鑄造起重機(jī)計(jì)算書19米

YZ125/32t-19mA7鑄造起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)計(jì)算書編制：審核：批準(zhǔn)：起重機(jī)有限公司

二零零八年十月YZ125/32—19mA7鑄造起重機(jī)是玉溪匯溪金屬鑄造制品有限公司的主要設(shè)備之

一，安裝于鋼水接收跨，主要用于吊運(yùn)鋼包作業(yè)。作業(yè)現(xiàn)場較惡劣，起重機(jī)作業(yè)

率較高。通過競標(biāo)，玉溪匯溪金屬鑄造制品有限公司委托我公司設(shè)計(jì)、制造該特

種設(shè)備，并對設(shè)備的性能作了具體的規(guī)定。主起升機(jī)構(gòu)采用行星三減速器方案，橋架采用二梁二軌結(jié)構(gòu)。主要性能參數(shù)：a.額定起重量：125/32tb.工作級別：A7c.跨度：19md.引入電源：380V'50HZ，三相交流e.起重機(jī)輪壓：〈672KNf.最大起升高度：24/28mg.額定主起升速度0.7?7m/minh.額定付起升速度9.7m/mini.小車運(yùn)行速度：34.8m/minj.大車運(yùn)行速度：77.5m/min本計(jì)算書針對鑄造起重機(jī)最關(guān)鍵部位進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核。主要分主小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算、副小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算、大車運(yùn)行電機(jī)選擇及鋼結(jié)構(gòu)部分強(qiáng)度計(jì)算與校核四大部分。一、小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算已知數(shù)據(jù)：起重量Q=1251,起升高度H=24m.起升速度：V=0.7?7m/min，付起升速度：V=9.7m/min,小車運(yùn)行速度V=34.8m/min,工作級別為M7。機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率JC=60%，小車質(zhì)量約為G=79412kg，吊鉤梁裝配約重G=13226Kg.01確定起升機(jī)構(gòu)傳動方案,選擇定滑輪組和動滑組.按照布置緊湊的原則，決定采用圖1方案，按Q=125t取滑輪組倍率a=6,承載繩分支數(shù):z=2X2X6，滑輪組采用滾動軸承,當(dāng)a=6,得滑輪組效率取n=0.985.n圖1小車布置圖鋼絲繩型號的確定及所受最大拉力的計(jì)算S=(Q+G)/Zn9068kg=88.87kNmax1n=鋼絲繩破斷拉力Sb.S=nXS=7X88.87=622.09KN.b.max特重級工作類型(工作級別M7)時(shí)安全系數(shù)n=7.故，選用瓦林吞型鋼芯右交互捻鋼絲繩，NAT6X19W+IWR。鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa，直徑d=36mm，鋼絲繩最小破短拉力(S)=761KN.b標(biāo)記如下：鋼絲繩28NAT6X19W+IWR1770ZS滑輪組主要尺寸的確定滑輪的最小直徑：D三d(e-l)=28X(25-l)=672mm故平衡滑輪直徑取底槽D=?500,動滑輪底槽直徑取D=d580mm,滑輪軸徑取12?200mm。卷筒組規(guī)格型號的確定D=?1250mm，卷筒繩槽尺寸由鋼絲繩直徑?jīng)Q定取槽距P=30mm卷筒尺寸L=2(Ha/nD+Z+4)P+l+l=4960mm0012取L=5000mm。0式中，Z—附加安全圈，取Z=300

L－卷槽不切槽部分長度。1D－卷筒計(jì)算直徑D=D+d=1306mm00鑒于鑄造起重機(jī)特殊要求，卷筒壁厚6=0.02D+(25-30)=50-55mm取5=52.5mm。卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算o=S/5XP=88.87X103/60X30=44MPaymaxMAX卷筒材質(zhì)選用Q345-B,最小抗拉強(qiáng)度。=235MPa，許用壓應(yīng)力b〔5〕=5/n=157MPayb15 ＜〔5〕，故抗壓強(qiáng)度足夠。ymaxy卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，由卷筒彎矩如圖示2：圖2卷筒彎矩圖卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí)：M=S1=S (L-L-L/2)=4.345X108NmmWMAXMAX 2 1卷筒斷面系數(shù):W=0.1X(D4-D4)/D=6.311X107mm3MAXi式中：D—卷筒外徑，D=1250mmMAXD—卷筒內(nèi)徑，D=D-25=1145mmii于是。二M/W=6.88MPaLW合成應(yīng)力：o'=o+[o]Lo/[o]LLLymaxy=6.88+12.3=14.66MPa式中許用拉應(yīng)力[6]=S/n=69MPaL b2所以6'<[6],卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算合格。LL故選定卷筒直徑D=1250mm,長度L=5000mm.卷筒槽形的槽底半徑r=15mm,槽距t=30mm,起升高度H=24m,倍率a=6,靠近減速器一端的卷筒槽向?yàn)樽笮硗??1250X5000-15X30-24X6左ZBJ8007-2-87主起升電動機(jī)的選擇初選電動機(jī)YZR355L-10/110KWn=591r/min.2起升速度的確定V=nDn/aijs式中：D—卷筒直徑+鋼絲繩直徑=1250+28=1278mm=1.278mjsa—滑輪倍率a=6i-減速機(jī)速比i=56.38n-電機(jī)轉(zhuǎn)速n=591r/min代入數(shù)據(jù)得：V=7m/min該機(jī)構(gòu)為變頻調(diào)速控制方式，調(diào)速比1:10,故V=0.7-7m/min起升電機(jī)靜功率的計(jì)算N=(Q+G)V/6120n=206.3kw,j1n—起升機(jī)構(gòu)的效率取n=0.9N/=N/n=103.15kwJJn—電機(jī)的個(gè)數(shù)，取n=2驗(yàn)算電機(jī)發(fā)熱條件按照等效功率法：N25±BYN/.ejB—電機(jī)在25%時(shí)額定功率N25與機(jī)構(gòu)在一個(gè)循環(huán)中的工作部分的等效功e率Nd的比值，本機(jī)M工作制B=N25/Nd=1.5x 7 e xY—啟動時(shí)間t與平均工作時(shí)間t的比值，t=2s,t=3s,Y=2/3qgqg故25=1.5X2/3X103.1=103.1kw,EN40=110kw時(shí)，即電動機(jī)YZR355L-10/110KWn=591r/min滿足工作要求。e16．運(yùn)行電機(jī)的選擇1)摩擦阻力p=(2u+d.f)(Q+G+G)Xk/D,m q0 1 f式中Q—起升載荷，取值為125tqG--起重機(jī)或小車的自重，取值為6610G—吊鉤等裝配的重量，取值13.211u--滾動摩擦力臂，取u=0.07f—為滾動軸承摩擦系數(shù)，取f=0.02D—車輪直徑，取D=70cmd--車輪軸承內(nèi)徑，取d=17cmk—考慮車輪輪緣與軌道摩擦的系數(shù)，取kf=1.8f代入數(shù)據(jù)得p=1995.3kg.m坡度阻力：P=(Q+G+G).K,坡q0 1pK—自然坡度系數(shù)，取K=0.002,ppP=408.4kg.p運(yùn)行總阻力：P=P+P=2403.7kg.m坡滿載運(yùn)行時(shí)的靜功率：N=PV/6120nm,jV=34.8m/min,m-電機(jī)的個(gè)數(shù)，取m=2,n—機(jī)械效率，n=0.9代入數(shù)據(jù)N=7.59kwj考慮由于起加速度過程慣性力的影響，故電機(jī)功率N二N.K=7.59X1.1=8.349,jg其中K為慣性力影響系數(shù)，查表取K=1.1gg選電機(jī)YZR200L—8/15kw,n=712r/min，(JC=40%,2臺)，滿足使用要求。二、副起升的設(shè)計(jì)與計(jì)算以驗(yàn)算321起升機(jī)構(gòu)為例。取滑輪組倍率a=4，承載繩分支數(shù)：Z=2X4,機(jī)械效率取值為0.985，2.鋼絲繩型號的確定S二Q/Zn=8248.7kg=39.8kNmaxm鋼絲繩計(jì)算破斷拉力S=nXS=6X39.8=238.8KN,工作級別為M6，安全系數(shù)為n=6bmax預(yù)選用瓦林吞型鋼芯鋼絲繩NAT6X19W+IWR鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa,直徑d=22mm，鋼絲繩最小破斷拉力[S]=304KN.b標(biāo)記如下：鋼絲繩22NAT6X19W+IWR1770卷筒型號的確定．卷筒長度的確定：選用D=650mm，卷筒槽距P=24mm,卷筒尺寸：L=2〔H/n(D+d)Z+3〕P+li001L—卷槽不切槽部分長度，取L=25011L/=2870mm，圓整得L=2900mm。鑒于鑄造起重機(jī)特殊要求，卷筒壁厚：6=0.02D+(20—25)=0.02X650+(20—25)=33-38mm，取o=37mm，．卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算5=S/5XP=39.8/37X24=25.82MPaymaxmax卷筒材質(zhì)選用Q345-B，最小抗拉強(qiáng)度5=345MPa，b則許用壓應(yīng)力〔5〕=5/n=345/1.5=230MPa，y b15 〈〔5〕，故強(qiáng)度足夠。ymax y又因L〈3D，彎曲和扭轉(zhuǎn)發(fā)合成應(yīng)力不大于壓應(yīng)力，無需進(jìn)行驗(yàn)算。故32t起升卷筒型號為巾650X2800-28X244．起升電機(jī)的選擇.起升電機(jī)靜功率的計(jì)算N=KX(QXV)/6120Xn=61.9kwg初選電機(jī)YZR315M-10/75kw.驗(yàn)算電機(jī)發(fā)熱條件N25±ByN，ejN25=61.9kweByN=1.5X2/3X61.9=61.9KWj故N25〉ByN,滿足生產(chǎn)要求。ej三．大車運(yùn)行電機(jī)選擇起重機(jī)總重為G=186.5891,載荷總重為Q=125+79.412=204.4121,v=715m/min,1．運(yùn)行時(shí)摩擦阻力計(jì)算：P=（Q+G）（2u-df）k/D=608960kg,P=184.3kgmfm式中，D=80cm,d=17cm,u=0.05,f=0.02,K=1.5,f2．坡度阻力：P=K（Q+G）=408.8kg,式中K=0.002,PP P3．總阻力：P=P+P=6907.9+1417=593.1kg,總m坡載運(yùn)行時(shí)的靜功率：N=PV/6120nm,式中m一電機(jī)個(gè)數(shù)，m=4,n=0.9j總N=593.1X77.5/6120X0.9X4=13.2kw,j電機(jī)型號的確定：N=KN，式中K—慣性力影響系數(shù)，查設(shè)計(jì)手冊得K=1.6,j故N=1.6X13.2=21.12。選電機(jī)YZR225M-8/22KW,n=715r/min,（JC40%）滿足使用要求。四．鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算與校核主要對主梁以及端梁強(qiáng)度的計(jì)算與校核主梁強(qiáng)度計(jì)算結(jié)構(gòu)形式采用偏軌，寬箱型，材料選用Q345-B,由于小車垂直作用在主腹板上,所以該主梁受彎曲和扭轉(zhuǎn)共同作用。主梁在垂直輪壓作用下,使截面產(chǎn)生彎曲應(yīng)力（正應(yīng)力和剪應(yīng)力）在扭轉(zhuǎn)作用下,截面產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)正和約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力主梁截面圖端梁截面圖圖4初定主主梁和端梁截面如圖4：I=1.09X10iimm4x主I=5.66X1010mm4y主W=8.71X107mm3x主W=5.58X107mm4Y主I=7.7X109mm4X端I=2.9X109mm4y端W=1.54X107mm3X端W=1X107mm3y端主主梁的強(qiáng)度按第II類載荷組合進(jìn)行.彎曲應(yīng)力主梁的垂直方向的彎曲應(yīng)力按簡支梁計(jì)算,水平方向的彎曲應(yīng)力按框架計(jì)算,見簡圖5.

a)irrnL/212|a)irrnL/212|b)a)主主梁垂直受力計(jì)算模型b)主主梁水平剛架計(jì)算模型圖5主梁計(jì)算簡主主梁垂直方向跨中彎矩為:M=0.25血PL+血Q12/8+0.25血PL+0.5血P(1—a)v iG小車 i 2Q iG司式中:P—小車自重載荷，取P=7.78X105NG小車 G小車P—司機(jī)室自重載荷，取P=1.5X104G司 G司P—起升載荷，取P=1.225X106NQQ—運(yùn)行沖擊系數(shù)V=1.2i4—起升載荷動系數(shù)，取V=1-322q—主梁均布自重，取q=13.3N/mma一司機(jī)室距端部距離，取a=1100mm代入數(shù)據(jù)M=1.165X1010N/mmV由大車水平慣性力P和橋架慣性力q引起的跨中水平彎矩：大慣 慣M=PL/4(1-L/2r)+qL2(3-2L/r)H大慣 慣式中：r=L+2/3(L-C/B)I/I112C—大車車輪中心至主梁軌道中心，C=100mmB—大車輪距,B=6900mmI—主主梁水平方向慣性矩.I=1 5.66X1010mm41y主I—端梁水平方向慣性矩.I=I,=2.9X109mm42y端r=18306.8mmP=l/20P=2.25X104N大慣q=1/20q=0.665N/mm慣P—一根主主梁小車總輪壓，P=(P+P)/2=1.0X106N1 1G小車QM=3.418X108N/mmH跨中截面最大彎曲正應(yīng)力:o=M/W+M/WwV/XHY代入數(shù)據(jù);o=56.9+3.6=60.5MPaw.約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力主主梁在垂直載荷和水平載荷作用下，承受的扭轉(zhuǎn)為:M=M+MNNVNH如圖6,在載重小車作用下的受力簡圖,0點(diǎn)是主梁截面彎心,將主梁上的偏心外力V,G小車和VP轉(zhuǎn)化到截面彎心上,可得扭矩：i 2QM=VP(B+e)+VP(B+e)NViG小車1 2Q2式中：B—小車重心至軌道中心之間距離B=2850mm11B—吊鉤中心至軌道中心之間距離B=1600mm.22e—主梁彎心至軌道中心之間距離e=B6/(5+5)=704mm0112M=6.428X109N/mmNV6132=0h6132=0hB0=176C圖6主主梁扭距計(jì)算簡圖在偏水平載荷作用下引起扭距M:NHM=Pe=1X106X704=7.04XlOsN.mNH1M=M+M=7.132X109N.mNNVNHo=M/W+M/W=73.8+12.6=86.4MPawV/XH.平均擠壓應(yīng)力:小車輪壓對主腹板產(chǎn)生的平均擠壓應(yīng)力應(yīng)滿足o二P/(2h+50)5<1.4「o」bsZy2式中:P—一個(gè)車輪的輪壓,P=0.25P=2.5X105NZZ1h—小車軌道高度5上翼緣板厚之和。h=120+16=136mmyy5—主腹板厚度5=12mm22所以o=2.5X105/(2X136+50)X12=64.7MPabso<1.4「o」bs.應(yīng)力合成:o=o+o<「o」工 w no=60.5+86.4=146.9MPa「0」=235/1.5=157MPa。<「?！怪髦髁簭?qiáng)度滿足使用要求.主梁剛度計(jì)算.垂直靜剛度主梁垂直靜剛度按簡支梁計(jì)算,應(yīng)滿足下列條件:f=(P+P)l(0.75L2-12)/12EIW[f]QG小車 X式中：l二L-b=19000-2315=16685mm[f]--許用靜剛度，為A7工作級別[f]=L/1000=19mmf=8.56mm,f<[f],垂直靜剛度滿足要求。.水平靜剛度：水平靜剛度主要由大車起(制)動引起的水平慣性力P和橋架自重大慣引起的水平慣性力q,在主梁跨中引起的水平變位，應(yīng)滿足下列條件：慣f=P L3/48EI(1-3L/4r)+qL4/384EI(5-4L/r)W[f]H大慣 y 慣 X H[f]=L/2000=9.5mmHf=2.1mmHf<[f]水平靜剛度能滿足使用要求.HH.動剛度的校核：動剛度按鑄造起重機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)f±2HZf=2nX[(fO.5G+G+G)/gQ]1/2d 橋小車運(yùn) qf=2.23d所以,f>2，滿足生產(chǎn)需要.d故經(jīng)驗(yàn)算,主主梁垂直靜剛度、水平靜剛度及動剛度均能滿足生產(chǎn)需要.5．端梁的計(jì)算端梁采用鋼板焊接而成箱型結(jié)構(gòu)型，在水平方向內(nèi)與主梁成剛性連接，為運(yùn)輸方便在兩主梁端處斷開，并用通過加強(qiáng)板用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。初選端梁截面如圖4,端梁的強(qiáng)度計(jì)算可按載荷組合II,建立計(jì)算模型如圖9及圖10。在垂直載荷作用下，端梁承受自重載荷F和主梁傳來的最大支撐力F以滿載q1 r小車位于跨端極限位置來確定FRa)F FF q端 I RII門川川川川川川川B1B0b)圖9a)主梁支撐力Fb)端梁計(jì)算R式中：P=P=1X106N12C=1379mm1C=2300mm2F=13.3N/mqb=4630mmB=6900mm0B=6700mm1F=4.94N/mq端由力矩平衡原理：FL+P(L-C)+P(L-C-b)+P(L-C)/2+FL/2=0

r 1 1 2 1 Q 2 q代入數(shù)據(jù)：F=1X106Nr在F及端梁自重的作用下，產(chǎn)生的垂直彎距：rM=^F[(B-B)/2]+血qB2/5Vir0 1 i端0代入相關(guān)數(shù)據(jù)：M=1.32X108N/mmV在小車慣性力作用下產(chǎn)生的水平彎距，圖10PgMH圖10水平載荷下端梁計(jì)算M=Pa=1X106X100=1XlOsN/mHG。二M/W+M/W=26.8MPaVX端HY端o〈[o]故：端梁強(qiáng)度能滿足使用要求。至此，通過對主小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算、副小車的設(shè)計(jì)與計(jì)算、大車運(yùn)行電機(jī)選擇及鋼結(jié)