施工升降機設計計算書

.PAGE.SC200/200型施工升降機設計計算書1導軌架〔標準節(jié)的設計與校核1.1主要性能參數及幾何參數標準節(jié)重量：140kg；吊籠重：1500kg；最大吊桿起重量：q=200kg；每個吊籠的額定載重量為:2000kg；提升高度：144m;最大附著間距：L=6m；標準節(jié)高：h=1.508m；起升速度：v=33m/min導軌架最大架設高度：H=150m；標準節(jié)主弦桿尺寸：φ76mm×4.5mm；標準節(jié)主弦桿中心距：a×b=650×650mm；吊籠空間尺寸：3.0×1.5×2.27m；工作吊籠數：N=2；主電機額定功率：P=3×11kW。1.2計算載荷結構自重載荷圖1-1標準節(jié)結構圖表1-1標準節(jié)自重明細表序號材料規(guī)格名稱數量材料單重〔kg總重〔kg1φ76×4.5主弦桿42010.642.4275×50×5前〔后角鋼4Q235A2.75113φ26.8×2.75斜腹桿Ⅰ4Q235A1.265.044短角鋼4Q235A0.31.2563×40×5前后角鋼2Q235A2.174.346齒條2Q235A23.847.67齒條連接塊6Q235A0.20.128連接彎板8Q235A0.342.27975×50×5角鋼4Q235A2.8211.2810φ26.8×2.75斜腹桿Ⅱ2Q235A1.372.741163×40×5角鋼2Q235A2.34.612φ26.8×2.75斜腹桿Ⅲ2Q235A1.432.8613接頭4Q235A0.210.8414M16×70螺釘6Q235A0.110.6615M16螺母6Q235A0.020.12總計137.1考慮到焊縫及安裝用緊固件的重量,取每個標準節(jié)的計算自重為140kg。1.2.2結構〔自重線載荷1.2.3風載荷由實際結構計算得出〔一個標準節(jié)實際迎風面積為：〔應為As=2<1.508×0.076+0.587×0.075+0.775×0.0268>+0.587×0.063+1.508×0.06=0.486桁架輪廓面積：結構迎風面充實率；<需改>型鋼桁架結構充實系數0.3～0.6,取；〔φ與φ應一致根據安裝高度與結構形式確定風載體形系數C；型鋼構成平面桁架風力系數C=1.6～1.7,取C=1.6；標準節(jié)為兩桁架并列的等高結構,則總迎風面積為：A=式中,〔前片結構的迎風面積〔后片結構的迎風面積μ1=1μ2：按前片結構的φ1=0.5和間隔比a/b=1確定折減系數μ2=0.5代入上式,則總迎風面積為：1.2.3最大風力線載荷按下式求得〔？式中：；工作風壓系數風載荷的計算依據GB3811-2008；由GB3811-2008表15得,按照在沿海等地方選取。工作狀態(tài)風力線載荷〔？1.2.3根據GB3811-2008表18得Ⅲ,計算取,由表19得Kh=1,則：〔？根據GB3811-2008表19確定的風壓高度變化系數Kh,計算得到導軌架各風壓段的計算風壓線載荷值。表1-2計算風壓線載荷隨導軌高度變化參數表導軌架安裝高度〔m風壓高度變化系數Kh計算風壓線載荷〔kg/m≤101.062.39201.1370.50301.3282.35401.4691.09501.5797.95601.67104.19701.75109.18801.83114.17901.90118.541001.96122.281102.02126.031202.08129.771302.13132.891402.18136.011502.23139.13本計算書取導軌架頂部的計算風壓作為整機全高的定值風壓。1.2.4結構的起升沖擊載荷結構起升沖擊系數的確定：由GB/T10054-2005得載荷沖擊系數為1.1+0.264v,式中v為額定提升速度〔m/s?！矐獮?.1+0.264v=1.245結構線載荷形成的沖擊載荷：1.2.5吊籠滾輪在導軌架〔主弦桿上的摩擦力:正常狀態(tài)下,由于吊籠重心偏離滾輪,所以滾輪與導軌主弦桿間存在摩擦力；當起升重物向外偏離吊籠中心線,達到外偏位置時,摩擦力最大。在下圖中：:吊籠自重〔kg；:額定載重量〔kg圖1-2受力簡圖對A或B點取矩求出摩擦力:〔0.04改為0.075式中：f:滾輪與主弦桿間摩擦系數,取0.075;η:軸承摩擦系數,取0.015;d:滾輪軸徑d=30mmD:滾輪直徑D=88mm:附加阻力系數,取=1.2.因摩擦力F=27.17kg與導軌架整體受力相比較是很小的,故忽略?！膊粦雎?.3標準節(jié)截面幾何特性及許用應力1.3.1單肢桿特性引用材料力學[12]公式計算1.3.1截面積：慣性矩：慣性半徑：長細比：查表得穩(wěn)定系數：=0.9681.3.1截面積：〔2.23應為2.13慣性矩：慣性半徑：長細比查表得穩(wěn)定系數：=0.6301.3.2整體特性截面積：A=4=4×8.51=34.04；慣性矩：；慣性半徑：；抗彎模量：1.3Q235材料的許用應力為2350,取安全系數〔應按GB3811P35表22中的B、C兩種組合分別取值,按公式計算可得到：1.4工況確定1.4考慮到施工升降機的各種工作狀況,共列出12種工況。加入動載系數,分別計算各工況的軸向極限載荷N值〔均取滿載值。工況Ⅰ：雙籠同時滿載啟動上升；=〔3700+3700×1.145+106.3×150=24418kg工況Ⅱ：雙籠同時滿載下降制動；=〔3700+3700〔2-1.45+106.3×150=22272kg工況Ⅲ：一籠滿載上升,一籠滿載下降制動；=3700×1.145+3700×〔2-1.145+106.3×150=23345kg工況Ⅳ：一側吊籠滿載上升,另一側停止；=3700×〔1+1.145+106.3×150=24251.5kg〔應為1.245工況Ⅴ：一側吊籠滿載下降,另一側停止〔空中；〔2-+=3700<2-1.145>+3700+150×106.3=22808.5kg〔應為1.245工況Ⅵ：一側吊籠滿載下降,另一側靜止于地面；=〔2-=3700<2-1.145>+106.3×150=19108.5kg〔-φ？工況Ⅶ：一側吊籠滿載上升,另一側靜止于地面；=+=3700×1.145+106.3×150=20181.5kg〔應為1.245工況Ⅷ：兩側吊籠滿載停于空中；=++=3700+3700+106.3×150=23345kg工況Ⅸ：兩側吊籠停于地面；==15945kg工況Ⅹ：安裝時,雙籠同時動作,其中上升時受力大；=〔++=1700×2×1.145+106.3×150=19838kg〔應為1.245工況Ⅺ：安裝時,一側吊籠動作,另一側停于地面；=+=1700×1.145+106.3×150=17891.5kg〔應為1.245工況Ⅻ：安裝時,一側吊籠動作,另一側停于空中=++=1700×1.145+1700+106.3×150=19591.5kg〔應為1.2451.4在以上工況軸向力計算中,假定的都是可能出現的各種工況。綜合計算結果相比較,工況Ⅰ受力最大,需校核強度和剛度；工況Ⅶ受傾翻力矩較大,即所受彎矩較大；工況Ⅸ的非工態(tài)承受最大風載荷,也需校核。所以選上述三種典型工況作為本機的計算工況,校核整體穩(wěn)定性和結構強度,并將其分別定義為工況1、工況2和工況3。1.4.3計算典型工況下結構工況1：結構端部彎矩；橫向載荷引起的彎矩；0；工況2：0.325=1202.5kg.m0.88=0.88×3700=3256kg.m=0；=0工況3：；0；1.5導軌架結構整體穩(wěn)定性校核1.5.1確定最大自由工作高度<第一附著支撐點設最大自由工作高度為h=12m,自重作用于結構頂部。1.5.1.1導軌架長細比：〔查結構力學查表得穩(wěn)定系數為=0.8791.5.1.2風載荷對導軌架根部彎矩及應力校核==1/2×19.50×12×12=1404kg.m本結構為雙向壓彎結構,采用下面的〔鋼結構計算公式進行校核：在本結構中：?。?1；=1；CY=1;；;1.5.1又；；將上述數據帶入公式中得：〔=？〔=？即在工況1條件下,是安全的。1.5.1.4計算工況2下；1202.5kg·m；3256kg·m；；?！?？〔=？所以,本結構在條件2下也是安全的。1.5.1；；；；〔62.39應為139.13=·h=92.84×12=1114.08kgkg/所以,本結構在工況3條件下是安全的〔非工作狀態(tài)結論：導軌架自由工作高度在12m以下時,不加附著支撐是安全的。本升降機規(guī)定自由工作高度≤7.5m,是偏安全的。1.5.2確定第一附著支撐后的最大工作高度〔第二附著位置1.5.2為保證導軌架整體結構在工作時,其受力狀態(tài)差異不太大,應使整體結構具有的長細比相差不大。取由===60可得式中帶中間支承的等截面壓桿的計算長度系數。經驗計算：時,所以,取,因最大自由高度為12m,則附著支撐之間的間距為9m。本升降機規(guī)定附著支撐之間的間距為6m左右,是偏安全的。結構長細比：=可取查表得1.5a>工作狀態(tài)最大風載荷對第一支承點處產生的彎矩：b>工作狀態(tài)最大風載荷對導軌架根部產生的彎矩：c>非工作狀態(tài)最大風載荷對第一支承點處產生的彎矩〔取20m高處風載：〔62.39應為139.13d>非工作狀態(tài)最大風載荷對導軌架根部產生的彎矩〔取20m高處風載：〔62.39應為139.131.5.2.3在計算工況1條件下的所受最大軸向載荷：；；；；將上述數據代入公式可得：<?>所以,本結構在工況1條件下是安全的。1.5.2.4在計算工況2條件下的；；;;帶入公式得:所以,本結構在工況2條件下也是安全的。1.5.2；=·h=92.84×9=835.56kg所以,本結構在工況3條件下是安全的〔非工作狀態(tài)。結論：本結構在工作高度不超過21m時,結構的穩(wěn)定性可以保證,若超過21m時,需在21m處加第二附著支撐。1.51.5.3.1確定附著支撐之間的間距,為保證結構的附著支撐具有一定的規(guī)律性,各附著支撐之間的間距相等,均為9m。圖1-3附著支撐結構簡圖取所以若不考慮結構的受載過程中橫向載荷的影響,其第一附著點A恰為結構彎曲中心反彎點,故可把圖a簡化為圖b。現在簡化條件下考核該結構的穩(wěn)定狀態(tài)因橫向載荷僅為風載荷,故失真性不大。簡化后結構高度,,由GB3811-2008中表J.1查得：計算長度：長細比:查表得：1.5.3.2風載核對第二附著支工作狀態(tài)：非工作狀態(tài)：〔62.39應為139.131.5.3；；將上述數據代入公式可得：所以,本結構在工況1條件下也是安全的。1.5；；；；；；帶入公式得：所以,本結構在工況2下也是安全的。1.5.3.5計算工況3條件下的整體穩(wěn)定〔62.39應為139.13所以在工況3條件下結構也是安全的。結論：結構在工作高度超過30米時,須在30米處加第三附著支撐。由于結構受力的一致性,在30米基礎上每增加9米,增加一個附著支撐。其計算與第三附著支承相同,不另證明。需要說明的是,在以上穩(wěn)定性校核中,結構所受的豎向力均按最大高度H=150m工況的軸力進行計算的,雖有些保守,但對校核結果偏安全。1.6結構的單肢桿件受力計算1.6.1主弦桿計算1.6.1==2538.02Kg·m則,工作狀態(tài),安全1.6.1則非工作狀態(tài),安全綜上所述,主弦桿滿足強度要求。1.6因工作狀態(tài)只有風載產生橫向力,但其值很小。故只檢驗非工作狀態(tài)風載產生的內力。由對標準節(jié)的分析知腹桿與框架連接處最危險；斜腹桿與框架的夾角；風載產生的橫向力；腹桿軸向力；腹桿的應力；所以,腹桿滿足強度要求。1.6.3主弦桿厚度的校核主弦桿選用.5的無縫鋼管制造,接頭部位管內徑為6.85mm。主弦桿截面積：最底一節(jié)標準節(jié)受力為：則有：所以壁厚為4.5mm的鋼管滿足強度條件。1.7標準節(jié)連接螺栓強度計算選用M24的8.8級六角螺栓,考慮到工作時的偏心受載,螺栓在標準節(jié)兩側受拉。因此,按工況2計算：；；；實際受力狀況：螺釘的面積；〔按M24計算8.8級螺栓、螺栓的屈服極限；〔是屈服極限,不是許用應力所以該螺栓連接是安全的。2吊籠籠架強度校核2.1籠架承受的總載荷其中a=1.5,b=2.2〔？〔1.145應為1.245籠架承受的總載荷由4根主梁分擔P=0.25×2790kg×10N/kg=6975N2.2籠架受力分析吊籠內裝載額定載重量,載荷重心位置沿吊籠寬度方向,向遠離導軌架方向偏離六分之一寬度處設置。<參見圖1-2>〔？由于籠架中主槽鋼、頂槽鋼和斜槽鋼均采用12#槽鋼制成,由《機械設計手冊》查得槽鋼彎曲的強度條件為：滿足彎曲強度條件,選用的型鋼符合要求2.3關鍵連接焊縫強度校核吊籠連驅動耳板處焊縫校核圖2-1吊籠連驅動耳板處焊縫示意圖焊縫一：如圖所示,外力與焊縫長度方向平行,其中：；焊縫的計算長度=<100-10>mm,即焊縫的實際長度減10mm,將數值代入公式得：〔1.145應為1.245所以焊縫一滿足強度要求。焊縫二：如圖所示,外力與焊縫長度方向垂直,,其中：；焊縫的計算長度=<135-10>mm,即焊縫的實際長度減10mm；正面直角角焊縫的強度設計值增大系數,對承受動力載荷的結構,將數值代入公式得：〔應為1.245所以焊縫二滿足強度要求。2.3.2驅動架連接耳板處圖2-2驅動架連接耳板處焊縫示意圖如圖所示：外力與焊縫長度方向平行,其中：；焊縫的計算長度=<120-10>mm,即焊縫的實際長度減10mm；將數值代入公式得：所以焊縫滿足強度要求。安全鉤板處焊縫校核外力與焊縫長度方向垂直,,其中：；焊縫的計算長度=<100-10>mm,即焊縫的實際長度減10mm；正面直角角焊縫的強度設計值增大系數,對承受動力載荷的結構,