QD50T设计计算书

-1-xbP2P1b1b2Rxxyy866L=1050066685085019.219.2780QD50/5T吊钩桥式起重机设计计算书一、主梁校核计算本台起重机根据经验法初定主梁截面，然后根据最终整机设计结果，对主梁强度、刚度及疲劳进行校核计算。一、主梁截面惯性距1、确定主梁的截面特性：主梁截面及受力情况如图示：经计算主梁特性如下：惯性距：IX=2.5857×1010mm4；Iy=4.828×109mm4；hX=866mm；hy=375mmb=4000mm；当小车位于左端位置时：x=2725mm二、根据设计结果，已知参数有：1、型式：QD型吊钩桥式起重机2、额定起重量：Gn主=50t3、跨度：S=10.5m4、起升高度：H主=12m5、起升速度：Vn主=1.8m/min5、起重机（大车）运行速度：Vk=25m/min6、小车运行速度：Vt=18m/min7、小车重量：G小=10.5t8、小车轮距：b=4m9、工作级别：中级（A5）10、材料的选择及其力学性能-2-根据本台起重机的用户要求，主要承载件选用Q235B钢，选用板厚≤16mm的板材，其屈服极限：σs=235×106N/m2；强度极限为：σb=（375～640）×106N/m2（计算时取为σb=550×106N/m2）；弹性模量E=2.1×1011N/m2。三、载荷系数的确定1、动载系数ψ2的计算计算公式：ψ2=1+bv)(101ygv—起升速度（m/s），根据已知条件，主起升最大起升速度为：V=5.0m/min；b—操作系数，根据设计手册，因本台起重机起重量较高，因此取b=0.8；g—重力加速度（9.81m/s2）y1—起升载荷引起的静变位（m），y1=EIQL4823Q—起重量（N）L—跨度（m）E—材料弹性模量，为；2.1×1011N/m2I—截面惯性矩（mm4），已知I=2.5857×1010mm4代入已知参数，可得y1=105335105857.2101.2482104.1910100=140mm=0.14m；λ0—静变位，λ0=δ绳×绳EHδ绳—钢丝绳截面应力，根据设计手册，取240MPaH—起升高度，12mE绳—钢丝绳弹性模量，根据设计手册，取1×105N/mm2代入已知参数，得λ0=δ绳×绳EH=240×510112000=38.4mm=0.0384m将以上相关参数代入，则ψ2=1+bv)(101yg=1+0.8×（5.0/60）×)0384.014.0(81.91=1.052、运行冲击系数ψ4的确定：-3-因大车最大运行速度V=25m/min=25/60=0.4m/s，根据设计手册，可确定ψ4=1.3、起升冲击系数ψ1的确定：根据设计规范，ψ1可在0.9≤ψ1≤1.1范围选取，考虑到本台起重机实际使用情况，取高值，可取为ψ1=1.1。四、计算载荷的确定主梁由于桥架（半个桥架，不包括端梁）自重引起的均布载荷：LGql半=4.1910154=0.773×104（N/m）主梁的计算载荷：lqq4=1.1×0.773×104=0.85×104（N/m）作用在一根主梁上的小车两个车轮的轮压值：P1=3.243×105(Ｎ)P2=3.636×105(Ｎ)考虑动力系数2的小车车轮的计算轮压值为12'1PP=1.05×3.234×105=3.3957×105Ｎ22'2PP=1.05×3.636×105=3.8178×105Ｎ五、强度校核计算1、正应力校核1）计算主梁垂直最大弯矩004114'2'12004'2'1242lGlGqLPPLlGqLLBLPPMxcx（Nm）该起重机为闭式司机室操纵，其重量（包括司机室连接架）为G0=0.926×104N，重心距支点的距离为0l=2.3m；一套运行机构的重量为G1=4.92×104N，重心距支点的距离为1l=2.4m。将各已知数值代入上式计算可得：-4-21085.04.191082.3104.344.193.210926.01.124.191085.04.1944.191082.3104.345524455xM3.210926.01.14.21092.41.144=3.317×106（Nm）2）计算主梁水平最大弯矩gaMMxy'8.0（Nm）式中g=9.81m/s2qtva——大车起动或制动时的平均加速度，根据起重机设计手册和起重机使用情况qt=8s，则qtva=860/52.66=0.14m/s2；'xM在垂直载荷作用下的跨中最大弯矩，但不计算4和2，由下式计算得00112120021'242lGlGqLPPLlGqLLBLPPMxcx（Nm）21085.04.1910636.310234.344.193.210926.024.191085.04.1944.1910636.310234.3455244553.210926.04.21092.444=3.17×106（Nm）因此得主梁水平最大弯矩：-5-81.914.01017.38.06yM=0.025×106（Nm）3）由于垂直和水平方向最大弯矩同时作用，在主梁跨中截面的盖板中引起的最大正应力根据下式计算：yyxxgGWMWM[σ]Ⅱ式中xW——主梁中间截面对水平重心轴线x—x的抗弯截面模数，其近似计算如下：hBhWx13=732.1016.075.0301.0732.1=0.031（m3）bhBWy31=65.001.0732.13016.075.0=0.014（m3）由此可得：014.010025.0031.010317.366=108.8（N/m2）=108.8MPa＜[σ]=176.7Mpa注：[σ]－许用应力，根据设计规范，按第二类载荷组合计算，[σ]Ⅱ=ns=33.1235=176.7Mpa。n为安全系数。故σ＜[σ]Ⅰ4）计算主梁支承截面的最大剪力主梁跨端在最大剪力maxQ作用下引起腹板中最大剪应力为：-6-20maxmaxxISQ≤[τ]Ⅱ式中Ix0——主梁端部支承截面对水平重心轴线x—x的惯性矩，Ix0=2.5857×1010mm4=2.5857×10-2m4S——主梁端部支承截面半面积对水平重心轴线x—x的静矩，2242210100hBhhS2016.021016.075.041201.012S=8.596×10-3（m3）maxQ——主梁支承截面所受的最大剪力，其计算为LlLGLBLPPQxc004'2'1max4.1944.1910926.01.14.1944.19108178.3103957.3455maxQ=6.507×105（N）因此可得：01.02105857.210596.810507.6235max=10.82×106（N/m2）=10.82MPa注：[τ]－许用剪应力，Q235B钢的许用剪应力为[τ]Ⅰ=3Ⅱ=37.176=102Mpa。故τmax＜[τ]Ⅰ由上面的计算可知，主梁强度足够。5）主梁截面合成应力的计算在主梁同时受有弯矩和剪力作用的任意截面中，由弯曲正应力σ和剪应力τ产生的合成应力为：323≤[σ]Ⅱ-7-3282.1038.108=125MPa＜[σ]Ⅰ因此，复合应力满足要求。2、局部压应力校核校核公式：σm=cP≤[σ]P—集中载荷，取小车最大轮压，为363.6KN；δ—板厚，即腹板度厚，为10mm；c=a+2hy=382mm（a为集中载荷长度，对车轮取a=50mm；hy为轨顶至计算点的距离，为150+16=166mm）代入已知参数，可得σm=cP=382.001.0106.3633=95.18Mpa≤[σ]=180Mpa因此，局部压应力满足要求。六、刚度校核计算1、主梁静刚度校核主梁的静刚度校核计算公式为：f=EIlLlPP1275.02221≤[f]=][LP1、P2—分别为小车在额定静载荷下的实际轮压，由已知计算P1=3.243×108N，P2=3.636×105N；L—跨度，19.4m；l—小车位于跨中时，小车车轮至跨端的距离，l=（19.4－4）/2=7.7m[f]=许用静刚度，[f]=][L，根据设计规范，对于A5级的起重机，[β]=700，则[f]=19400/700=27.7mm。将已知参数代入，可得：f=EIlLlPP1275.02221=1056262355105857.2101.212107.7104.1975.0107.710636.310243.3=18.126mm≤[f]=27.7mm因此，静刚度满足要求。-8-二、电动机校核计算一、起升机构1、吊钩桥式起重机最大起升载荷G=50（t）2、吊钩桥式起重机起升速度-9-V=1.8m/min=0.03m/s3、初选电动机P静=1000Qv（kW）=85.0100003.010504=17.65（kW）根据起重机的使用环境及工作要求，起升机构采用双电机驱动，初选电动机YZR200L—8Z（Pe=18.5kW、n=750r/min）4、电动机校核①发热校验：∵Ps=G·mPVqp1000（KW）=0.8×85.011000105003.04=17.5（KW）将机构的满载静功率P静换算成一个循环周期中发热等效功率P=P静=0.85×17.65=15（KW）（选取=0.85）根据电动机发热校验条件：P≥Ps又Ps=18.5≤P=15∴该电动机通过发热校验。②过载校验：∵电动机起动过载功率Pn≥MmH·1000qQVP（KW）=8.211.2·85.0100003.010504=13.12（KW）电动机过载利用率Pn/Pe=13.12/18.5=86%，一般不超过105%可以认为该电机通过过载校验。∴该起升电机通过过载校验。二、运行机构1、小车运行机构1.1、小车运行速度V=32.97m/min=0.5495m/s1.2、初选电动机-10-1.2.1、运行阻力的计算①摩擦阻力Fm小车满载运行时的最大摩擦阻力：Fm=（Q+G）Ddf2β（N）∵Q=100（t）G=33.158（t）∴Fm=（100+33.158）×104×63013002.06.02×1.5=1.205×104（N）②道阻力FPFP=（Q+G）i（N）=（100+33.158）×104×0.002=0.266×104（N）③风阻力Fw由于该起重机在室内工作，所以在计算电机运行阻力时忽略该阻力，即Fw=0④运行阻力FjFj=Fm+FP+Fw=1.205×104+0.266×104+0=1.471×104（N）1.2.2、电动机的静功率Pj=mvFj10000（kW）=19.010005495.010471.14=8.98（KW）根据起重机的使用环境及工作要求，初选电动机YZR160L—6（Pe=13kW）1.3、动机校核①发热校验：∵Ps=G[PG∑(ω+mc)+PWI]·mVY1000（KW）=0.8×[(100+33.158)×104×(0.015+0.002)+0]×9.0110005495.0=11.06（KW）根据电动机发热校验条件：P≥Ps又Ps=11.06≤Pe=13∴该电动机通过发热校验。②过载校验：∵电动机起动过载功率-11-Pd=asm1{PG∑(ω+mc)+PWⅡ}·1000YV+atnGD365000