LD32t-22.5m（欧式）计算书

电 动 单 梁 桥 式 起 重 机

设计计算书

(LD32t-22.5m）

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审 批：

日 期：2014年12月4日

河南天路桥梁工程机械有限公司

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一、LD32t-22.5m电动单梁桥式起重机结构特点 .............. 2 二、LD32t-22.5m主要技术参数 ............................ 3 三、主梁计算 ........................................... 5

3.1 主梁截面面积： .................................. 5 3.2 主梁断面几何特性 ................................ 6 3.3 主梁惯性矩 ...................................... 6 3.4 主梁抗弯截面模数 ................................ 7 3.5 主梁强度校核 .................................... 8 3.6 主梁刚度校核 ................................... 15

3.7 动刚度计算 ..................................... 16 3.8 主梁稳定性 ..................................... 17 四、端梁计算 .......................................... 18

4.1.计算载荷的确定 ................................. 18 4.2.端梁垂直最大弯矩 ............................... 20 4.3.端梁水平最大弯矩 ............................... 20 4.4.端梁截面尺寸的确定 ............................. 21 4.5.端梁的强度验算 ................................. 21 五、车轮轴的挤压应力 .................................. 23 六、主横梁连接计算 .................................... 24 七、运行机构计算 ...................................... 26

1

一、LD32t-22.5m电动单梁桥式起重机结构特点 电动单梁桥式起重机是一种有轨运行的轻小型起重机，它具有结构合理。整机刚性强的特点，整机与CD型、MD型、HC型等电动葫芦配套使用，它实用于起重量1-32吨，适用跨度7.5-31.5米，工作级别A3~A5，工作环境温度-25C°—40C°范围内，广泛应用于工厂、仓库、料场等不同场所吊运货物，禁止在易燃、易爆、腐蚀性介质环境中使用。

它主要有主梁、端梁、大车运行机构、电动葫芦、司机室（也可以地面操作不含司机室）等部分组成。

它的主梁结构由上下盖板,两侧腹板等焊接组成箱形实腹板梁.横梁结构是有上盖板，两侧腹板和下底板等组合焊接成箱型.主.横梁之间用高强度螺栓连接或者通过主梁上下盖板套用焊接而成.起升机构采用电动葫芦。葫芦运行机构采用锥形电机驱动在主梁下盖板翼缘板上运行来完成。大车运行机构采用LD减速机驱动装置或者摆线减速机驱动装置，大车运行机构采用分别驱动形式，驱制动靠锥形制动电机来完成。根据操作形式的不同设置有两种电器控制，本操作是地面操作形式，电动葫芦和整机都设置有安全保护装置，如起升超载限制器，起升限位开关，终点限位开关等，

本次计算书为LD32t-22.5m电动单梁桥式起重机，为地面操作（下面简称地操），A3工作级别。

LD32t-22.5m电动单梁桥式起重机外形图如图1所示：

2

1.端梁装置 2.主梁 3. 铭牌 4.吨位牌 5.电气系统 6.大车运行机构 7.导电装置 8.连接螺栓 9.大车车轮 10.电动葫芦

电动单梁桥式起重机外形图1 二、LD32t-22.5m主要技术参数：

起重量Q=32吨;跨度L=22.5米;工作级别：A3 电动葫芦起升高度=9米;起升速度V=3.5m/min；葫芦运行速度V =20 米/分;大车运行速度V

运

= 20 米/分;32t电动葫芦自重G=2600公斤;整机自重

15.6t，桥架自重12.2t； 地操. 1、设计计算依据

1.1 GB3811-2008《起重机设计规范》 1.2 《起重机设计手册》张质文编，98版 1.3 《起重机设计手册》北起所编，80版 1.4 《机械设计手册》机械出版社 1.5 GB14405-2008桥式起重机设计标准 1.6 GB22437.5-2008桥式和门式起重机设计原则 2、技术参数

3

32吨电动单梁桥式起重机基本技术参数 序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 起重量 操纵形式 运行机运行速度V运 电机型号 功率N 型号/单位 吨 / 米/分 / 千瓦 转/分 HC 参数值 32 地操 20 ZDR-112M-4 2×3.0 1380 32 备注 构 转速n 起升电动葫芦型号 起升速度V起 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

机米/分 米 / / mm mm m t kg mm mm mm 4

3.5 9 A3 380V 400 70 22.5 22.3 15.6 1500 3000 3770 构 起升高度H 工作级别 电源 车轮直径 轨道面宽 跨度L 起重机最大轮压 起重机总重 H1 基本W 参数 B

三．主梁设计计算

根据实际设计出LD32t-22.5m电动单梁实际尺寸，已知计算起重机总重G=15.6t，桥架重G桥=12.2t，G=2.6t，主梁q=0.433t/m

主梁截面

3-1

截面几何特性

B1=55cm；B2=55cm；b=43.4cm；t1=1.2cm；t2=3.2cm； t3=0.8cm；t4=0.8cm；h=150cm。 筋板厚度取t5=0.6cm 端梁总长取B=350cm 3.1 主梁截面面积：

5

F=55×1.2+55×32＋（150-1.2-3.2）×0.8×2=474.96 cm2 3.2 主梁断面水平型心轴x－x位置

?Fi?x yi=

?Fi式中，?Fi?x—各部分面积行心对x-x的 静距之和（cm

YiYi3）;

?Fi—主梁断面的总面积;

y1=[55×1.2×149.4＋145.6×0.8×(145.6/2+3.2)×2＋55×

3.2×1.6]/474.96

=

9860.4?17704.96?281.6

474.96 =58.63㎝ y2=150-58.63

=91.37㎝ 3.3 主梁惯性矩

3.3.1.垂直惯性矩计算：

有公式Ix=Ix＋Alx2可知

55?1.33Ix1??55?1.2?(150?0.6?58.63)2?5.438?105cm4

12Ix255?3.23??55?3.2?(1.6?58.63)2?5.726?105cm4

120.8?(150?1.2?3.2)3Ix3??(150?1.2?3.2)?0.8?(76?58.63)2?2.41?105cm4

12Ix4

0.8?(150?1.2?3.2)3??(150?1.2?3.2)?0.8?(76?58.63)2?2.41?105cm4

126

综合垂直惯性矩为：

Ix?Ix1?Ix2?Ix3?Ix4?(5.438?5.726?2.41?2.41)?105cm4?1.5984?10cm64

3.3.1水平惯性矩计算

有Iy=Iy＋Aly2可知

1.2?553Iy1??1.664?104cm4

12Iy23.2?553??4.437?104cm4

12(150?1.2?3.2)?0.83Iy3??(150?1.2?3.2)?0.8?(43.4/2?0.4)2?5.69?104cm4

12Iy4(150?1.2?3.2)?0.83??(150?1.2?3.2)?0.8?(43.4/2?0.4)2?5.69?104cm4

12综合可得水平惯性矩：

Iy?Iy1?Iy2?Iy3?Iy4?(1.664?4.437?5.69?5.69)?104?1.7481?105cm4

3.4主梁抗弯截面模数

3.4.1主梁中间截面对水平重心轴线x-x的抗弯截面模数 Wx=Ix/y1

=1598400/58.63=27262cm

3 Wx=Ix/y2

=1598400/91.37=17494cm

33.4.2主梁中间截面对水平重心轴线y-y的抗弯截面模数 Wy=Iy/x1

=174910/27.5=6356cm

3 7

3.5、主梁强度校核

起重机主梁必须有足够的强度，在具体计算中，根据这种结构形式的起重机之特点。可以不考虑水平惯性力对主梁造成的应力，其水平平面内载荷对主梁的扭转作用也可以忽略不计，按第Ⅱ类载荷计算主梁的整体及局部弯曲强度即可。

计算载荷的确定：

主梁所承受的载荷有固定载荷，移动载荷和惯性载荷三种，惯性载荷计算详见以下刚度计算部分。

电动单梁桥式起重机桥架受力情况可简化为一静定结构的简支梁其受力情况如下图。

G室AcS/2SPqB图5 受力简图

P—移动载荷（kg），它包括额定起重量Gn和电动葫芦自重G。 P静=Gn+G—静载荷。

P动=ψⅡQ+KⅡG—动载荷，即考虑动力影响时的移动载荷， 前项称为动力载荷；后项称为振动载荷。

※ψⅡ—动力系数。桥架（主梁），在载荷起升或下降制动时将产生振动，因此在计算中必须考虑这一因素，动力载荷是用动力系数ψⅡ

8

同额定起重量Q的乘积ψⅡQ来表示。

对于中小起重量，轻中级I作制良的起升机构，其起升速度V升≤20米/分时，起动（制动）正常的桥架动力系数可按以下经验公式计算:

ψⅡ=1+0.02V升

CD型电动葫芦V升=3.5米/分，代入式得：

ψⅡ=1+0.02V升=1+0.02×3.5=1.07；通常对电动单梁起重机取ψⅡ=1.2米，进行计算。 ※KⅡ—冲击系数

当起重机（或电动葫芦）运行通过轨道接缝处时，起重机（或电动葫芦）及载荷将在垂直方向产生振动，振动载荷用冲击系数KⅡ同起重机主梁自重qs（或葫芦自重G）乘积KⅡqs（或KⅡG）来表示。一般根据经济按表7来选取。 表7 运行速度V（米/分） ∠60 冲击系数KⅡ 1.0 60≤V≤90 1.1 配用于LD型电动单梁起重机的CD型电动葫芦的运行速度为20米/分或30米/分，因此电动葫芦的冲击系数在本文计算中取KⅡ=1.0。LD型电动单梁起重机地面操纵时取KⅡ=1.0，操纵室操纵时取KⅡ=1.1。

Gn—额定起重量（kg） G—电动葫芦自重（kg）

q—固定载荷（kg/m），计算中按主梁单位长度重量计。

9

主梁总长：L主=22.7m 主梁自重：

Gz?7.85?22.7?0.047496?103?7.85?1.456?0.434?6?22?3.77?4?22.5?9740Kg

则主梁自重引起的均布载荷： q=Gz/S=9740/22500=0.433t/m 动载荷：P?1.2?32?1.0?2.6?41t 静载荷：P静?32?2.6?34.6t 3.5.1主梁垂直弯矩

（1）移动载荷满载引起的弯矩： M1=P×S/4=410000×22500/4 =2.306×109N.mm

（2）主梁自重引起的弯矩： M2=qS2/8=4.33×225002/8 =2.74×108N.mm 则综合弯矩：

Mc=M1+M2=2.306×109+2.74×108=2.58×109N.mm 主梁跨中剪切力：

Q中?P?20.5t 2主梁支撑力（葫芦运行至端部极限位置时最大支撑力）：

R?kqSP(S?c1)??5.537?38.45?43.8t 2S其中c1有图上可知为140cm。 可知跨中断面整体弯曲应力：

10

Mc2.58?109????94.64MPa

Wx27262?1032.58?109?'?'??147.5MPa 3Wx17494?10Mc3.5.2、主梁下翼缘局部弯曲计算：

LD型起重机所承受的移动载荷是通过葫芦小车车轮踏面作用在主梁下翼缘的上表面，这样下翼缘不仅要承受整体弯曲作用，还将承受由于轮压造成的即有纵向又有横向的局部弯曲作用。因此说下翼缘是处在一种复杂应力状态下工作的，影响下翼缘局部弯曲应力大小的因素很多，其中轮压的大小力作用点的位置及下翼缘厚度影响最甚，所以人们普遍从这三个因素着手分析，研究、计算下翼缘的局部弯曲

（1）计算轮压作用点位置 i=a+c-e

i—轮压作用点与腹板表面的距离(cm)

c—轮缘同翼缘边缘之间的间隙(cm)，一般取c=0.4-0.5cm

B?b?t3?t455?43.4?0.8?0.8a====5㎝

22e=0.164R—(cm)，翼缘表面斜度为1/6即：普型I字钢 e=0.118R—(cm)，翼缘表面斜度为12%即：轻型I字钢 R—葫芦走轮踏面曲率半径(cm)可从电动葫芦样本查得；

R=17.2cm；e=0.118×17.2=2.1cm。

P轮—葫芦走轮最大轮压（kg） i=a+c-e=5+0.4-2.1=3.3cm

11

计算轮压作用点系数ζ=i

?由式⑼得：

??i3.3??0.66 a5（2）、下翼缘计算 有弯曲曲线图中可查出： k2=0.8；k3=2.3；k4=2。 轮压作用点处平翼缘的厚度： t=t2=3.2cm 翼缘根部：

Q横向应力公式?Qz??KzP轮t2

纵向应力公式?Qz?KzQ轮压作用点处： 横向应力公式?Pz?P轮t2

?KzPP轮t2P轮t2

纵向应力公式?Pz??KzP翼缘外边缘

b纵向应力公式?bz??KzP轮t2

式中P轮为主梁下翼缘一边的最大轮压； t为主梁斜坡翼缘的平均厚度或平翼缘的厚度； 最大轮压计算

P轮?kdlc

12

k-车轮的许用轮压 d-车轮或滚轮的踏面直径

l-车轮或滚轮与轨道承压面的有效接触宽度 c-计算系数

查3811-2008车轮与滚轮的许用比压，根据车轮材料为45号钢，抗拉强度为600N/mm2，得，k=5.

l=w?r=

b?d－0.63=2.66㎝ 4 C?C1C2=1.07×1.09=1.67

C1C2根据3811-2008车轮转速系数C1和车轮直径、运行速度与转

速系数C2，查的；

P轮?kdlc=2639㎏

以上数据代入得： 翼缘弯曲应力：

?Px?K2P轮t2?206.175Kg/cm2

?Pz?K3P轮t2?592.753Kg/cm2

翼缘外边缘弯曲应力：

?bz?K4P轮t2?515.437Kg/cm2

3.5.3主梁跨中水平弯矩：

大车运行、启制动产生的水平惯性力按照大车主动车轮打滑条件计算确定。

13

主梁均布载荷惯性力为：

Mmax=34600×22500/4+4.33×225002/8 =2.22×109N.mm

Mgmax?0.8Mmax?a?g

式中g为重力加速度。G=9.8m/s2

a为大车起动、制动加速度平均值，a=V大/t ，一般t=6~8s； V大=20/60=0.33m/s

则a=0.333/（6~8）=0.0417~0.0555m/s2 a/g=0.0043~0.0057

Mgmax?0.8Mmax?a?g

= 0.8×2.2×109×0.0043~0.0057 = （0.764~1.0）×107N.mm 取

Mgmax?1.0?107N.mm

3.5.4主梁的最大弯曲应力为：

McMgmax?0= +

WyWx2.58?1091.0?107=+ 2.7262?1070.6356?107=96.2MPa

?＜[?]=170MPa

3.5.5、主梁中央断面当量应力计算

主梁下翼缘板在轮压作用处和外翼缘边缘产生最大组合应力 轮压作用处：

14

??(?0??Pz)2??Px2??Px(?Pz??0)

?144.44MPa?170MPa翼缘外边缘处：

?'??0??bz?146.2MPa?170MPa综上可知；主梁强度满足条件。 3.6主梁刚度校核

主梁必须有足够的刚度，其中包括静刚度和动刚度，以保证起重机能正常使用。 3.6.1垂直静刚度计算

P?S3L f???f??48EIx700式中；f--主梁垂直静挠度 （cm）

P--静载荷 （kg）此处为正常制动轮压P1=346000N；

S—跨度 L=2250cm

4Ix--主梁跨中断面垂直惯性矩 (cm)

?f?-- 许用垂直静挠度（cm）；取?f?=

L/700=2250/700=3.21 cm

3346000?22500f?10 48?210000?1.5984?10 =2.45㎝＜?f?=3.21 cm，满足要求； 3.6.2 水平静刚度计算

P水S348EIyq水S4384EIy??f??L 200015

f水?

?式中；f--主梁水平静挠度 （cm）

P水-- 集中水平惯性力（kg） P水=P/20

=34.6/20=17300N

q水-- 均布水平惯性力（kg） q水=q/20

=4.33/20=0.2165N/mm

Iy--主梁跨中断面水平惯性矩,Iy=174810cm4

?f? --许用水平静挠度（㎝）；取?f?= L/2000=2250/2000=1.125cm

P水S3q水S4 f水??48EJy384EJy3417300?225000.2165?22500 = ?48?210000?174810384?210000?174810=1.121㎝＜?f??L?1.125㎝,符合要求； 2000由以上计算可知，主梁的垂直和水平刚度均满足要求。 3.7动刚度计算

动刚度一般不验算，在使用上有要求时，如高速成运行或要求能用运精确安装件的起重机，尚须计算动刚度，由空载时自振周期来控制，单梁桥式起重机在垂直方向的自振周期设为T（秒）。则

?[T]?0.3 秒 T?2?KT—自振周期（秒） M—起重机和葫芦的换算质量 1M=(0.5qs?G) （公斤、秒/厘米） gg—重力加速度（g=9.8米/秒2） q—主梁均布载荷（kg/m），q=2.66Kg/cm。

16

MS-跨度。

G-电动葫芦重量，Gn=2.6t。 K—桥梁在垂直平面内的刚度。 桥架在垂直平面内的刚度k

96EJx96?2.1?106?1598400k???28289kgcm 33Lk2250起重机和葫芦的换算质量

M?1?0.5qs?G??1?0.5?4.33?2250?2600??7.62公斤秒2/厘米 g980起重机在垂直方向的自振周期得

T?2?M7.62?2?3.14?0.103秒??T??0.3秒 K282893.8稳定性计算

3.8.1 主梁整体稳定性计算

稳定性计算包括主梁整体稳定性计算和腹板，受压翼缘板局部稳定性计算。

主梁高宽比：

h?2.73?3 B故可不进行整体稳定性计算 3.8.2主梁腹板的局部稳定性 翼缘板

b=43.4cm；t2=3.2cm

b?13.563?60 t2B?b?t3?t4?1.563?15

2t2

17

上盖板

b?36.2?60 t1腹板

h0?h?t1?t2?145.6cm

h0?182?80 t3主梁腹板需要加筋板

四、端梁计算

4.1 计算载荷的确定。

绝大多数起重机具有四个支承点，起重机的载荷通过这些支承点传到基础上。

单梁桥式起重机的支反力（轮压）可以按柔性支承架来计算。 1、起重机支承反力图

按第Ⅱ类载荷计算，由图可见，对于地面操纵，当载荷G载=（Gn+G），移到左端极限位置时，最大轮压将发生在D轮上，当载荷移到右端极限位置时，最大轮压将发生在C轮上。

由于两端极限位置不一样，分析可知，整机最大轮压发生在右端极限

18

位置时，最大轮压C轮上。 计算轮压：

(??Gn?K?G)C1K?qSK?G横N?????K?G轮从 A2S42?4100014001?97401?600????1?70 22250042=4324Kg

(??Gn?K?G)(S?C1)K?qSK?G横N?????K?G轮从B2S42?41000211001?97401?600????1?70 22250042=22275Kg

(??Gn?K?G)(S?C1)K?qSK?G横N?????K?G轮主?K?G驱C2S42?41000211001?97401?600????1?95?55 22250042=22355Kg

N?D?(??Gn?K?G)C1K?qSK?G横????K?G轮主?K?G驱2S424100014001?97401?600????1?95?55 22250042=4404Kg

上式计算中：当s=22.5m C1=140cm

G横—横梁重为600kg G轮主—主动车轮装置重95kg

G轮从—主动车轮装置重70kg

冲击系数 kⅡ=1，ψⅡ=1.2（动力系数）

19

S—跨度（cm）。

q—主梁单位长度重（kg/cm） Gn—起重量(kg)。

G—葫芦重(kg)近似认为栽荷与葫芦重心一致。 对于地面操纵，可以近似认为NA≈ND，NB≈NC G驱—驱动装置重55kg（地面操纵） q=433kg/m=4.33kg/cm 4.2 端梁最大垂直弯矩

端梁在最大轮压作用下产生的垂直最大弯矩：

MZmax?RA?k/2??33.53?10N.cm6223550?3002

式中k为大车基距距离，k=300cm。 4.3端梁水平最大弯矩

端梁因车轮在侧向载荷作用下而产生的最大水平弯矩：

'MPmax?Pc?k/2

式中PC为车轮侧向载荷，Pc???P；

?为侧压系数，??0.08；

P车轮轮压，即端梁的支反力P=RA。

'MP?300max?0.08?223550

?2682600N.cm端梁因小车起、制动惯性载荷作用下而产生的最大水平弯矩：

''MPmax?Pxgk2

式中Pxg为小车惯性载荷。

20

11P??346000?24714N 1141424714?300''MP?max2

?3707142N.cmPxg?'比较M'Pmax和M'Pmax两值可知，应取其中较大值进行强度计算

4.4端梁截面尺寸确定 4.4.1 轮距的确定

KL?16?18,即k?(116?8),K取3 米。 4.4.2端梁断面尺寸根据系列产品设计资料，初步给出端梁断面尺寸，如图截面几何特性

B1=30cm；B2=30cm；b=22cm；t1=1.2cm；t2=1.2cm；t3=1.0cm；t4=1.0cm；h=65cm。 筋板厚度取t5=0.6cm 4.5端梁的强度计算 4.5.1 断面总面积

21

F=30×1.2×2＋62.6×2×1.0=197.2cm2 4.5.2 形心位置 Y1?30?1.2?64.4?30?1.2?0.6?62.6?1.0?32.5?2

197.2 =32.5㎝

Y2?65-32.5=32.5cm

4.5.3 断面惯性矩和断面模量

端梁中间截面对水平重心线的断面模量

h? W'x=3?B?1)h

62.6?1.0?30?1.2)?62.6 =(3( =3559cm3

端梁中间截面对水平重心线的惯性矩

I'x?W'x?H?3559?32.5?115695cm4 2端梁中间截面对垂直重心线的截面模数和惯性矩

'WyB?1?h?)b330?1.2?(?62.6?1.0)?22

3?1641.2cm3?(I'y?Wy?'B?1641.2?15?24618cm4 2端梁中间截面的最大弯曲应力：

22

?max?MzmaxW'x'MPmax?Wy'33.53?1063.7?106??

35591641?116.7Mpa端梁中间对水平重心线的半面积距

h?hh??1??B?1?242 ?2?31.3?15.65?1148.4Sx?2??2128cm3端梁中间截面的剪应力：

G?P)Q(max?Sx??I'x?2?223550?2128 ?115695?2?1.0?20.6Mpa端梁材料的许用应力

??d??(0.80~0.85)????(132.3~140.6)Mpa ??d??(0.80~0.85)????(76.5~81.3)Mpa

强度验算结果，所有计算应力均小于材料的许用应力，故端梁的强度满足要求。

五、车轮轴的挤压应力 车轮轴对腹板的挤压应力

?挤?

?NND?2d0?S02d0?So

22355?558.9kg/cm2???挤??1150kg/cm2

2?10?2.0

23

安全

ND——起重机最大轮压（发生在载荷移到左端极限位置时） do——腹板轴孔尺寸d0?90mm?9cm

mm?1.6cm 腹板厚?0?16六、主横梁连接计算

（一）、主、横梁连接形式

本产品主、横梁连接是采用螺栓+减载凸缘结构的形式，具体结构如图16所示。主梁两端同横梁之间各用12个M24的螺栓（45钢自制）连接。 （二）、受力分析

这种结构的连接形式，经分析可以认为在主、横梁之间，垂直载荷由凸缘承受，凸缘将承受剪力及挤压力。这种情况下的螺

栓主要承受拉力，其拉力主要是由起重机运行时的歪斜侧向力S1和起重机支承反力所造成的。一般水平惯性对螺栓的影响可忽略而不计。

图16中，经受力分析，设螺栓d受拉力最大，以下将从螺栓d为计算对象。

歪斜侧向力S1=1788.4kg

支承反力RB=NA+ND=22355+22275=44630kg （三）、螺栓拉力计算 1、起重机歪斜侧向力矩Ms

Ms?S?K?1788.4?3?5365.2kg?m

k—轮距k=3m

24

2、歪斜侧向力矩MS对螺栓的拉力N1 被计算的螺栓是图16—b中螺栓d，

N1?2.5MSx/??i2

22?2.5?5365.2?0.62(4?0.62?4?0.03)

kg ?11632.5—考虑螺栓予紧力及载荷分面不均匀性的影响系数。 Ms—歪斜侧向力矩(kg—m)

X—图16—b中螺栓d距离y—y轴之距离(m)

?Xi2—图16—b中各个螺栓距轴距离平方之和(m2) 3、支反力RB对螺栓的作用力矩MR(或MN)

MN?MR?RB??0?27476?0.12?3297kg?m

4、支反力矩对螺栓的拉力N2

N2?2.5MNY/?Yi2

?2.5?3297?0.35/(2?0.352?2?0.252?2?0.152?2?0.162?0.052).2kg ?32092.5—考虑螺栓予紧力及载荷分布不均匀性的影响系数。 MN—各螺栓的力矩和(kg—m)

Y—图17中螺栓d距离z—z轴之距离（m）

?yi2 —图17中各个螺栓距z—z轴距离平方之和（m2）

5、螺栓d承受的总拉力 N0

N0?N1?N2?1163?3209.2?4372.2kg

6、校核螺栓强度

25

??Fo?N04372.2??1987.4kg/cm2?????2160kg/cm2 F02.2?do2423.14?16.752??2.2cm2—螺栓净截面积（cm）

4do?16.75cm—M20螺栓的螺纹底径（cm）

???—螺栓的许用应力（kg/cm2） ?????0.5~0.6??s?0.6???0.6?3600?2160kg/cm2

????—材料屈状极限（kg/cm2），本产品主、横梁连接螺栓是本厂

自制45钢正火的M20螺栓，45钢正火时：

=3600kg/cm2

七、运行机构计算

运行机构主要是用来作水平运移物品的，根据电动单梁桥式起重机的使用，操作特点，其运行速度将随着操纵形式而不同。一般地面操纵的起重机运行速度必须小于操作者的步行速度 （v步=50米/分），本产品确定地面操纵运行速度20米/分

运行机构由驱动装置（电动机），制动装置（制动器）传动装置（减速器），车轮装置四部分组成，LD-A型电动单梁桥式起重机运行机构如图18所示，驱动同制动装置是由一台锥形制动电动机构成，其中地面操纵是采用带有平面制动器的锥形鼠笼制动电动机，操纵室操纵是采用还有锥形制动器的锥形绕线制动电动机，传动装置是由一闭一开式齿轮减速器所构成，车轮装置是由一固定心轴（车轮轴）安装在横梁上。

本产品起重机运行机构的驱动形式是采用分别驱动，即由两套独立，完全无机械联系的运行机构组成。在改善起重机跑偏，啃道现象

26

中，分别驱动将优越于集中驱动。 运行机构的计算，包括以下几部分 （一）、运行机构电动机及减速机的选择 1．运行机构电动机的选择 (1).运行磨擦阻力（满载） P摩地=(Go?Gn)2K??dK附 D轮=(8930?20000)2?0.045?0.015?7.5?1.5?220kg40

P摩地—地面操纵时的运行磨擦阻力（kg） Go—起重机总重，Go地=8930kg K—滚动摩擦系数（cm） Gn—额定起重量（kg） μ—轴承磨擦系数（见表20） d—轴承内径，取d=7.5cm D轮—车轮直径（m）

K附=1.5附加磨擦阻力系数，对于分别驱动的园柱车轮踏石，支承车

轮的轴承为滚动轴承时，取K附=1.5

※注：以下各参数右下注脚字地—表示地面操纵，操—表示操纵室操纵。

滚动磨擦系数表19

车轮直径(mm) 钢轨型号 250 轻重钢轨

27

300 350 钢质车轮 400 500 或方钢 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 轴承磨擦系数表μ

轴承形式 轴承结构 μ 滚动轴承 滚珠式或滚柱式 0.015 锥形滚子式 0.02 2满载运行时最大坡度阻力

P坡?K坡?Go?Gn??kg?

式中：k

坡

—起重机轨道允许有一定的倾斜，但对在钢筋混凝土基础

和金属梁上的轨道取轨道坡度阻力系数k坡=0.001 P坡地=K坡(Go+Gn)=0.001×(8930+20000)=28.93kg 3满载运行总静阻力

P静地=P摩地+P坡地=220+28.93=248.93kg 4满载运行时电动机静功率 计算实例取V=20米/分，

N静?P静?V248.93?20??0.4519KW6120??m6120?0.9?2

V—起重机运行速度（米/分）

?—运行机构传动效率，本产品取?=0.9

m—电动机个数 5电动机计算功率 N计=K电·N静=1.9KW 式中：k

电

—电动机起动时，克服惯性的功率增大系数，室内工作的

电值按表24选取，室外工作的k电=1.0-1.3

28

取电机ZDR100L-4/3.0Kw。

6按选定的电动机转速，计算减速机速比

n轮?i计?V20??17.7转/分 ?D轮3.14?0.36n电1380??78 n轮17.7式中：n轮——车轮转速（r·p·m） v——起重机运行速度（m/min）

D轮——车轮直径（m）——（本产品取D轮=0.36m） n电—电动机的额定转速（r·p·m） 7、按计算的速比i计选定减速机。

LD型起重机，考虑产品的通用化，而选用了尽量符合葫芦运行小车减速机的速比。本产品所选定的减速机为一开一闭二级传动的减速机，其中二对啮合齿轮中，除镶在车轮上的齿圈之外均与CD型葫芦小车减速部分相同，

LD型电动单梁起重机运行机构的突出特点是采用了与CD型葫芦运行小车相同的锥形制动电动机和减速器的一大部分，这样，关于电动机及制动器的计算，请参阅有关锥形制动电机的计算资料，减速器计算请详见有关锥形葫芦的计算资料，这里只验算一下减速器的齿轮强度是否安全可靠。

取减速机：LDH型-75.15.

（二）、验算起重机的起动时间和起动平均加速度 对于起重机来说，为了避免过大的冲击，应限制平均加速度 1、 起重机空载下的起动时间和起动平均加速度

29

(1).空载起重机运行机构飞轮矩

GD空?KomGD电?22365GoV2?2电??max

?0.138?0.194?0.332kg?m2

?1.15?2?0.06?365?8930?20221380?0.98?602CD空?Ko?m?GD电?22365GoV2n电?nmax2(kg?cm)

式中：ko——运行机构其余部分飞轮矩近似计算系数 ko=1.1—1.2；一般计算中取k=1.15 m——电动机个数

GD2电——电动机飞轮矩(kg-m)

Go——起重机总重(kg)（包括葫芦和操纵室重，地面操纵不计操纵室重）

V——起重机运行速度，在该式中为米/秒 N电——电动机额定转速(转/分) η

max

——最大转动效率，取?max?0.98

（2）空载起重机起动时起动时间t起空

GD2空?n电t起空?t相——（秒）

375m?M额式中：t相对起动时间（秒），有关数值查图20。

图20

中??M静M额

M静 ——电动机静力矩（kg-m）

M额 ——电动机额定力矩（kg-m）查表

25图中线1为Mmax/M额=2

30

t相（秒）32100.51.0图20123α 2为Mmax/M额=2.5

21.5 3为Mmax/M额=3 本产品的鼠笼电动机的最大力矩/

额定力矩=Mmax/M额=2.5 所以按曲线2 查取t相。

GD2空?n电t起空?t相

375?m?M额?0.332?1380?0.6?1.08秒375?2?0.565

(3)空载时电动机静阻力矩M静空 (kg-m) 空载运行摩擦阻力

P摩空?Go2K??dK附 D轮空载坡度阻力P坡空=K坡G。 空载起重机总静阻力：

P静空?P摩空?P坡空?Go(2K??dK附?K坡)D轮

?3240(2?0.04?0.015?5.5?1.5?0.001)

35?18.1kg

空载起重机电动机静阻力矩

M静空?P静空?D轮22.6?0.35?0.065kg?m2??i?m2?0.9?34?2运行磨擦阻力p摩空

p摩空=Go2K?udK附??(kg)D轮

坡度阻力p坡空—（kg） p坡空=K坡·Go—（kg）

空载起重机的总静阻力p静空—（kg）

p静空?p摩空?p坡空?Go(2K??d?K坡)?(kg) D轮※风载荷不计，K附min=1

31

空载时电动机静阻力矩M静空—（kg-m）

M静空?P静空?D轮??(kg?m)

2?i?m式中：η—传动效率；本产品取n=0.9

i—传动化 m—电机个数

(4)满载时电动机静阻力矩M静—（kg）

M静?P静?D轮??(kg?m)

2?i?m(5)空载起动平均加速度a平空（米/秒2）

起重机空载时的起动平均加速度为a平空—（米/秒2）

a平空?a平空?v?[a平]（米/秒2） t起空V45??0.77米/秒2?(V?45米/分) t起空60?097式中：V—起重机运行速度（米/秒） t起空—空载起动时间（秒）

[a平]—许用起动平均加速度（米/秒2），[a平]其体数值见表31。

起重机运行机构 驱动轮数同总轮数室内工作（f1=0.2） 比 1/4 1/2 全部车轮驱动 注：f1—为车轮粘着系数。

32

[a平] （米/秒2） 室外工作（f1=0.12） 0.4 0.75 14 0.2 0.45 0.8 (6)满载起动时的起动时间t起（秒）

GD2n电t起?t相??(秒)

375M额m式中：t相—查图20

GD2—满载下的运行机构飞轮距（kg—m）

2365(Go?Gn)VGD2?KomGD2电? 2n电?max(7)满载起动平均加速度a平（米/秒2）

a平?vt起 ≤[a平]（米/秒2）

式中：V—起重机运行速度（米/秒）

[a平]—查表31。

（三）、验算起重机的制动时间和制动行程

起重机空载制动最容易打滑，特别是当制动时间过短，即制动行程过小，

就更容易促使起重机打滑，而影响使用，造成车轮磨损加剧。验算起重机制动时间和制动行程也是对选定的制动器的验算。

1．空载起重机运行机构转换到制动轴（电机轴）上的制动力矩M制空—（kg—m） M制空=M0+M1(kg-cm)

式中：M0—选定的制动器制动力矩（查表25）(kg-cm) M1—转换到制动轴上的空载起重机运行静阻力力矩(kg-cm)

M1?Go(2K??d)K附min(kg?cm)

2?max?i?m式中：Go，K，μ，d意义，单位同式是（37）

33

i—传动化，查表26

K附min—最小附加阻力系数，取K附min=1 ηmax—最大可能传动效率，取ηmax=0.98 m—电动机个数

2.起重机空载制动时的减速度a减空—（米/秒2）

a减空?M制空2?[a减]?(米/秒)2Go?D轮?GDo?n电?maxf

2gi?m375v式中：M制空—空载制动力矩(kg-m) D轮—车轮直径（米） Go—起重机总重（kg） g—重力加速度（kg.m/秒2） i—传动比—查表26 η

max

—最大可能传动效率，取η

max

=0.98

n电—电动机转速（转/分） V—起重机运行速度（米/秒） m———电机个数 ∑GD02=K0GD2电，η

max

—（kg-m2）

式中GD2电—电动机飞轮矩（kg-m2），查表25。 K0—同式（54），K0=1.15

式67中的[a减]—许用减速度（米/秒2），可以认为与加速度相同，在计算中可取[a减]= [a平]，数值查表31。

当制动器制动力矩被充分利用时，而空载的起重机减速度又超过

34

了允许值，即a减空＞[a减]时，允许制动力矩用式（69）计算

2Go?D轮?GD0?n电?max?)?[a减]?(kg?m)………………（69） M′制空=(2g?i?m375v此时，制动器允许的制动力矩必须调整，即：

M＇·Q= M′制空-M1………………………………………………（70） 式中M′Q—应为调整后的制动器制动力矩（kg-m） M1—同式65

3．空载时的起重机制动时间t制空（秒）

t制空?v(秒)………………………………………………（71） a减空式中：v—（米/秒） a—（米/秒2）

制动时间不能过短，太短起重机就要打滑，但也不能使制动时间太长，太长就失去了安全制动的意义了，一般对单梁起重机t制≤6-8秒。

4．空载起重机的最小制动行程Smin（米）

运行机构的制动器应能将载荷及起重机制动住，同时又不使被制动的车轮因制动而沿着轨道滑移，如果制动时间太短，车轮就会沿轨道滑移，通常规定了最小制动行程[S]，当把制动过程

近似着成等减速运动，则最小制动时间为（t制），当被制动的车轮数为车轮总数的二分之一时。 室外作业（f1=0.12）时： 最小制动行程

Smin?v2(米)…………………………………（72） 325035

空内作业时（f1=0.2）时： 最小制动行程Smin?v2(米)…………………………………（73） 5500V—米/分 空载起重机的制动行程S空（米）

S空?v?t制空?Smin?(米)…………………………………………（74） 25．满载时起重机运行机构转换到制动轴上的制动力矩M制-（kg-m）

M制?MQ?M2(kg?m)…………………………………………（75）

式中：MQ—制动器制动力矩（或调整后的制动力矩M′Q）（kg-cm）。 M2—转换到制动轴上的满载起重机运行静阻力力矩（kg-cm）。

M2?(Go?Gn)(2K??d)K附min2?max?i?m?(kg?cm)…………………………（76）

a

减

6满载时起重机制动时的减速度

??减（米/秒）2?GO?Gn?D?2g?im轮M制max?GDn电?375Vo2…（77） 7、满载时的起重机制动时间t制（秒） t制

?v?(秒)a减………………………………………………………（78）

式中：V—（米/秒）

a—（米/秒2）

8．满载时起重机的制动行程S（米）

S?vt制2?Smin(米)………………………………………………（79） 36

（四）、起重机粘着力安全系数K安

空载运行的电动单梁桥式起重机的粘着力安全系数K安应按下式验算。

K安?G轮主f1?1.2Gn平空a?bd………………………………（80） P静空?Go(??)gaD轮式中：G轮主 ——起重机主动车轮的总轮压（kg） f1——车轮同轨道的粘着系数，（室内作业f1=0.2） p静空——空载运行的起重机总静阻力（kg） Go——起重机总重（kg）

a平空——空载起动的平均加速度(米/秒2) g——重力加速度（g=9.81Kg.m/秒2） a——车轮总数 b——主动车轮数 μ——车轮轴承摩擦系数 d——车轮轴承内径（cm） D轮——车轮直径（cm） （五）、车轮与轨道

本产品的车轮是采用双轮缘园挂踏面车轮，车轮轴为固定心轴，轴承为外环转动的滚珠轴承，轨道可以选用方钢及轻轨，重轨，车轮装置中，主要零件有车轮和轴，轴承等。对它们应按第种载荷进行疲劳计算，按第Ⅱ种载荷进行校核。 1.车轮计算轮压

37

(1)疲劳计算时的等效载荷Gn效

Gn=ψ效Gn额—（kg）……………………………………（81） 式中：ψ效I—等效系数，中级工作制取ψ效I=0.6

Gn额—额定起重量（kg）

Gn=?效Gn额=0.6×20000=12000kg (2).车轮等效轮压

车轮等效轮压按第I种载荷计算，即不考虑动力及冲击系数，改变式（24）中的ND计算公式为：

N效?ND效(Gn效?G)2L1qSG横G室(S?l)K?K1(1?)???G轮从??(kg) 4S42SK上式中除Gn效之外，意义均同式（24）

N效?ND效?(Gn效?G)2L1qSG横(1?)???G轮从4S42??

G室(S?l)K?K1?SK

(12000?1340)2?10022.66?2250308(1?)???70 4225042?000?(2250?100)300?25??10996kg2250300

(3)车轮计算轮压N计

N计=K冲·r·N效=1×0.83×10996=9127Kg

上工中：K冲—冲击系数—地面操纵取K冲=1,操纵室操纵取K冲1.05 r—载荷变化系数，当假定带等效载荷与空载运行时间各占一半时。 r=

31(1?21)Gn效(1?)Go3?311[1?]?0.83300023(1?)3640

(4)强度校核用最大计算轮压

按第Ⅱ种载荷计算，如前述，可以直接取图12，式（24）中的ND

38

做为此时的最大轮压，其最大计算轮压为N计max。 N计max=ND=13778Kg

2.车轮踏面接触应力计算 2.(1)疲劳计算

车轮与轨道线接触的局部挤压应力σ线,采用轨道(P38)，b1=6.8cm

?线?6002N计brD轮≤（σ线）

式中：N计—计算轮压（kg）b1—轨顶宽度(cm)D轮—车轮直径(cm) （σ线）—线接触许用挤压应力（kg/cm2）

?线?60022N计2?9127?600b?D轮6.8?3612?5180kg/cm?[?线]max?6500?7500kg/cm

?线max?60022N计max2?13778?600b?D轮6.8?3612?6366kg/cm?[?线]max?6500?8000?9000kg/cm

对于材料为ZG55Ⅱ的车轮，淬火层深15mm，硬度HB＞300时取许用挤压应力[σ线]=6500-7500kg/cm2

?线max?6002N计maxb1D轮≤（σ线）

式中：N计max=ND，强度校核合格

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