/cma= =3.01x106= i4oo = 1400kg / cm 2 a w 2 x 1.072 x103=7.51x105 kg.cmmp = R.d 一 Hh = 16 x 103 x 235.6 一 2.8 x103 x 1078 = 751x103mp7.51x1052 x 3.56 x102=1.054x 103 la!则由a =N申A，丁r =、-1 .34 x 104 =9.8A/ 4 x 34 .917九=1096=111 .89 .8九=111 .8 产=1.2n71丿E申=0 . 483a 32 x 10= 475 0所以稳定通过。5. 行走阻力计算：5. 1摩擦阻力F = w - Gfdx式中：G行走重量；G 二 G + Q 二(12 + 4.5) x 10 二 165KNdx dx m xf 阻力系数；查表得：f = 0.018所以：F 二 0.018 x 165 二 3KN f5.2 坡道阻力Fr = G - sin y = 165 x 0.001 二 0.17KN dx式中：y坡度角；一般按sin y = 0.001;5.3 风阻力F = CAqk Oh式中：C 风力系数；C = 1.2；k 风压高度变化系数；k = 1.0； hhq风压；一类风压 q = 150N/m 2,二类风压 q = 250N / m 2；i11A迎风面积；A = 8m2；所以：F =1.2x8x150x1=1.5KN w1F =1.2x8x250x1=2.5KN w1静阻力：F = 3 + 0.17 +1.5 = 4.7 KN st1F = 3 + 0.17 +12.5 = 5.7 KNst II机械效率：减速机效率：耳=0.95j滚子连效率：耳=0.96l轴承效率：耳=0.98z机构效率：耳=耳耳耳 2 = 0.95x0.96x0.98x0.98 = 0.88 jlz电动机选择：电动机额定功率为4kw，额定转速为1440r/min. 电动机静功率：F vN = cj60n=册=54 KW电动机加速功率：加速时间t = 4.5sa启动加速功率：加速度a = 45 = 0.22m / S 2GD 2n 2d36500tam v 2 Y P =dxc + a1000ta式中，二18000kg；m 行走总质量， mdxdxn电动机额定转速，r/min；d工GD2机构换算到电动机轴上的总飞轮矩，kg - m2；一般哎选择电动机时，上式中后一部分按前一部分的 20%计，所以m - v 218000 x 1P = 1.2 xdx c = 1.2 x= 4.8KWa1000t1000 x 4.5a电动机额定功率：1P (N + P )n m九j aas=1(5.34 + 4.8)2x1.7=3KW式中：m电动机数量，m二2；九电动机平均启动转矩倍数，九二1.7；asas选择电动机额定功率为4kw，额定转速为1440r/min. 电动机过载验算：电动机在 F 下的静功率：stIN = 5.7 x 60 = 6.5KWIij60n60 x 0.88J下电动机额定功率:11(N + P )二 (6.5 + 4.8)二 3.3KW N 二 4KW m 入iija 2 x 1.70as满足要求。电动机发热验算：P = 0.8 x 5.34 4KW通过电动机的额定扭矩：P4T 二 9550二 9550 x 二 26.53N - m en1440e电动机在静功率下的转速：Nn = n - j (n - n )d 0 N 0 e010.43=1500 -x (1500 -1440) = 1460.9r / min4x4总传动比：大车运行速度： v =1m/ sc60 x 13.14 x 1.16= 16.5 r / minn = 1460.9r / mindi=1460.916.5= 88.54速比分配：24滚子链传动比为：一 =1.4117减速机的传动比为：8854 = 62.81.41减速机输出转速为： 16.5 x1.41 = 23.3选择减速机为K97YEJ132S45.7.主动轮打滑验算 大车行走，为二轮驱动，风力按向行走相反的方向吹。 主起升满载时，小车处于门机上任何位置，主动轮压的和均相等，为N = 180000 / 4 = 45000N =45KNt取粘着系数：口0 = 0.18粘着力为：口0 Nt 二 45000X0.18 = 8.1KN。满足下式时，车轮不打滑：、u c口 deU 0 Nt 三mdx+ F + NttaDc等号右侧各项之和表示电动机启动时作用在车轮周向的驱动力（牵引力）：aB + gFd = =厂 mFnNt按电动机功率4 kW配启动电阻，电动机产生的驱动力为:N 2i42 x 62.8 x 10001116F = 9550 e s = 9550 x x= 2986Nnn D1440ec货载及门机本身质量换算到电动机轴上的转动惯量为cII405002(600 x J2x1000丿x46.72=0.84kg .m 2=3.373 kg m2高速轴及联轴器的转动惯量（联轴器按ZC3,减速机及之后按5%计）:JI =1.05X1.5 + 1.2840.730 kg m2JII0.840.73=1.14F11106 g =stl0.63aJImFn 8741取B二1.6,于是:4.62 x1.6 + 0.631 + 4.62x 2x 8741-0.015 x100600x 202500=13950 14400 N = 口0 Nt即,满足条件、 u cU 0 Nt 三mdx+ F taUdcNt ,Dc验算通过。6. 结论:经分析计算各项指标满足使用要求。