LD20單梁計算書

1、 電 動 單 梁 起 重 機 設(shè)計計算書 南通杰品起重設(shè)備有限公司一，LD20t-22.5電動單梁結(jié)構(gòu)特點2二，LD20-22.5主要技術(shù)參數(shù)：3三主梁截面幾何尺寸43.1 主梁截面面積：43.2 主梁斷面水平型心軸xx位置43.3 主梁慣性矩53.3.1.垂直慣性矩計算：53.3.1水平慣性矩計算5四，主梁強度校核64.1.垂直載荷在下翼緣引起的彎曲正應(yīng)力64.2.主梁工字鋼下翼緣局部彎曲計算7五.剛度計算105.1.垂直靜剛度計算105.2.水平靜剛度計算10六，穩(wěn)定性計算126.1主梁整體穩(wěn)定性計算126.2主梁腹板的局部穩(wěn)定性126.3受壓翼緣板局部穩(wěn)定性12七，端梁計算137.1 輪

2、距的確定137.2端梁斷面尺寸137.2.1.斷面總面積147.2.2.形心位置147.2.3.斷面慣性矩147.2.4斷面模量147.2.5起重機最大輪壓147.3起重機最大輪壓的計算15八，最大歪斜側(cè)向力16九，端梁中央斷面合成應(yīng)力17十主、端梁連接計算1810.1 主. 端梁 連接形式及受力分析1810.2螺栓拉力的計算1810.3.歪斜側(cè)向力矩對螺栓拉力的計算；1810.4. 起重機支反力對螺栓的作用力矩1910.5.支反力矩對螺栓的拉力1910.5.1. 螺栓承受的總拉力N02010.5.2.驗算螺栓強度20一，LD20t-22.5電動單梁結(jié)構(gòu)特點電動單梁起重機是一種有軌運行的輕小型

3、起重機，它實用于起重量1-20噸，適用跨度7.5-22.5米，工作環(huán)境溫度-35C°35C°范圍內(nèi)，常用于機械制造，裝配，倉庫等場所。它的主梁結(jié)構(gòu)由上翼緣板,兩側(cè)腹板,斜蓋板.工字鋼等焊接組成箱形實腹板梁.橫梁用鋼板壓延成U形槽鋼,再組焊成箱形橫梁.主.橫梁之間用高強度螺栓連接而成.起升機構(gòu)與小車運行機構(gòu)采用電動葫蘆.大車運行機構(gòu)采用分別驅(qū)動形式. 驅(qū)制動靠錐形制動電機來完成LD20t-22.5電動單梁橋式起重機外形圖如圖1-1所示： 1.主梁 2.端梁裝置 3. 機電連接裝置 4.地面操縱電氣安裝 5.噸位牌裝置 6.銘 牌裝置 7.螺栓 8.螺母 9.彈性墊圈 電動單梁

4、橋式起重機外形圖1.1二，LD20-22.5主要技術(shù)參數(shù)：起重量Q=20噸; 跨度L=22.5米; 大車運行速度V運= 20 米/分;工作級別：A3 電動小車采用20噸電動葫蘆. 葫蘆最大輪壓Pmax= 葫蘆起升高度=9米;小車運行速度V =20 米/分; 電動葫蘆自重G=2450公斤; 地操. 20噸電動單梁起重機基本技術(shù)參數(shù)序號名 稱型號/單位參數(shù)值備注1起重量噸202操縱形式/地操3運行機構(gòu)運行速度V運米/分204電機型號/ZDY1-100L-45功率N千瓦2×3.06轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)/分13807起升機構(gòu)電動葫蘆型號HC208起升速度V起米/分3.59起升高度H米910工作級別/A3

5、11電源/380V12車輪直徑mm37013軌道面寬mm7014跨度Lm22.515起重機最大輪壓t15.116起重機總重kg893017基本參數(shù)H1mm127518H2mm105019H3mm150020C1mm183021C2mm123022Kmm350023Bmm3000三主梁截面幾何尺寸根據(jù)實際設(shè)計出LD20t-22.5電動單梁主梁實際尺寸，查機械設(shè)計手冊，得40b普通工字鋼（GB706-1998）的尺寸參數(shù)：=400；=144；=16.5；=73.8/m； =94.1cm； =22780cm；=692cm。LDA20t-22.5電動單梁截面尺寸，如圖3-1； 主梁截面3-13.1 主

6、梁截面面積： F=65×195×0.6×237.6×0.6×294.111.4×1.23×0.6×2 =339 cm3.2 主梁斷面水平型心軸xx位置 = 式中，各部分面積行心對x-x的 靜距之和（cm）;主梁斷面的總面積;=65×1×（1501.20.5)95×0.6×(150.295÷2)×294.1×21.211.4×1.2×0.62×【37.6×0.6（cos43×37.6241.2）】

7、= =76=1501.276 =75.23.3 主梁慣性矩3.3.1.垂直慣性矩計算：= =65×0.1×2×2×95×0.6×2×2×2278011.4×1.2× =9866703.3.1水平慣性矩計算= =2×2×95×0.6×2×=2×22780 =141766四，主梁強度校核 根據(jù)這種結(jié)構(gòu)形式的起重機之特點，可以不考慮水平慣性矩對主梁造成的應(yīng)力，以其水平平面內(nèi)載荷對主梁的扭轉(zhuǎn)作用也可忽略不計。 主梁強度計算按第類載荷進行組合。對

8、活動載荷由于小車輪距很小，可近似按集中載荷計算。驗算主梁跨中斷面彎曲正應(yīng)力和跨端斷面剪切力。 跨中斷面彎曲正應(yīng)力包括梁的整體彎曲應(yīng)力和小車輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應(yīng)力兩部分，合成后進行強度校核。 梁的整體彎曲在垂直平面內(nèi)按簡支計算，在水平平面內(nèi)按鋼接框架計算。如圖4-1主梁受力按簡支分析 圖4-14.1.垂直載荷在下翼緣引起的彎曲正應(yīng)力 = ()(/)式中；P=其中 Q額定起重量 Q=20000kg;電動葫蘆自重，=2450kg;動力系數(shù)， 對于中級工作類型 =1.2;沖擊系數(shù)，對操縱室操縱時 =1.1;主梁下表面距斷面形心軸X-X的距離，=76cm;主梁跨中斷面對軸x-x的慣性矩，=

9、986670;主梁單位長度重量 ，（kg/m）=1000··+，式中F-主梁斷面的總面積；=0.0339材料比重，對鋼板 =7.85/主梁橫加筋板重量所產(chǎn)生的均布載荷 =0.107 kg/=1000×0.0339×7.850.107=2.768kg/= () =() =1229/4.2.主梁工字鋼下翼緣局部彎曲計算(1) 計算輪壓作用點位置i及系數(shù)i=a+c-e式中；i-輪壓作用點與腹板表面的距離 （cm）c-輪緣同工字鋼翼緣邊緣之間的間隙；取c=0.4 cm =6.575 , 對普通工字鋼GB706-65<普通熱扎工字鋼>，翼緣表面斜度為1

10、/6R-電動葫蘆走輪踏面曲率半徑；可從電動葫蘆樣本查得；=17.2cm=0.164×17.2=2.82i =6.575+0.4-2.82=4.12 = i/a= 4.24 ÷6.575=0.64 (2) 工字鋼下翼緣局部彎曲應(yīng)力計算； = -翼緣結(jié)構(gòu)系數(shù)，貼補強板時取=0.9=局部彎曲系數(shù)，查局部彎曲系數(shù)圖，得=1.9其中，t工字鋼翼緣平均厚度；t=1.65-補強板厚度，=1.2=2.85-正常工作起重機車輪的輪壓-車輪的許用輪壓-車輪或滾輪的踏面直徑-車輪或滾輪與軌道承壓面的有效接觸寬度-計算系數(shù) 查3811-2008車輪與滾輪的許用比壓，根據(jù)車輪材料為45號鋼，抗拉強度

11、為600N/，得，=5. = 0.63=2.66 =1.07×1.09=1.67根據(jù)3811-2208車輪轉(zhuǎn)速系數(shù)和車輪直徑、運行速度與轉(zhuǎn)速系數(shù)，查的；=803= = 169/（3）局部彎曲應(yīng)力2由下式計算= K2-局部彎曲系數(shù)；查部彎曲系數(shù)圖得K2=0.6= =53/（4）K3-局部彎曲系數(shù)；查部彎曲系數(shù)圖得K3=0.4; -翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)；貼補強板時取=1.5 = = =59/ 3.主梁跨中斷面當(dāng)量應(yīng)力計算當(dāng)量應(yīng)力1由下式計算=× =1206/=1700/當(dāng)量應(yīng)力，由下式計算；= =122953 =1282/=1700/綜上可知；主梁強度滿足條件。五.剛度計算單梁橋式

12、起重機應(yīng)對主梁的垂直靜剛度和水平靜剛度進行驗算，并必須符合要求。而對動剛度一般可不驗算，只有在使用上提出特殊要求時，如高速運行或精確安裝的起重機，尚需驗算動剛度。5.1.垂直靜剛度計算式中；-主梁垂直靜撓度 （cm） -靜載荷 （kg）跨度 =2250cm-主梁跨中斷面垂直慣性矩 ()- 許用垂直靜撓度（cm）；取= L/700=2250/700=3.21 cm =2.5=3.21 cm，滿足要求；5.2.水平靜剛度計算式中；-主梁水平靜撓度 （cm）- 水平慣性力（kg）= P/20=22450/20=1122.5kg-主梁跨中斷面水平慣性矩,=141766 -許用水平靜撓度（）；取= L/

13、2000=1650/2000=0.83cm =0.87,符合要求；5.3. 動剛度計算在垂直方向上的自振周期式中；T-自振周期 (秒)-起重機和葫蘆的換算質(zhì)量， =1/g(0.5gLk+G) 式中；g-重力加速度， g=980cm/秒； -主梁均布載荷， =2.66kg/cm；-跨度，=2250cm； G-電動葫蘆自重，=2450kg； = =5.5/ =2561/=0.29六，穩(wěn)定性計算6.1主梁整體穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算包括主梁整體穩(wěn)定性計算和腹板，受壓翼緣板局部穩(wěn)定性計算。由于本產(chǎn)品主梁水平剛度較大，故可不進行整體穩(wěn)定性計算6.2主梁腹板的局部穩(wěn)定性由于葫蘆小車的輪壓作用在梁的受拉區(qū)，所以

14、，主梁腹板的局部穩(wěn)定性不予計算。6.3受壓翼緣板局部穩(wěn)定性 由于本產(chǎn)品主梁是箱形組焊結(jié)構(gòu)，通過每隔一米間距的橫向加筋板及斜側(cè)板同工字鋼組焊成一體，上蓋板與腹板角焊縫都將大大加強上翼緣板穩(wěn)定性。所以，受壓翼緣板局部穩(wěn)定性可不計算。七，端梁計算 本產(chǎn)品的端梁結(jié)構(gòu)采用鋼板冷壓成U行槽，再組焊成箱形端梁。端梁通過車輪將主梁支承在軌道上。端梁同車輪的連接形式是將車輪通過心軸安裝在端梁端部腹板上。 端梁應(yīng)驗算中央斷面（支承主梁處斷面）的彎曲應(yīng)力和支承在車輪處斷面的剪應(yīng)力；還應(yīng)驗算車輪軸對腹板的擠壓應(yīng)力。如圖7.1端梁示意圖7.17.1 輪距的確定 ,即(),K取3米。7.2端梁斷面尺寸根據(jù)系列產(chǎn)品設(shè)計資料

15、，初步給出端梁斷面尺寸，如圖7.2 中央斷面圖7.27.2.1.斷面總面積 F=26×0.8×2（45-1.6）×2×0.6=93.687.2.2.形心位置 =22.545-22.5=22.5cm7.2.3.斷面慣性矩 = =26×0.8×2×26×0.8× =28495= =2×2×43.6×0.6××2 =84207.2.4斷面模量=1266=7.2.5起重機最大輪壓1.一般單梁起重機是由四個車輪支承的，起重機的載荷通過這些支承點傳到軌道上。起重機支撐

16、反力作用圖7.37.3起重機最大輪壓的計算帶額定載荷小車分別移動到左、右兩端極限位置時，按第類載荷計算最大輪壓。當(dāng)載荷移動到左端極限位置時， = =13828.9 =2236 =2109 =15012.5其中 Q額定起重量 Q=20000kg;電動葫蘆自重，=2450kg;動力系數(shù)， 對于中級工作類型 =1.2;沖擊系數(shù)，對操縱室操縱時 =1.1;端梁重量. =308 Kg主動車輪裝置重量， =95 Kg-從動車輪裝置重量， =70 Kg-驅(qū)動裝置重量， =55 Kg-主梁單位長度重量， =2.66Kg/cm-跨度, L=2250-輪距,L=300K1=25cmL=100cm (2) 操縱室操

17、縱，當(dāng)載荷移動到右端極限位置時， = =4609.9 =8544 =8485 =5004.2電動單梁起重機對操縱室操縱，它的最大輪壓是在當(dāng)載荷移動到左端極限位置時的從動輪D上，即ND為最大輪壓。Nmax= 15012.5 Kg八，最大歪斜側(cè)向力 起重機運行時，由于各種原因會出現(xiàn)跑偏歪斜現(xiàn)象，此時車輪輪緣與軌道側(cè)面的接觸并產(chǎn)生與運動方向垂直的S。如圖8.1。當(dāng)載荷移動到左端極限位置時，操縱室操縱時，最大輪壓ND=13828.9Kg，并認為NA=ND ，這時最大側(cè)向力SD=·N式中N-最大輪壓, N=13828.9Kg 側(cè)壓系數(shù)。對于輪距K同跨度L比例關(guān)系在K/L=1/51/7之間時，可

18、取=0.1。 SD=0.1×13828.9 = 1382.89Kg 當(dāng)載荷移動到右端極限位置時，最大輪壓為NB=15012.5 Kg并認為NC=NB ，這時最大側(cè)向力SB=·NB=0.1×15012.5=1501.25 Kg九，端梁中央斷面合成應(yīng)力當(dāng)載荷移動到右端極限位置時，最大側(cè)向力在輪D上，即SB=1501.25.Kg 式中K-輪距,K=300cmWX， WY-端面模數(shù) WX=1266 cm3 WY=1266cm3 -許用應(yīng)力，由于端梁受力較復(fù)雜，一般只計算垂直載荷和歪斜側(cè)向力，所以許用應(yīng)力對Q235B鋼取=1700 Kg/cm2 = =1067/ =1700

19、 Kg/cm2 符合要求；十主、端梁連接計算10.1 主. 端梁 連接形式及受力分析本產(chǎn)品主. 端梁 連接是采用座板和螺栓緊固的結(jié)構(gòu)形式.見圖9.1,主梁兩端同端梁之間各用8條M20螺栓緊固(45鋼)連接.座板和螺栓緊固的結(jié)構(gòu)形式圖10.1 受力分析; 這種連接型式，可以認為在主. 端梁之間，垂直載荷由座板承受，座板將承受擠壓力。此情況下，螺栓主要承受由起重機運行時的歪斜側(cè)向力和起重機之承反力所造成的拉力。一般水平慣性力對螺栓的影響可忽略不計。 10.2螺栓拉力的計算 已知參數(shù)：起重量Q=20000 Kg，跨度L2250 cm，起重機運行速度V=20米/分。1.起重機歪斜側(cè)向力矩的計算； 起重機歪斜側(cè)向力矩為 -歪斜側(cè)向力；由前節(jié)計算得= SB=1501.25.Kg -軌矩,K=3米3×1501.25=4503.75Kg·m10.3.歪斜側(cè)向力矩對螺栓拉力的計算；對螺栓拉力 =2.5 ·/ ,式中系數(shù)2.5是考慮螺栓預(yù)緊力及載荷不均性的影響;-歪斜側(cè)向力矩; =4503.75 Kg·m, =2.5×450 Kg 3.75 ×0.62÷（4×0.622+4×0.032）