HLMD40+05-18(3)-16A门式起重机设计计算书

佛 山桁架组合横梁 门式起重机

HLMD40+05-18/16A型）

设计计算书

编制： 审核： 批准： 市 南 海 合 力 创 兴 机 械 有 限 公

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司

目 录

1.计算书有关说明……………………………………………………….2

1.11.21.31.4

计算目的………………………………………………………………….2 计算过程中计算原则…………………………………………………….2 参考资料………………………………………………………………….2 计算过程中采用的部分常数…………………………………………….2

2.技术参数…………………………………………………………...3 3.龙门吊主横梁设计验算……………………………………………3

3.1 3.2 3.3 3.43.5 3.6

结构说明……………………………………………………………………3 计算模型及参数……………………………………………………………3 主横梁最大剪力Qmax及最大弯矩Mmax的计算………………………….3 主横梁最大挠度fmax验算计算……………………………………………...4 主横梁强度校核…………………………………………………………….4 主横梁局部强度校核………………………………………………………..5

4.龙门吊支腿设计验算………………………………………………..5

4.1左支腿设计验算……………………………………………………………...5 4.2右支腿设计验算……………………………………………………………..6

5.龙门吊行走台车驱动轮验算………………………………………….8

5.1天车车轮踏面疲劳计算………………………………………………………8 5.2整机运行车轮踏面疲劳计算…………………………………………………..8

6.龙门吊驱动功率计算…………………………………………………9

6.1整机运行功率计算…………………………………………………………….9 6.2天车运行功率计算…………………………………………………………….10

7.防滑验算……………………………………………………………10 8.起升牵引力F计算……………………………………………………11 9.导向滑轮轴及支架计算……………………………………………11 10.龙门吊的稳定性计算………………………………………………12 11.吊具计算…………………………………………………………….13 12.结论………………………………………………………………….14

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1计算书有关说明

1.1 计算目的

本产品由三角桁架组合成门架横梁，方管和型材组合成门架腿，每边四轮承重运行结构组合成的门式起重机设备，为保证设备运行的可靠性和安全性，特对设备的一些关键零部件进行强度、刚度和稳定性验算。

1.2 计算过程中计算原则

设备有些工作状态的受力较复杂，本计算书中的部分工作状态计算模型进行了简化，其简化原则是：计算工作状态比实际工作状态更趋保守。

1.3 参考资料

《机械设计手册》（94年版、化学工业出版社） 《材料力学》（84年版、高等教育出版社） 《起重机械金属结构》（86年版、人民交通出版社） 《GB3811-起重机械设计规范》

《港口起重机械》 1.4 计算过程中采用的部分常数

Q235钢材的许用应力[б]=1450(kg/cm2) Q345钢材的许用应力[б]=1700(kg/cm2) 钢材弹性模量 E=2.06*106(kg/cm2 )

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2.技术参数

设备工作级别为：A3 额定起重量： 40t 设备自重： 37t 龙门吊跨度： 18m 龙门吊净高： 16m

龙门吊大车运行速度： V≤17m/min 龙门吊起重小车运行速度：V≤9m/min 三角横梁的惯性矩Ｉ: 1547692(cm4) 三角横梁的Wmin: 16915(cm3) 左支腿惯性矩Ｉmax: 1120662(cm4) 右支腿惯性矩Ｉ: 23055(cm4) 右支腿净截面积S: 144(cm2)

3.龙门吊主横梁的设计验算 3.1 结构说明

本验算结构为单梁龙门架的主横梁

3.2计算模型及参数 3.2.1 计算模型见右图 3.2.2 相关主参数及表示符号 跨度L=18m

净高H=16m，立柱支腿高h=17.5m 集中载荷W=46(t)(其中：电动起重小车为6t)

主横梁均布载荷q=0.5(t/m)(包括钢轨、钢轨压板及螺栓质量) 3.3 主横梁最大剪力Qmax和最大弯矩Mmax的计算

3

3.3.1 Qmax的计算

主横梁所承受的剪力为横梁自重均布载荷q和最大集中载荷Wmax作用的叠加，分析得知：当天车吊梁,载荷距立柱1m（即：预制梁端面与龙门吊立柱相接触时的最小安全尺寸）时，横梁承受剪力出现最大:

Qmax =qL/2+(L-1)*W/L

=0.5*2*18/2+(18-1)*46/18 =52.5(t) 3.3.2 Mmax的计算

主横梁所承受的弯矩为横梁自重均布载荷q和额定集中载荷W作用的叠加，当额定集中载荷运动到横梁正中时，横梁承受弯矩为最大。 Mmax=Mp+Mq

Mp=WL/4

=46*18/4=207(t·m) Mq=q*L2/8

=0.5*182/8=20.25(t·m) Mmax=Mp+Mq=207+20.25=227.25(t·m) 3.4 主横梁最大挠度fmax验算计算

fp=WL3/48EI

=46000*18003/(48*2.06*106*1547692)=1.75(cm) 集中载荷产生的最大挠度fmaxj=1.75cm＜[L/700]=2.57(cm) 3.5 主横梁强度校核 б

max

=Mmax/Wmin

=227.25*105/16915

=1344(kg/cm2)<[б]=1700(kg/cm2)

4

3.6 主横梁局部强度校核

主横梁支腿托梁处弦杆局部强度计算 M=P*L/4 P=Qmax/2=52.5/2(t) L=1.5m

M=52.5*1.5/8=9.84375(tm) б

max

=Mmax/Wmin

=9.84375*105/636

=1546(kg/cm2)<[б]=1700(kg/cm2)

结论：由上述计算知，主横梁的刚度、结构稳定性及强度均满足要求 4.龙门吊支腿的设计验算 4.1 左支腿设计验算

4.1.1门架平面内支腿所承受的最大弯矩∑M腿

§=3/2N N=2K+3 K=I梁*H/I柱*L I梁=1547692cm4——A字形主横梁截面的惯性矩 I柱=1120662cm4——左支腿截面的惯性矩 H=1750cm， L=1800cm

K=1547692*1750/(1120662*1800)=1.34 N=2K+3=2*1.34+3=5.68 §=3/2N=3/(2*5.68)=0.26 ∑M腿 =-WL§/4-L2q/4N

=-46*18*0.26/4-(0.5*182)/(4*5.68) =-60.95(T·m)

б1=∑M腿/Wmin=60.95*100000/(1120662/128)=696(kg/cm2)

5

4.1.2 支腿平面内的受力 支腿承受的最大压力Pmax

支腿承受的最大压力Pmax为横梁所承受的最大剪力Qmax加上支腿等的重量，Pmax=Qmax+8=52.5+9=61.5(T) 每根支腿方管承受最大压力为: N=(61.5/2)/cos11.3°=31.35(t) S=113(cm2)

б=31.35*1000/S+б1=277+696=973(kg/cm2)＜[б] 4.1.3支腿的稳定性验算(按理想的中心压杆稳定)

已知: 支腿轴向压力N=31000kg, 材料为300*300*10/Q235 i=11.9cm

支腿可简化为两端铰支即μ=1。 λ=μl/i=1*1750/11.9=147 查得φ=0.31

P=0.31*113*1450=50793(kg) 4.1.4支腿付撑杆法兰处计算 M=60.95*5.8/17.5=20.2(?) 单侧M=20.2/2=10.1(?)

F=M/L=10.1*100000/66=15303(kg)

此法兰处用16个M16大于5.8级的螺栓完全可满足要求,焊缝有效长度为118cm

4.2 右支腿设计验算

4.2.1门架平面内支腿所承受的最大弯矩∑M腿

§=3/2N N=2K+3 K=I梁*H/I柱*L

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I梁=1547692cm4——A字形主横梁截面的惯性矩 I柱=23055cm4——右支腿截面的最大惯性矩 H=1750cm， L=1800cm

K=1547692*1750/(23055*1800)=65 N=2K+3=2*65+3=133 §=3/2N=3/(2*133)=0.011 ∑M腿 =-WL§/4-L2q/4N

=-46*18*0.011/4-(0.5*182)/(4*133) =-2.58(T·m)

б1=∑M腿/Wmin=2.58*100000/1440=179(kg/cm2) 4.2.2 支腿平面内的受力 支腿承受的最大压力Pmax

支腿承受的最大压力Pmax为横梁所承受的最大剪力Qmax加上支腿等的重量，Pmax=Qmax+5.2=52.5+5.5=58(T) 每根支腿方管承受最大压力为: N=58*0.5/cos11.3°=29(t) S=144(cm2)

б=29*1000/S+б1=29*1000/144+179 =380(kg/cm2)＜[б]

4.2.3支腿的稳定性验算(按理想的中心压杆稳定)

已知: 支腿轴向压力N=29000kg, 材料为320*320*12/Q235 i=12.65cm

支腿可简化为两端铰支即μ=1。 λ=μl/i=1*1750/12.65=138

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查得φ=0.35

P=0.35*144*1450=73080(kg)

结论: 由上述计算和分析可知，支腿的强度及结构的稳定性均满足要求。

5.龙门吊行走台车驱动轮的验算 5.1 天车车轮踏面疲劳计算 Pmax=46/4=11.5(t)，Pmin=6/4=1.5(t)

Pc=(2*Pmax+Pmin)/3=(2*11.5+1.5)/3=8.17(t)=81700(N) 式中，

Pmax—设备正常工作时的最大轮压； Pmin—设备正常工作时的最小轮压； Pc—车轮踏面疲劳计算载荷 [P23

c]=k2*R*C1*C2/m式中，[Pc]—许用车轮踏面疲劳载荷

k2—与车轮材料有关的许用点接触应力常数，k22=0.155(N/mm); R—曲率半径,R=300mm;

m—由车轮与轨道曲率半径之比确定的系数，取m=0.472 C1—转数系数，取C1=1.15; C2—工作级别系数，取C2=1.25

[P23c]=0.155*300*1.15*1.25/0.472=189495(N) Pc＜[Pc]= 189495(N) 5.2 整机运行车轮踏面疲劳计算

Pmax=61.5/4=15.375(t)，Pmin=37/8=4.625(t)

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取Pc=(2*Pmax+Pmin)/3=(2*15.375+4.625)/3=11.79(t)=117900(N) 式中，Pmax—设备正常工作时的最大轮压；

Pmin—设备正常工作时的最小轮压； Pc—车轮踏面疲劳计算载荷 [P23

c]=k2*R*C1*C2/m式中，[Pc]—许用车轮踏面疲劳载荷

k2—与车轮材料有关的许用点接触应力常数，k22=0.155(N/mm); R—曲率半径,R=300mm;

m—由车轮与轨道曲率半径之比确定的系数，取m=0.472 C1—转数系数，取C1=1.09; C2—工作级别系数，取C2=1.25

[P2c]=0.155*300*1.09*1.25/0.4723=180752(N) Pc＜[Pc]=180752(N)

结论:由上述计算可知运行台车驱动轮的强度满足要求 6.龙门吊驱动功率计算 6.1 整机运行功率计算

门式起重机自重:37(t) 门式起重机额定起重量:40(t) 纵坡2%

滚动摩擦力臂0.05(cm)

门式起重机台车行走线速度17(m/min) P滚阻=(37+40)*0.05/17.5=0.22(t) P坡阻=0.02*(37+40)=1.54(t)

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取

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uqj2.html